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中国气象局卫星广播系统 (CMACast) 设计

王春芳 李湘 陈永涛 蒋克俭

王春芳, 李湘, 陈永涛, 等. 中国气象局卫星广播系统 (CMACast) 设计. 应用气象学报, 2012, 23(1): 113-120..
引用本文: 王春芳, 李湘, 陈永涛, 等. 中国气象局卫星广播系统 (CMACast) 设计. 应用气象学报, 2012, 23(1): 113-120.
Wang Chunfang, Li Xiang, Chen Yongtao, et al. Design of CMA's broadcast system for meteorological data—CMACast. J Appl Meteor Sci, 2012, 23(1): 113-120.
Citation: Wang Chunfang, Li Xiang, Chen Yongtao, et al. Design of CMA's broadcast system for meteorological data—CMACast. J Appl Meteor Sci, 2012, 23(1): 113-120.

中国气象局卫星广播系统 (CMACast) 设计

资助项目: 

公益性行业 (气象) 科研专项“气象灾害预警信息发布关键技术研究” GYHY200806013

详细信息
    通信作者:

    王春芳, E-mail:wangcf@cma.gov.cn

Design of CMA's Broadcast System for Meteorological Data—CMACast

  • 摘要: CMACast是中国气象局基于DVB-S2标准的新一代卫星数据广播系统,使用亚洲卫星4号星一个完整的C波段转发器对中国及亚太地区进行气象资料、卫星遥感资料及流媒体视频的广播。该文详细介绍了CMACast的系统结构、主要功能和关键技术,并与中国气象局现有的3个广播系统PCVSAT,DVB-S和FENGYUNCast以及EUMETCast,GEONETCastAmericas进行了比较。比较结果表明:CMACast覆盖面广,技术领先,功能强大,是目前世界领先的卫星数字广播系统。预计2012年初CMACast全面建成并投入使用,CMACast系统建成后,将全面整合PCVSAT,DVB-S和FENGYUNCast 3个系统的业务和用户,成为中国气象局唯一的广播系统,并作为GEONETCast的亚洲区域中心,向亚太地区进行GEOSS数据的广播。
  • 图  1  CMACast系统结构

    Fig. 1  CMACast system architecture

    图  2  亚卫4号C波段EIRP覆盖图 (单位:dBW)[6]

    Fig. 2  AsiaSat 4 C-band EIRP coverage (unit:dBW)[6]

    图  3  GEONETCast数据交换与再广播

    Fig. 3  GEONETCast data exchange and re-dissemination

    图  4  CMACast小站主界面

    Fig. 4  Main interface of CMACast station

    图  5  CMACast接收通道目录设置界面

    Fig. 5  Channel and directory configuration for CMACast data reception

    表  1  DVB-S与DVB-S2标准主要技术比较

    Table  1  Main technical comparison between DVB-S and DVB-S2 standard

    指标 DVB-S DVB-S2
    调制解调 QPSK QPSK, 8PSK, 16APSK
    信道编码 Viterbi, Reed-Solomon LDPC, BCH
    基带滤波 α=0.35 α=0.2~0.25
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    表  2  CMACast速率统计复用策略

    Table  2  Bandwidth sharing mechanism of CMACast

    级别 约束条件 功能描述 特别要求 应用目标
    通道组 最大速率 通道组内所有广播通道实际播发速率和的最大值 通道组内所有广播通道实际播发速率和在任何时候都不能超过通道组的最大速率 通道组最大速率的限制是为了满足文献[18]中,当有一组通道的广播需要在另一颗卫星上进行转发,以扩大系统覆盖范围时,最大速率的限制可保证转发信号的带宽不超过在第2颗卫星上的租用带宽
    通道 最小速率 通道有数据广播时,需达到的最小速率 系统中各通道最小速率的和小于系统总速率 通道的最小速率指系统最拥挤的情况下,仍可保证的速率。对于流媒体业务,最小速率就是保证流媒体传输质量的速率
    最大速率 通道数据广播可占用的最大速率 通道数据广播的最大速率不能超过系统总速率 通道最大速率的限制是为了避免某通道速率过高,而且小文件过多时,对小站文件接收系统造成的冲击
    优先级 通道获取系统剩余速率的先后顺序 优先级高的通道,优先获取剩余速率 0级优先级最高,为流媒体广播的优先级,1~9为文件广播的优先级
    1级目录 优先级 1级目录文件广播的先后顺序 对于通道下的多个1级目录,高优先级目录中的文件先于低优先级目录中的文件发送 1级目录的优先级可分为4级
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    表  3  CMACast的动态加密机制

    Table  3  Dynamic encryption mechanism of CMACast

    层次 名称 密鈅产生 加密 解密 备注
    1 用户密钥 (UK) 内置在加密狗中 固定不变 不可复制 UK即小站ID号
    2 业务密钥 (SK) 动态生成SK,
    周期可设置
    主站使用UK对
    SK进行加密
    小站使用UK对
    SK解密
    SK更新周期
    为15~30 d
    3 加扰控制字 (CW) 动态生成CW,
    周期可设置
    主站使用SK对
    CW进行加密
    小站使用SK
    对CW解密
    CW更新周期为30 s
    4 实际数据 文件和流媒体 主站使用CW对
    实际数据加扰
    小站使用CW对
    实际数据解密
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    表  4  卫星数据广播系统能力比较

    Table  4  Capacity comparison between satellite data broadcast systems

    类别 指标 PCVSAT DVB-S FENGYUNCast EUMETCast GEONETCast Americs CMACast
    系统构成 工作频段 Ku Ku C Ku, C C C
    覆盖范围 中国及
    周边地区
    中国及
    周边地区
    中国及亚太
    绝大部分地区
    欧洲、非
    洲、美洲
    北美、中
    美、南美
    中国及亚太
    绝大部分地区
    调制方式 QPSK1/2 QPSK3/4 QPSK 3/4 QPSK 3/4 QPSK 3/4 8PSK 5/6
    信息速率 2 Mbps 8.5 Mbps 8.8 Mbps 16 Mbps 2 Mbps 70 Mbps
    主站操作系统 Windows Windows Windows Windows Windows Linux
    小站操作系统 Windows Windows Windows Windows Linux Windows Linux
    系统功能 文件广播
    流媒体广播 MPEG1 MPEG4 MPEG2,MPEG4,
    H264,VGA
    用户管理 接收机地址 接收机地址 接收机地址 加密狗 加密狗 加密狗
    子网管理
    数据交换
    关键技术 传输标准 HDLC DVB-S DVB-S DVB-S DVB-S DVB-S2
    统计复用 通道 通道、1级目录 通道组、通道 通道组、通道 通道组、通道、
    1级目录
    动态加密
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出版历程
  • 收稿日期:  2011-03-10
  • 修回日期:  2011-10-26
  • 刊出日期:  2012-02-29

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