客运专线GSM-R链路平衡的研究

结合新建铁路合肥至蚌埠客运专线GSM—R移动通信系统的设计，对GSM-R移动通信系统传播模型、链路平衡、越区切换等进行分析，并根据传播模型结合铁路环境特殊性，编写了《GSM—R链路预算软件》。     

新型GSM-R网络组织和调度通信的研究

GSM-R是在GSM基础之上,针对铁路移动通信的特点而开发的一种专用无线通信系统.当前为适应2005年3月铁道部提出的实行铁路局直接管理站段的体制,原有的GSM-R网络组织结构和调度通信过程,应当有所改进.本文就对该问题进行讨论研究,并提出改进的方法,最后得到改进后的GSM-R网络.     

影响CTCS-3车地数据传输的GSM-R网络服务质量指标与优化

铁路综合数字移动通信系统GSM—R网络是中国列车控制系统CTCS-3级列控系统车地通信的基础平台,由于无线网络自身的特性,通信中断总是不可避免地以一定的概率出现．本文分析了影响GSM-R网络服务质量的电路域指标,并对其中导致通信失败和通信中断的连接丢失率、传输时延、传输干扰、越区切换中断时间及越区切换成功率5个关键参数进行了分析,同时给出了我国现阶段使用GSM—R无线通信网络的CTCS-3级高速铁路的相关参数设定参考值,为GSM—R网络设置和参数优化提供参考,并对未来铁路数字无线通信的网络规划与优化给出一些建议．     

GSM-R系统的安全策略研究与改进

由于网络结构与用户终端移动性本身的制约,GSM-R本身存在着一些网络安全隐患,本文旨在提出GSM-R系统安全策略的改进方案.文章结合GSM-R系统在铁路上的应用,简要阐述了现有GSM-R系统所采用的安全机制和存在的安全缺陷.针对GSM-R系统采用的单向认证和信息加密的局部性两个方面分别提出了相应的改进方案,即系统的双向认证和端到端加密,并详细描述了认证过程和加密过程.     

基于京津城际铁路的GSM-R通信安全评价方法研究

GSM-R系统作为铁路信息化专用移动通信平台,在欧洲高速铁路中广泛应用,我国也确定采用该技术作为高速铁路无线传输平台,隐藏于GSM-R系统中的任何安全隐患,都可能导致国家和旅客重大生命财产损失.本论文提出了采用故障树分析法对京津城际铁路GSM-R网络的安全性进行了深入研究,同时对如何保障通信网络安全提出了建议.     

GSM-R小区内列车驻留时间分布模型

为研究客运专线区间上GSM-R(铁路移动通信系统)小区内列车信道占用时间和列车呼叫切换率等关键参数,建立了一种新的GSM-R小区内列车驻留时间分布模型.该模型假定GSM-R小区实际覆盖范围服从均匀分布,从而GSM-R小区内线路长度也服从均匀分布,并假定列车运行平均速度服从均匀分布.基于上述假定,获得了模型的理论分析和仿真分析结果.研究表明,当GSM-R小区半径为3~8 km时,该模型的理论分析与仿真分析结果一致.     

基于模糊逻辑算法的GSM-R越区切换算法

GSM-R网络的越区切换是实现GSM-R网络不间断通信的核心技术之一,由越区切换时延造成的掉话约占总掉话数的40%,且通信质量低.在系统分析GSM-R网络的信号传输过程以及时延成因基础上,提出基于模糊逻辑算法的GSM-R网络越区切换算法,以提高切换速度、降低切换时延并提升GSM-R网络的通信质量.仿真结果表明,该算法可以有效地降低切换时延及掉话率,提高了系统的通话质量.     

铁路大型枢纽地区GSM-R网络无线资源的管理

铁路大型枢纽如编组站通常以办理大量列车到达、解体、编组出发、直通和其他列车作业等业务为主,邻近区域汇接有大量相互交叉的线路,这些相互交叉的部分,无线网络可能相互重叠并引起干扰,实现大容量无线覆盖有一定难度.为解决铁路编组站地区特殊的地理条件和组织形式下的无线资源管理问题,本文首先明确了编组站GSM-R系统的基本构成,分析了编组站无线资源管理存在的问题,结合编组站频率规划、交叉线路无线覆盖等问题进行了研究.研究结果表明,微蜂窝和紧密频率复用有条件为枢纽地区提供更好的无线覆盖质量.最后提出了适合枢纽地区GSM-R频率规划和无线覆盖要求的技术方案.     

基于随机Petri网的GSM-R越区切换成功率的形式化分析

首先建立了基于随机Petri网的GSM-R越区切换模型,在模型中综合考虑了信道故障、信道占用和越区切换参数配置不合理等影响越区切换成功率的因素.其次,说明了随机Petri网与马尔可夫链的关系,以及使用马尔可夫链分析“GSM-R越区切换的随机Petri网模型”的方法.最后,利用SPNP工具分析了影响GSM-R越区切换成功率的因素,发现GSM-R小区预留信道越多,越区切换成功率越高;列车运行速度越高,越区切换成功率越低;在一定范围内,列车追踪间隔越大,越区切换成功率就越高     

GSM-R无线冗余覆盖及可靠性建模分析

作为车地之间安全数据传输的双向通道,具备安全可靠无线网络覆盖的GSM-R系统是安全行车的保障.探讨了同站址双网和交织站址单网无线网络冗余覆盖方案,利用可靠性理论对两种方案进行抽象建模,并推导出两种网络模型的可靠度结果.通过对比分析,认为交织站址单网覆盖比同站址双网覆盖更能满足中国列车运行控制系统对于GSM-R无线网络覆盖的需求.     

GSM-R网络中共享中继增强型切换机制

为了提高GSM-R系统的切换成功率,设计了一种共享中继增强型切换机制,利用共享中继改善相邻基站重叠区内来自目标基站的信号质量,明显区分不同基站的信号,减少信号波动导致的切换误判.仿真结果表明:利用增强型切换机制将列车的切换触发地点提前约500 m,从而保证列车在重叠区内具有足够的距离完成切换,并且由于信号质量的改善,减...     

基于CTCS3级的高速铁路通过能力分析

针对GSM-R（GSM for railway）通信中断给高速铁路运输组织带来的问题,分3种影响模式,利用扣除系数法及直接计算法来分析列车通过能力,得出GSM-R通信中断对列车运行速度和运输组织造成一定的影响,GSM-R通信中断的时间（一定时间）测算列车通过能力的明显下降区域及下限值,说明高速铁路运输组织往往不是按照最佳运输方案进行的结论.     

铁路专用移动通信场强测量检波方式研究

在铁路专用移动通信网场强测量中,检波方式将决定场强测量结果的准确性. 常用检波方式有正峰值检波、均值检波和有效值检波.铁路数字移动通信系统（GSM-R） 场强测量标准采用正峰值检波,而在实际运营中,场强测量的结果与通信系统实际应用 效果存在一定差异,进而影响了通信系统的实际性能.本文主要研究了场强测量接收机及 不同检波器的工作机理,根据数学描述建立了不同检波方式的模型,设计了实验室静态 环境和现场动态环境下验证不同检波方式的测量方法,并进行了测量,对不同检波方式 测量的数据进行对比分析.分析结果表明,有效值检波更适合GSM-R场强测量.     

GSM-R网络切换掉话的分析与处理

为解决石太客运专线GSM—R网络的切换掉话的问题．利用话务统计分析、路测与动态测试等网络优化方法,对网络所用切换算法和光纤直放站对基站接收性能的影响进行了理论研究．分析结果确定,切换掉话原因为网络场强覆盖不合理和光纤直放站的上行增益过高造成的．本文采用调整相邻小区天线俯仰角和下调直放站上行增益的方法,实现了两个小区之间的正常切换,解决了该切换掉话的问题．     

高速铁路信号系统网络安全与统一管控

为了保障我国高速铁路信号系统的网络安全,从高速铁路信号系统的整体架构出发,对系统所面临的网络安全问题进行了全面的分析,涵盖了分散自律调度集中系统、列车运行控制系统、集中监测系统和GSM-R无线通信系统等.在此基础上,提出了基于软件定义网络(SDN)的高速铁路信号系统网络安全统一管控方案,把分散自律调度集中网络、信号安全数据网和集中监测网络通过软件定义的方式进行管控和隔离,实现了对网络流量的精细控制和统一管理,利用逻辑上统一的控制器实现全局的设备注册管理、安全通信访问控制和网络数据的追踪溯源,从而提高了网络的安全性,减小了网络管理的复杂性.通过分析可知,本文所提出的架构具有逻辑集中管控、统一安全策略、网络可编程等特点,相对于分散管理的网络更适用于高铁信号系统专网的网络安全管理,可以解决我国高速铁路信号系统不同安全等级网络互联和复杂网络安全管控的问题.