铁路应急通信网络组呼的组播路由算法分析

从建立GSM-R铁路应急通信网络的需要出发,在组播路由算法ODMRP的基础上通过改进,提出1种支持GSM-R铁路应急通信网络组呼的组播路由新算法(REGCA)及其算法流程。在该算法中加入了抑制听者发言、限制洪泛区域以及允许自动加入临时组播等控制策略。使用NS2仿真工具建立武广高铁应急通信系统自组网仿真模型,然后根据模型建立相应的仿真场景,对REGCA算法进行仿真分析。仿真结果表明,采用REGCA算法能够大大减轻网络负载、提高分组投递率、降低端到端传输时延和路由开销;采用REGCA算法在各种仿真场景中的分组投递率均达80%以上,端到端传输平均时延均在0.4s以下,能够满足GSM-R铁路应急通信环境下的组呼要求。     

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。     

动车组列车安全状态检测网络时延建模

针对动车组列车安全状态检测实时性要求较高的特点,对交换式工业以太网和CAN总线构成的异构网络应用于动车组列车安全状态检测进行了研究。综合分析了交换式工业以太网和CAN总线的周期性报文最大传输时延,建立了安全状态检测网络周期性报文最大传输时延的解析模型。基于该解析模型得出影响网络传输时延的主要因素为CAN节点、Ethernet/CAN网关和车厢级交换机的个数。最后分析了整个网络中周期性报文的最大传输时延随着CAN节点、Ethernet/CAN网关和车厢级交换机个数的变化趋势,并对所建立的解析模型进行了仿真验证。所建立的网络时延模型为定量分析网络实时性提供了理论依据。该建模方法可以推广到其他轨道交通列车中。     

高速铁路综合调度电力子系统仿真研究

本文对高速铁路综合调度电力子系统的设计进行了研究,给出了电力调度子系统软件体系结构和电力调度端软件体系结构,重点对电力设备仿真系统软件体系结构和牵引变电所仿真模型进行了分析。     

逻辑双环型ARCNET列车通信网络建模与仿真

基于网络仿真平台OPNET,构建了物理总线型逻辑环型列车通信网,包括网络模型、节点模型和进程模型.利用该模型,对ARCNET列车通信网络进行仿真和优化设计.通过仿真得出保证系统正常运行的双网冗余优势和网络时延以及影响端到端延时的主要因素.     

GPRS数据时延分析及优化方案

GPRS在GSM-R网络中主要用于传输无线车次号校核信息、监控信息、调度命令、列尾信息等。在列车高速运行状态下,车-地间的信息传输必须满足更高的安全性、可靠性、实时性的要求。由于网络中存在诸多不确定因素,直接影响GPRS分组数据时延。根据GPRS网络仿真和实际测试结果,对影响GPRS分组数据时延关键参数提出合理的优化方案,可有效地减少GPRS分组数据的传输时延。     

基于GPRS分组交换网络的CTCS-3级列控系统车地安全数据传输的可行性

基于高速铁路既有的通用分组无线业务(GPRS)分组交换网络以及CTCS-3级列控系统车地安全数据传输需求,提出GPRS承载CTCS-3级列控系统车地安全数据传输业务的服务质量(QoS)关键指标和协议栈;基于半实物仿真平台提出GPRS网络承载车地安全数据传输QoS测试方法,并对QoS关键指标进行测量和分析。结果表明:40字节和128字节用户数据报协议(UDP)数据帧端到端传输时延在改进网络临时块流(TBF)释放机制后,可以满足车地安全数据传输QoS的需求;GPRS网络的误帧/丢帧主要出现在小区重选时,下行链路误帧/丢帧率高于上行链路误帧/丢帧率;GPRS附着时延和分组数据协议(PDP)激活时延可以满足车地安全数据传输QoS的需求。优化GPRS网络数据传输时延、小区重选机制和重选时的数据缓存机制是利用GPRS网络承载CTCS-3级列控系统车地安全数据传输的关键。     

基于时间序列方法的网络信号传输时延预测

针对铁路信号在传输过程中存在时延与丢包,导致整个系统的控制性能下降甚至不稳定的问题,提出一种新的延时预测算法,首先用时间序列方法建立网络时延的状态空间模型,然后通过Kalman滤波方法对时延进行在线估计,得到延时预测值.仿真实验结果表明,该方法对传输时延具有预测效果,保证了较好的实时性.     

列车控制与服务网络流量调度策略研究

文章根据列车控制与服务网络(TCSN)的列车控制与旅客服务业务一体化传输特殊需求,针对TCSN中数据流量调度,综合考虑TCSN中各种业务流量不同的流量特性、传输服务质量需求和网络当前利用率等因素,设计了一种两级调度方案DWDRR/PRI。重点阐述了两级调度的思想和调度算法的相关细节,以及调度策略,实现TCSN中关键业务优先传输和非关键业务按规则公平传输,并通过仿真分析证明了两级调度算法的可行性和正确性。     

GSM-R移动通信网络与列车控制系统的发展

基于GSM-R的列车控制系统主要由地面子系统、车载子系统和GSM-R网络组成。为了保证列控信息在网络中安全、可靠、及时地传递,GSM-R网络要提供满足电路交换模式的数据传输、非限制数字信息、全速率无线信道、非语音/数据交替、异步透明传输模式等要求的承载业务;同时补充主叫识别显示和增强多级优先级与强拆业务。在连接建立时延、连接建立失败率、最大端到端传输延时、连接丢失率、传输干扰周期和传输恢复周期等方面对列控数据传输服务质量提出了较高的要求,并且必须考虑网络设备冗余,引入基于位置的寻址,对网络性能随时进行监视。     

传输时延对CBTC影响的分析及消除

基于通信的列控系统CBTC利用无线通信传递列车状态信息和控制命令,数据传输时延将引发不必要的列车牵引和制动,降低列控系统的性能。本文提出一种适用于CBTC的列控系统和数据通信系统的一体化设计方法,将CBTC的多列车控制系统等效为网络控制系统,建立一体化模型,分析传输时延对列控系统性能的影响。提出消除传输时延对列控系统影响的改进措施,并通过仿真验证该方法的有效性。     

地铁列车故障检测与诊断系统网络体系结构及其仿真研究

根据地铁列车故障检测与诊断技术的发展需求,介绍了车载故障检测与诊断系统的组成,提出了基于工业以太网的地铁列车故障检测与诊断系统网络体系结构.利用网络仿真软件构建了该诊断网络的网络拓扑结构模型,并基于该模型研究了车载工业以太网传输大容最故障数据及视频监视信息过程中网络负载、网络延时和端到端的关键性能参数.仿真结果表明,该系统级仿真模型对车载故障诊断网络的性能分析是有效的,为工业以太网络在地铁列车上的应用提供了客观、可靠的定量依据.     

基于CORBA的高速铁路综合调度系统集成研究

在高速铁路综合调度系统三层体系结构模型的基础上,提出了一种基于消息中间件的集成框架,该框架可使高速铁路各子系统有效结合并达到信息共享的目的,然后设计了一种基于CORBA技术的消息中间件结构.该消息中间件具有消息驱动、异步传输的特性,将作为高速铁路综合调度信息集成系统的集成总线.     

铁路沿线线性无线传感器网络路由协议研究

针对铁路沿线环境监测对象种类繁多、位置分散的特点,设计一种无线传感器网络用于将传感器采集信息传输至监测中心,该无线传感器网络由传感器节点、轨边汇聚节点、机房汇聚节点及中继节点组成,重点研究提出轨边汇聚节点与机房汇聚节点之间线性无线传感器网络路由协议。鉴于铁路沿线传感器节点采集信息的重要程度不同,该路由协议根据信息重要程度对数据包进行优先级排序。综合考虑网络寿命和信息重要程度,以网络生命周期内传输数据包数量最大化为目标,建立数据包转发模型和数据包排队模型。在网络能耗均衡的前提下,采用减少优先级高的数据包的转发次数和减少优先级高的数据包在轨边汇聚节点的排队时延两种方式,减少优先级高的数据包的总传输时延。仿真结果表明,该路由协议可以显著减少高优先级数据包的传输时延,均衡使用网络能量,最大化网络寿命。     

基于扩频序列的高铁无线信道测量仿真系统研究

为了评估不同扩频序列对高铁无线信道测量性能的影响，构建了基于扩频滑动相关的高铁无线信道测量仿真系统。在发射端分别生成Random、m、Kasami、Gold、ZC、Golay等6种扩频序列，通过COST207丘陵场景的标准信道模型传输调制信号，在接收端利用滑动相关算法估计出信道冲击响应。研究结果表明：Golay序列、ZC序列和m序列的自相关特性优于另外3种序列，进行高铁无线信道测量时误差相对较小；接收端利用估计的信道冲击响应可以有效提取信道的多径时延和多普勒扩展特性。仿真结果为构建可工程化应用的高铁无线信道测量系统提供了技术支撑。     

CSD模式下无线列调信息传输方式的研究

介绍一种利用GSM—R系统电路交换数据模式来传输无线列车调度数据的方式，具有可靠性高、传输时延小和安全性好的优点。因此建立一个基于GSM—R网络CSD模式的列车调度信息传输系统，实现调度中心和列车之间传送无线列调数据信息．并就CSD模式的数据传输可靠性、安全性和实时性问题进行分析。     

基于偏置伽马分布的高速铁路地震预警及紧急处置时延特性分析

通过对高速铁路地震预警及紧急处置时延特性进行分析,提出1种地震预警及紧急处置时延精确概率分布函数——偏置伽马分布模型。采用国内和日本天然地震记录数据作为输入对某高速铁路地震预警系统进行现场试验,利用试验数据验证了偏置伽马分布概率密度函数描述时延的偏置量及分布特征的有效性,表明地震预警时延和紧急处置时延服从偏置伽马分布。通过建立不同紧急处置路径和不同预警级别情况下时延的概率事件模型,采用偏置伽马分布模型分析高速铁路各级别地震预警与紧急处置总时延分布特征与规律,并进行综合比较与评价。结果表明:在Ⅱ级和Ⅲ级地震预警情况下,从首台站地震P波初至,到铁路局中心系统以GPRS方式向车载装置发送地震紧急处置信息,再到车载装置自动触发列车紧急制动,总时延在50%,70%和95%概率下分别为2.34,2.68和3.63s,证明我国高速铁路地震预警及紧急处置技术方案有效、可行。     

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。     

基于交换式以太网的列车通信网络实时性研究

以太网技术具有通信速率高、成本低的优势,目前国内外轨道交通行业都在研究发展基于以太网的列车通信网络。本文以兼容传统以太网协议为前提,研究提高工业以太网实时性的方法。在对列车通信网络需求分析的基础上,提出一种基于交换式以太网的列车通信网络的解决方案,为满足列车重要数据的实时性要求,提出列车级交换机采用混合调度算法,以降低列车实时数据在交换机缓冲队列中的排队时延。运用网络演算理论分析列车实时数据的端到端时延上界,并通过网络仿真技术验证本方案应用于列车通信网络这一特定场合的可行性和有效性。     

客运专线通信传输系统网络结构及可靠性实时性分析

综述了客运专线传输系统的网络结构及保护功能;总结了传输系统可靠性设计方面的几个要点,并在分析传输系统保护功能的基础上,评价了客运专线传输系统的可靠性;最后分析了传输时延的影响因素及计算方法,给出了可靠性及时延测试案例.