基于格密码的5G-R车地认证密钥协商方案

5G-R作为我国下一代高速铁路无线通信系统,其安全性对于保障行车安全至关重要。针对5G-AKA协议存在隐私泄露、根密钥不变和效率低等问题,基于格密码理论提出一种新型5G-R车地认证方案。首先,使用临时身份信息GUTI代替SUCI,克服了SUCI明文传输的缺点。其次,设计基于格密码的根密钥更新策略,采用格上公钥密码体制、近似平滑投射散列函数和密钥共识算法,实现了根密钥的动态更新和前后向安全性。再次,加入随机质询和消息认证码,实现了通信三方的相互认证,可有效防范重放、DoS等多种恶意攻击。最后,采用串空间形式化方法进行安全验证,结果表明:本文方法较其他方法有更高的安全性,被攻击成功的概率最低,仅为O(n^(2))×2^(-128),且有较低的计算开销和通信开销,能够满足5G-R高安全性的需求。

针对车地传输TCP协议优化的TTI-RTT拥塞控制算法

为适应铁路5G专用移动通信系统动态易变的网络环境,解决现有算法中存在的吞吐量减少、传输时延增加、检测数据车地传输可靠性难以保证的问题,在分析传输控制协议(TCP)传输拥塞控制过程,以及对比TCP-Reno,TCP-Vegas和TCP-Westwood 3种基础拥塞控制算法存在问题的基础上,提出一种联合传输时间间隔(TTI)和往返时延(RTT)的拥塞控制算法——TTI-RTT算法,即将RTT的成对比较测试统计量和网络当前拥塞因子联合起来作为网络拥塞判断标准,根据反映网络拥塞程度的拥塞因子动态调节加性和乘性因子,并在传输控制协议拥塞控制的不同条件下灵活调整传输时间间隔。采用NS-3仿真软件,构建考虑高速铁路5G-R无线信道误码影响的点对点通信网络拓扑结构,对TTI-RTT拥塞控制算法进行仿真验证,并与3种基础算法进行性能比较。结果表明:不同丢包率下所提算法的平均吞吐量均保持在9 Mb·s^(-1)以上,较基础算法中吞吐量最高且最稳定的TCP-Reno算法增加了约5.9%,且实时吞吐量稳定性具有显著改善。

城轨交通车地通信综合承载系统

城轨交通传统车地通信依赖地面基站中转,导致较大的信号传输时延;传统通信系统易受基站故障和链路干扰的影响,降低了通信的可靠性,甚至对交通安全造成潜在风险;目前城轨交通轨旁设备多采用有线通信方式,建设与维护成本较高。基于无线自组织网络(Ad-hoc)的城轨交通车地通信方案可以有效节约布网成本。通过构建以轨旁设备、列车和车站汇聚节点为核心的无线自组织网络,承载城轨交通业务数据传输,降低了控制环节与接口复杂度,能够实现实时的车车、车地安全通信。设计基于无线自组织网络的城轨交通车车通信综合承载系统,并利用无线自组网基站、信道仿真器、可调衰减器等设备在实验室环境下模拟城轨交通环境,验证了车车通信能力。测试结果表明:Ad-hoc系统具有自组织无中心、低网络延时、强网络鲁棒性、多跳传输等特点,能够满足城轨交通业务的需求。

面向轨道交通的车地融合通信协议与接口标准研究

文章重点探讨车地融合通信接口标准设计的关键问题,包括接口定义、接口规范及接口测试等。其中,接口定义明确接口的物理特性、功能描述、电气特性;接口规范则详细规定数据传输格式、通信协议及性能指标;接口测试通过模拟各种场景验证接口的功能、性能及安全性。通过为车地融合通信的接口设计提供一套完整、统一的标准,促进轨道交通系统的稳定、高效运行。

信号CBTC系统不同车地通信制式无缝自动切换方法研究

针对轨道交通线路不同建设周期场景下承载信号CBTC系统的不同车地通信制式自动切换的需求,构建了基于无缝冗余协议的信号CBTC系统传输组网方案。通过分析基于WLAN和LTE的车地通信组网架构,提出不同车地通信制式切换的原则和需求,结合可实现无缝自动切换的通信协议,形成基于无缝冗余协议的信号车地通信系统组网方法及信号列控系统数据传输的主要流程机制。工程验证表明,该方法可完成信号CBTC系统数据在不同网络制式下的自动切换,具有较好的实时性和准确性。

广州地铁18号线车地无线通信设备施工研究

城市轨道交通的发展,极大地缓解了城市交通运输压力。地铁无线通信设备是保证列车安全、高效运行的一种不可缺少的综合系统。早期通信设备受干扰多、安全性低,而现代地铁运能大、速度快、班次密,对车地无线通信设备性能提出了更高要求。该文以广州地铁18号线为例,探究车地无线通信设备施工要点,以期助力提升现代轨道交通建设运营水平。

基于5G的城市轨道交通车地无线通信系统应用研究

随着通信技术不断发展,5G在各个行业中的应用愈发广泛。5G具有可靠性高、延时较低、覆盖范围广等特点,将其应用于城市轨道交通车地无线通信系统,能够更好地满足城市轨道交通车地无线通信需求。基于此,文章分析5G的优点,阐述城市轨道交通车地无线通信中的长期演进技术(Long Term Evolution,LTE)、无线局域网(Wireless Local Area Network,WLAN)技术,提出5G在城市轨道交通车地无线通信系统中的应用。通过文章研究为相关人员提供参考借鉴,以便在城市轨道交通车地无线通信系统中发挥5G的优势与价值。

基于TDD-LTE技术的城市轨道交通车地无线通信网络化技术研究

TDD-LTE 技术以 TD-LTE 无线网络技术为基础发展而来,在国内城市轨道交通通信系统中的应用,实现了数据的稳定、安全传输,解决了基于无线局域网技术的通信系统难以适应快速移动环境,且传输信号稳定性、安全性较差的问题。随着研究的逐渐深入,TDD-LTE 技术逐渐被广泛地应用到城市轨道交通通信系统中。文章首先介绍了 TDD-LTE 技术、特征、技术原理,其次,分析了 TDD-LTE 技术在城市轨道交通车地无线网络通信中的应用,包括综合承载网络的优化、以该技术为基础的互联互通无线通信网络、5G LTE 方案的创新应用等,最后,提出了城市轨道交通车地无线通信未来面临的挑战。

基于混合密钥增强的LTE-R车地认证密钥协商方案

针对LTE-R车地认证协议EPS-AKA中IMSI明文传输、密钥泄露和认证开销高等问题,提出一种基于混合密钥增强的LTE-R车地认证密钥协商方案。针对典型高速铁路认证场景,分别设计注册认证、全认证、重认证和切换认证四种协议,提出采用非对称公钥加密和私钥签名机制,解决了IMSI明文传输的问题;并混合引入椭圆曲线密钥算法对密钥动态更新,可有效防范中间人、重放等攻击。该方案不仅能减少全认证协议的频繁重启,而且还具有前后向安全。最后,采用BAN逻辑进行形式化验证,结果表明:本文方法在安全性、认证开销较其他方法更优,能够满足LTE-R车地认证安全性和实时性的要求。

南京地铁7号线LTE-M车地无线通信系统方案研究

地铁无人驾驶技术的发展应用对地铁车地无线通信提出更高的要求和挑战。南京地铁7号线是南京市首条全自动无人驾驶地铁线路,采用自动驾驶的最高等级(GoA4)全自动无人驾驶运行,对车地无线通信的性能要求较高。为保障车地无线通信的安全性和可靠性,南京地铁7号线采用LTE-M车地无线通信系统,该系统能为各类业务应用提供可靠的、冗余的、可灵活配置的透明传输通道。文章基于南京地铁7号线对LTE-M车地无线通信系统方案进行研究,以期为后续全自动无人驾驶地铁新线建设提供参考。

采用车地融合方式开展列控过分相计算研究

从张吉怀铁路引入怀化枢纽的实际情况出发,针对联调联试过程中对枢纽动态测试的实际场景,分析不同车型、不同车载在各场景下的过分相数据,相对于传统的仅考虑地面参数进行列控过分相模拟计算方法,提出车地融合方式列控过分相的新计算思路和计算方法,并提出关键参数的计算公式,旨在对后续项目的工程设计提供必要的借鉴。

基于HQL(λ)的城市轨道交通车地通信资源分配研究

随着城市轨道交通的快速发展,车地移动通信系统对数据传输时延和传输速率的要求更加苛刻,针对此问题,引入LTE-U技术以加大频谱带宽。考虑到LTE-U系统会与现有WLAN系统产生干扰,因此,通过定量分析系统满意度函数以确保免授权频段LTE和WLAN的整体性能;采用M/G/1排队模型对LTE和WLAN共存异构网络在免授权频段的时域行为进行建模,设计了基于ABS的无线帧结构,并提出由启发函数和资格迹改进的HQL(λ)时域资源分配算法,基站通过与无线通信环境持续交互计算得到ABS(Almost-Blank Subframes)的最佳比例分配,解决免授权频段上LTE-U和WLAN系统的干扰共存问题。仿真结果表明:改进后的算法具有更快的收敛速度,且相比Q-Learning(λ)、Q-Learning,HQL(λ)资源分配算法的系统传输速率分别提高12.8%和26.1%,相比Q-Learning(λ),系统平均传输时延提高27.2%。

基于低时延高可靠的城市轨道交通车地自组网关键技术

城市轨道交通已经成为人们不可或缺的出行方式,随着新型通信技术的发展,城市轨道交通也朝着智能化的方向迈进,这不可避免地带来了更高的通信需求。当前的城轨车地通信技术采用有中心式的网络,已经无法满足未来的车地通信需求,而基于无线自组网的车地通信网络将有效节省布网成本,提高网络抗毁性,提高通信系统性能。文章就城轨车地通信的需求与低时延、高可靠的车地自组网关键技术展开了研究。

车地协同列控系统追踪运行模块HCPN建模与验证

最近,针对城际铁路,新型的车地协同列控系统被提出。该系统被用于解决传统列控系统轨旁设备过多、结构复杂、信息流通环节多的问题。为保障行车的安全和效率,利用着色Petri网对车地协同列控系统中追踪运行模块功能的正确性和安全性进行验证。首先,基于列车运行控制功能需求,对追踪运行模块做合理设计;然后,为移动授权计算和超速防护子模块建立层次化模型,主要描述不同场景下的移动授权计算、临时限速命令下发、速度实时监控等功能的实现过程;接着,选取多车追踪运行场景对追踪运行模块进行动态仿真;最后,通过状态空间报告对模型正确性进行验证,通过检查模型节点的状态对模块功能的安全性进行验证。仿真及验证表明:模型的执行结果与追踪运行模块预期功能一致,模型行为属性的正确性及模块功能的安全性符合需求。

基于城市轨道交通全自动运行场景的乘客信息系统车地无线网络智能监测技术研究

城市轨道交通线路在FAO(全自动运行)场景下,ISCS(综合监控系统)所采集的列车相关信息主要通过PIS(乘客信息系统)车地无线网络上传至地面和控制中心。介绍了PIS车地无线网络的架构及其运维现状。结合实际运营需要,对FAO场景下的PIS车地无线网络智能监测技术进行了研究,提出了网络智能监测技术方案,并设计了其实现方式。

城市轨道交通5G车地无线通信系统可实施性研究及智能应用探索

随着城市轨道交通行业的快速发展和业务需求的日趋复杂,智慧运维已成为未来城市轨道交通发展的必然方向,车地无线通信技术面临新的挑战,采用大带宽、高速率、安全稳定的车地无线通信系统将成为发展趋势。长期以来,受制于车地无线网络带宽不足,存储于城市轨道交通列车中的大量数据,如车载CCTV数据和列车运行监测数据等无法及时回传到地面,极大的限制数据价值的发挥,故现有的城市轨道交通车地无线通信技术已经无法满足日益增长的车地通信需求。基于5G技术的AirFlash车地无线通信系统具备较强的可实施性,且有广阔的应用前景,能一定程度的解决目前城市轨道交通车地无线通信面临的难题,可提升列车智能运维水平,实现数字化转型。

WiFi6技术在大连地铁车辆段车地无线网络改造的应用

随着城市轨道交通服务和管理水平的不断提高,现代化的城市地铁系统对信息服务越来越重视。大连地铁PIS系统车辆段车地无线网络实现列车停靠车辆段内与地面段之间双向数据信息传输转存的功能。对大连地铁PIS系统车辆段车地无线网络的构成、功能、技术特点作了简要阐述,对车辆段车地无线网络的现状进行了分析与测试,并提出基于WiFi6技术在改善车辆段车地无线网络现状的解决方案。

一种地铁车地无线通信系统网络方案的研究和优化

通过对某地铁线路车地无线通信系统故障的原因进行深入研究和分析,根据现有的设备和网络情况,从抑制风暴产生,防止风暴扩散等角度提出系统优化方案,使其系统性能更加稳定、可靠,线路运营更加安全。

城市轨道交通车地通信漏泄波导技术规范研究

漏泄波导具有信号覆盖均匀、传输损耗小、连续稳定、抗干扰能力强的优点,已被广泛应用于城市轨道交通车地无线通信系统中。国内通信领域对漏泄波导的传输理论和工程应用已进行大量的研究,但是尚未对漏泄波导技术要求及工程应用要求进行统一规范。为寻求适用于城市轨道交通车地通信漏泄波导的技术规范,文章首先介绍漏泄波导在城市轨道交通车地通信系统的重要性;其次,结合漏泄波导应用环境,对适用范围、技术要求、射频特性检验方法、工程要求和运营维护要求进行规范化研究;最后,总结得出技术规范内容,旨在为城市轨道交通车地通信漏泄波导建设、运营及维护提供规范化依据。

5G通信技术在城市轨道交通信号车地通信中的应用研究

城市轨道交通系统以往通常采用4G通讯技术,但是随着5G技术的诞生和普及早已广泛用于各行各业。5G移动通信技术自身具有的优点促使它与别的技术相互之间融合,提升有关技术的可行性分析与优点。伴随着轨道交通工程规模和承载能力的不断扩大,对车地通信系统要求也在不断增加。车地通信系统在5G移动通信技术的支撑下,将以往的一些问题加以解决,提升了车地通信系统的精确性与安全系数,使日常服务更加流畅。