劉春江，郭沛宇，劉 斌，李曉鳴，劉海濤

（1.國家新聞出版廣電總局 廣播科學(xué)研究院，北京 100866；2.國家新聞出版廣電總局 西安監(jiān)測臺，陜西 西安 710000）

應(yīng)急廣播關(guān)系到人民群眾的生命安全，必須確保應(yīng)急廣播信息快速、準(zhǔn)確地傳遞到人民群眾當(dāng)中，如何全天候、全時(shí)段地將應(yīng)急廣播系統(tǒng)發(fā)布的應(yīng)急預(yù)警信息及時(shí)地向受眾進(jìn)行展示，是應(yīng)急預(yù)警信息發(fā)布過程中的重要一環(huán)。有線數(shù)字電視已經(jīng)覆蓋了90%以上的城市家庭，是人們獲得信息的最主要途徑，是應(yīng)急廣播的主要途徑之一[1]。經(jīng)過多年的針對性研究和技術(shù)積累，目前已經(jīng)有多種基于數(shù)字電視尤其是有線數(shù)字電視進(jìn)行應(yīng)急廣播的實(shí)現(xiàn)方式和技術(shù)模式[2-5]，但是考慮到節(jié)能降耗等方面的問題，大多數(shù)有線數(shù)字電視機(jī)頂盒處于待機(jī)狀態(tài)時(shí)，其調(diào)諧器模塊（Tuner）、解調(diào)模塊和核心處理器芯片均處于待機(jī)甚至是切斷供電的狀態(tài)，將無法響應(yīng)來自前端系統(tǒng)發(fā)出的遠(yuǎn)程喚醒信號，從而啟動應(yīng)急廣播相關(guān)的處理流程。因此，如何以較低的成本盡量少改動甚至不改動機(jī)頂盒的硬件結(jié)構(gòu)，并且只增加極少量功耗的情況下實(shí)現(xiàn)對數(shù)字電視機(jī)頂盒的遠(yuǎn)程喚醒功能，是基于有線數(shù)字電視進(jìn)行應(yīng)急廣播研究中必須要解決的一個(gè)重要技術(shù)難題。

1 “真待機(jī)”與“假待機(jī)”

有線數(shù)字電視機(jī)頂盒的待機(jī)工作狀態(tài)有“真待機(jī)”與“假待機(jī)”兩種，“假待機(jī)”指的是機(jī)頂盒待機(jī)時(shí)，主芯片運(yùn)行于比較節(jié)能的工作狀態(tài)，機(jī)頂盒的調(diào)諧器模塊和主芯片內(nèi)解復(fù)用模塊處于通電可以工作的狀態(tài)。此時(shí)，前端系統(tǒng)發(fā)來的信息，經(jīng)機(jī)頂盒內(nèi)部的調(diào)諧器解調(diào)成TS流，機(jī)頂盒的主處理器還處于運(yùn)行狀態(tài)，因此 TS流仍可以被CPU解復(fù)用，并分析出TS流中的應(yīng)急廣播信息內(nèi)容，這樣在需要喚醒機(jī)頂盒或要求機(jī)頂盒做指定性動作時(shí)，直接在TS流的應(yīng)急廣播表中添加指令和描述信息就可以了?！凹俅龣C(jī)”狀態(tài)的遠(yuǎn)程喚醒技術(shù)實(shí)現(xiàn)簡單，是當(dāng)前所有機(jī)頂盒廠家都能支持的方式，也是當(dāng)前很多文章中談到的待機(jī)狀態(tài)終端遠(yuǎn)程喚醒的實(shí)現(xiàn)方式，前端系統(tǒng)和終端設(shè)備在硬件上都無需做任何改動，只需要升級軟件程序添加應(yīng)急廣播信息解析功能即可，但此時(shí)機(jī)頂盒還是處于較高的功耗狀態(tài)，與時(shí)下節(jié)能減排的要求不符。

“真待機(jī)”工作狀態(tài)指的是通過使用單片機(jī)將機(jī)頂盒的CPU和調(diào)諧器等大多數(shù)模塊的供電切斷或使其全部處于待機(jī)狀態(tài)，此時(shí)整個(gè)機(jī)頂盒的待機(jī)功耗一般小于2 W或者1 W，系統(tǒng)中最少可只保留單片機(jī)和紅外接收器工作。“真待機(jī)”時(shí)，由于機(jī)頂盒的主處理器，或主處理器內(nèi)的相關(guān)模塊，如解復(fù)用模塊，是處于非工作狀態(tài)的，因此機(jī)頂盒就不能解析TS流中的內(nèi)容信息，這樣機(jī)頂盒就不能接收到前端發(fā)來的喚醒信息，無法響應(yīng)前端系統(tǒng)發(fā)出的遠(yuǎn)程喚醒信號，從而無法啟動應(yīng)急廣播工作流程，發(fā)揮應(yīng)急廣播終端的相關(guān)作用。

2 二次遠(yuǎn)程喚醒實(shí)現(xiàn)方法

經(jīng)與調(diào)諧器生產(chǎn)廠家和有線數(shù)字電視機(jī)頂盒生產(chǎn)廠家多次交流討論，并經(jīng)過針對性調(diào)查研究，提出一種二次喚醒的技術(shù)實(shí)現(xiàn)方式。初次喚醒是將機(jī)頂盒的調(diào)諧器和解調(diào)解碼模塊等由斷電或待機(jī)狀態(tài)喚醒至工作狀態(tài)；第二次喚醒是由處于工作狀態(tài)的機(jī)頂盒各模塊進(jìn)行解復(fù)用和解析TS流等工作，通過判斷TS流中是否攜帶有需要本機(jī)頂盒終端進(jìn)行相應(yīng)的應(yīng)急廣播指令和內(nèi)容最終實(shí)現(xiàn)應(yīng)急廣播所需的各種功能。

有線數(shù)字電視機(jī)頂盒的基本結(jié)構(gòu)如圖1所示。狀態(tài)，由核心處理器進(jìn)行解復(fù)用和解析TS流，判斷TS流中是否有應(yīng)急廣播指令和應(yīng)急廣播內(nèi)容，進(jìn)而解析應(yīng)急廣播表，并顯示應(yīng)急廣播表中的應(yīng)急消息數(shù)據(jù)內(nèi)容，或根據(jù)需要切換至應(yīng)急廣播詳情頻道，從而完整地實(shí)現(xiàn)從終端遠(yuǎn)程喚醒到播出應(yīng)急消息的全部相關(guān)工作。其工作流程如圖2所示。

圖2“真待機(jī)”狀態(tài)機(jī)頂盒應(yīng)急廣播工作流程示意圖

其中的單片機(jī)MCU用于響應(yīng)遙控器的紅外操作指令以及協(xié)調(diào)其他各部分的工作等，即使機(jī)頂盒待機(jī)時(shí)，MCU也一直處于工作狀態(tài)，其功耗大約在100～200 mW，機(jī)頂盒待機(jī)時(shí)，MCU直接切斷Tuner部分的供電或者是將Tuner置于standby工作狀態(tài)，核心處理器和解調(diào)部分（有的機(jī)頂盒方案解調(diào)部分也由核心處理器完成）處于待機(jī)狀態(tài)。Tuner部分正常工作時(shí)的功耗大約為800 mW～1 W，從恢復(fù)供電到完成鎖頻并將射頻信號轉(zhuǎn)換為中頻大約需要250 ms，由于機(jī)頂盒核心處理器的啟動時(shí)間遠(yuǎn)遠(yuǎn)不止這個(gè)時(shí)間，所以這個(gè)延遲對于機(jī)頂盒的使用是沒有影響的。

初次喚醒的方法為定時(shí)啟動調(diào)諧器，讀取并判斷特定頻點(diǎn)信號的信號接收強(qiáng)度RSSI，通過RSSI的取值范圍判斷前端系統(tǒng)是否通過該特定頻點(diǎn)發(fā)出遠(yuǎn)程喚醒信號。比如由MCU自行計(jì)時(shí)，每隔10 s啟動調(diào)諧器一次，啟動調(diào)諧器后，鎖定特定頻點(diǎn)檢測是否有信號，因?yàn)橛袩o信號其RSSI值是不同的，由MCU獲取RSSI的數(shù)值，若在400 ms時(shí)間（Tuner從恢復(fù)供電或從standby狀態(tài)到正常工作的時(shí)間只需要250 ms左右）段內(nèi)，讀取的RSSI值表明沒有遠(yuǎn)程喚醒指令，則將調(diào)諧器恢復(fù)至standby狀態(tài)，重新進(jìn)入下一個(gè)10 s的等待時(shí)間；若讀取的RSSI值表明有遠(yuǎn)程喚醒信號，則啟動解調(diào)部分和解復(fù)用解碼核心處理器等模塊開始工作，完成初次喚醒，進(jìn)入到第二次喚醒

3 優(yōu)點(diǎn)分析及結(jié)論

采用上述二次遠(yuǎn)程喚醒機(jī)制，若每隔10 s啟動一次解調(diào)器，利用400 ms時(shí)間讀取RSSI值進(jìn)行前端是否發(fā)出遠(yuǎn)程喚醒信號的話，則有線數(shù)字電視機(jī)頂盒終端只在原來待機(jī)功耗的基礎(chǔ)上增加了800/25（＜40 mW）的功耗，其最大的優(yōu)點(diǎn)在于不需要對機(jī)頂盒硬件結(jié)構(gòu)和電路做改動，主要是通過修改軟件程序?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)程喚醒和應(yīng)急廣播功能。

同時(shí)，由于有線數(shù)字機(jī)頂盒的調(diào)諧器鎖頻范圍通常超過有線數(shù)字電視機(jī)頂盒的日常使用頻點(diǎn)頻率，因此可以選擇一個(gè)低于有線數(shù)字電視頻點(diǎn)但高于調(diào)諧器鎖頻下限的空閑頻點(diǎn)，作為發(fā)送應(yīng)急廣播初次遠(yuǎn)程喚醒信號的工作頻點(diǎn)，不會占用有線數(shù)字電視的頻點(diǎn)資源，也容易為有線數(shù)字電視運(yùn)營商所接收和采用，與其他“真待機(jī)”狀態(tài)下的終端遠(yuǎn)程喚醒機(jī)制，具有低成本、低功耗、易普及使用的優(yōu)點(diǎn)。

基于本文提出的二次遠(yuǎn)程喚醒技術(shù)實(shí)現(xiàn)機(jī)制，有線數(shù)字電視機(jī)頂盒廠家已完成樣機(jī)產(chǎn)品的試制開發(fā)工作，通過搭建測試實(shí)驗(yàn)環(huán)境，開發(fā)前端應(yīng)急廣播功能軟件，利用節(jié)目播發(fā)頻點(diǎn)和喚醒頻點(diǎn)進(jìn)行了一系列實(shí)驗(yàn)測試，實(shí)驗(yàn)測試結(jié)果如表1所示。

通過實(shí)驗(yàn)測試，實(shí)現(xiàn)了預(yù)期的遠(yuǎn)程喚醒和應(yīng)急廣播相關(guān)功能，獲得非常好的應(yīng)用測試效果，具備較大的應(yīng)用推廣價(jià)值，不失為解決有線數(shù)字電視機(jī)頂盒“真待機(jī)”狀態(tài)下遠(yuǎn)程喚醒技術(shù)難題的一種優(yōu)秀實(shí)現(xiàn)方法和解決方案。

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[1]趙舒，宋亮亮，基于數(shù)字電視廣播業(yè)務(wù)的應(yīng)急廣播實(shí)現(xiàn)方案[J].有線電視技術(shù)，2012（12）：31-36.

表1 二次喚醒實(shí)驗(yàn)測試結(jié)果表

[2]佘新平.基于有線數(shù)字電視終端的應(yīng)急廣播系統(tǒng)探討[J].電視技術(shù)，2013，37（22）：40-42.

[3]虞捷，楊淑江.應(yīng)急廣播預(yù)警系統(tǒng)在數(shù)字電視中的應(yīng)用與實(shí)現(xiàn)[J].中國有線電視，2012（11）：1291-1293.

[4]李小雨，陳德林，饒豐.數(shù)字電視系統(tǒng)中緊急廣播插入方法研究[J].廣播與電視技術(shù)，2011（12）：31-33.

[5]李玉環(huán)，王天瑜.緊急廣播應(yīng)用示范中通過有線數(shù)字電視網(wǎng)發(fā)布緊急廣播消息的技術(shù)實(shí)現(xiàn)方式探討[J].衛(wèi)星與網(wǎng)絡(luò)，2012（12）：41-43.