本科毕业论文-基于4G高铁IPTV旅客信息系统的研究.docx

毕业设计（论文）题目 基于4G高铁IPTV旅客信息系统的研究 学生姓名 陈允升 专业班级 通信工程112班 所在院系 电气信息学院 指导教师 职称 讲师 所在单位 通信教研室 教研室主任 完成日期 2015年6月20日摘 要铁路是我国国民经济的重要基础，随着科技的不断创新，我国铁路迅速地发展。旅客信息系统是在铁路既有的管理信息系统和控制系统的基础上构筑的、面向旅客出行需求的信息系统, 是铁路站车客运服务的窗口, 是铁路客运服务的形象工程。我国铁路经过不断的提速，站车环境已经大大改善，同时，提供准确、实时的客运信息也成为了发展不可缺少的一步，所以进一步深化建设旅客信息系统成为了铁路发展当中比较重要的课题之一。本课题从高铁旅客信息系统的现状出发，将IPTV技术引入到列车的新媒体当中，同时根据铁路旅客信息系统的实际情况，并通过对4G通信的关键技术进行研究，对铁路通信的发展进行假设，设计出一套基于4G通信技术并且将IPTV运用其中的高铁旅客信息系统的方案。4G 作为新一代通信技术，其更加快速的无线通信速度获得了越来越多人的青睐，也促进了中国通信产业的规模扩张和跨越发展，如果将4G运用于铁路通信系统，必定会为铁路运输系统增添更高的工作效率。关键词：旅客信息系统 4G IPTV 高速铁路 AbstractRailway is the important basis of national economy in China. With the continuous innovation of science and technology, China's rapid development of railway. Passenger information system is a information system based on the railway existing management information system and control system, which is based on the passenger travel information system. It is the railway station car passenger service window, and the railway passenger service image project. China Railway after speed increasing, points to the environment has been greatly improved provides, at the same time, accurate, real-time passenger information has become indispensable to the development of a step, so to further deepen construction of passenger information system is becoming one of the railway development of the more important issue.This thesis from the status quo of the high-speed rail passenger information system of IPTV technology is introduced to the train of the new media, also according to the actual situation of the railway passenger information system, and through the key technologies of 4G communication research, hypothesis of the development of railway communication, design based on a set of 4G communication technology and scheme of IPTV use of the high-speed rail passenger information system.4G as a new generation of communication technology, the more rapid speed of wireless communication won the favor of more and more people, but also promote the China communication industry scale expansion and rapid development of, if the 4G used in railway communication system will add more high work efficiency for the railway transportation system.Keywords: Passenger information system 4G IPTV High speed railway 目 录第一章绪论1 1.1 铁路旅客信息系统的发展1 1.2 4G通信技术发展背景1 1.3 IPTV技术发展背景2 1.4 课题研究意义3 1.5 课题发展前景4 1.6 论文完成的主要研究内容4第二章 关键技术及原理6 2.1 4G通信的核心技术6 2.2 4G通信的网络结构8 2.3 IPTV的关键技术9 2.4 IPTV技术的整体架构10 2.4.1 业务运营平台11 2.4.2 IPTV网络逻辑结构12第三章 高铁旅客信息系统方案设计13 3.1 旅客信息系统介绍13 3.2 旅客信息系统的功能13 3.3 旅客信息系统的设计13 3.4铁路旅客信息系统工作环境分析15 3.5铁路旅客信息系统存在的问题15 3.6 IPTV-R系统的研究16 3.6.1 IPTV-R系统功能17 3.7本章小结17第四章 铁路下一代移动通信系统LTE-R19 4.1 铁路通信网络现状与存在问题19 4.2 引用4G技术19 4.3 高铁4G专网覆盖20 4.4 本章小结21第五章 结束语22 5.1 总结22 5.2 展望22谢辞23参考文献24大连交通大学2015届本科生毕业设计（论文）第一章 绪论1.1 铁路旅客信息系统的发展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。从20世纪90年代起，随着信息技术的迅猛发展，日本、法国、意大利以及英国等国家都采用先进的计算机和网络技术开发人性化的铁路旅客信息系统，各国铁路运输企业建立了完全由计算机管理的旅客信息系统，实现了列车的到发、中转、停靠站台、售票和列车运行信息以及旅客休闲娱乐信息等的自动发布和交互式查询。旅客信息系统由传统的只提供单向静态客运服务信息的方式发展为动静结合、实时发布、异地连网、交互查询的旅客信息系统。我国在铁路系统已成功启动了一批大型信息系统，如全路客票发售与预定系统、铁路运输调度指挥系统、运输管理信息系统等。各铁路局、客运站也根据本单位的实际情况，开发了不同层面的业务管理信息系统。这些系统的开发使用不仅满足了本单位的需求，也为旅客信息系统的建设做了前期准备。1.2 4G通信技术发展背景移动通信技术已经经历了三个主要发展阶段每一代的发展都是技术的突破和观念的创新。新一代起源于20世纪80年代，主要采用模拟和频分多址（FDMA）技术。第二代（2G）起源于90年代初期，主要采用时分多址（TDMA）和码分多址（CDMA）技术。第三代移动通信系统（3G）可以提供更宽的频带，不仅传输话音，还能传输高速数据，从而提供快捷方便的无线应用。然而，第三代移动通信系统仍是基于地面标准不一的区域性通信系统，尽管其传输速率可高达2Mb/s，但仍无法满足多媒体通信的要求。因此，第四代移动通信系统（4G）的研究随之应运而生。4G通信技术是继第三代以后的又一次无线通信技术演进，其开发更加具有明确的目标性：提高移动装置无线访问互联网的速度-据3G市场分三个阶段走的的发展计划，3G的多媒体服务在10年后进入第三个发展阶段，此时覆盖全球的3G网络已经基本建成，全球25%以上人口使用第三代移动通信系统。在发达国家，3G服务的普及率更超过60%，那么这时就需要有更新一代的系统来进一步提升服务质量。LTE采用新的网络结构，与2G的GSM、3G的UMTS相比，LTE具有更高的速率、更高的频谱效率、更灵活的载波带宽及更好的系统兼容性等特点，充分满足宽带无线接入的需求，真正实现了固定网和移动网的融合，提高了3G在新兴的宽带无线接入市场的竞争力，最终登上了未来无线技术统一者的舞台。GSM-R 作为我国铁路移动通信的主流技术，承载着车地之间大量的语音业务和数据业务， 包括调度通信、调度命令、车次号校核信息、列尾信息、列控信息、机车同步操作控制信息等。目前，我国多条高速和客运专线， 如京津城际、京沪、京广、津秦、武广、郑西、沪宁、沪杭、合宁、石太、合武、甬台温、温福、福厦等，均建设了GSM-R系统。虽然GSM-R在我国得到了快速的发展，但GSM-R作为第二代移动通信技术，属于窄带通信系统，频谱利用率较低，其承载的数据速率较低，电路域数据业务一般仅为24009600 bit/s，分组域数据业务的速率也仅能达到一百多kbit/s。这使得现有的 GSM-R 平台承载视频监控、视频会议、铁路旅客移动信息服务等宽带业务的难度非常大。考虑到未来高速铁路移动通信的总体需求，国际铁路联盟（UIC）在2010年12月召开的第七届世界高速铁路大会上,明确指出：高速铁路移动通信长期演进采用铁路宽带移动通信系统(LTE-R)技术发展战略。也就是说，高速铁路通信将从2G的GSM-R技术跨越3G， 直接发展准4G的“LTE-R”技术。1.3 IPTV技术发展背景所谓IPTV, 是Internet Protocol Television OR Interactive Personal Television 的英文缩写, 即为交互式电视, 也称之为网络电视, 其本质是基于TCP/ IP 协议, 在不同物理网络( 如FHC、ADSL 等) 中传送视音频业务的终端。它将宽带有线电视网，集互联网、多媒体、通讯等技术融合，向家庭用户提供多种交互式服务的新型技术。用户足不出户就可以享受两种方式的IPTV服务：一是互联网，用户通过互联网收看影视节目等视频或者欣赏音乐、听广播等音频；二是网络机顶盒+ 电视机，用户安装网络机顶盒，直接和家庭电视机连接，通过网络机顶盒选择收看网络电视或者收听广播。 通过互联网协议IP来提供包括视频节目在内的多媒体实时交互式业务。所以用户终端可以是IP 机顶盒加电视机, 也可以是计算机PC, 还可以是手机等可以承载音视频业务的智能显示设备。IPTV技术的最主要的特点就是是电视业务在互联网上的应用成为了现实。IPTV利用宽带业务给电视服务注入了新的服务内容，集合电视业务和宽带业务的优势，整合多种多媒体资源，它建立于宽带技术基础上，发展势头迅猛。它特点显著，应用范围广泛，易于学习操作简单，并且逐渐替代传统的通讯技术，迅速成为主流的通讯技术。IPTV在我国发展迅猛，是我国电视下一步重点发展的技术。在三网融合机遇下，掌握IPTV技术必将成为电视产业革新的旗帜与标杆。这种在近三年内才发展起来的新媒体形态，其形式多样复杂、内容新颖独特。与此同时，媒体价值及广告效果尚待考证。因此，其推广人员要想说服广告主、取得广告主信任、甚至拿到广告主订单，需要付出几倍于传统媒体（电视、广播、报纸、通信）推广人员的努力。1.4 课题研究意义鉴于3G技术使用的频点太高，不满足铁路部门希望经济、实惠地实现网络在广泛地域内的覆盖目标，而且在语音业务上3G技术与2G技术并没有本质区别等诸多因素，国际铁路联盟（UIC）明确表示3G技术不适用于铁路。虽然 GSM-R 在我国得到了快速的发展， 但 GSM-R 作为第二代移动通信技术， 属于窄带通信系统， 频谱利用率较低，其承载的数据速率较低，电路域数据业务一般仅为 2 4009600 bit/s， 分组域数据业务的速率也仅能达到一百多 kbit/s。这使得现有的 GSM-R 平台承载视频监控、 视频会议、 铁路旅客移动信息服务等宽带业务的难度非常大。考虑到未来高速铁路移动通信的总体需求， 国际铁路联盟 （UIC） 在 2010 年 12月召开的第七届世界高速铁路大会上， 明确指出： 高速铁路移动通信长期演进采用铁路宽带移动通信系统 ( LTE-R ) 技术发展战略。因此，未来GSM-R不会过渡到3G，而是直接过渡到“准4G”的LTE-R技术。随着LTE在公众运营网的引入，加速采纳这一标准作为铁路通信演进方向的特殊需求也被提上日程，因为越早地适应新技术，铁路部门就可以更灵活地应对内部及外部的通信需求，为未来的运营发展做好准备。在GSM-R向 LTE-R平滑迁移时，铁路部门需要注意以下几点，例如，尽可能保护目前GSM-R的投资，实现站点共用；跨两个域的移动性与漫游需要透明；保证2G、LTE 业务质量的一致性，提高QoS等。目前，UIC正在积极研究GSM-R向LTE-R的演进标准，确保GSM-R的生命周期随电信技术的不断发展而获得延长。1.5 课题发展前景随着我国高速铁路的快速发展，也随着公网移动通信GSM 由 2G 向 3G、 4G 方向发展，GSM最终将淡出舞台。基于GSM技术的 GSM-R 系统向铁路宽带移动通信技术LTE-R演进已成为必然。根据UIC提出的向LTE-R 演进步骤的设想， 现阶段GSM-R仍然是铁路移动通信业务的承载平台，而LTE/SAE系统处于研究、试验之中。未来510年内 GSM-R 系统将与 LTE-R 系统并存，GSM-R网络主要负责与传递和列车运行安全紧密相关的列控业务等，LTE-R 负责与非安全数据相关的业务。再利用大约10年时间，将大力发展 LTE-R系统， 越来越多的业务会转由 LTE-R 网络承载。直到最后全部业务都由 LTE-R 网络承载，完全实现 GSM-R 向 LTE-R 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LTE-MAR（Multi-Access systemfor Railway）系统，满足高铁对铁路信息系统的设计要求。LTE-MAR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。LTE-MAR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2008年底，华为已经累计向3GPP提交了900多篇LTE提案。1.6 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。第二章 关键技术及原理2.1 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2000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Wi-Fi、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。2.2 4G通信的网络结构图2.1 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Internet集成统一，移动通信网仅仅作为一个无线接入网；（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。2.3 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 DRM 授权 / 密钥一般不与被加密的视音频流媒体节目流一起传送，而后者的密钥如E C M 必须与被加密的视音频流媒体节目流一起传送。IPTV 系统的节目传送功能是由IP 骨干网、IP 城域网、有线电视前端或电信中心站、以及相应的宽带接入网络完成的。对以IP 单播或组播方式发送的视音频流媒体节目流进行路由交换传输，是IP 骨干网和IP 城域网在IPTV 网络中要发挥的基本功能。一般而言，IP 骨干网和IP 城域网现有的路由器可以很容易地支持各种不同的IP 单播路由协议，但它们必须通过升级方能支持IP 组播路由交换。目前，各设备厂家普遍支持的IP 组播协议是IGMPv2。为了保证所传送的IPTV 节目流的质量和实时收看性，IP 骨干网和IP 城域网通常要采用各种不同的IP QoS技术，如Diffserv和MPLS 等。此外，为了提高对IPTV节目流点播的响应和传输实时性，以及解决或减缓IPTV 点播请求之冲击性和波动性对IPTV 前端设计容量所造成的压力，IP 骨干网和IP城域网上普遍采用了内容分送网络技术。IP 骨干网和IP 城域网也可以采用不同的低层物理网，以IP over SDH/SONET（即packet over SDH/SONET）、IP over ATM 或 IP over DWD Moptical （如千兆/万兆光以太网）的方式提供传输服务。有线电视前端或电信中心站则根据相应的宽带接入网络，如Cable Modem 网络或DSL 网络，将IP 视音频流媒体节目流以IP over DOCSIS 或IP over DSL 的方式，通过放在有线电视前端的CMTS 鉴定或电信中心站的DSLAM 设备，向用户发送。有线电视前端或电信中心站还往往配备有视音频流媒体节目流内容服务器和DRM 授权/ 密钥服务器，具有节目存储和服务功能。IPTV 用户终端设备被用来接收、存储和播放及转发IP 视音频流媒体节目。基本型IPTV 用户终端设备的硬件没有内置cable modem 或DSL modem，它只提供一个以太网接口，与外部的cable modem 、DSL modem 或以太网HUB 相接。集成式的IPTV 用户终端设备则内置cable modem 或DSL modem，可与cable modem 或DSL 宽带网络直接相连。高端IPTV 用户终端设备还带有内置硬盘，可以提供IPTV DVR 功能，甚至支持IEEE802.11 无线联网功能,能将受DRM 保护的IP 视音频流媒体节目通过无线传输给其它设备，如PC 机等。一个IPTV 用户终端设备必须带有IPTV 系统所使用的 DRM 技术的客户端软件。为了使IPTV 系统成为一个开放式的业务平台，IPTV 用户终端设备通常还使用了中间件软件。最后，EPG、用户管理、媒体资产管理、收费及各种应用业务的相关软件也是IPTV 系统之必须具有的部件。2.4 IPTV技术的整体架构IPTV平台采用业务运营平台与内容运营平台分层的结构，这样有利于电信运营商与广电进行合作。业务运营时可界定各自平台的功能及接口，加快平台的建设和业务的推出。其中内容运营平台完成内容运营，主要完成EPG 制作和管理、内容处理、播出控制、DRM管理和内容运营管理等功能。业务运营平台完成IPTV业务的实际运营，包括业务的认证、内容分发、运维支撑等功能。2.4.1 业务运营平台业务运营平台包括5个功能模块：EPG 服务系统、内容分发系统、业务管理平台、增值业务平台和运维支撑系统。（1）EPG 服务系统EPG 服务系统是用户使用IPTV业务的门户，主要功能是接受用户请求，下发EPG 菜单，主要由EPG 源服务器、各本地网中心EPG 服务器、边缘EPG 服务器组成。IPTV的EPG 服务系统采用分层、分布式部署的架构。EPG 服务系统自身具有用户请求调度、负载均衡、EPG 模板数据和元数据同步等功能。（2）内容分发系统内容分发系统从内容运营平台接收媒体内容，完成媒体流的内容管理和分发。内容分发系统采用分层、分布式部署的架构，省级系统包括省级核心节点、地市核心节点、地市骨干节点、地市边缘节点四层。（3）增值业务平台增值业务平台突出对业务支持的可扩展性，为电信运营商开展信息服务、游戏、消息类等增值业务提供服务和接口，定义外部SP通过增值业务平台提供增值业务服务，并对外部SP进行统一接入管理。增值业务平台包括：增值业务门户、增值业务频道、增值业务接入网关、增值业务能力系统。（4）业务管理平台业务管理平台实现对业务、用户、CP/ SP的有效管理。业务功能包括：用户管理、CP/ SP管理、业务管理、门户服务、认证鉴权、计费结算、终端管理等。（5）维护支撑系统IPTV运维支撑系统实现对IPTV业务运营平台中其他子系统的监测和管理，提供有效的业务质量监测手段、故障检测和定位手段，保障IPTV业务的顺利运营。IPTV运维支撑系统的总体结构分成两个层次，网络管理系统（NMS）和网元管理系统（EMS）。各EMS对相应的被管系统进行监测和管理，具有以下功能模块：配置管理、性能管理、故障管理、拓扑管理、安全管理、系统管理。NMS通过EMS对所有被管系统进行统一管理，实现对整个IPTV业务运营平台的全网拓扑关系管理、资源配置管理、端到端业务质量监测、重大告警监测。2.4.2 IPTV网络逻辑结构第一层架构为中心节点，在中心节点配置完整、高性能的MDN设备，负责与CMS、SMS等设备接口，完成内容发布以及对全网的管理。第二层架构为区域中心节点，在该中心一般放置部分MDN部件，如CS、MM、RRS设备，主要完成对所属该区域各个POP点的内容管理与用户内容请求的调度。同时还放置EPG服务系统的EDS模块，该模块完成对STB的登录调度，把STB的登录请求调度到合适的EPG服务器上，以便向STB用户展现节目单。第三层架构为边缘节点，包括POP点以及EPG服务器，直接对STB用户提供服务，POP点可能包括MM、RRS，一定包含ES部件，直接为STB用户提供媒体服务。内容运营平台EPG制作及管理内容处理系统DRM系统播出控制系统内容运营管理业务运营平台EPG服务系统内容分发系统运维支撑系统增值业务平台业务管理平台OSS/管账系统业务承载网络 图2.2 IPTV平台系统架构第三章 高铁旅客信息系统方案设计3.1 旅客信息系统介绍 旅客信息系统PIS（Passenger Information System）也可称为导向管理子系统，是车站信息管理系统中一个重要的组成部分。依托多媒体技术，视频编码，传输技术和网络技术等，以计算机系统为核心，以车站和车载显示终端为媒介，向旅客提供各种乘车、广告和天气预报等信息的服务系统。3.2 旅客信息系统的功能（1）列车服务信息显示功能。控制中心实时接收到发管理系统的服务信息，提供列车到站时间、运行方向、列车变更等信息。（2）实时信息显示功能。包括新闻、天气、通告等。（3）定时自动播出功能。系统可以根据事先编辑设定好的播出列表自动进行资讯的播出，无需人为操作。（4）时钟显示功能。读取时钟系统的时钟基准，同步整个车站旅客导向系统所有设备的时钟，确保终端显示屏时钟的准确性。（5）城市形象宣传功能。可引入一个多媒体形象的展示平台，通过形象视频、图片、文字的播出，为城市带来更多的形象宣传。（6）紧急疏散功能。3.3 旅客信息系统的设计1、系统架构系统主要有应用服务器、数据服务器、视频服务器、DVB-IP、视音频切换矩阵、LED 同步控制器、LED 异步控制器、PDP 控制器、LED 显示屏和到发通告终端等设备组成。系统架构如下图。2、系统的功能模块与部分数据流程系统包括业务信息显示模块、专题信息显示模块、人工导向信息显示模块、到发通告模块、票务信息显示模块、操作日志和在线帮助，系统的功能结构如下图。图3.1 旅客信息系统的架构旅客信息系统业务信息显示模块专题信息显示模块人工导向信息显示模块到发通告模块票务信息显示模块版式编辑模块在线帮助操作日志图3.2 旅客信息系统的功能结构3.4铁路旅客信息系统工作环境分析铁路是我国交通综合运输体系的骨干,是国民经济的大动脉。自1975年铁道部电子中心开始筹备以来,经过40年的发展历程,铁路信息化事业从无到有、从小到大逐步发展,建立了一支全路统一管理的信息化队伍,先后 发了TDCS、PMIS等应用信息系统,铁路计算机应用已达到一定水平,成功地完成了铁路传统化管理向信息化管理的重大转变。3.5铁路旅客信息系统存在的问题我国铁路虽然已完成了向信息化的成功转型,但还存在以下四个方面的问题:（1）旅客与铁路客运部门互动性差我国现有铁路业务应用信息系统大都是基于PC机环境进行开发的,系统的主要面向对象是铁路客运站相关管理与工作人员,使得旅客的主体地位得不到体现,导致旅客与铁路客运部门之间不能进行有效的沟通与互动,不符合“以旅客为中心”的服务理念。（2）信息获取渠道缺少多样化。我国铁路旅客中存在相当数量的农民工、服务行业人员和户外工作人员等,他们受到工作时间、工作环境、文化水平等诸多客观因素的限制,不能有效的通过现有的自动售票机、呼叫中心、互联网等手段进行信息获取与服务消费, 导致信息获取渠道和服务环境缺失了公平性与广泛性。（3）信息获取方式缺少实时便捷性。当前旅客主要利用车站或列车上现有系统在乘车前获取出行信息,缺少一种能够在乘车前、乘车中、乘车后的整个出行过程中