應急廣播中短波覆蓋網關鍵技術研究與應用

魏晉

（山西省廣播電視局中波臺管理中心，山西長治，046400）

0 引言

隨著時代的發展，我國的應急廣播系統建設更加全面，采用綜合設備網的方式，實現全面普及和覆蓋。結合文章的研究，對應急廣播短波通信覆蓋網進行了深入研究。為不斷提高應急廣播系統的覆蓋范圍，應打造前端設備系統管理平臺，關注平臺與傳輸設備的連接，關注用戶設備[1]。按照我國有關規定，開展中短波覆蓋網絡建設，在利用現有公共設施和基礎設備的同時，不斷創新改革，使所有資源得到有效整合和利用[2]。需要注意的是，應急中短波網絡在覆蓋時必須保證覆蓋區域的要求，實現信號自動化傳輸，建立科學的覆蓋體系，全面提高廣播發送質量，增加用戶體驗感，傳統的廣播覆蓋網關鍵技術存在著信息對接異常，預警能力差等問題，因此，為了增加用戶的體驗，設計了新的應急廣播中短波覆蓋技術。

1 應急廣播中短波覆蓋網關鍵技術設計

■1.1 搭建數據接收發射臺

在應急廣播中短波覆蓋時，首先需要搭建數據接收發射臺，該發射臺由TCP實現連接，因此，在平臺搭建時不需要預先確認，直接丟棄無效數據即可。UDP可以保證數據的可靠傳輸，是保證高傳輸效率基礎上最有效的覆蓋方法[3]。在TCP通信接收端終止通信的情況下，用戶終端也會被關閉，UDP可以將廣播傳輸到終端，再由數字TV進行傳送，TCP在傳輸是容易發生終端堵塞。

因此在搭建數據臺時可以使用UDP傳輸，常規的應急廣播數據被包含在TCP/IP系統的UDP模式中，利用UDP算法計算TS數據流，再將數據流傳輸到讀取線程中實現數據平臺的搭建。在算法的實現中，根據攝取和緩存模型的需求，可以將一個共同的工作對象寫成兩個線程，這兩個線程可以臨時存儲通過IP方式接收到的數據，并等待下一步操作。

數據接收發射臺中搭建兩個線程的最終目的是傳送由該程序的存儲器接收到的IP數據[4]。在實際的應急廣播數據接收處理中，信道的數量也十分重要，每個信道中，傳輸的數據大小是5-6Mbit。因此，在有限的單個頻率點中，每一個代碼的數據大小都在100M左右。因此，可以將緩沖區的空間設置為100M，方便數據單頻點的儲存，數據的大小到達高速緩沖存儲器的閾值時，設計的數據接收發射臺收錄緩存模型如圖1所示。

圖1 收錄緩存模型

如圖1所示，在數據接收發射臺收錄緩存模型中，嵌入式緩存線程可將通過IP 接收到的數據存入該模型，數據接收發射的第一步是設置接收發射協議。開啟UDP接收，判斷此時是否有數據待接收，返回接收狀態，等待數據接入。如果此時存在待接收的數據，需要判斷接收到的數據長度是否大于0，如果大于0，則可以將接收到的數據寫入采集緩沖區。緩沖區寫入數據時，必須更新緩沖區中指針的位置，檢查寫入長度是否超過安全閾值。超過閾值的數據需要被記錄在緩存起始點。如果沒有超過安全閾值的數據，則需要返回UDP接收狀態，準備下一個讀寫緩存線程。如果當前寫入數據長度未達到1M，則線程需要等待數據寫入。為防止緩沖區下移，應限制讀取速度，一旦緩沖速度超標，記錄緩存的線程就無法從緩存中讀取數據，只能等待緩存線程退出，才可重新開始讀取，實現整個數據接收發射臺的數據接收和發射[5]。

■1.2 應急廣播傳輸流數據解析

進行應急廣播傳輸數據流解析需要使用TS傳輸包， TS傳輸包的數據長度一般為188字節。傳輸數據流在解析和復用時，需要將每個包的PES從一個傳輸流中分離出來。在分離時，如果分離的數據長度大于1M，則在線程開始分離數據時，需要在每次分離數據后，更新緩沖區中的指針數值，判斷指針是否達到安全臨界點。到達安全臨界點后，需要將讀取指針的位置設置為零，并從頭開始讀取。解復器調用器從一個輸入流中自動過濾出具有特定參數的專用數據存儲包，并將有效性內容發送到專用的數據存儲器中。在PSI表中，PAT和PMT分別表示每個PES的子包，及其所在的每個傳輸流的基本結構，而EB代表Emergency Broadcast。傳輸流數據解析的流程如下。

首先，將數據解復器過濾，讀取包含PAT表數據的PATS數據包，其次分析資源數據和PAT表的數據，每個播放節目必須對應一個頻道，最后為了正確播放每個節目的特定頻道，解復器調用器過濾后每個PID值必須重新設置。每個視頻、音頻和其他文本傳輸數據中PID值需要統一設定，并分別加入相應的視頻解碼器中。

■1.3 終端喚醒實現應急廣播信令轉換

實現終端喚醒應急廣播信令轉換時，需要計算此時覆蓋區域的控制參數，計算如公式（1）所示。

公式（1）中，T代表控制參數，H代表覆蓋面積，J代表調度系數，K代表信號強度，載波區內各不同頻率的信號短波和高頻中波由發射機控制信號控制，下載界面可以控制載波音頻信號，解密后的密文由載波單片機的控制命令信號編碼，從而實現應急廣播信令轉換。

2 實驗分析

為了檢測本文設計的應急廣播中短波覆蓋網關鍵技術的信息平臺對接效果和預警效果，將其與傳統的覆蓋網關鍵技術進行對比，實驗如下。

■2.1 實驗準備

接收和輸入解析模塊一般屬于子軟件模塊，為了正確測試各個模塊的主要功能，必須在上層測試軟件調用子模塊軟件來實現。在應急廣播管理系統平臺中，使用應急傳單將信息數據發送到管理系統、消息數據系統、資源信息管理器等系統中，再將輸出數據發送到適配器中，接收數據的分析管理模塊可以使所有的應急廣播數據直接傳輸到發送程序中，再檢查分析的結果是否準確，實驗系統的示意圖如圖2所示。

圖2 實驗系統示意圖

由圖2可知，實驗搭建了廣播應急信息發布平臺，該平臺簡化了廣播發射臺和接收臺的傳輸設備，將其簡化為IP傳輸，為了方便硬件接收設備的解析處理，檢查設計技術對廣播音頻和圖像文本信號數據處理的性能，避免硬件接收設備帶來的干擾，為檢驗平臺搭建了源射頻交換控制設備和射頻發射臺，除此之外，在監控控制系統中去掉了監控模塊。在此基礎上對該技術的信號接收、分析模塊進行綜合聯調性能測試。其中基于發射臺的主要通信設備可以模擬分析器和服務器、DTMF發射板和FM發射機。接收終端的核心部件由無線電和DTMF接收機模擬，忽略終端電源模塊和中繼電路，重點驗證DTMF信號傳輸的控制碼的準確性和及時性。利用無線信號調諧載波電路，接收一個載波并將一個DTMF控制信號發送到一個DTMF輸出信號控制接收板中，觀察載波輸出板上的信號控制燈和輸出信號指示燈，來判斷DTMF控制信號輸出是否準確，以及其是否能被快速響應。

■2.2 實驗結果與討論

分別使用本文設計的中短波覆蓋網關鍵技術和傳統的覆蓋網關鍵技術進行7次信源傳送測試，測試兩種技術接收DTMF控制信令并響應喚醒指令的時間，實驗結果如下表1所示。

表1 實驗結果

由表1可知，本文設計的技術接收 DTMF 控制信令并響應喚醒指令的時間短，證明本文設計的技術信息平臺對接順利，預警能力較好。

3 結束語

綜上所述，我國的技術水平也已經得到了很大的提升，中短波覆蓋網關鍵技術在應急電視廣播傳送中起到顯著作用，可以大幅提高應急數據流的傳輸速度，幫助應急廣播電視行業持續穩定發展，具有技術創新潛力。因此，本文根據應急廣播數據覆蓋網需要設計了新的技術，進行實驗，結果表明設計的技術接收DTMF控制信令并響應喚醒指令的時間短，證明本文設計的技術信息平臺對接順利，預警能力較好，促進了我國應急廣播技術的發展，為相關技術人員學習提供重要參考。