基于隨機網絡演算的高速線路無線網絡性能評估.pdf

1、近年來，為了更好地滿足移動通信用戶日益增長的需求，高速鐵路下一代寬帶移動通信系統(tǒng)LTE-R(Long Term Evolution for Railway)的研究得到了廣泛關注。為了更好的檢驗LTE-R的系統(tǒng)性能，保證高速鐵路(High-Speed Railway, HSR)能安全可靠的運行，我們必須在鐵路系統(tǒng)開始運營前，對它進行準確的系統(tǒng)性能評估，從而優(yōu)化使其性能滿足一定的要求指標。LTE-R是準4G技術LTE在高速鐵路上的一個應用，

2、它承載了LTE的關鍵技術，比如:全IP包交換，這意味著所有已有的以及新興的鐵路業(yè)務都將通過包交換方式傳輸。
　　以往對于高速鐵路性能評估的研究較多采用仿真方法，這一方法固然可以較為準確的分析性能，但卻耗時較長、成本較高，應用起來具有局限性。而隨機網絡演算是一種先進的網絡性能分析理論工具，可以用來解決現代包交換網中的性能保證，并且耗時和成本較低，準確性較高，可以較為容易的進行性能預測，這就為分析LTE-R系統(tǒng)的網絡性能開辟了一條新途

3、徑。本文旨在采用隨機網絡演算的理論方法分析高速鐵路無線網絡性能，利用實測數據構造高速鐵路專用的業(yè)務模型，構造綜合考慮大尺度衰落和小尺度衰落的信道模型，基于業(yè)務模型和信道模型得到理論性能結果。并依據MATLAB平臺仿真結果對隨機網絡演算理論方法的準確性進行驗證，同時分析高速鐵路場景下的時延等網絡性能指標。
　　本文的創(chuàng)新點主要體現在以下幾點:
　　一、構造刻畫高速鐵路無線信道的大尺度及小尺度衰落的分組級馬爾可夫模型。將高速列車

4、的移動模型建模半馬爾可夫過程，并將無線信道的瞬時數據速率建模為半馬爾可夫調制過程，同時考慮AMC選擇對性能的影響?；诎腭R爾可夫調制過程，得到高速鐵路通信系統(tǒng)的隨機服務曲線。
　　二、構造合理的高速鐵路專用業(yè)務模型。通過對收集到的列車控制實測業(yè)務數據進行分析，采用隨機到達曲線模型對列車控制業(yè)務進行建模。
　　三、對比并分析CCDF隨機網絡演算和MGF隨機網絡演算。采用隨機網絡演算方法求得列車控制業(yè)務的積壓和時延邊界，并將兩種