随机Petri网理论在GSM-R通信系统中的仿真应用

列车和无线闭塞中心在多数情况下通信处于正常状态,但在实际通信过程中可能出现以下几种引发故障因素：传输数据出错、连接丢失、越区切换、端到端传输延时。应用仿真主要考虑高速列车在移动闭塞区间条件下GSM-R无线通信系统的可靠性,结合随机Petri网理论对GSM-R铁路无线通信系统故障恢复事件进行建模和分析,给出了随机Petri网表示的列车与无线闭塞中心通信的故障恢复模型,并采用TimeNET仿真工具对GSM-R通信系统的可靠性进行分析得出相应结论。     

基于随机Petri网的SPN2软件建模方法研究

随机Petri网(SPN)在进行系统性能分析时,其状态空间随着系统规模的增大而呈指数性增长,造成系统建模复杂。针对该问题,结合面向对象Petri网理论(OOPN)提出一种SPN2方法,与传统SPN方法相比,SPN2方法可进行分层及面向对象网中网建模,并应用该方法仿真高速列车在移动闭塞区间条件下GSM-R铁路无线通信系统的可靠性。     

基于GSM-R/CTCS的列车控制系统形式化描述和建模

GSM-R/CTCS的CTCS4级标准是一种基于移动闭塞系统和无线通信的列车控制系统，该标准的实施能够缩短列车之间的追踪间隔距离，提高区间通过能力，适合各种类型、各种速度的列车使用，其中无线通信是关键技术。考虑GSM-R出现的通信问题，给出Petri网表示的列车与地面设备无线通信模型和系统行为描述。     

CTCS-3列控系统RBC切换的形式化建模、分析与验证

针对影响RBC切换质量的列车速度、RBC切换时间等诸因素,以及澄清对RBC交接协议安全性在认识上的一些误区,利用随机Petri网形式化描述工具,建立了CTCS-3列控系统RBC切换模型.通过理论分析和仿真实验,验证了不同速度条件下高速列车越区运行RBC交接协议A、B的可靠性、安全性和合理性.交接协议B作为协议A的冗余措施,由于考虑了RBC切换过程中通信中断时间,从RBC切换成功概率上讲,并不存在安全上的问题,但降低了RBC切换效率,对行车效率有所影响;列车速度进一步提高时,RBC切换的可靠性下降,可考虑适当增加RBC重叠覆盖区域、场强和列车间隔时间裕量.     

CTCS-3列控系统RBC切换的形式化建模、分析与验证

针对影响RBC切换质量的列车速度、RBC切换时间等诸因素, 以及澄清对RBC交接协议安全性在认识上的一些误区, 利用随机Petri网形式化描述工具, 建立了CTCS-3列控系统RBC切换模型。通过理论分析和仿真实验, 验证了不同速度条件下高速列车越区运行RBC交接协议A、B的可靠性、安全性和合理性。交接协议B作为协议A的冗余措施, 由于考虑了RBC切换过程中通信中断时间, 从RBC切换成功概率上讲, 并不存在安全上的问题, 但降低了RBC切换效率, 对行车效率有所影响; 列车速度进一步提高时, RBC切换的可靠性下降, 可考虑适当增加RBC重叠覆盖区域、场强和列车间隔时间裕量。     

位置功率联合判决的高铁通信越区切换算法

随着我国铁路运输现代化进程的加快,高铁列车对通信信息技术的需求日益提升。越区切换是高铁无线通信移动性管理的重要部分,对提高通信质量和运营效率、确保运营安全具有重要意义。针对高铁列车切换性能差、乒乓切换率高的问题,提出一种位置功率联合判决的越区切换算法。以切换阈值作为约束条件并借助信道模型和测量信息计算得到最佳切换带,利用高铁列车的单向移动特点简化位置信息并优化切换流程,以有效避免乒乓切换现象。考虑到车载多中继节点对切换触发位置的判决误差之间存在相关性,构建代价函数筛选最优的预测参数,采用加权统计线性回归方法预测判决误差并加以纠正,使得切换位置收敛于最佳切换点。仿真结果表明,相对A3算法、距离触发算法,该越区切换优化算法能有效降低乒乓切换率,在列车速度为350 km/h时越区切换成功率达到99.5%以上,其能够提高通信系统的可靠性,推动列车提速并保障行驶安全。     

无线Mesh网在城市轨道交通车地通信系统中的研究

无线Mesh网因组网灵活、支持范围大和移动性强等特点,使其在城市轨道交通(城轨)中具有很好的应用前景。尝试将无线Mesh网技术应用于城轨车地通信系统中,针对车地通信存在的越区切换问题,提出了一种基于车载MMS(mobile Mesh station)位置触发的越区切换方案,利用OPNET对组网方案和切换方案进行了仿真。仿真结果表明,无线Mesh组网方案性能优于传统WLAN组网方案性能,切换方案能有效降低时延并避免了假切换和乒乓切换的发生。     

基于CPN的等级转换场景建模分析

针对正常情况下CTCS-2级列控系统和CTCS-3级列控系统之间的等级转换,探讨了一种基于有色Petri网模型的系统建模方法。模型中引入非周期消息模型,模拟在GSM-R网络中RBC（无线闭塞中心,Radio Block Centre）与车载设备之间消息的传送过程,并建立基于有色Petri网的等级转换控车场景模型,讨论在不同消息重发时间间隔、不同列车速度对等级转换场景完成成功率的影响。验证了该建模方法的有效性,说明了影响等级转换成功率的因素。     

建海拔最高GSM-R网——北电青藏铁路试验工程成功完成

11月24日获悉,在北电青藏铁路GSM-R试验工程中的QoS(服务质量)测试和运行测试显示,格尔木至不冻泉试验段的QoS测试在越区切换时长、语音质量、呼叫建立成功率、切换成功率、双层网可靠性等多项衡量GSM-R网络性能的关键指标,均已达到或超过了目前正在商用运行中的德国莱比锡到法兰克福高速铁路GSM-R系统(设备由北电提供)。北电和铁道部合作进行的青藏铁路格尔木至不冻泉GSM-R试验工程意义深远。首先是自欧洲地区铁路GSM-R网络商用以来在世界其它地区进行的首次GSM-R试验;其次,该试验开创了中国铁路无线通信的先河,肩负着为中国GS…     

车载设备故障导致CTCS等级转换的建模与仿真

采用随机Petri网理论对车载故障可能导致列控系统降级的场景和列控系统在不同等级之间发生转换的场景进行了研究,以保证并提高列车运行环境的安全性。在模型中,对可能导致车载设备故障的三种因素：传输错误、越区切换、连接丢失所引发的车载设备和备用车载设备均故障所引发降级的场景,进行了建模和分析;并在降级场景发生后,列控设备通过尝试连接GSM-R无线网络升级为CTCS-3级进行了建模和分析。用TimeNet4.0平台对模型的正确性进行了仿真,得出了该模型在各种场景发生的概率分布曲线,对CTCS-3降级运行进行了定量与定性分析。