GSM-R越区切换初稿.doc

GSM-R越区切换 姓名：丁 春 平 学号GSM-R越区切换 摘要：列车速度的提升导致多普勒效应更严重、切换触发位置更靠后、越区切换更频繁。同时，我国铁路网络的不断扩展对GSM-R系统的容量提出更高的要求。本文首先对GSM-R网络传统切换策略进行建模和性能分析。随后提出一种将GSM-R双层冗余网络中的不同基站组成一个为列车服务的虚拟小区，并采用车载双天线与虚拟小区进行协作通信的方案，以充分利用冗余网络配置特点，从而实现列车穿越小区过程中完成无缝切换操作。 关键词：GSM-R；切换 铁路移动通讯系统GSM-R是GSM技术在铁路工作环境中衍伸应用而产生的专用技术。鉴于铁路工作环境对于数据传输的特殊需求，GSM-R已经发展出了一套完整的工作方式以应对铁路系统中的苛刻环境。目前，GSM-R的切换判决主要是通过检测接收信号强度来进行的，当相邻小区基站信号强度大于本小区基站信号强度一个阀值时，列车就会切换到相邻小区。越区切换发生在两个小区的边界，由于阴影和多径的影响，接收信号质量差，加上高速移动导致的多普勒效应的影响，使得现有的切换方法面临较高的切换中断率，需要对其进行优化。 1 GSM-R越区切换工作简述 GSM-R系统的服务覆盖区域呈现出横跨地理范围较大的区域，并且呈现出依据铁路运输系统而延展的带状分布，这样的服务区域决定GSM-R在分区上必然会采取沿铁路线分段的方式进行服务覆盖，也就是说，在列车行驶的过程中，将随着路段的延伸更换基站确保实现有效数据传输。通常而言，GSM-R系统通过在不同小区交界的地方保留有覆盖叠加，用以实现确保列车在叠加区域内实现越区切换，但是随着列车行驶速度的不断提升，以及铁路运输系统自身所面临的复杂的自然环境，越区切换所能够获取到的允许时间也越来越短。 整个越区切换过程需要经历4个阶段，整个过程一般是由移动台(MS)、基站控制器(BSC)、基站收发信机(BTS)以及移动交换中心(MSC)配合完成。首先是获取数据触发阶段：主要是由MS针对其当前的小区以及邻区的数据服务质量进行数据采集，将信号最强的小区上报基站系统BSS，并且由BSS系统对上报的相应数据进行顶处理。而后进行门限值比较，BTS负责将当前小区的测试结果与邻区的测试结果进行比对和判定，对于满足门限条件数据进行触发切换行为。第二步是扫描阶段：基站将根据相应的数据判断表达式来最终对切换动作进行判定，确定出合格的小区将其放入切换邻区表中，置于切换指示消息中发送给BSC。接着进入选择阶段：在BSC中，进行排序，列出最为合理的候选邻区表。完成上述工作后进入执行阶段：主要包括分配并激活一个新的信道，同时网络执行配合小区进行切换的行为，将数据服务获取切换到该信道上。 2 越区切换准则 2.1 接收到的信号强度(RSS)准则 当从当前小区接收到的RSS低于某一预设门限值时，切换过程将被启动。为了防止过早地启动切换过程，可以采取加窗平均和滞后门限相结合的切换准则。在这个准则里，当系统作出切换的决策前，系统将对接收到的若干RSS采样值进行平均，只有当从当前小区接收到的平均RSS低于从目标小区接收到的平均RSS的一个预先设定的滞后门限时，系统才启动切换过程。 2.2 载波与干扰比（CIR）准则 RSS准则没有将系统中的CIR考虑进去。为了克服RSS准则的不足，提出了将CIR和相应的比特差错率(BER)作为切换的准则。CIR和BER也将受到无线信道衰落和阴影的影响而有所波动，为了提供准确的切换指示，还需用到加权平均和滞后门限的方法。 2.3 移动台和基站之间的距离准则 由于无线信道的多变性以及移动用户所处环境的不同，在蜂窝系统中完全可能出现这样一种现象：从离用户近的基站接收到的信号质景反而不如从离用户较远的基站接收到的信号质量。因此，实际系统中经常将距离准则作为CIR或RSS准则的一种辅助参考。 2.4 网络准则 网络服务质量的下降并不是发生越区切换的唯一原因。有时，系统为了容纳更多的用户或为了均衡不同小区间的业务量，将重新安排信道的分配，这时的切换是由系统引起的。 3 GSM-R越区切换存在的问题分析 3.1 移动台不能发生切换动作 移动台不能顺利的发生切换的动作，大致可分在信号及其微弱或质量很差时。这种故障的发生存在于不满足切换条件和没有符合切换条件候选小区这两种原因下。 3.2 切换过程前设置的数据不合理 邻小区的设置不易过多同时也不宜过少，不然的话就会导致切换信号的不稳定，导致切换异常，甚至有的小区能够包含10个以上的邻小区，这样的话掉话的性能不但得不到改善，反而会导致切换不能够进行，还会进一步的造成由于小区过多导致的频点分配问题，增加干扰频率的可能性。邻小区过多的话也会导致采样信号