GSM-R网络越区切换算法的分析与优化

摘要

超高速的列车运营对GSM-R网络的服务质量和网络可靠性提出了更严格的要求。越区切换是GSM-R移动性管理中的关键技术，它是保障铁路沿线不间断通信的基础，其可靠性和有效性是体现GSM-R系统性能的重要指标，它对保障铁路移动通信的高可靠性和有效性起着举足轻重的作用。为了保证我国高速铁路的正常运营，本文以优化GSM-R网络越区切换的质量为目的，结合GSM-R无线信道模型分析了越区切换过程中的各种参数、列车速度、切换时间等方面对切换质量的影响，并针对切换算法进行了优化，主要研究内容如下：
　　 ⑴在GSM-R切换算法中，算术平均计算窗口Hreqave的设置过小时，能够提高切换速度，但是会增加产生乒乓切换的风险。传统的( TA， CI)判断列车运行方向后的快速切换方式，根据( TA， CI)值优化了邻小区，虽然解决了乒乓切换问题，却产生了“误切换”导致的高掉话率。本文结合传统的( TA， CI)判定列车运行方向算法，同时提出了在切换判决过程中设置接收电平切换门限值的策略。通过仿真比较，改进后的算法比传统的( TA, CI)判断列车运行方向的快速切换方式很大程度上优化了越区切换质量。
　　 ⑵高速环境中，GSM-R网络越区切换质量会受到速度的影响。结合相邻小区间的接收电平覆盖模型分析：随着速度的增加，可用切换时间会逐渐减少，当速度达到500km/h时，可用切换时间降低至不到4s，严重影响了切换质量。本文提出了切换门限值随着列车速度动态调整的新策略：在高速情况下，适当降低门限值，低速情况下适当提高门限值的方式。这样保证了切换过程中的可用切换时间，从而减少了列车切换过程中因当前信道服务质量变差导致的掉话。通过实验室仿真表明，采用此算法后，高速环境中越区切换质量有了很大程度上的优化。
　　 ⑶在冗余覆盖环境中，邻小区关系要比单网覆盖环境复杂的多，因此，适合于单网覆盖环境中的快速切换算法并不适用。本文提出了基于BSC学习历史切换记录的算法来确定最优目标小区，通过预先确定目标小区的方式，再结合单网覆盖环境下的快速切换技术，可以在保证切换质量的同时提高冗余环境下的切换速度，分析表明，该算法能有效的降低冗余覆盖环境下的切换时延。

目录

文摘

英文文摘

致谢

第1章 绪论

1.1 课题研究背景

1.2 国内外研究现状

1.3 论文的研究目的和意义

1.4 论文的组织结构

第2章 无线信道模型与GSM-R网络概述

2.1 无线信道模型概述

2.2 GSM-R网络结构

2.3 GSM-R网络覆盖模型

2.4 GSM-R切换流程

2.5 本章小结

第3章 GSM-R越区切换质量及影响因素分析

3.1 GSM-R越区切换原理及参数分析

3.2 GSM-R网络覆盖模型分析

3.3 乒乓切换及影响因素分析

3.4 切换时间对切换质量的影响

3.5 本章小结

第4章 单网覆盖环境GSM-R越区切换算法优化

4.1 单网覆盖环境邻小区关系

4.2 乒乓切换问题的优化

4.3 -种快速可靠的越区切换算法

4.4 针对高速环境下的越区切换算法优化

4.5 综合改进后的切换算法描述与分析

4.6 算法仿真比较

4.7 本章小结

第5章 冗余覆盖环境下GSM-R快速切换算法

5.1 冗余覆盖环境下邻小区关系

5.2 冗余覆盖环境下的快速切换算法

5.3 与传统切换算法的对比分析

5.4 本章小结

第6章 总结与展望

参考文献

作者简历及在学习期间取得的科研成果