【導讀】鐵路是我國國民經(jīng)濟的重要基礎(chǔ)，隨著科技的不斷創(chuàng)新，我國鐵路迅速地發(fā)展。求的信息系統(tǒng),是鐵路站車客運服務的窗口,是鐵路客運服務的形象工程。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)引入到列車的新媒體當中，4G作為新一代通信技術(shù)，其更加快速的無線通信速度獲得了越來越多人的青睞，會為鐵路運輸系統(tǒng)增添更高的工作效率。

　　

【正文】 尚未與旅游、餐飲、住宿、娛樂、氣候、交通等和旅客出行密切相關(guān)的社會綜合服務信息系統(tǒng)進行有效地整合 ,為旅客提供全方位、多元化的信息服務以滿 足日益增強的旅客出行需求。 大連交通大學 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 16 IPTVR 系統(tǒng)的研究 圖 IPTVR 架構(gòu) IPTVR 的設(shè)計思路來源于融合。 IPTVR 計劃通過普通的核心架構(gòu)來提供各種業(yè)務。這種架構(gòu)包括 CSCF（會話控制功能）、 MRF（媒體資源功能）、 HSS（用戶歸屬服務）等等。各種 IP 連接網(wǎng)都可以實現(xiàn) IPTVR 服務。 IPTVR 主要包括智能控制，視頻會議，視頻點播等業(yè)務。 整個架構(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 IMS 核心網(wǎng)集成多種應用服務器和 媒體服務器，主要包括視頻監(jiān)控的應用服務器和視頻會議的應用服務器，分別完成視頻監(jiān)控和視頻會議的服務控制。 本架構(gòu)主要分 A、 B 兩個區(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)控攝像頭和前端服務器；視頻會議的終端主要為 LTER（后面涉及到）網(wǎng)絡終端和PSTN (Public Switched Telephone Network )網(wǎng)絡終端。后端主要包括視頻監(jiān)控后端控制中心，和視頻會議終端。 大連交通大學 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 17 IPTVR 系統(tǒng)功能 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行視頻存檔。 集成視頻監(jiān)控和視頻會議：在視頻會議中集成視頻監(jiān)控顯示，通過點擊按鈕來開始視頻會議的會話功能。 IPTV 需求：在高鐵上提供視頻點播業(yè)務。 IPTV 廣播業(yè)務：為高鐵提供預訂的視頻節(jié)目。 本章小 結(jié) IPTVR 架構(gòu)希望能夠覆蓋多領(lǐng)域的業(yè)務，包括視頻監(jiān)控，視頻會議，和 IPTV點播，當用戶更深入的確定 IPTV 點播需求和無線網(wǎng)絡拓撲架構(gòu)后，還需要更深入的研究方案。 大連交通大學 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 18 大連交通大學 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 19 第四章 鐵路下一代移動通信系統(tǒng) LTER 鐵路通信網(wǎng)絡現(xiàn)狀與存在問題 GSMR 作為我國鐵路移動通信的主流技術(shù)，承載著車 — 地之間大量的語音業(yè)務和數(shù)據(jù)業(yè)務， 包括調(diào)度通信、調(diào)度命令、車次號校核信息、列尾信息、列控信息、機車同步操作控制信息等。雖然 GSMR 在我國得到了快速的發(fā)展，但 GSMR作為第二代移動通信技術(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，這使得現(xiàn)有的 GSMR 平臺承載視頻監(jiān)控、視頻會議、鐵路旅客移動信息服務等寬帶業(yè)務的難度非常大。 引用 4G 技術(shù) 考慮到未來高速鐵路移動通信的總體需求，國際鐵路聯(lián)盟（ UIC）在 2020年 12 月召開的第七屆世界高速鐵路大會上，明確指出：高速鐵路移動通信長期演進采用鐵路寬帶移動通信系統(tǒng) (LTER)技術(shù)發(fā)展戰(zhàn)略。也就是說，高速鐵路通信將從 2G 的 GSMR 技術(shù)跨越 3G，直接發(fā)展準 4G 的“ LTER”技術(shù)。 圖 GSMR 系統(tǒng)與 LTER 系統(tǒng)對比示意圖 大連交通大學 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 20 高鐵 4G 專網(wǎng)覆蓋 設(shè)備選型：高鐵 4G 專網(wǎng)采用多模 RRU+多模天線方案，專網(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，面向未來可演進 ： （ 1）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)化充分預留空間 （ 2）組網(wǎng)采用 FAD 三頻 RRU，兼顧覆蓋容量，同時支持 FA+D 頻段，其中 D 頻段支持 3*20MHz，同多模天線相互匹配 （ 3）可快速擴容到 D 頻段 2*20M 或 FD 跨頻段載波聚合，充分挖掘組網(wǎng)潛力，提升整體容量 圖 覆蓋提升：根據(jù)站點位置選擇不同增益的天線 4G專網(wǎng)站點距鐵路在 200米內(nèi)可以使用 21dBi天線，超過 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，距鐵路較遠時有效覆蓋范圍小于 18dBi 天線 ）。 4G 專網(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算標準，提供工程人員安裝。 大連交通大學 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 21 參數(shù)優(yōu)化：統(tǒng)一互操作策略確保 234G 專網(wǎng)無縫銜接 整體策略： 4G 終端在 4G 專網(wǎng)只重選 /重定向至 2G 專網(wǎng)，在 2G 專網(wǎng)可直接重選回 4G 專網(wǎng)（若無 4G 信號也可重選到 3G 專網(wǎng)），減少互操作復雜性； 3G 終端 在 3G 專網(wǎng)可重選 /切換至 2G 專網(wǎng)，在 2G 專網(wǎng)可重選回 3G 專網(wǎng)； 2G 終端占用 2G 專網(wǎng)。 本章小 結(jié) 4G 通信技術(shù)具有十分明顯的技術(shù)優(yōu)勢，這是今后一個時期引領(lǐng)現(xiàn)代通信技術(shù)發(fā)展的驅(qū)動器 。 但也必須認清當前存在的諸多問題缺陷和實際困難，人們有理由相信，隨著 4G 通信技術(shù)的進一步發(fā)展以及配套技術(shù)的進一步完善，這些缺點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，并著力從配套技術(shù)體系的完善上下功夫， 4G 通信技術(shù)的廣闊前景才會變成現(xiàn)實。 大連交通大學 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 22 第五章 結(jié)束語 總結(jié) 本課題我們對 4G 通信技術(shù)和 IPTV 技術(shù)進行了研究，尤其是對 LTER，以及將 IPTV 技術(shù)引入到列車的方案的設(shè)計與研究。通過這段時間的學習和研究，對鐵路通信網(wǎng)絡和旅客信息系統(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，對高鐵旅客信息系統(tǒng)的概況有所了解，同時完成了畢業(yè)設(shè)計研究論文。 隨著移動通信技術(shù)的飛速發(fā)展，旅客對無線通信服務的需求無處不在。目前 GSMR 系統(tǒng)還沒有開通旅客信息服務業(yè)務。列車上旅客的無線通信是由公用網(wǎng)絡提供的。隨著列車運行速度的提高，公用網(wǎng)絡很難 為旅客提供高服務質(zhì)量（ QoS） 的隨時隨地的寬帶接入服務。利用 LTER 的高速率、 低時延和高移動性可為列車上旅客提供移動信息服務， 如網(wǎng)絡游戲、 網(wǎng)上聊天、 在線電影等上網(wǎng)娛樂， 以幫助旅客愉快度過列車旅行； 提供列車運行時刻查 詢等鐵路相關(guān)的信息服務； 提供移動售票， 滿足旅客進行客票的查詢、 訂票和購票的需求， 從而提升鐵路系統(tǒng)的總體服務質(zhì)量； 為旅客互聯(lián)網(wǎng)接入服務， 方便旅客使用具有 WiFi 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、即時通信等需求。 展望 隨著 我國高速鐵路的快速發(fā)展，也隨著公網(wǎng)移動通信 GSM 由 2G 向 3G、 4G 方向發(fā)展， GSM 最終將淡出舞臺?；? GSM 技術(shù)的 GSMR 系統(tǒng)向鐵路寬帶移動通信技術(shù) LTER 演進已成為必然。 根據(jù) UIC 提出的向 LTER 演進步驟的設(shè)想， 現(xiàn)階段 GSMR 仍然是鐵路移動通信業(yè)務的承載平臺， 而 LTE/SAE 系統(tǒng)處于研究、 試驗之中。未來 5 ～ 10 年內(nèi) GSMR 系統(tǒng)將與 LTER 系統(tǒng)并存， GSMR 網(wǎng)絡主要負責與傳遞和列車運行安全緊密相關(guān)的列控業(yè)務等， LTER 負 責與非安全數(shù)據(jù)相關(guān)的業(yè)務。再利用大約 10 年時間， 將大力發(fā)展 LTER 系統(tǒng)， 越來越多的業(yè)務會轉(zhuǎn)由 LTER 網(wǎng)絡承載。直到最后全部業(yè)務都由 LTER 網(wǎng)絡承載，完全實現(xiàn) GSMR 向 LTER 系統(tǒng)演進。 大連交通大學 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 23 謝辭 時間飛逝，四年美好的大學生活轉(zhuǎn)眼就要結(jié)束了，昔日的學習生活一點一滴仿佛就像在昨天。畢業(yè)設(shè)計是大學中的最后一門課。在此，我要感謝我的指導老師陳少華老師在畢業(yè)設(shè)計方面給予我的指導和幫助。畢業(yè)設(shè)計期間，陳老師耐心的幫助我們選課題，對我們提出建議，指導我們進行畢設(shè)論文的撰寫工作，關(guān)心我們的設(shè)計進度，認真審閱我們的論文內(nèi)容，高標準要求我們。陳老師嚴禁的教學態(tài)度，淵博的知識內(nèi)涵，以及親切的交流方式，給我們留下了深刻的印象。 在論文撰寫的過程當中，引用了很多的技術(shù)文獻資料，在這里對這些文獻資料的作者表示感謝，感謝這些作者，拓寬了我的知識面，在畢業(yè)設(shè)計的研究中給了我許多的幫助。 如今我們即將告別大學的生活，走向我們的工作崗位。四年的大學時光，我成長了很多，學會了很多，最重要的是我遇到了一群可愛的同學，我們一起學習，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，無論我今后走到哪里，我會永遠把這份情誼放在心上。同時我還要感謝我的父母，感謝你們在我成長的歲月中無私的關(guān)懷和支持，你們的期望永遠是我努力的精神動力。 大連交通大學 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 24 參考文獻 [1] 徐丹、周峰、楊大成， 4G技術(shù)發(fā)展與挑戰(zhàn)，北京郵電大學電信工程學院無線通信中心， [2] 謝文輝， 4G技術(shù)在現(xiàn)代通信中的應用與發(fā)展初探，遼寧本溪機電工程學校信息技術(shù)教研室， [3] 蔡天培， 4G移動通信技術(shù)應用及發(fā)展研究，東華大學信息科學與技術(shù)學院， [4] 劉剛， WLAN在旅客信息系統(tǒng)中的應用，現(xiàn)代城市軌道交通， [5] 張娟麗、趙守國、呂曉軍、唐增建，鐵路旅客信息系統(tǒng)的發(fā)展及應用研究 [6] 王壯峰，現(xiàn)代化旅客信息系統(tǒng)，鐵路計算機應用，第 8卷，第 5期 [7] 俞筱楠 , 4G通信的網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)與關(guān)鍵技術(shù)解析 ,南京工程學院尼康學院， 2020,2 [8] 車君， IPTV技術(shù)及標準淺析，重慶郵電大學信科公司， 2020,5 [9] 卜愛琴 ， 鐵路下一代移動通信技術(shù) LTER應用的探討 ， 天津鐵道職業(yè)技術(shù)學院 ， 2020,2 [10] 王焱，鐵路旅客服務信息系統(tǒng)的應用及發(fā)展，原鐵路局職工培訓中心大同分中心 ,2020,9 [11] 曲玲玲，基于 4G 通信的網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)與關(guān)鍵技術(shù)分析，中國電信股份有限公司西安分公司， 2020,7 [12] 周洪斌 王洲捷 ， LTE 離鐵路通信系統(tǒng)有多遠，華為技術(shù)， 2020,12 [13] DorigoM,Bonabeau E, algorithmsand stigmergy[J].Future Generation Computer Systems,2020,6(16):851871.