基于4g高铁iptv旅客信息系统的研究毕业设计(论文)(编辑修改稿)

基于4g高铁iptv旅客信息系统的研究毕业设计(论文)(编辑修改稿)内容摘要：

R 网络承载。 直到最后全部业务都由 LTER 网络承载，完全实现 GSMR 向 LTER 系统演进。 铁路旅客信息系统是车站客运服务的窗口，是车站信息化建设的关键。 为了加快车站的信息化建设，进一步提高车站的服务质量，研究旅客信息系统具有重要的意义。 针对铁路通信的演进需求，华为提出基于 LTE技术的 LTEMAR（ MultiAccess systemfor Railway）系统，满足高铁对铁路信息系统的设计要求。 LTEMAR 的设计目标主要包括：满足高铁更高等级的安全监控，尤其是视频监控的需求；保证列车高速移动条件下对通信的保障，支持车内各种制式的无线接入技术，满足旅客的基本通信及上网的需求；提高系统的兼容性，保护网络投资等。 LTEMAR系统能够为高速移动的列车提供 100Mbps 以上的接入速率和多种接入方式，支持未来各种制式终端的接入，为铁路通信提供面向未来的解决方案，支持中国现代化铁路建设。 在积极推进 LTE 商用进程方面，华为目前已经成为下一代移动通信技术的领导者。 在 3GPP 成立 LTE 研究项目之初，华为即开始进行 LTE 研究。 通过在工作组出任主席、副主席职务，华为承担起了推动 3GPP 标准发展的任务，在 LTE 标准制定过程中发挥了重要作用。 截至 2020 年底，华为已经累计向 3GPP提交了 900 多篇 LTE 提案。 论文完成的主要研究内容 构建统一的集成管理平台，将各个 子系统集成到管理平台上，对车站的信息管理系统进行集中的控制，实现系统间信息的共享。 这样，就可以解决很多旅客信息系统存在的问题。 本课题根据车站的实际情况给出旅客信息系统设计的方案，详细论述系统架构、系统功能实现与数据库的设计。 同时，介绍旅客信息系统中大连交通大学 2020 届本科生毕业设计（论文） 5 用到的显示设备 IPTV 以及系统设计中的关键技术。 该设计具有良好的发展前景，将会应用到具体的火车站，为车站的信息化建设服务，为旅客的出行提供及时、准确的信息，进一步向更多的火车站推广使用，具有良好的经济效益和社会效益。 大连交通大学 2020 届本科生毕业设计（论文） 6 第二章 关键技 术及原理 4G 通信的核心技术 4G 是集 3G 与 WLAN 于一体，并能够传输高质量视频图像，它的图像传输质量与高清晰度电视不相上下。 4G 系统能够以 100Mb/s 的速率下载，比拨号上网快 2020 倍，上传速度也能达到 20Mb/s，并能够满足几乎所有用户对于无线服务的要求。 4G 与 3G 之间的主要区别在于终端设备的类型， 网络拓扑的结构以及构成网络的技术类型。 终端设备除了手机之外应当包括头戴式话机、 PDA 终端、膝上机、手表式话机、电视机、游戏机、 DVD、零售机等等，凡是人所能构想的和能够识别 IP 地址的无线电收发信机。 其次， 4G 是由多种技术组成的，包括彼此似乎不相干的技术，如 WiFi、超宽带无线电、便携式电脑、软件无线电等技术构成的高速全球通网络。 4G 通信的关键技术包括： （ 1）正交频分复用（ OFDM）：正交频分复用技术的主要思想就是在频域内将给定信道分成许多窄的正交子信道，在每个子信道上使用一个子载波进行调制，并且各子载波并行传输，因此可以大大消除信号波形间的干扰。 OFDM 还可以在不同的子信道上自适应地分配传输负荷，这样可以优化总的传输速率。 OFDM 技术还能对抗频率选择性衰落或窄带干扰。 在 OFDM 系统中由于各个子信道的载波相互正交，于是它们的频谱是相互重叠的，这样不但减小了子载波间的相互干扰，同时又提高了频谱利用率。 移动通信信道的突出特点之一就是信道存在多径时延扩展，它限制了数据速率的提高，因为如果数据速率高于信道的相关带宽，信号将产生严重失真，信号传输质量大幅度下降。 而 OFDM 技术由于具备上述特点，在 FDMA、 TDMA、 CDMA和 OFDM 等多址方式中， OFDM 是 4G系统最为合适的多址方案。 因此， OFDM 技术已基本被公认为 4G 的核心技术之一。 OFDM 技术主要的技术难点是系统中的频率和时间同步，基于导频符号辅助的信道估计，峰平比问题和多普勒频偏的影响，以及基于 OFDM、多载波技术的新一代蜂窝移动通信系统的多址方案的研究。 （ 2）智能天线（ SA）与多入多出天线（ MIMO）技术：智能天线具有抑制信号干扰、自动跟踪以及数字波束调节等只能功能，被认为是未来移动通信的关键技术。 智能天线成型波束能在空间域内抑制交互干扰，增强特殊范围内想要的信大连交通大学 2020 届本科生毕业设计（论文） 7 号，这种技术既能改善信号质量又能增加传输容量，其基本原理是在无线基站端使用天线阵和相关无线收发机来实现射频信号的接收和发射。 同时通过基带数字信号处理器，对各个天线链路上接收到的信号按一定算法进行合并，实现上行波束赋形。 目前智能天线的工作方式主要有两种，全自适应方式和基于多波束的波束切换方式。 多 入多出天线系统技术最早是由马克尼于 1908 年提出的，它利用多天线来抑制信道衰落。 根据收发两端天线数量，相对于普通的 SISO 系统， MIMO 还可以包括 SIMO 系统和 MISO 系统。 信道容量随着天下爱你数量的增大而线性增大，利用 MIMO 信道可成倍的提高无线信道容量，在不增加带宽和天线发送功率的情况下，频谱利用率可以成倍的提高。 利用 MIMO 技术可以提高信道的容量，同时也可以提高信道的可靠性，降低误码率，前者是利用 MIMO 信道提供的空间复用增益，后者是利用 MIMO 信道提供的空间分集增益。 MIMO 系统在一定程度上可 以利用传播中多径分量，也就是说 MIMO 可以抗多径衰落，但是对于频率选择性深衰落， MIMO 系统依然是无能为力。 目前解决 MIMO系统中的频率选择性衰落的方案一般是利用均衡技术。 还有一种是利用 OFDM。 大多数研究人员认为 OFDM 技术是 4G 的核心技术， 4G 需要极高频谱利用率的技术，而 OFDM 提高频谱利用率的作用毕竟是有限的，在 OFDM 的基础上合理开发空间资源，也就是 MIMO+OFDM，可以提供更高的数据传输速率。 另外 OFDM 由于码率低和加入了时间保护间隔而具有极强的抗多径干扰能力。 由于多径时延小于保护间隔。 所以系统 不受码间干扰的困扰，这就允许单频网络可以用于宽带 OFDM系统，依靠多天线来实现，即采用由大量低功率发射机组成的发射机阵列消除阴影效应，来实现完全覆盖。 （ 3）软件无线电技术：软件无线电是利用数字信号处理软件实现无线功能的技术，能在同一硬件平台上利用软件处理基带信号，通过加载不同的软件，可实现不同的业务功能。 它通过软件方式，灵活完成硬件功能，具有良好的灵活性及可编程性，可代替昂贵的硬件电路，实现复杂的功能，对环境的适应性好，不会老化，便于系统升级，降低用户设备费用。 软件无线电技术被认为是可以将不同形式的通信 技术有效联系在一起的唯一技术。 在 4G 移动通信系统中，软降将会变得非常复杂。 为此专家们提议引入软件无线电技术，将其作为从第二代移动通信桐乡第三代和第四代移动通信的桥梁。 软件无线电技术能够将模拟信号的数字化过程尽可能地接近天线，即将 A/D和 D/A 转换器尽可能地靠近 RF 前端。 利用软件无线电技术进行信道分离，调制大连交通大学 2020 届本科生毕业设计（论文） 8 解调和信道编译码等工作。 软件无线电技术旨在建立一个无线电通信平台，在平台上运行各种软件系统。 以实现多通路，多层次和多模式的无线通信。 因此应用软件无线电技术，一个移动终端就可以实现其在不同系统和平台之间畅通无 阻的使用。 4G 通信的网络结构 图 2G、 3G、 4G移动通信网络拓扑图 4G 系统针对各种不同业务的接入系统，通过多媒体接入连接到基于 IP 的核心网中。 基于 IP 技术的网络结构使用户可实现在 3G、 4G、 WLAN 及固定网间无缝漫游。 4G 网络结构可分为三层：物理网络层、中间环境层、应用网络层。 （ 1）物理网络层提供接入和路由选择功能。 （ 2）中间环境层的功能有网络服务质量映射、地址变换和完全性管理等。 （ 3）物理网络层与中间环境层及其应用环境之间的接口是开放的，使发展和提供新的服务变得更容易，提供无缝高数据率的无线服务，并运行于多个频带，这一服务能自适应于多个无线标准及多模终端，跨越多个运营商和服务商，提供更大范围服务。 4G 网络有如下特点： （ 1）支持现有的系统和将来系统通用接入的基础结构； （ 2）与 Inter 集成统一，移动通信网仅仅作为一个无线接入网； 大连交通大学 2020 届本科生毕业设计（论文） 9 （ 3）具有开放、灵活的结构，易于扩展； （ 4）是一个可重构的、自组织的、自适应网络； （ 5）智能化的环境，个人通信、信息系统、广播、娱乐等业务无 缝连接为一个整体，满足用户的各种需求； （ 6）用户在高速移动中，能够按需接入系统，并在不同系统无缝切换，传送高速多媒体业务数据； （ 7）支持接入技术和网络技术各自独立发展。 IPTV 的关键技术 IPTV 技术是一项系统技术。 它能使音视频内容节目或信号，以 IP 包的方式，在不同物理网络中，被安全、有效且保质地传送或分发给不同用户。 它包括音视频编解码技术、音视频服务器和存储阵列技术、 IP 单播 (unicast)和组播(multicast)技术、 IP QoS 技术、 IP 信令技术（如 SIP 技术）、内容分送网络 (CDN)技术、数字版权管理 (DRM)技术、 IP 机顶盒与 EPG 技术、用户管理和收费系统技术等。 它还涉及各种不同的宽带接入网络技术，如 Cable Modem 网络技术、以太网络技术和 ADSL 网络技术等等。 IPTV 技术能用来提供将视音频流媒体节目，如 IP 电视节目，从节目中心（ first mile）播出，并通过骨干网、城域网和宽带接入网（ last mile）传输，直到被用户接收之端到端的完整技 术解决方案。 一个端到端的 IPTV 系统一般具有节目采集、存储和服务、 节目传送、用户终端设备和相关软件等五个功能部件。 IPTV 前端一般具有完成节目采集与存储和服务二种功能。 节目采集包含节目的接收（如从卫星、 CATV 网、地面无线和 I P / A T M 网络等）、节目的压缩编码或变换编码（ transcoding）及格式化、加密和 DRM 打包、以及节目生成等。 节目存储和服务则完成对节目采集程序处理后生成节目的大规模存储或播送服务。 这里的播送服务不仅要将加密的视音频流媒体节目，以 IP 单播或组播的方式，从视频服务器播送出去，而且还要对用户或用户终端设备进行认证（ authentication），并从 DRM 授权 /密钥服务器 (DRM licenseserver)，向被认证的用户或用户终端设备传送 DRM 授权 / 密钥，使用户能够对已接收的加密视音频流媒体节目进行解密和播放。 IPTV 所使用的 DRM 技术，与传统的条件接收技术相比，具有二个基本的不同之处。 一是前者是对视音频流媒体内容本身进行加密，而后者是对连接 / 传输层如 MPEG2 系统复用层 / 流的加密；二是前者的。