基于Stackelberg博弈的城市轨道交通CBTC系统越区切换研究

针对城市轨道交通CBTC系统无线局域网越区切换问题,结合具有竞争机制的Stackelberg博弈模型,提出一种采用协作分集技术的列车越区切换算法,满足CBTC系统可靠连续通信的要求。本文分析列车在无线局域网环境下的中继触发和越区切换过程,中继节点根据列车请求的带宽确定价格策略,设计一种基于价格和收益的列车效用函数,证明纳什均衡的存在性。为获取列车的最优带宽策略和网络收益,提出一种分布式迭代学习法求解纳什均衡,并进一步分析列车越区切换过程。仿真结果表明,本文提出的博弈策略能够激励中继节点参与协作,合理分配网络资源;列车动态越区切换时间小于50ms,切换成功概率明显高于传统切换方法。     

基于LSTM动态波束赋形的高速列车越区切换算法

高速列车越区切换参数具有较强的时空相关性，以及无线信号在不同线路地形下具有衰落差异性，这都对高性能的越区切换提出了新的挑战，针对这一问题，设计一种基于长短期记忆网络动态波束赋形的高速列车越区切换算法。提出基于LTE-R中继通信模型的高铁典型运行场景中波束无遮挡传输的基站天线高度设置规律，通过估计发射波束主瓣方向并利用参考信号接收功率序列的时间相关特性，提出eNB重叠区内天线波束增益需求预测模型；同时采用增加波束预留角策略实现联合约束条件下的高速列车越区切换。结合高速铁路典型运行场景(路堑、高架桥)的路径损耗预测模型仿真评估了算法性能。结果表明，所提算法以略微牺牲越区切换时延为代价提高了越区切换成功率，能够有效避免高速列车越区切换引起的通信中断问题。     

高铁定向天线同向辐射覆盖下的性能分析

通过理论分析和仿真发现,高铁移动通信网络在定向天线同向覆盖模式下,切换重叠区对于源基站是小区边缘,但对于目标基站却是信号最强的区域,即列车从弱信号区切换到强信号区不存在乒乓效应,可以提高车载台越区切换触发率.由于这种覆盖模式是同向辐射,列车在穿越切换区和基站时都不存在多普勒突跳,因此可降低移动通信系统的传输误码率.     

毫米波5G通信系统动态链路及决策树切换算法

毫米波是5G通信系统的重要频段,具有波长短、频带宽等优点.将毫米波5G通信技术应用于高速铁路车地通信系统,采用多链路融合无线通信组网方式,为车地之间的信息交换提供大容量、连续、可靠的无线传输通道.针对高速铁路车地通信中的越区切换,提出适用于不同环境的动态链路—决策树切换算法.经过仿真试验,证明动态链路算法可以有效完成切...     

一种基于预测和提前认证的机车越区切换方案

基于通信技术的列车控制CBTC(Communication-Based Train Control)系统是城市轨道交通信号系统的主流发展方向。WLAN自身所拥有的优势使其在CBTC系统中得到应用,其中存在的安全问题也成为研究热点。本文在对应用于CBTC系统中的无线局域网络链路层的越区切换具体过程进行深入研究的基础上,将一种基于混合Markov预测模型的WLAN越区切换机制应用于CBTC系统中,并用NS2仿真软件对该方案进行仿真,与一般硬切换过程相比较表明,该方案缩短了时间延迟,保证了列车在高速运行的情况下车地通信的实时性,并且在一定程度上减少了整个CBTC的工程造价。     

一种基于终端决策的自适应垂直切换算法

在未来的异构环境中,网络间的垂直切换将对QoS保证产生重要影响。首先建立一个利用各种移动通信系统中的广播信道广播业务质量信息、支持基于移动终端侧进行垂直切换的通用模型,并描述业务质量评价指标的定义以及终端侧进行切换判决的处理流程。然后应用检测与估值理论提出一种支持这一模型的自适应预测切换算法。算法依据接收到的广播业务质量信息,预测下一时间段用户获得的服务质量,继而做出切换判决。最后给出算法自身执行过程中跟踪多个接入网络业务质量状态的仿真,并以终端获得的服务质量以及切换事件发生的概率为指标、与基于简单预测和线性预测的切换算法进行了对比仿真。该算法能够实时地为用户选择最佳的接入网络,并提高网络侧的资源利用率。     

基于速度动态函的LTE-R越区切换优化算法

传统的LTE-R越区切换算法,采用固定切换迟滞门限和延迟触发时间的切换算法。但是当列车高速运行时,切换成功率明显下降,无法满足高速铁路无线通信系统对Qo S大于99.5%的要求。通过对切换流程、测量参数、控制参数的分析,提出一种基于速度动态函数的越区切换优化算法。该算法在低速、中速、高速3种列车运行状况下,更适宜高速铁路情景切换时机的选择。仿真结果表明:基于椭圆函数的LTE-R越区切换优化算法,既保证了列车在中高速运行时,越区切换成功率有着明显提升,又避免了列车在中低速运行时,乒乓切换事件频率过高。     

地铁隧道间漏泄无线通信越区切换问题的研究

介绍地铁隧道间漏泄无线通信的越区切换区域设置和漏泄电缆的连接方式。通过对不同速度等级的地铁列车在隧道间漏泄无线通信越区切换区域设置方案和漏泄电缆连接方式的分析,从工程经济性、实施性、可靠性等不同方面进行多方案的比选研究。使用漏泄电缆的地铁移动通信系统解决了车-地间双向大容量信息的安全传输及其高效切换问题,为列车安全运行和乘客提供优质的无线通信服务。     

CBTC列车安全定位中通信中断时间的研究

通信中断的存在会对目前城市轨道交通的CBTC列车安全定位产生影响,进而影响列车安全间隔距离。CBTC车地通信系统大多采用无线局域网技术。越区切换中断是导致通信中断的主要原因,根据IEEE 802.11协议的越区切换流程,本文推导出越区切换中断时间与列车速度的关系表达式,在此基础上根据安全定位的实现方法和移动闭塞系统中列车安全间隔距离的计算方法,推导出通信中断时间与影响安全定位的因素之一——估计的运行距离及列车运行安全间隔之间的关系表达式。建立两列列车追踪运行模型,仿真不同通信中断时间下两列车的追踪间隔距离。采用此关系表达式进行理论计算的结果与仿真结果验证了通信中断时间与估计的运行距离及列车运行安全间隔的关系表达式是合理的。     

一种应用于高速铁路的GSM—R快速切换算法研究

研究目的:随着我国高速铁路和客运专线建设,GSM-R数字移动通信系统在我国铁路得到迅速发展,同时也带来一些亟待解决的问题.GSM-R的线状覆盖方式,使列车运行过程中越区切换频繁发生,切换性能对系统的服务质量和行车安全有很大的影响,尤其是高速列车对GSM-R系统越区切换提出更加严格的要求.为在高速环境下实现快速可靠切换,针对切换算法进行研究,提出一种快速切换算法,达到缩短切换时延,提高高速环境下跨MSC间越区切换的成功率的目标.研究结论:通过研究提出了一种适用于高速铁路环境下的新型快速切换算法.在理论上对该算法的实现方式和性能进行了分析,并与常规的切换算法在切换时延上进行了比较.结果表明本算法在缩短切换时延上具有一定的优势,特别在跨MSC切换时能减少约64%的时延.采用快速切换算法非常适用于高速环境,通过缩短切换时间,从而提高切换成功率,为移动通信系统提供更高的可靠性和有效性.     

GSM-R网络异常越区切换分类及判决算法研究

GSM-R网络越区切换性能与高速铁路列车运行安全息息相关。在列车实际运营中,异常越区切换问题相比切换失败问题更为常见,但目前对其尚未有明确定义及有效的判决算法,也导致无法有效划分GSM-R小区,并分析其对行车的影响。基于GSM-R动态检测越区切换数据,结合列车位置与行驶方向,分析不同异常切换的特点,将异常切换问题分为提前切换、滞后切换、反向切换、重复切换、跨基站切换以及其他异常切换6类,并提出基于GSM-R网络基础数据库的异常越区切换判决算法,实现了列车异常越区切换自动识别和类型判定,以及以小区为单位的切换结果统计。结合实际动态检测数据对异常越区切换判决算法进行验证,依据实际案例分析不同类型异常切换的特征。实验结果表明,提出的异常越区切换分类标准具有合理性且判决算法具有准确性,为GSM-R通信小区的准确划分和异常切换的影响评估提供支撑。     

GSM-R无线网络越区切换问题研究及案例分析

越区切换是保障高速列车车-地数据传输的重要基础,切换失败或异常切换在CTCS-3级线路中可能会引起无线超时甚至系统降级。本文通过简要介绍GSM-R无线网络越区切换的基本流程,阐述越区切换的测试方法,基于高速铁路综合检测列车的动态检测数据分析近年来切换成功率指标的变化趋势,指出造成越区切换故障的原因,并提出优化建议。     

CBTC越区切换中断时间分析

基于通信的列车控制(CBTC)系统采用IEEE802.11标准作为无线通信传输协议。根据IEEE802.11标准中规定的越区切换流程,采用移动通信系统越区切换中断时间的计算方法,推导出越区切换中断时间与列车运行速度的关系表达式。采用此关系表达式进行理论计算的结果显示,在发射功率为17 dBm,发射和接收天线增益均为10 dB,发射与接收端损耗均为5 dB的条件下,典型行车速度为50,70,90 km.h-1时,越区切换中断时间应分别控制在224,160和124 ms以内才能够保证通信持续正常。建立2列列车追踪运行模型,仿真不同越区切换中断时间的后车运行曲线。仿真结果显示:列车以25 m.s-1(90 km.h-1)的速度行驶时,越区切换中断时间在130 ms以内能够满足列车通信的需求;验证了CBTC越区切换中断时间与列车行驶速度的关系表达式是合理的。     

城市轨道交通CBTC车地无线通信快速切换算法研究

基于通信的列车控制(CBTC)系统通过应用无线局域网(WLAN)进行车地无线传输.列车在高速行驶时不仅要求无线通信切换执行快速、而且要求切换判决迅速,本文通过分析传统WLAN越区切换在城市轨道交通上应用的瓶颈,在原有越区切换算法的基础上对其进行了优化.     

GSM-R网络越区切换优化及案例分析

正1概述GSM-R系统主要提供列调、电调等调度通信业务;提供各种车-地信息传送业务,如调度命令、无线车次号校核和监控等信息的传送;提供区间维护作业通信和应急移动通信服务;在CTCS-3(ETCS-2)级列控系统中作为车-地通道传输安全数据。越区切换是指在无线通信系统中,当移动台从一个小区(指基站或基站覆盖范围)移动到另一个小区时,为保     

高速铁路LTE-R改进切换算法的研究

针对高速铁路中LTE-R越区切换对切换时延和切换成功率的严格要求,以3GPP TS 23.401协议中的A3事件判决公式为基础,利用滤波中的测量周期Tm对触发时延进行计算,并结合列车的运行速度,对传统切换算法进行改进。通过对改进算法进行仿真,得到最佳切换参数。最后对两种算法采用相同的基站布置进行仿真比较,得出传统算法在列车运行速度超过205 km/h时,无法满足我国无线通信系统对越区切换成功率99.5%以上的要求,而改进后的算法在速度达到400 km/h时,切换成功率为99.6%,仍满足此要求。     

隧道内移动通信越区切换区域设置方案的比较研究

研究目的：针对我国城市轨道交通和铁路客运专线移动通信的越区切换位置存在的诸多问题，对隧道内移动通信切换区域的各种设置方案进行研究，为我国城市轨道交通和铁路无线通信网络规划和优化方案提供依据和参考。研究方法：通过对不同切换区域设置方案的分析，结合铁路移动通信技术的发展，从工程经济性、实施性、可靠性等不同方面进行多方案的比选研究。研究结果：提出了不同速度等级的铁路隧道内设置移动通信信号切换区域的几种方案，并对相应的方案做了分析比较。研究结论：隧道内移动通信信号切换区域的设置不仅受物体移动速度和切换时间的制约，还受高速移动带来的信号快衰落及不同制式移动通信系统切换机制的影响。     

一种基于车载双天线的GSM-R冗余网络无缝切换方案

随着铁路现代化的发展,列车运行速度逐渐增加,由此导致列车在穿越GSM-R网络小区的过程中需要频繁地执行越区切换操作。由于GSM-R网络先断后连的硬切换方式必然造成切换过程中存在通信中断等问题,对行车造成一定的安全隐患。传统的切换优化方法仅针对单层网络中移动台越区切换过程进行改进,忽视了GSM-R系统现有的冗余网络配置特点。本文提出一种将GSM-R双层冗余网络中的不同基站组成一个为列车服务的虚拟小区,并采用车载双天线与虚拟小区进行协作通信的方案,以充分利用冗余网络配置特点,从而实现列车穿越小区过程中完成无缝切换操作。仿真结果表明:所提出的方案使切换中断率明显降低,为列车的安全运行提供了可靠保证。     

一种高移动场景下基于CoMP的切换方案及性能分析

随着高速铁路的不断发展和列车速度的不断提高,高铁场景下车地通信的可靠性和高效性引起广泛关注。列车速度的提升导致更加频繁的越区切换,使系统的可靠性得不到保障,因此列车速度的提升对高铁通信网络的安全性和可靠性产生严重影响。本文提出1种将LTE-A(Long Term Evolution-Advanced)网络应用到高速铁路场景并基于协同多点传输/接收CoMP(Coordinated Multi-Point transmission/reception)技术的切换优化方案模型,方案参考协作集加入模型。对系统切换成功率等进行性能分析,并与传统切换方案进行性能对比。分析表明:本文基于CoMP的切换方案可有效提升高移动性下网络的切换成功概率,明显改善系统的可靠性和效率。     

城市轨道交通车地通信TD-LTE综合业务承载测试分析

郑州地铁1号线车地无线系统首次采用TD-LTE(分时—长期演进)专网。通过专用测试仪器和网络测试系统,对TD-LTE车地无线传输性能和综合业务承载能力进行测试。分析了测试内容和测试结果,指出TD-LTE专网具有实时性好、可靠性高、稳定性强、丢包率低、越区切换业务无中断且成功率高、终端连接时间短且成功率高等优点,适合高速移动下大带宽以及多业务服务质量保障的轨道交通综合承载要求。