【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 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(xiàn)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(xiàn)電技術(shù)能夠?qū)⒛M信號(hào)的數(shù)字化過(guò)程盡可能地接近天線(xiàn)，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(xiàn)電技術(shù)進(jìn)行信道分離，調(diào)制大連交通大學(xué) 2022 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 8 解調(diào)和信道編譯碼等工作。軟件無(wú)線(xiàn)電技術(shù)旨在建立一個(gè)無(wú)線(xiàn)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(xiàn)通信。因 此應(yīng)用軟件無(wú)線(xiàn)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。 4G 通信的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) 圖 2G、 3G、 4G 移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D 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?；?IP 技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)使用戶(hù)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。 （ 1）物理網(wǎng)絡(luò)層提供接入和路由選擇功能。 （ 2）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。 （ 3）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(xiàn)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(xiàn)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)。 4G 網(wǎng)絡(luò)有如下特點(diǎn)： （ 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)； （ 2）與 Inter 集成統(tǒng)一，移動(dòng)通信網(wǎng)僅僅作為一個(gè)無(wú)線(xiàn)接入網(wǎng)； 大連交通大學(xué) 2022 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 9 （ 3）具有開(kāi)放、靈活的結(jié)構(gòu)，易于擴(kuò)展； （ 4）是一個(gè)可重構(gòu)的、自組織的、自適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)； （ 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)務(wù)無(wú) 縫連接為一個(gè)整體，滿(mǎn)足用戶(hù)的各種需求； （ 6）用戶(hù)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)； （ 7）支持接入技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)各自獨(dú)立發(fā)展。 IPTV 的關(guān)鍵技術(shù) 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)，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(hù)。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(hù)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 ADSL 網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等等。 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(hù)接收之端到端的完整技 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(hù)終端設(shè)備和相關(guān)軟件等五個(gè)功能 部件。 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(xiàn)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，而且還要對(duì)用戶(hù)或用戶(hù)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(hù)或用戶(hù)終端設(shè)備傳送 DRM 授權(quán) / 密鑰，使用戶(hù)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；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，而后者的密大連交通大學(xué) 2022 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 10 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。 IPTV 系統(tǒng) 的節(jié)目傳送功能是由 IP 骨干網(wǎng)、 IP 城域網(wǎng)、有線(xiàn)電視前端或電信中心站、以及相應(yīng)的寬帶接入網(wǎng)絡(luò)完成的。對(duì)以 IP 單播或組播方式發(fā)送的視音頻流媒體節(jié)目流進(jìn)行路由交換傳輸，是 IP 骨干網(wǎng)和 IP 城域網(wǎng)在 IPTV 網(wǎng)絡(luò)中要發(fā)揮的基本功能。一般而言， IP 骨干網(wǎng)和 IP 城域網(wǎng)現(xiàn)有的路由器可以很容易地支持各種不同的IP 單播路由協(xié)議，但它們必須通過(guò)升級(jí)方能支持 IP 組播路由交換。目前，各設(shè)備廠家普遍支持的 IP 組播協(xié)議是 IGMPv2。為了保證所傳送的 IPTV 節(jié)目流的質(zhì)量和實(shí)時(shí)收看性， IP 骨干網(wǎng)和 IP 城域網(wǎng)通常要 采用各種不同的 IP QoS 技術(shù)，如 Diffserv 和 MPLS 等。此外，為了提高對(duì) IPTV 節(jié)目流點(diǎn)播的響應(yīng)和傳輸實(shí)時(shí)性，以及解決或減緩 IPTV 點(diǎn)播請(qǐng)求之沖擊性和波動(dòng)性對(duì) IPTV 前端設(shè)計(jì)容量所造成的壓力， IP 骨干網(wǎng)和 IP 城域網(wǎng)上普遍采用了內(nèi)容分送網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。 IP 骨干網(wǎng)和 IP 城域 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(xiàn)電視前端或電信中心站則根據(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(xiàn)電視前端的 CMTS 鑒定或電信中心站的DSLAM 設(shè)備，向用戶(hù)發(fā)送。有線(xiàn)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。 IPTV 用戶(hù)終端設(shè)備被用來(lái)接收、存儲(chǔ)和播放及轉(zhuǎn)發(fā) IP 視音頻流媒體節(jié)目?；拘?IPTV 用戶(hù)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(hù)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。 高端 IPTV 用戶(hù)終端設(shè)備還帶有內(nèi)置硬盤(pán)，可以提供 IPTV DVR 功能，甚至支持 無(wú)線(xiàn)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(xiàn)傳輸給其它設(shè)備，如 PC 機(jī)等。一個(gè) IPTV 用戶(hù)終端設(shè)備必須帶 有 IPTV 系統(tǒng)所使用的 DRM 技術(shù)的客戶(hù)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(hù)終端設(shè)備通常還使用了中間件軟件。最后， EPG、用戶(hù)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)之必須具有的部件。 IPTV 技術(shù)的整體架構(gòu) 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)，這樣有利于電信大連交通大學(xué) 2022 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 11 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)，包括業(yè)務(wù)的認(rèn)證、內(nèi)容分發(fā)、運(yùn)維支撐等功能。 業(yè)務(wù)運(yùn)營(yíng)平臺(tái) 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)。 （ 1） EPG 服務(wù)系統(tǒng) EPG 服務(wù)系統(tǒng)是用戶(hù)使用 IPTV 業(yè)務(wù)的門(mén)戶(hù)，主要功能是接受用戶(hù)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(hù)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。 （ 2）內(nèi)容分發(fā)系統(tǒng) 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。 （ 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(hù)、增值業(yè)務(wù)頻道、增值業(yè)務(wù)接入網(wǎng)關(guān)、增值業(yè)務(wù)能力系統(tǒng)。 （ 4）業(yè)務(wù)管理平臺(tái) 業(yè)務(wù)管理平臺(tái)實(shí)現(xiàn)對(duì)業(yè)務(wù)、用戶(hù)、 CP/ SP 的有效管理。業(yè)務(wù)功能包括：用戶(hù)管理、 CP/ SP 管理、業(yè)務(wù)管理、門(mén)戶(hù)服務(wù)、認(rèn)證鑒權(quán)、計(jì)費(fèi)結(jié)算、終端管理等。 （ 5）維護(hù)支撐系統(tǒng) 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)涔芾怼踩芾?、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)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)。 大連交通大學(xué) 2022 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 12 IPTV 網(wǎng)絡(luò)邏輯結(jié)構(gòu) 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。 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、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(hù)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(hù)展現(xiàn)節(jié)目單。 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(hù)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(hù)提供媒體服務(wù)。 圖 IPTV 平臺(tái)系統(tǒng)架構(gòu) 內(nèi)容運(yùn)營(yíng)平臺(tái) EPG 制作及管理 內(nèi)容處理系統(tǒng) DRM系統(tǒng) 播出控制系統(tǒng) 內(nèi)容運(yùn)營(yíng)管理 業(yè)務(wù)運(yùn)營(yíng)平臺(tái) EPG 服務(wù)系統(tǒng) 內(nèi)容分發(fā)系統(tǒng) 運(yùn)維支撐系統(tǒng) 增值業(yè)務(wù)平臺(tái) 業(yè)務(wù)管理平臺(tái) OSS/管賬系統(tǒng) 業(yè)務(wù)承載網(wǎng)絡(luò) 大連交通大學(xué) 2022 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 13 第三章 高鐵旅客信息系統(tǒng)方案設(shè)計(jì) 旅客信息系統(tǒng)介紹 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)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)。 旅客信息系統(tǒng)的功能 （ 1）列車(chē)服務(wù)信息顯示功能。控制中心實(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。 （ 2）實(shí)時(shí)信息顯示功能。包括新聞、天氣、通告等。 （ 3）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。 （ 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。 （ 5）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)更多的形象宣傳。 （ 6）緊急疏散功能。 旅客信息系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 系統(tǒng)架構(gòu) 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、 DVBIP、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)通告終端等設(shè)備組成。系統(tǒng)架構(gòu)如 下圖 。 系統(tǒng)的功能模塊與部分?jǐn)?shù)據(jù)流程 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(xiàn)幫助，系統(tǒng)的功 能結(jié)構(gòu)如下圖。 大連交通大學(xué) 2022 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 14 圖 旅客信息系統(tǒng)的架構(gòu)