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第1章 LTE-R业务 1

1.1 概述 1

1.2 铁路安全保障业务 2

1.2.1 列车安全视频监控 3

1.2.2 列车运行状态实时监测 4

1.2.3 铁路基础设施监测 4

1.2.4 道岔监测 5

1.2.5 列车运行控制系统安全数据传输 6

1.2.6 列车辅助驾驶与自动驾驶安全数据传输 11

1.2.7 列车安全预警与风险评估 12

1.3 铁路运输管理业务 13

1.3.1 铁路多媒体综合无线调度 14

1.3.2 铁路专用数据通信 14

1.3.3 应急通信 17

1.4 铁路物联网业务 18

1.4.1 集装箱追踪管理与监控 20

1.4.2 仓库管理 20

1.4.3 危险品运输管理 21

1.4.4 客票防伪与识别 23

1.4.5 高速铁路检测 23

1.5 乘客信息服务业务 23

本章参考文献 25

第2章 LTE-R网络架构和功能 26

2.1 概述 26

2.2 LTE-R系统架构 28

2.2.1 LTE-R系统网络架构 28

2.2.2 网元及内部接口功能 30

2.2.3 GSM-R与LTE-R的区别 34

2.3 LTE-R网络空中接口协议栈 39

2.3.1 概述 39

2.3.2 控制面协议栈 39

2.3.3 用户面协议栈 40

2.3.4 空中接口协议功能 40

2.4 全IP分组网承载铁路业务 43

2.4.1 EPS承载概述 43

2.4.2 LTE-R服务和QoS参数 44

2.4.3 LTE-R语音业务的实现方案 52

2.5 与GSM-R的兼容与平滑过渡 57

2.5.1 概述 57

2.5.2 GSM-R/LTE-R的互操作 58

2.5.3 GSM-R/LTE-R的共平台 61

2.5.4 GSM-R/LTE-R双网融合 67

本章参考文献 68

第3章 LTE-R网络性能评价 70

3.1 服务质量 70

3.1.1 服务质量的定义 70

3.1.2 计算机网络的服务质量 72

3.1.3 无线网络的服务质量 83

3.1.4 铁路通信网络的服务质量 87

3.2 基于随机网络演算的铁路通信性能评价 88

3.2.1 随机网络演算 90

3.2.2 系统模型 99

3.2.3 高速铁路专用业务到达模型 102

3.2.4 高速铁路衰落信道服务模型 107

3.2.5 时延性能分析 117

3.2.6 理论和仿真结果 118

3.2.7 小结 123

本章参考文献 123

第4章 无线电频谱规划 125

4.1 总体现状 128

4.1.1 无线电业务需求量大 128

4.1.2 频率资源短缺 129

4.1.3 新技术发展受限 130

4.2 资源的合理配置 131

4.2.1 合理分配频谱 131

4.2.2 充分提高利用率 133

4.2.3 制定国家规划 134

4.2.4 新频段的开发利用 134

4.3 频谱分配技术 135

4.3.1 无线电频谱利用新技术 136

4.3.2 动态频谱分配 137

4.3.3 频谱分配技术分类 140

4.4 频谱管理技术 142

4.4.1 发展现状 143

4.4.2 国际频谱管理措施 144

本章参考文献 145

第5章 LTE频谱分配方案 146

5.1 LTE工作频段 146

5.1.1 国际LTE频谱分配方案 146

5.1.2 中国LTE频谱分配方案 151

5.2 LTE的两种制式 155

5.2.1 FDD-LTE 157

5.2.2 TDD-LTE 158

5.2.3 FDD和TDD 160

5.3 TD-LTE的载波带宽 162

5.4 TD-LTE的频谱效率 164

5.5 TD-LTE的频率组网方式 165

本章参考文献 167

第6章 LTE-R工作频段分析 168

6.1 GMS-R平滑演进 169

6.1.1 演进的必要性 171

6.1.2 演进给铁路运输带来的好处 173

6.1.3 频谱需求演进 175

6.2 LTE-R工作频段分析 175

6.3 LTE-R频谱需求分析 176

6.3.1 LTE-R频谱资源需求计算依据 176

6.3.2 LTE-R可选工作频段可行性分析 178

6.4 LTE-R可选工作频段 179

6.4.1 ITU-R相关建议书的频率配置 179

6.4.2 LTE-R频谱规划建议 179

本章参考文献 179

第7章 LTE-R网络与Ad Hoc网络融合 181

7.1 LTE-R网络与Ad Hoc网络融合概述 181

7.1.1 概述 181

7.1.2 LTE-R网络与Ad Hoc网络融合组网的优势 183

7.2 Ad Hoc网络概述 185

7.2.1 Ad Hoc网络发展历史简述 185

7.2.2 Ad Hoc网络的特点 186

7.2.3 Ad Hoc网络的分层结构 189

7.2.4 Ad Hoc网络的应用 191

7.3 Ad Hoc网络的MAC协议 192

7.3.1 Ad Hoc网络MAC协议引论 192

7.3.2 Ad Hoc网络MAC协议分类 193

7.4 Ad Hoc网络的路由协议 197

7.4.1 Ad Hoc网络路由协议引论 197

7.4.2 Ad Hoc网络路由协议分类 198

7.5 Ad Hoc网络的其他问题 207

7.5.1 Ad Hoc网络的QoS保障 207

7.5.2 Ad Hoc网络的安全性 208

7.6 LTE-R网络与Ad Hoc网络的融合 209

7.6.1 蜂窝网辅助式系统的基本概念及工作原理 210

7.6.2 Ad Hoc辅助式系统的基本概念及工作原理 211

7.6.3 融合式系统的基本概念及工作原理 214

7.7 基于LTE-R的D2D通信 217

7.7.1 D2D通信概述 217

7.7.2 LTE-R和D2D通信的优势 218

7.7.3 基于LTE-R的D2D通信的合理性 219

本章参考文献 220

第8章 基于LTE-R的物联网技术 223

8.1 物联网简介 223

8.1.1 物联网权威指南 223

8.1.2 物联网概念及内涵 224

8.1.3 物联网网络架构 225

8.1.4 物联网关键技术体系 225

8.1.5 物联网标准化 234

8.1.6 物联网资源体系 235

8.1.7 物联网应用 237

8.1.8 物联网相关产业现状 244

8.2 基于LTE的物联网 246

8.2.1 移动通信在物联网中应用的主要方式 246

8.2.2 利用LTE发展物联网的提出 247

8.2.3 LTE和物联网的融合 248

8.2.4 基于LTE发展的物联网存在的问题和挑战 249

8.2.5 LTE为MTC做的优化 250

8.2.6 基于蜂窝的窄带物联网技术——NB-IoT 251

8.2.7 基于LTE演进的物联网技术——eMTC 253

8.3 基于LTE-R的物联网 254

本章参考文献 256