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高速铁路视频点播系统设计

姓名：王芬

学号：S课程：毫米波通信技术

指导老师：刘发林教授

摘要

随着信息时代的到来和人们生活水平的不断提高，高速铁路上旅客的工作与娱乐空间亟需进行扩展，视频点播（VOD）是一种交互式的多媒体信息服务形式，用户可以根据自己的需要和兴趣选择视频信息进行点播，并能够控制其播放过程。本文设计了一个高速铁路视频点播系统，用于提供精彩的宽带点播业务。

文中首先介绍了高速铁路视频点播系统的组成结构；接着详细地说明了通信网络中无线接入网的通信方式、协议以及多址方式，并给出了无线通信链路的预算；最后分析了多普勒效应对通信系统的影响，并提出了一种解决方案。

本文所设计的高速铁路视频点播系统，既可以支持以车为单位的点播服务，也可以支持以个人用户为单位的无线接入服务，并且具有一定的双向通信功能。

关键字：视频点播；WATM；OFDM；链路预算；多普勒效应

目录

TOC\o1-3\h\z\u1绪论 4

2VOD系统构成 4

2.1服务端系统 5

2.2通信网络系统 6

2.2.1通信方式及协议 6

2.2.2多址方式 7

2.3客户端系统 7

3链路预算 8

4多普勒效应的影响 9

5结论与展望 9

6参考文献 9

1绪论

随着高速铁路的发展，很多列车已经在车内安装了音视频设备。为了进一步提高高速铁路的服务标准，引入视频点播系统可以成为一种可行方案。视频点播（VOD，VideoonDemand）是一种受用户控制的视频分配业务，它使得用户可以交互的访问远端服务器所存储的丰富的节目资源。VOD可以提供娱乐、教育、商业等领域的多种应用，如影片点播、热点新闻点播、交互视频游戏和远程教学等等。因此将VOD技术应用到高速列车上，将对铁路信息化体系的建设起到很大的作用。

目前，铁路已有的信息系统在提高铁路的运输能力、提高列车安全性能等方面发挥着重要作用，但是，现有的通信系统，如GSM-R系统只能解决中低速条件下（﹤250km/h）列车和地面节点之间的列控窄带通信需求，对于超高速（300～580km/h）移动条件下，以乘客数据业务为主体的宽带无线数据通信将是未来高速铁路无线接入需要解决的关键问题。

本文首先介绍了高速铁路视频点播系统的通信业务和总体构成，包括服务端、通信网络和用户终端三部分，其中重点介绍了无线接入网的相关内容，包括通信方式、通信协议以及多址方式的选择；第二部分详细给出了无线通信系统上下行链路的预算；最后针对列车高速运行的特点，分析了多普勒频移对通信的影响及相应的解决方案。

2VOD系统构成

视频点播就是“从信息源筛选出用户选择的节目，通过通信网的传输，分发到用户终端设备上。”视频点播具有以下特点：

点对点通信，服务端通过通信网络将用户指定的节目传送给该用户，用户通过点对点方式对节目的播放实施控制；

通信的不对称性，由于服务器到用户终端的下行信道要传送视频节目，所以需要很高的带宽。而用户终端到服务器的上行信道只需传送较少的用户控制信息，带宽较窄；

用户需要有专门的接收设备等等。

一个完整的VOD系统由服务端系统、通信网络系统、用户终端系统三部分组成，如图2-1所示。

图2-1VOD系统组成

在高速铁路中实现VOD系统，应该具有以下的通信业务：

以车为单位的点播服务。控制人员可以激活整个VOD系统进入广播状态，此时所有用户终端不再接收请求操作并同步显示控制人员点播的节目，直到广播完毕重新回到各终端独立控制的状态。

以个人为单位的无线接入服务。包括用户独立的视频点播服务以及其他综合信息服务，例如列车时刻、天气预报、城市介绍等。另外，可以将网络服务器接入到Internet，各个用户终端就可以将网络服务器作为代理服务器，访问Internet上的各项资源。

高速铁路视频点播系统的组成如图2-2所示。下面详细介绍各个组成部分。

图2-2高速铁路视频点播系统组成示意图

2.1服务端系统

服务端系统主要由视频服务器、档案管理服务器、内部通讯子系统和网络接口组成。档案管理服务器承担用户信息管理、计费、影视材料的整理和安全保密等任务。内部通讯子系统主要完成服务器间信息的传递、后台影视材料和数据的交换。网络接口主要实现与外部网络的数据交换和提供用户访问的接口。视频服务器主要由存储设备、高速缓存和控制管理单元组成，其目标是实现对媒体数据的压缩和存储，以及按请求进行媒体信息的检索和传输，它不仅要能够连续、实时的读取视频数据，还必须支持大量用户同时对视频数据的访问，由于每个访问请求都是高速率的，访问的视频数据又各不相同，因此服务器需要采用合理地管理和调度机制。另外对于交