氣象電視節目傳輸系統的設計與實現

王嘉浠，趙清揚，李亞玲

(1.成都石室中學，四川 成都 610052；2.四川省氣象局，四川 成都 610072)

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氣象電視節目傳輸系統的設計與實現

王嘉浠1，趙清揚2，李亞玲2

(1.成都石室中學，四川 成都 610052；2.四川省氣象局，四川 成都 610072)

四川省氣象服務中心制作的電視天氣預報節目傳輸一直采用人工送帶方式, 這種方式浪費大量的人力、物力以及時間成本，具有一定的安全播出風險和隱患，亟需改變現狀，保障氣象影視公共服務的質量和水平。為此，我們設計并建立了方便、快捷的氣象電視節目傳輸系統，系統可實現將氣象服務中心制作的電視天氣預報節目信號進行編碼后發送到光端機，由光端機通過光纖傳輸到廣電網絡公司機房，在廣電網絡機房進入適配器，適配后的信號調度到四川廣播電視臺新址機房進行解碼辦公輸出。此業務自投入運行以來，為氣象電視節目的傳輸提高了效率以及更加安全和穩定的保障，有效提高了氣象服務現代化水平。

氣象節目；光纖；傳輸系統；設計與實現

1 引言

2006年1月，《國家突發公共事件總體應急預案》正式發布，其中指出：“建立健全應對自然災害、事故災難、公共衛生和社會安全等方面的社會預警體系，形成統一指揮、功能齊全、反應靈敏、運轉高效的應急機制，提高保障公共安全和處置突發事件的能力，是政府全面履行職能，特別是加強社會管理和公共服務職能的一項重要工作，也是構建和諧社會的一項重要任務”。

四川省是氣象災害高發的地區之一，干旱、寒潮、暴雨(雪)、冰雹、霜(冰)凍、高溫、低溫、雷電、大霧等氣象災害，以及森林草原火災、地質災害、病蟲害等氣象衍生災害時有發生。隨著全球氣候變化，極端天氣事件不斷增多，自然災害的形勢仍將十分嚴峻。在自然災害和突發公共事件發生時，氣象預警信息的快速發布也可以使作為社會公共事件主體之一的社會公眾能快速地通過一個權威、客觀、暢通、可信的渠道了解事件的現狀、進展、趨勢、原因等信息，有利于消除公眾疑慮，避免聽信傳言，恐慌失措，造成不必要的損失，這樣政府部門在應急處置過程中能更好地得到公眾的理解和配合。

電視天氣預報已成為傳播氣象信息的主要渠道，四川省氣象服務中心目前制作的電視天氣預報節目仍然采用落后的手動傳輸方式，即先制作成錄像帶，然后由人工送到電視臺播出，這種方式浪費了大量的人力、物力以及時間成本。為了改善這一現狀，更好、更快捷地向公眾發布天氣預報信息，迫切需要建設氣象電視節目光纖傳輸系統，實現電視天氣預報節目從氣象局到電視臺的高效快捷傳輸，從而滿足公共氣象服務的發展要求。

2 系統功能概述

系統主要功能是搭建從四川省氣象服務中心到電視臺的光纖傳輸線路，用以傳輸四川省氣象服務中心制作的天氣預報節目，代替人工送帶。

系統采用租用網絡傳輸設備光纖將四川省氣象服務中心與四川省電視臺進行連接。在氣象服務中心將做好的電視節目信號進行編碼后發送到光端機，由光端機通過光纖傳輸到廣電網絡公司機房。在廣電網絡機房進入適配器，適配后的信號調度到四川廣播電視臺新址機房進行解碼辦公輸出。另外，系統要求適應高清、標清兩種格式的信號傳輸，并通過光纖備份等方法提高系統的穩定性。

3 系統設計

氣象節目的主要格式有國際標準化組織(ISO)制定的標準MPEG-2和國際電聯(ITU-T)與ISO共同制定的標準H.264兩種，雖然這兩者都能達到1920×1080i(非交錯)的清晰度、24 fps(每秒更新24張畫面)的影像畫質，但在傳輸帶寬方面，MPEG-2需要12～20 Mbps，相對的H.264只要 7～8 Mbps。目前四川省電視臺主要用MPEG-2格式，根據系統的兼容性設計，要求系統能支持高清以及標清的兩種格式。根據系統需求，從四川省氣象影視中心到省電視臺的節目傳輸在租用光纖的情況下需要將該系統劃分成3個子系統：氣象局子系統、省網絡公司分系統以及四川省廣播電視臺子系統。

3.1 氣象局子系統的設計

氣象局子系統的設計如圖1所示。

圖1 氣象局子系統Fig.1 Meteorologic bureau system

從圖1中可知，在錄制好氣象節目后將SDI(serial digital interface)信號傳入編碼器中進行編碼，并將輸入的SDI的節目信號轉換為便于傳輸的ASI(Asynchronous Serial Interface)信號,因為ASI傳輸流可以有不同數據速率，但傳輸速率恒定，為270 Mbps，它可以發送和接收不同速率的MPEG2數據以及H.264數據，在轉換成ASI信號后，將其通過光發模塊通過租用的光纖傳到省網絡公司即可。同時將傳入的另外一路SDI信號通過解碼器進行解碼，傳輸的同時在本地進行監視與督查，確保傳輸的正確性。

3.2 省網絡公司分系統的設計

依據公理化設計理論，省網絡公司對于氣象節目的信號進行一個轉發作用。因此，省網絡公司分系統的設計如圖2所示。

圖2 省網絡公司分系統Fig.2 Peoviciallevel Internet company subsystem

此部分主要通過光接收機將光信號還原成ASI信號，通過適配器，將信號轉換為DS3信號，方便在高可靠性、高質量的廣電SDH(Synchronous Digital Hierarchy)骨干網絡中進行傳輸。

3.3 四川省廣播電視臺子系統

該子系統主要實現將從SDH骨干專用網絡中接收到的信號還原為SDI信號，首先將從SDH網絡接收到的信號通過適配器轉換為ASI信號，然后通過解碼器將ASI信號還原為SDI信號，即為從省氣象局傳輸過來的氣象節目信號。設計如圖3所示。

圖3 四川省廣播電視臺子系統Fig.3 Sichuan Broadcasting TV Station subsystem

3.4 系統的備份設計

電視發布是公共氣象服務的主要形式之一，氣象節目光纖傳輸系統對可靠性和穩定性有很高的要求，因此，對于系統光纖采用備份光纖的形勢，對于硬件設備我們采用購買備份服務的方式來解決。

4 氣象節目光纖傳輸系統的實現

通過對氣象節目光纖傳輸系統的分析，根據需要，對目前市場設備進行了選型，得到如表1所示的設備表。

表1 氣象節目光纖傳輸系統設備表

4.1 氣象局子系統的實現

氣象局子系統設備主要由1臺編碼器、1臺本地解碼器、1個光發射機等組成。信號通過MPEG-2編碼器進行編碼，目前信號是標清源，考慮到對將來的擴展和信號的高標清變化，這次采用的編碼器是Ericsson品牌的CE-AH20，CE-AH20支持MPEG-2的高標清4∶2∶0編碼。解碼器用于本地的解碼監看，采用Ericsson RX8200解碼器。光發射機采用Evertz 7707EO發射機，信號經過編碼器后輸出ASI信號，通過光發射機傳送至省網絡公司。

4.2 省網絡公司分系統的實現

省網絡公司分系統采用1臺Evertz的7707OE光接收機、1臺Sumavision 的10k416 適配器。光接收機接收到氣象局傳送過來的光信號，還原成ASI信號，并經過適配器后傳輸到SDH網絡中，傳送到四川省廣播電視臺。

4.3 四川省電視臺分系統的實現

四川省廣播電視臺分系統采用1臺Sumavision 10k416 適配器、1臺Ericsson RX8200高清解碼器。經過SDH省骨干網接入信號，用適配器將DS3信號轉換成ASI信號，并通過解碼器解碼出來供后續的播出使用。

4.4 氣象節目光纖傳輸系統的備份實現

在氣象節目光纖傳輸系統中，采用租用一條主光纖、一條備份光纖來提高網絡的可靠性。對于編碼器、解碼器、光端機等硬件設備，采用向第三方及設備原廠購買服務，按合同要求他們在設備出現問題一小時內處理，無法解決時提供替代設備，保證系統的正常運行。

5 結語

通過對現有氣象節目傳輸現狀進行分析得到氣象節目光纖傳輸系統的功能需求，并且提出了將氣象節目光纖傳輸系統分為3個子系統的設計：氣象局子系統負責將氣象節目信號轉換為ASI信號傳入光纖網絡，省網絡公司在接收到信號后通過適配器將信號轉換為DS3并傳入SDH骨干網，四川省廣播電視子系統負責將信號還原為SDI信號。最后給出了氣象節目光纖傳輸系統的實現過程。

目前，氣象節目光纖傳輸系統已在四川省氣象局投入業務運行,保證了氣象節目從氣象局到電視臺傳輸的高效快捷，大大降低了播出安全風險，進一步增強了公共氣象服務的能力。

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The Design and Implementation of the optical fiber transmission system for meteorological television program

WANG Jiaxi1，ZHAO Qingyang2,LI Yaling2

(1.Chendu Shishi High School,chengdu,; Chengdu 610052, China;2.The Meteorological Bureau of Sichuan Province, Chengdu, 610072, China)

The status of meteorological program transmission was introduced. Currently, the weather TV program made by Meteorological Service Center of Sichuan is transferred by human labor. This manner is a waste of manpower and material resources, as well as there is a certain risk of broadcasting safety, based on it, this essay states a more efficient system which can save more time and labor. After the weather program is done, we can make the signal encoded and transmitted to optical transceiver, and then, make it optical fiber transmitted to engine-room of TV Station. After it comes into the adapter, adapted signal dispatched into Sichuan broadcasting and TV station, encoded and transmitted out. At last, it was illustrated how this system succeeds in realizing modernized Meteorology such as guaranteeing the broadcasting of TV weather programme.

meteorological programs; fiber- optic; transmission systems; design and implementation

1003-6598(2016)06-0086-03

2016-09-21

趙清揚(1987—)，女，工程師，主要從事氣象影視、新媒體運營等工作，E-mail:47200629@qq.com。

TN948.1+4

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