【正文】 ontinuous innovation of science and technology, China39。為了加快車站的信息化建設(shè)，進(jìn)一步提高車站的服務(wù)質(zhì)量，研究旅客信息系統(tǒng)具有重要的意義。旅客信息系統(tǒng)由傳統(tǒng)的只提供單向靜態(tài)客運服務(wù)信息的方式發(fā)展為動靜結(jié)合、實時發(fā)布、異地連網(wǎng)、交互查詢的旅客信息系統(tǒng)。各鐵路局、客運站也根據(jù)本單位的實際情況，開發(fā)了不同層面的業(yè)務(wù)管理信息系統(tǒng)。 4G 通信技術(shù)發(fā)展背景 移動通信技術(shù)已經(jīng)經(jīng)歷了三個主要發(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。第二代（ 2G）起源于 90 年代初期，主要采用時分多址（ TDMA）和碼分多址（ CDMA）技術(shù)。然而，第三代移動通信系統(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，但仍無法滿足多媒體通信的要求。 4G 通信技術(shù)是繼第三代以后的又一次無線通信技術(shù)演進(jìn)，其開發(fā)更加具有明確的目標(biāo)性：提高移動裝置無線訪問互聯(lián)網(wǎng)的速度 據(jù) 3G 市場分三個階段走的的發(fā)展計劃， 3G 的多媒體服務(wù)在 10 年后進(jìn)入第三個發(fā)展階段，此時覆蓋全球大連交通大學(xué) 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 2 的 3G 網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)基本建成，全球 25%以上人口使用 第三代移動通信系統(tǒng) 。 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)兼容性等特點，充分滿足寬帶無線接入的需求，真正實現(xiàn)了固定網(wǎng)和移動網(wǎng)的融合，提高了 3G 在新興的寬帶無線接入市場的競爭力，最終登上了未來無線技術(shù)統(tǒng)一者的舞臺。目前，我國多條高速和客運專線， 如京津城際、京滬、京廣、津秦、武廣、鄭西、滬寧、滬杭、合寧、石太、合武、甬臺溫、溫福、福廈等，均建設(shè)了 GSMR 系統(tǒng)。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(wù)等寬帶業(yè)務(wù)的難度非常大。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(zhǔn) 4G 的“ LTER”技術(shù)。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)。 通過互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議 IP 來提供包括視頻節(jié)目在內(nèi)的多媒體實時交互式業(yè)務(wù)。 IPTV 技術(shù)的最主要的特點就是是電視業(yè)務(wù)在互聯(lián)網(wǎng)上的應(yīng)用成為了現(xiàn)實。它特點顯著，應(yīng)用范圍廣泛，易于學(xué)習(xí)操作簡單，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)。在三網(wǎng)融合機遇下，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。與此同時，媒體 價值及廣告效果尚待考證。 課題研究意義 鑒于 3G 技術(shù)使用的頻點太高，不滿足鐵路部門希望經(jīng)濟(jì)、實惠地實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)在廣泛地域內(nèi)的覆蓋目標(biāo)，而且在語音業(yè)務(wù)上 3G 技術(shù)與 2G 技術(shù)并沒有本質(zhì)區(qū)別等諸多因素，國際鐵路聯(lián)盟（ UIC）明確表示 3G 技術(shù)不適用于鐵路。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(wù)等寬帶業(yè)務(wù)的難度非常大。因此，未來 GSMR 不會過渡到3G，而是直接過渡到“準(zhǔn) 4G” 的 LTER 技術(shù)。 在 GSMR 向 LTER 平滑遷移時，鐵路部門需要注意以下幾點，例如，盡可能保護(hù)目前 GSMR 的投資，實現(xiàn)站點共用；跨兩個域的移動性與漫游需要透明；保證 2G、 LTE 業(yè)務(wù)質(zhì)量的一致性，提高 QoS 等。 大連交通大學(xué) 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 4 課題發(fā)展前景 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。根據(jù) UIC提出的向 LTER 演進(jìn)步驟的設(shè)想， 現(xiàn)階段 GSMR 仍然是鐵路移動通信業(yè)務(wù)的承載平臺，而 LTE/SAE 系統(tǒng)處于研究、試驗之中。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(wù)會轉(zhuǎn)由 LTER 網(wǎng)絡(luò)承載。 鐵路旅客信息系統(tǒng)是車站客運服務(wù)的窗口，是車站信息化建設(shè)的關(guān)鍵。 針對鐵路通信的演進(jìn)需求，華為提出基于 LTE技術(shù)的 LTEMAR（ MultiAccess systemfor Railway）系統(tǒng)，滿足高鐵對鐵路 信息系統(tǒng)的設(shè)計要求。 LTEMAR系統(tǒng)能夠為高速移動的列車提供 100Mbps 以上的接入速率和多種接入方式，支持未來各種制式終端的接入，為鐵路通信提供面向未來的解決方案，支持中國現(xiàn)代化鐵路建設(shè)。在 3GPP 成立 LTE 研究 項目之初，華為即開始進(jìn)行 LTE 研究。截至 2021 年底，華為已經(jīng)累計向 3GPP提交了 900 多篇 LTE 提案。這樣，就可以解決很多旅客信息系統(tǒng)存在的問題。同時 ，介紹旅客信息系統(tǒng)中大連交通大學(xué) 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 5 用到的顯示設(shè)備 IPTV 以及系統(tǒng)設(shè)計中的關(guān)鍵技術(shù)。 大連交通大學(xué) 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 6 第二章 關(guān)鍵技術(shù)及原理 4G 通信的核心技術(shù) 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 與 3G 之間的主要區(qū)別在于終端設(shè)備的類型， 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)類型。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 WiFi、超寬帶無線電、便攜式電腦、軟件無線電等技術(shù)構(gòu)成的高速全球通網(wǎng)絡(luò)。 OFDM 還可以在不同的子信道上自適應(yīng)地分配傳輸負(fù)荷，這樣可以優(yōu)化總的傳輸速率。在 OFDM 系統(tǒng)中由于各個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，同時又提高了頻譜利用率。而 OFDM 技術(shù)由于具備上述特點，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。 OFDM 技術(shù)主要的技術(shù)難點是系統(tǒng)中的頻率和時間同步，基于導(dǎo)頻符號輔助的信道估計，峰平比問題和多普勒頻偏的影響，以及基于 OFDM、多載波技術(shù)的新一代蜂窩移動通信系統(tǒng)的多址方案的研究 。智能天線成型波束能在空間域內(nèi)抑制交互干擾，增強特殊范圍內(nèi)想要的信大連交通大學(xué) 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 7 號，這種技術(shù)既能改善信號質(zhì)量又能增加傳輸容量，其基本原理是在無線基站端使用天線陣和相關(guān)無線收發(fā)機來實現(xiàn)射頻信號的接收和發(fā)射。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。根據(jù)收發(fā)兩端天線數(shù)量，相對于普通的 SISO 系統(tǒng)， MIMO 還可以包括 SIMO 系統(tǒng)和 MISO 系統(tǒng)。 利用 MIMO 技術(shù)可以提高信道的容量，同時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。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)。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。由于多徑時延小于保護(hù)間隔。 （ 3）軟件無線電技術(shù)：軟件無線電是利用數(shù)字信號處理軟件實現(xiàn)無線功能的技術(shù)，能在同一硬件平臺上利用軟件處理基帶信號，通過加載不同的軟件，可實現(xiàn)不同的業(yè)務(wù)功能。 軟件無線電技術(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)。為此專家們提議引入軟件無線電技術(shù)，將其作為從第二代移動通信桐鄉(xiāng)第三代和第四代移動通信的橋梁。利用軟件無線電技術(shù)進(jìn)行信道分離，調(diào)制大連交通大學(xué) 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 8 解調(diào)和信道編譯碼等工作。以實現(xiàn)多通路，多層次和多模式的無線通信。 4G 通信的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) 圖 2G、 3G、 4G移動通信網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D 4G 系統(tǒng)針對各種不同業(yè)務(wù)的接入系統(tǒng)，通過多媒體接入連接到基于 IP 的核心網(wǎng)中。 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。 （ 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。 4G 網(wǎng)絡(luò)有如下特點： （ 1）支持現(xiàn)有的系統(tǒng)和將來系統(tǒng)通用接入的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)； （ 2）與 Inter 集成統(tǒng)一，移動通信網(wǎng)僅僅作為一個無線接入網(wǎng)； 大連交通大學(xué) 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 9 （ 3）具有開放、靈活的結(jié)構(gòu)，易于擴(kuò)展； （ 4）是一個可重構(gòu)的、自組織的、自適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)； （ 5）智能化的環(huán)境，個人通信、信息系統(tǒng)、廣播、娛樂等業(yè)務(wù)無 縫連接為一個整體，滿足用戶的各種需求； （ 6）用戶在高速移動中，能夠按需接入系統(tǒng)，并在不同系統(tǒng)無縫切換，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)各自獨立發(fā)展。它能使音視頻內(nèi)容節(jié)目或信號，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。一個端到端的 IPTV 系統(tǒng)一般具有節(jié)目采集、存儲和服務(wù)、 節(jié)目傳送、用戶終端設(shè)備和相關(guān)軟件等五個功能部件。節(jié)目采集包含節(jié)目的接收（如從衛(wèi)星、 CATV 網(wǎng)、地面無線和 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。 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。一是前者是對視音頻流媒體內(nèi)容本身進(jìn)行加密，而后者是對連接 / 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) 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計（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。對以 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。目前，各設(shè)備廠家普遍支持的 IP 組播協(xié)議是 IGMPv2。此外，為了提高對 IPTV 節(jié)目流點播的響應(yīng)和傳輸實時性，以及解決或減緩 IPTV 點播請求之沖擊性和波動性對 IPTV 前端設(shè)計容量所造成的壓力， 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)。有線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。 IPTV 用戶終端設(shè)備被用來接收、存儲和播放及轉(zhuǎn)發(fā) IP 視音頻流媒體節(jié)目。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。一個 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。最后， EPG、用戶管理、媒體資產(chǎn)管理、收費及各種應(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。業(yè)務(wù)運營時可界定各自平臺的功能及接口，加快平臺的建設(shè)和業(yè)務(wù)的推出。業(yè)務(wù)運營平臺完成IPTV 業(yè)務(wù)的實際運營，包括業(yè)務(wù)的認(rèn)證、內(nèi)容分發(fā)、運維支撐等功能。 （ 1） EPG 服務(wù)系統(tǒng) EPG 服務(wù)系統(tǒng)是用戶使用 IPTV 業(yè)務(wù)的門戶，主要功能是接受用戶請求，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。 EPG 服務(wù)系統(tǒng)自身具有用戶請求調(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。內(nèi)容分發(fā)系統(tǒng)采用分層、分布式部署的架構(gòu)，省級系統(tǒng)包括省級核心節(jié)點、地市核心節(jié)點、地市骨干節(jié)點、地市邊緣節(jié)點四層。增值業(yè)務(wù)平臺包括：增值業(yè)務(wù)門戶、增值業(yè)務(wù)頻道、增值業(yè)務(wù)接入網(wǎng)關(guān)、增值業(yè)務(wù)能力系統(tǒng)。業(yè)務(wù)功能包括：用戶管理、 CP/ SP 管理、業(yè)務(wù)管理、門戶服務(wù)、認(rèn)證鑒權(quán)、計費結(jié)算、終端管理等。 IPTV 運維支撐系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)分成兩個層次，網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)（ NMS）和網(wǎng)元管理系統(tǒng)（ EMS）。 NMS 通過 EMS對所有被管系統(tǒng)進(jìn)行統(tǒng)一管理，實現(xiàn)對整個 IPTV 業(yè)務(wù)運營平臺的全網(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、重大告警監(jiān)測。 第二層架構(gòu)為區(qū)域中心節(jié)點，在該中心一般放置部分 MDN 部件，如 CS、 MM、RRS設(shè)備，主要完成對所屬該區(qū)域各個 POP點的內(nèi)容管理與用戶內(nèi)容請求的調(diào)度。 第三層架構(gòu)為邊緣節(jié)點，包括 POP 點以及 EPG 服務(wù)器，直接對 STB 用戶提供服務(wù)， POP 點可能包括 MM、 RRS，一定包含 ES 部件，直接為 STB 用戶提供媒體服務(wù)。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，以計算機系統(tǒng)為核心，以車站和車載顯示終端為媒介，向旅客提供各種乘車、廣告和天氣預(yù)報等信息的服務(wù)系統(tǒng)?？刂浦行膶崟r接收