本文提出了中波应急广播覆盖网构建方案，详细介绍了中波应急广播的系统构成、技术方法、设备功能。通过增加应急广播设备，对原监管平台和播控系统进行技术改造，使其具备信令推送、数据交互、远程唤醒等功能，满足应急广播技术系统适配要求，实现中波应急广播信息传输的智能化控制区域覆盖。论文重点介绍了中波发射台应急广播适配系统构成、应急广播适配器功能和系统软件功能。

　　朱兴华（1964—），正高级工程师，贵州省广播电视局七一八台台长，主要研究广播无线传输与覆盖技术，以及发射台站数字化、智能化和智慧化技术。

　　用现有的中波广播无线覆盖网资源进行应急广播建设，只需增加少量设备并对监管平台和中波发射台等进行技改，就能实现应急广播信息的无线覆盖。中波应急广播无线覆盖具有远距离、跨区域、大范围的特点，能在发生断电、断网、通讯中断的极端情况下传送信息，在国家战备、突发事件、应急救灾中发挥不可替代的作用。中波应急广播突显无线、战备、备份的重要作用，所以，有必要利用现有的中波覆盖网开展应急广播建设，构建抗毁能力强的中波应急广播覆盖网。

　　《中波调幅广播应急广播技术规范》（GD/J 084-2018）对中波应急广播技术作了明确规范，中波应急广播信号调制方式采用中心频率 fc=2kHz、频偏 ±1kHz、码率为 4kbps 的 MSK 调制方式。信号由前导频、MSK 调制信号和 1/5 幅度的后导频构成。前导频：频率 fc，时长为 8 个正弦波周期。MSK 调制信号：中心频率为 fc，频偏为 ±1kHz。后导频：频率为 fc，幅度为前导频幅度的 1/5，时长为 8 个正弦波周期。信号幅度取值为日常中波播出音频信号幅度的 80% 到 100% 之间。信号产生过程中应保持各部分波形和相位连续 [1]。采用 MSK 调制的中波应急广播优点是：按照颁布的《中波调幅广播应急广播技术规范》标准建设没有偏差，建设经费投入相对少，不用改造中波发射机。缺点是：MSK 指令会中断正常播出的广播信号，接收端在信噪比低于15dB 时，信号弱的地方 MSK 正确解码成功率较低，夜晚由于电离层不稳定，中波接收的信噪比较差，信噪比低的地方影响 MSK 正确解码。

　　如果将 DRM 无线数字广播技术应用于中波应急广播，DRM 应急广播方式能做到全数字化，实现文本、图片和语音等信息处理数字化，应急信息与广播信号和其他信息能同步传输发射。在不中断正常广播信号的同时还能使中波广播增加数字化信息服务，极大地拓展了中波广播大众文化服务范围，这是数字化的显著优点。DRM 应急广播能传送的数据包括图片、文本、控制信令和离线语音等，终端不再是单一的音频收听设备，还可以是户外 LED 大屏、多媒体移动终端等，终端解码后的音频质量也非常好，不低于调频信号音质。目前 DRM 用于应急广播还没有国家技术标准，改建资金投入大，DRM 应急广播技术还在研究中。

　　中波台由省级政府的广播电视局管理，中波应急广播是利用现有的中波广播覆盖系统，通过技术改造来实现应急消息播发功能，使中波广播具备应急消息发布特殊用途。以现有的省级广播电视监管系统平台，来介绍中波应急广播系统构成。

　　省级应急广播指挥平台建在省局广播电视安全指挥中心，省应急广播监管调度平台建在省局广播电视监测中心，安装应急广播服务器来构建平台。政府应急管理部门的应急信息由网络传送至应急广播平台，经平台处理后传送到省应急广播监管调度平台，省级中波应急广播系统构成图如图 1所示。

　　国家应急广播信令通过光缆（或卫星）传输到省应急广播指挥平台、省应急监管调度平台，省应急信息通过专网传送到省应急广播指挥平台，再送省应急监管调度平台，市、县应急广播信息通过广电专网送到省应急广播监管调度平台。各级政府应急信息汇聚到省应急广播监管调度平台，经省应急广播指挥平台审核后，信息经监管调度平台编码处理，按需要将信令分发到各发射台发射出去，实现控制区域的应急信息无线传输覆盖，在县、乡、村前端唤醒播发。应急广播播出优先顺序是根据事件级别来确定的，收到的应急广播消息是按照消息级别和开始时间来排序的，对同一覆盖区域的同一时刻，只播发级别最高、开始时间最近的一条应急广播消息。应急广播事件级别划分：1 级（特别重大）；2 级（重大）；3 级（较大）；4 级（一般）。应急广播事件类型见《国家应急平台体系信息资源分类与编码规范》。

　　应急广播的关键技术是发射台应急广播信息自动接入与播控，核心技术是发射台与省应急监管调度平台实现数据交互及适配。省应急监管调度平台将应急广播信令通过广电专用传输链路分发至发射台，应急广播适配系统接收和解析平台发来的应急广播信息，适配系统干预正常播出的广播节目，将信道切换到应急广播信息通道，将应急广播信息通过发射机发射出去。中波应急广播信息传输链路图如图 2所示。

　　中波台应急广播系统由应急广播适配系统和发射台播控系统共同组成。发射台播控系统有控制台、信源前端、发射机、传输馈线、天调网络、发射天线等。需增加应急广播适配器、应急广播解调器、应急广播服务器、指标监测前端和应急广播客户端，并对发射系统进行适配技术改造，对设备设施技术参数进行调整。中波台要实现对应急广播信息的接收和处理，需安装应急广播适配器，增配具有应急广播优先切换功能的音频切换器，还需对设备、设施进行相应的技术改调。应急广播适配器能解析平台发来的应急广播信息，还能管理系统内的应急广播信息生命周期，向应急广播平台反馈应急广播信息处理结果。中波台应急广播系统结构图如图 3所示。

　　应急广播适配系统的功能有应急信息接收、身份认证、信令解析、应急节目解码、终端指令二次调制（MSK 调制），还有入机基带信号切换、发射机控制、应急广播接收解调、身份认证和内容一致性比对等。为了实时掌握应急广播发射系统工作状态和指标参数，还配有应急广播发射机技术指标监测系统。信息处理流程：首先对应急广播数据帧进行 FEC编码，本标准采用的 FEC 编码方式为 LDPC 编码，码率为1/2。将编码后的数据封装成编码帧，由三部分数据构成一帧：64 比特 PN 序列作为帧头，加上 FEC 编码后的数据，最后加上 2 比特 1 作为帧尾。封装后，进行 MSK 调制，调制后的信号加上前导频和后导频，送至中波发射机进行 AM 调制并发射 [2]。

　　中波发射台应急广播适配系统的设备主要有应急广播适配器、服务器、客户端、解调器和指标监测前端，它们与机房播控平台的自动化播控系统设备共同组成整个应急广播播控系统。下面介绍适配系统的主要设备功能。

　　中波应急广播适配器的全称为应急广播验证适配编码调制切换器，简称适配器。适配器是应急广播系统的核心设备，向上与上平台应急广播监管调度平台对接，进行数据传输与交互，执行应急广播信令的任务，向下与下平台发射台自动化播控系统对接，控制自动化播控系统将应急广播信息自动播出，在信息播出的同时获取播出发射机技术参数，评估应急广播播出效果并上传数据。适配器主要有以下功能：

　　适配器能为发射台应急广播适配提供两路在物理层面相互独立的以太网接口，能独立接收两类路由途径的应急广播信息，保证应急广播链路的冗余备份，确保应急广播信息传输链路的安全。适配器内置身份认证体系，可以根据国家保密标准对应急广播信令进行身份认证，支持并符合 GD/J082-2018《应急广播消息格式规范》和 GD/J083-2018《应急广播平台接口规范》。适配器系统采用 FPGA+MUC 结构，使用TS over IP 传输技术，由于 TS 流码采用长度固定的包结构，当传输误码破坏了某一 TS 包的同步信息时，接收机可在固定的位置检测它后面包中的同步信息，从而恢复同步，避免信息丢失，所以，TS 码流传输具有很强的抵抗误码的能力，应急广播信息使用 TS OVER IP 技术传输安全性高。系统主要由 TS 接收模块、IP 包封装模块、IPCHK 模块、DMA 模块、EMIF 接口模块等组成。其中，TS 接收模块、接口模块及 MAC 模块由 FPGA 来实现；IP 包封装模块、IPCHK 模块、片选模块及 DAM 控制模块在 MCU 中实现。通过这些模块的协调配合，实现 TS 流的接收、网络协议传输、系统内各模块通信等功能，能对不同的应急广播信息、信令进行解析。

　　TS OVER IP 就是将 TS 流在以太网上传输，并遵循一定的 IP协议，最大程度满足了高效性和可行性的要求，通过对数据和控制复合网络通信接口的解析，能解码还原应急广播信令和音频信息。应急广播验证适配器有自动化代码相似性检测系统 MISIM，用以判断两段代码的相似性，MISIM 可以对不完整的代码片段进行评估，当检测到不完整的、有 bug 的代码时，就会选出功能一样的、没有 bug 的代码替换原来的代码，达到应急信息的高安全性要求。内置的 SD 卡能存储海量的应急广播信令、信息以及应急广播节目，可事先编写好应急广播信息，设置好对应播发代码，供应急事态时紧急播出。

　　适配器编码调制功能是根据应急广播的信令类型和发射台应用技术要求进行终端唤醒指令的二次编码调制，具备MSK 或 RDS 编码调制功能。MSK 编码调制符合 GD/J084-2018《中波调幅广播应急广播技术规范》，它将接收的应急广播信令进行数字签名认证，再调制为 MSK 信号输出；RDS 调制符合 GD/J085-2018《模拟调频应急广播技术规范》，将应急广播信令调制为 RDS 信号，通过调频发射机的副信道传输发射。

　　适配器作为发射台信源传输的关键环节，在日常工作时为了不影响正常的广播节目播出，采用音频直通技术设计，在断电情况下保持音频信源直通功能，确保信源传输安全可靠。适配器支持应急广播优先播出，当需要播出应急广播信息时，适配器立即切断正常音频节目播出信道，切换到应急广播信息传输信道，确保应急广播信息、节目输出。中波是先在应急广播适配系统中输出 MSK 指令，然后输出应急广播信令节目。调频发射台是应急广播适配系统中输出控制信号将正常节目信道切换到应急广播信道，同时并行输出应急广播 RDS 信号。

　　应急广播适配器是应急广播信息传输的枢纽，它同时参与省应急广播监管调度平台和台站机房播控平台进行指令、信息、数据传输与交互工作。台站日常播出时适配器获取广播发射机运行指标、参数和状态等信息，应急信息播出时接收指令与台站播控平台的自动化系统交互，控制发射机的工作状态，当发射机工作时切换信源通道播出应急广播信息，当发射机关机时执行开机命令，根据指令要求自动播出应急广播信息。适配器还与应急广播播出评估系统交互数据，为应急广播评估系统提供应急广播节目码流，作为节目内容一致性比对的标准源，将评估结果、播出信息、技术数据上传至应急广播监管调度平台和省应急广播指挥平台。

　　指标监测前端实时监控发射机的工作状态并获取发射机的技术参数。通常情况下，指标监测前端采集输入信号与解调器接收的解调信号实时比对、运算，实时给出当前发射机各项指标和射频参数：失真度（THD+N）、频率响应（AFR）、信噪比（SNR）、调幅度、正负调制非对称度、音频信号时延、音频比对相似度、射频出口电平等。密集运算由 FPGA进行处理，复杂逻辑由 MCU 进行处理。技术指标、参数、数据等需要快速处理的由指标监测前端处理；基带信号波形图、射频包络图、柱状图、基带信号频谱图和射频频谱图等由服务器处理。实现了实时监测：信噪比、失真、正负调制度、平均调幅度、谐波 + 噪声、音频相似度、时延、波形图和频谱图等。

　　应急广播解调器的作用是对射频信号进行解调处理。包括滤波、MSK 解调、PN 序列（帧同步头）捕获、位同步校正、数据帧内容采集、LDPC 解码和指令验证等。通过身份认证后对解调音频信号进行编码，将数据打包通过局域网将音频流传送给应急广播服务器进行信号一致性比对处理。这是确保信息安全的重要环节，还能客观地评估应急广播信号的播出质量。

　　应急广播客户端是应急广播系统操控的人机交互主界面，可通过客户端计算机进行应急广播参数的设置和信令的传送，是应急广播播控中心功能界面的操作展示。

　　应急广播服务器主要作用是应急广播信令的生成和下发，通过服务器接收上级监管调度平台应急广播信令，实现信令和数据交互、数据运算、系统操作维护和信息管理等。

　　应急广播设备软件主要包括适配器、服务器等台站自动化接口软件和内容比对软件包，台站自动化接口及内容比对软件包分为三个部件：适配嵌入式接口软件；应急广播接口服务软件；应急广播音频服务软件。

　　适配嵌入式接口软件植入于中波应急广播适配器中，作用是参与省应急广播监管调度平台、中波台机房播控平台进行数据交互，应急信令通过该软件控制发射机自动播出应急广播信息、掌握发射机工作状态、评估应急信息播出效果。它通过机房自动化播控系统获取发射机的运行状态参数，包括入射功率、反射功率、实时调幅度、电压、电流等，还获取应急广播发射机异态及故障报警等状态信息。当接收到应急广播播出指令时，接口软件对发射机是否处于工作状态进行识别，工作时切换音频信源通道，向发射机传送应急信令及节目；停机时向播控平台自动化控制系统发出开机命令，待发射机升功率正常后切换音频信源通道，向发射机传送应急信令及节目，将应急广播信息发射出去，同时将播出信息传送到省应急广播监管调度平台。

　　应急广播接口服务软件部署在机房自动化播控系统的服务器内，与发射台机房的播控平台服务器整合在一起，它能根据嵌入式接口软件的通讯请求，将广播发射机的工作状态反馈给应急广播系统，能将数据、指标和参数上传到省应急监管调度平台，实现适配器、监测前端、播控平台与监管调度平台的数据交互工作，并计算和处理数据、参数、图形等，同时接口服务软件还与适配器的嵌入式接口软件交互工作，接收在停播时段应急广播播出的开、关机申请等。

　　应急广播音频服务软件是应急广播信息安全的核心软件，是用来保障播出的应急广播信息正确性的重要措施。一是应急广播解调器接收到应急广播指令信息，经身份认证后将应急广播音频信号进行数字编码，将得到的数据通过局域网传送给应急广播服务器；二是应急广播适配器经解码得到的应急广播信号也送到应急广播服务器，两路音频信号送应急广播服务器通过音频比对算法进行内容一致性比对，验证应急广播信号的正确性。音频信号比对技术是利用数字音频的时域、频域特征和属性来分析两段音频序列的相似度，通过相似度的大小来判断这两段音频序列播放的内容是否相同或相似。音频一致性比对流程是：音频采集、滤波、增益补偿、模 / 数转换、压缩、提取特征参数、比较特征参数、输出比对结果。滤波和增益补偿主要目的是降低噪音的干扰；压缩处理是为了减少音频中相关性较低或不相关的参数，提高数据处理速度；提取特征参数是指音频流当中，以单位帧为传送数据单位提取出音频频率质心、均方根、Mel 倒谱系数、音高、振幅、带宽、能量等。音频比对是利用上一步提取的特征参数完成计算和比较，将比较结果同预先设定的阈值进行对比，得出最终结果。音频比对技术不需要考虑音频的具体内容，它只注重音频序列的关键参数和属性的相似度，技术安全性很高。

　　为避免重复建设，中波应急广播播发可利用有线应急广播大喇叭系统和大喇叭终端，通过大喇叭适配器的多通道功能来实现中波应急广播的唤醒播发，根据需要可安装对接适配终端。乡 / 村大喇叭系统前端设备具备应急广播传输无线通道，对无线覆盖应急广播具有接入、验证、解析、转换等功能，能接收和响应中波应急广播消息，为保证接收中波信号质量需安装室外接收天线。在构建大喇叭系统时，应采用基于 IP 网络的双向数据传输方式，这是应急广播系统智慧化构建的需要。为了增强系统的健壮性和抗毁性，在与应急广播传输覆盖网对接时，要求在有线线路传输信息的应急广播大喇叭系统中，县、乡 / 村前端和指定终端，应具备中波应急广播传输无线通道的接入和处理能力。大喇叭适配器可接收上级应急广播平台通过中波等通道直接下发的应急广播消息，适配器下发指令到应急广播大喇叭终端实现播发。适配器运行管理模块还对信号接入、编码处理、分发传输等环节进行监控，控制区域内符合寻址编码的音箱，打开音箱进行调整并播发应急消息。大喇叭 IP 适配器还能正确控制播发顺序，能根据事件级别高优先级顺序进行播发。大喇叭 IP 适配器能脱离应急广播平台，独立完成上级无线信号接入和本地信号接入的处理和播发，并保存播发记录，具有无线接收、离线运行功能，日常以有线为主，战时启用无线方式，大大增强了应急广播的抗毁性。

　　应急广播信息安全的重要性不言而喻，怎样管控应急信息安全必须重点考虑。为保证应急信令的安全传输，保护应急信息不被非法干扰、插播破坏和操作控制，应急广播系统须具备保密性、完整性、可控性的安全规范，建立完善的安全管理机制。安全的重点是访问控制，访问控制能保护应急信息发布系统和信息资源安全，从而确保信息资源不被非法使用和非法访问。多种安全控制措施相互制约，才能更好保护信息安全。归纳起来，对于安全管理机制需从三个方面进行控制设计。

　　入网访问控制是网络信息安全的重要安全防线，它控制只有具有登录资格的用户才能够登录到服务器，可控制用户入网时间、入网地点和获取网络信息资源等。用户的入网访问控制分三个步骤：一是用户名的识别验证；二是用户口令的识别验证；三是用户帐号的权限核查。只有通过这三道安全关卡，用户才能登录入网。对用户名、用户口令进行验证是防止非法访问的第一道安全防线。用户登录时首先输入用户名和口令，还可以使用指纹机、智能卡、UKey 认证等方式验证，服务器将比对、验证用户的合法性。

　　当发生重大突发事件，需要启动语音功能传输应急信息时，管理权限用户可使用话筒或手机 APP，通过语音转文字功能发送应急信息。系统服务器会核实权限用户身份，在县级平台服务器中查询该用户的管理权限，并审核信息内容，用户验证通过后，上传至省级应急广播监管调度平台，经审核处理后分发至发射台发射出去。县级应急广播平台管理设置限制性用户，限制性用户通过县平台的审核获得临时权限后才能发送应急信息，没有得到授权的情况下系统拒绝执行，语音内容、电子签名信息会在平台服务器进行录音备案。

　　管理权限控制是针对越权操作安全防范所采取的一种保护措施。用户（或用户组）被预先授以一定的操作访问权限，管理员用户权限有以下管理权：可以增加和删除一般用户，给用户分配系统默认的最低级操作权限，制作、生成及发放用户的数字签名信息。管理员无审批权限，不能修改用户的操作权限，一般用户为系统的实际使用者，只能按预先授权分配的操作权限执行系统操作。审计用户权限有：负责审批一般用户的权限，网络访问安全控制和信息资源使用的审计，审计用户没有删除和添加一般用户的权限。综上所述，权限控制是一种三方相互制约的安全防范保障机制，管理权限控制图如图 4 所示。审计人员可以赋予一般用户操作控制权限，每个权限可单独授予，也可批量授予，还可指定权限的有效期。

　　中波发射台应急广播建设构建起省级中波应急广播无线覆盖网，以较小的投入实现省级应急信息中波无线覆盖。无线传输保障了信息传输链路的高安全性，大功率发射保障了应急信息远距离传输、大范围覆盖。中波应急广播无线覆盖网建设，是落实广电总局等五部委“统筹利用有线、无线、卫星、互联网等资源，科学规划布局应急广播主动发布终端的位置、数量和形式，构建多渠道传输、抗毁能力强的应急广播传输覆盖网”的要求。它能完善应急信息发布渠道，发挥中波应急广播传输覆盖在战备、救灾中的优势，所以，有必要建设中波应急广播无线覆盖网。

　　[1] 国家广播电视总局科技司. 中波调幅广播应急广播技术规范: GD/J

　　[2] 朱兴华. 中波广播发射机在线技术指标监测的实现[J]. 广播与电视

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