上海地铁B-TrunC(宽带集群通信)网络互联互通关键协议研究

[目的]上海地铁B-TrunC(宽带集群通信)网络采用了多线共享热备集群核心网架构,需接入多条线路不同厂商的基站及终端。为了实现网络互联互通,需对集群核心网与基站、终端的接口协议进行标准化设计。[方法]在B-TrunC标准基础上,对集群核心网与基站、终端的部分接口协议进行细化和补充。在核心网热备情况下,集群核心网与基站的接口需补充集群核心网主备倒换的流程协议,综合分析了两种既有核心网主备倒换实现方案的优缺点,提出了优化后的功能要求和流程协议;针对终端集群功能互联互通要求,提出了实现终端加载通话组、集中录音录像、多媒体消息功能互联互通的相关协议配置细化方案。[结果及结论]接口协议补充和细化后,接入两家厂商基站、终端的上海地铁B-TrunC网络热备集群核心网,实现了核心网倒换时所有基站、终端正常对应倒换,以及集群语音呼叫、实时短数据、多媒体消息功能互联互通,突破了B-TrunC网络化资源共享的关键技术瓶颈。

面向铁路5G-R和GSM-R系统的SPN承载方案研究与试验

基于铁路5G-R、GSM-R系统业务场景和全球商用部署的SPN创新承载技术,面向铁路5G-R系统特殊应用,建立小颗粒硬管道业务模型和L3VPN到边缘的分组业务模型,提出采用SPN双平面组网并综合承载现网GSM-R业务的E1CBROver小颗粒硬管道方案。SPN综合承载方案满足5G-R、GSM-R系统铁路行车控制类业务高可靠、高安全的硬隔离承载需求,以及5G-R系统大带宽视频数据业务灵活调度、智能运维的演进需求。提出的方案已完成基于SPN的5G-R、GSM-R基站和核心网端到端功能及可靠性试验验证,试验结果指标优于标准要求,证明面向铁路5G-R、GSM-R系统的SPN综合承载方案安全可行。

基于ARIMA-TCN混合模型的高速铁路时间同步方法

列控系统作为高速铁路的核心系统,保持其系统的时间同步对于行车安全至关重要。针对现有时间同步方法易受时变上下行传输时延、随机时钟跳变等影响,导致主从时钟偏移估计不准确的问题,提出一种基于差分自回归移动平均-时域卷积神经网络(ARIMA-TCN)混合模型的高速铁路时间同步方法。首先,根据上下行链路传输速率的不对称比,建立高速铁路时钟的数学理论和实际观测模型。然后,使用拉依达准则识别处理跳变异常值,完成实际时间序列的预处理。再次,使用ARIMA模型平滑时间序列中不确定时延带来的噪声抖动,获得平稳的时间序列。最后,通过提出的注意力增强TCN模型进行预测补偿,完成时钟偏移的补偿校正。通过实验仿真,得到基站区间内位置、基站间距以及车速对高速铁路时间同步的影响性分析。实验结果表明:与对比方法相比,所提方法补偿后的均方根误差较最小二乘法减少了75%、较最大似然估计方法误差减少了44.4%,较BP神经网络方法误差减少了16.7%,验证所提方法具有更低的同步误差和更高的同步精度。

CTCS-3线路GSM-R网络运维质量评价体系研究

针对高速铁路GSM-R网络承载行车通信业务的特点,分析CTCS-3线路GSM-R网络运维质量评价思路,提出CTCS-3线路GSM-R网络运维质量评价体系,通过GSM-R网络运行数据进行计算得出评价结果,综合反映出CTCS-3线路GSM-R网络运维质量状况。

智能天线技术在铁路5G-R网络中的应用

随着无线通信技术发展,波束扫描和波束赋形等智能天线技术在运营商5G网络已广泛应用,技术方案成熟。铁路无线专网站间距大、列车行车速度快、网络可靠性高等行业特征,对5G专网建设提出了更高要求。分析铁路5G专网覆盖面临的挑战,结合智能天线技术原理及优势,研究智能天线技术在不同铁路场景下的适应性。根据铁路各行车场景特点,分析智能天线技术在铁路5G专网的应用前景,以及不同场景下智能天线技术对于提升铁路5G专网无线覆盖质量的价值,以期为铁路5G专网的建设和部署提供新的思路和建议。

基于势博弈的车车通信频谱资源分配方法

针对5G-R下高速铁路通信系统中车车通信T2T链路在复用车地通信T2G链路的频谱资源进行通信时,存在系统干扰大和吞吐量低的问题,提出一种基于势博弈的T2T频谱资源分配方案。通过分析T2T通信链路复用T2G通信链路频谱资源时的竞争关系,构建以系统吞吐量最大化为优化目标的T2T频谱复用模型。提出基于势博弈理论的T2T频谱资源分配方法,并证明了存在纳什均衡。通过烟花算法求解出优化目标函数,实现T2T链路频谱和功率的最优分配。对不同列车速度、T2T链路接入数量和链路发射功率条件下,系统吞吐量和干扰率进行定量分析。试验结果表明:所提方法能够显著提高T2T系统吞吐量,并有效减少链路干扰。研究结果为高速铁路车车通信资源的优化提供了一定的理论和技术支持。

基于粒子滤波的5G-R时间同步补偿方法

5G-R作为下一代高速铁路时间同步无线通信系统,保持时间同步对高速铁路行车安全至关重要。针对现有时间同步方法未考虑5G-R快速时变信道的影响,导致主从时钟偏移估计不准确的问题,提出一种基于粒子滤波的5G-R时间同步补偿方法。构建5G-R主从时钟的相位及频率偏移的状态转移方程;采用粒子滤波算法得到时钟偏移最优估计值;完成对5G-R时间同步误差的补偿;通过试验仿真,实现多普勒频移对5G-R时间同步的影响分析,得到对高速铁路不同典型场景下时间同步性能的定量分析。结果表明:提出的方法能够有效降低5G-R无线信道时钟偏差,较其他方法具有更好的稳定性和同步性能。

移动性增强技术在铁路5G专网中应用场景研究

超高可靠低时延通信是5G移动通信系统的三大特性之一,移动性增强是实现超高可靠低时延特性的一个关键技术。铁路5G专网同样也有高可靠性低时延的要求,列车在高速运行过程中,用户设备需要不断在相邻小区间进行业务切换,主要探讨移动性增强技术中的条件切换、双激活协议栈和快速切换失败恢复等3项功能在铁路5G专网中的应用场景。根据这3项功能的工作机制和铁路5G专网覆盖模型的特点,认为双激活协议栈和快速切换失败恢复对减少业务中断时延,保障列车运行安全具有很好的应用价值。

铁路综合视频一体化安全防护平台研究

通过对铁路综合视频监控系统安全防护现状的分析,从安全的角度出发,提出一体化安全防护平台的设计方案。通过对铁路综合视频监控系统的各类资产进行全面识别、探知与管理,解决资产管理不统一、安全防护不到位、态势感知不清晰的问题。采用先进的可视化技术手段,从多角度直观展示铁路综合视频监控系统的运行状态、性能指标及安全信息,构建其全局安全视图,实现资产安全状态的实时监测与控制,最大限度地降低资产风险,使原有零散的安全管理达到统一,实现规范化与自动化,极大提升铁路综合视频监控系统的安全防护水平与管理效能。

新建西安至安康高速铁路5G公网布设方案简析

高速铁路动车组列车上公共通信网络质量差使广大旅客通信受扰、网络体验降低,高铁场景下的5G公网布设有望解决先进交通与落后通信的协调匹配。以新建西安至安康高速铁路为例,分析高铁沿线5G公网布设的难点及特点,并按照隧道区段、桥梁区段和平原区段3种不同的工程和地貌对公网覆盖提出相应的布设方案。

铁路通信云容灾方案探讨

阐述容灾概念、指标及模型,结合铁路通信云的总体构架,分析铁路通信云对容灾的应用需求,提出铁路通信云的容灾方案特征,需密切结合通信云架构及业务类型,采用分布式、多样化的容灾手段。从中心云、边缘云、网络多个方面提出适用于铁路通信云的容灾建设思路,以满足铁路通信云对持续性、稳定性、可靠性不断提升的需求,对铁路通信云的建设具有指导意义。

基于时间敏感网络的列车通信网络研究及应用

[目的]TCN(列车通信网络)拓扑结构复杂而且对传输实时性要求较高,目前列车数据传输主要采用TRDP(列车实时数据协议)进行承载,但会存在网络时延不确定的问题,故研究采用TSN(时间敏感网络)保证数据传输的有界时延,来解决TCN面临的以上问题。[方法]提出了TTAM(一种TRDP与TSN自适应的方法),以实现TRDP与TSN的协议转换,保证列车数据在网络中传输的时间确定性。[结果及结论]通过搭建TSN测试台,对TSN网络功能及性能(IEEE 802.1 AS与IEEE 802.1 Qbv协议)进行测试,验证了TTAM在TSN技术应用中的有效性。

GSM-R线路BSIC解码异常引起切换失败深度研究

对池黄高铁联调联试期间多次发生切换失败的问题进行逐步排查,发现故障发生于服务小区向目标小区(BSIC=50的小区)发起切换时,查看切换失败车次C3接口监测数据与基站信令跟踪数据,并结合GSM-R系统小区切换原理深入分析,判断故障是车载特优洛终端与基站存在兼容性问题,导致BSIC解码异常(BSIC X0配置下)引起切换失败。针对该情况,采用临时措施将特优洛终端更换为Funkwerk终端或更换BSIC码后,测试结果显示切换失败的情况未再复现。但仍需对BSIC解码异常进行深层次的原因分析及处置,以避免切换失败的再次发生。

基于公网的重载铁路列控系统车-地通信技术研究

采用何种车-地通信技术是重载铁路列控系统要解决的关键问题之一。对此问题进行深入全面分析,提出一个基于公网的可满足重载铁路列控系统需求的车-地通信技术方案。该方案采用虚拟专用网络技术结合网络安全技术实现,具有成本低、效率高,易于实施且能充分保证车地间安全可靠通信的的特点。是当前重载铁路列控系统车-地通信的优选方案,并可为重载铁路列控系统深度智能化奠定通信基础。

关于5G-RMCX漫游用户的会话管理研究

5G-R移动用户漫游后,使用拜访地本地疏导的模式进行业务数据的转发,可大幅减少语音、数据、视频等业务的端到端时延。针对5G-R漫游用户如何发现和使用拜访地的各种MCX服务资源的问题,从上下文会话管理的角度,对服务发现、注册注销、单呼业务、组呼业务等流程进行研究和分析,通过综合对比不同场景的漫游切换机制以及单/双会话机制的优劣势情况,给出可行的方案建议。

GSM-R铁路数字移动通信基站设备可靠性的提升

以既有GSM-R宏基站设备的架构特征和功能为研究对象,从RAMS分析和现网工程测试来论证既有基站设备可以通过关键模块冗余的完善来提升单套基站设备的可靠性、可用性和可维护性,从而降低在网基站退服发生的概率,减少GSM-R基站单个模块故障对包括CTCS-3在内的铁路业务的影响,降低对沿线基站设备模块故障维修时效性要求,为GSM-R宏基站继续在网长期稳定运行奠定基础,为铁路安全稳定运行提供支撑。

铁路通信网管云平台建设方案研究

传统的铁路通信网络管理架构面临着资源利用率低、扩展性差、可靠性低等挑战。结合工程设计实际,通过分析比较两种云基础设施架构,基于广州局某一通信网管中心既有承载网系统资源情况,提出铁路通信承载网建设网管云平台方案,实现云计算、虚拟化技术和铁路通信网络管理的融合应用,以提高网络管理效率、降低运维成本并增强网络的灵活性。

铁路下一代通信承载网技术演进路径探索

为了全面评估IPv6技术在铁路行业中的潜在优势,首先对通信传输网、数据通信网和5G-R承载网的组网、业务需求、未来演进趋势进行分析;其次针对铁路下一代承载网对关键组网能力和业务承载能力的要求,分析切片分组网络(SPN)、IP无线接入网2.0版(IPRAN2.0)和分组增强型光传送网络(POTN)3种主流承载网技术的需求满足度,对比分析这3种技术在组网能力、性能指标、产业生态等方面的差异;着重分析IPv6段路由、网络切片、随流检测、应用感知网络等IPv6+特性在通信承载网中的应用需求,调查显示融合、灵活且松散耦合的产品和技术方案更适合铁路承载网的未来发展需求;最后分析使用IPRAN2.0技术建设下一代承载网过程中多网并存阶段的互通需求和解决方案。经分析论证得出结论:在IPv6网络方案中优选IPRAN2.0,待SPN标准及功能成熟后可选用SPN。

复杂艰险山区铁路应急通信系统探讨

复杂艰险山区铁路存在地形地貌复杂、地质构造活动强烈、地质灾害多发等诸多困难,对应急通信保障提出了巨大挑战,急需研究契合复杂艰险山区铁路的应急通信系统方案。从铁路应急通信现状、存在问题结合复杂艰险山区铁路的特点出发,提出因地制宜的构建天地一体、多网融合、全域覆盖、快速部署、定位精准的铁路应急通信系统,并对应急通信中心平台、应急现场设备、应急通信现场接入网络,特别是隧道内应急通信覆盖提出实施策略,为复杂艰险山区铁路应急通信系统构建提供参考。

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。