基于TD—LTE的高铁无线网络技术开发的弊端和障碍

　1、引言
　　高速铁路由于具有速度快、正点率高、舒适方便等优点，近年来在规模及运行速度上的发展都十分迅猛。然而与高铁建设高速发展不相适应的是在网络及信息化方面的滞后。因此在关注安全运营的同时，如何为乘客提供全方位的信息化服务，是目前需要解决的一个问题。
　　而TD-LTE技术作为新一代移动通信宽带技术，具有很多特性和优点，可以改善高铁网络服务质量及信息化服务。为高铁运营企业信息化服务提供新的途径，构建强大的服务网络，为乘客的出行提供丰富多彩的网络及信息服务。
　　2、国内高铁网络及信息服务现状
　　2.1 网络服务
　　目前，高铁移动通信主要采用GSM-R系统。随着铁路不断提速以及线路延伸、扩建，GSM-R无线覆盖也将面临很多问题。尤其是在铁路并线区段、线路交叉区段、大型车站区段、隧道桥梁等弱场区域，以及线路编组场等汇集区域，无线网络覆盖问题日益严重。受制于有限的4M频率资源，传统的基站无法为这些区域提供可靠网络覆盖。
　　国内高铁普遍存在3G网络信号差、WIFI网络未开通服务或难以连接等问题，影响商务出行。已投入运营的CRH380A/CRH380B型动车组已在一等座车厢配置了WIFI设备。但是车载WIFI网络只有设设备没有内容，所以系统工作不起来。CRH380A/CRH380B型列车虽然在车内装载了WIFI设备，但其车地之间通信的问题并未解决。
　　2.2 信息服务
　　我国高铁现有车厢PIS系统所能提供的信息仅有系统通过车载LED显示屏所显示的车速、车内外温度、到站情况及视频播放、多媒体广告等。受制于网络因素，PIS系统业务单一，且主要广播类节目内容更新较少且为单向广播，不能吸引旅客与系统间实现双向互动。
　　3、解决方案
　　3.1 TD-LTE技术介绍
　　TD-LTE是我国主导研发的新一代移动通信宽带技术，具有技术先进、传输速率高、频率使用方便等优点。网速可以达到3G网络的十倍以上，在时延问题上也比3G网络有了明显的改善。
　　利用TDL-Fi设备，可以将LTE网络转化成Wi-Fi网络，所有具备Wi-Fi功能的手机、平板电脑、笔记本电脑等设备可以随时接入，目前杭州快速公交线上已经完成全球第一个TD L-Fi公交现网应用，覆盖60辆快速公交车及20个BRT站台，网络表现良好。
　　3.2 车地实时通信方案
　　该方案通过轨旁基站实时完成应用服务器内容更新，在高铁沿线LTE网络建成后，车载WIFI网络可通过轨旁基站实时完成应用服务器内容更新；应用LTE技术，20M系统带宽配置下，最高下行速率可达100Mbps。在LTE网络建成后，实现车地大数据量的实时通信。（图3-2）
　　3.3 车厢内部AP设备安装方案
　　车厢内部建设Wi-Fi局域网，每节车厢均安装AP，无线信号通过漏缆发射；旅客使用Wi-Fi终端通过车载AP接入到车厢内Wi-Fi局域网，享受互联网服务（图3-3）。车厢内WIFI局域网通过车载CPE实现与地面基站之间的“车一地”连接，完成应用服务器内容更新；远程数据中心通过车地通信通道将待上传内容上载到列车上。局域网配置一台服务器和一台车地通信网关，服务器为局域网提供内容，车地通信网关为服务器内容更新枢纽。可通过车厢内部局域网访问、电子图书阅读、准实时新闻资讯浏览、音乐、视频。
　　3.4 利用TD-LTE网络完善PIS系统
　　PIS系统通过多媒体网络技术及计算机系统，以车站和车载显示终端为媒介向乘客提供以运营信息为主，商业广告为辅的多媒体综合信息，并在非正常情况下，提供动态紧急疏散提示。应用TD-LET技术，可以使得高铁铁列车在高速行驶过程中依然能保持与地面的不间断实时通信，这使得PIS旅客信息系统的功能进一步完善成为列车与旅客最直观的信息交互平台。
　　4、高铁列车上实现TD-LTE网络覆盖、完善PIS系统，有利于创造多赢格局，受益的有以下几方面：
　　一.乘客
　　无线网络覆盖范围遍及车厢及沿线车站，乘客通过手持机和固定终端不但可以在高铁上实现无线上网，还可以通过免费访问信息系统，查询服务及时准确的得到列车信息，列车达到时间、车站信息等。还可以为乘客提供快捷方便的各种资讯，实时查询沿线车站天气信息及旅游等周边信息。上传建议和投诉，并能自主的选择娱乐等多方位的服务，满足乘客全方位的需求。
　　二.通信运营商
　　TD-LTE网络对高铁的覆盖，可以提升其品牌形象，帮助其留住或吸引高ARPu值的用户，另外采取可盈利的运营模式，低运营维护成本，细分客户，持续经营客户。
　　三.广告商家
　　与商户合作发布商户的信息，高铁乘客主要为商旅人士，其次为旅游人士，可以针对性的发布酒店及旅游景点的优惠活动等，实现与商家的双赢。形象和价值提升，便利客户，顾客可以通过该系统的终端机查询旅游信息，对旅客进行有针对性的进行品牌的宣传，通过信息发布系统，提高宣传的有效性针对性。
　　四.高铁运营部门
　　首先系统建成后将大大提升运营企业的服务质量，在列车运行过程中发生突发事件和紧急时间可以利用信息发布系统在显示设备上发布紧急通知和相关内容，提高运营的安全性，并为运营企业与乘客间建立起沟通的桥梁。提升服务能力，并为高车运营部门带来客观的经济收入。而且良好的通信服务，也将成为高铁相对于航空运输的重要竞争优势。
　　5、结束语
　　在高铁建设中应用先进的网络及信息技术，不仅可以为乘客提供直观、高效和人性化的服务，通过准确的服务信息引导，使乘客安全、便捷、舒适地乘坐高铁。同时，也能极大的提高高铁服务企业的服务水平、运营效率、应急处理能力和市场竞争力。