基于有线电视网络的应急广播系统

张坤

摘 要：本文介绍基于有线电视网络的应急广播系统，探讨应急广播系统的技术原理和系统组成方式等技术。

关键词：应急广播系统；调频广播副载波；频移键控调制；有线电视网络

1 概述

当前我国自然灾害频发，群体群伤性的危害公共安全的事件处在上升阶段，并且在未来很长一段时间内我们还将面临突发公共事件所带来的严峻考验。《“十一五”国家突发公共事件应急体系建设规划》明确要求把突发事件预警系统和预警信息发布系统的建设列入我国应急体系建设的重点项目。建设国家突发事件预警信息发布系统是提升我国各级政府应急管理水平的现实需要。根据中央和广电总局的要求，为应对自然灾害和各类突发事件，必须建立应急广播系统，以便在灾害发生时党和政府能及时有效的采取应对措施和公共防范措施。

2 技术原理

目前，各县市已经全部建成以光纤同轴混合网为载体的有线电视网络，简称HFC网络。应急广播系统的信号传输和接收完全收依托于现有的有线电视网络，无需做任何改造。广播信号进入有线电视网络只需要一根同轴电缆线，同时为了保证应急广播系统的安全、可管、可控，我们采用调频副载波+可寻址技术来实现应急广播。

⑴调频广播副载波技术，即FM-SCA技术，是一种调频多工广播技术，它使用同一个调频载波频率，传送与原有广播节目不同的另一套或多套语言或数据节目，实现“台中有台”或“一主多副”的功能。目前SCA广播已广泛应用于传送“天气预报”、“股市行情”、“交通信息”及其他数字化控制业务。

FM-SCA的主要技术优点在于不额外占用网络资源和频率资源，不占用现有带宽，对原有传输网络和传输频率无需作任何改动。它利用调频主信道传输音频，副信道67KHz传输数字控制信号，该副信道信号与音频信号一起，以调频的方式调制在原有频率上，再通过有线电视网络进行传输。也就是说，只要有线电视网络通达的地方，我们的广播信号和数字控制信号也同时到达了，真正实现了应急广播。

⑵FSK（Frequency-shift keying），频移键控调制技术，它是利用基带数字信号离散取值特点去键控载波频率以传递信息的一种数字调制技术。FSK是信息传输中使用得较早和广泛使用的一种数字调制方式，它的主要优点是技术成熟，抗噪声与抗干扰的性能很好，目前它在中低速数据传输中得到了广泛的应用。

我们利用FSK技术来传输广播的可寻址数字控制码流，数字控制码流实际上是我们应急广播系统的指挥命令，这个命令信号通过FSK技术调制在67KHz的副载波上。67KHz副载波再和音频信号混合叠加在一起，以调频的方式调制在原有载波频率上，通过有线电视网络进行传输。如果是要混入光纤网络，我们可以再增加一个光电转换模组，再与有线电视光纤信号进行合波。如下图。这个码流可以到达任何网络的任何一个终端。

控制数据码流由计算机产生，是一个数字信号，我们采用多种加密算法生成，自带校验位、数据位、加密位和纠错位，使得控制码流的抗干扰能力很强，在自然情况下，很难破解和改变，这对于应急广播的安全、可管、可控方面有着重要的意义，如果不能获取这个数据流，就无法打开音箱。

3 应急广播系统

应急广播系统包括：县市应急广播中心播控系统、乡镇广播站播控传输系统、村级广播室传输系统、各个信号源系统、承担各系统间信号传输的有线数字电视宽带传输系统和终端系统（含寻址调频音箱、寻址收扩机、喇叭等）等。

全系统采用FM-SCA数字编码可寻址调频共缆方式进行传输，将广播信号和控制码流的数据信号接入有线电视网络中进行传输。系统采用智能化数字FSK编码播控技术，以智能播控主机为核心，实现区县、乡镇、村三级可管可控播出，镇、村二级有条件插播。由于采用了全数字编码和数字调制技术，系统的抗干扰性能大大提高，误触发可能降至极低水平。所有在网设备和终端都具有唯一的ID地址码，系统控制目标可以针对所有在网设备或者是某一个终端，可以独立控制或分组控制。可以改变终端的开关状态，也可以调整终端的音量大小，使得普通广播时可以小音量，应急广播时是最大音量。

系统具有较强的抗干扰性能，具有优异的防非法插播、防盗播等安全播出技术措施，当系统遇到强干扰源或者是非法插播时，会自动关闭相应系统和终端，能够确保系统的安全播出。

4 县市应急广播中心系统组成

县级系统由播控单元、编码主控单元和应急播控单元组成。播控单元主要完成节目的制作和播出。编码主控设备主要完成数字ID地址码的生成，数字FSK编码，音频信号与可寻址码的叠加，FM调制，输出，电话插播等功能，由可寻址播控主控机、电脑等设备组成。

县级播控平台制作的广播信号由制作机房传至编码主控器，由该主控器变成特殊的调频载波信号F1，混入区广播电视台前端。该调频载波信号F1通过光纤网络传输至各乡镇有线网络前端机房，该F1信号中，主频用来传输音频信号，副载波用来传输码流控制信号，除了正常的乡镇寻址码以外，我们专门设置了乡镇紧急控制码K，该码流可以控制到乡镇。当启动K时，乡镇调制器就会自动处于强制县级转播状态。此时原F1上叠加的码流被强制切换至F2频率上。K也随之被调制在F2频率上，此时县级可以对终端进行相关状态的控制。

5 乡镇广播站播控系统组成

镇级系统是整个系统的核心，承担向各乡镇、村级终端的播出任务，转播上级广播电台节目和自办节目的平台、灾害事故预警信息的平台。它由制播设备和主控设备组成，制播设备由调音台、音频工作站、周边设备（监听功放、监听音箱、监听耳机、播音话筒等）、音源设备等设备组成。

镇级播控平台制作的广播信号通过乡镇主控器处理后，产生频率F2及其码流信号，混入镇广播电视前端，再通过光纤和电缆网络传输至各镇级终端和村级终端。该码流信号可以控制到任何一个本乡镇的终端。

镇级系统可以独立运行，也可联机播出，并能制作播出简单节目。镇级广播播出频率为F2。该级系统设有编码主控设备，可对全镇及行政村所有终端进行分组控制，也可独立控制到某个终端。

镇級还配置有应急即时播出功能，在本镇有应急情况时，可以通过一个紧急开关来临时进行镇级应急广播播出，在紧急情况下，还可以电话插播。当县级应急广播开始时，通过县级控制码K，可以强制乡镇主控机工作于转播状态，而无论原来乡镇工作在什么状态，即转播县级应急广播。

6 村级广播室系统组成

村广播插播，是通过安装在镇广播室的主控器来完成的，村共用了乡镇频率F2，所有的村合用一台电话播控主控器和一个频率F2，在普通状态下，当需要村级广播时，通过电话拨叫村播控中心的主控器，机器会自动判断来电的身份，并输出对应的地址码，以实现对本村终端的单独播出。同时当有县级或镇级应急广播时，村级插播自动被禁止。

7 终端接收系统组成

终端接收系统是整个系统的末端，采用数字可寻址终端，它具有调频接收和数字解码功能，每个终端具有一个8位数的序列号和一个可修改的地址码。

8 总结

基于有线电视网络的应急广播系统具有覆盖面广、传播速度快、系统安全性高等特点，在应急广播系统领域内有着广泛的应用空间。