GSM_R越区切换的网络优化专家系统研究与开发

戈黔～一‘; 卜月代喊、砂「、教兴共成一；拭妊奈滋汾｛芝盗眼报燕犷！奕井左中图分类号，学科分类号：密级：公开箕烈岁论文编号：1000407120234夕林文鲜拿硕士学位论文GSM 一R 越区切换的网络优化专家系统吴字通信与信息系统钟章队教授电子信，急工程学院名业师系姓专教院者科导养作学指培二零零九年六月孟讥西弓西艾撇毙丫人，r 人饰尸入、尸、簇鬓羡戮咨犷式岛、丫乏写护‘味J ‘审知峪中宁，尸甲子夕：添蕊；: ：蕊磊藕：；、；, , ：感蠢鑫森口时从材军＂二} ｝众拼书一｝盗岑一蔗盗京交了气了尹争尹硕士学位论文GSM 一R 越区切换的网络优化专家系统研究与开发Research and development on expert system for GSM 一R network handover optimization作者：吴宇导师：钟章队教授北京交通大学2009 年6 月/学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解北京交通大学有关保留、使用学位论文的规定。

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（保密的学位论文在解密后适用本授权说明）学位论文作者签名：导师签名：、以低！/ 又声拼日期：肖年石月｛多日黔日期：冲‘月夕日中图分类号：TN929 . 5 UDC : 62 1 . 39学校代码：10004 密级：公开北京交通大学硕士学位论文GSM 一R 越区切换的网络优化专家系统研究与开发Research and development on expert system for GSM 一R network handover optimization作者姓名：吴宇学号：07 1 20234导师姓名：钟章队学位类别：工学学位级别：教授硕士学科专业：通信与信息系统研究方向：无线宽带与个人通信北京交通大学2009 年6 月致谢本论文的工作是在我的导师钟章队教授的悉心指导下完成的，钟教授严谨的治学态度和科学的工作方法给了我极大的帮助和影响。

在此衷心感谢两年来钟章队老师对我的关心和指导。

钟章队教授悉心指导我们完成了实验室的科研工作，在学习上和生活上都给予了我很大的关心和帮助，在做人和道德情操的培养方面为我树立了光辉的榜样。

在此向钟老师表示衷心的谢意和崇高的敬意！感谢无线通信实验室的朱刚老师、李旭老师、吴昊老师、金晓军老师、张小津老师、蒋文怡老师、王猛师兄、马兆阳师兄、韩蕾同学在我学习和科研期间给予我的热心帮助！另外也感谢我的爸爸和妈妈，他们的理解和支持使我能够在学校专心完成我的学业。

丫中文摘要摘要：随着我国GSM 一R 铁路移动通信事业的蓬勃发展，日益提高的列车速度对于GSM 一R 网络的安全性和可靠性也有了更高的要求。

采取快速而有效的网络优化方法，改善网络性能和服务质量成为铁路通信重点问题之一。

当前智能型网络优化工具的缺乏，使得大部分优化工作必须依靠经验丰富的网络优化工程师来完成，工作效率相对较低，而且现有网络优化工具往往只针对网络优化工程中的某些特定领域，无法整合成统一的系统和最佳优化效果。

本文将人工智能中专家系统技术和铁路GSM 一R 移动通信网络优化技术相结合，设计并开发越区切换智能网络优化工具，创新性地将专家系统引入网络优化领域，对于高速铁路的网络优化具有重要意义，同时也是铁路网络优化技术发展的大趋势。

GSM 网络专家系统是人工智能在GSM 网络优化应用中的一个分支，并已经开始实际的研究和应用。

系统通过建立合理的无线网络优化知识库，运用有效的推理机制，针对网络中存在的越区切换问题，提供定位故障的解决方案，分析网络运营数据，向网络优化人员提供合适的优化建议。

当前GSM 一R 网络中尚无相关的系统，因此GSM 一R 网络专家系统是基于GSM 一R 的应用和研究的新领域。

本文借鉴GSM 网络专家系统的经验，设计出针对GSM 一R 越区切换网络优化的专家系统模型，论文对模型中各功能模块给出了详细设计流程，并且利用VC 开发平台完成了软件功能开发和测试。

系统使用了多种自主设计的网络优化方法，并融合GsM 一R 网络接口监视信令分析系统、Google Earth 地图、场强测试，OMc 一R 数据解析等多种网络优化分析手段，大大增强和丰富了系统对切换故障的分析能力。

在论文的最后对系统进行检验和测试，证明系统的正确性与实用性。

关键词：GsM 一R ；专家系统；越区切换；Google Earth 分类号：TNgl 9 . 5AB STRACTABSTRACT : As China , 5 high 一speed railway development , GSM 一R 15 becoming the main connnunication system for high 一speed railway . In the same way , high 一sPeed railway requires high safety and reliability for communication . To take raPid and effective methods ofnetwork optimization to imProve network performance and service quality has become the focus concems of railway communication . Because of lack of smart tools for network optimization , the GSM 一R network optimizationr 阴St rely on the many of experienced engineers to solve the network problems . As a result , curreni network optimization 15 in low efficiency . Alld the tool for network optimization often works for certain specific areas , can not be integrated into a unified system . Combining artificial intelligence and GSM 一R network optimization technology 15 of great significance for producing an inielligent network optimization tool .Expert system 15 the general trend oftechnological develoPment for GSM 一R network optimization . Expert system 15 a branch of artificial intelligence , which 15 widely used in projects . The system constrUcts knowledge base of wireless , uses effective reasoning mechanism and combines today ' s hottest network optimization teclmology of GIS to solve handover issuers of GSM 一R network , to provide aPpropriate recommendations for staffs . There are no related systems in current GSM 一R network , 50 it 15 a new field to research Expert system in GSM 一R .This article refers strUcture of expert system of GSM network optimization to design and develop GSM 一R handoff optimization expert system on the platform ofVC tools , and gives detailed process of each fonction module of system . System designs some methods of handover optimization , and combines with the current GSM 一R signaling interface monitor system , Google Earth , strength tests . At last the avaliability and Reliability ofthe system are tested in thepaPer .KEYWORDS : handover ; GSM 一R ; exPert system ; Google Earth CLASSNO : TNglg . 5目录中文摘要．. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ．......，. , ．...，. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ． (iii)ABSTRACT . . . . . . . . . . . . . . . . . ．......，. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ．......，. ，...，. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ．......，. . . . . . . . ．...... iv 1 弓｝言．. . . . . . . . . . . . . . . . . . ．......，. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ． (1)1 . 1 综述．. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ．…… 1 1 . 1 .1 本课题研究背景．. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ．……1 1 . 1 .2 国内外研究现状．. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ．……2 1 . 1 .3 GSM 一R 网络优化专家系统发展方向．. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ．……3 1 . 2 本论文研究意义．. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ．……，. ．…，. , . , . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ．……4 1 . 3 论文内容与结构安排．. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ．……5 2 GIS 辅助GSM 一R 网络优化…，. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ．……6 2 . 1 KML 的实现和功能．. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ．……6 2 . 2 Google Earth 辅助GsM 一R 网络优化．. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ．…… 7 3 GSM 一R 越区切换网络优化专家系统设计．. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ．…… ro 3 , 1 专家系统基本机构与功能．. . . . . ．……，. . . . . . . . . . . . . . . . ．……，．……，…，. , . , . . . ．…… 10 3 . 1 . 1 专家系统结构．. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ．……10 3 . 1 . 2 专家系统工作过程．. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ．…… 11 3 .1 . 3 专家系统推理技术．. . . . . . . . . . . . . ．……，. , . , . ．……，…，. . . . . . . . . . . . . . . . ．……，…… 12 3 . 1 . 4 专家系统知识的获取和表达．. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ．…… 13 3 . 2 GSM 一R 越区切换网络优化专家系统模型．. . . . . . . . . . . . . ．……，, . , , . . . . . ．……14 3 . 2 . 1 GSM 一R 越区切换网络优化专家系统结构设计．. . . . . . . . . . . . . . . ．…… 14 3 . 2 . 2 GSM 一R 越区切换优化专家系统处理流程．…，. . . . . . . . ．……，. . . ．……巧3 . 2 . 3 GSM 一R 越区切换优化专家系统知识．. . . . . . . . . . . . . . ．......，. . . . . . . . . ． (16)3 . 2 .4 GSM 一R 越区切换优化专家系统推理机制．. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ．…… 20 4 越区切换优化专家系统开发．. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ．……22 4 . 1 系统功能模块划分．. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ．……22 4 . 2 功能模块之间关系．. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ．……，. , . . . . . . . . . . . . . . . . . ．……24 4 . 3 系统主要功能模块技术研究和设计．. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ．…… 24 4 . 3 . 1 切换信令分析模块．. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ．…… 24 4 .3 . 2 OMC 一R 网络优化指标检查模块．. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ．……26石4 . 3 . 3 干扰检查模块．. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ．·．····························…… 29 4 . 3 . 4 覆盖检查模块．. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ．··，·················…… 34 4 . 3 . 5 切换仿真检查模块．. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ．…… 43 4 .3 . 6 专家知识库维护模块．. . ．……，. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ．…… 47 4 . 4 系统中进程和线程的划分．. . . . . . . . . . . . . . . ．……，. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ．…… 47 4 . 4 . 1 进程的划分．. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ．……，…，. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ．一48 4 . 4 . 2 线程划分．. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ．……，. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ．·…… 48 4 . 4 . 3 线程之间通信方式．. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ．…… 49 4 .5 数据库设计．. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ．··…… 49 5 越区切换优化专家系统的应用与测试．. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . ．…… 51 5 . 1 与越区切换优化专家系统功能相关测试案例．. . . . . . . . . . ．……，二，．……，. , . 51 5 . 2 系统功能模块测试．. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ．……52 5 . 2 . 1 系统初始化．. . . . . . . . . . . . . . . ．……，二，. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ．·．·．·····…… 52 5 . 2 . 2 切换信令优化功能测试．. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ．…… 53 5 . 2 . 3 覆盖检测功能测试．. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ．…… 57 5 .2 . 4 干扰检测功能测试．. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ．…… 63 5 .2 . 5 切换仿真功能测试，二，. . . . . . . . ．……，二，, . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ．…… 66 5 . 3 系统功能测试小结．. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ．……70 6 结束语，. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ．……，. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ．…… 71 6 . 1 论文工作总结．. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ．········…… 71 6 . 2 展望．. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ．…… 72 参考文献．. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ．……，. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ．……73 作者简历．. . . . . . . . . . . . . . . . . ．……，. . . . . . . . . . ．……，. . . . . . . . . . . . . . ．……，. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ．……，. , ．…… 75 独创性声明．. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ．……76 学位论文数据集．. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ．......，......，. . . . . . . . . . . . . . . . ．......，. . . ．. (77)引言. 1 综述本课题研究背景2003 年6 月至现在，青藏、大秦、胶济、武广、石太等多条使用GSM 一R 网络的铁路专线相继建成，网络优化工作就成为网络维护的主要工作之一。