气象电视节目传输系统的设计与实现

王嘉浠，赵清扬，李亚玲

(1.成都石室中学，四川 成都 610052；2.四川省气象局，四川 成都 610072)



气象电视节目传输系统的设计与实现

王嘉浠1，赵清扬2，李亚玲2

(1.成都石室中学，四川 成都 610052；2.四川省气象局，四川 成都 610072)

四川省气象服务中心制作的电视天气预报节目传输一直采用人工送带方式, 这种方式浪费大量的人力、物力以及时间成本，具有一定的安全播出风险和隐患，亟需改变现状，保障气象影视公共服务的质量和水平。为此，我们设计并建立了方便、快捷的气象电视节目传输系统，系统可实现将气象服务中心制作的电视天气预报节目信号进行编码后发送到光端机，由光端机通过光纤传输到广电网络公司机房，在广电网络机房进入适配器，适配后的信号调度到四川广播电视台新址机房进行解码办公输出。此业务自投入运行以来，为气象电视节目的传输提高了效率以及更加安全和稳定的保障，有效提高了气象服务现代化水平。

气象节目；光纤；传输系统；设计与实现

1 引言

2006年1月，《国家突发公共事件总体应急预案》正式发布，其中指出：“建立健全应对自然灾害、事故灾难、公共卫生和社会安全等方面的社会预警体系，形成统一指挥、功能齐全、反应灵敏、运转高效的应急机制，提高保障公共安全和处置突发事件的能力，是政府全面履行职能，特别是加强社会管理和公共服务职能的一项重要工作，也是构建和谐社会的一项重要任务”。

四川省是气象灾害高发的地区之一，干旱、寒潮、暴雨(雪)、冰雹、霜(冰)冻、高温、低温、雷电、大雾等气象灾害，以及森林草原火灾、地质灾害、病虫害等气象衍生灾害时有发生。随着全球气候变化，极端天气事件不断增多，自然灾害的形势仍将十分严峻。在自然灾害和突发公共事件发生时，气象预警信息的快速发布也可以使作为社会公共事件主体之一的社会公众能快速地通过一个权威、客观、畅通、可信的渠道了解事件的现状、进展、趋势、原因等信息，有利于消除公众疑虑，避免听信传言，恐慌失措，造成不必要的损失，这样政府部门在应急处置过程中能更好地得到公众的理解和配合。

电视天气预报已成为传播气象信息的主要渠道，四川省气象服务中心目前制作的电视天气预报节目仍然采用落后的手动传输方式，即先制作成录像带，然后由人工送到电视台播出，这种方式浪费了大量的人力、物力以及时间成本。为了改善这一现状，更好、更快捷地向公众发布天气预报信息，迫切需要建设气象电视节目光纤传输系统，实现电视天气预报节目从气象局到电视台的高效快捷传输，从而满足公共气象服务的发展要求。

2 系统功能概述

系统主要功能是搭建从四川省气象服务中心到电视台的光纤传输线路，用以传输四川省气象服务中心制作的天气预报节目，代替人工送带。

系统采用租用网络传输设备光纤将四川省气象服务中心与四川省电视台进行连接。在气象服务中心将做好的电视节目信号进行编码后发送到光端机，由光端机通过光纤传输到广电网络公司机房。在广电网络机房进入适配器，适配后的信号调度到四川广播电视台新址机房进行解码办公输出。另外，系统要求适应高清、标清两种格式的信号传输，并通过光纤备份等方法提高系统的稳定性。

3 系统设计

气象节目的主要格式有国际标准化组织(ISO)制定的标准MPEG-2和国际电联(ITU-T)与ISO共同制定的标准H.264两种，虽然这两者都能达到1920×1080i(非交错)的清晰度、24 fps(每秒更新24张画面)的影像画质，但在传输带宽方面，MPEG-2需要12～20 Mbps，相对的H.264只要 7～8 Mbps。目前四川省电视台主要用MPEG-2格式，根据系统的兼容性设计，要求系统能支持高清以及标清的两种格式。根据系统需求，从四川省气象影视中心到省电视台的节目传输在租用光纤的情况下需要将该系统划分成3个子系统：气象局子系统、省网络公司分系统以及四川省广播电视台子系统。

3.1 气象局子系统的设计

气象局子系统的设计如图1所示。

图1 气象局子系统Fig.1 Meteorologic bureau system

从图1中可知，在录制好气象节目后将SDI(serial digital interface)信号传入编码器中进行编码，并将输入的SDI的节目信号转换为便于传输的ASI(Asynchronous Serial Interface)信号,因为ASI传输流可以有不同数据速率，但传输速率恒定，为270 Mbps，它可以发送和接收不同速率的MPEG2数据以及H.264数据，在转换成ASI信号后，将其通过光发模块通过租用的光纤传到省网络公司即可。同时将传入的另外一路SDI信号通过解码器进行解码，传输的同时在本地进行监视与督查，确保传输的正确性。

3.2 省网络公司分系统的设计

依据公理化设计理论，省网络公司对于气象节目的信号进行一个转发作用。因此，省网络公司分系统的设计如图2所示。

图2 省网络公司分系统Fig.2 Peoviciallevel Internet company subsystem

此部分主要通过光接收机将光信号还原成ASI信号，通过适配器，将信号转换为DS3信号，方便在高可靠性、高质量的广电SDH(Synchronous Digital Hierarchy)骨干网络中进行传输。

3.3 四川省广播电视台子系统

该子系统主要实现将从SDH骨干专用网络中接收到的信号还原为SDI信号，首先将从SDH网络接收到的信号通过适配器转换为ASI信号，然后通过解码器将ASI信号还原为SDI信号，即为从省气象局传输过来的气象节目信号。设计如图3所示。

图3 四川省广播电视台子系统Fig.3 Sichuan Broadcasting TV Station subsystem

3.4 系统的备份设计

电视发布是公共气象服务的主要形式之一，气象节目光纤传输系统对可靠性和稳定性有很高的要求，因此，对于系统光纤采用备份光纤的形势，对于硬件设备我们采用购买备份服务的方式来解决。

4 气象节目光纤传输系统的实现

通过对气象节目光纤传输系统的分析，根据需要，对目前市场设备进行了选型，得到如表1所示的设备表。

表1 气象节目光纤传输系统设备表

4.1 气象局子系统的实现

气象局子系统设备主要由1台编码器、1台本地解码器、1个光发射机等组成。信号通过MPEG-2编码器进行编码，目前信号是标清源，考虑到对将来的扩展和信号的高标清变化，这次采用的编码器是Ericsson品牌的CE-AH20，CE-AH20支持MPEG-2的高标清4∶2∶0编码。解码器用于本地的解码监看，采用Ericsson RX8200解码器。光发射机采用Evertz 7707EO发射机，信号经过编码器后输出ASI信号，通过光发射机传送至省网络公司。

4.2 省网络公司分系统的实现

省网络公司分系统采用1台Evertz的7707OE光接收机、1台Sumavision 的10k416 适配器。光接收机接收到气象局传送过来的光信号，还原成ASI信号，并经过适配器后传输到SDH网络中，传送到四川省广播电视台。

4.3 四川省电视台分系统的实现

四川省广播电视台分系统采用1台Sumavision 10k416 适配器、1台Ericsson RX8200高清解码器。经过SDH省骨干网接入信号，用适配器将DS3信号转换成ASI信号，并通过解码器解码出来供后续的播出使用。

4.4 气象节目光纤传输系统的备份实现

在气象节目光纤传输系统中，采用租用一条主光纤、一条备份光纤来提高网络的可靠性。对于编码器、解码器、光端机等硬件设备，采用向第三方及设备原厂购买服务，按合同要求他们在设备出现问题一小时内处理，无法解决时提供替代设备，保证系统的正常运行。

5 结语

通过对现有气象节目传输现状进行分析得到气象节目光纤传输系统的功能需求，并且提出了将气象节目光纤传输系统分为3个子系统的设计：气象局子系统负责将气象节目信号转换为ASI信号传入光纤网络，省网络公司在接收到信号后通过适配器将信号转换为DS3并传入SDH骨干网，四川省广播电视子系统负责将信号还原为SDI信号。最后给出了气象节目光纤传输系统的实现过程。

目前，气象节目光纤传输系统已在四川省气象局投入业务运行,保证了气象节目从气象局到电视台传输的高效快捷，大大降低了播出安全风险，进一步增强了公共气象服务的能力。

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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

赵清扬(1987—)，女，工程师，主要从事气象影视、新媒体运营等工作，E-mail:47200629@qq.com。

TN948.1+4

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