矿井机车移动通信网络快速切换方法研究

发布时间：2019-11-04 06:19

【摘要】：我国矿山煤炭事故多发造成较大的生命财产损失和严重的社会影响,矿井机车无人驾驶系统的研发和运行能够减少这些事故的发生；同时,矿井机车无人驾驶系统的使用能够减少矿井下面工作人员的数量,因此可以减少因矿井事故引发的伤亡人数,具有巨大的经济效益和社会效益。要实现矿井机车无人驾驶系统,需要建立机车轨旁通信网络,以支持车地通信。矿井机车轨旁通信网络可利用基于IEEE802.11无线局域网构建,由于网络中的AP覆盖范围有限,机车移动过程中会产生AP切换问题。通过对IEEE 802.11协议的分析和研究,AP的切换包括扫描阶段、认证阶段及重关联阶段三个部分,扫描阶段时延占据总时延的90%以上,因此降低扫描阶段的时延是减少切换时延和保证系统通信可靠性的关键。针对无线局域网中车载移动节点在移动过程中造成的切换时延问题本文提出了两种切换机制：基于信标同步和信道预测的井下无线网络切换机制和基于多站点信息共享的井下WLAN切换机制。前者建立了井下IEEE802.11无线网络模型,通过被动同步监听AP信标帧和维护AP邻接链表的方法减少切换时延。通过仿真实验验证该机制能够将切换时延降到实时通讯系统的要求,对比传统硬切换机制可降低切换时延达70%以上,降低切换时延到40ms内。为了减小矿井巷道内无线信号多径干扰的影响,后者改进了轨旁网络模型,采用定向天线发射无线信号来减少干扰,同样大小功率,采用定向天线的AP的信号覆盖范围要大一些,同时增加AP布设密度保障单个AP出现故障时通信不中断；由于同一轨道上可能同时有多辆机车在工作,所以提出多站点信息共享机制,前车将切换信息共享给后车,后车避免重复性信道扫描,从而减少切换时延。
【图文】：

图２．邋１无线局域网的构成逡逑Ｆｉ２．１邋Ｔｈｅ邋ｓｔｒｕｃ山ｒｅ邋ｏｆ邋ＷＬＡＮ邋ｂａｓｅｄ邋ｏｎ邋出巨Ｅ邋８０２．１１逡逑

合肥工业大学硕±学位论文逡逑基于W'ＥＥ邋８０２．１１协议的ＷＬＡＮ构成如图２．１所示，，包括无线接入点（ＡＰ）、移逡逑动节点（Ｍｏｂｉｌｅ邋Ｎｏｄｅ，邋ＭＮ）、无线传输媒介（Ｗｉｒｅｌｅｓｓ邋Ｍｅｄｉａ，邋ＷＭ巧日分布式系统逡逑（Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ邋Ｓｙｓｔｅｍ，邋ＤＳ）口７－２刊。逡逑无线接入点ＡＰ：邋ＡＰ的功能类似于基站，是ＷＬＡＮ重要组成部分。一个ＷＬＡＮ逡逑至少要有一个ＡＰ，所有移动节点入网都要通过ＡＰ。ＡＰ及与其关联的移动节点构逡逑成一个基本服务集（Ｂａｓｉｃ邋Ｓｅｒｖｉｃｅ邋Ｓｅｔ，邋ＢＳＳ），例如ＡＰＩ与ＭＮ１、ＭＮ２构成一个基逡逑本服务集ＢＳＳ１。逡逑移动节点ＭＮ：邋ＭＮ也可叫做移动站点或者移动客户端，是ＷＬＡＮ的基本逡逑组成单元，通常是具有无线网络接口的计算机设备，例如智能手机和笔记本电脑。逡逑通常情况下ＭＮ是可移动的
【学位授予单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TD655

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本文编号：2555519