铁路GSM-R通信系统中的网络安全和保障体系研究

摘要

随着近年来铁路客运专线及高速铁路不断建设发展，铁路GSM-R通信网络覆盖里程及用户数量大量增加，组网规模日益扩大，网络的安全稳定运行面临越来越多的挑战。此外，高速铁路和重载铁路GSM-R网络还承载了CTCS-3级列车控制、机车同步操控等重要系统的车-地信息传输业务，是列车行车控制系统中的重要组成部分，因而必然会对网络的安全性及可靠性提出更高的要求。
　　本文首先对铁路GSM-R网络现有的设备性能、承载的业务模型进行了分析，对区别于传统公共移动网络的铁路应用进行了重点介绍。随后深入分析了GSM-R网络结构、组网方式等方面来对网络的安全保障体系进行了研究，详细介绍了GSM-R网络各个基本网元构成以及各个子系统在网络中的功能。
　　在全方面的介绍了网络的网元功能后，重点对GSM-R核心网重点设备(MSC、SGSN)的冗余备份现状以及今后发展的几种方案进行了分析和比对。在关注核心网的安全性的同时，本文也对GSM-R无线网络安全性进行了研究。最后还结合铁路应用的特殊性，对几种网络安全策略进行了分析。

目录

声明

致谢

摘要

1 引言

1．1 研究背景和意义

1．2 通信网络安全保障体系

1．3 GSM-R的安全性要求

1．4 课题背景和选题意义

2 GSM-R技术概述及主要业务

2．1 GSM-R网络的频段资源

2．2 GSM-R业务模型

2．2．1 GSM-R基础业务

2．2．2 高级语音呼叫业务(ASCI)

2．2．3 铁路应用业务

3 GSM-R基本网络结构

3．1 GSM-R基本网元构成及功能

3．1．1 系统结构

3．1．2 系统功能

4 GSM-R核心网组网安全性研究

4．1 GSM-R核心网组网现状分析

4．1．1 GSM-R核心网组网现状

4．1．2 铁路GSM-R网络组网

4．1．3 GSM-R核心网的容灾备份设置

4．2 MSC冗余备份方案研究

4．2．1 基于“MSC pool”的冗余备份

4．2．2 基于“双归属”的冗余备份

4．2．3 MSC pool容灾与双归属的比较分析

4．2．4 基于A接口电路割接的MSC冗余备份

4．3 SGSN冗余备份方案研究

4．3．1 SGSN pool容灾方案研究

4．3．2 Gb接口N+1电路割接容灾方案

5 GSM-R无线网络安全性研究

5．1 GSM-R无线接入网络的冗余保护

5．1．1 基站设备自身的板卡级冗余保护

5．1．2 Abis接口的环形组网

5．2 无线网络的冗余保护与干扰问题分析

5．2．1 GSM-R的无线网络覆盖方式

5．2．2 GSM-R无线网络干扰问题分析

6 GSM-R网络安全策略

6．1 GSM-R网络安全威胁

6．2 GSM-R网络安全机制

6．2．1 基于业务分类的安全策略分析

6．2．2 基于业务的呼叫限制分析

参考文献

作者简历及科研成果清单表格样式

学位论文数据集页