基于WiFi无线通信系统在高速铁路中的应用.pdf

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1、Science&TechnologyVisionIT论=坛科技视界科技·探索·争鸣基于WiFi无线通信系统在高速铁路中的应用蓝博(桂林电子科技大学，广西桂林541004)【摘要】针对高速铁路无线通信系统数据交换速度缓慢的问题，给出一种可用于实际的无线WiFi通信系统。该系统以智能天线和无线收发设备为基础．通过分割移动IP在链路层(L2H0)及网络层(L3H0)切换的时间点，从而避免传统无线通信在切换时间点重合时所出现的通信中断问题由于采用WiFi网络连接．故能提供相对于传统移动网络更为流畅的用户体验效果，可较好的满足用户日益增长的网络带宽

2、需求。【关键词】高速铁路；WiFi；无线通信ApplieafionofWirelessCommunicationSystemBasedonWiFiinTheHighSpeedRailwayLANBo(GuilinUniversityofE~ctromcTechnology，GuilinGuangxi541004，China)【Abstract]Thetraditionalhigh—speedrailwaycommunicationsystemsmetalowlydataexchangeproblem，thispaperproposedaW

3、iFibasedwirelesscommunicationsystem．Thesystemusedsmartantennaandtheradioequipment，throughseparatingthemobileIPhandoverstimeinthedatalinklaverfL2HO1andthenetworklayer(L3HO)toavoidfatalcommunicationdisruptionintheconventionalwirelesscommunication．ThisWiFibasednetworkconnect

4、ioncanprovidebetterinternetexperiencecomparedwithtraditionalmobilenetwork，alsocanmetthegrowingdemandforbandwidthofcustomers．-【Keywords】High—speedrail；WiFi；Wirelesscommunication、高速铁路最大特点是高速运行在200km／h以上的速度区间内，国在驾驶员车厢中也同样安装了WiFi桥接设备及智能天线。在本内最高曾达到过486．1km／h在其快速运行过程中会出现基站信道迅测试

5、系统中考虑列车车厢的屏蔽作用．将其量化为箱体及挡风玻璃会速、频繁的切换，以及多普勒效应的产生，这会导致列车上无线数据交引致8．3dB左右的衰减。图2所示为车载天线及地面天线的物理关系换速度缓慢、通话不连续甚至中断等问题。在高铁全速运行时要保持示意。·与外界的通话和数据交换．需要新的通信机制的产生及高速前提下新一代铁路移动通信系统的研发。现有的针对措施主要包括：增大基站发射频率及密度．但这将导致运营成本的迅速增加：另外可设置车载转发系统或对现有通信制式及算法进行有针对性的优化。后者由于其可行性较高．已逐渐成为高铁无线通信的研究重点1系统结构

6、早在2009年日本新干线高铁线路即采用沿途泄露电缆铺设的方式实现了高铁车厢中无线信号的覆盖．最高可实现2Mbps的下载速度。但是随着智能设备的普及．用户对于高铁无线接人有了更高的需求。WiFi接入可有效减少铁路沿线基站运营成本．但另一方面由于无线桥接的覆盖范围较小，且车厢高速运行会在无线链路层(二层)和网约500m络层(三层)间做频繁的切换．这两种切换一旦同时发生将导致通讯的图1地面天线配置示意图暂时中止．故在高速运行环境下的保证通信质量是非常困难的本文给出了一个基于WiFi的高铁无线数据交换系统．其最大特点为能够智能灭线利用WiFi接人

7、实现最大16Mbps的UDP数据包吞吐量该实验系统主要包括以下部分：1)智能天线部署：2)行车区间WiFi信号覆盖及优化；3)支持无线链路层快速切换的无线网桥；4)高速移动IP切换网络1．1智能天线的部署每节车厢在轨道上的轨迹都是一致的．这可以使得车载天线能够与地面对应的天线良好的对接。从而当列车通过天线阵列时．在存在多普勒频移的条件下能够保证良好的无线通信条件在该过程中充分利用智能天线良好的自适应指向特点．使之能够有效的覆盖列车轨道图2地面天线与车载天线的物理关系范围。结合实际应用所设计的智能天线满足l1．5dBi的方向性增益及1．4使

8、用移动IPv4地址进行网络配置4O度左右的半值角采用IP路由协议进行移动IPv4地址的网络配置如图3所示其1．2WiFi桥接及地面天线部署中HA表示本地代理。FA表示外部代理。图中共包含了一个