考虑网络拥堵与系统公平的车载异构网络选择方法

利用演化博弈的有限理智特性执行网络选择, 以实现车载异构网络系统中网络资源的均衡分配; 利用双层博弈对演化博弈方法进行优化, 保证极端拥堵中部分车辆消息传输的同时, 维持系统公平; 设计了专用短程通信、长期演进和无线局域网融合的车载异构网络仿真场景, 对比了基于多准则决策的传统方法、基于演化博弈的网络选择方法和基于双层博弈的网络选择方法。仿真结果表明: 采用基于演化博弈和双层博弈的车载异构网络选择方法首次解决了动态网络环境中车载异构网络切换时出现的大规模乒乓效应, 利用双层博弈能够实现拥堵抑制和系统公平; 采用基于双层博弈的网络选择方法能够驱动异构网络系统在2~3个切换周期内实现网络系统状态的稳定; 在预设的动态网络评价条件下与80个终端的一般场景中, 双层博弈终端平均网络评价指标高于演化博弈19.5%, 为3种网络协同工作提供可靠服务; 在190个终端极端拥堵场景中, 终端合理分配, 共享专用短程通信网络资源, 双层博弈终端平均网络评价指标高于演化博弈10.3%, 双层博弈专用短程通信网络评价指标为演化博弈的2.18倍, 可以保证车联网基本安全信息的广播、系统的公平并维系基本车联网服务。      

无线环境中解决移动IPv6位置摆动注册的有效方案

在移动IPv6中，摆动注册是降低路由稳定性和分组传输效率、增加位置管理开销以及策略路由配置复杂度的重要因素．本文通过改变路由器通告消息发布方式、设置记忆标记，并配合一套切换算法，设计了一种用于解决无线环境中IPv6移动节点位置摆动注册的方案．实验结果表明，本方案由于稳定了路由路径、减少了分组丢失而比单纯使用链路可用性指示作为切换条件的移动管理方法具有更好的通信性能．     

基于正态云模型和模糊层次分析法的列车通信网络性能评估方法

为保证高速列车安全、可靠运行,研究了列车通信网络性能评估方法;综合考虑列车通信网络的实时性、可靠性和服务质量,建立了合理的列车通信网络性能评价指标体系,采用模糊层次分析法确定列车通信网络性能评估指标的权重;考虑列车通信网络评估过程中具有不确定性,构建了基于正态云模型和模糊熵的二维评估模型;建立了基于交换式以太网的大容量和高可靠性列车通信网络仿真平台,获取各指标样本数据,运用二维评估模型计算各指标的隶属度,依据模糊理论最大隶属度法则确定列车通信网络性能等级。研究结果表明:在列车通信网络状态良好时,60%评估样本的网络性能等级为Ⅰ、Ⅱ级,在网络丢包率和误码率较大时,40%评估样本的评估等级为Ⅲ、Ⅳ级,表明二维评估模型能够有效地反映列车通信网络状态;与仅运用模糊综合评价法相比较,两者的评估结果基本一致,反映了二维评估模型的准确性;模糊综合评价法不能消除评估过程中不确定性因素的影响,从而导致评估结果缺乏精确度,因此,提出的方法更适合于列车通信网络性能评估。      

基于IEEE 802.11ac标准的城市轨道交通CBTC系统切换算法

城市轨道交通列车控制系统通常采用无线局域网技术实现列车和轨旁设备间的连续数据通信,因而列车在运行过程中存在多次切换,切换性能直接影响列车运行安全和效率.传统切换算法往往采用固定切换门限,较少考虑列车速度对切换过程的影响.随着列车运行速度的提高,传统切换算法难以满足实际的运营需求.针对城市轨道交通列车运行特点和切换过程,以隧道环境的无线传播模型为基础,推导出列车速度与切换迟滞参数之间的约束关系,提出基于IEEE 802.11ac标准的自适应切换算法.仿真结果表明,与传统切换算法相比,该算法在降低乒乓切换率、提高切换成功率和网络吞吐量等方面,能够满足列车在不同速度下的车地通信要求,适用于城市轨道交通运营场景.     

灯泡线列车掉头解决方案技术分析

当前轨道交通工程中的信号系统设计越来越多的应用了基于无线的列车控制（CBTC）系统【1】,CBTC系统面临着一个共同的问题,即在灯泡线上列车掉头时,轨旁无线接入点（AP）与列车无线通信设备之间通信网络的双网切换问题,在确保行车安全的前提下,为了使列车连续有效的与地面通信,必须合理的处理这个问题。     

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CTCS-3型列控系统中,RBC切换是车—地之间大规模数据连续、可靠双向传输的瓶颈,对列车安全、高效运行影响至巨.本文提出并研究了一种新的基于高速列车主体性的越区RBC切换模型,由RBC向列车发送隐性移动授权的基础数据,列车作为主体对基础数据进行融合计算生成移动授权,即通过隐性移动授权的显化过程来实现列车运行控制;同时,对预告应答器的设置作了适应性的调整.性能分析与仿真实验表明,新模型可以显著提高行车组织效率和增强列车运行的安全性.     

汽车运行参数存储与远程传输系统设计

基于OPBS无线通信技术可远程数据传输的优点,提出了一种基于OPBS技术的汽车远程参数存储与远程传输解决方案.该方案在车载终端GPBS模块的通信链路和数据中心数据服务器之间,建立了一条费用低、实时性高、通信覆盖广的双向无线数据传输通道.试验证明该系统可靠性好,达到了车载数据采集的要求.     

基于自更新哈希链的安全高效车-地鉴权方案

针对下一代高速铁路无线通信系统LTE-R （long term evolution-railway）对安全性和实时性的特殊需求，基于哈希链技术，提出一种完全基于对称密码体制的的车-地通信鉴权方案. 用户归属服务器（home subscriber sever，HSS）利用身份授权主密钥为车载设备（on-board unit，OBU）生成动态可变的匿名身份（temporary identity，TID），以在接入认证请求信令中保护车载设备的隐私，同时能够抵挡去同步攻击. 在列车高速移动过程中，方案采用高效的哈希链代替认证向量完成列车和服务网络之间的双向认证，哈希链的本地更新可解决认证向量耗尽导致的全认证重启问题. 此外，通过引入身份证明票据实现基于基站协同的高效无缝切换认证. 安全性和性能分析表明:在同样条件下，所提出的全认证协议、重认证协议和切换认证协议与目前性能最优的LTE （long term evolution）标准协议相比，计算量分别下降41.67%、44.44%和45.45%，通信量分别下降62.11%、50.91%和84.91%，能够满足LTE-R接入网络的安全性和实时性要求.      

基于RFCS的城轨列车无线视频监控统切换机制

针对城轨列车跨越多个无线接入点AP高速运行时存在切换延迟的问题,在对城轨列车无线视频监控系统研究的基础上,提出一种RFCS（RF channel switched）机制,在这种机制下,无线接入点AP按照预定的顺序周期性的改变RF信道来防止相邻AP信道的重叠,从而减小了切换延迟,增大了网络吞吐量,最终实现无缝切换.并用NS2仿真软件对该方案进行仿真,与传统的切换过程相比,该方案明显减小了切换时延,保证了城轨列车无线视频监控系统的实时性.     

基于移动环境的TCP协议改进方案

针对移动环境中TCP性能下降的问题，提出了一种端到端的基于ROMIPv4的TCP改进方案——TCP-BROMIPv4．该方案利用ROMIPv4中的绑定更新消息以及新增的切换警告消息，调整发送TCP在移动节点切换过程中的操作．仿真结果表明，TCP-BROMIPv4缩短了移动环境下的业务中断时间，增加了发送的分组数量，从而提高了网络吞吐量．     

列车通信以太网周期数据时态约束调度方法

针对工业以太网调度方法以报文截止期为唯一约束的局限,提出了一种基于时态约束的列车通信网络周期数据调度表生成方法.首先基于时间触发机制改造列车以太网的通信与消息模型;其次利用网络设备通信参数与数据报文参数,提出周期数据通信的时态约束有向图量化模型;最后设计了基于可满足性模理论的调度表生成算法,求解单播及广播业务的周期数据调度表以验证算法有效性,并在实际列车通信网络的拓扑条件下进行调度性能测试及分析.实验结果表明:该调度算法能够解决部分传统算法不能调度的通信任务,满足更细化的周期数据调度需求并提升调度灵活性;调度性能测试中最大链路负载超过80%,可调度周期数据业务量达到1 000项.      

基于RTLinux的高速磁浮列车车载通信平台

为满足高速磁浮列车车载诊断系统通信平台的要求,提出了一种基于RTLinux(real-time linux)的通信平台设计方案.该方案包括基于RTLinux通信平台的结构设计、实时和非实时处理模块的设计与实现.通过讨论CPCI-CAN(compact peripheral component interconnect-control area network)卡在RTLinux下驱动程序的开发过程,给出了驱动程序的具体实现.最后,借助调度时间模型和传送延时模型,分析了该车载诊断系统通信平台的实时性.实时仿真结果表明:基于RTLinux的通信平台中,所有节点完成网络更新的时间平均为290 ms,满足高速磁浮列车通信平台响应时间小于500 ms的要求.     

一种802.11s无线Mesh网络快速切换方案

在无线Mesh网络中,为保证无Mesh功能移动终端在无线接入点之间快速移动时,仍能保持高速数据传输,提出了一种基于802.11s的无线Mesh网络二层快速切换机制.该机制采用跨层设计的思想,整个切换过程均在二层实现,兼顾了LLC子层和MAC子层的信息,融合并改进了802.11s的相关机制,极大地提高了切换效率.仿真结果表明,与802.11s草案定义的切换方案相比,采用该快速切换机制时,切换延时可缩短2~4倍,丢包数可降低2~8倍.     

基于TD-LTE技术的无线链路物理模型构建及其预算方案

为提升培养通信专业人才的综合能力及其社会对无线通信新技术人才的需求,要将TD-LTE技术引入高校无线通信网络实验室建设,必须做好前期的网络链路预算,这是无线通信网络实验室建设的关键,也是核心.它对后续的频率规划、容量规划以及系统组网设计等至关重要.为此,依据网络链路预算原理,在构建链路预算物理模型的基础上,绘制了链路预算软件流程图,引入LTE链路预算参数,设计出LTE链路预算方案,为实现该实验平台建设的目标提供了重要思路,同时,也为算法仿真及系统设计提供研究基础.     

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为了保障列车行车安全,机车上都配置了列车运行监控记录装置和TAX2型监测装置,实时检测和记录列车运行参数,这些实时的列车运行参数同时也是其它的列车车载系统必需的基础数据条件。介绍了一种通过串口通信,动态获取列车运行参数的接口方案,阐述了相应的硬件连接方式和软件程序设计,其中采用了Windows多线程编程技术,还根据列车运行线路中存在长短链或基本线路变换的情况,设计了一种公里标突变识别并同时进行数据纠错的算法,实时接收数据的误码率为0.02%,实现了列车车载系统与列车现有监控装置之间可靠有效的联接。     

基于OFDM的DF中继网络能效最优路径选择策略

针对三节点解码转发(DF)中继OFDM (orthogonal frequency division multiplexing)网络,提出一种能效最优路径选择策略.通过将中继链路衰落值和直传链路衰落值转化为等效路径损耗值,给出了一种基于等效路径损耗指数的能效最优路径选择准则,并分析了电路功率消耗、带宽、速率需求以及信道条件等因素在路径选择时对系统能效的影响.仿真结果表明,能效最优路径与链路速率需求、传输带宽以及信道条件有关,并满足能效最优路径判决准则,当基站(BS)和用户(MS)间距离为610 m,速率等于5和6 Mbit/s时,本文方案的能效比最大调和信道增益路径选择方案分别提高11.8%和40.5%.      

MP2P网络的移动节点域间预切换方法

移动P2P网络具有高度动态性,但节点的频繁移动影响整个网络的可达性,降低了网络的服务质量.为了维护节点的可达性需要减少节点移动时的切换时延,为此文中提出了基于超级节点的分层预切换方法HPH.该方法在基于超级节点分层模型的基础上引入移动IPv6的快速切换的思想,对节点的域间移动采用预切换机制,解决网络中因节点频繁移动而带来的负面影响.仿真结果分析表明,较之传统KaZaA切换方法,HPH方法的切换时延降低了20.5％,丢包率降低了10.2％.     

一种在CDMA辅助下实现WLAN无缝切换的机制

随着无线局域网（WLAN）技术的发展,越来越多的用户可以在移动过程中通过WLAN获得网络接入服务,这就需要对WLAN切换的支持,而单纯基于接收信号强度（RSS）的切换机制难以克服乒乓效应及其他一些服务质量下降问题.本文提出一种CDMA辅助下的WLAN无缝切换（即低延时、低丢包率）机制（CAHO）,该机制在用户发生相邻WLAN之间的切换过程中使用CD-MA连接来避免性能下降问题.为了评价该机制,我们建立一个实验床,并与传统的WLAN切换机制及Multiscan切换机制进行了比较.实验结果表明,CAHO机制能够有效地解决丢包、服务中断及乒乓切换等问题.     

基于OFDM的列车控制网络宽带系统

针对列车通信网络日益增长的带宽需求,提出一种TCN基带信号承载高频载波信号的信道共享解决方案,采用OFDM技术与TCN总线共用同一物理介质,在基带传输低速率、高可靠控制指令的同时,叠加更高频域的多媒体数据信息,实现信道复用.利用Matlab建立了列车控制网络宽带OFDM模型,并用FPGA实现了收发机样机系统,最后通过实验,验证了方案的可行性.     

CAD/CAE集成的高速列车子系统仿真分析一体化平台

为了使现有的通用商业多体动力学与有限元软件能满足高速列车子系统仿真建模的需求,利用开源组件和动态封装技术实现了可扩展弹性仿真平台架构框架,并基于该框架以高速列车弓网系统为例开发了高速列车子系统仿真平台(TPL. PC). 该仿真平台的构建表明,所提出的框架能够提供几何建模、网格生成与编辑、数值代码求解和三维实时可视化高速列车仿真平台所需的常用功能,解决了子系统几何模型和仿真模型在这些环节中的互用性问题,使得各异构子系统之间在仿真计算迭代步的中间结果数据和最终仿真结果文件交换通畅.