井下移动无线网络吞吐量优化策略研究

摘要

井下移动无线网络由分布于巷道的多个AP和多台机车上安置的车载终端组成，是实现机车无人驾驶系统通信网络的重要组成部分，提高其资源利用率是亟待解决的问题，对井下通信网络的发展具有重要的意义。本文以移动无线网络总体吞吐量为目标，主要研究优化机车与AP之间的接入控制方式，分别建立了静态、动态两种场景下的问题模型，并给出了静态和动态接入控制策略。论文完成的主要工作如下:
　　(1)对井下移动无线网络、干扰管理技术和机车接入控制技术等方面做了详细的分析，论证井下移动无线网络通信的可行性，为后续机车静态和动态接入控制算法的研究奠定了基础。
　　(2)针对某时刻机车与AP相对位置不变的静态场景，提出了一种能使网络吞吐量最大化的静态接入控制算法。首先，建立了多轨旁AP多轨直道环境下的机车静态接入模型;其次，通过理论推导得到静态网络吞吐量效用函数，提出了基于此效用函数的静态接入控制策略;最后利用静态接入控制策略保证了数据的多包接收以及吞吐量的最优化。仿真结果显示所提静态策略优化效果较传统策略有较大提高，其吞吐量优化效果提高40％以上。
　　(3)针对连续多时间段机车与AP相对位置连续变化的动态场景，提出了一种优化的机车动态接入控制算法。首先，建立了井下机车动态接入控制模型;其次，结合切换代价和负载均衡在静态策略的基础上进行修正，得到动态网络吞吐量效用函数，提出了基于此效用函数的动态接入控制策略;最后利用动态接入控制策略实现了一定时间内吞吐量的优化。仿真实验表明，所提动态策略优化效果优于传统策略。

目录

声明

致谢

摘要

第一章 绪论

1．1 课题研究背景和意义

1．1．1 研究背景

1．1．2 研究意义

1．2 研究现状

1．2．1 井下机车无人驾驶系统研究现状

1．2．2 井下移动无线网络研究现状

1．2．3 干扰管理和接入控制研究现状

1．3 主要研究难点及本文的研究目标

1．3．1 研究难点

1．3．2 研究目的

1．4 论文依托的基金项目

1．5 本文的主要研究内容和组织结构

第二章 井下移动无线网络相关技术概述

2．1 无线局域网技术

2．1．1 无线局域网简介

2．1．2 井下移动无线网络结构

2．2 干扰管理技术

2．2．1 串行干扰消除技术

2．2．2 网络吞吐量

2．3 井下多机车接入控制技术

2．4 井下机车AP切换技术

2．4．1 井下机车AP切换分类

2．4．2 井下机车AP切换执行

2．5 本章小结

第三章 井下多机车静态接入控制策略

3．1 井下多AP多机车静态接入控制系统

3．1．1 系统模型

3．1．2 约束分析

3．1．3 算法描述

3．2 静态接入控制算法性能仿真

3．2．1 仿真模型

3．2．2 仿真结果和分析

3．3 本章小结

第四章 井下多机车动态接入控制策略

4．1 井下多AP多机车动态接入控制系统

4．1．1 系统模型

4．1．2 约束分析

4．1．3 算法描述

4．2 动态接入控制算法性能仿真

4．2．1 仿真模型

4．2．2 仿真结果和分析

4．3 本章小结

第五章 总结与展望

5．1 总结

5．2 展望

参考文献

攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况