IEEE 802.11协议在CBTC系统中的应用研究
Research on the Communication-Based Train Control System Using IEEE 802.11 Protocol
高速铁路和地铁是推动国民经济发展的重要保障,在国家和城市建设中占有重要地位,世界各国都在大力发展高速铁路及地铁.现有的基于轨道电路的列车控制系统(Track-circuit Based Train Control,TBTC)已不能满足现代铁路发展的需要.随着通信技术的发展,基于通信的列车控制(Communication-Based Train Control,CBTC)系统逐渐发展和成熟起来,它能够大幅度提高铁路运营效率.而IEEE 802.11无线局域网以其易建立、易扩展、频段免费等特点,近几年得到了迅速发展.将802.11协议应用于城市轨道交通是当前CBTC研究领域的热点.本文首先针对IEEE 802.11协议和CBTC系统各自特点,对该系统在城市轨道交通应用特点和可行性进行了分析.随后对轨道交通环境中的网络特点和信道特性进行分析,建立仿真模型.接着对802.11的漫游机制进行分析,提出在轨道交通环境中单信道、快速扫描和预先认证相结合的快速漫游机制,并对频繁发生越区切换的轨道交通场景进行仿真.仿真结果表明:快速漫游机制可以缩短列车越区切换时间,满足列车控制信令以及音视频信号的最小时延要求,减小切换时数据包错误率,为802.11协议在CBTC中的应用提供了可能.仅仅使用快速漫游机制,虽然可以满足最小时延要求,但是列车在频繁越区切换时,通信质量还是会发生频繁的抖动.在列车这种高可靠性要求场景中,增加冗余度是一种有效的方法.本文根据地铁环境及802.11协议特点,增加列车上及轨道沿线的收发装置,合理的布置AP,将多天线分集接收技术应用于列车控制系统,增加系统稳定性.仿真结果表明,使用多天线技术可以在不影响数据时延和网络带宽的前提下有效的稳定通信质量,改善系统性能.最后,论文对所做工作进行了总结,并阐明了与本文相关的进一步研究内容.
- 作者：
- 茹强
- 学位授予单位：
- 上海交通大学
- 专业名称：
- 通信与信息系统
- 授予学位：
- 硕士
- 学位年度：
- 2008年
- 导师姓名：
- 杜新华
- 中图分类号：
- U285
- 关键词：
- IEEE 802.11；CBTC；快速漫游；动态速率切换；多天线技术
- IEEE 802.11； CBTC； Fast roaming； Automatic Rate Adaption； multi-atenna