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徐连高铁LTE-R网络架构设计及可靠性研究
| 论文题名： | 徐连高铁LTE-R网络架构设计及可靠性研究 |
| 关键词： | 铁路移动通信;组网结构;架构设计;可靠性 |
| 摘要： | 我国高速铁路的发展在全国交通运输中发挥着重要作用，高速铁路2020年底运营里程已达3.79万公里，形成了中国独有特色的高铁经济模式。高速铁路专网移动通信系统提供了列车安全运行的信息传输业务，保障列车控制与调度等信息的实时传输。铁路移动通信主要采用的是GSM-R（GSM-Railway）网络覆盖的通信方式。为铁路运输提供语音通信业务、行车调度命令传送，同时承载列车径路预告、CTCS-3列车控制信息交互传送等功能。随着铁路运输需求加剧，对铁路无线通信技术提出更高要求，在下一代移动通信中，国际铁路联盟（UIC）已经明确LTE-R（LTE for Railway）作为铁路无线通信系统，我国铁路部门也在规范相应的标准和技术体系。 本文从铁路GSM-R应用的现状出发，分析GSM-R受限于移动通信技术标准体系，属于窄带无线通信，传输速率低、频点资源紧张，同时无法提供新增的高速率、低延时的业务。进而提出LTE-R是基于满足铁路业务需求和业务应用下，而制定的下一代铁路移动通信系统，其特点是专为铁路业务规范统一标准，满足铁路对运输安全的需求、满足铁路发展的高速率传输的特点，能够满足既有铁路运输要求，也能够满足高速铁路数据的传输，同时提供铁路专用通信、调度指挥、应急处置等业务应用。从铁路业务需求和经济效益分析，GSM-R向LTE-R演进技术成熟，能够满足铁路技术和安全需求。 然后介绍LTE-R的关键技术和业务运用，对LTE-R功能和组网结构进行论述，基于LTE-R关键技术的OFDM提升网络性能，LTE-R在铁路通信业务应用方面的技术优势，提出徐连高铁对LTE-R的业务需求和设计思路。 通过对徐连高铁的既有GSM-R移动通信的业务需求分析，徐连高铁使用GSM-R技术的弊端和短板，对比LTE-R与GSM-R的差异和优劣性。通过几种网络组网方式的比对，以及核心网和既有网的互联，确定徐连高铁核心网和无线网设计方案。同时对网络容量进行评估设计，对LTE-R网络安全和性能进行分析论证，通过分析越区切换不成功的原因，对切换失效类型归纳总结，并对徐连高铁LTE-R切换成功率进行研究，论证了徐连高铁LTE-R系统设计方案在移动性方面的可靠性。 最后通过对LTE-R系统可靠性改进方案进行分析，提出通过设备冗余设计、软件可靠性设计、基于中继技术的D2D通信技术，以及通过RRU异频组网的接入方式的实施，提高徐连高铁LTE-R网络的可靠性，保证徐连高铁LTE-R系统设计合理，确保铁路高速铁路行车安全。 |
| 作者： | 刘仓 |
| 专业： | 电子与通信工程 |
| 导师： | 李世银 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 中国矿业大学(江苏) |
| 学位年度： | 2021 |
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