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高速铁路GSM-R网络可靠性分析

2014-4-22 17:35| 发布者: dzly| 查看: 537| 评论: 0|原作者: 李月玲|来自: 中国新通信

摘要: 本文首先对GSM- R 网络的可靠性定义及其建立原则进行了讨论,然后就可靠性分析过程中所涉及的参数和指 标进行分类与模型化处理,最后就如何利用可衡量高速铁路GSM- R 网络可靠性的参数评估标准和算法进行了研究。

一、GSM- R 在高速铁路中的应用

GSM- R 网络除了承载标准的GSM业务外,还具有集群通信功能,可用于向铁路通信系统提供由固定自控端向移动自控端的数据传输服务和与GSMPSTNPDNIP以及卫星等系统连接建立服务等,是铁路无线通信的综合服务平台。该网络可以有效满足铁路沿线及列车人员之间的语音通信、数据传输、控制信号传输、功能或位置寻址、调度模式选择、脱网互通等应用需求。

二、GSM- R 网络可靠性及其建立原则

GSM- R 网络的可靠性是指在规定条件和确定时间内系统的通信信息正确地、完整地发送到接收端的能力,是评估系统性能的主要参数。用于反映GSM- R 网络可靠性的评估参数应尽量覆盖整个网络各层面的情况,以便于能够更好的利用分析结果对网络进行评估和优化。具体来说,建立GSM- R 网络的可靠性评估指标时需要遵循两方面原则:一是要尽可能保证指标的覆盖范围,使其能够全面反映网络通信特性。二是要尽可能保证指标的科学性、合理性以及量化性。

三、GSM- R 网络的可靠性分析

3.1 可靠性指标

依照GSM- R 网络的通信结构,可以将其分为拓扑层、设备层、路由层、运行层、业务层以及管理层等几个层次,其中的部分层次中的某些性能或参数可有效反映网络的可靠性,可在该层中设置测量模型对其可靠性进行分析,如在拓扑层中分析生存性和抗毁性、在设备层分析各设备的可靠性、网络运行层中对网络服务可用性进行分析、在业务层对服务质量和业务能力进行有效性和完成性分析等。

3.2 分析模型

若想获得准确的评估结果,首先需要依照可靠性评估体系建立量化的数学模型,依照该模型进行具体的效能分析。其建立的核心思想为GSM- R 网络首先应该处于可正常工作的准备状态,当需要使用GSM- R 网络时其能够及时响应并提供具有一定可信性的服务。

网络抗毁性用于反映GSM- R 网络能够提供正常服务时的网络状态,可用网络内最少存在一定节点数或链路数时扔能够进行通信来反映,即网络被破坏的困难程度。连通度是指一个完整的、可连通的GSM- R 网络内需要在断开某一对节点时所需要去掉的最少节点数,其量化标准可用CN=minij[CNij]来衡量。粘聚度是指一个完整的、可连通的GSM- R 网络内在需要断开某一对节点时所需要去掉的最小链路数,其量化标准可用CH=minij[CHij]来衡量,其中(ij)为节点对。

四、GSM- R 网络的可靠性分析方法

GSM- R 网络需要承载多种类型、多种大小的数据业务,其组成设备种类多、数量大、连接结构复杂,很难实现对网络内所有对象的可靠性信息的收集,甚至于某些状态很难使用可量化的标准对其进行衡量,同时,某一指标的好坏也无法完全反映整个网络的可靠性,故GSM- R 网络可靠性评估过程中存在一定的模糊性和不确定性。实际应用中可以按照上面说的划分模型选取其中较为典型的衡量指标来表征GSM- R 网络的可靠性。GSM- R 网络中的常用的可靠性指标有:信息时延、丢包率、话务损毁率、网络容量、拥塞测度与控制、连通性等。上述指标可作为可靠性衡量因素集中的六个子集,即U={u1u2,…,u6}

可靠性的衡量标准有两个,一是设备、器件或服务出现故障的概率,二是故障的持续时间。依此衡量标准可以设定一个可用于对高速铁路GSM- R 网络的可靠性进行评判的集合V{v1v2},其中V{01}v1 v2 分别表示故障率和有效度。

因素集中某一子集ui的评判标准可用rij来描述,其用于表征第i 个因素对评判集中第j 个评判指标的隶属度,其数值可通过测量或数据分析得到。若定义模糊评判矩阵R=R1R2,…,R6)T 和模糊子集A=a1a2,…,a6),则可以得到可用于对GSM- R 网络的总体可靠性进行评判的集合B{b1b2}=A·R。式中b1 b2 分别用于对无故障率和有效度进行描述。依据实际系统中无故障率和有效度所占据的权重不同,为b1 b2 分配相应的权重系数ω1和ω2 即可得到最终的综合可靠性评价指标:R=ω1b1+ω2b2

五、总结

影响高速铁路GSM- R 网络的系统可靠性的因素很多,对网络进行可靠性评估时应该综合考虑各种因素的影响,并根据各因素的贡献度不同为其分配适当的权重,确保该评估方式的有效性和可信度。

 

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