探索cbtc中802.11的干扰分析与仿真

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1、北京交通大学硕士学位论文CBTC中802.11的干扰分析与仿真姓名：谢光玮申请学位级别：硕士专业：交通信息工程及控制指导教师：穆建成20090601中文摘要摘要：随着技术的成熟，基于通信的列车运行控制(CommunicationBasedTrainControl，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IEEE802．11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

2、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IEEE802．11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

3、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

4、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。关键词：CBTC；802．1l；wLAN；网络仿真；延时分类号：U285．21ABSTRACTABSTRACT：Withthedeploymentoftechnologies，CommunicationBasedTrainControl(CBTC)sys

5、temhasbeenwidelyappliedinrailtransportation．Thebidirectionaltrain-waycommunicationisoneofitskeytechnologies．OnemainapplicationistakingtheuseofwirelesscommunicationofIEEE802．11．ButbecauseofitscharacterofradioandworkingfrequencyonISMband，theinterferenceisunavoidable．Hence，theresear

6、chof802．11interferenceinCBTCsystem，andthesystemperformanceunderinterference，ismeaningfultoanalyzethesystem．Inthethesis，firstly,combinedwithIEEE802．11，thetopologyofCBTCsystem，thepathofthedatastream，andthecharacteristicofthewirelesschannelareexpatiated．Whereasthepowerfulfunctionofm

7、oduleandconvenientsimulationofwirelesschannel，thetoolofOPNETischosen．Bytheanalysisoftheradiowavetransmissionanditslargescaleandsmallscalepathlossinopenspace，itgetsantransmissionmodefittedfortheradioenvironmentofrailtraffic．Secondly,itspecifiestheseveralinterferencesthatmayeffecto

8、nthesystem．Inthecasethatmultipletrainsas