铁路无线通信系统GSM-R越区切换设计+代码(2)
4.3.2改进算法描述21
4.3.3改进后的算法流程.21
4.4改进算法的仿真.21
5总结与展望29
致谢30
参考文献..31
附录.33
1 引言 1.1 研究背景
1.1.1列车无线通信技术 列车无线通信技术是我国铁路无线通信技术的重要组成部分，其主要组成部分包括：无线列调通信系统、无线调车通信系统、TDCS 车次号核准系统、无线调度传送系统、无线调度命令系统和铁路各部门用于各种作业的无线对讲系统等。 列车自动控制系统(ATC)是一种基于 GSM-R 系统的传输平台,并且在车-地双向之间提供数据传输安全通道的系统。其主要作用是在列车和列控中心之间交互使用授权信息和位置信息,以此来保障系统的安全性和可靠性。 上述无线通信设备在铁路运输作业各个方面应用都非常广泛，对于保障人身和行车安全以及提高铁路客运和货运效率发挥着无可替代的作用。
1.1.2 GSM-R系统介绍 GSM-R 系统在保留 GSM原有的业务划分基础上增设了一些应用，这些应用专门用在铁路上，并且将这些应用作为信息平台，使得铁路用户根据自己的需要开发各种适合铁路的应用，是专为铁路而设计的综合移动数字通信系统。铁路特有调度业务和高级语呼业务(ASCI)是该系统的特色业务，其中前者业务包括功能寻址、接入矩阵和位置寻址，后者业务包括语音广播和语音组呼以及增强多优先级与强拆。因此, GSM-R 业务模型可概括为: GSM-R 业务由 GSM 业务、铁路基本业务、语音调度业务组成的一个整体。 表 1-1 GSM-R系统结构图 铁路应用 调度通信 自动列车控制 平面调车 远程控制 轨道文护 铁路紧急通信 列车支持通信 车站本地通信 广域通信 旅客业务 铁路基本业务 功能寻址 功能号表示 接入矩阵 基于位置寻址 电信业务 增强多优先级与强拆 语音组呼 语音广播1.1.3国内外GSM-R的发展 国外：GSM-R系统由于具有灵活的交换性、可靠的传输性、完善的功能性、有效的安全性、大容量等优点，已经得到了良好的发展，并且在国际舞台上发挥着越来越重要的作用，使得全球铁路行业向着智能化、数字化、网络化方向高速迈进。 24 个国家早在上世纪 90 年代就共同签署了备忘录,一致决定将 GSM-R 作为专门应用在铁路上的通信技术。经过近 20年的快速发展,GSM-R的发展又一次达到了高峰期,比如欧洲的意大利、德国以及亚洲的中国、印度等国家都已经在本国铁路线上采用 GSM-R 系统。截至到 21 世纪初,德国铁路全线总长已经达到46142公里,GSM-R的网络覆盖范围已经接近 36000 公里；意大利铁路全线总长已经达到2万余公里,GSM-R的网络覆盖范围也已经接近 7500公里。其中意大利、捷克等国的GSM-R网络覆盖率接近 100%[1］ 。
国内：近年来，铁道部越来越重视 GSM-R在铁路上的应用，并且将其作为一项技术装备政策，大力发展 GSM-R 系统和进行 GSM-R 系统的投资建设，已经将GSM-R成功应用在青藏、大秦和胶济铁路上。铁道部《中长期铁路网规划》指出，我国将扩大铁路网建设的规模，加快完善铁路网结构的步伐，提高运输能力以及装备水平，并且在未来几年尽快建成线路总长为 1.2万公里的客运线。 1.2 论文研究意义 铁路小区线状覆盖环境的特殊性决定了 GSM-R系统需要具有高可靠性。无线侧是系统相对薄弱的一环,能够保证系统高可靠性的手段便是双网覆盖方式。系统的越区切换是无线网络管理的重要方面,系统的安全性和可靠性也取决于越区切换的性能。因此，无线网络覆盖方式和越区切换设计是 GSM-R网络比较突出的问题,是一个具有研究价值的课题。本文正是在此背景下先简单地介绍了 GSM-R无线网络覆盖方式及分类,论述了越区切换的流程，分析了越区切换掉话率和切换阻塞率问题,继而在此基础上研究了越区切换的算法—基于功率估计(PBGT)的提前切换算法，并适当地进行算法的改进和算法的仿真。 1