应急广播中短波覆盖网关键技术研究与应用

魏晋

（山西省广播电视局中波台管理中心，山西长治，046400）

0 引言

随着时代的发展，我国的应急广播系统建设更加全面，采用综合设备网的方式，实现全面普及和覆盖。结合文章的研究，对应急广播短波通信覆盖网进行了深入研究。为不断提高应急广播系统的覆盖范围，应打造前端设备系统管理平台，关注平台与传输设备的连接，关注用户设备[1]。按照我国有关规定，开展中短波覆盖网络建设，在利用现有公共设施和基础设备的同时，不断创新改革，使所有资源得到有效整合和利用[2]。需要注意的是，应急中短波网络在覆盖时必须保证覆盖区域的要求，实现信号自动化传输，建立科学的覆盖体系，全面提高广播发送质量，增加用户体验感，传统的广播覆盖网关键技术存在着信息对接异常，预警能力差等问题，因此，为了增加用户的体验，设计了新的应急广播中短波覆盖技术。

1 应急广播中短波覆盖网关键技术设计

■1.1 搭建数据接收发射台

在应急广播中短波覆盖时，首先需要搭建数据接收发射台，该发射台由TCP实现连接，因此，在平台搭建时不需要预先确认，直接丢弃无效数据即可。UDP可以保证数据的可靠传输，是保证高传输效率基础上最有效的覆盖方法[3]。在TCP通信接收端终止通信的情况下，用户终端也会被关闭，UDP可以将广播传输到终端，再由数字TV进行传送，TCP在传输是容易发生终端堵塞。

因此在搭建数据台时可以使用UDP传输，常规的应急广播数据被包含在TCP/IP系统的UDP模式中，利用UDP算法计算TS数据流，再将数据流传输到读取线程中实现数据平台的搭建。在算法的实现中，根据摄取和缓存模型的需求，可以将一个共同的工作对象写成两个线程，这两个线程可以临时存储通过IP方式接收到的数据，并等待下一步操作。

数据接收发射台中搭建两个线程的最终目的是传送由该程序的存储器接收到的IP数据[4]。在实际的应急广播数据接收处理中，信道的数量也十分重要，每个信道中，传输的数据大小是5-6Mbit。因此，在有限的单个频率点中，每一个代码的数据大小都在100M左右。因此，可以将缓冲区的空间设置为100M，方便数据单频点的储存，数据的大小到达高速缓冲存储器的阈值时，设计的数据接收发射台收录缓存模型如图1所示。

图1 收录缓存模型

如图1所示，在数据接收发射台收录缓存模型中，嵌入式缓存线程可将通过IP 接收到的数据存入该模型，数据接收发射的第一步是设置接收发射协议。开启UDP接收，判断此时是否有数据待接收，返回接收状态，等待数据接入。如果此时存在待接收的数据，需要判断接收到的数据长度是否大于0，如果大于0，则可以将接收到的数据写入采集缓冲区。缓冲区写入数据时，必须更新缓冲区中指针的位置，检查写入长度是否超过安全阈值。超过阈值的数据需要被记录在缓存起始点。如果没有超过安全阈值的数据，则需要返回UDP接收状态，准备下一个读写缓存线程。如果当前写入数据长度未达到1M，则线程需要等待数据写入。为防止缓冲区下移，应限制读取速度，一旦缓冲速度超标，记录缓存的线程就无法从缓存中读取数据，只能等待缓存线程退出，才可重新开始读取，实现整个数据接收发射台的数据接收和发射[5]。

■1.2 应急广播传输流数据解析

进行应急广播传输数据流解析需要使用TS传输包， TS传输包的数据长度一般为188字节。传输数据流在解析和复用时，需要将每个包的PES从一个传输流中分离出来。在分离时，如果分离的数据长度大于1M，则在线程开始分离数据时，需要在每次分离数据后，更新缓冲区中的指针数值，判断指针是否达到安全临界点。到达安全临界点后，需要将读取指针的位置设置为零，并从头开始读取。解复器调用器从一个输入流中自动过滤出具有特定参数的专用数据存储包，并将有效性内容发送到专用的数据存储器中。在PSI表中，PAT和PMT分别表示每个PES的子包，及其所在的每个传输流的基本结构，而EB代表Emergency Broadcast。传输流数据解析的流程如下。

首先，将数据解复器过滤，读取包含PAT表数据的PATS数据包，其次分析资源数据和PAT表的数据，每个播放节目必须对应一个频道，最后为了正确播放每个节目的特定频道，解复器调用器过滤后每个PID值必须重新设置。每个视频、音频和其他文本传输数据中PID值需要统一设定，并分别加入相应的视频解码器中。

■1.3 终端唤醒实现应急广播信令转换

实现终端唤醒应急广播信令转换时，需要计算此时覆盖区域的控制参数，计算如公式（1）所示。

公式（1）中，T代表控制参数，H代表覆盖面积，J代表调度系数，K代表信号强度，载波区内各不同频率的信号短波和高频中波由发射机控制信号控制，下载界面可以控制载波音频信号，解密后的密文由载波单片机的控制命令信号编码，从而实现应急广播信令转换。

2 实验分析

为了检测本文设计的应急广播中短波覆盖网关键技术的信息平台对接效果和预警效果，将其与传统的覆盖网关键技术进行对比，实验如下。

■2.1 实验准备

接收和输入解析模块一般属于子软件模块，为了正确测试各个模块的主要功能，必须在上层测试软件调用子模块软件来实现。在应急广播管理系统平台中，使用应急传单将信息数据发送到管理系统、消息数据系统、资源信息管理器等系统中，再将输出数据发送到适配器中，接收数据的分析管理模块可以使所有的应急广播数据直接传输到发送程序中，再检查分析的结果是否准确，实验系统的示意图如图2所示。

图2 实验系统示意图

由图2可知，实验搭建了广播应急信息发布平台，该平台简化了广播发射台和接收台的传输设备，将其简化为IP传输，为了方便硬件接收设备的解析处理，检查设计技术对广播音频和图像文本信号数据处理的性能，避免硬件接收设备带来的干扰，为检验平台搭建了源射频交换控制设备和射频发射台，除此之外，在监控控制系统中去掉了监控模块。在此基础上对该技术的信号接收、分析模块进行综合联调性能测试。其中基于发射台的主要通信设备可以模拟分析器和服务器、DTMF发射板和FM发射机。接收终端的核心部件由无线电和DTMF接收机模拟，忽略终端电源模块和中继电路，重点验证DTMF信号传输的控制码的准确性和及时性。利用无线信号调谐载波电路，接收一个载波并将一个DTMF控制信号发送到一个DTMF输出信号控制接收板中，观察载波输出板上的信号控制灯和输出信号指示灯，来判断DTMF控制信号输出是否准确，以及其是否能被快速响应。

■2.2 实验结果与讨论

分别使用本文设计的中短波覆盖网关键技术和传统的覆盖网关键技术进行7次信源传送测试，测试两种技术接收DTMF控制信令并响应唤醒指令的时间，实验结果如下表1所示。

表1 实验结果

由表1可知，本文设计的技术接收 DTMF 控制信令并响应唤醒指令的时间短，证明本文设计的技术信息平台对接顺利，预警能力较好。

3 结束语

综上所述，我国的技术水平也已经得到了很大的提升，中短波覆盖网关键技术在应急电视广播传送中起到显著作用，可以大幅提高应急数据流的传输速度，帮助应急广播电视行业持续稳定发展，具有技术创新潜力。因此，本文根据应急广播数据覆盖网需要设计了新的技术，进行实验，结果表明设计的技术接收DTMF控制信令并响应唤醒指令的时间短，证明本文设计的技术信息平台对接顺利，预警能力较好，促进了我国应急广播技术的发展，为相关技术人员学习提供重要参考。