基于地面数字电视覆盖网的农村应急广播系统设计与实现

+ 程露 刘斌 李玉环 戚红霞

国家新闻出版广电总局监管中心

国家新闻出版广电总局监管中心西安监测台

一、引言

近年来，随着我国农村广播电视公共服务体系的不断推进，我国农村应急广播大喇叭建设发展迅猛。一些地区因地制宜，针对农村及边远山区应对和处置自然灾害能力弱的问题，多措并举，建成了覆盖“县-乡-村”的应急广播农村大喇叭系统。该系统不仅能够在日常情况下，提供对农广播节目播出，扩大了对农广播节目覆盖，推动了农村文化事业发展，还在应对地震、泥石流、洪涝灾害等的救灾抢险中发挥了巨大的作用。

同时，近年国内地面数字电视发展迅速，特别是在有线不通达区域，当地政府大力推进地面数字电视建设，使得这种传输覆盖手段得到了快速推广。因此，部分地区在农村应急广播大喇叭系统的建设中，优先选择利用了地面数字电视传输覆盖网实现了“县-乡-村”三级联网的农村应急广播大喇叭系统的建设。

二、系统定位及技术实现思路

1、系统定位

（1）实现日常情况下对农广播节目定时播出。日常情况下，系统可面向全县数字智能大喇叭终端和模拟大喇叭终端提供对农广播节目。

（2）实现应急情况下的应急广播信息播发。应急情况下，系统能够根据应急信息发布需求实现全县控制、分乡镇控制、按村控制等区域控制，甚至可以控制到某一只喇叭紧急播出应急广播信息。

（3）实现三级联网。大喇叭终端能够接收到县、乡镇、村各级应急广播平台播发的应急广播信息，同时县平台能够监控乡镇、村平台播发的应急广播信息。

（4）充分利用地面数字电视传输覆盖资源。系统能够利用地面数字电视传输覆盖通道，播发应急广播信息。

2、总体技术思路

基于地面数字电视传输覆盖网的应急广播农村大喇叭系统采用三级应急广播平台—传输覆盖网络—大喇叭终端的分层架构体系，通过地面数字电视传输覆盖网发布应急广播信息。

（1）应急广播平台:应急广播平台根据应急信息发布需求将控制指令、文本信息和音频广播流封装成标准格式的应急广播消息后，打包成TS流，传送至地面数字电视前端。同时，县、乡镇、村三级平台，能够通过地面网络，实现三级平台互连互通，实现三级平台的指令交互与传递。部分网络尚不通达的乡或村，也可以通过电话通信网，将应急语音信息送至县平台，由县平台进行应急广播播发。

（2）传输系统:地面数字电视前端接收到应急广播平台传来的TS流格式的应急广播消息后，将该数据流与原播出的地面数字电视节目流进行复用，再通过地面数字电视发射系统将应急广播消息通过地面数字电视传输覆盖网进行分发。

（3）大喇叭终端:大喇叭终端接收到地面数字电视信号后，能够解析和识别应急广播消息，当区域码匹配时，能够根据控制指令播发应急广播音频节目。

图1 基于地面数字电视覆盖网的三级联网农村应急广播大喇叭系统总体架构图

三、总体技术框架和业务流程

3.1 总体技术框架

根据系统设计思路，应急广播农村大喇叭系统采用图1所示的系统架构：

该系统包括三级应急广播平台、两条传输通道以及三类终端。三级平台，分别为县应急广播平台、乡镇应急广播平台和村应急广播平台。三条传输通道分别为地面数字电视网所承载的应急广播信息传输覆盖网，平台间互连的有线IP数据网或通信运营商网络，和承载应急电话的电话通信网。三类终端，分别为户外数字智能终端和模拟大喇叭终端和家用地面数字电视机顶盒终端。

3.2 业务流程

（1）日常对农广播节目播发流程。日常情况下，县级应急广播平台将按时段定制的广播节目，以TS方式发送至地面数字电视前端。地面数字电视前端将该节目流与原地面数字电视节目流进行复用后，传送至地面数字电视发射系统，通过地面数字电视传输覆盖网播出日常广播节目。所有大喇叭终端能够响应定时开关机、音量控制等指令，定时播出对农广播节目。

（2）紧急预警信息发布流程。县应急广播平台接收到县预警信息发布平台或乡镇应急广播平台、村应急广播平台通过有线IP数据网、通信运营商网络或电话通信网络向县前端传送的应急广播指令或播发请求后，县前端对应急广播指令进行接收解析适配处理，将应急广播信息以TS流方式传送至地面数字电视前端。该前端将该数据流与原地面数字电视节目流进行复用后，传送至地面数字电视发射系统，通过地面数字电视传输覆盖网向应急广播指令所限定的区域发布应急广播信息。大喇叭终端接收到该指令后，中断日常对农广播节目，播出应急广播信息。

四、技术实现

4.1 县应急广播平台

县级应急广播平台在该类型应急广播农村大喇叭示范网络技术系统中具有重要作用。它既是应急广播信息接收处理播发的核心，日常对农广播节目播出处理的总节目源，也是系统设备运行管控的总前端。县级平台的总体框架如图2所示：

图2 县应急广播平台系统图

县级应急广播平台包含了应急广播管理、应急电话适配、节目播出管理、安全保障、系统运行监管、传输等6个业务子系统，具体功能如下：

（1）应急广播管理子系统

应急广播管理子系统能够接收的信息来源有三个，一是来自国家应急广播系统的应急广播信息，二是来自本地预警信息发布平台的应急广播信息，三是来自应急电话适配子系统的应急广播信息。该子系统接收到应急广播信息后，能够对应急广播指令进行解析处理、优先级判别、大喇叭资源调用，并完成指令格式封装，以及文本信息的文语转换功能，形成包含应急广播指令、应急广播音频的信息流，送入传输子系统。当该子系统接收到应急广播并发请求时，能够对应急指令的优先级进行判断、识别，并基于优先机制进行发布。

（2）应急电话适配子系统

应急电话适配子系统能够接收到系统授权的移动电话和固定电话语音信息，根据该授权号码的权限，自动形成相应区域的大喇叭调用指令，将应急指令和应急语音传送至应急广播管理子系统。

（3）广播节目播出管理子系统

该系统能够接收中一、省一、本市和本县对农广播节目，按照预定的运行图和播出计划，形成本县对农广播节目流，送至节目传输系统。

（4）安全保障子系统

该子系统能够实现对应急广播指令、应急广播音频节目、日常对农广播节目的传输安全管理，确保应急广播信息的安全传输。

（5）系统运行监管子系统

运行监管子系统能够实现对各级应急广播平台、大喇叭终端以及应急信息的传输系统运行状态的监控管理，对系统关键设备和传输网络关键节点的运行状态进行实时的监控，收集和分析日常工作状态，及时发现并排除系统和网络故障，保障系统的正常运行和预警信息的顺畅传输。

（6）传输子系统

传输子系统能够对应急广播指令、应急广播音频以及日常对农广播节目信息的应急广播信息进行TS流封装，并传送给地面数字电视前端的复用设备。

4.2 乡镇应急广播平台

乡镇应急广播平台如图3所示：

乡镇应急广播平台包括音源设备和数字音编码控制设备。乡镇领导通过话筒等音源设备播发应急语音时，数字音频编码控制设备对应急语音进行编码，并进行IP封装，通过有线电视IP数据网或通信运营商网传输到县应急广播平台。

同时，乡镇领导可以使用授权固定移动电话，呼叫县级应急广播平台指定应急广播接入号码，面向本地大喇叭终端播出应急语音信息。

4.3 村应急广播平台

4.3.1 新建村应急广播平台

新建村应急广播平台基本架构如图4所示，包括话筒等音源设备、数字音编码控制设备等设备。村领导使用话筒等应急音源设备、固定电话、移动电话等播发应急广播信息，其技术实现方式与乡镇应急广播平台基本一致。

4.3.2 原村应急广播设施与系统的互联方式

原村应急广播设施与系统的互联方式详见图5。部分已具备独立应急广播设施的村，可以在原有定压功放的输入端增加地面数字电视接收设备，用于接收地面数字电视应急广播信息。通过这种方式改造后，原有的村应急广播平台也能够接收到地面数字电视传输覆盖网传送的应急广播信号。同时，在该种技术实现方式下，当村-县的网络中断或者县前端瘫痪，村平台仍然可以通过功放定压传输到达室外高音喇叭的方式，播发应急广播信息。

图3 乡镇应急广播平台

图4 新建村应急广播平台

4.4 传输链路

该系统有三条传输通道，分别为地面数字电视网所承载的应急广播信息传输覆盖网，该网络用于应急广播信息的分发；平台间互连的有线IP数据网或通信运营商网络，在有线网络通达的乡镇、村，可以使用有线IP网络与县平台进行互联，在有线网络未通达的乡镇、村，可以使用通信运营商网络与县平台进行互联；电话通信网，用于承载应急固定或移动电话，传送应急语音信息。

4.5 应急广播终端

该系统有三类应急广播终端设备，分别为户外数字智能终端和模拟大喇叭终端和家用地面数字电视机顶盒终端，兼顾了户内与户外用户、数字和模拟终端，确保不管是在户内还是户外，不管通过模拟喇叭还是数字喇叭，均能接收到应急广播信息。

五、相关传输协议

5.1 应急广播信息源接口协议

图5 原村应急广播设施与系统的互联方式

县级应急广播平台接收的来自本地应急广播部门或上级应急广播平台的应急广播信息，包括应急广播指令、文本、图片和音频等辅助数据以及应急广播节目等内容，其数据格式应符合国家应急广播系统的调度控制与传输覆盖标准体系框架下的《应急广播消息生成格式规范》。

5.2 地面数字电视应急广播规范

县平台在完成应急广播信息的接收处理后，能够将所有应急广播消息的消息标识符、开始时间、持续时间、类型、级别、覆盖区域等信息封装为应急广播索引表，将应急事件的文本内容、发布机构名称和辅助数据封装为应急广播内容表，由复用设备按GB/T 17975.1-2010规定的传输流格式复用到播出节目传输流中。封装数据格式应符合国家应急广播系统的调度控制与传输覆盖标准体系框架下的《地面数字电视应急广播规范》。

六、基于地面数字电视系统实现应急广播农村大喇叭系统的优势分析

1、充分利用地面传输覆盖资源实现应急广播信息传送。

在有线传输网络欠发达、地面数字电视发展较好的地区，基于地面数字电视网传输覆盖网开展农村应急广播的技术实现方式，与通过新建众多小功率调频发射系统以调频副载波方式传输应急广播的方式相比，即充分利用了现有的传输覆盖资源，又避免了因新建众多的小功率发射机造成的频率资源的滥用。

2、加强了应急广播统一管理，并降低了系统运行维护难度。

县平台在系统设计上更为健壮，而乡镇平台和村平台则相对简单。这种设计，即能够实现三级联网以及对各级平台播发应急广播信息的统一管理，同时又降低了乡镇平台和村平台的运行维护成本，更符合我国现有乡镇和村技术维护力量较为薄弱的现状。

3、具备较强的容灾能力。

该系统在容灾设计上更为简单易行：当乡镇应急广播平台、村应急广播平台与县应急广播平台间传输链路中断，乡或村的应急广播信息，可通过固定或移动通信网，将应急语音信息传送至县平台，并控制本地终端播发应急广播信息；当县平台系统瘫痪或地面数字电视系统瘫痪情况下，村领导仍然可以使用本地的应急广播系统，通过本地定压传输方式向模拟大喇叭终端发布应急广播信息。

七、结束语

目前，在我国中东部有线网络较发达地区，基于有线传输覆盖网络建设农村应急广播大喇叭系统已成为主流技术实现方式，而在我国西部和西北部地域广袤地区，这种基于地面数字电视技术建设农村应急广播大喇叭系统的技术实现方式，也将成为主流的技术实现方式，而且随着应急广播大喇叭系统和地面数字电视应急广播等相关标准研究工作的推进，将不断提高该类系统建设的科学化、规范化水平。

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