高鐵應(yīng)急場(chǎng)景下D2D通信模式接入技術(shù)研究.pdf

1、隨著中國(guó)鐵路技術(shù)的快速發(fā)展，高鐵使人們生活越來越方便快捷，并扮演不可或缺的角色，但其行車安全也得到的人們?cè)絹碓蕉嗟年P(guān)注。中國(guó)鐵路總公司（原鐵道部）相關(guān)部門提出要研究新的技術(shù)，在信號(hào)設(shè)備失效等應(yīng)急場(chǎng)景下的要保障行車安全，實(shí)現(xiàn)信息化和自動(dòng)化，建設(shè)成熟完善的鐵路無線移動(dòng)通信系統(tǒng)。當(dāng)前鐵路無線通信系統(tǒng)GSM-R，在支撐高鐵寬帶數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)方面略顯能力不足。國(guó)際鐵路聯(lián)盟(UIC)提出GSM-R越過3G發(fā)展階段，直接過渡到LTE-R的方案。D2D通信技

2、術(shù)，即鄰近終端可使用授權(quán)頻段直接建立通信鏈路并進(jìn)行通信。它是LTE通信系統(tǒng)的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，具有減小傳輸時(shí)延、降低基站負(fù)載、提高頻譜利用效率等突出優(yōu)點(diǎn)。按照鐵路相關(guān)規(guī)定，正常行駛列車間直接進(jìn)行通信是不被允許的。但在在應(yīng)急場(chǎng)景下，若引入D2D通信技術(shù)，故障列車能夠快速與鄰近列車建立通信，與之建立通信的鄰近列車能夠在有效時(shí)間采取降級(jí)降速甚至緊急制動(dòng)方式，以避免發(fā)生碰撞和追尾。一旦脫離應(yīng)急場(chǎng)景，應(yīng)立即取消D2D通信。
　　應(yīng)急場(chǎng)景下的D2

3、D通信，相比公網(wǎng)蜂窩網(wǎng)絡(luò)具有一些新的特點(diǎn)，而且需要考慮和細(xì)化以下問題:(1)在什么時(shí)機(jī)引入D2D通信，(2) D2D通信的接入控制管理，(3)列車執(zhí)行越區(qū)切換時(shí)D2D通信的是否會(huì)中斷。本文對(duì)以上三個(gè)問題分別做了分析和探討，將高鐵應(yīng)急場(chǎng)景分為兩類，并針對(duì)集中式資源分配方式無線網(wǎng)絡(luò)覆蓋的場(chǎng)景展開分析。
　　根據(jù)現(xiàn)有的鐵路規(guī)定，本文基于集中式控制方式無線網(wǎng)絡(luò)覆蓋的場(chǎng)景，分析了高鐵應(yīng)急場(chǎng)景引入D2D通信的時(shí)機(jī)。
　　針對(duì)D2D通信的

4、接入控制，eNB根據(jù)列車間距離的大小選擇直接通信或中繼通信方式;為避免系統(tǒng)中不同業(yè)務(wù)間干擾，本文提出基于列控業(yè)務(wù)與D2D通信業(yè)務(wù)正交方式的資源共享方案。經(jīng)過仿真分析，確定了列車選擇直接通信和中繼通信方式的門限值約為6km以及保障通信所需的帶寬資源約3個(gè)RB。
　　針對(duì)列車頻繁越區(qū)切換這一現(xiàn)象，本文提出了基于資源預(yù)留的D2D應(yīng)急通信與列車聯(lián)合切換方案，保障D2D通信在列車執(zhí)行越區(qū)切換時(shí)的可靠性。經(jīng)過對(duì)該方案的仿真分析，驗(yàn)證了在列車執(zhí)