案例5-2GSM-R双层覆盖

,*,*,GSM-R,双层覆盖,李旭,北京交通大学轨道交通控制与安全国家重点实验室,yanglixu,GSM-R,双层覆盖,引言,GSM-R,双层网络的含义,GSM-R,双层网络覆盖方式,GSM-R,双层网络设计,GSM-R,双层网络的应用,结束语,引言,为了满足铁路对系统安全性、可用性、可靠性和可维护性方面的要求，,GSM-R,在网络覆盖上有更多的重叠，网络设施也采用冗余备份。无线网络是,GSM-R,系统中比较薄弱的环节，由此，提出了,GSM-R,双层网络，在单层网络的基础上增加一层无线覆盖，当其中一层发生故障时，由另一层提供服务，提高系统整体的可用性。,GSM-R,双层网络的含义,双层网络是在网络冗余概念的基础上发展起来的。冗余是指用多于一种的途径来完成某一规定功能的设计技术。将冗余技术应用于,GSM-R,系统中可大大提高系统的可用性。,ETCS-2,级应用情况下，,GSM-R,网络冗余包括关键硬件板卡冗余、移动交换机及关键设备冗余、基站无线覆盖冗余以及传输通道冗余配置等。,GSM-R,双层网络的含义,在基站冗余配置的基础上，按照一定的原则，通过对网络无线参数进行配置或其他方法，可以人为地将无线覆盖中互为冗余的,2,组基站分为,2,层，从而形成,GSM-R,双层网络。根据,2,组基站在地理位置上设置的不同，,GSM-R,双层网络的无线覆盖方式分为同站址和交织站址,2,种方式。,GSM-R,双层网络无线覆盖方式,同站址无线双层网络,交织站址无线双层网络,混合站址无线双层网络,GSM-R,双层网络无线覆盖方式,同站址无线双层网络,图,1,同站址无线双层网络图,GSM-R,双层网络无线覆盖方式,同站址无线双层网络,同站址无线双层网络是指,2,个基站并列设在同一站点，形成了铁路沿线的,2,个无线网络层。如图,1,所示，同一站点的,2,个基站安装在同一个机器间内，有类似的覆盖区域。这种方式易于安装，还可降低安装成本，但没有考虑容灾问题。如果某地发生灾害（火灾、洪水、闪电等），同一站点的,2,个基站都会损坏，造成在某一路段内同时失去,2,层网络的覆盖。,GSM-R,双层网络无线覆盖方式,交织站址无线双层网络,图,2,交织站址无线双层网络图,GSM-R,双层网络无线覆盖方式,交织站址无线双层网络,与同站址方式不同，交织站址无线双层网络中的第二层基站位于一层,2,个连续的基站之间，提高了单层网的网络覆盖。如图,2,所示，每个基站有独立的机器间、天线竿和天线系统。其优点是如果某地发生灾害，只有其中一个层失去覆盖，另外一层的服务不受影响。但与此同时也带来了小区规划复杂以及基站站址和安装成本增加等问题。,GSM-R,双层网络无线覆盖方式,混合站址无线双层网络,交织站址提高了单层网络中相邻小区重叠区内的场强覆盖，同时解决了同站址无线双网覆盖中容灾的问题，但在一条线路上完全采用交织站址的方式会大大增加网络建设的成本，使得方案的可行性大打折扣。因此可以根据一条线路上不同路段地理条件的差异性，有针对性地选择同站址方式或交织站址方式。,在地形、地貌较好，自然灾害发生比较少的地区，采用同站址无线双网，降低网络建设成本；在自然条件比较恶劣，自然灾害发生几率比较高的地区可采用交织站址无线双网来提高网络的可用性。,GSM-R,双层网络设计,网络结构,双层网络的工作方式,设计方案的选择,GSM-R,双层网络设计,网络结构,单,MSC,，单,BSC,，基站交织站址,单,MSC,，双,BSC,，基站同站址,单,MSC,，双,BSC,，基站交织站址,双,MSC,，双,BSC,，基站同站址,双,MSC,，双,BSC,，基站交织站址,网络结构,单,MSC,，单,BSC,，基站交织站址,全线配置单套核心网设备，,1,个,BSC,，基站的重叠区域较深，有一定的基站冗余且互为冗余的基站不分层。某一基站故障时，网络仍能正常工作，但,BSC,出现故障时，网络不提供冗余。,网络结构,单,MSC,，双,BSC,，基站同站址,全线配置单套核心网设备和双套无线网络设备（包括基站、基站控制器等），,2,层无线网络的基站按同站址设置。某一套无线子系统故障时，网络仍能正常工作，但核心网设备出现故障或某一站址故障时，网络不提供冗余。,网络结构,单,MSC,，双,BSC,，基站交织站址,全线配置单套核心网设备和双套无线网络设备，,2,层无线网络的基站按交织站址设置。某一套无线子系统故障时，或某一站址故障时，网络仍能正常工作，但核心网设备出现故障时网络不提供冗余。,网络结构,双,MSC,，双,BSC,，基站同站址,全线配置双套核心网设备和双套无线网络设备，,2,层无线网络的基站按同站址设置。全面系统冗余，但如果某一站址故障，同样发生服务中断。,网络结构,双,MSC,，双,BSC,，基站交织站址,全线配置双套核心网设备和双套无线网络设备，,2,层无线网络的基站按交织站址设置。全面系统冗余，且某一站址故障时，不会中断服务。,网络结构,方案比较,以上,5,种双网方案，在不同的用户需求下都有其适用性和应用特点，,5,种方案的技术比较见表,1,。,表,1,双网方案比较表,方案,建设难易程度,频率利用率,站址数目,容灾能力,抗干扰能力,单,MSC,，单,BSC,，基站交织站址,易,高,多,差,最好,单,MSC,，双,BSC,，基站同站址,中等,低,少,差,好,单,MSC,，双,BSC,，基站交织站址,较难,中等,多,好,最好,双,MSC,，双,BSC,，基站同站址,难,低,少,中等,好,双,MSC,，双,BSC,，基站交织站址,难,中等,多,最好,最好,GSM-R,双层网络设计,双层网络的工作方式,主备用双层网络,负荷分担双层网络,双层网络的工作方式,主备用双层网络,主备用工作方式是为双层网络中的一层分配高优先级，移动台优先选择、重选和切换到该层。即将双层网络中的一层作为主用层，另一层作为备用层。正常情况下，网络业务由主用层提供。在主用层故障或业务拥塞时（降级模式下），备用层提供网络业务。,双层网络的工作方式,负荷分担双层网络,负荷分担工作方式是为,2,层网络分配相同的优先级，,2,层网络按照某种原则，共同分担所有的业务。在正常情况下，移动台可以根据需要选择一层网络作为服务小区，小区选择和网络接入没有优先级区分，切换也尽量限制在同层内小区间进行。,设计方案的选择,根据线路具体特点可以有针对性地选择双网设计方案，以满足具体线路的要求。,MSC,设备安装在机房内，不易受到外界恶劣天气条件的影响，且,MSC,内部重要板卡都采用冗余热备份，设备本身故障的几率很小。因此，对,MSC,进行冗余配置的主要目的是容灾，以便应对自然灾害、火灾等对,MSC,带来的破坏。对于线路较短、自然条件较好的,CTCS3,级客运专线，如京津城际客运专线，可以采用单,MSC,方案，随着全国,GSM-R,网络的建设，在有条件时升级为双,MSC,方案。对于线路较长或自然灾害多发的,CTCS3,级客运专线，如武广客运专线，可以直接选择双,MSC,方案，,2,个,MSC,在地理上冗余配置。,无线子系统中，,BSC,与,MSC,可以同机房安装，设备本身可靠性很高，,BSC,冗余配置的主要目的是容灾。当互为冗余的,2,组基站不分层时，使用单个,BSC,，管理沿线所有基站。基站站址设置方式需要根据线路的地理条件，因地制宜地选择合适的无线覆盖方式。对于线路较短的,CTCS3,级客运专线，可以选择基站同站址或基站交织站址无线覆盖方式。对于线路较长的,CTCS3,级客运专线，建议根据不同路段的地理环境，采用基站混合站址无线覆盖方式。,设计方案的选择,GSM-R,双层网络的应用,GSM-R,无线双层网络在欧洲铁路,GSM-R,网络建设中有着广阔的应用前景。其中，瑞士、意大利、西班牙等国家对于,ETCS2,级线路提供双层覆盖，比利时对于,ETCS2,级高速铁路在直放站工作区域提供双层覆盖。在国内，青藏线、大秦线以及刚刚开工建设的京津客运专线采用双层网络。,GSM-R,无线双网在国内外几条主要线路上的应用情况如表,2,所示。,GSM-R,双层网络的应用,表,2 GSM-R,双层网络国内外应用情况表,GSM-R,双网方案,工作方式,国外应用,意大利,单,MSC,，单,BSC,，基站交织站址,两组基站没有分层,法国,单,MSC,，双,BSC,，基站同站址,暂不稳定,西班牙,双,MSC,，双,BSC,，基站交织站址,负荷分担方式,国内应用,青藏线,双,MSC,，双,BSC,，基站同站址,主备用方式,大秦线,单,MSC,，双,BSC,，基站同站址,主备用方式,京津客运专线,单,MSC,，单,BSC,，基站交织站址,两组基站没有分层,结束语,GSM-R,无线双层网络在国内外广泛应用于铁路通信中，它有效地提高了铁路运营的安全性，同时可以根据不同的地形地貌灵活地选择无线双层网络的结构与运行方式。但是，采用无线双层网络覆盖使铁路建设投资成本大大增加。因此，根据运营线路的具体情况，选择合理的双层网络覆盖方案，并在提高安全性能的基础上最大限度地减小投资成本将是铁路无线双层网络发展的关键所在。,