專利名稱：一種模擬切換的方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及軌道交通控制領(lǐng)域，特別涉及一種模擬通信系統(tǒng)中車載無線設(shè)備在接 入點之間切換的方法和設(shè)備。
背景技術(shù)：
車載無線設(shè)備在接入點之間切換產(chǎn)生的通信瞬時中斷嚴(yán)重影響實時業(yè)務(wù)的質(zhì)量。 特別是對信息傳輸實時性和可靠性要求很高的實時控制系統(tǒng)，切換引入的丟包和通信瞬時 中斷有可能導(dǎo)致系統(tǒng)的失效?；谕ㄐ诺牧熊嚳刂葡到y(tǒng)(Communication Based Train Control system)，利用 無線實時、可靠地傳輸雙向、大容量車地信息。多列車在線路上追蹤運行，存在多個車載無 線設(shè)備同時在接入點之間切換的情況，將對骨干網(wǎng)產(chǎn)生較大的壓力。需測試多車載無線設(shè) 備在多接入點間切換的壓力下骨干網(wǎng)的穩(wěn)定性。目前切換的測試主要有以下三種方法1.運營現(xiàn)場進行動車測試。具體過程如圖2所示，在運營線路一側(cè)按一定間隔架設(shè)接入點。列車運行至相鄰接入點的 重疊覆蓋區(qū)域時就可能發(fā)生切換。為測試多個車載無線設(shè)備在多個接入點之間切換的場 景，需要多車以一定的發(fā)車間隔在線路上追蹤運行。該方法的優(yōu)點是最接近實際運營時的切換情況，該方法的缺點是成本高，測試周期較長。2.實驗室搭建環(huán)境，通過修改網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識，控制多車載無線設(shè)備在多接入點之間切換。具體過程由于AP與WGB(Work Group Bridge，是思科公司生產(chǎn)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備名稱，可以譯成 “工作組網(wǎng)橋”)移動臺關(guān)聯(lián)的前提條件是，網(wǎng)絡(luò)名稱SSID —致，所以在實驗室可以通過，修 改SSID的方式來模擬切換過程。如圖1所示，切換分為三個步驟，初始階段接入點1的網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識為CBTC1，接入點2的網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識為CBTC2，接入點3 的網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識為CBTC3。階段1 將車載無線設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識設(shè)置成與接入點1相同的網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識—— CBTCl，此時車載無線設(shè)備與接入點1關(guān)聯(lián)；階段2:將車載無線設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識修改成與接入點2相同的網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識—— CBTC2，此時車載無線設(shè)備斷開與接入點1的鏈接，與接入點2建立鏈接；階段3:將車載無線設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識修改成與接入點3相同的網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識—— CBTC3，此時車載無線設(shè)備斷開與接入點2的鏈接，與接入點3建立鏈接。通過修改車載無線設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識，模擬車載無線設(shè)備在接入點1、接入點2和接入點3之間的切換過程。該方法的優(yōu)點是方法簡單，易于實現(xiàn)，不需要額外的硬件設(shè)備。該方法的缺點是與實際的切換過程不相符。3.用可變衰減器控制車載無線設(shè)備在接入點之間的切換具體過程通過改變可變衰減器的衰減值，改變車載無線設(shè)備接收接入點信號的強度，實現(xiàn) 車載無線設(shè)備在接入點之間的切換。如附圖3所示，首先將可變衰減器1和可變衰減器2 的衰減值設(shè)置為高，然后逐漸降低衰減器1的衰減值，車載無線設(shè)備與接入點1建立鏈接。 待鏈路穩(wěn)定后，逐漸增大衰減器1的衰減值，同時逐漸減小衰減器2的衰減值，當(dāng)車載無線 設(shè)備接收接入點2的信號強度超過接收接入點1的信號強度達到一指定值時，車載無線設(shè) 備斷開與接入點1的鏈接，與接入點2建立鏈接。重復(fù)上述步驟，可模擬車載設(shè)備在接入點 1和2之間的前換。其優(yōu)點是可以很好的模擬切換過程中車載設(shè)備接收信號強度的變化。其缺點是操作較復(fù)雜，難以模擬多車載設(shè)備在多接入點之間切換的復(fù)雜場景。

發(fā)明內(nèi)容
(一)要解決的技術(shù)問題為模擬多個車載無線設(shè)備在多個接入點之間切換的場景，測試骨干網(wǎng)在大量切換 并發(fā)情況下的穩(wěn)定性，本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于，提供一種新的模擬切換的技術(shù)方案。( 二 )技術(shù)方案為解決上述問題，本發(fā)明提供了一種模擬切換的方法，包括以下步驟利用計算機仿真軟件模擬多列車在線路上追蹤運行；計算機仿真軟件根據(jù)所有列車的位置確定切換的時機；或者根據(jù)車載無線設(shè)備所 接收的多個接入點信號的強度來確定切換的時機；在所述切換的時機發(fā)送切換指令；控制器件將所接收的切換指令進行解析，然后根據(jù)解析后的切換指令控制程控切 換矩陣中各個切換器件的開與關(guān)，模擬車載無線設(shè)備在接入點之間的切換。其中，計算機仿真軟件在相鄰的兩個接入點之間設(shè)置切換位置。其中，任一列車經(jīng)過切換位置時，計算機仿真軟件發(fā)送切換指令。其中，所述控制器件根據(jù)解析后的切換指令，控制程控切換矩陣中各個切換器件 的開和關(guān)，使得越過切換位置的列車的車載無線設(shè)備與當(dāng)前關(guān)聯(lián)的接入點的鏈路斷開，且 與運行方向上的下一個接入點的鏈路導(dǎo)通。其中，計算機仿真軟件比較車載無線設(shè)備所接收的當(dāng)前關(guān)聯(lián)的接入點和運動方向 上的下一個接入點的信號強度，當(dāng)所接收的下一個接入點的信號強度超過當(dāng)前關(guān)聯(lián)接入點 的信號強度達到指定值時，計算機仿真軟件發(fā)送切換命令。其中，控制器件根據(jù)解析后的切換指令，控制程控切換矩陣中各個切換器件的開 和關(guān)，使得車載無線設(shè)備與接收信號強度低的、當(dāng)前關(guān)聯(lián)的接入點的鏈路斷開，與接收信號 強度高的、運行方向上的下一個接入點的鏈路導(dǎo)通。本發(fā)明還提供了一種模擬切換的設(shè)備，包括
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仿真計算機，與控制器件相連接，用于模擬多列車在線路上追蹤運行，并根據(jù)所有 列車的位置確定切換時機，或者根據(jù)車載無線設(shè)備所接收的信號的強度確定切換時機，并 發(fā)送切換命令給控制器件?？刂破骷c仿真計算機和程控切換矩陣相連接，用于解析來自仿真計算機的切 換指令，并根據(jù)解析后的切換指令控制所述程控切換矩陣中各個切換器件的開與關(guān)；程控切換矩陣，與控制器件、接入點和車載無線設(shè)備相連接，用于模擬車載無線設(shè) 備在接入點之間的切換；多個接入點，通過射頻電纜與程控切換矩陣相連接，通過網(wǎng)線和接入點交換機相 連接，用于模擬線路上以一定間隔假設(shè)的接入點設(shè)備；接入點交換機，用于為終端設(shè)備提供與各接入點相連接的數(shù)據(jù)通道；多個車載無線設(shè)備，通過射頻電纜與程控切換矩陣相連接，通過網(wǎng)線和車載無線 交換機相連接，用于模擬線路上追蹤運行的多列車；車載無線交換機，用于為終端設(shè)備提供與各車載無線設(shè)備相連接的數(shù)據(jù)通道。其中，所述程控切換矩陣包括顯示器件，與所述控制器件連接，用于顯示接入點與車載無線設(shè)備之間的連接情 況；切換器件，與所述控制器件連接，用于對射頻信號通道進行切換，從而模擬車載無 線設(shè)備在接入點之間的切換；射頻接口，用于連接接入點或車載無線設(shè)備。所述切換器件為射頻開關(guān)?？梢詫⑺鲕囕d無線設(shè)備替換為包含無線網(wǎng)卡或具有802. 11無線連接功能的手 持設(shè)備。(三)有益效果本發(fā)明跟據(jù)線路和列車參數(shù)，利用計算機仿真線路上多車追蹤運行的情況，根據(jù) 列車位置或車載無線設(shè)備接收信號的強度確定切換時機，在切換時機發(fā)送切換指令，控制 程控切換矩陣中各個切換器件的開與關(guān)，使得不同車載無線設(shè)備與不同接入點之間鏈路的 斷開或?qū)?，模擬車載無線設(shè)備在接入點之間的切換。本發(fā)明可模擬多列車在線路上追蹤 時，多車載無線設(shè)備在多接入點之間并發(fā)切換的情況，進而測試大量并發(fā)切換對骨干網(wǎng)的 壓力。本發(fā)明很好地模擬了車載無線設(shè)備接收信號的變化情況，易于實現(xiàn)。


圖1是終端切換示意圖；圖2是多車追蹤切換示意圖；圖3是使用衰減器實現(xiàn)模擬切換的示意圖；圖4是本發(fā)明實施例的程控切換矩陣工作原理示意圖；圖5是本發(fā)明實施例的設(shè)備整體框圖；圖6是本發(fā)明實施例的設(shè)備中的計算機上運行的程序的流程圖；圖7是本發(fā)明實施例的程控切換矩陣與控制器件連接的結(jié)構(gòu)示意圖；圖8是本發(fā)明實施例的仿真計算機根據(jù)列車位置發(fā)送切換指令的示意圖9是本發(fā)明實施例的仿真計算機根據(jù)車載無線設(shè)備所接收的信號強度發(fā)送切 換指令的示意圖。
具體實施例方式為使本發(fā)明的目的、內(nèi)容、和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明實施方式作 進一步地詳細(xì)描述。本發(fā)明根據(jù)多車追蹤時車載無線設(shè)備的切換情況，提出了一種通過計算機程序控 制的多車在無線設(shè)備在多接入點之間并發(fā)切換的模擬方法，該方法可以測試多車載無線設(shè) 備在多接入點間并發(fā)切換對骨干網(wǎng)絡(luò)的壓力。這種測試方法可以測試1個車載無線設(shè)備在多個接入點之間的切換，也可以測試 多個車載無線設(shè)備在多個接入點之間的并發(fā)切換。同時與計算機仿真軟件結(jié)合來確定切換 時機，發(fā)送切換指令，控制切換。參考圖4 7，本發(fā)明實施例的設(shè)備包括程控切換矩陣、控制器件、計算機、多個 車載無線設(shè)備、車載無線交換機、多個無線接入點、接入點交換機。所述程控切換矩陣包括顯示器件、切換器件、射頻接口。其中，所述切換器件可以 為射頻開關(guān)。其中，所述顯示器件為發(fā)光二極管或液晶顯示屏。可以將車載無線設(shè)備替換 為包含無線網(wǎng)卡或具有802. 11無線連接功能的手持設(shè)備。控制器件與計算機連接的通信 模塊可以是計算機串口、并口、USB接口等接口。整個設(shè)備是模擬CBTC系統(tǒng)中的多個車載無線設(shè)備在多個接入點之間并發(fā)切換的 過程。將該設(shè)備用于測試大量并發(fā)切換對骨干網(wǎng)造成的壓力時，將接入點交換機通過引出 的外部網(wǎng)絡(luò)接口與骨干網(wǎng)絡(luò)相連。并在其中傳輸實際的列車控制數(shù)據(jù)。計算機給程控切換矩陣發(fā)送切換指令，其流程如附圖6所示。在切換成功之后，連 接在接入點和車載無線設(shè)備上的終端設(shè)備繼續(xù)傳輸數(shù)據(jù)。模擬方法的步驟如下1、在計算機上對所需切換過程進行建模和編程。根據(jù)實際的運營線的設(shè)備布局情況和列車的運行情況(加速、減速、勻速等)，在 計算機上對實際現(xiàn)場進行建模。路線和速度是跟實際基本一致的。模擬實際的切換時機。2、根據(jù)測試現(xiàn)場所需的實際設(shè)備，連接測試設(shè)備。被測的AP是安裝在機架上的，所以對于被測設(shè)備的編號、和安裝工作也是很重要 的，不容的一絲馬虎，哪個AP/WGB連接到程控切換矩陣的哪個端口都要按照程序的規(guī)定嚴(yán) 格執(zhí)行。以防止記錄的數(shù)據(jù)出錯。3、按照實際的現(xiàn)場，設(shè)置m個ΑΡ，η個WGB，其中m > η。4、接入點、車載無線設(shè)備通過饋線與切換矩陣相連接；接入點、車載無線設(shè)備通過 交換機與終端設(shè)備相連接；程控切換矩陣通過控制器件接收仿真計算機控制。5、運行建模程序，實時發(fā)送切換控制指令。計算機根據(jù)模型程序計算出來的控制序列，通過網(wǎng)絡(luò)或者其它接口傳送到控制器 件，控制器件控制矩陣的切換操作，使得不同車載無線設(shè)備與不同接入點的鏈路斷開或?qū)?通，模擬多個車載無線設(shè)備在多個接入點之間并發(fā)切換的場景。6、測試切換性能，收集測試數(shù)據(jù)。



7、執(zhí)行到預(yù)定的循環(huán)次數(shù)。 實施例1
如圖2所示，是一條運營線路。
現(xiàn)場布置有12個接入點，編號為AP1-AP12，則m = 12 ；
線路上運行3輛列車，其車載無線設(shè)備的編號為WGBl WGB3，則η = 3 ；
在仿真計算機上對現(xiàn)場進行建模；
三輛車間隔4個AP距離從左到右依次駛?cè)腭偝鰷y試區(qū)段。
通過計算機建模，計算出實際的切換步驟，如下表所示
首先，在第0個時間，WGBl從左往右進入APl所覆蓋的范圍，程序控制程控切換矩 陣將APl與WGBl的信號導(dǎo)通，之后依次切換至AP5，這時，理論上，WGB2已經(jīng)行駛到APl的 覆蓋范圍，在WGB 1由AP4切換到AP5的同時，APl與WGB2相關(guān)聯(lián)。同理，完成上表所示的 切換過程。第二步，計算機實時將切換的時間翻譯成計算機與程控切換矩陣的通信協(xié)議，并 發(fā)送到程控切換矩陣。第三步，控制器件按照計算機的切換指令控制切換過程，程控切換矩陣執(zhí)行切換 指令，將不同WGB與不同AP的鏈路斷開或?qū)?。實施?如圖8所示，仿真計算機在無線接入點1和無線接入點2之間設(shè)置切換位置，當(dāng)車 載無線設(shè)備越過切換位置時，仿真計算機發(fā)送切換指令。實施例3如圖9所示，車載無線設(shè)備在位置A處所接收的無線接入點2的信號強度超過所 接收的接入點1的信號強度達到指定的門限值，因此仿真計算機發(fā)送切換指令。以上實施方式僅用于說明本發(fā)明，而并非對本發(fā)明的限制，有關(guān)技術(shù)領(lǐng)域的普通 技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，還可以做出各種變化和變型，因此所有 等同的技術(shù)方案也屬于本發(fā)明的范疇，本發(fā)明的專利保護范圍應(yīng)由權(quán)利要求限定。
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權(quán)利要求
一種模擬切換的方法，其特征在于，包括以下步驟利用計算機仿真軟件模擬多列車在線路上追蹤運行；計算機仿真軟件根據(jù)所有列車的位置確定切換的時機；或者根據(jù)車載無線設(shè)備所接收的多個接入點信號的強度來確定切換的時機；在所述切換的時機發(fā)送切換指令；控制器件將所接收的切換指令進行解析，然后根據(jù)解析后的切換指令控制程控切換矩陣中各個切換器件的開與關(guān)，模擬車載無線設(shè)備在接入點之間的切換。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于計算機仿真軟件在相鄰的兩個接入點之間設(shè)置切換位置。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于任一列車經(jīng)過切換位置時，計算機仿真軟件發(fā)送切換指令。
4.如權(quán)利要求3所述方法，其特征在于所述控制器件根據(jù)解析后的切換指令，控制程控切換矩陣中各個切換器件的開和關(guān)， 使得越過切換位置的列車的車載無線設(shè)備與當(dāng)前關(guān)聯(lián)的接入點的鏈路斷開，且與運行方向 上的下一個接入點的鏈路導(dǎo)通。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于計算機仿真軟件比較車載無線設(shè)備所接收的當(dāng)前關(guān)聯(lián)的接入點和運動方向上的下一 個接入點的信號強度，當(dāng)所接收的下一個接入點的信號強度超過當(dāng)前關(guān)聯(lián)接入點的信號強 度達到指定值時，計算機仿真軟件發(fā)送切換命令。
6.如權(quán)利5所述的方法，其特征在于控制器件根據(jù)解析后的切換指令，控制程控切換 矩陣中各個切換器件的開和關(guān)，使得車載無線設(shè)備與接收信號強度低的、當(dāng)前關(guān)聯(lián)的接入 點的鏈路斷開，與接收信號強度高的、運行方向上的下一個接入點的鏈路導(dǎo)通。
7.一種模擬切換的設(shè)備，其特征在于，包括仿真計算機，與控制器件相連接，用于模擬多列車在線路上追蹤運行，并根據(jù)所有列車 的位置確定切換時機，或者根據(jù)車載無線設(shè)備所接收的信號的強度確定切換時機，并發(fā)送 切換命令給控制器件?？刂破骷c仿真計算機和程控切換矩陣相連接，用于解析來自仿真計算機的切換指 令，并根據(jù)解析后的切換指令控制所述程控切換矩陣中各個切換器件的開與關(guān)；程控切換矩陣，與控制器件、接入點和車載無線設(shè)備相連接，用于模擬車載無線設(shè)備在 接入點之間的切換；多個接入點，通過射頻電纜與程控切換矩陣相連接，通過網(wǎng)線和接入點交換機相連接， 用于模擬線路上以一定間隔假設(shè)的接入點設(shè)備；接入點交換機，用于為終端設(shè)備提供與各接入點相連接的數(shù)據(jù)通道； 多個車載無線設(shè)備，通過射頻電纜與程控切換矩陣相連接，通過網(wǎng)線和車載無線交換 機相連接，用于模擬線路上追蹤運行的多列車；車載無線交換機，用于為終端設(shè)備提供與各車載無線設(shè)備相連接的數(shù)據(jù)通道。
8.如權(quán)利要求7所述的設(shè)備，其特征在于，所述程控切換矩陣包括顯示器件，與所述控制器件連接，用于顯示接入點與車載無線設(shè)備之間的連接情況； 切換器件，與所述控制器件連接，用于對射頻信號通道進行切換，從而模擬車載無線設(shè)備在接入點之間的切換；射頻接口，用于連接接入點或車載無線設(shè)備。
9.如權(quán)利要求7所述的設(shè)備，其特征在于，所述切換器件為射頻開關(guān)。
10.如權(quán)利要求7 9任一項所述的設(shè)備，其特征在于，將所述車載無線設(shè)備替換為包 含無線網(wǎng)卡或具有802. 11無線連接功能的手持設(shè)備。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種模擬切換的方法和設(shè)備，該方法包括步驟利用計算機仿真軟件進行列車運行現(xiàn)場的建模和列車運行的模擬；根據(jù)所模擬的列車運行位置來確定切換的時機；或者根據(jù)車載無線設(shè)備所接收的信號的強度來確定切換的時機；在所述切換的時機發(fā)送切換指令；將所接收的切換指令進行解析，然后根據(jù)解析后的切換指令控制程控切換矩陣中各個切換器件的開與關(guān)，模擬車載無線設(shè)備在接入點之間的切換。本發(fā)明可以用來模擬實際運營線中多車追蹤情況下多個車載無線設(shè)備在多個接入點之間的切換，進而測試大量并發(fā)切換對骨干網(wǎng)造成的壓力。
文檔編號H04W24/06GK101931983SQ20101023534
公開日2010年12月29日 申請日期2010年7月22日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月22日
發(fā)明者劉超, 孔令寬, 步兵, 蔣海林, 陸啟進 申請人:北京交通大學(xué)