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高速铁路GSM-R网络可靠性分析和评估

作　者: 贺明卉
导　师: 陈彩莲
学　校: 上海交通大学
专　业: 控制工程
关键词: GSM-R 可靠性指标体系物理特性业务特性
分类号: TN929.532
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

作为CTCS-3列车控制系统的信息传输平台,GSM-R网络承载着高速铁路的话音和数据业务,并关系着列车运营的安全性,这就对GSM-R网络可靠性提出了很高的要求。而当前我国对于GSM-R网络可靠性的评估标准并不明确,国外的研究也只有对网络性能指标的具体要求值,但缺乏指标的确立依据。开展GSM-R网络可靠性分析和评估工作,对于通信质量的保障至关重要。GSM-R网络的可靠性评估主要包括网络覆盖评估、通信质量评估、业务评估等,归纳起来主要体现在网络的物理特性和业务特性两个层面上,分别从GSM-R的信道特性和业务应用的角度来考虑。由于铁路无线环境的复杂性和列车的高速运行,使得无线信道的性能是时变的,影响GSM-R网络物理特性的因素中最主要的是信道的衰落和干扰。所以本文首先对高速铁路环境下GSM-R网络信道的传播特性进行了分析,然后对GSM-R网络中由公共GSM网络造成的持续干扰和由弓网离线火花脉冲造成的瞬时干扰进行了研究。在GSM-R业务特性方面,选取了对GSM-R业务造成重要影响的因素——越区切换来进行研究,在分析GSM-R业务越区切换策略的基础上,对基于强占机制的越区切换优先策略采用Petri网(Coloured Petri Network, CPN)建模仿真,并进行了可靠性分析。最后在以上研究的基础上构建了具有两层结构GSM-R网络可靠性评估指标体系,综合了物理层指标和业务层服务质量(QoS)指标,并给出指标评估标准。文中所提出的评估指标体系涵盖了GSM-R网络可靠性评估的主要方面。本文的工作能够为实际工程应用提供有效方案,为GSM-R网络的性能评估提供指导,对于GSM-R网络的性能提升具有重要意义,有利于推动铁路通信技术的发展。

全文目录

摘要  3-5
ABSTRACT  5-9
第一章绪论  9-15
  1.1 研究背景  9-10
  1.2 课题研究意义与研究现状  10-12
  1.3 本文的主要研究内容及章节安排  12-15
第二章 GSM-R 网络信道特性分析及其指标评估  15-46
  2.1 引言  15
  2.2 GSM-R 信道的传播特性  15-28
    2.2.1 无线移动信道衰落特性  15-22
    2.2.2 高速铁路场景的主要特征  22-27
    2.2.3 高速铁路GSM-R 无线传播模型  27-28
  2.3 GSM-R 干扰特性研究  28-45
    2.3.1 持续干扰研究  29-34
    2.3.2 瞬时干扰研究  34-45
  2.4 本章小结  45-46
第三章 GSM-R 业务特性分析及其指标评估  46-57
  3.1 引言  46
  3.2 GSM-R 业务的越区切换策略  46-47
  3.3 基于强占机制的越区切换优先策略建模与分析  47-56
    3.3.1 基于强占机制的越区切换优先策略描述  48-51
    3.3.2 基于强占机制的越区切换优先策略建模  51-54
    3.3.3 可靠性分析  54-56
  3.4 本章小结  56-57
第四章 GSM-R 网络可靠性评估指标体系  57-62
  4.1 引言  57
  4.2 指标体系建立原则  57-58
  4.3 GSM-R 可靠性评估指标体系构建  58-61
    4.3.1 物理层指标  58-59
    4.3.2 业务层QoS 指标  59-61
    4.3.3 评估指标体系特点  61
  4.4 本章小结  61-62
第五章总结与展望  62-64
  5.1 全文总结  62-63
  5.2 研究展望  63-64
参考文献  64-67
致谢  67-68
攻读硕士学位期间发表的论文和参与的项目  68-70

高速铁路GSM-R网络可靠性分析和评估

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