基于多源数据的铁路5G-R运用质量评估系统设计

铁路5G-R网络性能监控和故障排查技术研究是提升5G-R运用水平的重要手段,针对各类网络性能数据获取困难、铁路管理和技术人员对于5G-R网络运用质量关注的颗粒度不同、智能化手段支撑不足、缺乏系统级网络性能评估体系设计等问题,探究如何充分利用多源数据建立5G-R网络性能智能化评估系统以支撑智能铁路发展成为迫切需要。深入分析DPI、Uu接口、网管北向接口、路测等用于评估的数据源的特点和构成,并介绍各类数据的获取方法。提出基于劣化度理论的5G-R总体健康状态判断思路,并利用机器学习技术对网络异常和故障进行分析。在以上关键技术研究的基础上,提出基于微服务的5G-R运用质量评估系统架构。针对5G-R运用质量评估开展的关键技术研究和系统架构设计可为未来5G-R运维支撑系统研发提供技术支持。

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。

5G-R高铁车站场景MIMO天线阵列结构与传输性能研究

面向5G-R高铁车站应用场景,在2155~2165 MHz频段采用射线跟踪仿真技术,对4种不同天线阵列排布方式的MIMO系统多层传输性能进行对比研究。通过研究采取不同收发端天线阵列排布方式时的信道相关性,计算每个接收点位所能达到的MIMO系统最大传输层数,获取各层数对应的信噪比,计算在不同调制方式、不同天线排布方式下每个接收点位的下行峰值传输速率,确定面向5G-R高铁车站场景的MIMO系统最佳传输层数。仿真验证结果表明,面向5G-R频段高铁车站应用场景,基站端采用线阵、车载端采用方阵排列,可取得最佳峰值传输速率。研究结果可为5G-R专网建设中高铁车站部署MIMO系统提供技术积累和理论依据。

低轨卫星与5G-R融合网络架构设计

由于地面网络覆盖不均匀,信号质量不够稳定,无法实现铁路交通网络的全程、快速、实时监测,阻碍了我国铁路交通网络的快速发展。同时,低轨卫星通信与地面5G的融合成为热点,二者的融合能够使卫星网络作为地面网络的有效补充。当前星地融合较少用于5G-R技术场景中。本文梳理了铁路卫星通信以及星地融合网络的研究现状与发展趋势;分析了铁路通信系统中各业务的通信需求。在此基础上,提出低轨卫星与5G-R融合网络架构。在弥补铁路通信网络覆盖盲区的同时,提供大容量的信息回传,有效保障铁路交通的安全运行,实现铁路交通的信息化、智能化管理。

基于射线跟踪与离开角空间聚类的5G-R网络优化技术研究

当前反复“路测-调整”的传统无线网络优化方式难以满足铁路5G专用移动通信系统(5G-R)的网络优化需求。面向京沈铁路干线场景,在确定了射线跟踪传播机理模型后,进行了5G-R无线信道建模仿真,提出一种基于射线跟踪与离开角空间聚类的网络优化算法。该算法以全向天线仿真结果为基础,使用K-means++算法对射线跟踪仿真的角度-能量域数据进行聚类,将水平离开角的空间聚类中心作为扇区方位角;结合水平离开角的聚类中心与高铁行车路径的空间位置关系,计算相应扇区的下倾角;以上述基于射线跟踪与离开角空间聚类的结果为初值,基于粒子群算法进行优化迭代,高效地完成铁路干线场景下的5G-R网络优化。结果表明,在相同的计算资源和仿真条件下,基于射线跟踪与离开角空间聚类的5G-R网络优化算法对比直接使用粒子群算法,在收敛速度方面提升了约10%,在优化效果方面提升了约30%。该方法针对铁路干线场景能够实现在迭代计算次数更少的情况下,给出更好的网络优化方案,为未来建设高质量5G-R通信系统提供技术积累和参考。

面向铁路5G-R宽带集群通信的视频传输控制方法

视频业务是5G-R宽带集群通信的典型新增业务,视频传输控制方法直接影响该业务的运用效果和效率。由于标准3GPP MCVideo的视频传输控制方法并不完全适用于铁路集群通信场景,结合铁路应用需求和MCVideo标准,提出一种适用于铁路集群通信的视频传输控制模型和方法。首先,按照业务与移动通信网络解耦、信令与数据分离、利于功能扩展的原则,设计提出5G-R宽带集群通信MCVideo系统架构。其次,根据5G-R宽带集群通信视频业务需求和MCVideo标准,抽象建立视频传输控制模型,并探讨模型控制流程和性能评估。然后,针对模型在5G-R下应用时的重点问题,通过用户视频传输权限策略、多路视频接收处理策略、多系统视频传输控制、用户身份标识等,给出铁路特色的视频传输控制关键方法。最后,在5G-R实验室条件下搭建全实物平台和设备进行试验验证。研究结果表明:相比于B-TrunC同源视频组呼、会议视频控制、标准3GPP MCVideo等方法,该模型方法在满足铁路运用需求方面具有显著优势。通过全实物平台验证了所提方法的可行性,能够实现铁路集群调度视频传输控制。在性能方面,所提视频传输控制方法在95%情况下时延为65 ms左右。该方法可在合理使用网络带宽的情况下,实现紧密结合铁路需求、更灵活的视频传输控制,极大地满足了铁路集群和调度通信应用要求,提高了指挥和通信效率。

基于eBPF和ConvLSTM的5G-R网络安全审计系统研究

在铁路5G专网快速发展的背景下,铁路网络信息安全关系到铁路运行安全等方面。但当前成熟的铁路网络安全设备多是针对可能存在的非法入侵、外网干预等外部安全隐患,对于内部使用不当或通信异常带来的安全问题,还未有系统性的检测方法。因此,提出一种可同时进行网络内外异常检测、集流量抓取和数据分析为一体的实时性较强的网络安全审计系统成为迫切需要。设计从网络安全审计的三大关键技术出发,分别对应本系统的数据采集、数据解析、流量识别三个模块,并说明系统在网络中部署的环境与位置。具体运用了eBPF技术抓取网络流量数据包,利用深度学习的数据预处理方法提取其中特征信息,并导入已训练好的ConvLSTM模型中进行预测,最终判断是否出现异常流量。通过两个数据集的实验验证并与传统算法进行对比,此网络安全审计系统针对外部攻击流量的预测准确率可以达到0.97,针对内部通信异常预测准确率为0.96,实现了对外部或内部因素导致的网络流量异常问题的监测与排查,以便快速反应采取进一步措施。针对5G-R场景进行的网络安全审计系统设计和研究可以为未来铁路面临的网络安全挑战提供技术支撑和帮助。

铁路5G-R系统关键技术创新

从我国铁路应用场景出发,分析通信业务需求和运用特点。围绕铁路特定需求,在通用架构基础上,5G-R系统增加了铁路专用功能网元。在系统组网方面,重点论述5G-R核心网和无线网组网创新性关键技术,以适配铁路管理机制和可靠性要求。分析5G-R全路共用设备在冗余方式、功能下沉、故障检测和倒换机制等方面的技术优化与创新;5G-R无线网组网采用同站址设备冗余方式,分析RRU冗余、BBU冗余以及PCI规划等方面的技术创新;阐述车地综合传输系统在减少车顶天线、业务与通信解耦、统一时空基准、节省投资等方面的优势。

铁路5G-R承载技术与组网分析

为了推动铁路运输的现代化进程,进行铁路5GˉR承载技术与组网分析。研究5GˉR承载技术的主要类型,并针对5GˉR系统业务承载和组网需求,深入分析5GˉR系统架构以及5GˉR系统与承载网的关系,以期为相关工作人员提供参考。

中西部地区铁路5G-R基站太阳能供电方案

我国中西部地区太阳能资源蕴含丰富,采用离网式光伏发电系统可对基站进行电力扩容改造以适应5G-R系统的电力需求。本文将对中西部地区太阳能资源分布情况及基站用电需求进行分析,提出直流侧辅助供电方案及交流侧发辅助供电方案。经分析,太阳能辅助供电协同工作模式可行,表明太阳能辅助供电在中西部铁路基站中具备可行性和良好前景。

5G-R核心网容灾组网方案与技术分析

为规范核心网组网要求,明确设备技术要求,文章在分析5G-R核心网容灾组网构成以及需求的基础上,提出具体的核心网容灾组网规划方案,同时对应用的关键技术进行详细概括,以期为相关人员提供参考。

铁路5G-R系统不同MIMO基站工程应用分析

为分析5G-R系统不同多输入多输出(MIMO)基站在工程中的应用情况,实现5G-R系统基站的谱系化,对5G在2.1 GHz频段频分双工制式8T8R基站及终端产业链的发展情况进行调研,分析MIMO多天线阵列技术,从4个方面简明扼要地概括MIMO多天线阵列带来的增益。针对铁路正线及站场两类典型场景,提出不同MIMO基站的选择建议。对于铁路正线开阔区段,从设备安装方式、基站间距、无线组网方式、设备价格、既有GSM-R站址的重复利用、工程造价等方面,对不同MIMO基站进行对比分析;对于铁路正线隧道区段,从不同MIMO基站的覆盖能力、安装附件、安装空间等方面进行分析和对比。提出的8T8R基站与4T4R基站在新建线、既有线、隧道区段、站场等不同场景下的运用建议,对于促进5G-R系统基站的统型具有参考意义,并可为后续5G-R系统现场试验及工程部署提供借鉴。

铁路5G-R承载技术与组网方案研究

针对铁路5G-R系统组网和业务流量流向等需求,重点分析5G回传网络的切片分组网(SPN)、IP无线接入网2.0版(IP RAN2.0)和分组增强型光传送网(OTN)(含OSU)等3种承载技术方案,提出适用于5G-R的承载技术方案,即优选SPN,可选IP RAN2.0,在标准及产品成熟后可选择分组增强型OTN(含OSU)。回传网络组网方案采用汇聚层和接入层联合承载,汇聚层和接入层采用链型组网、层间多点互联,回传网络保护方案采用SNCP 1+1/1∶1线性保护等保护方案,从而实现大带宽、少跳数、低时延及高可靠承载。

无有机模板法制备Cu-ZSM-5催化剂及其选择性催化氧化苯乙烯

不使用任何有机模板剂,硝酸铜和正硅酸四乙酯(TEOS)经过酸性水解、碱性陈化和水热晶化,制备得到四配位铜修饰ZSM-5沸石(Cu-ZSM-5)。考察凝胶的Si/Al摩尔比、pH值、晶化温度和晶化时间对Cu-ZSM-5的晶型和相对结晶度的影响。采用X射线衍射(XRD)、红外光谱(FT-IR)、紫外漫反射谱和X-射线光电子能谱等手段对Cu-ZSM-5进行分析表征。结果表明:Cu-ZSM-5沸石具有MFI结构,结晶度高,无其他杂晶;铜原子以四配位为主。四配位铜是催化氧化苯乙烯的活性位点;在m(Cu-ZSM-5-50)=0.1 g、n(TBHP)/n(Styrene)=1.5、T=60℃、t=5 h条件下,苯乙烯转化率和苯甲醛选择性分别为76.5%和69.4%,表明Cu-ZSM-5-50具有较高的催化活性和较好的重复利用性。该制备方法不使用有机模板剂,无需高温焙烧,Cu-ZSM-5催化剂的制备成本大大降低。

柴贝止痫汤对癫痫—抑郁共病模型大鼠大脑皮层及海马中5-HTT、5-HT_(1A)R、5-HT_(2A)R和DA_(2)R表达的影响

目的 观察柴贝止痫汤对氯化锂—匹罗卡品慢性颞叶癫痫—抑郁共病模型大鼠大脑皮层及海马中5-羟色胺转运体(5-hydroxytryptamine transporter, 5-HTT)、5-羟色胺受体(5-hydroxytryptamine repreceptor, 5-HTR)(5-HT_(1A)R、5-HT_(2A)R)和多巴胺(dopamine, DA)受体(DA_(2)R)表达的影响,探讨柴贝止痫汤对癫痫—抑郁共病的干预机制。方法 建立氯化锂—匹罗卡品慢性颞叶癫痫—抑郁共病大鼠模型。造模成功后,将大鼠随机分为6组:正常组、模型组、西药组(西酞普兰给药)和柴贝止痫汤低、中、高剂量组,连续灌胃给药14天,每天2次。干预后,通过糖水偏好及强迫游泳实验进行抑郁行为学监测;酶联免疫吸附法检测大鼠大脑皮层及海马中5-HT、DA含量;实时定量PCR法检测大鼠大脑皮层及海马中5-HTT、5-HT_(1A)R、5-HT_(2A)R和DA_(2)R基因的mRNA表达水平;蛋白免疫印迹法检测大鼠大脑皮层及海马中5-HTT、5-HT_(1A)R、5-HT_(2A)R和DA_(2)R的蛋白表达水平。结果 药物干预后,与模型组相比,柴贝止痫汤中、高剂量组大鼠糖水消耗量显著增加(P<0.01),不动时间显著减少(P<0.01);与模型组比较,柴贝止痫汤中(P<0.05)、高剂量组(P<0.01)大鼠大脑皮层及海马中5-HT含量、皮层中DA含量升高,高剂量组(P<0.05)大鼠大脑海马中DA含量升高;与模型组相比,柴贝止痫汤高剂量组大鼠大脑皮层5-HTT mRNA表达降低(P<0.01),而海马中5-HTT mRNA表达升高(P<0.05);同时,柴贝止痫汤高剂量组大鼠大脑皮层和海马中5-HT_(1A)R mRNA表达明显升高(P<0.05),蛋白表达水平与mRNA水平表达一致。5-HT_(2A)R和DA_(2)R的mRNA和蛋白表达水平在处理前后均无变化。结论 柴贝止痫汤能够通过下调慢性颞叶癫痫—抑郁共病模型大鼠大脑皮层5-HTT,上调海马5-HTT,以及上调大脑皮层和海马中5-HT_(1A)R的表达水平,改善抑郁行为。

薏苡仁油联合5-FU对结肠癌HCT-116细胞株增殖、凋亡的影响

目的:分析薏苡仁油联合5-氟尿嘧啶(5-fluorouracil,5-FU)对结肠癌HCT-116细胞株增殖、凋亡的影响及其作用机制。方法:采用四甲基偶氮唑盐(methyl thiazolyl tetrazdium,MTT)法测定不同浓度薏苡仁油、5-FU以及薏苡仁油+5-FU对人结肠癌HCT-116细胞株的生长抑制效应;采用流式细胞术检测细胞凋亡情况;采用逆转录聚合酶链反应(RT-PCR)检测生存蛋白(Survivin)mRNA表达水平。结果:薏苡仁油、5-FU、5-FU+薏苡仁油均对人结肠癌HCT-116细胞增殖产生一定抑制作用,且薏苡仁油浓度越高,作用时间越长,细胞增殖抑制率越高,3组比较差异有统计学意义(P<0.05);与薏苡仁油组及5-FU组相比,5-FU+薏苡仁油组细胞增殖抑制率更高,差异有统计学意义(P<0.05)。薏苡仁油组、5-FU组、5-FU+薏苡仁油组的细胞凋亡率均高于空白对照组,差异有统计学意义(P<0.05);薏苡仁油浓度越高,细胞凋亡率也越高,差异有统计学意义(P<0.05);5-FU+薏苡仁油组细胞凋亡率高于5-FU组及薏苡仁油组,差异有统计学意义(P<0.05)。与空白对照组相比,不同浓度薏苡仁油组Survivin mRNA表达降低,差异有统计学意义(P<0.05);5-FU组Survivin mRNA表达升高,差异有统计学意义(P<0.05);5-FU+薏苡仁油组Survivin mRNA表达较5-FU组降低,差异有统计学意义(P<0.05)。结论:薏苡仁油能抑制结肠癌HCT-116细胞增殖,诱导细胞凋亡,与5-FU联合应用能发挥药物协同作用,其作用机制可能与调控Survivin mRNA表达有关。

龟羚帕安丸对帕金森病大鼠血清NSE、Cys-C、5-HT、5-HIAA及NE水平的影响

目的观察龟羚帕安丸对帕金森病(Parkinson’s disease,PD)大鼠血清神经元特异性烯醇化酶(Neuron-specific enolase,NSE)、胱抑素C(Cystatin C,Cys-C)、5-羟色胺(5-Hydroxytryptamine,5-HT)、5-羟基吲哚乙酸(5-Hydroxyindoleacetic acid,5-HIAA)及去甲肾上腺素(Norepinephrine,NE)水平的影响。方法采用6-羟基多巴胺(6-OHDA)立体定向注射法制作PD大鼠模型,造模成功的PD大鼠随机分为模型组,西药组,中药高、中、低剂量组,中西药合用组,每组15只,另设假手术组15只。模型组及假手术组给予等容积生理盐水灌胃,其余组给予相应药物灌胃,连续给药28 d。大鼠腹主动脉取血,用酶联免疫吸附测定法(Enzyme linked immunosorbent assay,ELISA)检测各组大鼠血清NSE、Cys-C、5-HT、5-HIAA及NE的水平。结果模型组大鼠血清NSE及Cys-C水平均明显升高,血清5-HT、5-HIAA及NE水平均明显降低;中药各剂量组、中西药合用组、西药组血清NSE及Cys-C水平均明显降低,5-HT、5-HIAA及NE水平均明显升高。结论龟羚帕安丸具有明显神经保护作用,作用机制与降低NSE及Cys-C水平,增加5-HT、5-HIAA及NE水平,降低脑实质损伤、神经炎症损伤及提高单胺类神经递质有关。

萝卜硫素通过调节ALOX5/NF-κB信号通路调控巨噬细胞糖酵解抑制糖尿病肾病进展

目的探讨萝卜硫素(SFN)调节花生四烯酸5-脂氧合酶基因(arachidonic acid 5-lipoxygenase,ALOX5)/核因子kappa B(NF-κB)信号通路调节巨噬细胞糖酵解对糖尿病肾病(DN)进展的影响。方法生物信息学分析SFN治疗DN的靶基因。使用30 mmol/L高葡萄糖(HG)处理人近端肾小管上皮细胞系(HK-2细胞)诱导体外DN模型。将HK-2细胞分为如下组:正常糖(NG)组、HG组、HG+SFN(3 mmol/L)组、HG+ALOX5组、HG+SFN(3 mmol/L)+ALOX5组、HG处理的巨噬细胞+HK-2细胞组、HG+SFN(3 mmol/L)处理的巨噬细胞+HK-2细胞组、HG+ALOX5转染处理的巨噬细胞+HK-2细胞组、HG+SFN(3 mmol/L)+ALOX5转染处理的巨噬细胞+HK-2细胞组。CCK-8检测细胞活力,原位末端脱氧核苷酸转移酶标记(TUNEL)法检测细胞凋亡;葡萄糖和乳酸试剂盒检测各组细胞中葡萄糖和乳酸水平;Western blot检测各组细胞中ALOX5、NF-κB以及糖酵解相关蛋白己糖激酶-2(HK2)、丙酮酸激酶M2(PKM2)、葡萄糖转运蛋白1(GLUT1)的表达;使用链脲佐菌素(STZ)构建DN小鼠模型,DN小鼠给与SFN(0.5 mg/kg)治疗;检测小鼠各项生化指标,HE染色检测肾组织病理变化;Western blot检测小鼠肾脏巨噬细胞中糖酵解相关蛋白己糖激酶-2(HK2)、丙酮酸激酶M2(PKM2)、葡萄糖转运蛋白1(GLUT1)的表达。结果生物信息学分析结果显示ALOX5是SFN治疗DN的靶基因。与HG组相比,SFN处理增强HK-2细胞活力并抑制细胞凋亡(P<0.05);同时,SFN处理抑制HG诱导的巨噬细胞糖酵解相关蛋白的表达,减弱巨噬细胞介导的HK-2细胞损伤(P<0.05);Western blot结果表明SFN抑制ALOX5和NF-κB的表达(P<0.05);小鼠实验结果显示,SFN治疗改善DN小鼠肾功能和肾组织病理学改变,抑制肾组织中巨噬细胞糖酵解相关蛋白的表达(P<0.05)。结论SFN通过抑制ALOX5/NF-κB信号通路抑制巨噬细胞糖酵解从而改善DN进展。

下调METTL5通过Wnt/β-catenin信号通路抑制三阴乳腺癌细胞增殖、迁移与侵袭

目的探讨甲基转移酶5(methyltransferase-like 5,METTL5)在三阴乳腺癌(triple-negative breast cancer,TNBC)中的作用和潜在机制。方法采用免疫组织化学方法和Western blot检测TNBC肿瘤组织和细胞系中METTL5的表达情况。用靶向METTL5的shRNA(shRNA-METTL5)转染TNBC细胞后,用CCK-8、集落形成、伤口愈合以及Transwell实验分别检测细胞增殖活性、迁移与侵袭,Western blot检测Wnt/β-catenin信号关键蛋白的表达。构建异种移植瘤模型,验证敲降METTL5对TNBC细胞在体内生长以及Wnt/β-catenin信号活性的影响。结果METTL5在TNBC肿瘤组织和细胞系中表达上调(P<0.01)。敲降METTL5可抑制TNBC细胞的增殖、迁移和侵袭并降低了Wnt/β-catenin信号分子β-catenin、细胞周期蛋白(Cyclin)D1、基质金属蛋白酶(MMP)-2和MMP-7的表达(均P<0.01)。体内实验显示,敲降METTL5减缓了移植瘤生长和Wnt/β-catenin信号活性。结论敲降METTL5能抑制TNBC细胞的增殖、迁移与侵袭,其作用可能与抑制Wnt/β-catenin信号通路有关。

鲜食糯玉米新品种辽糯5号的选育及栽培技术要点

辽糯5号是辽宁省农业科学院玉米研究所以自选系S15C08为母本、自选系YN1为父本组配而成的优质糯玉米杂交种。该品种具有熟期适中、果穗大小均匀、鲜穗外观好、品质优良、糯性强、柔嫩性好、稳产、抗病抗倒、适应性广等特点,2022年8月通过辽宁省农作物品种审定委员会审定(辽审玉20220247)。