卫星通信中旅客列车无线局域网系统设计范文

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摘要：

介绍了基于卫星通信的“卫星+4G”旅客列车无线局域网系统的设计，包括系统功能、硬件构成和软件构架及功能实现，为高速动车组提供了便捷稳定的互联网接入、方便快捷的信息服务和高品质的多媒体视听，并在时速350标准动车组上得到了应用。

关键词：

高速动车组；无线局域网系统；卫星通信

1概述

随着中国铁路的快速发展，现今中国高速铁路的里程及运营里程均位居世界第一，其中高速铁路突破1.7万公里，年旅客发送量突破20亿人次。随着移动互联网的快速发展，在旅途中也可以随时随地享受便捷的互联网接入、方便快捷的信息服务和高品质的多媒体视听也成为一种必然的需求趋势。基于卫星通信的“卫星+4G”旅客列车无线局域网系统就应运而生，为高速动车组更加舒适、先进高效、便捷和人性化的新一代旅客信息系统提供了系统支持。

2系统概述

基于卫星通信的无线局域网系统建立了“卫星+4G”互为冗余的互联网接入和车内区域的无线网络覆盖，可提供无线互联网实时接入和卫星电视实时直播等功能，满足乘客对便捷的互联网接入、方便快捷的信息服务和高品质的多媒体视听需求。同时，系统具备音视频点播、列车商城购物、乘客服务呼叫及列车运行相关信息推送等列车本地化特色服务功能，提高列车信息化服务水平；乘客在乘坐列车后，利用智能终端设备扫描二维码或者链接车厢内无线网络后自动推送的方式完成终端应用软件的下载，安装完成后即可实现音视频点播、卫星电视直播、新闻预览、列车商城购物、呼叫服务员、访问互联网等服务功能。

2.1系统结构

系统由每节车厢的最小服务单元构成一个整体服务系统。系统结构分为对内接口、对外接口及与其他系统接口三部分。

2.1.1对内接口

对内接口实现对车厢内无线网络信号的覆盖及车载级系统服务功能。主要由单车服务器、Wi-Fi天线、中心服务器以及网络交换单元构成。单车服务器通过天线馈线及与其相连的Wi-Fi天线实现本车厢内无线网络信号覆盖，同时单车服务器本身存储音视频素材，用于实现本车厢内音视频点播、游戏下载等娱乐功能。单车服务器软件更新、素材更新等由中心服务器完成，同时，中心服务器实现列车商城购物、呼叫服务员、新闻预览等列车级服务功能，并实现对全列的无线接入点（AP）的管理。最小服务单元之间通过抗干扰、带宽高、易操作维护的千兆级以太网连接，实现网络数据的高速稳定传输，实现车厢内无线Wi-Fi信号覆盖。

2.1.2对外接口

对外接口实现互联网功能接入及卫星电视直播功能。对外系统接口主要由3G/4G天线、卫星上网天线、卫星电视天线、调制解调器、转码服务器构成系统通过卫星上网天线、卫星电视天线、调制解调器及转码服务器实现利用卫星信号接入互联网及收看直播电视功能。卫星电视天线为单向接收天线，调制解调器输出复合节目码流，通过转码服务器完成对节目码流的解扰、转码和推流，实现全列卫星电视直播功能。互联网接入采用3G/4G移动数据接入和卫星天线接入两种方式，两种接入方式互为冗余、可自主切换，卫星上网天线可满足列车在高速运行过程中的卫星信号的借接入，从而确保列车在较为恶劣的情况下仍能提供较为稳定的互联网接入业务需求。

2.1.3与其他系统接口

系统在实现互联网接入等功能的同时，还可以与列车他系统，如TCMS和PIS系统通讯，为乘客提供列车运行速度、位置、车厢内外温度、到站情况、等相关信息，并根据需要推送至客户终端，提升旅客的体验感与舒适度。

2.2软件架构

软件系统结构自上而下共分为表现层、服务层及数据层三层。

2.2.1表现层技术

表现层技术主要采用Android、IOS及移动web技术。Android是一种采用linux的自由及开放源代码的操作系统，具备开放型、挣脱运营商的束缚、丰富的硬件选择等优势，已占据目前全球智能手机操作系统的一半以上份额。IOS是iPad、iPhone、iPodtouch的默认操作系统，也是唯一的操作系统。IOS具有简单易用的界面、令人惊叹的功能，以及超强的稳定性，已经成为iPhone、iPad和iPodtouch的强大基础。IOS系统与硬件的整合度高，使其分化大大的降低。华丽的界面给用户带来更好的体验。安全性强也是IOS系统的主要特点。WebApp有App的特性，更有Web的特性。每一个本地App在当前的用户使用场景下是相对孤立的，而WebApp则可以像传统互联网网页那样相互链接，从一个WebApp直接跳转到另外一个WebApp。这无论是从用户的使用体验层面还是从应用之间的数据传输来看都是非常不错的选择。

2.2.2服务层技术

服务层技术是系统软件的重要功能部分，实现系统软件主要功能。对于服务系统框架，通过广告平台、内容服务、安全与系统监控等来实现。安全与监控系统由安全网关及运行于服务器上的监控软件构成，系统在应用服务运行的同时对服务器的各项性能进行监控，同时日志系统记录了服务器的运行日志和用户的使用日志，并在服务器发生故障时提供日志支持。

2.2.3数据层技术

数据层技术包含无线认证、数据同步等技术。无线认证是系统无线网络功能接入接口，其通过服务器软件及无线网络控制器协同实现用户无线网络接入认证及相关记录工作。数据同步可采用系统远程更新的方式进行，对于紧急的信息或是重要播报信息，可通过地面控制中心利用互联网传输至中心服务器，由中心服务器将信息推送至各应用终端。

2.3软件功能软件系统

从应用方面可划分为Wi-Fi访问认证子系统与移动多媒体子系统两部分。WI-FI访问认证子系统:（1）支持打开网页直接跳转到登录验证界面。（2）支持二维码扫描直接跳转到登录验证界面。（3）WI-FI验证功能。（4）“移动多媒体子系统”APP下载功能。移动多媒体子系统：（1）设置及修改个人信息模块。（2）列车实时状态信息模块。（3）在线音视频点播模块。（4）在线游戏模块。（5）列车服务模块。

3结论

基于卫星通信的“卫星+4G”旅客列车无线局域网系统满足了高速动车组列车上广大旅客的信息化需求，使高速铁路更加方便快捷、人性化；系统借助互联网技术，进一步提升了列车安全运行管理水平；同时，旅客列车通过接入国家卫星电视直播网，实现了列车同步、实时播放新闻等电视节目，是一项服务国家，惠及民生的重大举措。

参考文献：

[2]铁总运（2015）153号文《旅客列车无线局域网系统和安装布线总体技术要求(暂行)》.

[3]马勇.无线局域网技术研究与实现[M].北京：北京邮电大学,2001,3,1-5.

作者:高林林 单位:中国北车长客股份铁路客车开发部