基于TD—LTE的高鐵無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)開發(fā)的弊端和障礙論文
1、引言
高速鐵路由于具有速度快、正點(diǎn)率高、舒適方便等優(yōu)點(diǎn)，近年來在規(guī)模及運(yùn)行速度上的發(fā)展都十分迅猛。然而與高鐵建設(shè)高速發(fā)展不相適應(yīng)的是在網(wǎng)絡(luò)及信息化方面的滯后。因此在關(guān)注安全運(yùn)營(yíng)的同時(shí)，如何為乘客提供全方位的信息化服務(wù)，是目前需要解決的一個(gè)問題。
而TD-LTE技術(shù)作為新一代移動(dòng)通信寬帶技術(shù)，具有很多特性和優(yōu)點(diǎn)，可以改善高鐵網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量及信息化服務(wù)。為高鐵運(yùn)營(yíng)企業(yè)信息化服務(wù)提供新的途徑，構(gòu)建強(qiáng)大的服務(wù)網(wǎng)絡(luò)，為乘客的出行提供豐富多彩的網(wǎng)絡(luò)及信息服務(wù)。
2、國(guó)內(nèi)高鐵網(wǎng)絡(luò)及信息服務(wù)現(xiàn)狀
2.1 網(wǎng)絡(luò)服務(wù)
目前，高鐵移動(dòng)通信主要采用GSM-R系統(tǒng)。隨著鐵路不斷提速以及線路延伸、擴(kuò)建，GSM-R無線覆蓋也將面臨很多問題。尤其是在鐵路并線區(qū)段、線路交叉區(qū)段、大型車站區(qū)段、隧道橋梁等弱場(chǎng)區(qū)域，以及線路編組場(chǎng)等匯集區(qū)域，無線網(wǎng)絡(luò)覆蓋問題日益嚴(yán)重。受制于有限的4M頻率資源，傳統(tǒng)的基站無法為這些區(qū)域提供可靠網(wǎng)絡(luò)覆蓋。
國(guó)內(nèi)高鐵普遍存在3G網(wǎng)絡(luò)信號(hào)差、WIFI網(wǎng)絡(luò)未開通服務(wù)或難以連接等問題，影響商務(wù)出行。已投入運(yùn)營(yíng)的`CRH380A/CRH380B型動(dòng)車組已在一等座車廂配置了WIFI設(shè)備。但是車載WIFI網(wǎng)絡(luò)只有設(shè)設(shè)備沒有內(nèi)容，所以系統(tǒng)工作不起來。CRH380A/CRH380B型列車雖然在車內(nèi)裝載了WIFI設(shè)備，但其車地之間通信的問題并未解決。
2.2 信息服務(wù)
我國(guó)高鐵現(xiàn)有車廂PIS系統(tǒng)所能提供的信息僅有系統(tǒng)通過車載LED顯示屏所顯示的車速、車內(nèi)外溫度、到站情況及視頻播放、多媒體廣告等。受制于網(wǎng)絡(luò)因素，PIS系統(tǒng)業(yè)務(wù)單一，且主要廣播類節(jié)目?jī)?nèi)容更新較少且為單向廣播，不能吸引旅客與系統(tǒng)間實(shí)現(xiàn)雙向互動(dòng)。
3、解決方案
3.1 TD-LTE技術(shù)介紹
TD-LTE是我國(guó)主導(dǎo)研發(fā)的新一代移動(dòng)通信寬帶技術(shù)，具有技術(shù)先進(jìn)、傳輸速率高、頻率使用方便等優(yōu)點(diǎn)。網(wǎng)速可以達(dá)到3G網(wǎng)絡(luò)的十倍以上，在時(shí)延問題上也比3G網(wǎng)絡(luò)有了明顯的改善。
利用TDL-Fi設(shè)備，可以將LTE網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)化成Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)，所有具備Wi-Fi功能的手機(jī)、平板電腦、筆記本電腦等設(shè)備可以隨時(shí)接入，目前杭州快速公交線上已經(jīng)完成全球第一個(gè)TD L-Fi公交現(xiàn)網(wǎng)應(yīng)用，覆蓋60輛快速公交車及20個(gè)BRT站臺(tái)，網(wǎng)絡(luò)表現(xiàn)良好。
3.2 車地實(shí)時(shí)通信方案
該方案通過軌旁基站實(shí)時(shí)完成應(yīng)用服務(wù)器內(nèi)容更新，在高鐵沿線LTE網(wǎng)絡(luò)建成后，車載WIFI網(wǎng)絡(luò)可通過軌旁基站實(shí)時(shí)完成應(yīng)用服務(wù)器內(nèi)容更新；應(yīng)用LTE技術(shù)，20M系統(tǒng)帶寬配置下，最高下行速率可達(dá)100Mbps。在LTE網(wǎng)絡(luò)建成后，實(shí)現(xiàn)車地大數(shù)據(jù)量的實(shí)時(shí)通信。（圖3-2）
3.3 車廂內(nèi)部AP設(shè)備安裝方案
車廂內(nèi)部建設(shè)Wi-Fi局域網(wǎng)，每節(jié)車廂均安裝AP，無線信號(hào)通過漏纜發(fā)射；旅客使用Wi-Fi終端通過車載AP接入到車廂內(nèi)Wi-Fi局域網(wǎng)，享受互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)（圖3-3）。車廂內(nèi)WIFI局域網(wǎng)通過車載CPE實(shí)現(xiàn)與地面基站之間的“車一地”連接，完成應(yīng)用服務(wù)器內(nèi)容更新；遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)中心通過車地通信通道將待上傳內(nèi)容上載到列車上。局域網(wǎng)配置一臺(tái)服務(wù)器和一臺(tái)車地通信網(wǎng)關(guān)，服務(wù)器為局域網(wǎng)提供內(nèi)容，車地通信網(wǎng)關(guān)為服務(wù)器內(nèi)容更新樞紐�？赏ㄟ^車廂內(nèi)部局域網(wǎng)訪問、電子圖書閱讀、準(zhǔn)實(shí)時(shí)新聞資訊瀏覽、音樂、視頻。
3.4 利用TD-LTE網(wǎng)絡(luò)完善PIS系統(tǒng)
PIS系統(tǒng)通過多媒體網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，以車站和車載顯示終端為媒介向乘客提供以運(yùn)營(yíng)信息為主，商業(yè)廣告為輔的多媒體綜合信息，并在非正常情況下，提供動(dòng)態(tài)緊急疏散提示。應(yīng)用TD-LET技術(shù)，可以使得高鐵鐵列車在高速行駛過程中依然能保持與地面的不間斷實(shí)時(shí)通信，這使得PIS旅客信息系統(tǒng)的功能進(jìn)一步完善成為列車與旅客最直觀的信息交互平臺(tái)。
4、高鐵列車上實(shí)現(xiàn)TD-LTE網(wǎng)絡(luò)覆蓋、完善PIS系統(tǒng)，有利于創(chuàng)造多贏格局，受益的有以下幾方面：
一.乘客
無線網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍遍及車廂及沿線車站，乘客通過手持機(jī)和固定終端不但可以在高鐵上實(shí)現(xiàn)無線上網(wǎng)，還可以通過免費(fèi)訪問信息系統(tǒng)，查詢服務(wù)及時(shí)準(zhǔn)確的得到列車信息，列車達(dá)到時(shí)間、車站信息等。還可以為乘客提供快捷方便的各種資訊，實(shí)時(shí)查詢沿線車站天氣信息及旅游等周邊信息。上傳建議和投訴，并能自主的選擇娛樂等多方位的服務(wù)，滿足乘客全方位的需求。
二.通信運(yùn)營(yíng)商
TD-LTE網(wǎng)絡(luò)對(duì)高鐵的覆蓋，可以提升其品牌形象，幫助其留住或吸引高ARPu值的用戶，另外采取可盈利的運(yùn)營(yíng)模式，低運(yùn)營(yíng)維護(hù)成本，細(xì)分客戶，持續(xù)經(jīng)營(yíng)客戶。
三.廣告商家
與商戶合作發(fā)布商戶的信息，高鐵乘客主要為商旅人士，其次為旅游人士，可以針對(duì)性的發(fā)布酒店及旅游景點(diǎn)的優(yōu)惠活動(dòng)等，實(shí)現(xiàn)與商家的雙贏。形象和價(jià)值提升，便利客戶，顧客可以通過該系統(tǒng)的終端機(jī)查詢旅游信息，對(duì)旅客進(jìn)行有針對(duì)性的進(jìn)行品牌的宣傳，通過信息發(fā)布系統(tǒng)，提高宣傳的有效性針對(duì)性。
四.高鐵運(yùn)營(yíng)部門
首先系統(tǒng)建成后將大大提升運(yùn)營(yíng)企業(yè)的服務(wù)質(zhì)量，在列車運(yùn)行過程中發(fā)生突發(fā)事件和緊急時(shí)間可以利用信息發(fā)布系統(tǒng)在顯示設(shè)備上發(fā)布緊急通知和相關(guān)內(nèi)容，提高運(yùn)營(yíng)的安全性，并為運(yùn)營(yíng)企業(yè)與乘客間建立起溝通的橋梁。提升服務(wù)能力，并為高車運(yùn)營(yíng)部門帶來客觀的經(jīng)濟(jì)收入。而且良好的通信服務(wù)，也將成為高鐵相對(duì)于航空運(yùn)輸?shù)闹匾?jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。
5、結(jié)束語
在高鐵建設(shè)中應(yīng)用先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)及信息技術(shù)，不僅可以為乘客提供直觀、高效和人性化的服務(wù)，通過準(zhǔn)確的服務(wù)信息引導(dǎo)，使乘客安全、便捷、舒適地乘坐高鐵。同時(shí)，也能極大的提高高鐵服務(wù)企業(yè)的服務(wù)水平、運(yùn)營(yíng)效率、應(yīng)急處理能力和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。
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