高速铁路环境下LTE-A越区切换方法研究
发布时间：2021-09-17 02:02
随着我国高速铁路网络的逐步完善,铁路网线密度的不断提高,高速列车无线通信技术的要求也在相应的提升。长期演进技术升级版（Long Term Evolution-Advanced,LTE-A）系统凭借低延迟、高传输速率和扁平化的网络结构等特点被国际铁路联盟确定为铁路无线通信系统的发展方向,在下一代高铁通信系统中仍具有较大的优势。越区切换是铁路无线通信中的重要环节,它与列车行车安全息息相关。高速铁路的高移动性为无线通信系统带来了诸如频繁切换、乒乓切换和多普勒普频移等问题。本文主要研究高铁无线通信中的越区切换的问题,通过对现有的越区切换方法的分析,提出基于信号接收功率与波束赋形辅助切换算法。主要研究内容如下:（1）对传统A3事件切换算法的改进。在高铁无线通信的切换过程中,多数的LTE-A切换算法是针对列车速度的算法优化,在优化过程中仍存在未能有效保障列车的信号接收功率（Reference Signal Received Power,RSRP）等问题。传统切换算法只依据两小区接收信号功率的差值判断是否达到切换迟滞门限进行触发切换。本文的改进方法,根据列车行驶过程中实时上报的运行信息,加入了对信号...
【文章来源】：兰州交通大学甘肃省
【文章页数】：57 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
UMTS系统基本架构和LTE-A系统基本架构
高铁环境下LTE-A越区切换方法研究-8-○3统计用户的通信服务费用。（3）P-GW位于用户平面。主要功能包括PCRF选择、QoS控制、会话管理和IP地址分配；（4）eNodeB是接入网的唯一节点，向用户提供无线电接口，执行无线电资源管理功能。（5）PCRF主要包括计费控制功能和策略控制，实现业务数据流检测和QoS控制等功能。（6）HSS是一个中央数据库，存储了配置文件信息和用户的位置，主要负责用户签约数据的管理；eNodeB之间通过X2接口进行连接，X2接口可以分为X2-U和X2-C，分别提供两个eNodeB之间用户面和控制面信息的传输，X2接口用于支持激活态用户的移动性、小区间无线资源管理以及实现自组织网络(Self-OrganizingNetwork,SON)进行的信息交互功能。EPC之间通过S1接口连接，S1接口可以分为S1-MME和S1-U，分别提供eNodeB与MME和S-GW之间的接口。S1接口可以访问包括控制信息、用户数据在内的无限资源[30]。在EPC和E-UTRAN之间的具体功能划分如图2.2所示[31]。图2.2EPC和E-UTRAN之间功能划分
高铁环境下LTE-A越区切换方法研究-10-图2.3用户面协议栈PDCP子层：主要是剥离网络层的传输技术与E-UTRAN的无线接口处理技术，向上层提供用户平面和控制平面的数据传输功能，实现头压缩和用户信令加密与一致性保护等功能。RLC子层：为来自上层协议的用户数据和控制数据提供可靠传输、协议错误检测和自动重传请求等服务[33]。MAC子层：为上层协议层提供数据传输和无线资源分配服务，负责数据调度，混合自动重传请求，管理逻辑信道优先级等功能。空中接口控制面协议栈如图2.4所示，主要负责管理用户无线资源、建立无线连接及保障业务服务质量。从结构上可以分为两个功能模块，功能模块和用户面基本一致，底层模块和用户面具有相同的结构，数据链路层包括PDCP、RLC和MAC子层。控制面协议的主要功能由其上层的无限资源控制(RadioResourceControl,RRC)子层和非接入子层完成。NAS子层是用户与MME之间的功能层，支持两者之间的数据和信令传输，实现非接入层的管理和控制，主要包括：移动性控制、核心网承载管理、鉴权和安全性保护等[35]。RRC子层是用户与基站之间的功能层，主要实现对接入层的管理和控制[34]。RRC协议的完整性保护和加解密都由PDCP子层来完成，是E-UTRAN无线资源管理的核心。由于LTE-A系统网络结构中不存在UMTS网络中的RNC节点，RRC层的功能由省去的RNC节点分配给eNodeB，简化了RRC层的工作流程。
本文编号：3397738
【文章来源】：兰州交通大学甘肃省
【文章页数】：57 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
UMTS系统基本架构和LTE-A系统基本架构
高铁环境下LTE-A越区切换方法研究-8-○3统计用户的通信服务费用。（3）P-GW位于用户平面。主要功能包括PCRF选择、QoS控制、会话管理和IP地址分配；（4）eNodeB是接入网的唯一节点，向用户提供无线电接口，执行无线电资源管理功能。（5）PCRF主要包括计费控制功能和策略控制，实现业务数据流检测和QoS控制等功能。（6）HSS是一个中央数据库，存储了配置文件信息和用户的位置，主要负责用户签约数据的管理；eNodeB之间通过X2接口进行连接，X2接口可以分为X2-U和X2-C，分别提供两个eNodeB之间用户面和控制面信息的传输，X2接口用于支持激活态用户的移动性、小区间无线资源管理以及实现自组织网络(Self-OrganizingNetwork,SON)进行的信息交互功能。EPC之间通过S1接口连接，S1接口可以分为S1-MME和S1-U，分别提供eNodeB与MME和S-GW之间的接口。S1接口可以访问包括控制信息、用户数据在内的无限资源[30]。在EPC和E-UTRAN之间的具体功能划分如图2.2所示[31]。图2.2EPC和E-UTRAN之间功能划分
高铁环境下LTE-A越区切换方法研究-10-图2.3用户面协议栈PDCP子层：主要是剥离网络层的传输技术与E-UTRAN的无线接口处理技术，向上层提供用户平面和控制平面的数据传输功能，实现头压缩和用户信令加密与一致性保护等功能。RLC子层：为来自上层协议的用户数据和控制数据提供可靠传输、协议错误检测和自动重传请求等服务[33]。MAC子层：为上层协议层提供数据传输和无线资源分配服务，负责数据调度，混合自动重传请求，管理逻辑信道优先级等功能。空中接口控制面协议栈如图2.4所示，主要负责管理用户无线资源、建立无线连接及保障业务服务质量。从结构上可以分为两个功能模块，功能模块和用户面基本一致，底层模块和用户面具有相同的结构，数据链路层包括PDCP、RLC和MAC子层。控制面协议的主要功能由其上层的无限资源控制(RadioResourceControl,RRC)子层和非接入子层完成。NAS子层是用户与MME之间的功能层，支持两者之间的数据和信令传输，实现非接入层的管理和控制，主要包括：移动性控制、核心网承载管理、鉴权和安全性保护等[35]。RRC子层是用户与基站之间的功能层，主要实现对接入层的管理和控制[34]。RRC协议的完整性保护和加解密都由PDCP子层来完成，是E-UTRAN无线资源管理的核心。由于LTE-A系统网络结构中不存在UMTS网络中的RNC节点，RRC层的功能由省去的RNC节点分配给eNodeB，简化了RRC层的工作流程。
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