高速铁路长大隧道GSM-R网络冗余组网方案分析

高速铁路长大隧道需要按照GSM-R冗余组网方案进行覆盖。目前GSM-R网络可采用数字直放站与分布式基站作为数字中继设备,两种设备均有多种组网方案。从故障应对能力、载频利用率、建设成本等多个角度开展分析,对比多种高速铁路隧道内GSM-R数字中继设备冗余组网方案,提出各种方案的适用范围和性能优劣。

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。

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。

铁路GSM-R系统高速适应性测试及分析

400 km/h的高速铁路技术储备研发可以推动我国高铁的科技创新。高速条件下的服务质量直接关系着业务性能的优劣,而CSD承载的列控业务和GPRS承载的调度命令信息传送业务均涉及列车的运行控制和运营指挥,会对高速列车的行车安全产生重要影响。目前,我国尚未有针对400 km/h的GSM-R系统服务质量参数的评价标准,为保障业务质量和行车安全,采集了不同速度下铁路GSM-R系统服务质量指标试验数据--最小可用接收电平、列控类电路数据和GPRS数据,通过数据分析和理论分析,对这3类指标的传输特性进行研究,得到铁路GSM-R系统在400 km/h的高速适应性结果。结果表明,对于高速铁路GSM-R系统,最小接收电平目前为-92 dBm,在380 km/h等级时需修改为-81 dBm,在400 km/h等级时需修改为-79 dBm;列控类电路数据和GPRS数据传输特性高速适应性较强,均已满足相关标准要求。研究结果为400 km/h的GSM-R系统关键技术参数的评价标准的制定奠定重要基础,为未来高速铁路下一步提速提供参考。

西延高铁交叉并线区段GSM-R网络覆盖方案

西延高铁与既有普速包西铁路、郑西高铁存在交叉并线区段,在2个区段均需进行GSM-R网络覆盖规划。首先根据西延高铁设计标准,确定西延高铁GSM-R无线子系统网络采用单网交织覆盖方式,主要从覆盖方式及电平要求、基站容量计算等方面开展论证分析;从不同铁路列控等级出发,针对延安站交叉并线区段、郑西高铁交叉并线区段,制定相应的网络覆盖方案;对共小区基站开展实际测试,在设计速度350 km/h条件下,接收机天线输入端射频信号最小可用接收电平满足95%时间地点概率下,最小可用接收电平不小于-92 dBm的要求,可为类似复杂区段的GSM-R网络设计方案提供参考。

基于GSM-R的高铁无线通信系统性能分析与优化

目前,国内高速铁路使用基于全球铁路移动通信系统(Global System for Mobile Communications-Railway,GSM-R)的双向无线通信系统,实现列车与地面之间的安全信息传输。然而,无线通信存在传输延迟和丢包,严重时会影响运行效率,因此需要研究GSM-R系统服务质量(Quality of Service,QoS)参数,以满足实时性和可用性需求。选取传输延时作为待优化的GSM-R无线通信系统QoS参数,定量分析端到端传输延迟时间,提出基于无线传输参数自适应的加强学习优化方案。仿真结果表明,该方法可以显著提升无线通信系统性能。

基于高性能射线追踪技术的复杂交叉并线场景GSM-R网络优化研究

为解决交叉并线场景中无线网络覆盖优化周期长、效率低等运维问题,以西安北交叉并线场景中的GSM-R网络优化为典型应用案例,提出采用射线追踪技术进行无线网络覆盖优化的方案。首先使用射线追踪校正技术,根据实测数据对射线追踪模型进行校正;然后利用校正后的射线追踪模型,仿真复现交叉并线场景下的电磁环境,分析无线信号的覆盖情况。通过对交叉并线场景中的网络问题进行根因分析,提出相应的网络优化方案,并利用校正后追踪模型推演优化后的覆盖效果,对网络优化方案进行评估。实际的优化结果表明,射线追踪技术能够精确还原交叉并线场景中GSM-R网络的无线覆盖问题,预测网络优化方案的覆盖情况,相比基于反复人工测试验证的网络优化方案,降低了优化周期和成本,可供类似场景的网络优化参考。

一种简约化GSM-R网络优化方法及系统的研究与实现

对于非列控区段的普速铁路,由于线路等级不高,通常没有配套建设GSM-R无线信号监测设备,也无法直接照搬高速铁路的网络优化及监测系统。为此提出一种简约化的GSM-R网络优化方法和系统解决方案。利用前端感知终端开展线路侧无线信号采集并进行自动化测试,通过公、专融合的网络形式实现路测数据的一键回传;利用后端服务平台建立智能分析系统模型,实现数据的智能融合分析,初步判断并识别铁路沿线无线信号覆盖薄弱区域、GSM-R服务小区异常等情况,自动生成测试报告和网络优化解决方案,并将相关信息传递给线路侧维护人员,以便其及时、精准地进行现场网络优化工作。采用这种智能化、简约化的网络优化方法,符合提质增效、一体化综合维修的建设思路。

GSM-R核心网改造综合技术研究与应用

目前中国铁路行业无线通信系统主要采用GSM-R移动通信系统,该系统主要为无线接入网和核心网两部分。其中核心网部分主要负责该无线网络系统的核心数据交换和处理,其可靠性和安全性至关重要。该文对探讨核心网改造过程中核心网设备组网模式、割接业务系统内容、测试及保护模式进行研究,通过研究提高既有线路割接效率,减少施工过程中对既有设备的影响,降低行车安全风险,为今后同类型的施工提供宝贵的经验。

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。

基于相差变化率的GSM-R干扰源直接定位技术

移动通信运营商在铁路沿线部署了公众移动通信网络,采用的数字全球通信系统(Global System of Mobile Communication, GSM)原理和制式与铁路全球移动通信系统(Global System of Mobile Communication for Railways, GSM-R)完全相同,对GSM-R造成了一定干扰。为了对这些干扰源进行定位,提出了一种基于相差变化率的干扰源定位技术。该技术基于二元阵列接收系统,根据阵元与干扰源之间的时空关系,初始以方位角的变化率与干扰源位置建立关系模型,借助微分变形建立了以相差变化率为自变量的干扰源位置求解模型和解算方法。为了避免采集数据中的异常样本对最终的定位结果产生影响,设计了一种基于孤立森林的异常样本过滤算法,利用数据点自身的特征属性构建多维特征空间实现异常数据点的检测和消除。搭建实景环境对铁路沿线无线电数据进行采集并开展数据分析工作,结果表明所提基于孤立森林的异常样本过滤算法能够有效剔除异常数据,提高整体样本的质量。使用相同的已知位置干扰源无线采集数据开展与基于频差变化率的定位方法和基于振幅变化率的定位方法的定位能力对比试验,统计不同方法对于每个干扰源的最小定位误差,结果表明基于频差和振幅变化率定位方法的平均定位误差分别是所提方法的7.18、20.73倍,证明了所提方法的定位精度显著优于基于频差变化率的定位方法和基于振幅变化率的定位方法,具有较高的定位精度。

GSM-R数字直放站参数优化研究

在GSM-R网络中,隧道、路堑等弱场区通常采用数字光纤直放站延伸GSM-R信号覆盖,为提高网络服务质量,满足不同终端运用场景需求,需要对数字光纤直放站相关参数优化。通过研究分析实际工作中遇到的问题,提出GSM-R数字直放站参数优化方案,经实际测试,方案可行,达到了优化的效果。

CTCS3-300T型ATP启机GSM-R基站注册错选原因分析及对策措施

在2条不同铁路GSM-R基站相距较近的情况下,ATP设备启机时容易发生车载MT电台错误选择相邻铁路的GSM-R基站注册,造成无线通信超时的情况。针对合杭高铁线含山南站错选GSM-R基站问题,通过分析MT电台小区选择逻辑、实验室仿真测试、数据记录仪历史数据分析,确认车载MT电台开机会注册到信号最强小区,由此确定车载MT电台错选GSM-R基站为地面通信侧原因造成。通过采取通信侧上调含山南GSM-R基站场强、延长交路避免在邻线有基站的高速铁路站场进行动车组换端2种措施,有效解决了该问题,从而最大程度减少对高铁运行的影响。

GSM-R电台同步信息漏检问题分析与优化

针对GSM-R基站接收不到车载电台发送的测量报告,引起车载电台与RBC之间的通信链接异常中断,从而导致列车出现CTCS-3超时或降级的问题,通过对大量的电台运行日志数据进行统计分析,发现电台切换前获取的同步信息有误,但该同步信息却通过了奇偶校验,电台使用错误的同步信息去做小区切换,导致基站接收不到电台发送的测量报告。在研究电台同步原理和过程的基础上,对电台获取同步信息的流程进行优化,利用电台周期性获取同步信息这一重要特征,将多次获取的同步信息进行对比,去除错误信息,提出一种有效解决同步信息漏检的优化方案,减少列车超时降级的发生,有效提升铁路的运营效率。

温玉铁路交叉并线区段GSM-R网络方案研究

温岭—玉环铁路在温岭站附近与甬台温线、杭绍台动走线存在交叉并线区段,在温岭线路所附近与甬台温线、杭绍台线、甬台温至杭绍台上/下行联络线存在交叉并线区段。首先,根据温玉铁路设计标准确定GSM-R网络采用单网交织覆盖方式,分别从设计原则、网络覆盖方式及电平要求、重叠覆盖区及时延计算等方面进行分析;其次,对交叉并线区段的GSM-R系统网络覆盖方案进行研究,深入比较不同GSM-R系统网络覆盖设计方案的优缺点,从不同铁路列控等级、交叉并线区段路网类型两方面进行对比,分别为温岭站、温岭线路所交叉并线区段制定出详细设计方案;最后,通过专用仿真软件对基站覆盖有效电平、基站覆盖重叠区域进行模拟仿真。仿真结果表明,交叉并线区段GSM-R网络覆盖电平满足在95%的地点和时间统计概率下,接收机输入端最小可用接收电平不小于-92 dBm的要求,为确定类似铁路区段GSM-R网络方案提供借鉴。

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。

铁路5G-R系统数据管理与运用智能化研究

铁路专用移动通信是智能铁路技术体系的重要组成部分,目前正处于从GSM-R系统到5G-R系统的代际演进阶段。数据是5G-R系统网络安全稳定运行和各类业务实现的重要基础,对5G-R系统数据管理与运用进行研究,有助于建设5G-R智能运维大数据中控平台。在借鉴GSM-R系统数据管理与运用成熟经验的基础上,分析5G-R系统数据的管理与运用变化,设计5G-R数据管理架构,提出大数据运用智能分析思路,实现铁路通信数据管理与运用的信息化、自动化、智能化。

GSM-R空中接口监测与信令解析系统研究

目前GSM-R网络接口监测主要集中在Abis接口、A接口、PRI接口、Gb接口、Gi接口等,对空中接口(Um接口)的监测较少,因此在对CTCS-3无线超时和降级问题进行分析处理时无法准确定位故障。为了提高GSM-R网络维护效率,提高故障定位效率和准确率,保障高速铁路安全运营,该文采用通用软件无线电平台采集GSM-R空口数据,通过数据分析完成信令解析,实时监测信令交互过程,为故障用户的信令回溯和消息追踪提供有力的分析手段。

GSM-R网络分组域仿真系统关键技术研究

在铁路数字移动通信系统(GSM-R)中,分组域通用分组无线业务(General Packet Radio Service,GPRS)系统主要承载调度、状态监测等非实时性业务,为提高研发效率,需要设计一种符合GSM-R要求的GPRS仿真系统。介绍GSM-R分组域仿真系统的系统架构,分析仿真系统的技术难点,阐述仿真系统在信令流程上与现网的区别,给出仿真通信系统无线与IP侧全协议栈的实现方法,构建出满足研发测试要求的GSM-R分组域仿真系统,同时对传输速率、网络时延等多项性能指标进行测试,表明所设计GSM-R分组域仿真系统能支持真实铁路应用产品在仿真环境中的无差异通信。

GSM-R网络异常越区切换分类及判决算法研究

GSM-R网络越区切换性能与高速铁路列车运行安全息息相关。在列车实际运营中,异常越区切换问题相比切换失败问题更为常见,但目前对其尚未有明确定义及有效的判决算法,也导致无法有效划分GSM-R小区,并分析其对行车的影响。基于GSM-R动态检测越区切换数据,结合列车位置与行驶方向,分析不同异常切换的特点,将异常切换问题分为提前切换、滞后切换、反向切换、重复切换、跨基站切换以及其他异常切换6类,并提出基于GSM-R网络基础数据库的异常越区切换判决算法,实现了列车异常越区切换自动识别和类型判定,以及以小区为单位的切换结果统计。结合实际动态检测数据对异常越区切换判决算法进行验证,依据实际案例分析不同类型异常切换的特征。实验结果表明,提出的异常越区切换分类标准具有合理性且判决算法具有准确性,为GSM-R通信小区的准确划分和异常切换的影响评估提供支撑。