基于TD—LTE的高鐵無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)開(kāi)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(lái)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(wèn)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(xiàn)路延伸、擴(kuò)建，GSM-R無(wú)線(xiàn)覆蓋也將面臨很多問(wèn)題。尤其是在鐵路并線(xiàn)區(qū)段、線(xiàn)路交叉區(qū)段、大型車(chē)站區(qū)段、隧道橋梁等弱場(chǎng)區(qū)域，以及線(xiàn)路編組場(chǎng)等匯集區(qū)域，無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)覆蓋問(wèn)題日益嚴(yán)重。受制于有限的4M頻率資源，傳統(tǒng)的基站無(wú)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(kāi)通服務(wù)或難以連接等問(wèn)題，影響商務(wù)出行。已投入運(yùn)營(yíng)的`CRH380A/CRH380B型動(dòng)車(chē)組已在一等座車(chē)廂配置了WIFI設(shè)備。但是車(chē)載WIFI網(wǎng)絡(luò)只有設(shè)設(shè)備沒(méi)有內(nèi)容，所以系統(tǒng)工作不起來(lái)。CRH380A/CRH380B型列車(chē)雖然在車(chē)內(nèi)裝載了WIFI設(shè)備，但其車(chē)地之間通信的問(wèn)題并未解決。
2.2 信息服務(wù)
我國(guó)高鐵現(xiàn)有車(chē)廂PIS系統(tǒng)所能提供的信息僅有系統(tǒng)通過(guò)車(chē)載LED顯示屏所顯示的車(chē)速、車(chē)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(lèi)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(wèn)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(xiàn)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(chē)及20個(gè)BRT站臺(tái)，網(wǎng)絡(luò)表現(xiàn)良好。
3.2 車(chē)地實(shí)時(shí)通信方案
該方案通過(guò)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(xiàn)LTE網(wǎng)絡(luò)建成后，車(chē)載WIFI網(wǎng)絡(luò)可通過(guò)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(chē)地大數(shù)據(jù)量的實(shí)時(shí)通信。（圖3-2）
3.3 車(chē)廂內(nèi)部AP設(shè)備安裝方案
車(chē)廂內(nèi)部建設(shè)Wi-Fi局域網(wǎng)，每節(jié)車(chē)廂均安裝AP，無(wú)線(xiàn)信號(hào)通過(guò)漏纜發(fā)射；旅客使用Wi-Fi終端通過(guò)車(chē)載AP接入到車(chē)廂內(nèi)Wi-Fi局域網(wǎng)，享受互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)（圖3-3）。車(chē)廂內(nèi)WIFI局域網(wǎng)通過(guò)車(chē)載CPE實(shí)現(xiàn)與地面基站之間的“車(chē)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(guò)車(chē)地通信通道將待上傳內(nèi)容上載到列車(chē)上。局域網(wǎng)配置一臺(tái)服務(wù)器和一臺(tái)車(chē)地通信網(wǎng)關(guān)，服務(wù)器為局域網(wǎng)提供內(nèi)容，車(chē)地通信網(wǎng)關(guān)為服務(wù)器內(nèi)容更新樞紐�？赏ㄟ^(guò)車(chē)廂內(nèi)部局域網(wǎng)訪(fǎng)問(wèn)、電子圖書(shū)閱讀、準(zhǔn)實(shí)時(shí)新聞資訊瀏覽、音樂(lè)、視頻。
3.4 利用TD-LTE網(wǎng)絡(luò)完善PIS系統(tǒng)
PIS系統(tǒng)通過(guò)多媒體網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，以車(chē)站和車(chē)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(chē)在高速行駛過(guò)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(chē)與旅客最直觀的信息交互平臺(tái)。
4、高鐵列車(chē)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(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍遍及車(chē)廂及沿線(xiàn)車(chē)站，乘客通過(guò)手持機(jī)和固定終端不但可以在高鐵上實(shí)現(xiàn)無(wú)線(xiàn)上網(wǎng)，還可以通過(guò)免費(fèi)訪(fǎng)問(wèn)信息系統(tǒng)，查詢(xún)服務(wù)及時(shí)準(zhǔn)確的得到列車(chē)信息，列車(chē)達(dá)到時(shí)間、車(chē)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(xún)沿線(xiàn)車(chē)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(lè)等多方位的服務(wù)，滿(mǎn)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(hù)，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(hù)，持續(xù)經(jīng)營(yíng)客戶(hù)。
三.廣告商家
與商戶(hù)合作發(fā)布商戶(hù)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(hù)，顧客可以通過(guò)該系統(tǒng)的終端機(jī)查詢(xún)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(guò)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(mén)
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(chē)運(yùn)行過(guò)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(chē)運(yùn)營(yíng)部門(mén)帶來(lái)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(yǔ)
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(guò)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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