铁路干线移动互联网的异构网络部署与流控关键技术研究

【摘要】摘要：随着我国高速铁路的大规模建设及移动互联网应用的快速普及,迫切需要为车载快速移动环境下的用户提供更好的移动互联网服务,但目前尚有诸多挑战性问题,如：地面无线网络覆盖技术、车-地宽带互联机制、车-地互联流量管理以及车载移动互联网接入网络的智能化管理等。为此,论文开展了如下研究：通过对国内外研究现状的深入比较分析,论文设计了一种基于集中接入模式的四层车载移动互联网体系结构,并确定了论文待研究的六个关键技术问题。为实现对铁路交通干线沿线合理的无线宽带网络覆盖,论文提出了基于无线Mesh网络和3G/LTE/4G的地面无线专网建网策略,从而以较优的投资成本实现铁路交通干线沿线的无线宽带网络覆盖,并获得较好的传输性能。在实际网络部署中,可采用P层榕树型网络拓扑结构以提高实施的可行性。针对无线Mesh网络存在的多跳传输带宽急剧下降且传输时延快速增长的难题,论文建立了多跳无线Mesh网络骨干链路传输模型,对影响其传输性能的关键因素进行了深入研究,并设计了多模Mesh节点结构和正交频道分配方案。在此基础上,论文研发了基于IEEE802.11n标准和B.A.T.M.A.N.adv路由协议的无线Mesh路由器原型系统,实验结果表明其单跳传输基带宽大于140Mbps,经过八跳传输后的带宽仍大于60Mbps,且传输时延较小为实现车载通信网关在异构网络中的垂直切换,论文基于效用函数设计了异构无线网络垂直切换策略HWNHS,通过系统延迟容忍系数对传输链路进行灵活地选择,以实现最优的传输性能和最大的传输收益。由于车载移动互联网用户的快速移动特性,论文设计了快速无线Mesh网络切换算法FWMNSA。通过对其切换性能进行仿真研究,结果表明车载通信网关的移动速度、扫描时间间隔以及接入信道数将影响其切换成功的概率。同时,论文针对车-地互联的应用环境,设计了区内快速切换策略FSSFA以及车载通信网关的原型系统,实验结果表明,采用FWMNSA的车载通信网关可以实现Mesh节点间的快速切换,通过FSSFA策略,将使车载通信网关在Mesh节点间进行快速切换的传输时延降低至600-700ms,从而实现了车载通信网关在无线Mesh网络中的快速、无缝水平切换。为优化车-地宽带互联Internet流量的传输,提高用户的使用体验,论文基于ON/OFF模型和叠加模型建立了适合车-地宽带互联Internet流量的数学分析模型,并对车-地互联Internet流量的特性进行了研究,在此基础上设计了代理服务器的预取访问算法PAA,仿真和实验结果表明其能够明显提升车-地宽带互联链路在高负载情况下的承载能力。为实现对长距离、大规模的地面覆盖无线Mesh网络的智能化管理,论文建立了Mesh节点故障预测处理策略NFPPS,实现了对节点的链路通信质量、节点负载的自动感知,缩短了Mesh节点发生故障时网络重新收敛的时间,从而增强了网络的健壮性。在此基础上,本文开发了无线Mesh网络的本地管理平台和集中云管理平台,实现了对无线Mesh网络及Mesh节点实时、在线的智能监控与管理。图62幅,表30个,参考文献190篇。
【作者】朱铨；
【导师】蒋新华；
【作者基本信息】中南大学，交通信息工程及控制，2014，博士
【关键词】车载移动互联网；B.A.T.M.A.N.adv；无线Mesh网络；无缝切换；异构网络；流量管理；

【参考文献】
[1]宋一川.基于QPSO优化及平均每跳距离修正的SQDV-HOP算法[D].吉林大学,计算机系统结构,2013,硕士.
[2]程久欢.Ti_3Al金属间化合物激光焊温度场的数值模拟[D].武汉理工大学,材料加工工程,2004,硕士.
[3]刘世霞.二元流体临界热容及完全标度理论研究[D].华东理工大学,物理化学,2013,硕士.
[4]杨自厚.人工智能技术及其在钢铁工业中的应用第四讲知识的不精确表示和推理[J].冶金自动化,1994,03:42-46+54.
[5]柯良军,冯祖仁,冯远静.有限级信息素蚁群算法[J].自动化学报,2006,02:296-303.
[6]刘蕊.荆楚虎纹样的探究[D].武汉纺织大学,设计学,2014,硕士.
[7]周浩.大型渡槽结构三维地震碰撞反应分析[D].郑州大学,水工结构工程,2013,硕士.
[8]杨磊.旋转叶片振动采集系统的研究与设计[D].长安大学,机械工程（专业学位）,2013,硕士.
[9]曲颖.我国涂料工业“十五”发展设想[J].精细与专用化学品.1999(19)
[10]王广兰.腹腔镜手术意外发现卵巢恶性肿瘤临床特点及预后研究[D].大连医科大学,妇产科学,2012,硕士.
[11]施少伟.我国机关领导干部体育健身参与行为的现状调查与分析[D].北京体育大学,体育教学,2012,硕士.
[12]杨刚,张斌.类石墨烯二维原子晶体的微态理论模型[J].力学学报,2015,03:.
[13]王虎.基于流通产业视角的我国制造业升级方式研究[D].南京财经大学,产业经济学,2012,硕士.
[14]唐谋凤.武钢一米七热连轧机液压厚度自动控制系统[J].冶金自动化,1982,03:11-15.
[15]郑小英,王洪富,马春兰,赵力.农业灌溉节水节能前景与灌溉设备发展的研究[J].排灌机械.1992(04)
[16]陈之中.基于图像传感器的倒车环境下障碍物识别技术研究[D].上海工程技术大学,车辆工程,2011,硕士.
[17]佟琼,王稼琼,王静.北京市道路交通外部成本衡量及内部化研究[J].管理世界,2014,03:1-9+40.
[18]曹桂彬.牛子宫内膜炎病的诊断及临床治疗研究[D].河南农业大学,兽医（专业学位）,2012,硕士.
[19]晏海.城市公园绿地小气候环境效应及其影响因子研究[D].北京林业大学,园林植物与观赏园艺,2014,博士.
[20]陈顺发.集团企业资金管理系统设计与实现[D].大连理工大学,软件工程（专业学位）,2013,硕士.
[21]段放.儿童延时自我认知的发生研究[D].辽宁师范大学,发展与教育心理学,2012,硕士.
[22]陈佩.稻壳预处理对稻壳灰的影响研究[D].哈尔滨工业大学,动力工程及工程热物理,2014,硕士.
[23]李庆忠.从信噪比谱分析看滤波及反褶积的效果——频率域信噪比与分辨率的研究[J].石油地球物理勘探,1986,06:575-601.
[24]冷金辉.介词并入与“V+自+O”结构研究[D].华中师范大学,语言学及应用语言学,2013,硕士.
[25]段琪辉.时滞神经网络系统的状态估计与滤波[D].浙江大学,控制理论与控制工程,2013,硕士.
[26]吴思铭.金融创新的扩散效应对资本市场的影响[D].华东师范大学,金融学,2004,硕士.
[27]莫槟诚.非互易光器件的研究与设计[D].华中科技大学,光电信息工程,2013,硕士.
[28]董飞鸿.北京市外贸发展对产业结构的影响研究[D].首都经济贸易大学,国际贸易学,2014,硕士.
[29]于泳浩.自适应可变威胁的多无人飞行器协同航迹规划算法[D].辽宁大学,计算机应用技术,2012,硕士.
[30]崔翔.我国房地产信贷与银行稳定性关系研究[D].山西财经大学,金融学,2014,硕士.
[31]赖国华.数据挖掘技术在市政工程项目成本管理中的应用研究[D].浙江大学,2004.
[32]赵丽霞.胶州湾滨海湿地生态系统服务功能研究及评价[D].青岛大学,环境科学,2013,硕士.
[33]谭宇凌.我国民营企业对外直接投资所遭受的政治风险及对策[D].湖北工业大学,政治学理论,2014,硕士.
[34]郭沫琪.非营利组织税收优惠法律制度研究[D].山西财经大学,经济法,2013,硕士.
[35]李喆,王仁超,褚春超.数据挖掘中的数据预处理与维度优化[J].东北林业大学学报,2003,03:70-72.
[36]黄怡珉,赵广播,韩家德.热风炉受热面壁温控制技术研究[J].农业机械学报.2003(01)
[37]刘晶.物化视图及分区技术在贵州地税省级数据集中的应用[D].湖北大学,系统分析与集成,2011,硕士.
[38]王禹博.谷家湿地生态修复工程的规划设计[D].吉林大学,环境工程,2013,硕士.
[39]陈从颜,宋文忠.一类非线性反馈混沌系统分析和同步控制[J].控制与决策,2002,01:49-52.
[40]张嫽.基于交互式电子白板的多媒体课件开发与应用[D].宁夏大学,现代教育技术（专业学位）,2014,硕士.
[41]刘川.国有企业中层领导绩效管理研究[D].燕山大学,公共管理,2013,硕士.
[42]孔涛涛.卡托普利二硫化物中间体的合成和巯基化[D].华中科技大学,无机化学,2013,硕士.
[43]木塔里甫.伊宁市初中信息技术课教师选用教学方法研究[D].东北师范大学,教育技术学,2012,硕士.
[44]倪冬梅.辅助生殖住院管理系统的设计与实现[D].山东大学,软件工程（专业学位）,2013,硕士.
[45]曹淑瑞.纳米复合材料固载生物氧化酶构建高灵敏电流型酶生物传感器的研究[D].西南大学,2013.
[46]LVJING.从社交网络的角度分析中国赴美留学生的跨文化适应[D].西安外国语大学,英语语言文学,2013,硕士.
[47]王玉玉.上协边类与丛空间[D].河北师范大学,基础数学,2004,硕士.
[48]刘志鹏.37个氨基酸多肽片段对Con A诱导的急性肝损伤的保护性作用及机制研究[D].河北医科大学,流行病与卫生统计学,2014,硕士.
[49]钱诗.模块化教学模式下的教学案例分析[D].华中师范大学,汉语国际教育,2014,硕士.
[50]蔡晓霞,俞立峰.群控电梯目的层调度系统的设计[J].浙江工业大学学报,2015,01:52-57.