EDGE在铁路通信中QoS的研究

论文摘要

随着高速铁路建设的全面铺开,GSM-R数字移动通信系统已经在我国大规模应用。由于其频率资源日渐紧张,单纯的电路交换数据业务已经不能满足日益丰富的数据业务需要。于是,在GSM-R基础上的GPRS技术在铁路上的应用也获得了前所未有的发展机遇。但是GPRS技术仍然有自身的一些缺点,如丢包、实际传输速率比理论值低、调制方式非最优、存在转接时延等等。同时,从公共网络最近的发展来看,数字传输业务需求的增长是没有止境的,所以在铁路通信系统中,更加高速的无线传输技术将会在可预见的未来得到应用。EDGE技术是一种基于无线的高速移动数据传输标准,在分组模式下,EDGE可以提供高达384kbps的数据传输速率,同时在时延、丢包率、等QoS指标上比GPRS技术更优,而且可以更加优化的使用宝贵的频率资源。如今,一些城市公共无线网络已经采用了EDGE技术作为GPRS网络升级的手段,因为EDGE与GPRS技术的关联性,从GPRS网络升级为EDGE网络是相对廉价的方案。在铁路通信领域,EDGE技术可以作为GSM-R数字移动通信系统的下一个发展方向,满足机车综合通信系统、列控系统和旅客服务系统对数据传输的更高要求;但是现在并没有与之相对应的关于EDGE技术用于铁路通信服务的要求和标准。本论文主要研究了EDGE在铁路无线接入网中数据业务的传输支持及其QoS技术;首先介绍了已经应用的GPRS通信系统的原理与QoS特性,指出了在未来发展中GPRS作为数据传输手段的局限性;然后详细探讨了在铁路通信这种特殊环境中,EDGE网络以现有QoS技术条件实施的可行性;并根据铁路通信中对于GPRS网络的QoS要求,结合EDGE技术自身的特点,提出EDGE在未来的铁路通信应用中的QoS的应用方法。在详细分析影响数据业务QoS的因素以后,提出了针对铁路通信需求并基于EDGE网络的QoS方案,主要包括传输速率、传输时延、可靠性等指标的改善;最后设计了若干场景进行验证,通过调整相关参数来改善传输速率和质量,验证了方案的有效性。

论文目录

• 致谢
• 中文摘要
• ABSTRACT
• 1 引言
• 1.1 GSM-R系统简介
• 1.2 GPRS在中国铁路中的应用
• 1.3 GPRS的演进──EDGE
• 1.4 本课题研究的意义
• 1.5 本论文的主要工作和贡献
• 2 GPRS技术的原理与特点
• 2.1 GPRS网络总体结构
• 2.2 GPRS技术存在的弱点
• 3 EDGE的特点和业务
• 3.1 EDGE的概述
• 3.2 EDGE的网络结构
• 3.3 EDGE的典型特征和优势
• 3.4 EDGE的工作原理
• 3.4.1 调制技术
• 3.4.2 编码方案
• 3.4.3 数据重发机制
• 3.5 EDGE的业务
• 4 铁路通信中的数据传输业务
• 4.1 铁路通信中分组数据业务与公网的区别
• 4.1.1 性能指标要求高
• 4.1.2 移动性强
• 4.1.3 业务分布相对集中
• 4.1.4 业务相对固定
• 4.1.5 终端性能较高
• 4.2 GSM-R网络中数据业务应用的特点
• 4.2.1 应用的优先级别不同
• 4.2.2 使用方式的不同
• 4.3 铁路应用的数据传输业务
• 4.3.1 无线车次号和监控信息传送
• 4.3.2 调度命令
• 4.3.3 列尾信息的传送
• 4.3.4 铁路的其他数据业务
• 5 EDGE的QoS研究
• 5.1 QoS的概述
• 5.2 3GPP国际标准组织对于QoS标准的制定
• 5.2.1 优先等级
• 5.2.2 传输延时
• 5.2.3 可靠性
• 5.2.4 吞吐量
• 5.3 铁路数据业务的QoS需求
• 5.3.1 铁路数据传输的优先级需求
• 5.3.2 铁路数据传输的时延需求
• 5.3.3 铁路数据传输的可靠性需求
• 5.3.4 铁路数据传输的吞吐量需求
• 5.4 提高EDGE性能的QoS策略研究
• 5.4.1 接入性能的研究
• 5.4.2 传输速率研究
• 6 提高EDGE应用的重要QoS参数及设置的分析
• 6.1 EDGE网络性能分析
• 6.2 小区重选分析
• 6.3 系统容量分析
• 6.4 PCU容量的分析
• 6.5 EDGE在连接TCP/IP网络中时延过长的解决方案
• 6.5.1 发送缓存对EDGE下载速率的影响测试
• 6.5.2 TCP滑动窗口对下载速率影响的测试
• 7 结论
• 7.1 全文总结
• 7.2 展望
• 参考文献
• 作者简历
• 学位论文数据集