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.     

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.     

一种基于模糊逻辑的CTCS-3级列控系统越区切换算法

基于GSM-R的CTCS-3级列控系统中,越区切换是保证列车运行的安全、提高运营质量的关键技术之一.在系统分析GSM-R通信网络在越区切换中的信号传输过程以及每个过程时延的基础上,提出了基于提高运营时间的两种改良建议.重点研究了一种基于模糊逻辑技术的改进快速切换算法,并通过具体数据分析了算法性能.研究表明,此算法可以大大降低切换时延且不会增加运营时间,是一种适合CTCS-3级列控系统的较好切换算法.     

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.     

GSM-R数字集群调度业务实现及相关的影响

集群调度通信是GSM-R系统的重要业务,因相关协议规范存在空白点,业务实现可能存在不确定因素.本文对集群调度通信所涉及的呼叫建立、保持、释放和资源动态管理过程进行研究,综合考虑通信参与者、对象、角色,随网络位置、网络环境变化的特性,深入分析了影响集群调度通信性能的各种潜在因素,明确了动态和静态因素对互联互通的影响程度和范围,并提出了解决建议.     

客运专线不同列车控制系统共线对通过能力的影响

客运专线由于运输需要、GSM-R通信中断或部分设备故障等原因,形成不同列车控制系统共线.在高速350km/h线路上同时并存250km/h列车运行现象的基础上,本文按照3种影响模式,分析不同列车控制系统共线对列车通过能力的影响,并给出具体计算方法.提出通过提高运输组织水平、提高GSM-R信道QoS及采用增强型CTCS-235列车控制系统等措施,以减少对通过能力的影响.     

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     

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.      

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．     

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.     

GSM与GSM-R之异同及GSM-R在高速铁路上的应用

本文介绍了GSM的标准,分析了GSM与GSM-R之间的区别,描述了GSM-R作为铁路数据移动通信系统,能够为铁路提供的业务以及目前的应用情况。     

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.     

汽车检测控制系统网络通信技术

为了提高汽车检测控制系统网络通信的质量和效率,对传统的串行、共享文件与网络数据库通信方式进行了比较,提出了一种新的基于Winsocket的通信方式,采用Winsocket技术设计了数据帧和命令帧两种报文结构。在C/S模式下解决了汽车检测控制系统车辆调度和检测数据实时传输网络通信问题,提高了系统运行过程的稳定性与检测数据传输的实时性和可靠性。     

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.