3.越区切换时间。越区切换是使车地通信系统中断的首要原因。当列车行驶至小区覆盖边界,首先需要中断和原先基站的联系,其次和目标基站开始连接,会在一段时间中使列车和控制中心的通信中断,也称为越区切换时间。①无线网切换过程。扫描、认证、重新关联是无线局域网越区切换中的三个重要步骤。扫描是车载SA收到的关联AP信号电平低于规定接收机最低检测电平时,会寻找信号强度比原先电平高的新AP并且关联;认证是车载SA确定接下来的关联AP然后发送认证信息;重新关联是列车给将要关联的AP发送一个连接的需求,AP收到这个需求后会给一个响应,使原来的AP解开与列车的链接,然后和新AP连接。②实验测试与结果分析。实验的环境是上海地铁9号线某段,AP布置间隔200m。分测试是列车在10kn/h、30km/h、60kn/h时的越区切换的中断时间。当速度为10km/h,切换发生时间为10:26:16,丢包数为11,切换时间为0.110;10:26:39,丢包数为11,切换时间为0.110;10:27:17,丢包数为12,切换时间为0.120;10:27:43,丢包数为11,切换时间为0.120;10:29:34,丢包数为11,切换时间为0.110。当速度为30km/h,切换发生时间为13:17:36,丢包数为13,切换时间为0.130;13:18:24,丢包数为12,切换时间为0.120;13:19:04,丢包数为13,切换时间为0.130;13:20:20,丢包数为14,切换时间为0.140;13:20:55,丢包数为11,切换时间为0.110。当速度为60km/h,切换发生时间为14:04:25,丢包数为57,切换时间为0.114;14:04:55,丢包数为63,切换时间为0.126;14:05:13,丢包数为75,切换时间为0.150;14:05:37,丢包数为110,切换时间为0.220;14:07:01,丢包数为65,切换时间为0.130。观察实验数据发现速度不断增大会使切换时间增加,但是大致均在220ms内。其原因是列车速率的增加使无线链接的误帧率增大,从而使切换信令过程中请求帧和响应帧丢失,造成列车速率增大时越区切换中断时间增加。分别实验切换门限为-50、-60及-70dbm时的越区时间。当切换门限为-50bm,切换发生时间为13:19:05,丢包数为13,切换时间为0.130;13:19:34,丢包数为11,切换时间为0.110;13:21:14,丢包数为12,切换时间为0.120;13:21:20,丢包数为13,切换时间为0.130;13:22:11,丢包数为13,切换时间为0.130。当切换门限为-60bm,切换发生时间为14:26:26,丢包数为13,切换时间为0.130;14:26:40,丢包数为14,切换时间为0.140;14:27:17,丢包数为12,切换时间为0.120;14:27:53,丢包数为13,切换时间为0.130;14:29:39,丢包数为12,切换时间为0.120。当切换门限为-65bm,切换发生时间为16:05:29,丢包数为13,切换时间为0.130;16:05:48,丢包数为14,切换时间为0.140;16:06:17,丢包数为13,切换时间为0.130;16:06:31,丢包数为11,切换时间为0.110;16:07:54,丢包数为15,切换时间为0.150。实验数据表明设置切换门限只与触发扫描的时机有关联,对切换中的整个过程影响很小。不过需注意,当有一个特定的AP时间间隔布局时,切换门限过低可能会导致列车错误运行到下一个区域的覆盖范围,并且信号强度比当前相关的AP高。但由于车载SA没有及时开关,这样将浪费系统资源;但切换门限太高又会使列车提前对信道进行扫描工作,同样也是行不通的。因此,需要在当前AP区间,基于区域覆盖边缘的信号强度进行对切换门限的合理设置来实现系统资源的合理配置。
五、结论
影响列车控制运行的一些主要指标有列车与地面指挥通信中断的时间,区间连续丢包和越区切换时间。据估算,可知在2.4G频段环境下合理的AP布置间距。与此同时,在立足于实验结果的前提下,可利用通用的经典分析衰落信道模型,在802.1lg环境下对其出现的连续丢包进行仿真。获得的无线环境下连续丢包概率值可能在0.0251~0.0273之间,衰落持续时间大致为204.3ms。然而考虑到通信中断的最不利因素,越区切换紧接在区间连续丢包之后,造成通信中断大约在400ms以内,结果也可以列入触发列车紧急制动门限的参考。
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