贵州综合广播高速公路调频同步网的防插播应用

周礼坤 韦继德 赵祖波

(贵州广播电视台)

【摘要】 安全播出是广播电视的生命。对于依托通信基站搭建的贵州广播电视台综合广播高速公路调频同步网而言，安全播出的隐患很多，保障安全播出的压力也很大。本文简要分析了贵州综合广播高速公路调频同步网应用防插播技术保障安全播出的意义，阐述了防插播技术的原理和应用。【关键词】速公路调频同步网 安全播出 防插播技术 数字水印 监控报警 1. 前言2010年年初，贵州开通了综合广播（FM:94.6MHz）省内高速公路调频同步网，在省内11条高速公路的沿线建成了63个同步发射站，实现了贵州高速公路1400公里的无缝覆盖和收听。由于发射站点全部依托各地联通公司在公路沿线的通信基站搭建，机房环境差，全部无人值守，因此，给保障系统正常工作和安全播出带来了新的难题。根据广电总局62号令关于无人值守无线覆盖台站相关的要求，必须要做好高速公路调频同步网的远程监控管理系统，杜绝非法信号的插播破坏，确保发射系统的安全播出。因此，在2012年4月，我台启动了对同步网所有无线覆盖台站做了防插播升级改造的工作。 2. 高速公路调频同步网应用防插播的意义 广播作为党的喉舌，大众的舆论向导，其播出的安全性具有重要意义，在任何时候、任何情况下都不能出现非法信号的播出。贵州高速公路调频同步网所使用的站点，都是野外无人值守基站，且防盗、防破坏设施简陋的情况下，随时有可能发生他人擅自闯入机房，对发射机插入非法信号或篡改信号源，造成恶劣的社会影响重大安全播出事故。故保障发射系统安全播出是高速公路调频同步网必须解决的问题。因此，防插播系统对于无人值守发射台的安全播出具有重要意义。 3. 防插播技术的原理概述及我台的实践应用防插播技术，顾名思义，就是在技术层面上防止非法信号插入发射系统进行播出。要求发射系统设备能对正常信号和非法插入的信号进行识别区分并做出相应动作，阻断非法信号的传输并做出报警，保障合法信号的安全播出。因此，防插播技术的核心是对信号是否合法进行识别，是在播出系统中加入不影响播出内容的识别标识，防插播系统通过对识别标识的检测来判断该信号是否合法。为防止非法信号盗用识别标识从而“欺骗”防插播系统，识别标识必须进行加密处理，确保其唯一性和安全性。3.1.贵州综合广播高速同步网的两级防插播系统我台综合广播94.6MHz高速公路调频同步网根据发射系统的设备情况和信号流程，设计使用了独特的两级防插播系统。综合广播高速同步网使用的是AES数字信号源，其防插播系统也是基于AES数字信号便于加密处理的特点来实现的。两级防插播系统是在发射系统现有设备上，对设备的软件进行升级优化来构建成的。系统所涉及的设备有发射系统前端的同步TS Encoder(编码器)、发射系统中的同步 TS Decoder（解码器）和同步FM数字激励器。具体设计为，对发射系统前端的同步 TS Encoder 的MCU控制单元和FPGA单元的程序进行优化升级，把第1级数字水印（即第1级识别密码）写入这两个芯片，使其能对信号嵌入数字水印；对发射系统同步 TS Decoder的MCU控制单元和FPGA单元的程序进行优化升级，把第1级数字水印的密钥和第2级数字水印写入该设备中，使其能对信号所携带的第1级数字水印进行识别并同时嵌入第2级数字水印。对同步FM数字激励器的MCU控制单元的程序进行优化升级，把第2级数字水印的密钥写入该设备，使其能识别出信号所携带的第2级数字水印。从加密的原理讲，密码通行的范围即是防插播的保护范围。两级防插播系统的数字水印在发射系统前端和发射系统中都有作用，其防插播的保护范围包括了整个综合广播高速同步网。综合广播高速同步网的两级防插播的信号流程和原理如图1所示。

图1 综合广播高速同步网的二级防插播原理图

综合广播高速同步网的两级防插播系统的工作状态主要有以下几种情况：第一种情况：发射系统正常播出。在发射系统前端，即上星前端编码系统，同步 TS Encoder对输入的AES信号进行编码，同时嵌入第1级数字水印，然后把信号传输到码流复用器中发射出去。在基站的发射系统，接收天线把接收到的卫星信号传输到同步 TS Decoder中。同步TS Decoder对传输进来的信号进行解码，并用第1级密钥对第1级数字水印进行解码识别，识别结果正确，判

图2 合法信号进入数字激励器时的显示界面

定为合法信号。同步 TS Decoder对解码识别后判定为合法信号的AES信号编入第2级数字水印，然后传输到同步FM数字激励器中。同步FM数字激励器对于传送进来的AES信号用第2级密钥进行第2级数字水印的解码识别，识别出其携带的第2级数字水印正确，判定为合法信号，把该AES信号调制好传入发射机中发送出去。发射系统正常播出时，同步FM数字激励器的显示界面如图2所示。第二种情况：非法信号从同步TS Decoder中插播进入发射系统。当有信号插播进入同步TS Decoder时，同步TS Decoder对传输进来的信号用第1级密钥进行第1级数字水印的解码识别。由于非法信号无数字水印或数字水印不正确，同步TS Decoder对信号的第1级数字水印识别不正确，判定为非法信号。根据判定结果，同步 TS Decoder做出相应动作：阻断该信号的传输，同时发送一个报警信号到同步FM数字激励器中和反馈一个报警信号到远程监控系统上。同步FM数字激励器根据接收到的报警信号做出相应的动作，关闭射频并发出声光报警。通过GPRS网络把报警信号发送回远程监控管理系统的监控界面，以告知值班人员基站受到非法信号的插入。直至无非法信号插播进入发射系统才恢复正常。第三种情况：非法信号从同步FM数字激励器中插入发射系统。当有信号直接插播进入同步FM数字激励器时，同步FM数字激励器用第2级密钥对传送进来的信号进行第2级数字水印的解码识别，识别结果为第2级数字水印识别不正确，判定为非法信号。根据判定结果，同步FM数字激励器做出相应动作：关闭射频阻断该信号的传输，发出声光报警，同时反馈一个报警信号并通过GPRS网络发送回远程监控系统的管理界面，以告知值班人员基站受到非法信号的插入。直至无非法信号插入发射系统才恢复正常。当非法信号插入发射系统时，同步FM数字激励器的显示界面如图3所示。

图3 非法信号进入数字激励器时的显示界面

3.2.远程监控及防插播报警监控系统分为监控硬件设备和软件两部分。硬件设备主要包括串口服务器、GPRS 无线路由器、监控计算机等，其中串口服务器把各个发射站点设备的状态信息通过RS-232接口收集，并把此信息通过GPRS网络传送至监控计算机。通过监控系统软件可以实现对各发射站点的控制与管理，系统结构如图4所示：

图4.监控系统结构图

远程监控管理系统能把发生的非法插播情况及时反馈到监控上，并可以远程开关系统的防插播功能。开启防插播系统时，无授权密码将无法对发射系统参数作任何修改。需在基站本地对发射系统设备进行设置或更换某一设备时，就必须先通过输入防插播系统密码后才能继续。因此，通过防插播系统来保障综合广播高速同步网的安全播出，提高了播出信号的安全性、可靠性。远程监控提示的防插播报警信息“有非法信号、防插播保护”如图5。

图5：发射系统提示的防插播报警信息

4.结束语贵州综合广播（FM94.6MHz）高速公路调频同步网系统设备的二级防插播升级工作已于2012年6月底全部完成，经历了十八大安全播出保障的考验，未发生任何非法信号插播的安全事故，从技术上有效阻止了插播破坏的可能，相信随着相关技术的不断进步，防插播的功能也将越来越完善，发射系统的安全播出也将越来越有保障。 编辑：中国新闻技术工作者联合会