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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

GSM-R数字移动通信系统及其应用

以GSM、GSM-R和GSM-R在铁路上的应用为线索,介绍GSM数字移动通讯系统,GSM-R铁路综合数字移动通讯系统,目前已经实现和有可能实现的以GSM-R为通讯平台的一些铁路应用。

GSM-R网络切换掉话的分析与处理

为解决石太客运专线GSM-R网络的切换掉话的问题.利用话务统计分析、路测与动态测试等网络优化方法,对网络所用切换算法和光纤直放站对基站接收性能的影响进行了理论研究.分析结果确定,切换掉话原因为网络场强覆盖不合理和光纤直放站的上行增益过高造成的.本文采用调整相邻小区天线俯仰角和下调直放站上行增益的方法,实现了两个小区之间的正常切换,解决了该切换掉话的问题.

一种应用于高速铁路的GSM-R快速切换算法研究

研究目的:随着我国高速铁路和客运专线建设,GSM-R数字移动通信系统在我国铁路得到迅速发展,同时也带来一些亟待解决的问题。GSM-R的线状覆盖方式,使列车运行过程中越区切换频繁发生,切换性能对系统的服务质量和行车安全有很大的影响,尤其是高速列车对GSM-R系统越区切换提出更加严格的要求。为在高速环境下实现快速可靠切换,针对切换算法进行研究,提出一种快速切换算法,达到缩短切换时延,提高高速环境下跨MSC间越区切换的成功率的目标。研究结论:通过研究提出了一种适用于高速铁路环境下的新型快速切换算法。在理论上对该算法的实现方式和性能进行了分析,并与常规的切换算法在切换时延上进行了比较。结果表明本算法在缩短切换时延上具有一定的优势,特别在跨MSC切换时能减少约64%的时延。采用快速切换算法非常适用于高速环境,通过缩短切换时间,从而提高切换成功率,为移动通信系统提供更高的可靠性和有效性。

列控数据传输与GSM-R越区切换发生碰撞的建模与分析

在CTCS-3级列控系统中,RBC与车载ATP通过GSM-R系统传输数据,保证列车运行安全。列车在线路上高速运行时,频繁发生越区切换。如果数据传输和GSM-R越区切换发生碰撞,将导致数据丢失重传,影响行车效率甚至行车安全。本文建立了数据传输与越区切换发生碰撞模型,利用该模型可以评估影响碰撞概率的因素,可以验证本文给出的计算碰撞概率公式,还可研究碰撞时间的分布情况。首先,通过模型仿真,发现数据长度、列车运行速度、数据发送周期均会影响碰撞的发生概率。数据长度越长,列车运行速度越高,数据发送周期越短,则数据传输与越区切换发生碰撞的概率越高。其次,利用'数据传输与越区切换发生碰撞模型'仿真出的碰撞概率与本文给出的碰撞概率计算公式计算出的理论值基本相同,证明了模型和公式的准确性。最后,利用碰撞模型仿真,研究碰撞时间的分布情况,并得到一些定性结论。

高速铁路的GSM-R无线传播模型校正

为了提高在铁路沿线复杂地形环境下的Hata模型准确度,在研究GSM-R系统中的电波传播预测Hata模型的基础上,提出了一种对Hata传播模型的校正方法。结合郑西实测线路数据对市郊、平原和山区三种地形环境下进行校正,得到了不同地形下的Hata校正模型。通过对校正前后模型的误差对比,校正后的Hata传播模型准确度有显著提高。