專利名稱：一種面向ctcs-3業(yè)務(wù)的gsm-r快速越區(qū)切換方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于CTCS-3列車控制系統(tǒng)中列車通信技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種面向CTCS-3業(yè) 務(wù)的GSM-R快速越區(qū)切換的實(shí)現(xiàn)方法。
背景技術(shù)：
為了滿足列車提速和安全運(yùn)行的需要，同時(shí)為了滿足不同線路分級(jí)運(yùn)輸?shù)男枰?我國(guó)制定了"中國(guó)列車控制系統(tǒng)CTCS(Chinese Train Control System)發(fā)展規(guī)劃"。該發(fā) 展規(guī)劃參照歐洲列車控制系統(tǒng)ETCS(Europen Train ControlSystem)標(biāo)準(zhǔn)并結(jié)合中國(guó)列車 控制現(xiàn)狀及未來發(fā)展需要，將中國(guó)列車控制系統(tǒng)分為CTCS-0至CTCS-4五級(jí)。其中CTCS-3 適用于時(shí)速300 350公里的列車。CTCS-3是一種基于GSM-R傳輸信息的集中式列車控制 系統(tǒng)。 GSM-R移動(dòng)通信網(wǎng)是在GSM的基礎(chǔ)上發(fā)展而來，在列車快速移動(dòng)過程中，車載通信 模塊必須通過不斷的選擇信號(hào)最強(qiáng)小區(qū)并切換到該小區(qū)來保持與網(wǎng)絡(luò)的通信，以實(shí)現(xiàn)車地 間安全數(shù)據(jù)傳輸?shù)牟恢袛啵?一旦車載通信模塊在某個(gè)位置發(fā)生切換失敗，車地間通信就會(huì) 中斷，車地間安全數(shù)據(jù)傳輸也會(huì)中斷，影響行車安全以及運(yùn)輸效率。 因此，保證GSM-R越區(qū)切換的成功率至關(guān)重要，傳統(tǒng)的GSM-R越區(qū)切換算法是通過 對(duì)每個(gè)GSM-R小區(qū)設(shè)置鄰區(qū)關(guān)系，車載通信模塊在當(dāng)前小區(qū)駐留時(shí)，會(huì)實(shí)時(shí)檢測(cè)當(dāng)前小區(qū) 的鄰小區(qū)的電平信號(hào)，并且在超過越區(qū)切換門限的時(shí)候切換到當(dāng)前小區(qū)鄰小區(qū)中電平信號(hào) 最強(qiáng)的一個(gè)。 然而，在CTCS-3業(yè)務(wù)中，列車運(yùn)行時(shí)速快，GSM-R小區(qū)越區(qū)切換頻繁，車載通信模 塊與GSM-R網(wǎng)絡(luò)相關(guān)網(wǎng)元不停的進(jìn)行越區(qū)切換判決和實(shí)施越區(qū)切換，車載通信模塊、網(wǎng)絡(luò) 信道資源處于極度繁忙狀態(tài)，并且受到無線環(huán)境的影響，往往會(huì)造成車載通信模塊切換至 非理想的目前小區(qū)，造成通信中斷。 通過在實(shí)際中的應(yīng)用可以發(fā)現(xiàn)，由于鐵路的特殊性，列車在線路上往往是沿固定 路線、固定方向運(yùn)行，因此，一旦確定列車運(yùn)行方向，其運(yùn)行過程中越區(qū)切換經(jīng)過的小區(qū)均 有序按位置排列。如果讓車載通信模塊在運(yùn)行過程中直接判斷運(yùn)行方向前方小區(qū)的信號(hào)， 達(dá)到切換門限后直接進(jìn)行切換，而不對(duì)當(dāng)前小區(qū)的其他相鄰小區(qū)的電平信號(hào)進(jìn)行判斷，節(jié) 省了時(shí)間，提高了效率，節(jié)約了網(wǎng)絡(luò)資源。 因此，本發(fā)明公開了在GSM-R網(wǎng)絡(luò)的無線資源管理過程中，面向CTCS-3業(yè)務(wù)實(shí)現(xiàn) 高速越區(qū)切換的方法。根據(jù)GSM-R沿鐵路線路線形覆蓋和列車運(yùn)行方向具有完全確定性的 特點(diǎn)，GSM-R網(wǎng)絡(luò)在準(zhǔn)確判斷列車的運(yùn)行方向后，直接判斷出CTCS-3移動(dòng)臺(tái)的下一個(gè)主用 和備用切換小區(qū)，而不采用傳統(tǒng)的PBGT切換算法。該方法省略了越區(qū)切換的測(cè)量和判決過 程，減小了切換過程所需要的保護(hù)時(shí)間以及網(wǎng)絡(luò)重疊覆蓋區(qū)域，節(jié)約了網(wǎng)絡(luò)資源，極大的提 高了列車在高速運(yùn)行情況下的CTCS-3移動(dòng)臺(tái)的切換成功率，也極大的減小了 CTCS-3業(yè)務(wù) 的通信中斷概率。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明公開了在GSM-R網(wǎng)絡(luò)的無線資源管理過程中，面向CTCS-3業(yè)務(wù)實(shí)現(xiàn)高速越 區(qū)切換的方法。根據(jù)GSM-R沿鐵路線路線形覆蓋和列車運(yùn)行方向具有完全確定性的特點(diǎn)， GSM-R網(wǎng)絡(luò)在準(zhǔn)確判斷列車的運(yùn)行方向后，直接判斷出CTCS-3移動(dòng)臺(tái)的下一個(gè)主用和備用 切換小區(qū)，而不采用傳統(tǒng)的PBGT切換算法。該方法省略了越區(qū)切換的測(cè)量和判決過程，減 小了切換過程所需要的保護(hù)時(shí)間以及網(wǎng)絡(luò)重疊覆蓋區(qū)域，節(jié)約了網(wǎng)絡(luò)資源，極大的提高了 列車在高速運(yùn)行情況下的CTCS-3移動(dòng)臺(tái)的切換成功率，也極大的減小了 CTCS-3業(yè)務(wù)的通 信中斷概率。 本發(fā)明采取的技術(shù)方案是一種面向CTCS-3業(yè)務(wù)的GSM-R快速越區(qū)切換方法包括 以下步驟 步驟l，對(duì)于鐵路線沿線的每個(gè)基站小區(qū)，按照列車運(yùn)行方向，為其定義兩個(gè)切入 小區(qū)，一個(gè)為主用，一個(gè)為備用； 步驟2，列車沿某一方向運(yùn)行時(shí)觸發(fā)越區(qū)切換；
步驟3，確定列車運(yùn)行方向?yàn)樯闲谢蛳滦校?步驟4，判斷主用切入小區(qū)是否可以切入，如果是則進(jìn)入步驟207，否則進(jìn)入下一
止 少； 步驟5，判斷備用切入小區(qū)是否可以切入，如果是則進(jìn)入步驟207，否則進(jìn)入下一
止 少； 步驟6，采用備用的傳統(tǒng)PBGT算法實(shí)施越區(qū)切換；
步驟7，切入成功。 其中步驟3中確定列車運(yùn)行方向的具體方法如下， 步驟101，鐵路線沿線的基站小區(qū)按位置分布定義BTSJD值，上行方向依次遞增， 下行方向以此遞減； 步驟102，列車沿某一方向運(yùn)行時(shí)，觸發(fā)越區(qū)切換； 步驟103，判斷BTS_ID是否已經(jīng)依次遞增3次或依次遞減3次； 步驟104， BTS_ID已經(jīng)依次遞增3次則確定列車運(yùn)行方向?yàn)樯闲校珺TS_ID已經(jīng)依
次遞減3次則確定列車運(yùn)行方向?yàn)橄滦小?本發(fā)明的有益效果 在GSM-R網(wǎng)絡(luò)準(zhǔn)確判斷列車的運(yùn)行方向后，直接判斷出CTCS-3移動(dòng)臺(tái)的下一個(gè)主 用和備用切換小區(qū)，而不采用傳統(tǒng)的PBGT切換算法。該方法省略了越區(qū)切換的測(cè)量和判決 過程，減小了切換過程所需要的保護(hù)時(shí)間以及網(wǎng)絡(luò)重疊覆蓋區(qū)域，節(jié)約了網(wǎng)絡(luò)資源，極大的 提高了列車在高速運(yùn)行情況下的CTCS-3移動(dòng)臺(tái)的切換成功率，也極大的減小了 CTCS-3業(yè) 務(wù)的通信中斷概率。


圖1 :GSM-R越區(qū)切換工作原理圖； 圖2 :GSM-R快速越區(qū)切換方法(上行方向)工作原理圖；
圖3 :GSM-R快速越區(qū)切換方法(下行方向)工作原理圖；
圖4 :GSM-R快速越區(qū)切換方法中列車運(yùn)行方向的判斷方法流程 圖5 :GSM-R快速越區(qū)切換方法流程圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖對(duì)和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述； 圖1中以單網(wǎng)交織冗余覆蓋方式為例，表示了列車在GSM-R覆蓋的鐵路線上運(yùn)行 時(shí)的GSM-R越區(qū)切換工作原理。列車當(dāng)前位于小區(qū)A的覆蓋下，小區(qū)A的鄰小區(qū)為4個(gè)，分 別為小區(qū)B、小區(qū)C、小區(qū)D、小區(qū)E。 以列車沿上行方向運(yùn)行為例，那么列車運(yùn)行至切換臨界點(diǎn)1附近位置時(shí)，列車車 載通信模塊的上下行電平信號(hào)會(huì)降低，因此網(wǎng)絡(luò)會(huì)通過算法判斷，將其切換至相鄰的信號(hào) 較強(qiáng)的一個(gè)小區(qū)。 按照GSM-R工作原理以及列車的實(shí)際運(yùn)行狀況，車載通信模塊只有可能切入到小 區(qū)B和小區(qū)E中，但是，由于按照傳統(tǒng)的PBGT算法，網(wǎng)絡(luò)不對(duì)列車的運(yùn)行方向進(jìn)行判斷，網(wǎng) 絡(luò)會(huì)對(duì)車載通信模塊接收到的小區(qū)B、小區(qū)C、小區(qū)D、小區(qū)E的信號(hào)強(qiáng)度比較后判斷切入小 區(qū)。 本發(fā)明提出的GSM-R快速越區(qū)切換方法，網(wǎng)絡(luò)判斷出列車運(yùn)行方向后，當(dāng)列車運(yùn) 行至切換臨界點(diǎn)1附近位置時(shí)，網(wǎng)絡(luò)會(huì)將小區(qū)B作為主用切入小區(qū)，將小區(qū)E作為備用切入 小區(qū)，直接發(fā)起切換過程。此方法大大減少了切換算法判斷時(shí)間和節(jié)省了網(wǎng)絡(luò)資源，并有效 地避免了回切現(xiàn)象。 由上述原理可得本發(fā)明提出的一種面向CTCS-3業(yè)務(wù)的GSM-R快速越區(qū)切換方法， 實(shí)現(xiàn)過程如下首先確定列車運(yùn)行方向；再根據(jù)列車運(yùn)行方向定義兩個(gè)切入小區(qū)，一個(gè)主 用，一個(gè)備用；然后在主用切入小區(qū)和備用切入小區(qū)中選擇一個(gè)作為切入小區(qū)實(shí)現(xiàn)切換。
圖2中以單網(wǎng)交織冗余覆蓋方式為例，表示了列車在GSM-R覆蓋的鐵路線上沿上 行方向運(yùn)行時(shí)的GSM-R快速越區(qū)切換工作原理。列車當(dāng)前位于小區(qū)A的覆蓋下，網(wǎng)絡(luò)判斷 出列車運(yùn)行方向?yàn)樯闲泻?，將小區(qū)B作為車載通信模塊的當(dāng)前主用切入小區(qū)，將小區(qū)E作為 備用切入小區(qū)。 圖3中以單網(wǎng)交織冗余覆蓋方式為例，表示了列車在GSM-R覆蓋的鐵路線上沿下 行方向運(yùn)行時(shí)的GSM-R快速越區(qū)切換工作原理。列車當(dāng)前位于小區(qū)A的覆蓋下，網(wǎng)絡(luò)判斷 出列車運(yùn)行方向?yàn)橄滦泻螅瑢⑿^(qū)C作為車載通信模塊的當(dāng)前主用切入小區(qū)，將小區(qū)D做為 備用切入小區(qū)。 從圖4可知，確定列車運(yùn)行方向的具體步驟如下， 步驟a，鐵路線沿線小區(qū)基站按位置分布定義BTS_ID值，上行方向依次遞增，下行 方向以此遞減； 步驟b，列車沿某一方向運(yùn)行時(shí)，觸發(fā)越區(qū)切換； 步驟c，判斷BTS_ID是否已經(jīng)依次遞增3次或依次遞減3 ; 步驟d， BTS_ID已經(jīng)依次遞增3次則確定列車運(yùn)行方向?yàn)樯闲?，BTS_ID已經(jīng)依次 遞減3次則確定列車運(yùn)行方向?yàn)橄滦小?在判斷出列車運(yùn)行方向?yàn)樯闲谢蛳滦袝r(shí)采用本發(fā)明提出的GSM-R快速越區(qū)切換 方法實(shí)施越區(qū)切換，若BTS_ID沒有依次遞增3次或依次遞減3次說明列車運(yùn)行方向還未確 定，此期間采用傳統(tǒng)的PBGT算法實(shí)施越區(qū)切換。
如圖5所示，本發(fā)明提出的GSM-R快速越區(qū)切換方法實(shí)施過程如下 步驟201，對(duì)于鐵路線沿線的每個(gè)基站小區(qū)，GSM-R網(wǎng)元設(shè)備上均按照列車運(yùn)行方
向，為其定義2個(gè)切入小區(qū)，一個(gè)為主用，一個(gè)為備用； 步驟202，列車沿某一方向運(yùn)行時(shí)觸發(fā)越區(qū)切換； 步驟203，確定列車運(yùn)行方向?yàn)樯闲谢蛳滦校?步驟204，判斷主用切入小區(qū)是否可以切入，如果是則進(jìn)入步驟207，否則進(jìn)入下 少； 步驟205，判斷備用切入下去是否可以切入，如果是則進(jìn)入步驟207，否則進(jìn)入下 少； 步驟206，采用備用的傳統(tǒng)PBGT算法實(shí)施越區(qū)切換。
步驟207，切入成功。 現(xiàn)有的每套CTCS-3業(yè)務(wù)的車載通信模塊，其在GSM-R網(wǎng)絡(luò)里面的呼叫優(yōu)先級(jí)均為 最高級(jí)別O級(jí)；本發(fā)明就以這個(gè)呼叫優(yōu)先級(jí)做為切換算法的判斷依據(jù)，采用O級(jí)呼叫優(yōu)先級(jí) 的呼叫業(yè)務(wù)采用本發(fā)明所說的GSM-R快速越區(qū)切換方法；其它級(jí)別的呼叫業(yè)務(wù)采用傳統(tǒng)的 PBGT切換算法。 對(duì)于傳統(tǒng)的PBGT切換算法，GSM-R網(wǎng)絡(luò)中存有每個(gè)小區(qū)的所有鄰小區(qū)關(guān)系，包含 頻點(diǎn)號(hào)等切換必須的信息。本發(fā)明所提的GSM-R快速越區(qū)切換方法，在原來的基礎(chǔ)上，在 GSM-R網(wǎng)絡(luò)中定義了一種專用于CTCS-3業(yè)務(wù)的快速越區(qū)切換鄰區(qū)關(guān)系。即對(duì)每個(gè)GSM-R小
區(qū)，根據(jù)列車運(yùn)行的方向，分別定義兩個(gè)鄰區(qū)關(guān)系，一個(gè)為主用，另一個(gè)為備用。因此，采用 本發(fā)明后，每個(gè)小區(qū)的鄰區(qū)關(guān)系最多為4個(gè)，在確定列車運(yùn)行方向后，網(wǎng)絡(luò)僅需要在該方向 的2個(gè)小區(qū)中選擇一個(gè)做為切入小區(qū)。相比傳統(tǒng)的PBGT切換算法，切換判決時(shí)間和占用網(wǎng) 絡(luò)資源均降低50%，同時(shí)有效避免了乒乓回切的現(xiàn)象，降低了切換成功率。
權(quán)利要求
一種面向CTCS-3業(yè)務(wù)的GSM-R快速越區(qū)切換方法，其特征在于步驟201，對(duì)于鐵路線沿線的每個(gè)基站小區(qū)，按照列車運(yùn)行方向，為其定義兩個(gè)切入小區(qū)，一個(gè)為主用，一個(gè)為備用；步驟202，列車沿某一方向運(yùn)行時(shí)觸發(fā)越區(qū)切換；步驟203，確定列車運(yùn)行方向?yàn)樯闲谢蛳滦?；步驟204，判斷主用切入小區(qū)是否可以切入，如果是則進(jìn)入步驟207，否則進(jìn)入下一步；步驟205，判斷備用切入小區(qū)是否可以切入，如果是則進(jìn)入步驟207，否則進(jìn)入下一步；步驟206，采用備用的傳統(tǒng)PBGT算法實(shí)施越區(qū)切換；步驟207，切入成功。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種面向CTCS-3業(yè)務(wù)的GSM-R快速越區(qū)切換方法，其特征在于步驟203中確定列車運(yùn)行方向的具體步驟如下，步驟101，鐵路線沿線的基站小區(qū)按位置分布定義BTS—ID值，上行方向依次遞增，下行方向以此遞減；步驟102，列車沿某一方向運(yùn)行時(shí)，觸發(fā)越區(qū)切換；步驟103，判斷BTS_ID是否已經(jīng)依次遞增3次或依次遞減3次；步驟104， BTS_ID已經(jīng)依次遞增3次則確定列車運(yùn)行方向?yàn)樯闲?，BTS_ID已經(jīng)依次遞減3次則確定列車運(yùn)行方向?yàn)橄滦小?br> 全文摘要
本發(fā)明公開了一種面向CTCS-3業(yè)務(wù)的GSM-R快速越區(qū)切換方法，涉及列車通信技術(shù)領(lǐng)域，該方法實(shí)現(xiàn)過程如下首先確定列車運(yùn)行方向；再根據(jù)列車運(yùn)行方向定義兩個(gè)切入小區(qū)，一個(gè)主用，一個(gè)備用；然后在主用切入小區(qū)和備用切入小區(qū)中選擇一個(gè)作為切入小區(qū)實(shí)現(xiàn)切換，在列車運(yùn)行方向無法確定時(shí)采用備用的傳統(tǒng)PBGT算法實(shí)施越區(qū)切換。該方法省略了越區(qū)切換的測(cè)量和判決過程，減小了切換過程所需要的保護(hù)時(shí)間以及網(wǎng)絡(luò)重疊覆蓋區(qū)域，節(jié)約了網(wǎng)絡(luò)資源，極大的提高了列車在高速運(yùn)行情況下的CTCS-3移動(dòng)臺(tái)的切換成功率，也極大的減小了CTCS-3業(yè)務(wù)的通信中斷概率。
文檔編號(hào)H04W36/08GK101778439SQ201010104548
公開日2010年7月14日 申請(qǐng)日期2010年2月1日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月1日
發(fā)明者丁建文, 朱剛, 武貴君, 蔣文怡, 鐘章隊(duì) 申請(qǐng)人:北京交通大學(xué)