基于随机网络演算的高速铁路无线网络性能评估

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1、学校代码：密级：公开硕士学位论文基于随机网络演算的高速铁路无线网络性能评估作者姓名李莹学科专业通信与信息系统指导教师钟章队教授培养院系电子信息工程学院二零一五年三月硕士学位论文基于随机网络演算的高速铁路无线网络性能评估作者：李莹导师：钟章队教授北京交通大学年月学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解北京交通大学有关保留、使用学位论文的规定。特授权北京交通大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，提供阅览服务，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。学校可以为存

2、在馆际合作关系的兄弟高校用户提供文献传递服务和交换服务。保密的学位论文在解密后适用本授权说明）导师签名：学位论文作者签名：被签字日期：劝年月么日签字曰期：义户月式学校代码：密级：公开北京交通大学硕士学位论文基于随机网络演算的高速铁路无线网络性能评估作者姓名：李莹学号：导师姓名：钟章队职称教授学位类别：工学学位级别：硕士学科专业：通信与信息系统研究方向：无线通信与个人通信北京交通大学年月致谢本论文的工作是在我的导师钟章队教授的悉心指导下完成的，钟章队教授严谨的治学态度和科学的工作方法给了我极大的帮助和影响。在此衷心感谢这三年来钟章队老师对我的关心和指

3、导。钟章队教授悉心指导我们完成实验室的科研工作，在学习上和生活上都给予了我很大的关心和帮助，并对我的科研工作和论文都提出了许多的宝贵意见，在此向钟章队老师表示衷心的谢意。雷蕾老师在实验室的科研工作中一步一步的认真指导我完成研究内容，对于论文也提出了许多的宝贵意见。在此对雷蕾老师仔细认真的指点表示衷心的感谢。实验室的丁建文、林思雨、熊磊、王方刚等老师对于我的科研工作和论文都提出了许多宝贵意见，在此表示衷心的感谢。在实验室工作及撰写论文期间，欧苏玲、李昭、牟霄寒、韩彩、刘晓菲、柴金川、王琦等同学对我论文中的研究工作给予了热情帮助，在此向他们表达我的感激

4、之情。另外也感谢家人，他们的理解和支持使我能够在学校专心完成我的学业。北京交通大学硕士学位论文摘要摘要摘要：近年来，为了更好地满足移动通信用户日益增长的需求，高速铁路下一代宽带移动通信系统的研究得到了广泛关注。为了更好的检验的系统性能，保证高速铁路（能安全可靠的运行，我们必须在铁路系统开始运营前，对它进行准确的系统性能评估，从而优化使其性能满足一定的要求指标。是准技术在高速铁路上的一个应用，它承载了的关键技术，比如：全包交换，这意味着所有已有的以及新兴的铁路业务都将通过包交换方式传输。以往对于高速铁路性能评估的研究较多采用仿真方法，这一方法固然可以

5、较为准确的分析性能，但却耗时较长、成本较高，应用起来具有局限性。而随机网络演算是一种先进的网络性能分析理论工具，可以用来解决现代包交换网中的性能保证，并且耗时和成本较低，准确性较高，可以较为容易的进行性能预测，这就为分析系统的网络性能开辟了一条新途径。本文旨在釆用随机网络演算的理论方法分析高速铁路无线网络性能，利用实测数据构造高速铁路专用的业务模型，构造综合考虑大尺度衰落和小尺度衰落的信道模型，基于业务模型和信道模型得到理论性能结果。并依据平台仿真结果对随机网络演算理论方法的准确性进行验证，同时分析高速铁路场景下的时延等网络性能指标。本文的创新点主

6、要体现在以下几点：一、构造刻画高速铁路无线信道的大尺度及小尺度衰落的分组级马尔可夫模型。将高速列车的移动模型建模半马尔可夫过程，并将无线信道的瞬时数据速率建模为半马尔可夫调制过程，同时考虑选择对性能的影响。基于半马尔可夫调制过程，得到高速铁路通信系统的随机服务曲线。二、构造合理的高速铁路专用业务模型。通过对收集到的列车控制实测业务数据进行分析，采用随机到达曲线模型对列车控制业务进行建模。三、对比并分析随机网络演算和随机网络演算。采用随机网络演算方法求得列车控制业务的积压和时延边界，并将两种方法下得到的时延边界进行对比，分析它们各自的优缺点。四、验证

7、并分析随机网络演算的准确性。将时延边界的理论结果与仿真结果对比，证明随机网络演算方法的可行性与正确性，同时依据边界结果对下一代高速铁路移动通信系统进行性能分析。关键词：；中国列车控制系统；高速铁路；随机网络演算；半马尔可夫调制过程；实测列车控制业务；时延分析分类号：北京交通大学硕士学位论文，，，，，，，，北京交通大学硕士学位论文：：北京交通大学硕士学位论文目录目录觀弓丨论文研究背景及研究现状课题研究背景相关课题国内外研究现状论文的研究意义及目的论文内容及结构安排随机网络演算及列车控制系统随机网络演算基本思想随机到达曲线和随机服务曲线积压和时延边界列

8、车控制系统本章小结闻速铁路专用业务到达模型列车控制业务分析周期性信源模型实测数据拟合本章小结高速铁路衰落信道服务模型列车移