公专网融合的5G数据分流方法研究

国铁集团在2021年披露了铁路5G专网的业务和功能需求，明确提到5G公网可以作为5G专网的补充。因此，研究如何实现5G公专网的协同使用以及在此过程中需要解决的问题具有重要意义。5G公网在与铁路5G专网协同使用过程中，需要预先设想应用场景和系统架构，同时在利用5G公网资源的过程中，还应解决如何在公网核心网AUSF单元进行授权认证和通过不同路径传输数据的难题。以上述问题为切入点，在充分理解国铁集团对业务和功能需求的基础上，对铁路5G公专网融合应用场景和架构提出初步假设，研究了铁路UE在公网AUSF单元的授权和认证流程，并提出了一种公专网融合的5G数据分流方法。     

5G高铁专网部署优化策略及应用技术研究

针对高铁运行车速快、无线网络环境复杂、制约5G高铁专网应用的因素较多等问题，探究如何充分利用5G网络优势支撑信息化、智能化高铁发展成为迫切需要。通过分析归纳近年来国内外5G高铁专网技术发展与应用的研究现状，指出该领域的主要研究方向；然后，通过经验总结与理论推导对5G高铁专网SA与NSA(独立组网与非独立组网)部署架构、站址规划选择方法和设备选型策略进行分析并给出指导性建议；接着，对影响5G高铁专网质量的3个主要基础优化方向和原则进行理论分析并特别针对切换问题提出“日”字形切换方案；最后，结合5G高铁专网大带宽、低时延、大连接的特性对3个主要应用领域进行了基本方案设计与概述并说明了其面临的问题和挑战。研究成果解决了我国5G高铁专网部署与应用过程中面临的部分规划、建设、优化及应用方案设计问题，具有一定的借鉴与指导意义。     

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.     

基于PMIPv6的高速铁路信息网络

铁路飞速发展以及网络技术和无线接入技术的日新月异,在高速铁路中部署信息网络成为铁路建设的重点内容。当前的移动性协议如MIPv6、HMIPv6、FMIPv6等都是基于终端的移动性协议,需要终端安装运行移动性支持协议。在研究代理移动IPv6协议的基础上,设计了基于代理移动IPv6的高速铁路信息网络,实验测试结果表明相比于传统的MIPv6,能够有效减小移动性管理对移动终端的要求、降低交互信令的复杂度、增强网络的可管理性。而这正是铁路这一特殊应用场景所需求的。     

双冗余网卡高速切换的实现

双冗余网卡在铁路通信设备中大量应用,如何实现其高速切换是应用中的关键技术之一,而网络故障检测速度直接影响双冗余网卡的切换时间.以Interl 82546GB网卡为例,介绍在Windows操作系统下,通过在网卡驱动中读取寄存器,快速检测网卡故障,从而实现双冗余网卡高速切换,使双冗余网卡的切换时间缩短至70 ms,大大提高切换速度,从而保障各类铁路通信设备应用的正确性、稳定性和可靠性.     

铁路5G创新实验室正式投入使用

位于中国铁道科学研究院集团有限公司环行铁道试验基地的铁路5G创新实验室于2020年12月18日开通投入使用。按照中国国家铁路集团有限公司的统一部署要求,中国铁道科学研究院集团有限公司联合中兴、华为等国内多个主流5G设备厂商和三大运营商,共同搭建铁路5G创新实验室。实验室+外场(环行铁道5G实验环境)构建了我国铁路第1个内外场结合、动静态兼顾、公网专网融合的铁路5G移动通信平台,为铁路5G专网系统设备研发和铁路5G公网、专网应用业务调试提供了统一的测试环网境。     

铁路客运信息交互系统双服务通道传输协议的研究

铁路客运信息交互系统是采用移动通信网络作为数据通道的业务系统,由于移动链路存在丢包和断线等不稳定因素,为保证业务数据的完整性和安全性,必须采用有效的传输协议,并实现科学的应用和控制.文章从传输协议特点、应用类型、链路检测与协议切换等方面,研究铁路客运信息交互系统的双服务通道传输协议.     

基于5G-R的铁路物联网固定终端连接管理平台方案

5G-R系统是铁路下一代数字宽带移动通信系统,在民用5G系统的基础上针对中国铁路应用场景定制化开发。在高带宽、大连接、低时延的标准特性上,增加了集群通信、智能呼叫、位置管理等铁路特定功能。为适应智能铁路物联网需求发展,面向铁路沿线5G-R网络覆盖,针对铁路物联网数据回传与行车业务数据共网回传的需要,在5G-R体系中提出连接管理平台功能实体。连接管理平台用于管理铁路物联网中进行基础设备设施监测检测的地面固定终端,通过协调数据发送计划,平衡无线网络话务量,实现对无线资源的统一调度,在保障行车数据传送的基础上实现铁路基础设备设施监测检测系统数据有序回传。针对铁路基础设备设施监测检测系统固定终端的业务需求,对连接管理平台的系统架构、功能组成、运维管理提出细化方案。     

5G技术与铁路技术站作业的融合应用探讨

推进铁路技术站智能化建设已成为当前阶段车务技术应用发展的趋势.通过分析我国铁路技术站相关作业现状及未来发展方向,梳理未来技术站作业的通讯需求,结合目前通信手段无法满足未来技术站生产作业智能化的问题,提出5G技术与铁路技术站作业融合发展的总体思路与融合架构,最后基于5G技术的低时延、高可靠、大容量等技术特点的优势,探讨5...     

基于5G技术的动车组车载数据传输及监控系统研究

介绍动车组车载数据的传输和应用现状,根据5G的应用场景,提出基于5G技术的动车组车载数据传输及监控系统总体架构,明确系统的运行状态实时监控、故障报警关联分析和大数据预测分析功能,利用5G技术的增强带宽、高可靠、低时延和网络切片关键技术,实现对动车组更精准、全面的实时监控,为动车组的运行安全提供了保障。     

铁路GSM-R双层网络切换优化方法的研究

现代铁路的建设对GSM-R提出更高的要求,同时也带来一些亟待解决的问题.为在高速环境下实现快速可靠切换,通过对切换原理的研究,用改进的TA定向法简化相邻小区的列表和改进的功率估计切换算法得到一种适应于铁路的切换的优化方法.     

基于通信的列车控制系统越区切换算法研究

无线局域网是城市轨道交通CBTC(基于通信的列车控制)系统车地通信的主要方式之一.在考虑轨旁接入点冗余的基础上,提出一种频率组合切换算法,将检测到的频率数目作为列车越区切换的判断依据,利用邻居图使切换时延满足列车服务质量的要求.与传统切换算法相比,该算法实现简单、切换时延小,能够确保车地通信网络可靠快速切换.     

基于分离机制互联网络的移动性管理研究

基于分离机制提出一种新的互联网结构.该结构明确分离主机身份和其位置信息,分离传输层和网络层的地址功能,直接支持移动性.该结构明确分离互联网接入网和核心网,接入网和核心网内的IPv6路由伸缩性增强.本文重点给出基于分离机制的互联网移动性管理协议,支持基于主机和基于网络的移动性管理.给出移动性管理费用和切换延迟的解析模型,分析移动性和系统参数对移动性管理费用和切换延迟的影响.分析结果表明基于分离机制的互联网移动性管理协议由于位置管理相关消息经历网络处理节点较多,切换延迟较大,同时基于网络的移动性管理在减小切换延迟方面有较大优势.     

铁路5G专网宽带集群通信MC设备组网技术研究

为满足智能铁路的发展需要，我国铁路通信正在逐步向5G专网演进，其中，宽带集群通信MC设备是铁路5G典型应用的关键装备。智能铁路的发展对保障关键业务安全可靠提出了更高的要求，MC设备组网技术与集群和调度通信业务可靠性、稳定性密切相关。首先，阐释MC设备的系统架构和互联互通接口，提出MC业务功能需求，为组网技术研究奠定基础；其次，基于铁路5G专网建设规划，提出MC设备总体部署方案，并结合MC系统特点，提出相适应的云部署建议；最后，紧密结合铁路应用需求，通过研究主备、负荷分担、双活等技术，提出一种业务容灾能力更强的MC设备容灾备份方案。研究结果表明，所提出的部署和容灾备份等组网技术，能够为MC设备的工程应用提供指导，以提高系统和业务的可靠性；铁路宽带集群通信MC设备的应用，能够提供多媒体集群通信服务，为智能铁路发展提供有力的通信保障。     

5G技术在铁路数字化货运场站的应用研究

铁路货运场站数字化过程中需要接入各种移动终端和大量物联网(IoT,Internet of Things)设备,亟待实现高速度、低时延和低功耗的网络通信。针对数字化铁路货运场站的业务需求,利用5G网络切片、5G边缘计算、D2D通信、5G网络安全等关键技术,提出铁路数字化货运场站的总体方案,探讨5G技术在作业安全监控与管理、智能装卸作业、智能货检作业、货场资源管理、物流配送和无人驾驶货物运送等场景中的应用,以期推进铁路货运场站数字化和智能化发展,提升铁路货运场站运营效率,为客户提供更加高效、便捷的现代物流服务。     

高速铁路宽带无线通信系统切换方案研究

作为实现宽带无线通信高可靠性的关键技术,越区切换的性能优劣将会严重影响列车的行车安全和用户体验。由于传统蜂窝小区制的通信系统已不再适用于高速铁路,对此利用分布式天线系统(distributed antenna systems,DAS)和两跳架构,构建适用于高速铁路场景的系统网络架构。针对架构中不同集中单元(central unit,CU)控制的远程天线单元(remote antenna unit,RAU)之间的频繁切换导致成功率低的问题,在考虑同频干扰和阴影衰落的条件下提出一种快速触发切换方案。当列车从当前RAU向相邻CU控制下的RAU移动时,首先为了缩短切换请求及响应的时间以及获得更高的成功率,在低于服务RAU信号质量最高时触发切换准备阶段。其次当切换请求和接入目标RAU的指令发送失败时,可通过多次重传提高重叠区的触发概率和减小切换过程中的失败概率,并与传统切换方案在切换性能指标上进行比较。研究结果表明,该网络架构的覆盖范围内具有较高的信号质量,所提出的快速切换触发方案相比于传统切换方案,可以显著提高重叠区内的切换触发概率,确保在切换范围内以更低的失败概率完成切换,并提供可靠的通信服...     

高速铁路移动通信TD-LTE切换算法研究

随着我国高速铁路的快速发展,铁路宽带移动通信技术LTE-R替代GSM-R已成为必然,LTE-R是国际铁路联盟确定的下一代宽带移动通信系统,它具有高速率、低时延、高移动和高安全性等特点。本文针对高速铁路无线通信环境的特点,在对TD-LTE切换过程中所涉及到的测量参数、滤波参数和控制参数等进行分析的基础上,提出了一种基于列车运行方向和行驶速度相结合的切换算法,并对改进后的切换算法进行了仿真和分析,得到最佳的切换参数组合,使得发生乒乓切换和链路连接失败的概率最小,从而有效地防止乒乓切换和掉话现象,提高了高速条件下的切换成功率。     

移动IPv6快速切换的性能分析

移动IPv6快速切换(FMIPv6)协议通过引入快速移动检测和快速绑定更新过程有效地减小了切换延迟,同时通过在接入路由器上建立缓存,减少了数据包的丢失.信令消息的执行顺序对FMIPv6的性能有着极大的影响.在分析FMIPv6时延的基础上,利用给出的改进二维分层网格随机漫步模型,对一次会话持续时间内FMIPv6协议的切换延迟和需要的缓存大小进行了理论计算,并给出数值结果.由结果可见,对于不同的信令交互时序,FMIPv6在切换延迟和需要的缓存等方面具有不同的性能.     

铁路5G-R系统技术标准解读

铁路5G-R技术标准体系对于指导5G-R系统工程建设与运营维护,支撑5G-R系统设备制造与测试验证,实现不同厂商设备之间的互联互通,引导5G-R产业良性发展具有重要意义。为便于相关人员对铁路5G-R系统更深入地了解和运用,介绍了铁路5G-R技术标准体系的研究背景、形成过程、构建原则,以及标准体系的分类和构成;阐述了铁路5G-R技术标准研究进展情况,包括已经发布的标准规范和近期标准编制与发布计划;从标准编制过程、编写思路、标准规定的主要内容、标准发挥的主要作用等几个方面,重点对已经发布的《铁路5G专网业务和功能需求暂行规范》《铁路5G专用移动通信(5G-R)系统总体技术要求(暂行)》两项系统类标准进行了深入解读。     

5G NR地铁专网综合承载方案探讨

为应对地铁无线专网多网并存,单个网络无法综合承载的情况,分析了地铁应用系统的通信需求和地铁专网综合承载的现状,提出了5G新空口(5G NR,5G New Radio)地铁专网综合承载方案,重点研究了基于5G NR网络切片的业务适配和网络隔离方案。为满足地铁复杂的应用需求和安全隔离要求,提出了5G NR网络切片的扩展即双层网络切片方法。