专利名称：一种面向ctcs-3业务的gsm-r快速越区切换方法
技术领域：
本发明属于CTCS-3列车控制系统中列车通信技术领域，涉及一种面向CTCS-3业 务的GSM-R快速越区切换的实现方法。
背景技术：
为了满足列车提速和安全运行的需要，同时为了满足不同线路分级运输的需要， 我国制定了"中国列车控制系统CTCS(Chinese Train Control System)发展规划"。该发 展规划参照欧洲列车控制系统ETCS(Europen Train ControlSystem)标准并结合中国列车 控制现状及未来发展需要，将中国列车控制系统分为CTCS-0至CTCS-4五级。其中CTCS-3 适用于时速300 350公里的列车。CTCS-3是一种基于GSM-R传输信息的集中式列车控制 系统。 GSM-R移动通信网是在GSM的基础上发展而来，在列车快速移动过程中，车载通信 模块必须通过不断的选择信号最强小区并切换到该小区来保持与网络的通信，以实现车地 间安全数据传输的不中断， 一旦车载通信模块在某个位置发生切换失败，车地间通信就会 中断，车地间安全数据传输也会中断，影响行车安全以及运输效率。 因此，保证GSM-R越区切换的成功率至关重要，传统的GSM-R越区切换算法是通过 对每个GSM-R小区设置邻区关系，车载通信模块在当前小区驻留时，会实时检测当前小区 的邻小区的电平信号，并且在超过越区切换门限的时候切换到当前小区邻小区中电平信号 最强的一个。 然而，在CTCS-3业务中，列车运行时速快，GSM-R小区越区切换频繁，车载通信模 块与GSM-R网络相关网元不停的进行越区切换判决和实施越区切换，车载通信模块、网络 信道资源处于极度繁忙状态，并且受到无线环境的影响，往往会造成车载通信模块切换至 非理想的目前小区，造成通信中断。 通过在实际中的应用可以发现，由于铁路的特殊性，列车在线路上往往是沿固定 路线、固定方向运行，因此，一旦确定列车运行方向，其运行过程中越区切换经过的小区均 有序按位置排列。如果让车载通信模块在运行过程中直接判断运行方向前方小区的信号， 达到切换门限后直接进行切换，而不对当前小区的其他相邻小区的电平信号进行判断，节 省了时间，提高了效率，节约了网络资源。 因此，本发明公开了在GSM-R网络的无线资源管理过程中，面向CTCS-3业务实现 高速越区切换的方法。根据GSM-R沿铁路线路线形覆盖和列车运行方向具有完全确定性的 特点，GSM-R网络在准确判断列车的运行方向后，直接判断出CTCS-3移动台的下一个主用 和备用切换小区，而不采用传统的PBGT切换算法。该方法省略了越区切换的测量和判决过 程，减小了切换过程所需要的保护时间以及网络重叠覆盖区域，节约了网络资源，极大的提 高了列车在高速运行情况下的CTCS-3移动台的切换成功率，也极大的减小了 CTCS-3业务 的通信中断概率。
发明内容
本发明公开了在GSM-R网络的无线资源管理过程中，面向CTCS-3业务实现高速越 区切换的方法。根据GSM-R沿铁路线路线形覆盖和列车运行方向具有完全确定性的特点， GSM-R网络在准确判断列车的运行方向后，直接判断出CTCS-3移动台的下一个主用和备用 切换小区，而不采用传统的PBGT切换算法。该方法省略了越区切换的测量和判决过程，减 小了切换过程所需要的保护时间以及网络重叠覆盖区域，节约了网络资源，极大的提高了 列车在高速运行情况下的CTCS-3移动台的切换成功率，也极大的减小了 CTCS-3业务的通 信中断概率。 本发明采取的技术方案是一种面向CTCS-3业务的GSM-R快速越区切换方法包括 以下步骤 步骤l，对于铁路线沿线的每个基站小区，按照列车运行方向，为其定义两个切入 小区，一个为主用，一个为备用； 步骤2，列车沿某一方向运行时触发越区切换；
步骤3，确定列车运行方向为上行或下行； 步骤4，判断主用切入小区是否可以切入，如果是则进入步骤207，否则进入下一
止 少； 步骤5，判断备用切入小区是否可以切入，如果是则进入步骤207，否则进入下一
止 少； 步骤6，采用备用的传统PBGT算法实施越区切换；
步骤7，切入成功。 其中步骤3中确定列车运行方向的具体方法如下， 步骤101，铁路线沿线的基站小区按位置分布定义BTSJD值，上行方向依次递增， 下行方向以此递减； 步骤102，列车沿某一方向运行时，触发越区切换； 步骤103，判断BTS_ID是否已经依次递增3次或依次递减3次； 步骤104， BTS_ID已经依次递增3次则确定列车运行方向为上行，BTS_ID已经依
次递减3次则确定列车运行方向为下行。 本发明的有益效果 在GSM-R网络准确判断列车的运行方向后，直接判断出CTCS-3移动台的下一个主 用和备用切换小区，而不采用传统的PBGT切换算法。该方法省略了越区切换的测量和判决 过程，减小了切换过程所需要的保护时间以及网络重叠覆盖区域，节约了网络资源，极大的 提高了列车在高速运行情况下的CTCS-3移动台的切换成功率，也极大的减小了 CTCS-3业 务的通信中断概率。
图1 :GSM-R越区切换工作原理图； 图2 :GSM-R快速越区切换方法(上行方向)工作原理图；
图3 :GSM-R快速越区切换方法(下行方向)工作原理图；
图4 :GSM-R快速越区切换方法中列车运行方向的判断方法流程 图5 :GSM-R快速越区切换方法流程图。
具体实施例方式
下面结合附图对和具体实施例对本发明作进一步描述； 图1中以单网交织冗余覆盖方式为例，表示了列车在GSM-R覆盖的铁路线上运行 时的GSM-R越区切换工作原理。列车当前位于小区A的覆盖下，小区A的邻小区为4个，分 别为小区B、小区C、小区D、小区E。 以列车沿上行方向运行为例，那么列车运行至切换临界点1附近位置时，列车车 载通信模块的上下行电平信号会降低，因此网络会通过算法判断，将其切换至相邻的信号 较强的一个小区。 按照GSM-R工作原理以及列车的实际运行状况，车载通信模块只有可能切入到小 区B和小区E中，但是，由于按照传统的PBGT算法，网络不对列车的运行方向进行判断，网 络会对车载通信模块接收到的小区B、小区C、小区D、小区E的信号强度比较后判断切入小 区。 本发明提出的GSM-R快速越区切换方法，网络判断出列车运行方向后，当列车运 行至切换临界点1附近位置时，网络会将小区B作为主用切入小区，将小区E作为备用切入 小区，直接发起切换过程。此方法大大减少了切换算法判断时间和节省了网络资源，并有效 地避免了回切现象。 由上述原理可得本发明提出的一种面向CTCS-3业务的GSM-R快速越区切换方法， 实现过程如下首先确定列车运行方向；再根据列车运行方向定义两个切入小区，一个主 用，一个备用；然后在主用切入小区和备用切入小区中选择一个作为切入小区实现切换。
图2中以单网交织冗余覆盖方式为例，表示了列车在GSM-R覆盖的铁路线上沿上 行方向运行时的GSM-R快速越区切换工作原理。列车当前位于小区A的覆盖下，网络判断 出列车运行方向为上行后，将小区B作为车载通信模块的当前主用切入小区，将小区E作为 备用切入小区。 图3中以单网交织冗余覆盖方式为例，表示了列车在GSM-R覆盖的铁路线上沿下 行方向运行时的GSM-R快速越区切换工作原理。列车当前位于小区A的覆盖下，网络判断 出列车运行方向为下行后，将小区C作为车载通信模块的当前主用切入小区，将小区D做为 备用切入小区。 从图4可知，确定列车运行方向的具体步骤如下， 步骤a，铁路线沿线小区基站按位置分布定义BTS_ID值，上行方向依次递增，下行 方向以此递减； 步骤b，列车沿某一方向运行时，触发越区切换； 步骤c，判断BTS_ID是否已经依次递增3次或依次递减3 ; 步骤d， BTS_ID已经依次递增3次则确定列车运行方向为上行，BTS_ID已经依次 递减3次则确定列车运行方向为下行。 在判断出列车运行方向为上行或下行时采用本发明提出的GSM-R快速越区切换 方法实施越区切换，若BTS_ID没有依次递增3次或依次递减3次说明列车运行方向还未确 定，此期间采用传统的PBGT算法实施越区切换。
如图5所示，本发明提出的GSM-R快速越区切换方法实施过程如下 步骤201，对于铁路线沿线的每个基站小区，GSM-R网元设备上均按照列车运行方
向，为其定义2个切入小区，一个为主用，一个为备用； 步骤202，列车沿某一方向运行时触发越区切换； 步骤203，确定列车运行方向为上行或下行； 步骤204，判断主用切入小区是否可以切入，如果是则进入步骤207，否则进入下 少； 步骤205，判断备用切入下去是否可以切入，如果是则进入步骤207，否则进入下 少； 步骤206，采用备用的传统PBGT算法实施越区切换。
步骤207，切入成功。 现有的每套CTCS-3业务的车载通信模块，其在GSM-R网络里面的呼叫优先级均为 最高级别O级；本发明就以这个呼叫优先级做为切换算法的判断依据，采用O级呼叫优先级 的呼叫业务采用本发明所说的GSM-R快速越区切换方法；其它级别的呼叫业务采用传统的 PBGT切换算法。 对于传统的PBGT切换算法，GSM-R网络中存有每个小区的所有邻小区关系，包含 频点号等切换必须的信息。本发明所提的GSM-R快速越区切换方法，在原来的基础上，在 GSM-R网络中定义了一种专用于CTCS-3业务的快速越区切换邻区关系。即对每个GSM-R小
区，根据列车运行的方向，分别定义两个邻区关系，一个为主用，另一个为备用。因此，采用 本发明后，每个小区的邻区关系最多为4个，在确定列车运行方向后，网络仅需要在该方向 的2个小区中选择一个做为切入小区。相比传统的PBGT切换算法，切换判决时间和占用网 络资源均降低50%，同时有效避免了乒乓回切的现象，降低了切换成功率。
权利要求
一种面向CTCS-3业务的GSM-R快速越区切换方法，其特征在于步骤201，对于铁路线沿线的每个基站小区，按照列车运行方向，为其定义两个切入小区，一个为主用，一个为备用；步骤202，列车沿某一方向运行时触发越区切换；步骤203，确定列车运行方向为上行或下行；步骤204，判断主用切入小区是否可以切入，如果是则进入步骤207，否则进入下一步；步骤205，判断备用切入小区是否可以切入，如果是则进入步骤207，否则进入下一步；步骤206，采用备用的传统PBGT算法实施越区切换；步骤207，切入成功。
2. 根据权利要求1所述的一种面向CTCS-3业务的GSM-R快速越区切换方法，其特征在于步骤203中确定列车运行方向的具体步骤如下，步骤101，铁路线沿线的基站小区按位置分布定义BTS—ID值，上行方向依次递增，下行方向以此递减；步骤102，列车沿某一方向运行时，触发越区切换；步骤103，判断BTS_ID是否已经依次递增3次或依次递减3次；步骤104， BTS_ID已经依次递增3次则确定列车运行方向为上行，BTS_ID已经依次递减3次则确定列车运行方向为下行。
全文摘要
本发明公开了一种面向CTCS-3业务的GSM-R快速越区切换方法，涉及列车通信技术领域，该方法实现过程如下首先确定列车运行方向；再根据列车运行方向定义两个切入小区，一个主用，一个备用；然后在主用切入小区和备用切入小区中选择一个作为切入小区实现切换，在列车运行方向无法确定时采用备用的传统PBGT算法实施越区切换。该方法省略了越区切换的测量和判决过程，减小了切换过程所需要的保护时间以及网络重叠覆盖区域，节约了网络资源，极大的提高了列车在高速运行情况下的CTCS-3移动台的切换成功率，也极大的减小了CTCS-3业务的通信中断概率。
文档编号H04W36/08GK101778439SQ201010104548
公开日2010年7月14日 申请日期2010年2月1日 优先权日2010年2月1日
发明者丁建文, 朱刚, 武贵君, 蒋文怡, 钟章队 申请人:北京交通大学