畢業(yè)設(shè)計(jì)--基于4g高鐵iptv旅客信息系統(tǒng)的研究

1、<p><b>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）</b></p><p>　　題目 基于4G高鐵IPTV旅客信息系統(tǒng)的研究 </p><p>　　學(xué)生姓名 專(zhuān)業(yè)班級(jí) 通信工程112班 </p><p>　　所在院系 電氣信息學(xué)院 </p><p>　　完成日期 20

2、15年6月20日</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　鐵路是我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的重要基礎(chǔ)，隨著科技的不斷創(chuàng)新，我國(guó)鐵路迅速地發(fā)展。旅客信息系統(tǒng)是在鐵路既有的管理信息系統(tǒng)和控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上構(gòu)筑的、面向旅客出行需求的信息系統(tǒng), 是鐵路站車(chē)客運(yùn)服務(wù)的窗口, 是鐵路客運(yùn)服務(wù)的形象工程。我國(guó)鐵路經(jīng)過(guò)不斷的提速，站車(chē)環(huán)境已經(jīng)大大改善，同時(shí)，提供準(zhǔn)確、實(shí)時(shí)的

3、客運(yùn)信息也成為了發(fā)展不可缺少的一步，所以進(jìn)一步深化建設(shè)旅客信息系統(tǒng)成為了鐵路發(fā)展當(dāng)中比較重要的課題之一。</p><p>　　本課題從高鐵旅客信息系統(tǒng)的現(xiàn)狀出發(fā)，將IPTV技術(shù)引入到列車(chē)的新媒體當(dāng)中，同時(shí)根據(jù)鐵路旅客信息系統(tǒng)的實(shí)際情況，并通過(guò)對(duì)4G通信的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行研究，對(duì)鐵路通信的發(fā)展進(jìn)行假設(shè)，設(shè)計(jì)出一套基于4G通信技術(shù)并且將IPTV運(yùn)用其中的高鐵旅客信息系統(tǒng)的方案。</p><p>　

4、　4G 作為新一代通信技術(shù)，其更加快速的無(wú)線通信速度獲得了越來(lái)越多人的青睞，也促進(jìn)了中國(guó)通信產(chǎn)業(yè)的規(guī)模擴(kuò)張和跨越發(fā)展，如果將4G運(yùn)用于鐵路通信系統(tǒng)，必定會(huì)為鐵路運(yùn)輸系統(tǒng)增添更高的工作效率。</p><p>　　關(guān)鍵詞：旅客信息系統(tǒng) 4G IPTV 高速鐵路 </p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　Ra

5、ilway is the important basis of national economy in China. With the continuous innovation of science and technology, China's rapid development of railway. Passenger information system is a information system based on

6、 the railway existing management information system and control system, which is based on the passenger travel information system. It is the railway station car passenger service window, and the railway passenger service

7、 image project. China Railway after speed increasing, points t</p><p>　　This thesis from the status quo of the high-speed rail passenger information system of IPTV technology is introduced to the train of th

8、e new media, also according to the actual situation of the railway passenger information system, and through the key technologies of 4G communication research, hypothesis of the development of railway communication, desi

9、gn based on a set of 4G communication technology and scheme of IPTV use of the high-speed rail passenger information system.</p><p>　　4G as a new generation of communication technology, the more rapid speed

10、of wireless communication won the favor of more and more people, but also promote the China communication industry scale expansion and rapid development of, if the 4G used in railway communication system will add more hi

11、gh work efficiency for the railway transportation system.</p><p>　　Keywords: Passenger information system 4G IPTV High speed railway </p><p><b>　　緒論</b></p><p>　　1.1

12、鐵路旅客信息系統(tǒng)的發(fā)展</p><p>　　鐵路旅客信息系統(tǒng)是車(chē)站客運(yùn)服務(wù)的窗口，是車(chē)站信息化建設(shè)的關(guān)鍵。為了加快車(chē)站的信息化建設(shè)，進(jìn)一步提高車(chē)站的服務(wù)質(zhì)量，研究旅客信息系統(tǒng)具有重要的意義。</p><p>　　從20世紀(jì)90年代起，隨著信息技術(shù)的迅猛發(fā)展，日本、法國(guó)、意大利以及英國(guó)等國(guó)家都采用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)開(kāi)發(fā)人性化的鐵路旅客信息系統(tǒng)，各國(guó)鐵路運(yùn)輸企業(yè)建立了完全由計(jì)算機(jī)管理的旅客

13、信息系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了列車(chē)的到發(fā)、中轉(zhuǎn)、?？空九_(tái)、售票和列車(chē)運(yùn)行信息以及旅客休閑娛樂(lè)信息等的自動(dòng)發(fā)布和交互式查詢(xún)。旅客信息系統(tǒng)由傳統(tǒng)的只提供單向靜態(tài)客運(yùn)服務(wù)信息的方式發(fā)展為動(dòng)靜結(jié)合、實(shí)時(shí)發(fā)布、異地連網(wǎng)、交互查詢(xún)的旅客信息系統(tǒng)。</p><p>　　我國(guó)在鐵路系統(tǒng)已成功啟動(dòng)了一批大型信息系統(tǒng)，如全路客票發(fā)售與預(yù)定系統(tǒng)、鐵路運(yùn)輸調(diào)度指揮系統(tǒng)、運(yùn)輸管理信息系統(tǒng)等。各鐵路局、客運(yùn)站也根據(jù)本單位的實(shí)際情況，開(kāi)發(fā)了不同層面的業(yè)務(wù)管

14、理信息系統(tǒng)。這些系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)使用不僅滿足了本單位的需求，也為旅客信息系統(tǒng)的建設(shè)做了前期準(zhǔn)備。</p><p>　　1.2 4G通信技術(shù)發(fā)展背景</p><p>　　移動(dòng)通信技術(shù)已經(jīng)經(jīng)歷了三個(gè)主要發(fā)展階段每一代的發(fā)展都是技術(shù)的突破和觀念的創(chuàng)新。新一代起源于20世紀(jì)80年代，主要采用模擬和頻分多址（FDMA）技術(shù)。第二代（2G）起源于90年代初期，主要采用時(shí)分多址（TDMA）和碼分多址（CDMA

15、）技術(shù)。第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)（3G）可以提供更寬的頻帶，不僅傳輸話音，還能傳輸高速數(shù)據(jù)，從而提供快捷方便的無(wú)線應(yīng)用。然而，第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)仍是基于地面標(biāo)準(zhǔn)不一的區(qū)域性通信系統(tǒng)，盡管其傳輸速率可高達(dá)2Mb/s，但仍無(wú)法滿足多媒體通信的要求。因此，第四代移動(dòng)通信系統(tǒng)（4G）的研究隨之應(yīng)運(yùn)而生。</p><p>　　4G通信技術(shù)是繼第三代以后的又一次無(wú)線通信技術(shù)演進(jìn)，其開(kāi)發(fā)更加具有明確的目標(biāo)性：提高移動(dòng)裝置無(wú)線訪問(wèn)互聯(lián)

16、網(wǎng)的速度--據(jù)3G市場(chǎng)分三個(gè)階段走的的發(fā)展計(jì)劃，3G的多媒體服務(wù)在10年后進(jìn)入第三個(gè)發(fā)展階段，此時(shí)覆蓋全球的3G網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)基本建成，全球25%以上人口使用第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)。在發(fā)達(dá)國(guó)家，3G服務(wù)的普及率更超過(guò)60%，那么這時(shí)就需要有更新一代的系統(tǒng)來(lái)進(jìn)一步提升服務(wù)質(zhì)量。</p><p>　　LTE采用新的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，與2G的GSM、3G的UMTS相比，LTE具有更高的速率、更高的頻譜效率、更靈活的載波帶寬及更好的系統(tǒng)兼

17、容性等特點(diǎn)，充分滿足寬帶無(wú)線接入的需求，真正實(shí)現(xiàn)了固定網(wǎng)和移動(dòng)網(wǎng)的融合，提高了3G在新興的寬帶無(wú)線接入市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)力，最終登上了未來(lái)無(wú)線技術(shù)統(tǒng)一者的舞臺(tái)。</p><p>　　GSM-R 作為我國(guó)鐵路移動(dòng)通信的主流技術(shù)，承載著車(chē)—地之間大量的語(yǔ)音業(yè)務(wù)和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)， 包括調(diào)度通信、調(diào)度命令、車(chē)次號(hào)校核信息、列尾信息、列控信息、機(jī)車(chē)同步操作控制信息等。目前，我國(guó)多條高速和客運(yùn)專(zhuān)線， 如京津城際、京滬、京廣、津秦、武廣、鄭

18、西、滬寧、滬杭、合寧、石太、合武、甬臺(tái)溫、溫福、福廈等，均建設(shè)了GSM-R系統(tǒng)。雖然GSM-R在我國(guó)得到了快速的發(fā)展，但GSM-R作為第二代移動(dòng)通信技術(shù)，屬于窄帶通信系統(tǒng)，頻譜利用率較低，其承載的數(shù)據(jù)速率較低，電路域數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)一般僅為2400～9600 bit/s，分組域數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的速率也僅能達(dá)到一百多kbit/s。這使得現(xiàn)有的 GSM-R 平臺(tái)承載視頻監(jiān)控、視頻會(huì)議、鐵路旅客移動(dòng)信息服務(wù)等寬帶業(yè)務(wù)的難度非常大?？紤]到未來(lái)高速鐵路移動(dòng)通信的

19、總體需求，國(guó)際鐵路聯(lián)盟（UIC）在2010年12月召開(kāi)的第七屆世界高速鐵路大會(huì)上,明確指出：高速鐵路移動(dòng)通信長(zhǎng)期演進(jìn)采用鐵路寬帶移動(dòng)通信系統(tǒng)(LTE-R)技術(shù)發(fā)展戰(zhàn)略。也就是說(shuō)，高速鐵路通信將從2G的GSM-R技術(shù)跨越3G， 直接發(fā)展準(zhǔn)4G的“LTE-R”技術(shù)。</p><p>　　1.3 IPTV技術(shù)發(fā)展背景</p><p>　　所謂IPTV, 是Internet Protocol Te

20、levision OR Interactive Personal Television 的英文縮寫(xiě), 即為交互式電視, 也稱(chēng)之為網(wǎng)絡(luò)電視, 其本質(zhì)是基于TCP/ IP 協(xié)議, 在不同物理網(wǎng)絡(luò)( 如FHC、ADSL 等) 中傳送視音頻業(yè)務(wù)的終端。它將寬帶有線電視網(wǎng)，集互聯(lián)網(wǎng)、多媒體、通訊等技術(shù)融合，向家庭用戶提供多種交互式服務(wù)的新型技術(shù)。用戶足不出戶就可以享受兩種方式的IPTV服務(wù)：一是互聯(lián)網(wǎng)，用戶通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)收看影視節(jié)目等視頻或者欣賞音

21、樂(lè)、聽(tīng)廣播等音頻；二是網(wǎng)絡(luò)機(jī)頂盒+ 電視機(jī)，用戶安裝網(wǎng)絡(luò)機(jī)頂盒，直接和家庭電視機(jī)連接，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)機(jī)頂盒選擇收看網(wǎng)絡(luò)電視或者收聽(tīng)廣播。 通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議IP來(lái)提供包括視頻節(jié)目在內(nèi)的多媒體實(shí)時(shí)交互式業(yè)務(wù)。所以用戶終端可以是IP 機(jī)頂盒加電視機(jī), 也可以是計(jì)算機(jī)PC, 還可以是手機(jī)等可以承載音視頻業(yè)務(wù)的智能顯示設(shè)備。</p><p>　　IPTV技術(shù)的最主要的特點(diǎn)就是是電視業(yè)務(wù)在互聯(lián)網(wǎng)上的應(yīng)用成為了現(xiàn)實(shí)。IPTV利用寬帶業(yè)

22、務(wù)給電視服務(wù)注入了新的服務(wù)內(nèi)容，集合電視業(yè)務(wù)和寬帶業(yè)務(wù)的優(yōu)勢(shì)，整合多種多媒體資源，它建立于寬帶技術(shù)基礎(chǔ)上，發(fā)展勢(shì)頭迅猛。它特點(diǎn)顯著，應(yīng)用范圍廣泛，易于學(xué)習(xí)操作簡(jiǎn)單，并且逐漸替代傳統(tǒng)的通訊技術(shù)，迅速成為主流的通訊技術(shù)。IPTV在我國(guó)發(fā)展迅猛，是我國(guó)電視下一步重點(diǎn)發(fā)展的技術(shù)。在三網(wǎng)融合機(jī)遇下，掌握IPTV技術(shù)必將成為電視產(chǎn)業(yè)革新的旗幟與標(biāo)桿。這種在近三年內(nèi)才發(fā)展起來(lái)的新媒體形態(tài)，其形式多樣復(fù)雜、內(nèi)容新穎獨(dú)特。與此同時(shí)，媒體價(jià)值及廣告效果尚待

23、考證。因此，其推廣人員要想說(shuō)服廣告主、取得廣告主信任、甚至拿到廣告主訂單，需要付出幾倍于傳統(tǒng)媒體（電視、廣播、報(bào)紙、通信）推廣人員的努力。</p><p>　　1.4 課題研究意義</p><p>　　鑒于3G技術(shù)使用的頻點(diǎn)太高，不滿足鐵路部門(mén)希望經(jīng)濟(jì)、實(shí)惠地實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)在廣泛地域內(nèi)的覆蓋目標(biāo)，而且在語(yǔ)音業(yè)務(wù)上3G技術(shù)與2G技術(shù)并沒(méi)有本質(zhì)區(qū)別等諸多因素，國(guó)際鐵路聯(lián)盟（UIC）明確表示3G技術(shù)不

24、適用于鐵路。</p><p>　　雖然 GSM-R 在我國(guó)得到了快速的發(fā)展， 但 GSM-R 作為第二代移動(dòng)通信技術(shù)， 屬于窄帶通信系統(tǒng)， 頻譜利用率較低，其承載的數(shù)據(jù)速率較低，電路域數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)一般僅為 2 400~9600 bit/s， 分組域數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的速率也僅能達(dá)到一百多 kbit/s。這使得現(xiàn)有的 GSM-R 平臺(tái)承載視頻監(jiān)控、 視頻會(huì)議、 鐵路旅客移動(dòng)信息服務(wù)等寬帶業(yè)務(wù)的難度非常大?？紤]到未來(lái)高速</

25、p><p>　　鐵路移動(dòng)通信的總體需求， 國(guó)際鐵路聯(lián)盟 （UIC） 在 2010 年 12月召開(kāi)的第七屆世界高速鐵路大會(huì)上， 明確指出： 高速鐵路移動(dòng)通信長(zhǎng)期演進(jìn)采用鐵路寬帶移動(dòng)通信系統(tǒng) ( LTE-R ) 技術(shù)發(fā)展戰(zhàn)略。因此，未來(lái)GSM-R不會(huì)過(guò)渡到3G，而是直接過(guò)渡到“準(zhǔn)4G”的LTE-R技術(shù)。隨著LTE在公眾運(yùn)營(yíng)網(wǎng)的引入，加速采納這一標(biāo)準(zhǔn)作為鐵路通信演進(jìn)方向的特殊需求也被提上日程，因?yàn)樵皆绲剡m應(yīng)新技術(shù)，鐵路部門(mén)

26、就可以更靈活地應(yīng)對(duì)內(nèi)部及外部的通信需求，為未來(lái)的運(yùn)營(yíng)發(fā)展做好準(zhǔn)備。</p><p>　　在GSM-R向 LTE-R平滑遷移時(shí)，鐵路部門(mén)需要注意以下幾點(diǎn)，例如，盡可能保護(hù)目前GSM-R的投資，實(shí)現(xiàn)站點(diǎn)共用；跨兩個(gè)域的移動(dòng)性與漫游需要透明；保證2G、LTE 業(yè)務(wù)質(zhì)量的一致性，提高QoS等。目前，UIC正在積極研究GSM-R向LTE-R的演進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)，確保GSM-R的生命周期隨電信技術(shù)的不斷發(fā)展而獲得延長(zhǎng)。</p&g

27、t;<p>　　1.5 課題發(fā)展前景</p><p>　　隨著我國(guó)高速鐵路的快速發(fā)展，也隨著公網(wǎng)移動(dòng)通信GSM 由 2G 向 3G、 4G 方向發(fā)展，GSM最終將淡出舞臺(tái)。基于GSM技術(shù)的 GSM-R 系統(tǒng)向鐵路寬帶移動(dòng)通信技術(shù)LTE-R演進(jìn)已成為必然。根據(jù)UIC提出的向LTE-R 演進(jìn)步驟的設(shè)想， 現(xiàn)階段GSM-R仍然是鐵路移動(dòng)通信業(yè)務(wù)的承載平臺(tái)，而LTE/SAE系統(tǒng)處于研究、試驗(yàn)之中。未來(lái)5～1

28、0年內(nèi) GSM-R 系統(tǒng)將與 LTE-R 系統(tǒng)并存，GSM-R網(wǎng)絡(luò)主要負(fù)責(zé)與傳遞和列車(chē)運(yùn)行安全緊密相關(guān)的列控業(yè)務(wù)等，LTE-R 負(fù)責(zé)與非安全數(shù)據(jù)相關(guān)的業(yè)務(wù)。再利用大約10年時(shí)間，將大力發(fā)展 LTE-R系統(tǒng)， 越來(lái)越多的業(yè)務(wù)會(huì)轉(zhuǎn)由 LTE-R 網(wǎng)絡(luò)承載。直到最后全部業(yè)務(wù)都由 LTE-R 網(wǎng)絡(luò)承載，完全實(shí)現(xiàn) GSM-R 向 LTE-R 系統(tǒng)演進(jìn)。</p><p>　　鐵路旅客信息系統(tǒng)是車(chē)站客運(yùn)服務(wù)的窗口，是車(chē)站信息化

29、建設(shè)的關(guān)鍵。為了加快車(chē)站的信息化建設(shè)，進(jìn)一步提高車(chē)站的服務(wù)質(zhì)量，研究旅客信息系統(tǒng)具有重要的意義。</p><p>　　針對(duì)鐵路通信的演進(jìn)需求，華為提出基于LTE技術(shù)的LTE-MAR（Multi-Access systemfor Railway）系統(tǒng)，滿足高鐵對(duì)鐵路信息系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求。LTE-MAR的設(shè)計(jì)目標(biāo)主要包括：滿足高鐵更高等級(jí)的安全監(jiān)控，尤其是視頻監(jiān)控的需求；保證列車(chē)高速移動(dòng)條件下對(duì)通信的保障，支持車(chē)內(nèi)各種

30、制式的無(wú)線接入技術(shù)，滿足旅客的基本通信及上網(wǎng)的需求；提高系統(tǒng)的兼容性，保護(hù)網(wǎng)絡(luò)投資等。LTE-MAR系統(tǒng)能夠?yàn)楦咚僖苿?dòng)的列車(chē)提供100Mbps以上的接入速率和多種接入方式，支持未來(lái)各種制式終端的接入，為鐵路通信提供面向未來(lái)的解決方案，支持中國(guó)現(xiàn)代化鐵路建設(shè)。在積極推進(jìn)LTE商用進(jìn)程方面，華為目前已經(jīng)成為下一代移動(dòng)通信技術(shù)的領(lǐng)導(dǎo)者。在3GPP 成立LTE 研究項(xiàng)目之初，華為即開(kāi)始進(jìn)行LTE 研究。通過(guò)在工作組出任主席、副主席職務(wù)，華為承擔(dān)

31、起了推動(dòng)3GPP標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展的任務(wù)，在LTE 標(biāo)準(zhǔn)制定過(guò)程中發(fā)揮了重要作用。截至2008年底，華為已經(jīng)累計(jì)向3GPP提交了900多篇LTE提案。</p><p>　　1.6 論文完成的主要研究?jī)?nèi)容</p><p>　　構(gòu)建統(tǒng)一的集成管理平臺(tái)，將各個(gè)子系統(tǒng)集成到管理平臺(tái)上，對(duì)車(chē)站的信息管理系統(tǒng)進(jìn)行集中的控制，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)間信息的共享。這樣，就可以解決很多旅客信息系統(tǒng)存在的問(wèn)題。本課題根據(jù)車(chē)站的實(shí)際情

32、況給出旅客信息系統(tǒng)設(shè)計(jì)的方案，詳細(xì)論述系統(tǒng)架構(gòu)、系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)與數(shù)據(jù)庫(kù)的設(shè)計(jì)。同時(shí)，介紹旅客信息系統(tǒng)中用到的顯示設(shè)備IPTV以及系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵技術(shù)。該設(shè)計(jì)具有良好的發(fā)展前景，將會(huì)應(yīng)用到具體的火車(chē)站，為車(chē)站的信息化建設(shè)服務(wù)，為旅客的出行提供及時(shí)、準(zhǔn)確的信息，進(jìn)一步向更多的火車(chē)站推廣使用，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。</p><p>　　第二章 關(guān)鍵技術(shù)及原理</p><p>　　2.1

33、4G通信的核心技術(shù)</p><p>　　4G是集3G與WLAN于一體，并能夠傳輸高質(zhì)量視頻圖像，它的圖像傳輸質(zhì)量與高清晰度電視不相上下。4G系統(tǒng)能夠以100Mb/s的速率下載，比撥號(hào)上網(wǎng)快2000倍，上傳速度也能達(dá)到20Mb/s，并能夠滿足幾乎所有用戶對(duì)于無(wú)線服務(wù)的要求。4G與3G之間的主要區(qū)別在于終端設(shè)備的類(lèi)型， 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞慕Y(jié)構(gòu)以及構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)類(lèi)型。終端設(shè)備除了手機(jī)之外應(yīng)當(dāng)包括頭戴式話機(jī)、PDA終端、膝上機(jī)、

34、手表式話機(jī)、電視機(jī)、游戲機(jī)、DVD、零售機(jī)等等，凡是人所能構(gòu)想的和能夠識(shí)別IP地址的無(wú)線電收發(fā)信機(jī)。其次，4G是由多種技術(shù)組成的，包括彼此似乎不相干的技術(shù)，如Wi-Fi、超寬帶無(wú)線電、便攜式電腦、軟件無(wú)線電等技術(shù)構(gòu)成的高速全球通網(wǎng)絡(luò)。</p><p>　　4G通信的關(guān)鍵技術(shù)包括：</p><p>　?。?）正交頻分復(fù)用（OFDM）：正交頻分復(fù)用技術(shù)的主要思想就是在頻域內(nèi)將給定信道分成許多窄

35、的正交子信道，在每個(gè)子信道上使用一個(gè)子載波進(jìn)行調(diào)制，并且各子載波并行傳輸，因此可以大大消除信號(hào)波形間的干擾。OFDM還可以在不同的子信道上自適應(yīng)地分配傳輸負(fù)荷，這樣可以?xún)?yōu)化總的傳輸速率。OFDM技術(shù)還能對(duì)抗頻率選擇性衰落或窄帶干擾。在OFDM系統(tǒng)中由于各個(gè)子信道的載波相互正交，于是它們的頻譜是相互重疊的，這樣不但減小了子載波間的相互干擾，同時(shí)又提高了頻譜利用率。</p><p>　　移動(dòng)通信信道的突出特點(diǎn)之一就是

36、信道存在多徑時(shí)延擴(kuò)展，它限制了數(shù)據(jù)速率的提高，因?yàn)槿绻麛?shù)據(jù)速率高于信道的相關(guān)帶寬，信號(hào)將產(chǎn)生嚴(yán)重失真，信號(hào)傳輸質(zhì)量大幅度下降。而OFDM技術(shù)由于具備上述特點(diǎn)，在FDMA、TDMA、CDMA和OFDM等多址方式中，OFDM是4G系統(tǒng)最為合適的多址方案。因此，OFDM技術(shù)已基本被公認(rèn)為4G的核心技術(shù)之一。</p><p>　　OFDM技術(shù)主要的技術(shù)難點(diǎn)是系統(tǒng)中的頻率和時(shí)間同步，基于導(dǎo)頻符號(hào)輔助的信道估計(jì)，峰平比問(wèn)題和

37、多普勒頻偏的影響，以及基于OFDM、多載波技術(shù)的新一代蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)的多址方案的研究。</p><p>　?。?）智能天線（SA）與多入多出天線（MIMO）技術(shù)：智能天線具有抑制信號(hào)干擾、自動(dòng)跟蹤以及數(shù)字波束調(diào)節(jié)等只能功能，被認(rèn)為是未來(lái)移動(dòng)通信的關(guān)鍵技術(shù)。智能天線成型波束能在空間域內(nèi)抑制交互干擾，增強(qiáng)特殊范圍內(nèi)想要的信號(hào)，這種技術(shù)既能改善信號(hào)質(zhì)量又能增加傳輸容量，其基本原理是在無(wú)線基站端使用天線陣和相關(guān)無(wú)線收發(fā)

38、機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)射頻信號(hào)的接收和發(fā)射。同時(shí)通過(guò)基帶數(shù)字信號(hào)處理器，對(duì)各個(gè)天線鏈路上接收到的信號(hào)按一定算法進(jìn)行合并，實(shí)現(xiàn)上行波束賦形。目前智能天線的工作方式主要有兩種，全自適應(yīng)方式和基于多波束的波束切換方式。</p><p>　　多入多出天線系統(tǒng)技術(shù)最早是由馬克尼于1908年提出的，它利用多天線來(lái)抑制信道衰落。根據(jù)收發(fā)兩端天線數(shù)量，相對(duì)于普通的SISO系統(tǒng)，MIMO還可以包括SIMO系統(tǒng)和MISO系統(tǒng)。</p>

39、<p>　　信道容量隨著天下愛(ài)你數(shù)量的增大而線性增大，利用MIMO信道可成倍的提高無(wú)線信道容量，在不增加帶寬和天線發(fā)送功率的情況下，頻譜利用率可以成倍的提高。</p><p>　　利用MIMO技術(shù)可以提高信道的容量，同時(shí)也可以提高信道的可靠性，降低誤碼率，前者是利用MIMO信道提供的空間復(fù)用增益，后者是利用MIMO信道提供的空間分集增益。</p><p>　　MIMO系統(tǒng)在一

40、定程度上可以利用傳播中多徑分量，也就是說(shuō)MIMO可以抗多徑衰落，但是對(duì)于頻率選擇性深衰落，MIMO系統(tǒng)依然是無(wú)能為力。目前解決MIMO系統(tǒng)中的頻率選擇性衰落的方案一般是利用均衡技術(shù)。還有一種是利用OFDM。大多數(shù)研究人員認(rèn)為OFDM技術(shù)是4G的核心技術(shù)，4G需要極高頻譜利用率的技術(shù)，而OFDM提高頻譜利用率的作用畢竟是有限的，在OFDM的基礎(chǔ)上合理開(kāi)發(fā)空間資源，也就是MIMO+OFDM，可以提供更高的數(shù)據(jù)傳輸速率。另外OFDM由于碼率低

41、和加入了時(shí)間保護(hù)間隔而具有極強(qiáng)的抗多徑干擾能力。由于多徑時(shí)延小于保護(hù)間隔。所以系統(tǒng)不受碼間干擾的困擾，這就允許單頻網(wǎng)絡(luò)可以用于寬帶OFDM系統(tǒng)，依靠多天線來(lái)實(shí)現(xiàn)，即采用由大量低功率發(fā)射機(jī)組成的發(fā)射機(jī)陣列消除陰影效應(yīng)，來(lái)實(shí)現(xiàn)完全覆蓋。</p><p>　?。?）軟件無(wú)線電技術(shù)：軟件無(wú)線電是利用數(shù)字信號(hào)處理軟件實(shí)現(xiàn)無(wú)線功能的技術(shù)，能在同一硬件平臺(tái)上利用軟件處理基帶信號(hào)，通過(guò)加載不同的軟件，可實(shí)現(xiàn)不同的業(yè)務(wù)功能。它通過(guò)

42、軟件方式，靈活完成硬件功能，具有良好的靈活性及可編程性，可代替昂貴的硬件電路，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的功能，對(duì)環(huán)境的適應(yīng)性好，不會(huì)老化，便于系統(tǒng)升級(jí)，降低用戶設(shè)備費(fèi)用。</p><p>　　軟件無(wú)線電技術(shù)被認(rèn)為是可以將不同形式的通信技術(shù)有效聯(lián)系在一起的唯一技術(shù)。在4G移動(dòng)通信系統(tǒng)中，軟降將會(huì)變得非常復(fù)雜。為此專(zhuān)家們提議引入軟件無(wú)線電技術(shù)，將其作為從第二代移動(dòng)通信桐鄉(xiāng)第三代和第四代移動(dòng)通信的橋梁。軟件無(wú)線電技術(shù)能夠?qū)⒛M信號(hào)的數(shù)

43、字化過(guò)程盡可能地接近天線，即將A/D和D/A轉(zhuǎn)換器盡可能地靠近RF前端。利用軟件無(wú)線電技術(shù)進(jìn)行信道分離，調(diào)制解調(diào)和信道編譯碼等工作。軟件無(wú)線電技術(shù)旨在建立一個(gè)無(wú)線電通信平臺(tái)，在平臺(tái)上運(yùn)行各種軟件系統(tǒng)。以實(shí)現(xiàn)多通路，多層次和多模式的無(wú)線通信。因此應(yīng)用軟件無(wú)線電技術(shù)，一個(gè)移動(dòng)終端就可以實(shí)現(xiàn)其在不同系統(tǒng)和平臺(tái)之間暢通無(wú)阻的使用。</p><p>　　2.2 4G通信的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)</p><p>　

44、　圖2.1 2G、3G、4G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D</p><p>　　4G系統(tǒng)針對(duì)各種不同業(yè)務(wù)的接入系統(tǒng)，通過(guò)多媒體接入連接到基于IP的核心網(wǎng)中?；贗P技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)使用戶可實(shí)現(xiàn)在3G、4G、WLAN及固定網(wǎng)間無(wú)縫漫游。4G網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)可分為三層：物理網(wǎng)絡(luò)層、中間環(huán)境層、應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)層。</p><p>　?。?）物理網(wǎng)絡(luò)層提供接入和路由選擇功能。</p><p>　?。?

45、）中間環(huán)境層的功能有網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量映射、地址變換和完全性管理等。</p><p>　?。?）物理網(wǎng)絡(luò)層與中間環(huán)境層及其應(yīng)用環(huán)境之間的接口是開(kāi)放的，使發(fā)展和提供新的服務(wù)變得更容易，提供無(wú)縫高數(shù)據(jù)率的無(wú)線服務(wù)，并運(yùn)行于多個(gè)頻帶，這一服務(wù)能自適應(yīng)于多個(gè)無(wú)線標(biāo)準(zhǔn)及多模終端，跨越多個(gè)運(yùn)營(yíng)商和服務(wù)商，提供更大范圍服務(wù)。</p><p>　　4G網(wǎng)絡(luò)有如下特點(diǎn)：</p><p>　

46、　（1）支持現(xiàn)有的系統(tǒng)和將來(lái)系統(tǒng)通用接入的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)；</p><p>　　（2）與Internet集成統(tǒng)一，移動(dòng)通信網(wǎng)僅僅作為一個(gè)無(wú)線接入網(wǎng)；</p><p>　　（3）具有開(kāi)放、靈活的結(jié)構(gòu)，易于擴(kuò)展；</p><p>　　（4）是一個(gè)可重構(gòu)的、自組織的、自適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)；</p><p>　　（5）智能化的環(huán)境，個(gè)人通信、信息系統(tǒng)、廣播、娛樂(lè)等業(yè)

47、務(wù)無(wú)縫連接為一個(gè)整體，滿足用戶的各種需求；</p><p>　　（6）用戶在高速移動(dòng)中，能夠按需接入系統(tǒng)，并在不同系統(tǒng)無(wú)縫切換，傳送高速多媒體業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)；</p><p>　　（7）支持接入技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)各自獨(dú)立發(fā)展。</p><p>　　2.3 IPTV的關(guān)鍵技術(shù)</p><p>　　IPTV 技術(shù)是一項(xiàng)系統(tǒng)技術(shù)。它能使音視頻內(nèi)容節(jié)目或信號(hào)，

48、以IP 包的方式，在不同物理網(wǎng)絡(luò)中，被安全、有效且保質(zhì)地傳送或分發(fā)給不同用戶。它包括音視頻編解碼技術(shù)、音視頻服務(wù)器和存儲(chǔ)陣列技術(shù)、IP單播(unicast)和組播(multicast)技術(shù)、IP QoS技術(shù)、 IP信令技術(shù)（如SIP技術(shù)）、內(nèi)容分送網(wǎng)絡(luò)(CDN)技術(shù)、數(shù)字版權(quán)管理(DRM)技術(shù)、IP 機(jī)頂盒與EPG 技術(shù)、用戶管理和收費(fèi)系統(tǒng)技術(shù)等。它還涉及各種不同的寬帶接入網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，如Cable Modem 網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、以太網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和AD

49、SL 網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等等。</p><p>　　IPTV 技術(shù)能用來(lái)提供將視音頻流媒體節(jié)目，如IP 電視節(jié)目，從節(jié)目中心（first mile）播出，并通過(guò)骨干網(wǎng)、城域網(wǎng)和寬帶接入網(wǎng)（last mile）傳輸，直到被用戶接收之端到端的完整技</p><p>　　術(shù)解決方案。一個(gè)端到端的IPTV系統(tǒng)一般具有節(jié)目采集、存儲(chǔ)和服務(wù)、節(jié)目傳送、用戶終端設(shè)備和相關(guān)軟件等五個(gè)功能部件。</p>

50、<p>　　IPTV 前端一般具有完成節(jié)目采集與存儲(chǔ)和服務(wù)二種功能。節(jié)目采集包含節(jié)目的接收（如從衛(wèi)星、CATV 網(wǎng)、地面無(wú)線和 I P / A T M 網(wǎng)絡(luò)等）、節(jié)目的壓縮編碼或變換編碼（transcoding）及格式化、加密和 DRM 打包、以及節(jié)目生成等。節(jié)目存儲(chǔ)和服務(wù)則完成對(duì)節(jié)目采集程序處理后生成節(jié)目的大規(guī)模存儲(chǔ)或播送服務(wù)。 這里的播送服務(wù)不僅要將加密的視音頻流媒體節(jié)目，以 IP 單播或組播的方式，從視頻服務(wù)器播送出去

51、，而且還要對(duì)用戶或用戶終端設(shè)備進(jìn)行認(rèn)證（authentication），并從DRM授權(quán)/密鑰服務(wù)器(DRM licenseserver)，向被認(rèn)證的用戶或用戶終端設(shè)備傳送DRM授權(quán)/ 密鑰，使用戶能夠?qū)σ呀邮盏募用芤曇纛l流媒體節(jié)目進(jìn)行解密和播放。IPTV 所使用的 DRM 技術(shù)，與傳統(tǒng)的條件接收技術(shù)相比，具有二個(gè)基本的不同之處。一是前者是對(duì)視音頻流媒體內(nèi)容本身進(jìn)行加密，而后者是對(duì)連接 / 傳輸層如 MPEG2 系統(tǒng)復(fù)用層 / 流的加密；

52、二是前者的 DRM 授權(quán) / 密鑰一般不與被加密的視音頻流媒體節(jié)目流一起傳送，而后者的密鑰如E C M 必須與被加密的視音頻流媒體節(jié)目流一起傳送</p><p>　　網(wǎng)也可以采用不同的低層物理網(wǎng)，以IP over SDH/SONET（即packet over SDH/SONET）、IP over ATM 或 IP over DWD Moptical （如千兆/萬(wàn)兆光以太網(wǎng)）的方式提供傳輸服務(wù)。有線電視前端或電信中

53、心站則根據(jù)相應(yīng)的寬帶接入網(wǎng)絡(luò)，如Cable Modem 網(wǎng)絡(luò)或DSL 網(wǎng)絡(luò)，將IP 視音頻流媒體節(jié)目流以IP over DOCSIS 或IP over DSL 的方式，通過(guò)放在有線電視前端的CMTS 鑒定或電信中心站的DSLAM 設(shè)備，向用戶發(fā)送。有線電視前端或電信中心站還往往配備有視音頻流媒體節(jié)目流內(nèi)容服務(wù)器和DRM 授權(quán)/ 密鑰服務(wù)器，具有節(jié)目存儲(chǔ)和服務(wù)功能。</p><p>　　IPTV 用戶終端設(shè)備被用來(lái)

54、接收、存儲(chǔ)和播放及轉(zhuǎn)發(fā)IP 視音頻流媒體節(jié)目?；拘虸PTV 用戶終端設(shè)備的硬件沒(méi)有內(nèi)置cable modem 或DSL modem，它只提供一個(gè)以太網(wǎng)接口，與外部的cable modem 、DSL modem 或以太網(wǎng)HUB 相接。集成式的IPTV 用戶終端設(shè)備則內(nèi)置cable modem 或DSL modem，可與cable modem 或DSL 寬帶網(wǎng)絡(luò)直接相連。</p><p>　　高端IPTV 用戶終端

55、設(shè)備還帶有內(nèi)置硬盤(pán)，可以提供IPTV DVR 功能，甚至支持IEEE802.11 無(wú)線聯(lián)網(wǎng)功能,能將受DRM 保護(hù)的IP 視音頻流媒體節(jié)目通過(guò)無(wú)線傳輸給其它設(shè)備，如PC 機(jī)等。一個(gè)IPTV 用戶終端設(shè)備必須帶有IPTV 系統(tǒng)所使用的 DRM 技術(shù)的客戶端軟件。為了使IPTV 系統(tǒng)成為一個(gè)開(kāi)放式的業(yè)務(wù)平臺(tái)，IPTV 用戶終端設(shè)備通常還使用了中間件軟件。最后，EPG、用戶管理、媒體資產(chǎn)管理、收費(fèi)及各種應(yīng)用業(yè)務(wù)的相關(guān)軟件也是IPTV 系統(tǒng)之必

56、須具有的部件。</p><p>　　2.4 IPTV技術(shù)的整體架構(gòu)</p><p>　　IPTV平臺(tái)采用業(yè)務(wù)運(yùn)營(yíng)平臺(tái)與內(nèi)容運(yùn)營(yíng)平臺(tái)分層的結(jié)構(gòu)，這樣有利于電信運(yùn)營(yíng)商與廣電進(jìn)行合作。業(yè)務(wù)運(yùn)營(yíng)時(shí)可界定各自平臺(tái)的功能及接口，加快平臺(tái)的建設(shè)和業(yè)務(wù)的推出。其中內(nèi)容運(yùn)營(yíng)平臺(tái)完成內(nèi)容運(yùn)營(yíng)，主要完成EPG 制作和管理、內(nèi)容處理、播出控制、DRM管理和內(nèi)容運(yùn)營(yíng)管理等功能。業(yè)務(wù)運(yùn)營(yíng)平臺(tái)完成IPTV業(yè)務(wù)的實(shí)際運(yùn)營(yíng)

57、，包括業(yè)務(wù)的認(rèn)證、內(nèi)容分發(fā)、運(yùn)維支撐等功能。</p><p>　　2.4.1 業(yè)務(wù)運(yùn)營(yíng)平臺(tái)</p><p>　　業(yè)務(wù)運(yùn)營(yíng)平臺(tái)包括5個(gè)功能模塊：EPG 服務(wù)系統(tǒng)、內(nèi)容分發(fā)系統(tǒng)、業(yè)務(wù)管理平臺(tái)、增值業(yè)務(wù)平臺(tái)和運(yùn)維支撐系統(tǒng)。</p><p>　?。?）EPG 服務(wù)系統(tǒng)</p><p>　　EPG 服務(wù)系統(tǒng)是用戶使用IPTV業(yè)務(wù)的門(mén)戶，主要功能是接受用

58、戶請(qǐng)求，下發(fā)EPG 菜單，主要由EPG 源服務(wù)器、各本地網(wǎng)中心EPG 服務(wù)器、邊緣EPG 服務(wù)器組成。IPTV的EPG 服務(wù)系統(tǒng)采用分層、分布式部署的架構(gòu)。EPG 服務(wù)系統(tǒng)自身具有用戶請(qǐng)求調(diào)度、負(fù)載均衡、EPG 模板數(shù)據(jù)和元數(shù)據(jù)同步等功能。</p><p><b>　　（2）內(nèi)容分發(fā)系統(tǒng)</b></p><p>　　內(nèi)容分發(fā)系統(tǒng)從內(nèi)容運(yùn)營(yíng)平臺(tái)接收媒體內(nèi)容，完成媒體流的

59、內(nèi)容管理和分發(fā)。內(nèi)容分發(fā)系統(tǒng)采用分層、分布式部署的架構(gòu)，省級(jí)系統(tǒng)包括省級(jí)核心節(jié)點(diǎn)、地市核心節(jié)點(diǎn)、地市骨干節(jié)點(diǎn)、地市邊緣節(jié)點(diǎn)四層。</p><p>　　（3）增值業(yè)務(wù)平臺(tái)增值業(yè)務(wù)平臺(tái)突出對(duì)業(yè)務(wù)支持的可擴(kuò)展性，為電信運(yùn)營(yíng)商開(kāi)展信息服務(wù)、游戲、消息類(lèi)等增值業(yè)務(wù)提供服務(wù)和接口，定義外部SP通過(guò)增值業(yè)務(wù)平臺(tái)提供增值業(yè)務(wù)服務(wù)，并對(duì)外部SP進(jìn)行統(tǒng)一接入管理。增值業(yè)務(wù)平臺(tái)包括：增值業(yè)務(wù)門(mén)戶、增值業(yè)務(wù)頻道、增值業(yè)務(wù)接入網(wǎng)關(guān)、增值業(yè)

60、務(wù)能力系統(tǒng)。</p><p><b>　?。?）業(yè)務(wù)管理平臺(tái)</b></p><p>　　業(yè)務(wù)管理平臺(tái)實(shí)現(xiàn)對(duì)業(yè)務(wù)、用戶、CP/ SP的有效管理。業(yè)務(wù)功能包括：用戶管理、CP/ SP管理、業(yè)務(wù)管理、門(mén)戶服務(wù)、認(rèn)證鑒權(quán)、計(jì)費(fèi)結(jié)算、終端管理等。</p><p><b>　?。?）維護(hù)支撐系統(tǒng)</b></p><

61、;p>　　IPTV運(yùn)維支撐系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)IPTV業(yè)務(wù)運(yùn)營(yíng)平臺(tái)中其他子系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)和管理，提供有效的業(yè)務(wù)質(zhì)量監(jiān)測(cè)手段、故障檢測(cè)和定位手段，保障IPTV業(yè)務(wù)的順利運(yùn)營(yíng)。IPTV運(yùn)維支撐系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)分成兩個(gè)層次，網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)（NMS）和網(wǎng)元管理系統(tǒng)（EMS）。各EMS對(duì)相應(yīng)的被管系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)測(cè)和管理，具有以下功能模塊：配置管理、性能管理、故障管理、拓?fù)涔芾?、安全管理、系統(tǒng)管理。NMS通過(guò)EMS對(duì)所有被管系統(tǒng)進(jìn)行統(tǒng)一管理，實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)IPTV業(yè)務(wù)

62、運(yùn)營(yíng)平臺(tái)的全網(wǎng)拓?fù)潢P(guān)系管理、資源配置管理、端到端業(yè)務(wù)質(zhì)量監(jiān)測(cè)、重大告警監(jiān)測(cè)。</p><p>　　2.4.2 IPTV網(wǎng)絡(luò)邏輯結(jié)構(gòu)</p><p>　　第一層架構(gòu)為中心節(jié)點(diǎn)，在中心節(jié)點(diǎn)配置完整、高性能的MDN設(shè)備，負(fù)責(zé)與CMS、SMS等設(shè)備接口，完成內(nèi)容發(fā)布以及對(duì)全網(wǎng)的管理。</p><p>　　第二層架構(gòu)為區(qū)域中心節(jié)點(diǎn)，在該中心一般放置部分MDN部件，如CS、MM

63、、RRS設(shè)備，主要完成對(duì)所屬該區(qū)域各個(gè)POP點(diǎn)的內(nèi)容管理與用戶內(nèi)容請(qǐng)求的調(diào)度。同時(shí)還放置EPG服務(wù)系統(tǒng)的EDS模塊，該模塊完成對(duì)STB的登錄調(diào)度，把STB的登錄請(qǐng)求調(diào)度到合適的EPG服務(wù)器上，以便向STB用戶展現(xiàn)節(jié)目單。</p><p>　　第三層架構(gòu)為邊緣節(jié)點(diǎn)，包括POP點(diǎn)以及EPG服務(wù)器，直接對(duì)STB用戶提供服務(wù)，POP點(diǎn)可能包括MM、RRS，一定包含ES部件，直接為STB用戶提供媒體服務(wù)。</p>

64、;<p>　　圖2.2 IPTV平臺(tái)系統(tǒng)架構(gòu)</p><p>　　第三章 高鐵旅客信息系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)</p><p>　　3.1 旅客信息系統(tǒng)介紹</p><p>　　旅客信息系統(tǒng)PIS（Passenger Information System）也可稱(chēng)為導(dǎo)向管理子系統(tǒng)，是車(chē)站信息管理系統(tǒng)中一個(gè)重要的組成部分。依托多媒體技術(shù)，視頻編碼，傳輸技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

65、等，以計(jì)算機(jī)系統(tǒng)為核心，以車(chē)站和車(chē)載顯示終端為媒介，向旅客提供各種乘車(chē)、廣告和天氣預(yù)報(bào)等信息的服務(wù)系統(tǒng)。</p><p>　　3.2 旅客信息系統(tǒng)的功能</p><p>　?。?）列車(chē)服務(wù)信息顯示功能?？刂浦行膶?shí)時(shí)接收到發(fā)管理系統(tǒng)的服務(wù)信息，提供列車(chē)到站時(shí)間、運(yùn)行方向、列車(chē)變更等信息。</p><p>　?。?）實(shí)時(shí)信息顯示功能。包括新聞、天氣、通告等。</p

66、><p>　?。?）定時(shí)自動(dòng)播出功能。系統(tǒng)可以根據(jù)事先編輯設(shè)定好的播出列表自動(dòng)進(jìn)行資訊的播出，無(wú)需人為操作。</p><p>　　（4）時(shí)鐘顯示功能。讀取時(shí)鐘系統(tǒng)的時(shí)鐘基準(zhǔn)，同步整個(gè)車(chē)站旅客導(dǎo)向系統(tǒng)所有設(shè)備的時(shí)鐘，確保終端顯示屏?xí)r鐘的準(zhǔn)確性。</p><p>　?。?）城市形象宣傳功能?？梢胍粋€(gè)多媒體形象的展示平臺(tái)，通過(guò)形象視頻、圖片、文字的播出，為城市帶來(lái)更多的形象

67、宣傳。</p><p>　?。?）緊急疏散功能。</p><p>　　3.3 旅客信息系統(tǒng)的設(shè)計(jì)</p><p><b>　　1、系統(tǒng)架構(gòu)</b></p><p>　　系統(tǒng)主要有應(yīng)用服務(wù)器、數(shù)據(jù)服務(wù)器、視頻服務(wù)器、DVB-IP、視音頻切換矩陣、LED 同步控制器、LED 異步控制器、PDP 控制器、LED 顯示屏和到發(fā)通

68、告終端等設(shè)備組成。系統(tǒng)架構(gòu)如下圖。</p><p>　　2、系統(tǒng)的功能模塊與部分?jǐn)?shù)據(jù)流程</p><p>　　系統(tǒng)包括業(yè)務(wù)信息顯示模塊、專(zhuān)題信息顯示模塊、人工導(dǎo)向信息顯示模塊、到發(fā)通告模塊、票務(wù)信息顯示模塊、操作日志和在線幫助，系統(tǒng)的功能結(jié)構(gòu)如下圖。</p><p>　　圖3.1 旅客信息系統(tǒng)的架構(gòu)</p><p>　　圖3.2 旅客信息系統(tǒng)

69、的功能結(jié)構(gòu)</p><p>　　3.4鐵路旅客信息系統(tǒng)工作環(huán)境分析</p><p>　　鐵路是我國(guó)交通綜合運(yùn)輸體系的骨干,是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的大動(dòng)脈。自1975年鐵道部電子中心開(kāi)始籌備以來(lái),經(jīng)過(guò)40年的發(fā)展歷程,鐵路信息化事業(yè)從無(wú)到有、從小到大逐步發(fā)展,建立了一支全路統(tǒng)一管理的信息化隊(duì)伍,先后 發(fā)了TDCS、PMIS等應(yīng)用信息系統(tǒng),鐵路計(jì)算機(jī)應(yīng)用已達(dá)到一定水平,成功地完成了鐵路傳統(tǒng)化管理向信息化管

70、理的重大轉(zhuǎn)變。</p><p>　　3.5鐵路旅客信息系統(tǒng)存在的問(wèn)題</p><p>　　我國(guó)鐵路雖然已完成了向信息化的成功轉(zhuǎn)型,但還存在以下四個(gè)方面的問(wèn)題:</p><p>　?。?）旅客與鐵路客運(yùn)部門(mén)互動(dòng)性差我國(guó)現(xiàn)有鐵路業(yè)務(wù)應(yīng)用信息系統(tǒng)大都是基于PC機(jī)環(huán)境進(jìn)行開(kāi)發(fā)的,系統(tǒng)的主要面向?qū)ο笫氰F路客運(yùn)站相關(guān)管理與工作人員,使得旅客的主體地位得不到體現(xiàn),導(dǎo)致旅客與鐵路客

71、運(yùn)部門(mén)之間不能進(jìn)行有效的溝通與互動(dòng),不符合“以旅客為中心”的服務(wù)理念。</p><p>　?。?）信息獲取渠道缺少多樣化。我國(guó)鐵路旅客中存在相當(dāng)數(shù)量的農(nóng)民工、服務(wù)行業(yè)人員和戶外工作人員等,他們受到工作時(shí)間、工作環(huán)境、文化水平等諸多客觀因素的限制,不能有效的通過(guò)現(xiàn)有的自動(dòng)售票機(jī)、呼叫中心、互聯(lián)網(wǎng)等手段進(jìn)行信息獲取與服務(wù)消費(fèi), 導(dǎo)致信息獲取渠道和服務(wù)環(huán)境缺失了公平性與廣泛性。</p><p>

72、　?。?）信息獲取方式缺少實(shí)時(shí)便捷性。當(dāng)前旅客主要利用車(chē)站或列車(chē)上現(xiàn)有系統(tǒng)在乘車(chē)前獲取出行信息,缺少一種能夠在乘車(chē)前、乘車(chē)中、乘車(chē)后的整個(gè)出行過(guò)程中隨時(shí)、隨地獲取列車(chē)正晚點(diǎn)情況、到站時(shí)間、客票發(fā)售情況等出行相關(guān)信息的獲取方式。</p><p>　?。?）服務(wù)信息范圍狹窄。鐵路客運(yùn)專(zhuān)線旅客服務(wù)信息系統(tǒng)是一個(gè)僅提供列車(chē)進(jìn)站時(shí)間、列車(chē)?？空九_(tái)、列車(chē)出站時(shí)間、列車(chē)途經(jīng)站點(diǎn)等與列車(chē)運(yùn)行相關(guān)信息的孤立的系統(tǒng),尚未與旅游、餐飲

73、、住宿、娛樂(lè)、氣候、交通等和旅客出行密切相關(guān)的社會(huì)綜合服務(wù)信息系統(tǒng)進(jìn)行有效地整合,為旅客提供全方位、多元化的信息服務(wù)以滿足日益增強(qiáng)的旅客出行需求。</p><p>　　3.6 IPTV-R系統(tǒng)的研究</p><p>　　圖3.3 IPTV-R架構(gòu)</p><p>　　IPTV-R的設(shè)計(jì)思路來(lái)源于融合。IPTV-R計(jì)劃通過(guò)普通的核心架構(gòu)來(lái)提供各種業(yè)務(wù)。這種架構(gòu)包括CS

74、CF（會(huì)話控制功能）、MRF（媒體資源功能）、HSS（用戶歸屬服務(wù)）等等。各種IP連接網(wǎng)都可以實(shí)現(xiàn)IPTV-R服務(wù)。</p><p>　　IPTV-R主要包括智能控制，視頻會(huì)議，視頻點(diǎn)播等業(yè)務(wù)。</p><p>　　整個(gè)架構(gòu)以IP網(wǎng)為承載網(wǎng)，在IP承載網(wǎng)上架構(gòu)IMS（IP Multimedia Subsystem）核心網(wǎng)，通過(guò)IMS核心網(wǎng)集成多種應(yīng)用服務(wù)器和媒體服務(wù)器，主要包括視頻監(jiān)控的應(yīng)

75、用服務(wù)器和視頻會(huì)議的應(yīng)用服務(wù)器，分別完成視頻監(jiān)控和視頻會(huì)議的服務(wù)控制。</p><p>　　本架構(gòu)主要分A、B兩個(gè)區(qū)域，分別代表前端和后端，兩端的終端設(shè)備既包括各種移動(dòng)設(shè)備，也包括固定設(shè)備，前端主要包括視頻監(jiān)控前端，主要為監(jiān)控?cái)z像頭和前端服務(wù)器；視頻會(huì)議的終端主要為L(zhǎng)TE-R（后面涉及到）網(wǎng)絡(luò)終端和PSTN (Public Switched Telephone Network )網(wǎng)絡(luò)終端。后端主要包括視

76、頻監(jiān)控后端控制中心，和視頻會(huì)議終端。</p><p>　　3.6.1 IPTV-R系統(tǒng)功能</p><p>　　常規(guī)視頻監(jiān)控：常規(guī)視頻監(jiān)控、捕捉、數(shù)字化、便于管理員以后回放進(jìn)行視頻存檔。</p><p>　　集成視頻監(jiān)控和視頻會(huì)議：在視頻會(huì)議中集成視頻監(jiān)控顯示，通過(guò)點(diǎn)擊按鈕來(lái)開(kāi)始視頻會(huì)議的會(huì)話功能。</p><p>　　IPTV需求：在高鐵上

77、提供視頻點(diǎn)播業(yè)務(wù)。</p><p>　　IPTV廣播業(yè)務(wù)：為高鐵提供預(yù)訂的視頻節(jié)目。</p><p><b>　　3.7本章小結(jié)</b></p><p>　　IPTV-R架構(gòu)希望能夠覆蓋多領(lǐng)域的業(yè)務(wù)，包括視頻監(jiān)控，視頻會(huì)議，和IPTV點(diǎn)播，當(dāng)用戶更深入的確定IPTV點(diǎn)播需求和無(wú)線網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浼軜?gòu)后，還需要更深入的研究方案。</p>&

78、lt;p>　　第四章 鐵路下一代移動(dòng)通信系統(tǒng)LTE-R</p><p>　　4.1 鐵路通信網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)狀與存在問(wèn)題</p><p>　　GSM-R作為我國(guó)鐵路移動(dòng)通信的主流技術(shù)，承載著車(chē)—地之間大量的語(yǔ)音業(yè)務(wù)和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)， 包括調(diào)度通信、調(diào)度命令、車(chē)次號(hào)校核信息、列尾信息、列控信息、機(jī)車(chē)同步操作控制信息等。雖然GSM-R在我國(guó)得到了快速的發(fā)展，但GSM-R作為第二代移動(dòng)通信技術(shù)，屬于窄帶

79、通信系統(tǒng)，頻譜利用率較低，其承載的數(shù)據(jù)速率較低，這使得現(xiàn)有的GSM-R平臺(tái)承載視頻監(jiān)控、視頻會(huì)議、鐵路旅客移動(dòng)信息服務(wù)等寬帶業(yè)務(wù)的難度非常大。</p><p>　　4.2 引用4G技術(shù)</p><p>　　考慮到未來(lái)高速鐵路移動(dòng)通信的總體需求，國(guó)際鐵路聯(lián)盟（UIC）在2010年12月召開(kāi)的第七屆世界高速鐵路大會(huì)上，明確指出：高速鐵路移動(dòng)通信長(zhǎng)期演進(jìn)采用鐵路寬帶移動(dòng)通信系統(tǒng)(LTE-R)技術(shù)

80、發(fā)展戰(zhàn)略。也就是說(shuō)，高速鐵路通信將從2G的GSM-R技術(shù)跨越3G，直接發(fā)展準(zhǔn)4G的“LTE-R”技術(shù)。</p><p>　　圖4.1 GSM-R系統(tǒng)與LTE-R系統(tǒng)對(duì)比示意圖</p><p>　　4.3 高鐵4G專(zhuān)網(wǎng)覆蓋</p><p>　　1、設(shè)備選型：高鐵4G專(zhuān)網(wǎng)采用多模RRU+多模天線方案，專(zhuān)網(wǎng)小區(qū)可靈活變更D或F頻段，既為優(yōu)化提供便利，充分挖掘設(shè)備和組網(wǎng)潛力

81、，面向未來(lái)可演進(jìn)：</p><p>　?。?）采用FAD四通道多模天線，支持的頻段范圍包括了TDS的FA頻段和LTE的F、D頻段，為后期優(yōu)化充分預(yù)留空間 </p><p>　　（2）組網(wǎng)采用FAD三頻RRU，兼顧覆蓋容量，同時(shí)支持FA+D頻段，其中D頻段支持3*20MHz，同多模天線相互匹配 </p><p>　?。?）可快速擴(kuò)容到D頻段2*20M或FD跨頻段載波聚

82、合，充分挖掘組網(wǎng)潛力，提升整體容量</p><p><b>　　圖4.2</b></p><p>　　2、覆蓋提升：根據(jù)站點(diǎn)位置選擇不同增益的天線</p><p>　　4G專(zhuān)網(wǎng)站點(diǎn)距鐵路在200米內(nèi)可以使用21dBi天線，超過(guò)200米需使用18dBi天線 （21dBi天線雖然增益更高，但水平半功率角較小，距鐵路較遠(yuǎn)時(shí)有效覆蓋范圍小于18dBi天

83、線 ）。4G專(zhuān)網(wǎng)天線全部為新增，工程階段合理的方位角、傾角設(shè)置可有效規(guī)避覆蓋異常問(wèn)題，減少后期調(diào)整。根據(jù)鐵路位置、天線高出鐵軌高度、站間距、天線水平、垂直半功率角，制定下傾角和方位角初始值測(cè)算標(biāo)準(zhǔn)，提供工程人員安裝。 </p><p>　　3、參數(shù)優(yōu)化：統(tǒng)一互操作策略確保234G專(zhuān)網(wǎng)無(wú)縫銜接</p><p>　　整體策略： 4G終端在4G專(zhuān)網(wǎng)只重選/重定向至2G專(zhuān)網(wǎng)，在2G專(zhuān)網(wǎng)可直接重選回

84、4G專(zhuān)網(wǎng)（若無(wú)4G信號(hào)也可重選到3G專(zhuān)網(wǎng)），減少互操作復(fù)雜性；3G終端在3G專(zhuān)網(wǎng)可重選/切換至2G專(zhuān)網(wǎng)，在2G專(zhuān)網(wǎng)可重選回3G專(zhuān)網(wǎng)； 2G終端占用2G專(zhuān)網(wǎng)。</p><p><b>　　4.4 本章小結(jié)</b></p><p>　　4G通信技術(shù)具有十分明顯的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，這是今后一個(gè)時(shí)期引領(lǐng)現(xiàn)代通信技術(shù)發(fā)展的驅(qū)動(dòng)器。但也必須認(rèn)清當(dāng)前存在的諸多問(wèn)題缺陷和實(shí)際困難，人們有理由

85、相信，隨著4G通信技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展以及配套技術(shù)的進(jìn)一步完善，這些缺點(diǎn)和困難都將能夠得到克服和解決。因此，4G通信技術(shù)的完善和推廣，要積極整合以往通信技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，并著力從配套技術(shù)體系的完善上下功夫，4G通信技術(shù)的廣闊前景才會(huì)變成現(xiàn)實(shí)。</p><p><b>　　第五章 結(jié)束語(yǔ)</b></p><p><b>　　5.1 總結(jié)</b></p

86、><p>　　本課題我們對(duì)4G通信技術(shù)和IPTV技術(shù)進(jìn)行了研究，尤其是對(duì)LTE-R，以及將IPTV技術(shù)引入到列車(chē)的方案的設(shè)計(jì)與研究。通過(guò)這段時(shí)間的學(xué)習(xí)和研究，對(duì)鐵路通信網(wǎng)絡(luò)和旅客信息系統(tǒng)的現(xiàn)狀以及4G通信技術(shù)和IPTV技術(shù)有了比較深入的了解，對(duì)高鐵旅客信息系統(tǒng)的概況有所了解，同時(shí)完成了畢業(yè)設(shè)計(jì)研究論文。</p><p>　　隨著移動(dòng)通信技術(shù)的飛速發(fā)展，旅客對(duì)無(wú)線通信服務(wù)的需求無(wú)處不在。目前 G

87、SM-R 系統(tǒng)還沒(méi)有開(kāi)通旅客信息服務(wù)業(yè)務(wù)。列車(chē)上旅客的無(wú)線通信是由公用網(wǎng)絡(luò)提供的。隨著列車(chē)運(yùn)行速度的提高，公用網(wǎng)絡(luò)很難為旅客提供高服務(wù)質(zhì)量（QoS） 的隨時(shí)隨地的寬帶接入服務(wù)。利用 LTE-R 的高速率、 低時(shí)延和高移動(dòng)性可為列車(chē)上旅客提供移動(dòng)信息服務(wù)， 如網(wǎng)絡(luò)游戲、 網(wǎng)上聊天、 在線電影等上網(wǎng)娛樂(lè)， 以幫助旅客愉快度過(guò)列車(chē)旅行； 提供列車(chē)運(yùn)行時(shí)刻查</p><p>　　詢(xún)等鐵路相關(guān)的信息服務(wù)； 提供移動(dòng)售票，

88、滿足旅客進(jìn)行客票的查詢(xún)、 訂票和購(gòu)票的需求， 從而提升鐵路系統(tǒng)的總體服務(wù)質(zhì)量； 為旅客互聯(lián)網(wǎng)接入服務(wù)， 方便旅客使用具有 Wi-Fi 功能的設(shè)備接入互聯(lián)網(wǎng)， 滿足旅客網(wǎng)上沖浪、 VoIP 話音通信、即時(shí)通信等需求。</p><p><b>　　5.2 展望</b></p><p>　　隨著我國(guó)高速鐵路的快速發(fā)展，也隨著公網(wǎng)移動(dòng)通信GSM 由 2G 向 3G、 4G 方

89、向發(fā)展， GSM 最終將淡出舞臺(tái)?；?GSM 技術(shù)的 GSM-R 系統(tǒng)向鐵路寬帶移動(dòng)通信技術(shù) LTE-R 演進(jìn)已成為必然。 根據(jù) UIC 提出的向 LTE-R 演進(jìn)步驟的設(shè)想， 現(xiàn)階段 GSM-R 仍然是鐵路移動(dòng)通信業(yè)務(wù)的承載平臺(tái)， 而LTE/SAE 系統(tǒng)處于研究、 試驗(yàn)之中。未來(lái) 5 ～ 10 年內(nèi) GSM-R 系統(tǒng)將與 LTE-R 系統(tǒng)并存， GSM-R 網(wǎng)絡(luò)主要負(fù)責(zé)與傳遞和列車(chē)運(yùn)行安全緊密相關(guān)的列控業(yè)務(wù)等，LTE-R 負(fù)責(zé)與非安

90、全數(shù)據(jù)相關(guān)的業(yè)務(wù)。再利用大約 10 年時(shí)間， 將大力發(fā)展 LTE-R系統(tǒng)， 越來(lái)越多的業(yè)務(wù)會(huì)轉(zhuǎn)由 LTE-R 網(wǎng)絡(luò)承載。直到最后全部業(yè)務(wù)都由 LTE-R 網(wǎng)絡(luò)承載，完全實(shí)現(xiàn) GSM-R 向 LTE-R 系統(tǒng)演進(jìn)。</p><p><b>　　謝辭</b></p><p>　　時(shí)間飛逝，四年美好的大學(xué)生活轉(zhuǎn)眼就要結(jié)束了，昔日的學(xué)習(xí)生活一點(diǎn)一滴仿佛就像在昨天。畢業(yè)設(shè)計(jì)是大

91、學(xué)中的最后一門(mén)課。在此，我要感謝我的指導(dǎo)老師陳少華老師在畢業(yè)設(shè)計(jì)方面給予我的指導(dǎo)和幫助。畢業(yè)設(shè)計(jì)期間，陳老師耐心的幫助我們選課題，對(duì)我們提出建議，指導(dǎo)我們進(jìn)行畢設(shè)論文的撰寫(xiě)工作，關(guān)心我們的設(shè)計(jì)進(jìn)度，認(rèn)真審閱我們的論文內(nèi)容，高標(biāo)準(zhǔn)要求我們。陳老師嚴(yán)禁的教學(xué)態(tài)度，淵博的知識(shí)內(nèi)涵，以及親切的交流方式，給我們留下了深刻的印象。</p><p>　　在論文撰寫(xiě)的過(guò)程當(dāng)中，引用了很多的技術(shù)文獻(xiàn)資料，在這里對(duì)這些文獻(xiàn)資料的作者

92、表示感謝，感謝這些作者，拓寬了我的知識(shí)面，在畢業(yè)設(shè)計(jì)的研究中給了我許多的幫助。</p><p>　　如今我們即將告別大學(xué)的生活，走向我們的工作崗位。四年的大學(xué)時(shí)光，我成長(zhǎng)了很多，學(xué)會(huì)了很多，最重要的是我遇到了一群可愛(ài)的同學(xué)，我們一起學(xué)習(xí)，互相幫助、關(guān)心、照顧。感謝你們，我的朋友們，謝謝你們四年里的陪伴，無(wú)論我今后走到哪里，我會(huì)永遠(yuǎn)把這份情誼放在心上。同時(shí)我還要感謝我的父母，感謝你們?cè)谖页砷L(zhǎng)的歲月中無(wú)私的關(guān)懷和支持

93、，你們的期望永遠(yuǎn)是我努力的精神動(dòng)力。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 徐丹、周峰、楊大成，4G技術(shù)發(fā)展與挑戰(zhàn)，北京郵電大學(xué)電信工程學(xué)院無(wú)線通信中心，2007.11</p><p>　　[2] 謝文輝，4G技術(shù)在現(xiàn)代通信中的應(yīng)用與發(fā)展初探，遼寧本溪機(jī)電工程學(xué)校信息技術(shù)教研室，2011.5</p>

94、;<p>　　[3] 蔡天培，4G移動(dòng)通信技術(shù)應(yīng)用及發(fā)展研究，東華大學(xué)信息科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，2014.10</p><p>　　[4] 劉剛，WLAN在旅客信息系統(tǒng)中的應(yīng)用，現(xiàn)代城市軌道交通，2006.4</p><p>　　[5] 張娟麗、趙守國(guó)、呂曉軍、唐增建，鐵路旅客信息系統(tǒng)的發(fā)展及應(yīng)用研究</p><p>　　[6] 王壯峰，現(xiàn)代化旅客信息系統(tǒng)，

95、鐵路計(jì)算機(jī)應(yīng)用，第8卷，第5期</p><p>　　[7] 俞筱楠, 4G通信的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)與關(guān)鍵技術(shù)解析,南京工程學(xué)院尼康學(xué)院，2012,2</p><p>　　[8] 車(chē)君，IPTV技術(shù)及標(biāo)準(zhǔn)淺析，重慶郵電大學(xué)信科公司，2007,5</p><p>　　[9] 卜愛(ài)琴，鐵路下一代移動(dòng)通信技術(shù)LTE-R應(yīng)用的探討，天津鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院，2014,2</p>

96、<p>　　[10] 王焱，鐵路旅客服務(wù)信息系統(tǒng)的應(yīng)用及發(fā)展，原鐵路局職工培訓(xùn)中心大同分中心,2006,9</p><p>　　[11] 曲玲玲，基于 4G 通信的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)與關(guān)鍵技術(shù)分析，中國(guó)電信股份有限公司西安分公司，2014,7</p><p>　　[12] 周洪斌 王洲捷，LTE 離鐵路通信系統(tǒng)有多遠(yuǎn)，華為技術(shù)，2009,12</p><p>