礦井機車移動通信網(wǎng)絡快速切換方法研究.pdf

1、我國礦山煤炭事故多發(fā)造成較大的生命財產(chǎn)損失和嚴重的社會影響，礦井機車無人駕駛系統(tǒng)的研發(fā)和運行能夠減少這些事故的發(fā)生;同時，礦井機車無人駕駛系統(tǒng)的使用能夠減少礦井下面工作人員的數(shù)量，因此可以減少因礦井事故引發(fā)的傷亡人數(shù)，具有巨大的經(jīng)濟效益和社會效益。
　　要實現(xiàn)礦井機車無人駕駛系統(tǒng)，需要建立機車軌旁通信網(wǎng)絡，以支持車地通信。礦井機車軌旁通信網(wǎng)絡可利用基于IEEE802.11無線局域網(wǎng)構(gòu)建，由于網(wǎng)絡中的AP覆蓋范圍有限，機車移動過程中

2、會產(chǎn)生AP切換問題。通過對IEEE802.11協(xié)議的分析和研究，AP的切換包括掃描階段、認證階段及重關聯(lián)階段三個部分，掃描階段時延占據(jù)總時延的90％以上，因此降低掃描階段的時延是減少切換時延和保證系統(tǒng)通信可靠性的關鍵。
　　針對無線局域網(wǎng)中車載移動節(jié)點在移動過程中造成的切換時延問題本文提出了兩種切換機制:基于信標同步和信道預測的井下無線網(wǎng)絡切換機制和基于多站點信息共享的井下WLAN切換機制。前者建立了井下IEEE802.11無線網(wǎng)

3、絡模型，通過被動同步監(jiān)聽AP信標幀和維護AP鄰接鏈表的方法減少切換時延。通過仿真實驗驗證該機制能夠?qū)⑶袚Q時延降到實時通訊系統(tǒng)的要求，對比傳統(tǒng)硬切換機制可降低切換時延達70％以上，降低切換時延到40ms內(nèi)。為了減小礦井巷道內(nèi)無線信號多徑干擾的影響，后者改進了軌旁網(wǎng)絡模型，采用定向天線發(fā)射無線信號來減少干擾，同樣大小功率，采用定向天線的AP的信號覆蓋范圍要大一些，同時增加AP布設密度保障單個AP出現(xiàn)故障時通信不中斷;由于同一軌道上可能同時有