以让旅客出行更美好为目的,以“列车公众无线网络”为基础,以“旅客行程服务”和“特色车厢服务”为核心,构建中国铁路高速列车智慧出行延伸服务平台,为旅客提供高速移动场景下智能化、多样化、个性化的高质量出行服务体验。基于现阶段中国高速铁路运行环境及沿线网络覆盖情况,提出了基于运营商公网、卫星通信和超宽带无线局域网（EUHT-Enhanced Ultra High Throughput）三种车地通信备选方案,利用定性与定量相结合的综合评价方法,分别对三种备选方案的建设难度、投入成本及服务性能进行对比分析,确定了现阶段以“运营商公网”方式搭建高速列车公众无线网络。基于运营商公网实现车地通信,以不影响动车组电磁干扰与安全为前提,设计了高速列车公众无线网络组网架构,为进一步完善高速列车公众无线网络的运维管控、智能化延伸服务、网络服务性能以及系统安全性,深入研究面向动车组公众无线网络复杂设备的运管平台、高铁CDN（Content Delivery Network）流媒体智能调度、基于列车位置的接收波束成形技术和网络安全防护设计,最终为旅客提供了面向移动出行场景的行程优选、在途娱乐服务、高铁订餐、接送站等定制化延伸服务。随着5G技术已全面进入商用时代,为进一步提升旅客出行服务体验,以5G在垂直行业应用为契机,提出5G与高速列车公众无线网络融合组网方案,创新高速列车公众无线网络建设和运营新模式,论文的具体工作如下:1、深入分析当前高速移动出行场景下旅客的服务需求,调研了国内外公共交通领域公众无线网络服务模式及经营现状,提出了以实现高速列车公众无线网络服务为目的,带动铁路旅客出行服务向多样化、智能化、个性化方向发展的设计方案。在系统分析了既有条件的基础上,提出了通信技术选择、服务质量和安全保障和系统运维管理等难题。2、研究并提出了一种基于OWA（Ordered Weighted Averaging）算子与差异驱动集成赋权方法,利用基于OWA与差异驱动的组合赋权确定评价指标权重,并通过灰色综合评价方法计算各方案的灰色关联系数,得到灰色加权关联度,对三种备选方案合理性进行优势排序,最终确定了现阶段基于运营商公网为高速列车公众无线网络车地通信方案。3、基于动车组车载设备安全要求,设计了高速列车公众无线网络总体架构、逻辑架构和网络架构;基于动车组车厢间的互联互通条件,分别设计有线组网和无线组网的动车组局域网解决方案。4、基于Java基础开发框架,采用Jekins作为系统构建工具,设计面向高速列车公众无线网络的云管平台微服务架构设计。使用高可用组件和商业化的Saa S（Software-as-a-Server）基础服务,保证云端的可扩展性、高可用和高性能,解决了列车公众无线网络的远程配置及管理。5、基于传统CDN原理和部署并结合高速列车车端的线性组网物理链路的特点,提出基于高速列车组的CDN概念,简称“高铁CDN”。设计由中心服务器提共一级缓存,单车服务器提供二级缓存的高铁CDN的两级缓存方案,每个二级缓存的内容为一级缓存的一份冗余,以此进一步提升旅客使用公众无线网络的体验,同时结合DNS解析技术提升请求的响应速度并减少出口带宽及流量的占用,提供了流畅的视频娱乐和上网体验。6、基于列车高速运行场景,分析了基于位置信息的多普勒效应补偿对于提高接收信号质量的影响,通过实验模拟了接收波束成形技术对于LTE（Long Term Evolution）每个时隙下网络速率的变化,提出了350km/h高速移动场景下基于位置信息的多普勒效应补偿技术,以验证了基于位置信息的多普勒补偿技术和接收波束成形技术在高铁场景下的有效性,并通过实验证明了天线间距和天线数量对于波束成形技术的影响关系。7、针对高速列车网络环境,根据802.11系列相关协议中Beacon数据包会携带AP网络相关属性进行广播这一特点,利用协议标准未定义的224字段进行唯一性标识加密,唯一性标识加密算法是通过RC4、设备MAC地址与随机码组合,不定期更新。系统采用AP（Access Point）间歇性扫描形式检测,调整虚拟接口到过滤模式,不断轮询所有频道,实现车载非法AP的检测与阻断。8、基于列车无线公众网络,打造了车上车下一体化、全行程、链条式延伸服务生态,实现了人流、车流、物流3流合一,极大提升了旅客出行服务体验。9、针对5G应用场景及业务需求,基于现有高速列车公众无线网络运营服务系统,通过复用其基础设施,采用5G室分技术设计了列车公众无线网络与5G融合组网方案。该方案通过创新建设模式,引入车载室分设备,并结合5G大带宽、低时延、多连接等特性进行无线调优方案设计,实现车厢内部5G信号和Wi-Fi信号的双重覆盖。