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摘要：

介紹了基于衛(wèi)星通信的“衛(wèi)星+4G”旅客列車無線局域網(wǎng)系統(tǒng)的設(shè)計，包括系統(tǒng)功能、硬件構(gòu)成和軟件構(gòu)架及功能實(shí)現(xiàn)，為高速動車組提供了便捷穩(wěn)定的互聯(lián)網(wǎng)接入、方便快捷的信息服務(wù)和高品質(zhì)的多媒體視聽，并在時速350標(biāo)準(zhǔn)動車組上得到了應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：

高速動車組；無線局域網(wǎng)系統(tǒng)；衛(wèi)星通信

1概述

隨著中國鐵路的快速發(fā)展，現(xiàn)今中國高速鐵路的里程及運(yùn)營里程均位居世界第一，其中高速鐵路突破1.7萬公里，年旅客發(fā)送量突破20億人次。隨著移動互聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展，在旅途中也可以隨時隨地享受便捷的互聯(lián)網(wǎng)接入、方便快捷的信息服務(wù)和高品質(zhì)的多媒體視聽也成為一種必然的需求趨勢。基于衛(wèi)星通信的“衛(wèi)星+4G”旅客列車無線局域網(wǎng)系統(tǒng)就應(yīng)運(yùn)而生，為高速動車組更加舒適、先進(jìn)高效、便捷和人性化的新一代旅客信息系統(tǒng)提供了系統(tǒng)支持。

2系統(tǒng)概述

基于衛(wèi)星通信的無線局域網(wǎng)系統(tǒng)建立了“衛(wèi)星+4G”互為冗余的互聯(lián)網(wǎng)接入和車內(nèi)區(qū)域的無線網(wǎng)絡(luò)覆蓋，可提供無線互聯(lián)網(wǎng)實(shí)時接入和衛(wèi)星電視實(shí)時直播等功能，滿足乘客對便捷的互聯(lián)網(wǎng)接入、方便快捷的信息服務(wù)和高品質(zhì)的多媒體視聽需求。同時，系統(tǒng)具備音視頻點(diǎn)播、列車商城購物、乘客服務(wù)呼叫及列車運(yùn)行相關(guān)信息推送等列車本地化特色服務(wù)功能，提高列車信息化服務(wù)水平；乘客在乘坐列車后，利用智能終端設(shè)備掃描二維碼或者鏈接車廂內(nèi)無線網(wǎng)絡(luò)后自動推送的方式完成終端應(yīng)用軟件的下載，安裝完成后即可實(shí)現(xiàn)音視頻點(diǎn)播、衛(wèi)星電視直播、新聞預(yù)覽、列車商城購物、呼叫服務(wù)員、訪問互聯(lián)網(wǎng)等服務(wù)功能。

2.1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

系統(tǒng)由每節(jié)車廂的最小服務(wù)單元構(gòu)成一個整體服務(wù)系統(tǒng)。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分為對內(nèi)接口、對外接口及與其他系統(tǒng)接口三部分。

2.1.1對內(nèi)接口

對內(nèi)接口實(shí)現(xiàn)對車廂內(nèi)無線網(wǎng)絡(luò)信號的覆蓋及車載級系統(tǒng)服務(wù)功能。主要由單車服務(wù)器、Wi-Fi天線、中心服務(wù)器以及網(wǎng)絡(luò)交換單元構(gòu)成。單車服務(wù)器通過天線饋線及與其相連的Wi-Fi天線實(shí)現(xiàn)本車廂內(nèi)無線網(wǎng)絡(luò)信號覆蓋，同時單車服務(wù)器本身存儲音視頻素材，用于實(shí)現(xiàn)本車廂內(nèi)音視頻點(diǎn)播、游戲下載等娛樂功能。單車服務(wù)器軟件更新、素材更新等由中心服務(wù)器完成，同時，中心服務(wù)器實(shí)現(xiàn)列車商城購物、呼叫服務(wù)員、新聞預(yù)覽等列車級服務(wù)功能，并實(shí)現(xiàn)對全列的無線接入點(diǎn)（AP）的管理。最小服務(wù)單元之間通過抗干擾、帶寬高、易操作維護(hù)的千兆級以太網(wǎng)連接，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的高速穩(wěn)定傳輸，實(shí)現(xiàn)車廂內(nèi)無線Wi-Fi信號覆蓋。

2.1.2對外接口

對外接口實(shí)現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)功能接入及衛(wèi)星電視直播功能。對外系統(tǒng)接口主要由3G/4G天線、衛(wèi)星上網(wǎng)天線、衛(wèi)星電視天線、調(diào)制解調(diào)器、轉(zhuǎn)碼服務(wù)器構(gòu)成系統(tǒng)通過衛(wèi)星上網(wǎng)天線、衛(wèi)星電視天線、調(diào)制解調(diào)器及轉(zhuǎn)碼服務(wù)器實(shí)現(xiàn)利用衛(wèi)星信號接入互聯(lián)網(wǎng)及收看直播電視功能。衛(wèi)星電視天線為單向接收天線，調(diào)制解調(diào)器輸出復(fù)合節(jié)目碼流，通過轉(zhuǎn)碼服務(wù)器完成對節(jié)目碼流的解擾、轉(zhuǎn)碼和推流，實(shí)現(xiàn)全列衛(wèi)星電視直播功能。互聯(lián)網(wǎng)接入采用3G/4G移動數(shù)據(jù)接入和衛(wèi)星天線接入兩種方式，兩種接入方式互為冗余、可自主切換，衛(wèi)星上網(wǎng)天線可滿足列車在高速運(yùn)行過程中的衛(wèi)星信號的借接入，從而確保列車在較為惡劣的情況下仍能提供較為穩(wěn)定的互聯(lián)網(wǎng)接入業(yè)務(wù)需求。

2.1.3與其他系統(tǒng)接口

系統(tǒng)在實(shí)現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)接入等功能的同時，還可以與列車他系統(tǒng)，如TCMS和PIS系統(tǒng)通訊，為乘客提供列車運(yùn)行速度、位置、車廂內(nèi)外溫度、到站情況、等相關(guān)信息，并根據(jù)需要推送至客戶終端，提升旅客的體驗(yàn)感與舒適度。

2.2軟件架構(gòu)

軟件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)自上而下共分為表現(xiàn)層、服務(wù)層及數(shù)據(jù)層三層。

2.2.1表現(xiàn)層技術(shù)

表現(xiàn)層技術(shù)主要采用Android、IOS及移動web技術(shù)。Android是一種采用linux的自由及開放源代碼的操作系統(tǒng)，具備開放型、掙脫運(yùn)營商的束縛、豐富的硬件選擇等優(yōu)勢，已占據(jù)目前全球智能手機(jī)操作系統(tǒng)的一半以上份額。IOS是iPad、iPhone、iPodtouch的默認(rèn)操作系統(tǒng)，也是唯一的操作系統(tǒng)。IOS具有簡單易用的界面、令人驚嘆的功能，以及超強(qiáng)的穩(wěn)定性，已經(jīng)成為iPhone、iPad和iPodtouch的強(qiáng)大基礎(chǔ)。IOS系統(tǒng)與硬件的整合度高，使其分化大大的降低。華麗的界面給用戶帶來更好的體驗(yàn)。安全性強(qiáng)也是IOS系統(tǒng)的主要特點(diǎn)。WebApp有App的特性，更有Web的特性。每一個本地App在當(dāng)前的用戶使用場景下是相對孤立的，而WebApp則可以像傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)頁那樣相互鏈接，從一個WebApp直接跳轉(zhuǎn)到另外一個WebApp。這無論是從用戶的使用體驗(yàn)層面還是從應(yīng)用之間的數(shù)據(jù)傳輸來看都是非常不錯的選擇。

2.2.2服務(wù)層技術(shù)

服務(wù)層技術(shù)是系統(tǒng)軟件的重要功能部分，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)軟件主要功能。對于服務(wù)系統(tǒng)框架，通過廣告平臺、內(nèi)容服務(wù)、安全與系統(tǒng)監(jiān)控等來實(shí)現(xiàn)。安全與監(jiān)控系統(tǒng)由安全網(wǎng)關(guān)及運(yùn)行于服務(wù)器上的監(jiān)控軟件構(gòu)成，系統(tǒng)在應(yīng)用服務(wù)運(yùn)行的同時對服務(wù)器的各項(xiàng)性能進(jìn)行監(jiān)控，同時日志系統(tǒng)記錄了服務(wù)器的運(yùn)行日志和用戶的使用日志，并在服務(wù)器發(fā)生故障時提供日志支持。

2.2.3數(shù)據(jù)層技術(shù)

數(shù)據(jù)層技術(shù)包含無線認(rèn)證、數(shù)據(jù)同步等技術(shù)。無線認(rèn)證是系統(tǒng)無線網(wǎng)絡(luò)功能接入接口，其通過服務(wù)器軟件及無線網(wǎng)絡(luò)控制器協(xié)同實(shí)現(xiàn)用戶無線網(wǎng)絡(luò)接入認(rèn)證及相關(guān)記錄工作。數(shù)據(jù)同步可采用系統(tǒng)遠(yuǎn)程更新的方式進(jìn)行，對于緊急的信息或是重要播報信息，可通過地面控制中心利用互聯(lián)網(wǎng)傳輸至中心服務(wù)器，由中心服務(wù)器將信息推送至各應(yīng)用終端。

2.3軟件功能軟件系統(tǒng)

從應(yīng)用方面可劃分為Wi-Fi訪問認(rèn)證子系統(tǒng)與移動多媒體子系統(tǒng)兩部分。WI-FI訪問認(rèn)證子系統(tǒng):（1）支持打開網(wǎng)頁直接跳轉(zhuǎn)到登錄驗(yàn)證界面。（2）支持二維碼掃描直接跳轉(zhuǎn)到登錄驗(yàn)證界面。（3）WI-FI驗(yàn)證功能。（4）“移動多媒體子系統(tǒng)”APP下載功能。移動多媒體子系統(tǒng)：（1）設(shè)置及修改個人信息模塊。（2）列車實(shí)時狀態(tài)信息模塊。（3）在線音視頻點(diǎn)播模塊。（4）在線游戲模塊。（5）列車服務(wù)模塊。

3結(jié)論

基于衛(wèi)星通信的“衛(wèi)星+4G”旅客列車無線局域網(wǎng)系統(tǒng)滿足了高速動車組列車上廣大旅客的信息化需求，使高速鐵路更加方便快捷、人性化；系統(tǒng)借助互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，進(jìn)一步提升了列車安全運(yùn)行管理水平；同時，旅客列車通過接入國家衛(wèi)星電視直播網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)了列車同步、實(shí)時播放新聞等電視節(jié)目，是一項(xiàng)服務(wù)國家，惠及民生的重大舉措。

參考文獻(xiàn)：

[2]鐵總運(yùn)（2015）153號文《旅客列車無線局域網(wǎng)系統(tǒng)和安裝布線總體技術(shù)要求(暫行)》.

[3]馬勇.無線局域網(wǎng)技術(shù)研究與實(shí)現(xiàn)[M].北京：北京郵電大學(xué),2001,3,1-5.

作者:高林林 單位:中國北車長客股份鐵路客車開發(fā)部