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高铁免费上网时代到来 京沪线与京津城际WIFI技术有何不同?

发布时间:2017-08-10 16:55:19  |  来源:极科网  |  作者:   |  责任编辑:邹添盛

8月4日上午,京津城际高铁北京南开往天津的C2027次列科车1号车厢新增了一套上网设备,在时速300公里的车厢内可用手机连接免费的无线网络,体验高速行进中的列车网络服务。在使用过程中,网速一直很稳定,而且连接速度很快,与平时在家里使用宽带的感受差不多。

新京报记者京津城际体验无线通信网络

而早在6月26日,中国自行设计研制、全面拥有自主知识产权的中国标准动车组列车“复兴号”率先在京沪高铁的两端北京南站、上海虹桥站首发。复兴号搭载的无线上网设备也令乘客体验到了免费WIFI上网的便利。短短两个月时间,中国高铁就给我们带来了一次又一次的惊喜体验,享受到无线上网的乐趣。京沪线与京津城际WIFI有何不同呢?下面极科网来给大家科普一下。

复兴号高铁采用基于卫星通信的旅客列车无线局域网系统

首先我们来看看京沪高铁线的“复兴号”动车组是如何实现WIFI上网服务的。“复兴号”动车组乘客上网系统,采用的是基于卫星通信的旅客列车无线局域网系统设计,这个系统建立了“卫星+4G”互为冗余(当一个设备出现故障时,另一个设备可以立刻使用替代)的互联网接入和车内区域的无线网络覆盖,可提供无线互联网的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(在调试阶段,WiFi还不支持旅客观看视频)。目前“复兴号”8节车内一共插入9张SIM卡,每一节车厢可以承载80到120部移动终端。

这个基于卫星通信的"卫星+4G"旅客列车无线局域网系统到底是如何为乘客提供上网服务的呢,下面极科网带大家来具体了解该系统的具体构成及技术细节。

一、系统结构

系统以每节车厢为最小服务单元,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。

1、对内接口:主要由间车服务器、Wi-Fi天线、中心服务器以及网络交接单元构成。单车服务器通过无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。单车服务器可以实现软件更新、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搞干扰、带宽高、易操作维护的千兆级以太网连接,实现厢内无线Wi-Fi信号覆盖。

2、对外接口: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、调制解调器、转码服务器实现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受天线,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。

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。

二、软件架构

软件系统自上而下分为表现层,服务层,数据层三层。

1、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的份额。IOS是ipad、iphone、ipod touch的默认及唯一系统。ISO具有简单易用的界面及稳定性,成为ipad、iphone、ipod touch的基础。

2、服务层技术: 是系统软件的重部分,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、安全与监控系统等来实现。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。

3、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。


京津城际采用基于EUHT技术的轨道交通车地无线通信系统

说完了京沪线上“复兴号”动车组的WIFI结构,我们再来了解京津城际列车上所用的超高速无线通信(EUHT)。EUHT(Enhanced Ultra High Throughput)技术直译为增强型超高吞吐率,EUHT并不是平时说的WIFI技术。WIFI设备通过无线路由器传输数据,而EUHT如果要比喻的话,就如同给车上连接了一根超宽宽带的光纤,只不过是通过车地的空中传输,实现宽带无线传输。

基于EUHT的轨道交通车地无线通信系统包括中心、车站、轨旁和车载设备四部分构成。(缩略语解释:EAU:EUHT接入单元、EBU:EUHT基站单元、ECC:EUHT控制中心、EDC:EUHT数据中心、EDU:EUHT室内单元、ESU:EUHT服务单元)

一、中心设备

由EDC(数据中心)、ECC(控制中心)和EDU(室内单元)设备构成。EDC设备实现与视频监控系统控制中心、PIS系统控制中心以及视频安防监控系统中心设备的连接,接收来自PIS系统控制中心、视频监控系统控制中心以及视频安防监控系统中心设备的数据并回应其请求;ECC设备对全线的EUHT系统设备进行网络管理和状态维护;ECC、EDC设备通过设置在中心的EDU及地面EDU实现同轨旁设备的网络连接。

二、车站EDU设备

实现同其他车站数据的交换功能;并配合ECC或者独立实现本站管辖区域内轨旁设备的接入管理、认证管理和状态监控功能,实现同其他车站数据的交换功能。

三、轨旁EBU设备

实现车地双向数据的无线传输功能。EBU(基站单元)设备的主要参数如下:通信频点:5GHz-6GHz,可配置;带宽:20/40/80MHz带宽;发射功率:20dBm(支持256QAM),支持自动功率调整;传输速率:500Mbps吞吐率;自动切换:延时小于40ms,切换成功率99.99%。

四、车载设备

由EAU(接入单元)设备和ESU(服务单元)设备构成。EAU设备实现同轨旁设备的无线数据双向高效传输功能;ESU设备实现流量动态均衡、多业务接入以及业务优先级控制。EAU设备的主要参数如下:通信频点:5GHz-6GHz,可配置;带宽:20/40/80MHz带宽;发射功率:20dBm(支持256QAM),支持自动功率调整;射频通道:最大4个通道,支持前向、后赂双极化天线;传输速率:500Mbps吞吐率;自动切换:延时小于40ms,切换成功率99.99%。

EUHT技术及系统集成由广东新岸线公司提供。公司自2016年初便开始在京津城际线路上小范围测试该技术,2017年6月又委托北京交通大学轨道运行控制系统国家工程研究中心对该技术做了相关测试。测试结果显示,在城际高铁300公里/小时的高速移动情况下,该技术平均传输带宽可达到150Mbps,是目前的第四代移动通信技术(4G)的大约10倍,已达到下一代5G技术提出的多项性能指标要求。

在京津城际120公里长的全线,该公司目前已经安装了109个基站,实现了线路全覆盖,预计到今年年底前就能开始运营。届时,所有乘客均可以连接车厢内的移动网络,满足浏览网页、观看视频等需求.该技术的实际使用网速和一般家中Wi-Fi相差无几,但家中Wi-Fi技术的缺点在于无法在高铁这样高速移动的条件下直接用于车地传输,而EUHT系统具有高速移动情况下的大容量数据传输、高可靠、低延时等技术优势。


 
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