CBTC中802.11的干扰分析与仿真

来源 :北京交通大学 | 被引量 : 3次 | 上传用户:flysky1979
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随着技术的成熟,基于通信的列车运行控制(Communication Based TrainControl,CBTC)系统已经在轨道交通中广泛应用。车地双向通信是其关键技术之一。一种主流的实现方法是采用IEEE 802.11标准的无线技术进行数据传输。但就是因为其使用的是无线技术,且工作频率处于开放的ISM频段,所以不可避免地会受到干扰。因此,CBTC系统中802.11的无线干扰,系统在干扰下性能的变化等问题,对于了解系统、保障系统运行,具有一定的研究意义。本文结合IEEE 802.11标准,阐述了CBTC系统中通信子系统的拓扑结构,描述了数据流向,总结了所使用无线设备的信道特点。通过分析无线电波的传播方式,及其在在开放空间中经过的大尺度和小尺度衰落,找到适合于轨道交通无线环境的传播模型。鉴于强大的模块功能及对无线通信过程方便的模拟,选定了OPNET作为仿真工具。接着,具体分析了系统可能受到的几种主要干扰。对于由于多辆列车在一个无线接入点的关联下,都需要与地面进行通信,而导致的争抢信道的问题,结合802.11的协调机制进行了介质接入延时的分析。对于系统外存在其他采用无线局域网和蓝牙技术的用户,而导致的干扰,在频率域进行了信号重叠的影响分析。并由此总结了干扰影响的计算方法。这是进行仿真的基础。之后,以CBTC系统的线路及网络情况为依据,使用OPNET搭建实验场景进行仿真。首先建立或修改组成网络拓扑的各模块。主要的工作集中于依据理论方法,借助管道阶段,用程序实现对无线传播模型的模拟。此外还需建立网络的基本服务集,设置模块的移动轨迹,定义通信的数据流量,以及选取能够体现性能的统计变量。在这些准备下,使用基本模块搭建不同的场景,包括简单的CBTC系统网络配置,即无干扰情况;存在系统内干扰;存在系统外干扰,包括地面或车载;以及加上列车进行漫游切换的复杂场景。从不同的场景中得到结果,相互比较,得到系统的通信性能。对于其中的恶劣情况,提出解决方法,并且对实际的工程应用给予建议。本文的工作集中于无线干扰的分析,还有许多很有挑战性的问题,比如软件自带协议的适用性,以及系统在多车追踪运行情况下的通信性能等,都值得深入研究。
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