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近年来,我国高速铁路建设与运营取得了快速发展,乘坐高速列车成为旅客长距离旅行的重要出行方式。在乘坐高速列车过程中旅客对于高质量的通信和数字娱乐服务的需求日益迫切,然而,列车的高速移动使得高速铁路宽带通信网络具有无线信号车体损耗大、多普勒效应明显、网络切换频繁等问题,这使得手机用户容易出现频繁掉话、语音断续等现象,互联网用户会出现网络延迟过大、掉线频繁等现象,严重影响旅客的通信质量和娱乐体验。TD-LTE技术能够解决列车高速移动环境下的无线接入问题,本文正是对基于TD-LTE技术的高速铁路宽带通信网络故障管理展开研究。
本文的主要研究内容有以下两个方面:
1)本文深入研究并设计了高速铁路宽带通信网络管理模式。本文对高速铁路宽带通信网络和网络管理的国内外研究现状进行了分析,对高速铁路宽带无线通信系统进行了详细介绍。针对高速铁路宽带通信网络独特的网络结构,提出了一种集中式和静态层次式相结合的混合管理模式,并对这种管理模式的性能进行了理论分析。对地面网关子系统和地面无线子系统内的网元,由于其网络结构简单,采用集中式管理模式,而对车载子系统内的网元,为了节省车地之间的通信资源,采用静态层次式管理模式。这种管理模式,符合高速铁路的网络结构特点,能够极大的减少车地之间的网络管理流量。
2)依据高速铁路宽带通信网路管理模式,研究并设计了高速铁路宽带通信网络的故障管理。主要包括告警数据采集、告警相关性分析和告警数据管理。
在告警数据采集方面,由地面网络管理系统对地面网关子系统和地面无线子系统采用SNMP协议进行告警数据采集,由车载网络管理系统对车载子系统内的网元采用SNMP协议进行告警数据采集。对于少数关键的告警数据,出于安全层面的考虑,车载网络管理系统会立刻将采集到的告警数据回传给地面网络管理系统处理;对于一般的告警数据,为了节省网管流量,车载网络管理系统并不会立刻回传给地面网络管理系统,而是将其标准化之后存入车载数据库中,待列车进站之后,通过车站Wifi传至地面网络管理系统。
在告警相关性分析方面,首先采用滑动时间窗口算法对告警事件进行了时间同步,然后采用数据挖掘中的FP-Growth算法对告警数据进行了关联规则挖掘,最后,依据网络告警的规则特点,设计了一种冗余规则处理算法,可以有效去除FP-Growth算法得出的冗余规则。
在告警数据管理方面,为网络管理员设计并实现了友好的人机交互界面,完成了告警查询和统计、告警操作(确认、删除、导出)、实时告警显示等功能。