CN102123461A - 基于车次功能号的gsm-r越区切换方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于车次功能号的GSM-R越区切换方法。该方法包括车次功能号注册步骤，沿线小区列表编制步骤，切换小区导频信号发送步骤，无线测量步骤，判决步骤，越区切换步骤和车次功能号注销步骤。本发明利用了列车运行路线上覆盖的小区类型为线状小区，因而越区切换具有固定性这一特点，并结合了车次功能号来进行越区切换，有效地避免了高速列车上的移动用户通信越区乒乓切换的问题，提高了越区切换的有效性。

Description

基于车次功能号的GSM-R越区切换方法

技术领域

本发明涉及铁路数字专用移动通信领域，尤其涉及一种基于车次功能号的GSM-R越区切换方法。

背景技术

越区切换是指专用模式下的移动台，从一个基站覆盖小区移动到另一个基站覆盖小区的过程。首先通过无线测量，移动台将接收信号的质量、载干比、移动台到基站的相对距离或者误码率等数据汇报到网络侧的基站控制器或交换机，如果满足越区切换的条件则触发切换，一般触发切换的过程由网络侧基站控制，通过进行测量值与门限值的比较，判断出移动台是否进行越区切换；然后扫描相邻小区，并列出适合切换的相邻小区的表格；由基站控制器或交换机选择最合适的目标小区；最后执行切换，这个过程就是在新的小区中分配信道，并将专用模式下的移动台切换到该信道上通信。

GSM-R(GSMforRailways)系统是专门为铁路通信设计的综合专用数字移动通信系统。GSM-R越区切换，是指专用于铁路中的通信时的越区切换。当采用单网覆盖时，铁路沿线的小区是线状覆盖，列车上的移动台进行越区切换的相邻小区只有前后两个，在切换的触发、扫描、选择和执行这4个基本过程中只涉及到两个小区。

在基于GSM-R的铁路列控信息传输中，整个列车运行过程都需要始终保持车地之间的通信。但是当列车处于两个相邻小区的重叠部分时，接收这两个小区的信号质量或电平有可能由于各种因素而不断变化，导致列车在越区切换后，又发现原小区信号比新小区好，而使移动台在这两个小区来回进行越区切换，此所谓“乒乓切换”。甚至由于高速列车上移动用户的移动速度很快，如果切换的时间过长的话，移动用户来不及进行切换就已经离开了重叠区，直接造成通信中断。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于车次功能号的GSM-R越区切换方法，以进一步简化越区切换过程和更好地解决乒乓切换的问题。

本发明公开了一种基于车次功能号的GSM-R越区切换方法，包括如下步骤：列车移动台(MS)向网络侧发出注册车次功能号的请求，网络侧获取列车车次号；所述网络侧的移动交换中心(MSC)或拜访位置寄存器(VLR)根据所述列车车次号及预先存储的沿线小区数据，编制列车运行沿线的小区列表并且编号；网络侧根据所述列车运行沿线小区列表将列车下一切换目标小区的导频号发给列车移动台；所述列车移动台根据所述下一切换目标小区的导频号，对当前小区和切换目标小区的信号电平或信号质量进行无线测量，并且把测量结果汇报给网络侧的基站收发信机(BTS)，然后经BTS传递到基站控制器(BSC)和移动交换中心(MSC)；BSC或MSC根据当前小区和切换目标小区无线测量的结果，进行判决；判决准则为切换目标小区的信号电平或质量是否比当前小区信号电平或质量高出预定门限值，若是，就执行切换；若不是，则不执行切换。根据当前小区和切换目标小区是否属于同一MSC控制下，进行越区切换。车次功能号注销步骤，当列车到站之后，进行功能号的注销。

上述越区切换方法，优选所述车次功能号注册步骤进一步包括：列车在即将发车时，向网络侧发出注册车次功能号的请求；网络侧的MSC或VLR接收到来自移动台的注册车次功能号的请求后，将该请求传给归属位置寄存器(HLR)，HLR对该请求进行验证，验证通过后将该请求发给Follow Me功能节点(FFN)；在FFN中再次校验，如果确认没有任何在当前注册的功能号上进行的呼叫前转，则注册成功，并且在FFN数据库中添加一条功能号与移动用户号码(MSISDN号)对应关系的记录，并将注册成功的确认消息返回到列车移动台；如果所注册的功能号没有通过FFN中的校验，则注册失败，网络侧将注册失败消息返回移动台，所述注册失败消息还包含失败的原因。

上述越区切换方法，优选所述请求步骤中，所述车次功能号由列车车次号和功能代码组成。

上述越区切换方法，优选所述越区切换步骤中，若当前小区和切换目标小区属于同一MSC控制下，则越区切换进一步包括第一启动切换步骤和第一切换完成步骤；其中，第一启动切换步骤为，MSC将当前小区所对应的BSC发出的切换请求发送至切换目标小区所对应的BSC，然后分配并激活新的信道，将切换的命令经由MSC传递回当前小区所对应的BSC，最后传递给列车移动台接入新分配的信道。

上述越区切换方法，优选所述第一切换完成步骤进一步为：所述第一切换完成步骤，由切换目标小区所对应的BTS经过切换目标小区所对应BSC向MSC发出切换完成的指令，然后MSC经原小区所对应的BSC向原小区所对应的BTS传递清除命令，释放原信道，并将清除完成的指令回复到MSC；同时，根据列车运行沿线的小区列表将列车下一切换目标小区的导频号发给列车移动台。

上述越区切换方法，优选所述越区切换步骤中，若当前小区和切换目标小区不属于同一MSC控制下，则越区切换进一步包括第二启动切换步骤和第二切换完成步骤，其中，所述第二启动切换步骤进一步为，当前小区所对应的BSC向当前小区所对应的MSC发出切换请求，此时当前小区所对应的MSC将该请求发送至切换目标小区所对应的MSC，经过切换目标小区所对应的BSC分配并激活新的信道，接着通过切换目标小区所对应的MSC将切换命令传递回当前小区所对应的MSC，再经由当前小区所对应的BSC和BTS返回到列车移动台，最后列车移动台接入新分配的信道。

上述越区切换方法，优选所述第二切换完成步骤进一步为：当切换目标小区所对应BTS检测到列车已经接入新分配的信道之后，将切换完成的指令先后经过切换目标小区所对应的BSC、切换目标小区所对应的MSC、原小区所对应的MSC和原小区所对应的BSC，最后到达原小区所对应的BTS，进行对原来信道的释放和清除，并将清除完成的指令汇报给原小区所对应的MSC；同时，网络侧根据编制列车运行沿线小区列表将列车下一切换目标小区的导频号发给列车移动台。

相对于现有技术而言，本发明的优点有以下几点：

第一，依据列车车次功能号注册来确定沿线小区，因为每个运行中的列车的车次号都是唯一的，所以不需要测量列车的运行方向，可以简化目标小区的确定过程，进一步简化相邻小区无线测量的数目。

第二，依据列车车次功能号注册来确定沿线小区，因为每个运行中的列车的车次号都是唯一的，所以在不同线路交叉处，一定会沿着列车运行线路进行切换，不会导致切换到其他线路上的小区。

第三，本发明中确定的越区切换只需要列车移动台将信号电平(或质量)的数据提交给网络侧，网络侧仅需要比较预定目标小区和当前小区的电平(或质量)，简化了判决过程，而且由越区切换方向的确定性保证不会发生乒乓切换的情况，提高了列车通信的可靠性的同时，也提高了越区切换的有效性。

附图说明

图1为本发明实施例中，列车车次功能号注册与注销示意图；

图2为本发明实施例中，列车运行沿线小区列表示意图；

图3为本发明实施例中，相同MSC控制下的越区切换流程图；

图4为本发明实施例中，不同MSC控制下的越区切换流程图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

本发明中，基于列车的车次功能号，利用了列车运行路线上覆盖的小区类型为线状小区，因而越区切换具有固定性这一特点，并结合了车次功能号来进行越区切换。具体而言，由于每一车次列车行走的路线是固定的，所以根据车次功能号，可以把网络侧移动交换机(MSC)控制范围内的各列车车次沿途经过的小区列表存储在网络侧数据库中。当某列车即将出发时，需要在网络中进行车次功能号注册，网络侧的移动交换机(MSC)根据该列车的车次功能号就可以获知该列车沿途会经过哪些小区。

图1为本发明中，列车车次功能号注册与注销示意图。参照图1：

列车车次功能号注册过程具体为：1)列车在即将发车时，列车移动台将车次功能号注册到网络侧，一般车次功能号由车次号和功能代码组成。例如T25次列车上的司机(功能代码设为01)的功能号为T2501；2)网络侧应答，网络侧的MSC或VLR接收到移动台的注册车次功能号的请求后，将该请求传给HLR(归属位置登记处)，HLR对该请求进行验证，验证通过后将该请求发给FFN。如果注册成功，FFN数据库中添加一条功能号与MSISDN号对应关系的记录，最后将注册成功的确认消息返回到列车。如果注册失败，结果还包含失败的原因。

列车车次功能号注销过程具体为：由列车移动台发出功能号注销请求，传递到网络侧，经由MSC和位置访问寄存器(VLR)到达位置归属寄存器(HLR)，然后到Follow Me功能节点(FFN)去删除之前注册的时候所建立的功能号与MSISDN号之间的关联。

车次功能号是铁路GSM-R网络中功能寻址所使用的一种编号，通过Follow Me注册/注销过程，在车次功能号和移动用户电话号(MSISDN)之间建立/解除临时的关联。

基于车次功能号的GSM-R越区切换包括以下步骤：

步骤1列车车次功能号注册。

步骤2沿线小区列表。功能号注册成功后，网络侧根据列车的车次号及预先存储的沿线小区数据，会编制出一个列车运行沿线的小区列表并且编号。一般情况下，由于列车运行线路固定，因此这些沿线小区也是固定的。当列车移动台在当前小区建立通信时，网络侧根据编制列车运行沿线小区列表将列车下一切换目标小区的导频号发给列车移动台。

步骤3无线测量。由于小区切换是固定的，列车移动台根据下一目标小区的导频号，仅需对当前小区和切换目标小区的信号电平(或质量)进行无线测量，并且把测量结果汇报给当前小区对应的基站收发信机(BTS)，然后传递到基站控制器(BSC)和移动交换中心(MSC)，准备判决。

步骤4网络侧判决。BSC或MSC根据当前小区和切换目标小区无线测量的结果，进行判决。判决准则为切换目标小区的信号电平(或质量)是否比当前小区信号电平(或质量)高出预定门限值，若是，就执行切换；若不是，则不执行切换。这样的准则不会出现由新小区切换回原小区的情况，避免了乒乓切换。

下面，以K225次列车为例，结合附图2、3、4说明同一MSC和不同MSC控制下的越区切换的大体流程。

实施例一(同一MSC控制下的越区切换)

参照图2和图3。

步骤1K225次列车出发前，列车移动台完成车次功能号的注册。

步骤2网络侧MSC编制列车运行沿线小区列表，如图2。假设沿途经过26个小区，MSC对这26个小区进行编号，假设1号到13号小区属于一个MSC，14号到26号属于另一个MSC。那么列车在13号小区和14号小区之间切换时将进行跨MSC的越区切换，在其他小区之间的切换都将进行同一MSC控制下的越区切换。当列车移动台在1号小区建立通信时，网络侧根据编制列车运行沿线小区列表将列车下一切换目标小区——2号小区的导频号发给列车移动台。

步骤3同一MSC控制下的越区切换。假设K225次列车从1号小区向2号小区移动，列车移动台不断将1号和2号两个小区的信号电平(或质量)无线测量结果经过BTS传递到BSC中，BSC对这两个信号电平(或质量)进行判决。当列车进入1号小区和2号小区重叠区后，如果2号小区的电平(或质量)比1号小区的电平(或质量)高出预定门限值，则1号小区的BSC向MSC发出切换请求，由MSC向2号小区的BSC(1号小区和2号小区的BSC可能是相同的)传递该请求。然后由2号小区的BTS分配并激活信道，2号小区的BSC将切换命令传递回MSC，由MSC将切换命令发送到K225次列车上的移动台，移动台切换到新的信道中来。2号小区的BTS检测到移动台已经切换完成之后，将结果汇报给MSC，MSC向1号小区的BSC和BTS发出清除命令，将原信道释放并清除，最后将清除完成的指令传递到MSC，完成了一次K225次列车移动台从1号小区到2号小区的越区切换。同时，网络侧根据编制列车运行沿线小区列表将列车下一切换目标小区——3号小区的导频号发给列车移动台。

步骤4当K225次列车到站之后，列车移动台进行车次功能号的注销。

像这样同一MSC控制下的越区切换的过程都是同上述步骤3和图3中的流程一样的。另外，因为BSC在判决的时候总是判决目标小区的信号电平(或质量)是否比当前小区的信号电平(或质量)高出预定门限值，因此，即使在重叠区内，完成1号小区到2号小区的切换之后，1号小区的信号电平(或质量)变得优于2号小区的电平(或质量)，此时也不会触发切换，避免了乒乓切换。

GSM-R中网络规划时，应尽量避免跨移动交换中心的越区切换，但是总有些不可避免的切换过程是需要跨越移动交换中心的。

实施例二(不同MSC控制下的越区切换)

参照图2和图4。

步骤1K225次列车出发前，列车移动台完成车次功能号的注册。

步骤2网络侧MSC编制列车运行沿线小区列表，如图2。假设沿途经过26个小区，MSC对这26个小区进行编号，假设1号到13号小区属于一个MSC，14号到26号小区属于另一个MSC。那么列车在13号小区和14号小区之间切换时将进行跨MSC的越区切换，在其他小区之间的切换都将进行同一MSC控制下的越区切换。当列车移动台在13号小区建立通信时，网络侧根据编制列车运行沿线小区列表将列车下一切换目标小区——14号小区的导频号发给列车移动台。

步骤3不同MSC控制下的越区切换。由于13号小区的基站和14号小区(在图2表示)的基站分别属于不同MSC控制，此时K225次列车上的移动台将触发的是跨MSC的越区切换。K225次列车上的移动台对13号和14号小区的信号电平(或质量)进行无线测量，并将无线测量的结果发送到13号小区的BSC中准备判决，判决触发越区切换的条件是切换目标小区——14号小区的信号电平(或质量)是否比当前小区——13号小区的信号电平(或质量)高出预定门限值。如果满足条件，则13号小区的BSC向管辖该BSC的MSC发出切换请求，该MSC向14号小区对应的MSC传递该请求，然后传递到14号小区归属的BSC和BTS中，由该BTS分配并激活信道，再由14号小区的BSC向其对应的MSC发出切换命令，该MSC将此命令传到13号小区对应的MSC，再由13号小区的BSC和BTS传回K225次列车上需要进行越区切换的移动台，移动台接入新分配的信道。14号小区的BTS检测到移动台已经接入新信道之后，向14号小区的BSC和其对应的MSC发出切换完成的指令，再返回到13号小区对应的MSC中，该MSC向管辖13号小区的BSC和BTS发出清除命令，由13号小区的BTS释放并清除原信道，并将清除完成的指令返回到13号小区对应的MSC中，完成了跨MSC的越区切换。同时，网络侧根据编制列车运行沿线小区列表将列车下一切换目标小区——15号小区的导频号发给列车移动台。

步骤4当K225次列车到站之后，列车移动台进行车次功能号的注销。

上述两个实施例，根据铁路的线状小区覆盖方式越区切换具有固定性的特点，提供了一种基于车次功能号GSM-R越区切换的方法。该方法利用列车的车次号确定运行沿线的小区切换顺序，通过列车车次功能号注册进行相邻小区列表的简化。本发明有效地避免了高速列车上的移动用户通信越区乒乓切换的问题，提高了越区切换的有效性。

上述两个实施例具有如下优点：

第一，依据列车车次功能号注册来确定沿线小区，因为每个运行中的列车的车次号都是唯一的，所以不需要测量列车的运行方向，可以简化目标小区的确定过程，进一步减少需要进行无线测量的相邻小区数目。

第二，依据列车车次功能号注册来确定沿线小区，因为每个运行中的列车的车次号都是唯一的，所以在不同线路交叉处，一定会沿着列车运行线路进行切换，不会导致切换到其他线路上的小区。

第三，本发明中确定的越区切换只需要列车移动台将信号电平(或质量)的数据提交给网络侧，网络侧仅需要比较预定目标小区和当前小区的电平(或质量)，简化了判决过程，而且由越区切换方向的确定性保证不会发生乒乓切换的情况，提高了列车通信的可靠性的同时，也提高了越区切换的有效性。

以上对本发明所提供的一种基于车次功能号的GSM-R越区切换方法进行详细介绍，本文中应用了具体实施例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (7)

1.一种基于车次功能号的GSM-R越区切换方法，其特征在于，包括如下步骤：

车次功能号注册步骤，列车移动台(MS)向网络侧发出注册车次功能号的请求，网络侧获取列车车次号；

沿线小区列表编制步骤，所述网络侧的移动交换中心(MSC)或拜访位置寄存器(VLR)根据所述列车车次号及预先存储的沿线小区数据，编制列车运行沿线的小区列表并且编号；

切换小区导频信号发送步骤，网络侧根据所述列车运行沿线小区列表将列车下一切换目标小区的导频号发给列车移动台；

无线测量步骤，所述列车移动台根据所述下一切换目标小区的导频号，对当前小区和切换目标小区的信号电平或信号质量进行无线测量，并且把测量结果汇报给网络侧的基站收发信机(BTS)，然后经BTS传递到基站控制器(BSC)和移动交换中心(MSC)；

判决步骤，BSC或MSC根据当前小区和切换目标小区无线测量的结果，进行判决；判决准则为切换目标小区的信号电平或质量是否比当前小区信号电平或质量高出预定门限值，若是，就执行切换；若不是，则不执行切换；

越区切换步骤，根据当前小区和切换目标小区是否属于同一MSC控制下，进行越区切换；

车次功能号注销步骤，当列车到站之后，进行功能号的注销。

2.根据权利要求1所述的越区切换方法，其特征在于，所述车次功能号注册步骤进一步包括：

请求步骤，列车在即将发车时，向网络侧发出注册车次功能号的请求；

应答步骤，网络侧的MSC或VLR接收到来自移动台的注册车次功能号的请求后，将该请求传给归属位置寄存器(HLR)，HLR对该请求进行验证，验证通过后将该请求发给Follow Me功能节点(FFN)；在FFN中再次校验，如果确认没有任何在当前注册的功能号上进行的呼叫前转，则注册成功，并且在FFN数据库中添加一条功能号与移动用户号码(MSISDN号)对应关系的记录，并将注册成功的确认消息返回到列车移动台；如果所注册的功能号没有通过FFN中的校验，则注册失败，网络侧将注册失败消息返回移动台，所述注册失败消息还包含失败的原因。

3.根据权利要求2所述的越区切换方法，其特征在于，所述请求步骤中，所述车次功能号由列车车次号和功能代码组成。

4.根据权利要求3所述的越区切换方法，其特征在于，所述越区切换步骤中，若当前小区和切换目标小区属于同一MSC控制下，则越区切换进一步包括第一启动切换步骤和第一切换完成步骤；其中，

第一启动切换步骤，MSC将当前小区所对应的BSC发出的切换请求发送至切换目标小区所对应的BSC，然后分配并激活新的信道，将切换的命令经由MSC传递回当前小区所对应的BSC，最后传递给列车移动台接入新分配的信道。

5.根据权利要求4所述的越区切换方法，其特征在于，所述第一切换完成步骤进一步为：

所述第一切换完成步骤，由切换目标小区所对应的BTS经过切换目标小区所对应BSC向MSC发出切换完成的指令，然后MSC经原小区所对应的BSC向原小区所对应的BTS传递清除命令，释放原信道，并将清除完成的指令回复到MSC；同时，根据列车运行沿线的小区列表将列车下一切换目标小区的导频号发给列车移动台。

6.根据权利要求3所述的越区切换方法，其特征在于，所述越区切换步骤中，若当前小区和切换目标小区不属于同一MSC控制下，则越区切换进一步包括第二启动切换步骤和第二切换完成步骤，其中，所述第二启动切换步骤进一步为，

当前小区所对应的BSC向当前小区所对应的MSC发出切换请求，此时当前小区所对应的MSC将该请求发送至切换目标小区所对应的MSC，经过切换目标小区所对应的BSC分配并激活新的信道，接着通过切换目标小区所对应的MSC将切换命令传递回当前小区所对应的MSC，再经由当前小区所对应的BSC和BTS返回到列车移动台，最后列车移动台接入新分配的信道。

7.根据权利要求6所述的越区切换方法，其特征在于，所述第二切换完成步骤进一步为：

当切换目标小区所对应BTS检测到列车已经接入新分配的信道之后，将切换完成的指令先后经过切换目标小区所对应的BSC、切换目标小区所对应的MSC、原小区所对应的MSC和原小区所对应的BSC，最后到达原小区所对应的BTS，进行对原来信道的释放和清除，并将清除完成的指令汇报给原小区所对应的MSC；同时，网络侧根据编制列车运行沿线小区列表将列车下一切换目标小区的导频号发给列车移动台。

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