WLAN的服务质量分析

介绍了传统无线局域网(WLAN)标准的服务质量(QoS)机制及其缺陷,并分析了新的WLAN标准802.11e的QoS保证机制及其性能。     

基于802.11协议的CBTC系统数据通信子系统的探讨

数据通信系统DCS是CBTC系统的核心,CBTC系统大多采用成熟的基于IEEE 802.11协议标准的无线局域网技术作为数字通信传输系统。本文利用OPNET Modeler 14.5仿真平台,对CBTC系统的数据通信子系统建模,以802.11b标准为例进行仿真,在不同的无线数据传输速率及列车运行速度下,对无线局域网性能变化进行分析,提出具有冗余设备的列车以保证数据通信的可靠传输。随着人们对列车控制系统性能及多样化信息服务需求的增加,基于802.11协议的CBTC系统也存在一些需要解决的问题。     

无线Mesh网络中一种QoS保证的跨层调度方法

在具有OFDM物理层的无线Mesh网络上,结合信道、自适应调制与编码(Adaptive Modulation and Coding,AMC)技术、有限缓冲区数目和业务特性等,提出具有服务质量(Quality of Service,QoS)保证的、跨层的多业务接入控制和调度算法。接入控制利用AMC优化资源分配并保证业务平均性能,达到长期公平;基于业务量滑动平均和信噪比门限切换的调度,在保持长期公平性的同时,不仅有效地利用业务在信道传输上的差异,降低QoS业务的延迟,提高系统吞吐率,还可根据需要调节业务的延迟,保证业务不同的延迟要求,克服了业务切换造成的性能不公平,达到短期公平。分析和仿真表明算法是准确可行的,达到了设计目标,并具有实现简单、适应性强等特点。     

基于线路信息和QoS上下文转移的无缝切换方案

在高速客运专线环境中,信息传输的实时性和可靠性是保障铁路系统运营安全和提高客运系统无线接入服务的前提和基础.本文将分层移动IPv6网络拓扑结构应用于高速客运专线移动通信网.为减少其中实时业务的切换延迟和资源预留信息重建延迟,提出基于线路信息和QoS上下文转移的分层移动IPv6切换方案.首先,利用客运专线固定的线路信息和接入路由信息,事先建立顺序接入路由表;综合接收到的信号强度及位置信息和时间信息预知列车移动通信网的切换,从顺序接入路由表中主动选择合适的切换目的路由器,在此基础上有目的地进行提前切换.其次,利用上下文机制实现在切换之前将QoS信息传递给目标接入路由器,对新接入路由器扩展移动代理功能,提前为移动主机建立资源预留信息.仿真结果分析表明此方案减少了切换延迟,降低了数据丢包率.     

高速铁路宽带无线信道测量方法研究

高速铁路的发展要求与之配套的车地宽带无线通信系统得到相适应发展。一方面为乘客提供通信服务,除基本语音服务外,宽带数据业务的需求呈上升趋势;另一方面为保障列车安全运行,列车关键部件的大量实时状态信息需要及时传输到地面监控中心。因此,构建适应高铁环境的宽带无线接入系统势在必行。高铁无线信道模型是通信系统设计的基础,本文以高速铁路宽带无线接入为应用场景,分析高铁无线信道测量的特殊性,讨论经典信道测量方法和设备在高铁场景下的优缺点,研究了基于无线蜂窝的高铁宽带无线信道的测量方法。     

基于位置的CBTC系统无线局域网切换机制

目前的城市轨道交通CBTC车地通信系统大多采用无线局域网技术。针对同时存在无线自由波和漏泄波导车地通信技术的CBTC无线局域网车地通信系统,提出一种基于位置的无线局域网切换机制。在无线自由波覆盖区段,移动台在确定的位置直接发起重关联请求,而不需要进行探询扫描新AP的过程。而在漏泄波导覆盖区段,通过改变移动台扫描的信道数和最大信道扫描驻留时间,同样明显减小了切换时延。该方法不仅适用于无线自由波的覆盖区域,也可以应用于漏泄波导覆盖的区域,能够减少CBTC车地通信系统中的切换时延。     

一种新型的GSM-R无线信道仿真机制

在CTCS-3级列控系统中,GSM-R无线通信系统负责承载车地间传输的关键列控数据,其传输能力与CTCS-3列控系统性能紧密相关。借助无线信道仿真机制模拟现场信道特性,分析无线传输性能,是研究GSM-R系统性能的重要手段。然而,在列车行驶过程中,终端移动速度、传播环境都会发生快速变化,无法使用传统电信领域的基于固定速度与场景的信道仿真机制。提出一种新型的GSM-R无线信道仿真机制,通过建立与铁路线路匹配的无线信道模型,并根据列车移动速度信息动态配置仿真输出特性,模拟车载电台在变化场景与运行速度下的传输性能,实现在CTCS-3级列控仿真系统中实时仿真GSM-R信道性能的目的。     

小型无线传感器网络的实现与WLAN互联

目前无线传感器网络由于其覆盖范围较小,数据处理能力有限的特点,使其应用受到一定限制.而通过无线局域网覆盖多个无线传感器网络,就可以实现多个传感器网络的互联,为用户提供更加灵活,范围更大的信息服务.本文在设计并实现了基于SimpliciTI协议的小型无线传感网络的基础上,将其通过无线局域网覆盖,实现无线传感器网络的无线局域网接入与多个传感器网络的互联,并给出硬件和软件设计方案.     

IEEE 802.11n标准在地铁乘客信息系统中的应用研究

当前IEEE802.11系列标准中工作在5GHz频段的IEEE802.11a和工作在2.4G频段的IEEE802.11g在城市轨道交通乘客信息系统中已有广泛运用,但是随着更多新业务需求的增加,基于IEEE802.11a和IEEE802.11g标准的车地无线双向传输带宽已无法满足实际应用需求,为了实现高带宽、高质量的WLAN服务,使无线局域网达到以太网的性能水平,802.11n应运而生,IEEE802.11n使用2.4GHz频段和5GHz频段,IEEE802.11n标准的核心是多入多出(multiple-input multiple-output,MIMO)和OFDM技术,传输速度300Mbit/s,最高可达600Mbit/s,可向下兼容IEEE802.11b、IEEE802.11g。     

高铁环境下基于QoS用户业务的公平性功率分配算法

鉴于高速铁路(HSRs)通信业务的多样性,侧重于单一类型业务的传输优化方案,已无法满足用户业务服务质量(QoS)差异性显著提升的需求。针对HSRs通信环境,将用户业务分为时延敏感业务和时延非敏感业务,以满足用户QoS需求且同时兼顾占用无线信道的公平性为优化目标,研究了基站(eNB)平均发射功率约束条件下的功率分配问题。根据eNB能否预先获知用户的期望速率,分别采用了基于用户期望和基于预分配的功率分配策略。仿真结果表明,ε-Optimal比例公平算法的eNB发射功率较高且用户满意度较低;信道反演算法只针对时延敏感用户能较好地满足其QoS(最大耐受时延映射的期望速率),并且固定功率分配算法仅能够满足时延非敏感用户的QoS,两种算法均无法保证用户间的公平性;所提算法既具有较高的用户满足度,又较好地保证了用户间的公平性。     

高速移动环境下提高WLAN有效吞吐量方法的研究

在高速列车等移动环境下,WLAN中所有的无线节点STA(Station)必须通过接入点AP( Access Point)和其它网络互联,接入点成为提高网络有效吞吐量的瓶颈.本文针对IEEE802.11 a DCF(Distributed Coordination Function)协议提出改进方案,对STA和AP的退避算法进行相应改进,从而提高AP抢占信道的优先级.仿真结果证明,改进算法显著提高了高速移动环境下含AP网络的有效吞吐量,改善了WLAN的整体性能.     

旅客列车Internet应用的现状及研究进展

介绍国内外旅客列车Internet应用(IAPT)的研究现状和发展趋势,总结第一代IAPT所采用的窄带通信技术与移动IPv4技术的不足,说明其难以为越来越多的旅客提供有质量保证的Internet应用服务。随着无线宽带网络技术和下一代互联网技术的日益成熟,国外已经开始第二代旅客列车宽带Internet应用研究,并着手在高速行进的列车上为旅客提供商业化的Wi-Fi热点服务。通过分析比较国内外旅客列车Internet应用研究的差距,根据我国铁路信息化总体规划的要求,建议我国进行旅客列车的宽带Internet应用研究。最后基于无线宽带网络和下一代互联网技术并结合我国旅客列车Internet应用的特点,提出符合我国铁路国情的旅客列车宽带In-ternet应用技术体系的结构。     

EUHT在广州地铁知识城支线中的应用

随着城市高速轨道交通（120 km/h以上）的建设,采用无线局域网技术（802.11ac、802.11n）组建车地宽度网络已很难满足列车高速、高带宽、低时延的要求。EUHT在交通工程中的应用推广为车地宽带网络的选型提供技术支持。对广州地铁知识城支线EUHT的系统结构、技术要求、EBU布点、信号切换、网络同步、设施安装、业务测试等几个方面进行简要介绍。广州地铁知识城支线的应用成果表明EUHT可实现120 km/h速度下单列车30路高清视频图像实时上传,动态带宽达到300 Mb/s,为保障列车安全提供十分重要的技术支持,同时也为160 km/h以上的地铁车地无线宽带网络建设提供重要的技术参考。     

一种基于价格和效用的帧聚合策略

MAC层帧聚合是改善无线网络信道利用率、提高频谱效率的有效方法之一。将定价策略和排队论模型引入到IEEE 802.11系列MAC协议的帧聚合策略中,以平均时延作为主要QoS(Quality of Service)指标,在满足业务流最大时延约束基础上,从用户效用和网络效用两个方面研究价格及网络效用的优化问题。此外,还分析了包平均到达率与平均时延的关系。仿真结果表明:所提出的基于定价和效用的帧聚合策略是有效的,可以提高系统平均吞吐量,减少端到端平均时延。     

弹性分组环缓存容量研究

弹性分组环（RPR）是当前城域网发展的重要方向，是为了满足基于分组的城域网的要求而设计的。为了实现基于优先级区分的业务服务质量，弹性分组环采用了基于优先级区分的队列以及转发机制。与传统的队列延时研究方法不同，弹性分组环中的业务接入以及转发延时与当前网络中的拥塞状况密切相关。本文基于弹性分组环协议，建立了弹性分组环转发缓存和接入缓存的排队模型，对弹性分组环中的业务接入时延以及转发队列时延做了定量的分析计算；进而得到弹性分组环中各类优先级转发及接入缓存所需要的容量；利用仿真工具建立了RPR网络的排队传输模型，并进行了仿真验证。仿真结果和理论分析的结果非常接近，从而验证了所建立排队模型的正确性，能够为网络业务配置提供有效的参考；各级缓存容量的结论已经应用在弹性分组环的专用芯片设计之中。     

SUPANET中多粒度服务质量保障机制研究

下一代互联网NGI (Next Generation Internet)既需要为单个业务连接提供细粒度的服务质量QoS(Quality of Service),又需要为一类业务流提供粗粒度的QoS.针对这种多粒度的QoS保障需求,在分析单物理层用户数据传输与交换平台体系结构SUPA(Single physical la...     

基于最优QoS的多级蜂窝网络最优速度门限算法

由于多级蜂窝网络系统容量大,频谱利用率高并可实现负载平衡,因而近年来受到广泛关注。由于网络层选所用的速度门限对系统性能的影响很敏感,所以选择合适的速度门限非常重要。传统的方法通过历史资料设定固定速度门限,然后每隔一段时间由历史资料进行更新。其主要缺陷在于不能及时根据业务量的波动而动态调整速度门限,且往往没有同时考虑宏、微蜂窝层的服务质量(QoS)。为此,本文通过定义一个适用于多级蜂窝网络层选的服务质量,提出了一种计算不同业务量下动态确定最优速度门限的方法。     

一种支持车-地宽带互联的WiFi移动应用优化方案

本文研究如何改进WiFi协议及其算法以优化其移动应用性能,从而支持不间断的旅客列车车-地宽带互联。为此,本文首先探讨并建立802.11a移动应用的系统模型,然后基于802.11a移动应用仿真系统深入分析802.11a移动应用在不同多径传输、不同移动速度和不同信噪比条件下的性能,并通过不同的系统配置,研究不同数据帧长、不同发送速率对802.11a移动应用性能的影响。研究发现,802.11a在受限的多径传输环境下可以支持移动应用,但信道估计周期不能超过信道的相干时间,并且6 Mbit/s1、2 Mbit/s和24 Mbit/s这3种发送速率更适合于移动应用。最后针对旅客列车车-地宽带互联,提出WiFi移动应用方案TGI@11a,不仅将802.11a移动应用的误码率由高于5‰下降到低于0.4‰,同时将有效发送速率由最高6 Mbit/s提高到20 Mbit/s。     

CBTC无线传输方式性能分析及现场测试

基于无线通信的列车控制系统(CBTC)使用IEEE802.11标准的无线局域网(WLAN)技术实现车-地信息交互,其信号覆盖方式包括天线、漏泄同轴电缆和漏隙波导管。通过对这3种覆盖方式进行比较、分析和现场相关测试,旨在为中国铁道科学研究院与广州地铁公司联合开发的CBTC实际应用提供依据。     

校园无线局域网部署及接入认证方式的探讨

针对校园无线局域网建设中,面临的校园无线局域网部署的方式和接入认讧方式的问题,探讨了无线局域网络的部署中常见的几种方式,分析了各自的优缺点。提出了校园无线局域网络应以本地转发模式进行建设的观点。给出了校园网无线局域网络接入应该采用802．1X的方法,以及如何与现有有线网络实现统一用户身份认证。通过这种方案进行校园网无线局域网建设,就能够保障校园无线局域网的高效、便捷和安全,实现有线网和无线局域网的统一管理。