铁路LTE-R网络冗余组网技术研究

首先,结合话务量计算对LTE-R网络单频组网与双频组网的合理性进行分析,得出单频组网在提高话务量和节省频率资源方面更加优越;其次,研究在不同的频率资源分配方式下,通过载波聚合和上下行频段去耦合等技术实现单频组网;最后,在单频组网条件下,结合跨基带处理单元(BBU)的射频拉远单元(RRU)共小区、接入网共享(RAN-Sharing)等技术在铁路典型应用场景的应用,给出完整的LTE-R网络冗余组网方案,并简要分析了冗余保护过程。     

云平台技术在LTE-R核心网组网中的应用研究

简要介绍LTE-R核心网系统结构,提出LTE-R核心网组网云平台技术解决方案,分析了云平台技术的优势。对LTE-R核心网组网研究具有参考意义。     

LTE-R系统应用初期在工程上的无线组网应用研究

对LTE-R的无线组网方式进行分析,通过对既有线路的模拟设计,分析LTE-R的组网模式的优劣,同时也分析采用LTE-R系统面临的干扰问题,并提出相应的干扰协调方案。     

基于LTE-R和AdHoc融合组网的铁路通信方法研究

LTE-R网络采用基于蜂窝的通信方式,确保铁路通信系统满足可靠性、有效性等。但是由于铁路沿线地形大多为山区,对无线信号的传播造成很大的衰落,产生很多信号弱场和盲区。将LTE-R网络和AdHoc网络进行融合组网,来弥补传统的LTE-R网络在信号覆盖时的覆盖缺陷。将Ad Hoc网络与其他现有的网络融合,通过添加一些转发设备来利用Ad Hoc的频段解决传统网络里出现的拥塞等问题,融合组网之后具有更高的通信效率。     

基于SPN的LTE-R无线通信可靠性建模与分析

LTE-R是下一代高速铁路无线通信系统,开展对LTE-R通信可靠性的分析具有重要的现实意义。基于随机Petri网建立了LTE-R无线通信可靠性评价模型,采用TimeNET仿真工具对LTE-R可靠性进行了定量分析,并与朔黄重载铁路LTE-R线路实测结果进行了对比,验证了本文建立的LTE-R可靠性模型的有效性。结果表明,当列车运行速度在350 km/h时,LTE-R越区切换成功率为99.913 7%,高于GSM-R无线通信的QoS指标要求。最后得到了采用2.6 GHz高频段和800 MHz低频段的越区切换率都随着列车车速的增加而呈现下降趋势的结论。研究结果为列车提速及LTE-R演进提供了一定的理论参考依据。     

LTE-R场强测试系统的实现

LTE-R场强覆盖是物理层重要指标,在通信系统的设计、实现、优化及维护过程中起着非常重要的作用。研究LTE-R网络下的场强覆盖测试,提出铁路典型应用场景下以LTE-R接收机和定位装置为核心部件的LTE-R场强测试系统架构;实现了LTE-R场强电平值-公里标的二维图形化显示,并进行了静态测试;通过搭载试验列车的动态测试结果,验证了系统架构的可行性。     

动车组并联辅助变流器组网控制策略研究

辅助变流器是动车组的重要部件，为整车的交流负载供电。其中，牵引系统冷却风机、空调等是十分重要的负载代表，或与动车组的安全性相关，或与乘客舒适度密切相连，因此辅助变流器的供电可靠性十分重要。冗余是保障供电可靠性的有效措施，主流的动车组都采用了并联冗余方案。当辅助变流器采用并联冗余方案时，需先完成各个辅助变流器并联组网，而后才能为负载供电，即组网控制策略，是辅助变流器并联冗余方案可靠工作的前提。文章针对并联组网控制问题，分析了动车组辅助变流器的组网控制方式以及存在的问题，提出了一种新型同步软启动组网控制策略，首先从理论角度详细分析了控制策略的原理，然后分别通过MATLAB仿真和试验验证了控制策略在各种组网工况下的有效性和可靠性。最终说明提出的组网控制策略解决了输出电压幅值软启动过程中的并联组网难题，实现了辅助变流器并联在网络正常工况和紧急牵引工况下均可快速可靠完成组网，相对于一般组网控制逻辑，组网时间可至少缩短50%。     

GSM-R无线网络冗余架构关键技术的研究

根据铁路移动通信设备维护规则要求及GSM-R网络所承载业务的重要性,现网对GSM-R系统冗余技术的需求越来越大。研究GSM-R系统无线网络的冗余组网方案,并结合工程实际应用,总结GSM-R无线网络多种冗余组网的关键技术。     

铁路下一代移动通信系统LTE-R检测技术研究

GSM-R应用过程中,在频率规划、传输速率和系统应用等方面受到较大限制,我国铁路已确定下一代专用移动通信系统的发展方向为LTE-R。从带宽、网络结构和系统承载的业务等方面分析LTE-R系统与GSM-R系统的异同;基于LTE-R所承载的业务,前瞻性地研究了LTE-R相关检测技术及其检测系统的架构和组成,为LTE-R系统日常动态检测提供技术积累和系统支撑。     

朔黄铁路LTE-R系统干扰分析及对策研究

LTE-R网络系统已在朔黄铁路正式运营使用,网络干扰已逐渐成为朔黄网优工作面临的日益严重问题。本文详细分析了LTE-R网络系统干扰的来源,总结了网内和网外干扰的排查思路和步骤,并提出不同干扰源定位手段;介绍朔黄铁路LTE-R干扰应对措施,为LTE-R网络维护提供经验参考。     

铁路LTE-R语音组呼业务实现方案探讨

简要阐述GSM-R向LTE-R的发展趋势,提出LTE-R如何实现类似于GSM-R语音组呼功的问题。通过对语音组呼对网络承载层和业务层的需求分析,结合LTE eMBMS多播技术和应用层的MCPTT技术方案,对LTE-R语音组呼的整体实现方案进行探讨。     

简谈铁路通信系统向LTE-R的发展与演进

简要介绍宽带移动通信系统LTE-R,通过与目前GSM-R系统相比较,发现LTE-R在性能、安全等方面存在优势,更适用于铁路的快速发展,GSM-R系统向LTE-R演进也成为未来必然趋势。     

GSM-R/LTE-R双模终端的一种双网互助方法分析

GSM-R系统向LTE-R系统演进是铁路通信的大趋势。GSM-R向LTE-R系统演进过程中会有很长时间的双系统共存阶段,以保证演进的平滑性,因此双系统共存和逐渐过渡是一个重要场景。在GSM-R向LTE-R的平滑过渡和业务搬迁阶段,在2个系统的不同无线接入制式间,根据对信号强度的测量和判断机制,在LTE-R和GSM-R中选择合适的无线接入网接入系统,以实现LTE-R/GSM-R双网互助的方案。     

下一代高速铁路LTE-R时间同步网协议脆弱性分析

铁路无线通信系统时间同步网络,是保障行车安全和提高铁路运营效率的重要基础。针对下一代高速铁路LTE-R自身全IP化架构在使用精确时钟PTP时间同步协议过程中易受到ARP攻击的问题,提出基于随机Petri网(SPN)的LTE-R时间同步网协议脆弱性分析方法。建立了ARP攻击状态下LTE-R时间同步网协议脆弱性分析SPN模型;通过马尔科夫链同构的方法,得到ARP攻击下LTE-R三级时钟节点实施速率与PTP协议同步正常、异常之间的关系曲线;定量得到了影响LTE-R时间同步网协议脆弱性的关键因素。研究结果为GSM-R时间同步网络向LTE-R安全演进提供了一定的理论参考依据。     

便携式LTE-R测试设备设计及性能分析

针对LTE-R专用测试仪器体积大、可操作性和便携性差、需要车载供电等问题,利用软件无线电技术设计一款便携式LTE-R测试设备。通过混频电路、射频开关电路、高速ADC采样电路和ARM控制显示系统,实现从射频信号预处理、数据采集、传输到显示、存储。该便携式LTE-R测试设备结合软件无线电技术和嵌入式系统技术,最终实现了平板电脑尺寸的便携效果,具有良好的可操作性及便携性。经朔黄线LTE-R覆盖测试分析和SINR测试统计分析证明,该便携式LTE-R测试设备满足实际测量需要,有效提高了现场施工测量效率。     

5G-R接入网基站单元设备组网可靠性分析

铁路5G-R专网的可靠性、安全性和容灾能力是铁路独特场景下组网的重要需求，基站组网方案的可靠性定量分析是5G-R组网方案设计的重要理论依据，冗余组网对5G-R基站中主要单元设备进行备份是5G-R场景下提高系统可靠性的主要方案。针对射频拉远单元（RRU）与基带处理单元（BBU）组成的基站系统和将BBU拆分为分离的集中式单元（CU）及分布式单元（DU）的基站系统，利用静态分析和动态故障树分析方法建立可靠性分析模型，定量计算2种基站系统的可靠性参数。同时，采用蒙特卡洛仿真法，建立较完备的基站设备管控和故障切换逻辑，模拟基站故障场景，对2种基站组网系统的薄弱环节进行分析。仿真结果和可靠性参数指标表明：冗余组网设计有效地提高了2种基站组网系统的可靠性，且通过交叉连接方式可以有效减小CU和DU分离部署带来的可靠性损失，验证了该冗余组网方案的可行性。     

交织冗余备份光纤直放站在GSM-R系统中的应用

为确保高速列车的行车安全,铁路系统要求全线信号无缝覆盖,提出交织冗余备份直放站在GSM-R系统中的应用,系统组网到关键模块备份等两个层面,为信号无缝覆盖提供可靠性保障。首先介绍光纤直放站的工作原理,其次从系统组网和关键模块备份方面阐述系统的可靠性设计,最后讲述交织冗余备份光纤直放站的漏缆检测功能。     

既有铁路无线通信系统改造组网方案新思路

随着既有铁路电气化改造,以及无线通信系统改造的大规模开展,GSM-R网络建设也进入大面积建设阶段。文章对既有铁路无线通信系统改造组网方案进行了研究和探讨,并通过对京原铁路电化改造工程GSM-R无线网络组网方案,以及浦梅铁路长大隧道弱场冗余覆盖组网方案的分析,提出了既有铁路无线通信系统改造组网方案新思路。     

LTE-R与GSM-R终端设备技术要求及测试方法对比

铁路数字移动通信系统(GSM-R)主要承载话音业务,数据业务少、数据速率低,发展铁路宽带移动通信系统(LTE-R)已是大势所趋。概述GSM-R和LTE-R系统结构以及2种系统的差异。从功能及业务、性能、环境要求3个方面,对比分析LTE-R和GSM-R终端设备技术要求和检测方法,指出2种系统由于技术要求和实现方式不同,终端设备测试方法存在较大差异。     

基于卡尔曼滤波的高速铁路时间同步网时间补偿

LTE-R作为下一代高速铁路无线通信系统，保持时间同步对于高速铁路行车安全至关重要。针对现有时间同步方法仅考虑随机噪声，而忽略LTE-R无线信道多径衰落、多普勒频移等对时钟同步过程的影响，导致主从时钟偏移估计不准确的问题，提出一种基于卡尔曼滤波的高速铁路时间同步网时间补偿方法：建立LTE-R下主从时钟之间相位、频率偏移的状态转移方程；构建引入伯努利随机变量的时钟相位、频率偏移观测方程；利用改进的卡尔曼滤波算法得到最优时钟偏移估计值；使用本方法实现对LTE-R时间同步误差的补偿；通过实验仿真，得到LTE-R下信道多径衰落、多普勒频移、信噪比、列车车速等对高速铁路时间同步的影响，并实现对不同高铁运行场景下时间同步偏差的定量分析。结果表明：本方法能够有效消除LTE-R无线信道时钟偏差，与其他补偿方法相比，具有更好的稳定性和鲁棒性。