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《基于隨機(jī)網(wǎng)絡(luò)演算之高速鐵路無(wú)線網(wǎng)絡(luò)性能評(píng)估》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在工程資料-天天文庫(kù)。
1、基于隨機(jī)網(wǎng)絡(luò)演算之高速鐵路無(wú)線網(wǎng)絡(luò)性能評(píng)估1引言1.1論文研究背景及研究現(xiàn)狀網(wǎng)絡(luò)演算（NetinisticNet.b.c)隨機(jī)到達(dá)曲線和隨機(jī)服務(wù)曲線（stochasticservicecurve,S.S.C)，隨機(jī)服務(wù)曲線模型是在弱隨機(jī)服務(wù)曲線模型的基礎(chǔ)上增加了一次遍歷得到的，滿足級(jí)聯(lián)特性。1.2論文的研究意義及目的我國(guó)高速鐵路正處于飛速發(fā)展階段，為滿足移動(dòng)用戶日益增長(zhǎng)的需求和更加嚴(yán)格的安全性和可靠性要求，高速鐵路移動(dòng)通信系統(tǒng)正逐步向下一代鐵路寬帶移動(dòng)通信系統(tǒng)LTE-R演進(jìn)。為檢驗(yàn)LTE-R的系統(tǒng)性能，保證高速鐵路能安全可靠的運(yùn)行，必須在鐵路系統(tǒng)幵始運(yùn)營(yíng)前
2、進(jìn)行準(zhǔn)確的系統(tǒng)性能評(píng)估。LTE移動(dòng)通信系統(tǒng)采用全I(xiàn)P包交換，即各種鐵路業(yè)務(wù)以數(shù)據(jù)包傳輸。在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)廣泛應(yīng)用的今天，傳統(tǒng)的排隊(duì)論已不再適用，無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展也迫使我們?nèi)ふ乙环N新的工具來(lái)填補(bǔ)空缺。以往對(duì)高速鐵路無(wú)線網(wǎng)絡(luò)性能評(píng)估，較多采用的是仿真方法，但是這種方法固然準(zhǔn)確可行，但是卻需要更多的時(shí)間和更高的成本，給應(yīng)用帶來(lái)了很大的局限性。而隨機(jī)網(wǎng)絡(luò)演算是一種先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)性能分析理論工具，可以用來(lái)解決現(xiàn)代包交換網(wǎng)中的性能保證，并且耗時(shí)和成本較低，準(zhǔn)確性較高，可以較為容易的進(jìn)行性能預(yù)測(cè)，這就為分析LTE-R系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)性能開(kāi)辟了一條新途徑。隨機(jī)網(wǎng)絡(luò)演算作為一個(gè)新
3、穎的理論分析工具，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期不斷的研究與擴(kuò)展，實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)性能分析理論所需要具備的諸多特點(diǎn)（聚合特性、級(jí)聯(lián)特性、輸出特性、剩余服務(wù)和服務(wù)保障）。同時(shí)，隨著理論體系的不斷完善，隨機(jī)網(wǎng)絡(luò)演算在許多領(lǐng)域都取得了較多的應(yīng)用。這些成功的應(yīng)用為分析高速鐵路的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)性能分析提供了經(jīng)驗(yàn)和方法，但是由于高速鐵路場(chǎng)景的特殊性，又不能直接照搬，需要采用適合高速鐵路場(chǎng)景的隨機(jī)網(wǎng)絡(luò)演算體系，從而對(duì)下一代高速鐵路寬帶移動(dòng)通信系統(tǒng)進(jìn)行性能評(píng)估。2隨機(jī)網(wǎng)絡(luò)演算及列車(chē)控制系統(tǒng)2.1隨機(jī)網(wǎng)絡(luò)演算網(wǎng)絡(luò)演算理論誕生于1991年，在其后的發(fā)展中主要演變?yōu)榇_定性網(wǎng)絡(luò)演算(DeterministicNe
4、t,ETCS)和中國(guó)列車(chē)控制系統(tǒng)（ChineseTrainControlSystem,CTCS)，以及主要應(yīng)用于城市軌道交通的基于通信的列車(chē)控制系統(tǒng)（municationBasedTrainControlSystem,CBTC),都是現(xiàn)代交通的重要里程碑，推動(dòng)和保障了高速鐵路的快速發(fā)展。中國(guó)列車(chē)控制系統(tǒng)（CTCS)是在歐洲列車(chē)運(yùn)行控制系統(tǒng)（ETCS)基礎(chǔ)上，將通信技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、鐵路信號(hào)技術(shù)與控制技術(shù)相結(jié)合，綜合我國(guó)鐵路運(yùn)輸特點(diǎn)和既有信號(hào)設(shè)備制式等國(guó)情而開(kāi)發(fā)的列車(chē)控制系統(tǒng)。根據(jù)系統(tǒng)配置和功能要求，中國(guó)列車(chē)控制系統(tǒng)的發(fā)展共分為0、1、2、3、4共五個(gè)級(jí)別。
5、其中，我國(guó)新建線路和修建改造的既有線路上采用的系統(tǒng)主要為CTCS-2和CTCS-3,既有線路提速和250km/h客運(yùn)專線采用的是CTCS-2，300km/h及以上并且滿足最小運(yùn)營(yíng)間隔為3分鐘的客運(yùn)專線釆用CTCS-3，而CTCS-4是面向未來(lái)的列車(chē)控制系統(tǒng)，目前還在研究當(dāng)中。3聞速鐵路專用業(yè)務(wù)到達(dá)模型.........183.1列車(chē)控制業(yè)務(wù)分析.........183.2周期性信源模型.........213.3實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)擬合.........243.3本章小結(jié).........254高速鐵路衰落信道服務(wù)模型.........274.1列車(chē)移動(dòng)模型.....
6、....274.2數(shù)據(jù)速率過(guò)程.........294.3隨機(jī)服務(wù)曲線.........324.4本章小結(jié).........365高速鐵路無(wú)線網(wǎng)絡(luò)性能分析.........375.1時(shí)延邊界.........375.2理論和仿真結(jié)果.........405.3本章小結(jié).........455高速鐵路無(wú)線網(wǎng)絡(luò)性能分析5.1時(shí)延邊界LTE-R移動(dòng)通信系統(tǒng)作為鐵路專用移動(dòng)通信系統(tǒng)，要求系統(tǒng)具有較高的可靠性和服務(wù)質(zhì)量來(lái)保障高速列車(chē)的安全運(yùn)行。目前GSM-R網(wǎng)絡(luò)針對(duì)列車(chē)控制類數(shù)據(jù)傳輸業(yè)務(wù)，建立了包括網(wǎng)絡(luò)注冊(cè)時(shí)延、鏈路斷開(kāi)（失效）概率、連接建立時(shí)延、連接建立失敗概率、
7、用戶數(shù)據(jù)頓傳送時(shí)延和傳輸干擾等的性能指標(biāo)。本文參考GSM-R的QoS指標(biāo)，將用戶數(shù)據(jù)頓傳送時(shí)延作為L(zhǎng)TE-R系統(tǒng)的時(shí)延分析指標(biāo)。用戶數(shù)據(jù)頓傳送時(shí)延為用戶數(shù)據(jù)頓（測(cè)試數(shù)據(jù)頓30字節(jié)）從發(fā)起傳送請(qǐng)求到該用戶數(shù)據(jù)巾貞成功傳送之間的時(shí)間間隔，要求滿足該時(shí)延<0.5s(99%)。本章重點(diǎn)分析了高速鐵路列車(chē)控制業(yè)務(wù)在LTE-R無(wú)線通信系統(tǒng)中的時(shí)延性能?；诘谌绿岢龅闹芷谛孕旁茨Ｐ秃蛯?shí)測(cè)數(shù)據(jù)擬合曲線，以及第四章提出的弱隨機(jī)服務(wù)曲線和獨(dú)立場(chǎng)景分析，分別構(gòu)造了MGF隨機(jī)網(wǎng)絡(luò)演算時(shí)延邊界和兩種CCDF隨機(jī)網(wǎng)絡(luò)演算時(shí)延邊界。其中MGF隨機(jī)網(wǎng)絡(luò)演算方法最為簡(jiǎn)便，而CCDF
8、隨機(jī)網(wǎng)絡(luò)演算則較為復(fù)雜，特別是獨(dú)立場(chǎng)景分析方法，因?yàn)橐獦?gòu)造隨機(jī)嚴(yán)格
