消息中间件技术在数字电视应急广播中的运用探究

吴正勇

【摘要】互动数字电视属于现阶段重要的应急广播接收终端，基于双向的数字电视机顶盒、消息中间件平台，即可顺利完成消息发布工作。基于此，本文将围绕数字电视应急广播中间件技术的应用路径开展研究，并深入探讨数字电视应急广播应用场景实践，希望研究内容能够为应急广播应用平台建设提供支持。

【关键词】消息中间件技术;互动数字电视;应急广播平台

中图分类号：TN94                 文献标识码：A               文章编号：1673-0348（2020）020-025-03

Research on the Application of Message Middleware Technology in Digital TV Emergency Broadcasting

Wu Zhengyong

（Jingningrong Media Center， Lishui， Zhejiang 323500）

Abstract： Interactive digital TV is an important emergency broadcast receiving terminal at present. Based on the two-way digital TV set-top box and message middleware platform， the message release can be successfully completed. Based on this， this paper will focus on the application path of digital TV emergency broadcasting middleware technology， and deeply discuss the application scenario practice of digital TV emergency broadcasting， hoping that the research content can provide support for the construction of emergency broadcasting application platform.

Key words： message middleware technology; Interactive digital TV; Emergency broadcast platform

基于互动数字电视的应急广播系统需满足《有线数字电视应急广播技术规范》的相关要求，包括应急广播消息的实时接收、处理和播放，以及基于指令的制定频道跳转、音视频节目方式播放音频类辅助数据、在有效期内循环播放应急广播的文本内容等。在相关探索中，消息中间件技术必须充分发挥自身作用。

1. 数字电视应急广播中间件技术应用路径

1.1 可行性分析

基于应急广播业务需求和数字电视传输技术特点进行分析可以发现，应急消息发布可通过IP网络实现，这一技术方案无需占用频点带宽资源，可实现大量模版化信息数据的承载，具备丰富多样的展现形式，但对于需要向百万计用户终端在短时间内同时下发消息的应急广播来说，常规IP交互方式可能出现承载压力较大、发布信息实时性较差等问题，过于集中的系统资源占用也可能出现。因此，可采用消息中间件技术借鉴应急广播平台建设时IP网络应用面临的信息传输发布问题。消息中间件也被称作消息队列或消息代理，作为应用程序间的通信方法，消息中间件技术的应用无需进行专用链接建设，应用程序间数据通信可基于程序的写入和检索队列实现。消息队列中的通信基于发送和接收消息完成，应用程序间的通信无需调用接口，仅需要利用消息队列。通过Webservice等技术，可实现通过网络的应用功能调用，信息交互一般以同步方式完成。消息中间件技术一般基于队列完成通信，应用程序接收和发送同时执行要求由此去除。应用程序可基于消息队列独立执行，无需等待处理结果，无需知道彼此的位置，典型的消息中间件由交换器、消息队列、服务端、发布客户端、订阅客户端等组成。一般在服务端部署消息中间件，在客户端部署应用程序接口，客户端应用程序接口需基于软硬件平台实际情况针对性选择，由此即可基于同样方式满足不同架构的平台的应用程序通信需要。一种消息传递规则的集合被称为主题，同时存在发布到一个主题上的消息发布客户端，基于客户端的主题订阅，即可生成消息队列，消息中件间平台基于路由和过滤作用发送消息到消息队列中，同样的消息可基于交换器在多种消息队列中映射，具体发送以订阅者的主题和队列主题匹配为依据。对于可通过异步或同步方式连接客户端的消息中间件来说，对于应急广播等存在较大数量订阅客户端的情况，为减小网络延迟开销，需采用异步的方式执行，辅以QoS机制、监控配置和相应的API，即可保证消息传输的可靠性与安全性，消息队列、系统资源消耗情况、中间件运行情况的跟踪也可同时实现。

1.2 应急广播体系架构设计

基于上文分析，即可针对性规划和设计应急广播体系架构，应急广播系统在整体架构上应由各种消息订阅端平台、消息中间件集群、消息的发送部分组成。需通过专门功能模块实时监控管理系统关键模块的运行状态，并基于相应应用对消息发送接收的结果进行数据的收集和呈现，考虑到数字电视平台的独特性，需结合实际情况进行设计。在发布的应急消息由消息发布平台组织完成后，即可向消息分发管理平台传递消息。需基于广电总局颁布的应急广播平台接口规范要求确定平臺间的接口协议内容，应急广播信息文件和消息文件在消息传递过程中首先生成属于最核心内容，由此开展打包和数字签名。管理分发平台接收消息后，验签和解析由平台负责，随后向消息中间件集群发布消息，消息接收端可进行订阅。服务器组成消息中间件平台，该服务器需要安装消息队列中间件应用软件，消息中间集群的构建是为了提高系统的总体稳定性和消息发布处理的吞吐能力，横向扩展基础可同时夯实，而通过设置于不同区域内的消息中间件，消息发布的速度及性能可在不同消息发布区域进一步提升，消息在不同区域的协调也可实现。

中间管理平台或各类消息的接收处理终端为消息的订阅端，基于不同的应急消息发布渠道，存在一定区别的不同订阅平台类型，包括电视终端、户外大屏、调频广播、大喇叭等，不同管理平台及订阅终端的特点不同，但消息订阅可采用相对统一方式。以数字电视系统为例，为管理和监视中间件集群及消息发布管理平台的运行状态，需针对性建设网管系统，监控平台需要实时监控消息处理和分发平台的应用运行情况及硬件状态，同时做好问题的收集，并第一时间想系统管理维护人员传递问题信息。消息处理服务器的网络运行情况、资源存储和计算属于监控平台管理的主要对象，监控平台上还需要实时展示消息队列的长度、消息发送日志、成功接收消息的终端数量。采集后的应急消息数据需要重点关注原始数据的统计分析，并向大数据平台传递信息，综合的分析和展示由大数据平台负责，图1为应急广播消息发布体系架构示意图。

对于开机上线的终端，机顶盒终端会基于智能卡号或设备编号向认证系统发送并获取认证信息，由此定位用户地址信息，即可找到对应的区域、消息中间件平台地址、端口和订阅主题信息，由此应急广播消息的订阅可基于对应消息中间件平台完成，频道或主题为订阅范围的标识，订阅范围内的消息会由终端接收。终端接收应急消息后，需基于需求通过弹出式对话框、滚动字幕、图标等方式实时呈现应急消息。

2. 数字电视应急广播应用场景实践

在具体应用消息中间件技术的过程中，必须保证系统结构的合理设计，同时平台的实施需结合实际需求。以某地有线应急广播试点项目为例，在建设和实施数字电视消息发布平台的过程中，即可对应急广播发布系统中消息中间件技术的应用优势和面临的问题进行深入探讨。基于应用需求，数字电视应急广播体系需向当地600万在册数字电视用户发送应急消息，涉及区县共计38个，前期以地质灾害预警信息和气象信息及部分通知的发送为主要需求。消息发送单位建有完备的编辑平台和信息收集平台，系统实施需以消息处理及中间件集群平台、消息发布管理平台的建立为依据，具体以上文设计的体系架构为依据。消息发布管理平台需要基于总局标准组织消息文件，同时还需要接收应急消息发布单位的请求，并负责管控视频、音频、图标、跳转频道等资源信息。消息文件主要由信息的名称、类型、语种、内容、紧急程度、发送区域、发布策略等组成，还需要同时包含应急广播消息展示方式、处理流程资源链接、循环控制信息等内容。消息文件签名采用SM2算法，向消息管理平台的传递通过Web服务接口实现。接收需要发布的信息后，消息管理平台需要解析处理部分内容，随后向消息中间件发布，分析消息类型和消息发布的区域属于其中关键，由此结合分析结果组成发布主题，即可根据区域将转换格式后的消息向对应区域消息中间件服务器发送。具体的项目实施选择RabbitMQ开源系统，其属于较为成熟的消息中间件平台，在API接口丰富性和平台可扩展性方面表现优秀。选择MQTT协议作为消息协议，未来物联网设备上MQTT的应用优越性也需要得到重视。按区域分布部署中间件集群，以30万左右的同时在线订阅终端数量作为平均每个节点最大负担。为更好服务于消息队列处理，安装MQTT客户端组件于机顶盒终端内部，由此结合设计方案，上线的机顶盒即可基于智能卡ID换取消息中间件主机服务器地址信息和订阅主题。通过认证平台完成订阅后，如接收相应消息，根据消息体的内容和资源路径，终端可分类展示消息。结合实际测试可以发现，接收来自服务器平台推送的内容后，单个消息中间件每秒可实现信息的分发数量为10000～18000条，10s左右可在多数情况下完成消息分发，如客户端暂时未上线，消息会在相应的队列中放置，接收与展示会在其上线后第一时间进行。

综上所述，消息中间件技术在数字电视应急广播中的运用具备较高实用性。在此基础上，本文涉及的可行性分析、应急广播体系架构设计、有线应急广播试点项目实例等内容，则提供了可行性较高的消息中间件技术应用路径。为更好打造数字电视应急广播平台，数字电视网络全IP化发展影响、有线电视运营商的新型服务研发、基于平台的公共文化服务探索同样需要得到重视。

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