基于WLAN的列車控制系統(tǒng)中軌旁AP快速切換方法研究.pdf

1、基于通信的列車控制(CommunicationbasedTrainControl，CBTC)系統(tǒng)通過車-地雙向數(shù)據(jù)通信方式對(duì)列車進(jìn)行控制和監(jiān)督，增強(qiáng)了列車運(yùn)行的安全，提高了列車的運(yùn)輸效率，是列車控制系統(tǒng)的一個(gè)主要研究方向?；贗EEE802.11標(biāo)準(zhǔn)的無線局域網(wǎng)(WLAN)以其安裝便捷、使用靈活、經(jīng)濟(jì)節(jié)約、易于擴(kuò)展、高移動(dòng)性等優(yōu)點(diǎn)，成為CBTC系統(tǒng)中應(yīng)用最為廣泛的車-地通信方式。在目前的城市軌道交通中，采用WLAN承載車-地之間雙向連續(xù)

2、、大容量通信的CBTC系統(tǒng)，然而其軌旁無線接入點(diǎn)(AccessPoint，AP)呈現(xiàn)出獨(dú)立的網(wǎng)絡(luò)實(shí)體，且各自為戰(zhàn)，互不相干，缺乏統(tǒng)一管理等特點(diǎn)，隨著列車速度的提高和無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的擴(kuò)大，無線網(wǎng)絡(luò)的擴(kuò)展能力、漫游能力就成了提高列車行車安全的瓶頸。
　　 本文首先簡要介紹了基于WLAN的CBTC數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，詳細(xì)分析了地面主干網(wǎng)絡(luò)、軌旁層網(wǎng)絡(luò)和車載層網(wǎng)絡(luò)的在基于WLAN的CBTC數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)中的作用和特點(diǎn)。分析了無線局域網(wǎng)三種架

3、構(gòu)的特征和應(yīng)用環(huán)境，總結(jié)了基于WLAN的CBTC系統(tǒng)采用自治式架構(gòu)面臨的主要問題和不足。在此基礎(chǔ)上，提出了一種基于無線控制器的CBTC系統(tǒng)架構(gòu)，在該架構(gòu)中，軌旁AP由中心層無線控制器統(tǒng)一配置、控制和管理，車-地之間的雙向連續(xù)、大容量的數(shù)據(jù)通信由中心層無線控制器和軌旁AP相互作用下共同完成。
　　 其次，基于無線控制器的CBTC系統(tǒng)架構(gòu)，結(jié)合軌旁AP在軌道上分布的特殊性以及無線局域網(wǎng)無線頻率資源分配的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)出軌旁AP與列車車載

4、無線終端(STA)之間使用無頻率交叉的無線信道，如：1、6、11頻道，提出了一種軌旁AP切換時(shí)信道選擇的算法和STA的認(rèn)證機(jī)制。
　　 最后，本文在OPNETModeler網(wǎng)絡(luò)仿真軟件中，通過建立基于無線控制器的CBTC系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，創(chuàng)建中心層無線控制器、軌旁AP和STA等節(jié)點(diǎn)模型，設(shè)計(jì)了軌旁AP切換算法，仿真實(shí)現(xiàn)了軌旁AP切換過程。仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，本文中提出的思想和算法，有效地減少了軌旁AP切換時(shí)延，縮短了列車經(jīng)過的盲