高速铁路宽带无线通信系统越区切换技术

高速铁路宽带无线通信系统越区切换技术刘云毅;赵军辉;王传云【摘要】我国现有的铁路移动通信系统已不能满足铁路信息化建设的要求,需要开展下一代高速铁路通信系统关键技术研究.越区切换是高速铁路宽带无线通信系统的关键技术,对保障列车的行车安全和通信可靠性具有重要意义.针对目前高速铁路通信系统中越区切换技术的研究现状和成果进行总结,分析存在的问题,并进一步探讨未来越区切换技术的发展方向.%The existing railway mobile communication system can't meet the requirements of railway information construction.Therefore,the key technology research of next generation of high-speed railway (HSR) communication system needs to be carried out.Handover is a key technology of HSR broadband wireless communication system,which has great significance to ensure the train safety and communication reliability.The research results of the harndover in HSR communication system were summarized and the existing problems were investigated.Furthermore,the development directions of handover in the future were explored.【期刊名称】《电信科学》【年(卷),期】2017(033)011【总页数】10页(P37-46)【关键词】高速铁路;越区切换;无线通信【作者】刘云毅;赵军辉;王传云【作者单位】北京交通大学电子信息工程学院,北京100044;北京交通大学电子信息工程学院,北京100044;华东交通大学信息工程学院,江西南昌330013;华东交通大学信息工程学院,江西南昌330013【正文语种】中文【中图分类】TN929.5近年来，中国高速铁路（以下简称高铁）迅猛发展，高铁以其经济辐射效应极大地带动了沿线城市和地区的经济发展，形成了我国独具特色的“高铁经济”。

越区切换控制的基本方法以越区切换控制的基本方法为标题，写一篇文章。

越区切换控制是一种在无线通信系统中实现无缝切换的技术，它可以在移动设备从一个基站覆盖范围切换到另一个基站覆盖范围时保持通信的连续性。

在现代移动通信技术中，越区切换控制是非常重要的，它能够提高通信的稳定性和可靠性，同时也能够提供更好的用户体验。

越区切换控制的基本方法主要包括测量、判决和执行三个步骤。

测量是越区切换控制的第一步，它主要是通过对邻区信号的测量来获取当前基站和邻区之间的信号强度差异。

这些测量数据可以通过不同的方式获取，例如接收到的信号强度指示（RSSI）和接收到的信号质量指示（RSQI）等。

在测量完成后，判决就是根据测量结果来决定是否需要进行切换。

判决的依据通常是一个预定义的阈值，当测量结果超过或低于该阈值时，就会触发切换动作。

判决的目的是为了保证在切换时选择到更好的基站，以提供更好的通信质量。

执行是越区切换控制的最后一步，它是根据判决结果来执行实际的切换操作。

执行过程中，需要与当前基站和目标基站之间进行一系列的交互，以确保切换的顺利进行。

同时，还需要对切换过程中可能出现的问题进行处理，例如干扰、时延等。

执行过程中需要考虑的因素较多，因此需要进行详细的计划和调度。

除了这些基本方法之外，还有一些其他的技术可以用于改进越区切换控制的性能。

例如，有时可以通过引入手动切换来提高切换的准确性和可靠性。

手动切换是指用户根据自己的需求主动选择进行切换，而不是完全依赖于系统的自动切换。

手动切换可以根据用户当前的位置、需求和网络条件等因素来进行决策，从而提供更好的用户体验。

还有一些高级的技术可以应用于越区切换控制中，例如基于优先级的切换和基于负载均衡的切换等。

基于优先级的切换可以根据不同用户的优先级来进行切换，以保证关键用户的通信质量。

基于负载均衡的切换则可以根据基站的负载情况来进行切换，以实现网络资源的合理利用和负载均衡。

总的来说，越区切换控制是一项非常重要的技术，在现代移动通信系统中起着关键的作用。

GSM一R无线网络越区切换过程分为四阶段：测量，触发，选择与执行。

整个GSM一R 无线网络的切换过程由MS、BSC、BTS、和MSC协同完成，MS测量无线子系统的下行链路性能与小区中接收的信号强弱;BTS监视每一个被服务之移动台上行接收的点平与质量，在空闲话务信道上进行干扰电平的监测。

BTS把测量结果发至BSC，BSC完成最初判决。

判决从其他BSS、MSC发来信息的测量结果由MSC完成。

(二)切换掉话的性能分析GSM一R无线网络掉话现象是使用移动台过程中常见的问题，它是系统不良的综合表现，影响系统运行的质量。

掉话率是通信网络中的重要指标，掉话率的高低反映出移动网络通信质量的水平。

引起掉话原因很多，主要包括无线链路故障，越区切换失败及系统故障等因素。

越区切换的掉话问题主要是因为GSM一R系统中的越区切换是硬性切换，切换时掉话风险比较大，据不完全统计，由于切换而发生的掉话占整个网络掉话40%。

所以要针对掉话改进GSM一R无线网络的性能，尽可能减少掉话情况的发生。

(三)切换阻塞的性能分析GSM一R无线网络呼叫阻塞指由于没有空闲信道导致的呼叫阻塞性中断。

呼叫分成源发呼叫与切换呼叫，由于GSM一R无线网络与单层网络相比，其无线资源比较少，因此当呼叫和切换业务量较大的时候，极易发生切掉阻塞。

切换成功率影响系统的整体运营服务质量，因此必须重视减少发生切换阻塞。

为降低GSM一R无线网络阻塞概率，宜采用切换排队，即当小区没有空闲的信道时，切换呼叫可以排队等待，在排队的有效对应时间内，一旦有释放的信道，切换呼叫就可占用这个信道，减小切换阻塞。

四、高速铁路GSM一R越区切换高速运行的列车(25Okm/小时以上)对无线通信系统有更高要求，列车的自动控制、告警、无线通信、调车通信、铁路维护、车次号及售票系统等方面都对无线通信有不同的要求。

(一)高速铁路GSM一R越区切换存在的问题高速铁路要求GSM一R系统越区切时间要更短，切换的成功率要更高。

高速铁路宽带无线通信系统越区切换技术摘要：为了保障高速列车在移动过程中调度信息的实时传输以及为旅客提供优质的宽带通信业务，高速铁路宽带通信系统对越区切换性能提出了极高的要求。

本文对高速铁路宽带无线通信系统越区切换技术进行了分析探讨，仅供参考。

关键词：高速铁路；宽带无线通信；越区切换技术一、越区切换越区切换是高速铁路无线通信系统中的关键技术，在铁路通信中占有极其重要的地位。

在列车高速通过小区重叠区时，性能良好的越区切换方案能够保障列车控制信息和旅客通信业务的可靠性、实时性和连续性。

越区切换是指当移动终端从一个服务基站的覆盖范围移动到相邻基站覆盖范围时，改变原有的通信链路，切换到其他基站上从而保持通信连续的过程。

如果切换失败，将会导致通信中断现象，严重影响用户体验，对列车安全造成不利影响。

高速列车特殊的运行环境以及较强的移动性，对切换方案的性能提出了更高的要求，然而现有切换方案在高铁场景中面临严峻挑战。

1、切换失败率高由于多普勒频移、信道快速时变、复杂地形环境以及车厢穿透损耗（CRH3列车的车厢穿透损耗高达24dB）等不利因素的影响，使得列车中用户设备的接收信号质量较差，降低切换成功概率，甚至引发“乒乓切换”效应，严重影响高铁乘客的用户体验。

2、群切换当列车进入新小区时，列车中的移动终端将同时执行切换。

“复兴号”动车组满载时约有1110名乘客，假设10％的乘客移动终端处于活动状态，应同时处理110个用户设备的切换请求，在基站控制面中产生大量的信令交互，从而引起“信令风暴”，带来巨大的系统开销。

3、QoS保证高速列车上各种移动业务的QoS由于频繁切换而降低。

例如，视频电话的分组时延应小于50ms，而切换时间通常需要100ms。

如果通信在切换期间中断，则无法满足视频电话的QoS要求。

二、越区切换问题越区切换，指移动台从一个基站或者基站覆盖区域移动到另外一个小区时，为了保持用户的正常通信，需要对信道进行切换。

高速铁路中基于分布式天线的越区切换技术研究高速铁路中基于分布式天线的越区切换技术研究随着高速铁路的快速发展，人们对于在列车行驶过程中保持良好通信质量的需求也越来越高。

然而，高速铁路环境的复杂性常常导致信号覆盖不稳定，特别是在越区切换时。

因此，基于分布式天线的越区切换技术成为解决这一难题的有效手段。

分布式天线技术是一种将传统集中天线转化为多个分散放置的天线，并通过信号处理算法进行协同工作的技术。

在高速铁路中，由于列车速度快且运行过程中地理环境的不断变化，传统的单一天线覆盖很难满足连接要求。

而采用分布式天线技术可以将多个天线分散放置在车厢上，通过分布式天线选择算法，将信号传输在不同的天线之间进行切换，以保持稳定的通信质量。

该技术的主要优势体现在以下几个方面。

首先，基于分布式天线的越区切换技术能够提供更为稳定的信号覆盖。

高速铁路列车在行驶过程中，往往要穿越不同区域，地理环境和基站布局都会对信号质量产生影响。

利用分布式天线技术，可以通过实时监测和分析不同天线的信号质量，及时切换到质量更好的天线上，从而保持连续的通信质量。

其次，基于分布式天线的越区切换技术能够提供更高的通信容量。

通过将多个天线分布在车厢上，可以减少各个天线之间的干扰，提高信号的传输速率和容量。

同时，该技术还能够利用多天线进行波束赋形，增加信号覆盖范围和传输距离。

第三，基于分布式天线的越区切换技术能够提高系统的可靠性和鲁棒性。

在高速铁路环境下，列车经常出现信号传输中断或不稳定的情况，这会严重影响通信质量和用户体验。

采用分布式天线技术后，信号传输可以在多个天线之间进行切换，即使其中一个天线出现问题，系统仍然能够保持通信连接，提高系统的鲁棒性。

此外，基于分布式天线的越区切换技术也可以结合其他技术手段进行优化，如多输入多输出（MIMO）技术、无线电资源管理和功率控制等，以进一步提升高速铁路通信系统的性能。

总之，基于分布式天线的越区切换技术是解决高速铁路通信问题的有效途径。