基于TD—LTE的高鐵無線網絡技術淺析

馬雪松

【摘要】目前高速鐵路在里程及速度上正高速發展，而其所能提供的網絡服務及信息化服務卻相對滯后，本文主要介紹如何利用新一代移動通信寬帶技術TD-LTE技術為高鐵乘客提供高質量網絡服務同時完善PIS系統功能。

【關鍵詞】高速鐵路；TD-LTE技術；PIS系統；

【中圖分類號】TP393 【文獻標識碼】A 【文章編號】1672-5158（2013）04-0104-02

1、引言

高速鐵路由于具有速度快、正點率高、舒適方便等優點，近年來在規模及運行速度上的發展都十分迅猛。然而與高鐵建設高速發展不相適應的是在網絡及信息化方面的滯后。因此在關注安全運營的同時，如何為乘客提供全方位的信息化服務，是目前需要解決的一個問題。

而TD-LTE技術作為新一代移動通信寬帶技術，具有很多特性和優點，可以改善高鐵網絡服務質量及信息化服務。為高鐵運營企業信息化服務提供新的途徑，構建強大的服務網絡，為乘客的出行提供豐富多彩的網絡及信息服務。

2、國內高鐵網絡及信息服務現狀

2.1 網絡服務

目前，高鐵移動通信主要采用GSM-R系統。隨著鐵路不斷提速以及線路延伸、擴建，GSM-R無線覆蓋也將面臨很多問題。尤其是在鐵路并線區段、線路交叉區段、大型車站區段、隧道橋梁等弱場區域，以及線路編組場等匯集區域，無線網絡覆蓋問題日益嚴重。受制于有限的4M頻率資源，傳統的基站無法為這些區域提供可靠網絡覆蓋。

國內高鐵普遍存在3G網絡信號差、WIFI網絡未開通服務或難以連接等問題，影響商務出行。已投入運營的CRH380A/CRH380B型動車組已在一等座車廂配置了WIFI設備。但是車載WIFI網絡只有設設備沒有內容，所以系統工作不起來。CRH380A/CRH380B型列車雖然在車內裝載了WIFI設備，但其車地之間通信的問題并未解決。

2.2 信息服務

我國高鐵現有車廂PIS系統所能提供的信息僅有系統通過車載LED顯示屏所顯示的車速、車內外溫度、到站情況及視頻播放、多媒體廣告等。受制于網絡因素，PIS系統業務單一，且主要廣播類節目內容更新較少且為單向廣播，不能吸引旅客與系統間實現雙向互動。

3、解決方案

3.1 TD-LTE技術介紹

TD-LTE是我國主導研發的新一代移動通信寬帶技術，具有技術先進、傳輸速率高、頻率使用方便等優點。網速可以達到3G網絡的十倍以上，在時延問題上也比3G網絡有了明顯的改善。

利用TDL-Fi設備，可以將LTE網絡轉化成Wi-Fi網絡，所有具備Wi-Fi功能的手機、平板電腦、筆記本電腦等設備可以隨時接入，目前杭州快速公交線上已經完成全球第一個TD L-Fi公交現網應用，覆蓋60輛快速公交車及20個BRT站臺，網絡表現良好。

3.2 車地實時通信方案

該方案通過軌旁基站實時完成應用服務器內容更新，在高鐵沿線LTE網絡建成后，車載WIFI網絡可通過軌旁基站實時完成應用服務器內容更新；應用LTE技術，20M系統帶寬配置下，最高下行速率可達100Mbps。在LTE網絡建成后，實現車地大數據量的實時通信。（圖3-2）

3.3 車廂內部AP設備安裝方案

車廂內部建設Wi-Fi局域網，每節車廂均安裝AP，無線信號通過漏纜發射；旅客使用Wi-Fi終端通過車載AP接入到車廂內Wi-Fi局域網，享受互聯網服務（圖3-3）。車廂內WIFI局域網通過車載CPE實現與地面基站之間的“車一地”連接，完成應用服務器內容更新；遠程數據中心通過車地通信通道將待上傳內容上載到列車上。局域網配置一臺服務器和一臺車地通信網關，服務器為局域網提供內容，車地通信網關為服務器內容更新樞紐。可通過車廂內部局域網訪問、電子圖書閱讀、準實時新聞資訊瀏覽、音樂、視頻。

3.4 利用TD-LTE網絡完善PIS系統

PIS系統通過多媒體網絡技術及計算機系統，以車站和車載顯示終端為媒介向乘客提供以運營信息為主，商業廣告為輔的多媒體綜合信息，并在非正常情況下，提供動態緊急疏散提示。應用TD-LET技術，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時通信，這使得PIS旅客信息系統的功能進一步完善成為列車與旅客最直觀的信息交互平臺。

4、高鐵列車上實現TD-LTE網絡覆蓋、完善PIS系統，有利于創造多贏格局，受益的有以下幾方面：

一.乘客

無線網絡覆蓋范圍遍及車廂及沿線車站，乘客通過手持機和固定終端不但可以在高鐵上實現無線上網，還可以通過免費訪問信息系統，查詢服務及時準確的得到列車信息，列車達到時間、車站信息等。還可以為乘客提供快捷方便的各種資訊，實時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，滿足乘客全方位的需求。

二.通信運營商

TD-LTE網絡對高鐵的覆蓋，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營模式，低運營維護成本，細分客戶，持續經營客戶。

三.廣告商家

與商戶合作發布商戶的信息，高鐵乘客主要為商旅人士，其次為旅游人士，可以針對性的發布酒店及旅游景點的優惠活動等，實現與商家的雙贏。形象和價值提升，便利客戶，顧客可以通過該系統的終端機查詢旅游信息，對旅客進行有針對性的進行品牌的宣傳，通過信息發布系統，提高宣傳的有效性針對性。

四.高鐵運營部門

首先系統建成后將大大提升運營企業的服務質量，在列車運行過程中發生突發事件和緊急時間可以利用信息發布系統在顯示設備上發布緊急通知和相關內容，提高運營的安全性，并為運營企業與乘客間建立起溝通的橋梁。提升服務能力，并為高車運營部門帶來客觀的經濟收入。而且良好的通信服務，也將成為高鐵相對于航空運輸的重要競爭優勢。

5、結束語

在高鐵建設中應用先進的網絡及信息技術，不僅可以為乘客提供直觀、高效和人性化的服務，通過準確的服務信息引導，使乘客安全、便捷、舒適地乘坐高鐵。同時，也能極大的提高高鐵服務企業的服務水平、運營效率、應急處理能力和市場競爭力。