一种应急广播的5G广播分发方法

技术领域

本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种应急广播的5G广播分发方法。

背景技术

目前应用于手机终端的应急广播消息服务是一种OTT(Overthe Top，通过互联网向用户提供各种应用服务)方式的应急“广播”，OTT方式的应急信息需要在终端安装相应APP，操作系统需允许APP弹出通知消息，覆盖用户仅限于APP用户，通常不具备强制唤醒终端能力，而且终端仅能通过APP展示应急信息。严格来说，这不是真正的应急广播，只是在APP上实现的用户通知，无法保证通知的时效性，并且因为消息发送采用排队轮发机制，时效性低，同时也会因为在紧急情况发生时蜂窝网络拥塞难以接入导致消息无法送达。随着5G移动通信技术对广播技术应用的支持度越来越高，手机终端已经具备了接收广播式应急广播消息的能力，让使用广播电视发射塔提供广播式应急广播消息分发服务成为可能。

广播电视发射塔所在的高山台站均具备较为成熟的基础设施与容灾供电能力，在地震等自然灾害发生时，可以在其他通信基站无法正常工作时持续提供应急通信能力，另外，因其大面积广覆盖能力，通常可以兼顾到受灾区域的信号覆盖，在受灾区域断电、断网、断路等极端情况下，高山台站往往能够保持应急通信能力，比移动基站更适合开展面向手机的应急广播消息播发服务。

因此，如何基于广播电视发射塔实现手机应急消息的广播式分发，为广大人民群众提供快捷、有效的防灾减灾救灾应急消息播发服务是目前迫切需要解决的问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，如何基于广播电视发射塔实现手机应急消息的广播式分发，提供快捷、有效的应急消息播发服务；有鉴于此，本发明提供一种应急广播的5G广播分发方法。

本发明采用的技术方案是，一种应急广播的5G广播分发方法，包括：

步骤S1，响应于接收的应急广播数据，对所述应急广播数据进行格式封装，分配信道资源；

步骤S2，通过承载网传输网络将封装数据发送至各个广播电视发射机，由支持5G广播电视激励器设备对所述封装数据进行应急广播数据的信道编码和调制，产生广播信道射频信号；

步骤S3，广播电视发射机将所述广播信道射频信号放大到所需功率电平并进行发射，其中，所述广播信道射频信号用于手机终端接收后，对所述广播信道无线射频信号进行解调、解码。

在一个实施方式中，所述方法还包括：

通过应急广播适配器设备与各级广电应急广播平台完成接口适配，所述广电应急广播平台按标准规定播发经过签名后的应急广播数据。

在一个实施方式中，所述应急广播适配器设备支持5G广播电视的音视频业务与数据业务内容源格式转换功能，以实现同时完成应急广播信息包的接口适配与内容源格式转换。

在一个实施方式中，所述应急广播消息包括：文字消息通知或是包括图片、声音、视频、文字的融合媒体内容数据。

在一个实施方式中，所述响应于接收的应急广播数据，对所述应急广播数据进行格式封装，分配信道资源，包括：

利用符合3GPP 5G移动通信标准的系统消息封装方式，将文字消息通知按照SIB8格式进行封装；或者

利用符合广播电视音视频业务传输标准的音视频协议封装方式，将融合媒体内容数据按照H.265格式进行封装。

在一个实施方式中，所述手机终端通过自身操作系统直接展示按照系统消息封装方式分发的广播信道无线射频信号。

在一个实施方式中，所述手机终端包括支持3GPP R16的5G广播电视标准的手机终端。

在一个实施方式中，所述手机终端在接收到广播信道无线射频信号后会进行验签处理。

在一个实施方式中，广播电视发射机对广播信道射频信号的消息分发方式包括：

所有广播电视发射机同步播发；或者

预设地理区域内的单个或多个广播电视发射机进行播发。

采用上述技术方案，本发明至少具有下列优点：

本发明采用广播电视发射塔作为应急广播向手机终端进行应急消息5G广播式分发的新型技术手段，基于广播电视发射塔建设质量高及信号覆盖范围广、发射功率高的特点，与传统基站通信相比，在交通受阻、电力中断、通讯不畅的情况下，具备覆盖广、受众大的优势。

附图说明

图1为根据本发明实施例的应急广播的5G广播分发方法的流程示意图；

图2为根据本发明实施例的应急广播的5G广播分发方法的实施系统结构图；

图3为根据本发明实施例的广播电视发射机的结构示意图。

具体实施方式

为更进一步阐述本发明为达成预定目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对本发明进行详细说明如后。

在附图中，为了便于说明，已稍微夸大了物体的厚度、尺寸和形状。附图仅为示例而并非严格按比例绘制。

还应理解的是，用语“包括”、“包括有”、“具有”、“包含”和/或“包含有”，当在本说明书中使用时表示存在所陈述的特征、整体、步骤、操作、元件和/或部件，但不排除存在或附加有一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元件、部件和/或它们的组合。此外，当诸如“...中的至少一个”的表述出现在所列特征的列表之后时，修饰整个所列特征，而不是修饰列表中的单独元件。此外，当描述本申请的实施方式时，使用“可以”表示“本申请的一个或多个实施方式”。并且，用语“示例性的”旨在指代示例或举例说明。

如在本文中使用的，用语“基本上”、“大约”以及类似的用语用作表近似的用语，而不用作表程度的用语，并且旨在说明将由本领域普通技术人员认识到的、测量值或计算值中的固有偏差。

除非另外限定，否则本文中使用的所有用语(包括技术用语和科学用语)均具有与本申请所属领域普通技术人员的通常理解相同的含义。还应理解的是，用语(例如在常用词典中定义的用语)应被解释为具有与它们在相关技术的上下文中的含义一致的含义，并且将不被以理想化或过度正式意义解释，除非本文中明确如此限定。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

本发明中说明书中对方法流程的描述及本发明说明书附图中流程图的步骤并非必须按步骤标号严格执行，方法步骤是可以改变执行顺序的。而且，可以省略某些步骤，将多个步骤合并为一个步骤执行，和/或将一个步骤分解为多个步骤执行。

本发明第一实施例，一种应急广播的5G广播分发方法，如图1所示，包括：

步骤S1，响应于接收的应急广播数据，对所述应急广播数据进行格式封装，分配信道资源；

步骤S2，通过承载网传输网络将封装数据发送至各个广播电视发射机，由支持5G广播电视激励器设备对所述封装数据进行应急广播数据的信道编码和调制，产生广播信道射频信号；

步骤S3，广播电视发射机将所述广播信道射频信号放大到所需功率电平并进行发射，其中，所述广播信道射频信号用于手机终端接收后，对所述广播信道无线射频信号进行解调、解码。

本实施例中，步骤S1之前，方法还包括：通过应急广播适配器设备与各级广电应急广播平台完成接口适配，所述广电应急广播平台按标准规定播发经过签名后的应急广播数据。

在一个实施方式中，应急广播适配器设备支持5G广播电视的音视频业务与数据业务内容源格式转换功能，以实现同时完成应急广播信息包的接口适配与内容源格式转换。

本实施例中，应急广播消息包括：文字消息通知或是包括图片、声音、视频、文字的融合媒体内容数据。

本实施例中，响应于接收的应急广播数据，对所述应急广播数据进行格式封装，分配信道资源，包括：

利用符合3GPP 5G移动通信标准的系统消息封装方式，将文字消息通知按照SIB8格式进行封装；或者

利用符合广播电视音视频业务传输标准的音视频协议封装方式，将融合媒体内容数据按照H.265格式进行封装。

本实施例中，手机终端通过自身操作系统直接展示按照系统消息封装方式分发的广播信道无线射频信号，无需启动任何APP。

本实施例中，手机终端包括支持3GPP R16的5G广播电视标准的手机终端。无论是哪家移动运营商的用户，均可以接收无线广播的应急广播文字消息与融合媒体消息。

本实施例中，手机终端在接收到广播信道无线射频信号后会进行验签处理，保障应急广播指令的合法性、真实性、完整性。验签不通过不会播放应急广播消息，从而避免非法攻击播发不真实的应急广播指令，干扰正常社会秩序。

本实施例中，广播电视发射机对广播信道射频信号的消息分发方式包括：所有广播电视发射机同步播发；或者预设地理区域内的单个或多个广播电视发射机进行播发。

本实施例中，手机终端接收广播信道无线射频信号进行解调、解码，无论手机终端处于黑屏还是解锁状态，经验签后均可以在手机终端弹出应急广播消息。

采用上述技术方案，本实施例至少具有下列优点：

1)本实施例采用广播电视发射塔作为应急广播向手机终端进行应急消息5G广播式分发的新型技术手段，基于广播电视发射塔建设质量高及信号覆盖范围广、发射功率高的特点，与传统基站通信相比，在交通受阻、电力中断、通讯不畅的情况下，无线大塔广播传输能充分发挥覆盖广、受众大的优势，在传达政令、发布信息、稳定人心、协助指挥和灾后重建等方面发挥不可替代的独特作用。在灾前预警阶段，通过5G广播方式可以强制唤醒包括手机等各类移动终端，从而实现应急广播消息的快速有效传达。在灾中救援阶段，当移动通信网络毁坏、通讯不畅时，5G广播电视发射塔凭借抗灾害能力强的优势，可持续发挥救援作用，甚至可以利用100公里外的发射塔进行增补发送，优化覆盖效果。在灾后重建阶段，通过融合媒体消息的广播分发能够及时将媒体的声音传送至移动终端。

2)本实施例不同于常规意义上的手机应急广播，为了达到应急广播消息快速有效传达，能对手机终端强制唤醒，这是一种系统级应急广播，由操作系统直接展现消息，无需启动APP。相较于现有技术中OTT方式的应急“广播”，通常不具备强制唤醒终端能力，而且终端仅能通过APP展示应急信息。严格来说，这不是真正的应急广播，采用的是点对点传输方式，只是在APP上实现的用户通知，无法保证通知的时效性。

3)本实施例采用5G广播方式，无用户并发数限制，紧急情况发生时可流畅接收应急广播消息，不会出现网络拥塞；OTT方式的应急“广播”在紧急情况发生时往往因蜂窝网络拥塞难以接入网络，导致应急消息无法接收。

4)本实施例的应急广播消息发送采用系统级应急广播消息方式，低延时，时效性高；支持多媒体播发，具备5G广播电视接收条件的全部用户无需认证，均可同时、免费的接收。OTT方式的应急“广播”均只能向移动运营商自己的用户单独发送，且需要逐个发送，大量用户会出现极大的实验，无法保证时效性。

5)本实施例在偏远山区与高密度人群聚集区的应急信息发布方面具有极大的优势，在偏远山区以及非人口聚集区，往往存在着大量的网络覆盖盲区，考虑到建网成本与实际网络使用需要，上述区域的网络信号覆盖是较为难以解决的问题。广播电视发射塔通常建设在高山的山顶，对偏远山区以及非人口聚集区的覆盖效果远优于通信基站覆盖；另外，在应急时间发生时，经常会产生高密度人群聚集的情况，在此种情况下，可通过广播信道进行应急信息的发布，解决高密度人群聚集区网络接入拥塞的问题，利用大范围广播无线覆盖解决高密度人群聚集区的应急信息发布障碍，提高断电、断网、断路等极端情况的应急信息发布能力。

本发明第二实施例，可再次参考图2，本实施例是与第一实施例相对应的一个应用实例。

步骤1、5G广播电视核心网通过应急广播适配器设备与广电应急广播省/市/县三级平台完成接口适配；

在本步骤中，应急广播适配器设备负责接收、解析、验证应急广播消息，并向基于广播电视发射塔的5G广播电视传输系统进行协议转换。应急广播消息既可以是文字消息通知，也可以是图片、声音、视频、文字等多种格式的融合媒体内容数据，应急广播适配器设备支持5G广播电视的音视频业务与数据业务内容源格式转换功能，能够同时完成应急广播融合媒体内容数据的格式转换。

步骤2、广电应急广播平台按标准规定播发经过签名后的应急广播数据，5G广播电视核心网接收应急广播数据，并对应急广播数据进行格式封装，分配信道资源；

在本步骤中，由5G广播电视核心网系统对应急广播数据进行格式封装和信道资源分配。5G广播电视是指采用第三代合作伙伴计划(简称3GPP，是5G通信标准制定组织)制定的符合移动通信标准要求的广播传输技术，基于该技术构建5G广播电视系统，符合5G标准要求，代表了5G的一个新业态应用，可以大幅提升网络传输效率，解决单播技术效率低、易拥塞、资费高等问题。5G广播技术采用广电的无线大塔广播传输的方式，站间距更大，覆盖范围更广，传统基站之间的距离一般不能超过5km，而5G广播现已支持60km的站间距，并且还将要支持100km以上的站间距；传统基站发射功率一般不超过20W，塔高一般不超过40米。而5G广播功率一般达到1000W，塔高可高达数百米。与传统基站通信相比，在交通受阻、电力中断、通讯不畅的情况下，无线大塔广播传输能充分发挥覆盖广、受众大的优势，在传达政令、发布信息、稳定人心、协助指挥和灾后重建等方面发挥不可替代的独特作用。

5G广播电视核心网主要由播出控制、用户访问鉴权、内容与频道资源配置、传输参数配置等模块组成。实现广播核心网的播控管理功能，对全媒体业务的分发进行播出控制与管理，实现业务的内容版权保护，实现广播核心网的传输资源分配，如直播频道资源的分配，数据推送通道资源的分配，业务类型、业务码流参数的配置与监控等，实现广播核心网对5G广播电视激励器、发射机等5G广播信号传输系统关键设备的传输参数进行配置，如信道带宽、调制模式等，并可以对具备条件的发射台站进行发射功率控制。

5G广播电视核心网系统对应急广播数据进行格式封装和信道资源分配的方式主要分为两种类型，第一种类型是使用符合3GPP 5G移动通信标准的系统消息封装方式，将应急广播文字消息内容按照SIB8格式进行封装，SIB8在5G网络中主要用于提供商业移动警报服务(CMAS)通知；第二种类型是使用符合广播电视音视频业务传输标准的音视频协议封装方式，将图片、声音、视频、文字等多种方式组成的融合媒体内容数据按照H.265格式进行封装。

步骤3、通过承载网传输网络将封装数据发送至各个广播电视发射塔，由支持5G广播电视激励器设备进行应急广播数据的信道编码和调制，产生广播信道射频信号；

在本步骤中，5G广播电视核心网系统的业务数据通过承载网系统传输到各个广播电视发射塔，承载网的传输介质包括光纤、微波等多种形式，具有路由和网关等支持IP分发设备。

广播电视发射塔接收到业务数据后，由5G广播电视激励器设备进行应急广播数据的信道编码和调制，产生广播信道射频信号。5G广播电视激励器具备5G广播信道调制的IQ数据处理及编码模块及高精度射频输出的调制模块，符合3GPP Release 16的5G广播信道编码及IQ调制要求，可以组建SFN，支持的CP满足300μs、200μs、100μs和33.3μs,能够满足3MHz、5MHz、8M和10MHz等多种带宽要求，频率范围满足470MHz～702MHz。

在应急广播消息分发的区域选择上，应急广播消息分发可以是整个网络内所有广播电视发射塔一起播发，也可以是某些地理区域内的单个或多个发射塔进行播发，决定播发区域的是广电应急广播平台的分发策略，执行分发策略、控制播发区域的是5G广播电视核心网系统。

步骤4、广播电视发射机将激励器产生的广播信道射频信号放大到所需功率电平的无线信号进行发射；

5G广播电视发射机是对5G广播电视激励器产生广播信道射频信号放大到所需功率电平的无线信号发射设备，通常采用大塔高功率的方式，发射功率通常1kW左右。

示例性地，发射系统的示意图如图3所示。

步骤5、手机终端接收广播信道无线射频信号进行解调、解码，无论手机终端处于黑屏还是解锁状态，经验签后在手机终端弹出应急广播消息。

在本步骤中，手机终端接收广播信道无线射频信号进行解调、解码、验签后，通过自身操作系统直接展示按照系统消息封装方式分发的应急广播信息，无需启动任何APP，任何支持3GPP R16的5G广播电视标准的手机终端均可以接收无线广播的应急广播文字消息与融合媒体消息，无论是哪家移动运营商的用户。

系统级应急广播消息传输能力受限，仅能传输少量文本数据，多媒体内容的传输通过系统消息通道传输多媒体内容的链接信息，通过广播数据传输通道传送多媒体内容数据，在终端触发链接，通过相关APP进行多媒体内容展示。

手机应急广播为了达到应急广播消息快速有效传达，应该能对手机终端强制唤醒，这是一种系统级应急广播，要求手机终端硬件和操作系统支持3GPP标准的系统级应急广播消息接收。

系统级应急广播消息传输能力有限，仅能传输少量文本数据，通常操作系统可将应急广播消息直接展示，无需启动APP。如果需要传输多媒体内容，则通过系统消息通道传输多媒体内容的链接信息，通过其他数据传输通道(广播、组播、单播均可)传送多媒体内容数据，在终端触发链接，通过相关APP进行多媒体内容展示。

如果数据通道基于各运营商的蜂窝通信信道，各运营商需要向自己的用户单独发送应急广播消息。

如果数据通道基于5G广播电视信道，则具备5G广播电视接收条件的全部用户无需认证，均可免费接收，由于广播电视发射塔具有抗灾害能力强的特点，远距离的发射塔可从100km外进行补充发送，可持续发挥救援作用。

基于移动通信的OTT方式手机应急“广播”，通常不具备强制唤醒终端能力，而且终端仅能通过APP展示应急信息。严格来说，这不是真正的应急广播，采用的是点对点传输方式，只是在APP上实现的用户通知，且无法保证通知的时效性，因为消息发送采用排队轮发机制，时效性低，且依赖于基础网络条件，在紧急情况发生时往往因蜂窝网络拥塞难以接入网络。

OTT方式的应急信息需要在终端安装相应APP，且操作系统需允许APP弹出通知消息，覆盖用户仅限于APP用户。

为了便于理解，本实施例所提供的“基于5G广播方式的手机应急广播”与现有技术中常见的“基于移动通信的OTT手机应急广播”的特点比对如下表：

本发明未述及之处适用于现有技术，通过具体实施方式的说明，应当可对本发明为达成预定目的所采取的技术手段及功效得以更加深入且具体的了解，然而所附图示仅是提供参考与说明之用，并非用来对本发明加以限制。