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铁路无线通信系统数据加密策略

铁路通信信号工程技术 2023年第2期20卷 58-61页

作者：李童瑶王啸阳北京全路通信信号研究设计院集团有限公司北京100070

由于无线信号传输具有开放性,无线通信始终面临着被窃听和被攻击的风险。为提高铁路无线通信信息传递的安全性和可靠性,提出一种融合量子通信技术和无线通信技术的新型加密通信策略,可有效降低外来非法用户对无线通信数据的窃听和攻击,... 详细信息

由于无线信号传输具有开放性,无线通信始终面临着被窃听和被攻击的风险。为提高铁路无线通信信息传递的安全性和可靠性,提出一种融合量子通信技术和无线通信技术的新型加密通信策略,可有效降低外来非法用户对无线通信数据的窃听和攻击,提高铁路无线通信系统的数据传输的安全性。

关键词：铁路无线通信量子通信量子密钥分发数据加密

基于多红外传感器的铁路无线通信切换系统设计

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电子设计工程 2022年第1期30卷 146-150页

作者：荣正官中国铁建电气化局集团第二工程有限公司山西太原030000

目前,设计的铁路无线通信切换系统切换耗时过长,导致切换后通信信号的稳定性较差。为了解决上述问题,基于多红外传感器设计一种新的铁路无线通信切换系统,并对系统的硬件和软件进行了设计。由电源、传感模块、处理模块构成数据采集节点... 详细信息

目前,设计的铁路无线通信切换系统切换耗时过长,导致切换后通信信号的稳定性较差。为了解决上述问题,基于多红外传感器设计一种新的铁路无线通信切换系统,并对系统的硬件和软件进行了设计。由电源、传感模块、处理模块构成数据采集节点,完成数据的切换,选用的芯片为LOC3341,网络协调器负责数据交互、数据网络的建设以及监控终端与无线传感器的协调,单片机采用AP34C63作为CPU,提高了切换速度。通过基站控制器内部切换、无线通信基站控制器切换、移动控制中心之间切换来实现软件操作。实验结果表明,基于多红外传感器的铁路无线通信切换系统能够有效缩短切换耗时,提高了切换后通信信号的稳定性。

关键词：多红外传感器铁路无线通信切换系统切换设计

基于前后端分离的铁路室内无线通信覆盖的可视化研究

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中国新通信 2022年第4期24卷 7-9页

作者：王昕中铁第五勘察设计院集团有限公司

本文从我国通信无线室内覆盖系统主流方案、组成结构、覆盖原则等基本原理出发,简单阐述了我国铁路移动通信系统室内覆盖的设计流程,针对实际的工程设计中个别环节存在的问题,基于动态配置设计参数及设计方案可视化等需求,提出基于前后... 详细信息

本文从我国通信无线室内覆盖系统主流方案、组成结构、覆盖原则等基本原理出发,简单阐述了我国铁路移动通信系统室内覆盖的设计流程,针对实际的工程设计中个别环节存在的问题,基于动态配置设计参数及设计方案可视化等需求,提出基于前后端分离的铁路室内无线覆盖系统设计的可视化方案,以供铁路数字化、智能化建设行业相关工作人员参考。

关键词：铁路无线通信室内无线覆盖设计前后端分离数据可视化

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铁路通信铁塔监测系统的技术应用研究

长江信息通信 2024年第4期37卷 214-216页

作者：时晓杰中铁第一勘察设计院集团有限公司陕西西安710043

随着中国铁路的快速发展和铁路通信铁塔的大量建设,铁路通信铁塔的安全监测显得愈发重要。传统铁路通信铁塔主要依靠人工进行巡检和维护,效率低、实时性差,传感器、卫星高精度定位、大数据、云计算和数字孪生等技术不断发展,铁路通信铁... 详细信息

随着中国铁路的快速发展和铁路通信铁塔的大量建设,铁路通信铁塔的安全监测显得愈发重要。传统铁路通信铁塔主要依靠人工进行巡检和维护,效率低、实时性差,传感器、卫星高精度定位、大数据、云计算和数字孪生等技术不断发展,铁路通信铁塔监测系统也在不断融合各种技术手段。对近年来铁路通信铁塔监测系统的技术应用现状进行了分析和研究,提出了面向智能运维的铁路通信铁塔监测系统研究方向。

关键词：铁路无线通信铁塔监测卫星高精度定位智能运维

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面向软件定义的铁路无线通信网络

清华大学学报（自然科学版） 2019年第2期59卷 142-147页

作者：王开锋张琦刘畅杜亚珍陈宁宁高莺中国铁道科学研究院研究生部北京100081 中国铁道科学研究院集团有限公司通信信号研究所北京100081 国家铁路智能运输系统工程技术研究中心北京100081 北京遥测技术研究所北京100076

针对铁路无线数据通信带宽不足、可靠性不高等问题,提出一种基于软件定义的铁路无线通信网络(RailSDN),将控制平面和数据平面分离,实现跨运营商异构网络协同工作,采用虚拟化技术实现用户的逻辑隔离,为用户提供透明的数据传输服务。基于M... 详细信息

针对铁路无线数据通信带宽不足、可靠性不高等问题,提出一种基于软件定义的铁路无线通信网络(RailSDN),将控制平面和数据平面分离,实现跨运营商异构网络协同工作,采用虚拟化技术实现用户的逻辑隔离,为用户提供透明的数据传输服务。基于Markov决策过程建立网络资源调度模型,该模型考虑基础设施网络状态及用户需求等因素,以用户需求的满足程度为优化目标,搜索最优的链路分配决策,将用户需求与网络资源动态适配。测试结果表明:所提出的铁路无线通信网络具有很强的可扩展性,实现了用户需求的弹性定制,提高了网络资源的利用效率。

关键词：铁路无线通信软件定义网络虚拟化 Markov 决策过程动态适配

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铁路无线通信业务应用场景分析

铁道通信信号 2018年第7期54卷 51-56页

作者：杨锐中国铁路北京局集团有限公司北京铁路通信技术中心

对既有GSM-R系统承载的铁路无线通信业务应用现状进行分析,结合铁路无线业务的拓展以及目前无线通信技术发展情况,提出了不同应用场景采用不同无线通信技术的建议。

关键词：铁路无线通信应用业务场景分析

基于铁路无线通信环境下改进的PSO算法在多用户检测中的应用

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铁道标准设计 2016年第1期60卷 128-131页

作者：刘子轶张荣新郭景武天津职业大学天津300410 铁道第三勘察设计院集团有限公司天津300142

随着无线通信技术在铁路系统中迅猛发展和广泛应用,对通信系统装备的抗干扰能力提出更高更新的要求,因此必须研究有效的抗干扰技术以对付日益严重的干扰威胁。在粒子群算法中采用量子力学和经典力学的理论,将量子离散粒子群算法应用于... 详细信息

随着无线通信技术在铁路系统中迅猛发展和广泛应用,对通信系统装备的抗干扰能力提出更高更新的要求,因此必须研究有效的抗干扰技术以对付日益严重的干扰威胁。在粒子群算法中采用量子力学和经典力学的理论,将量子离散粒子群算法应用于多用户检测技术。在铁路无线通信系统中,可以提高铁路信道质量,降低数据通信误码率,解决列车与调度指挥中心之间的高数据通信中误码率高的问题,并且在抗多址干扰能力明显优于传统检测器。

关键词：铁路无线通信多用户检测粒子群算法

面向铁路无线通信的群组认证及密钥协商机制研究

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面向铁路无线通信的群组认证及密钥协商机制研究

作者：陈丹西南交通大学

学位级别：硕士

近年来,我国铁路建设随着现代化科学技术的发展,逐步实现信息化、自动化、智能化。铁路系统复杂开放的网络环境,如何保证复杂冗余的数据安全成为研究重点。为实现无线网络通信的基本安全属性,3GPP规范明确规定在开放的无线通信环境下,... 详细信息

近年来,我国铁路建设随着现代化科学技术的发展,逐步实现信息化、自动化、智能化。铁路系统复杂开放的网络环境,如何保证复杂冗余的数据安全成为研究重点。为实现无线网络通信的基本安全属性,3GPP规范明确规定在开放的无线通信环境下,通信双方需执行完整的身份认证和密钥协商。但是,由于铁路系统具有人流密集、移动设备数量庞大的特点,移动设备同时请求执行认证及密钥协商协议时,将损耗大量的网络资源,同时导致网络拥塞现象。针对这个问题,许多学者提出将具备相同物理属性或运行轨迹的大量移动设备进行分组的思想,同组的移动设备仅需发送一条认证消息,便可供核心网络对所有移动设备进行身份认证。同时,考虑到移动设备对数据的处理能力有限,所以应尽量采用轻量级算法以降低协议计算复杂度。鉴于此,本文主要针对铁路无线通信系统大量移动设备的身份认证及密钥协商协议进行研究,主要内容如下:(1)为了向乘客设备提供安全稳定服务,3GPP委员会提出在LTE-A网络中引入移动中继以提高网络性能。然而,开放的空中接口和复杂的信息交互等问题使得部署在同一列车上的移动中继节点(MRN)易遭受恶意攻击且带宽开销大。针对这个问题,本文提出一种面向LTE-A网络列车MRN的安全高效组认证及密钥协商方案。该方案采用改进的基于中国剩余定理的秘密共享技术,以实现LTE-A网络对MRN的群组认证,采用轻量级哈希算法及异或操作实现核心网络和MRN间的会话密钥协商。安全分析表明本方案能够提供身份隐私保护、密钥前向/后向安全性等安全属性,并能抵抗中间人攻击、重定向攻击等多种恶意攻击。利用BAN逻辑和形式化验证工具AVISPA可验证本方案的正确性与安全性。效率分析表明,与其他相关方案相比,本方案在保持平均计算开销的前提下,通信开销更低。(2)为了实现更大的网络容量和覆盖范围以满足日益增加的服务需求,新一代无线通信系统将集成LTE-A、WLAN或其他无线接入技术。针对相关移动性管理方案缺少全面的安全性考虑以及无法高效实现列车上大量用户设备同时执行切换认证的问题,本章提出一种面向铁路乘客移动设备在LTE-A和WLAN异构网络间实现批量切换的认证方案。该方案采用聚合消息验证码实现目标网络对大量用户设备的同时认证,并结合轻量级对称加密算法和哈希算法协商用户设备与目标网络的会话密钥。BAN逻辑证明、形式化验证工具AVISPA仿真结果以及安全属性分析表明本方案能够抵抗多种恶意攻击,如特权内部攻击、中间人攻击等。最后,从信令成本、计算开销和通信开销三个方面将本方案与相关方案进行了性能对比,结果表明本方案具有明显效率优势。

关键词：铁路无线通信 LTE-A 异构网络群组认证密钥协商

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软件无线电在铁路无线通信中的应用研究

软件无线电在铁路无线通信中的应用研究

作者：王辉麟铁道部科学研究院

学位级别：硕士

现代化铁路和高速铁路智能信息系统的发展,对铁路无线通信在安全性、可靠性、实时性、综合性等方面提出了更高的要求。目前我国铁路无线列调系统作为车地信息交互设备主要采用模拟调制方式,传输的主要是话务信息,因此无论从技术上,还是... 详细信息

现代化铁路和高速铁路智能信息系统的发展,对铁路无线通信在安全性、可靠性、实时性、综合性等方面提出了更高的要求。目前我国铁路无线列调系统作为车地信息交互设备主要采用模拟调制方式,传输的主要是话务信息,因此无论从技术上,还是传输能力上,都远远不能成为构建铁路智能运输系统的车地信息通道。这就迫切需要建立一套高速、可靠、经济、能传输大数据量的新型的铁路无线通信系统。本课题的研究正是针对如何采用先进的软件无线电技术和数字信号处理技术来建立高速铁路无线传输通道,将铁路安全监控信息在列车和地面之间实现实时传输,为铁路行车指挥提供安全可靠、高性能的综合调度无线通信系统。使铁路专有(450MHz)VHF/UHF频段上传统的无线通信,由模拟方式过渡到数字方式、由传输单一话音信息过渡到话音、数据、与图像信息。本文所作的主要工作有: (1)概述了国内外软件无线电研究的背景,分析了国内外铁路无线通信系统的现状和存在的问题,并针对铁路无线通信种类繁多,通信制式不统一,功能单一的实际情况提出采用软件无线电技术发展铁路无线通信系统的观点。 (2)对实现软件无线电的理论基础与一些方法进行了探讨。着重分析了带通采样技术和多速率数字信号处理技术的原理和应用。通过欠采样技术可以实现低采样频率对高中频信号的不失真抽样;以及通过多速率数字信号处理技术对数字信号的抽样速率进行相应的上下变频转换,完成高速、宽带数据的处理。 (3)讨论了软件无线电的典型结构以及实现软件无线电的关键技术;给出了基于宽带中频软件无线电结构的铁路高速无线接入系统目标机的总体方案,并具体分析了其硬件构成和各模块的实现方法。 (4)针对中低频数字信号处理这一软件无线电的核心环节,提出了一种基于DSP的软件无线电硬件平台的实现方案。文中详细描述了通用硬件平台的软硬件设计与实现的方法和手段,并对硬件平台的性能进行了分析。最后,对本论文的工作和存在的不足进行了总结,并提出了进一步研究的方向。

关键词：铁路无线通信软件无线电数字信号处理数模转换