GSM-R越区切换成功率的随机Petri网分析

"这篇文章是2012年发表在《华东交通大学学报》上的一篇工程技术论文，由张友兵、刘岭、何祖涛共同撰写。研究得到了科学技术部国家科技支撑计划项目的资助。该论文关注的是GSM-R（全球铁路通信系统）在越区切换过程中的成功率，并采用了随机Petri网作为分析工具。" 本文主要探讨了如何使用基于随机Petri网的模型来形式化分析GSM-R（Global System for Mobile Communications-Railway）系统的越区切换成功率。GSM-R是一种专为铁路通信设计的系统，它在CTCS-3级列车控制系统中扮演着关键角色，负责RBC（无线闭塞中心）与车载设备间的安全信息传输。 首先，研究者建立了一个综合考虑多种因素的随机Petri网模型，这些因素包括信道故障、信道占用以及越区切换参数配置不当等，这些都是影响越区切换成功率的关键因素。随机Petri网是一种概率模型，能够处理系统中随机行为的建模和分析，它与马尔可夫链有密切关系。 接下来，论文阐述了随机Petri网与马尔可夫链的联系，说明了如何利用马尔可夫链分析GSM-R越区切换的随机Petri网模型。马尔可夫链是一种数学模型，用于描述一个系统随时间演变的行为，特别适合于分析具有离散状态和随机转移概率的系统。 在最后的分析部分，研究者使用了SPNP（Stochastic Petri Net Package）工具，这是一种专门用于分析随机Petri网的软件工具。通过SPNP，他们发现GSM-R小区预留的信道数量直接影响越区切换的成功率：预留的信道越多，成功率越高。同时，他们也揭示了列车运行速度对切换成功率的负面影响——速度越快，成功率越低。此外，研究还指出在一定范围内，增加列车追踪间隔可以提高越区切换的成功率。 这篇论文提供了深入理解GSM-R系统性能的重要洞察，特别是对于优化越区切换策略和保障铁路通信系统的稳定性和安全性有着重要的理论和实践意义。通过随机Petri网的建模和马尔可夫链分析，论文为解决实际问题提供了一种有效的方法论。