CN101931983A - 一种模拟切换的方法和设备 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种模拟切换的方法和设备，该方法包括步骤：利用计算机仿真软件进行列车运行现场的建模和列车运行的模拟；根据所模拟的列车运行位置来确定切换的时机；或者根据车载无线设备所接收的信号的强度来确定切换的时机；在所述切换的时机发送切换指令；将所接收的切换指令进行解析，然后根据解析后的切换指令控制程控切换矩阵中各个切换器件的开与关，模拟车载无线设备在接入点之间的切换。本发明可以用来模拟实际运营线中多车追踪情况下多个车载无线设备在多个接入点之间的切换，进而测试大量并发切换对骨干网造成的压力。

Description

一种模拟切换的方法和设备
技术领域
本发明涉及轨道交通控制领域，特别涉及一种模拟通信系统中车载无线设备在接入点之间切换的方法和设备。
背景技术
车载无线设备在接入点之间切换产生的通信瞬时中断严重影响实时业务的质量。特别是对信息传输实时性和可靠性要求很高的实时控制系统，切换引入的丢包和通信瞬时中断有可能导致系统的失效。
基于通信的列车控制系统(Communication Based Train Control system)，利用无线实时、可靠地传输双向、大容量车地信息。多列车在线路上追踪运行，存在多个车载无线设备同时在接入点之间切换的情况，将对骨干网产生较大的压力。需测试多车载无线设备在多接入点间切换的压力下骨干网的稳定性。
目前切换的测试主要有以下三种方法：
1.运营现场进行动车测试。
具体过程：
如图2所示，在运营线路一侧按一定间隔架设接入点。列车运行至相邻接入点的重叠覆盖区域时就可能发生切换。为测试多个车载无线设备在多个接入点之间切换的场景，需要多车以一定的发车间隔在线路上追踪运行。
该方法的优点是：最接近实际运营时的切换情况，
该方法的缺点是：成本高，测试周期较长。
2.实验室搭建环境，通过修改网络标识，控制多车载无线设备在多接入点之间切换。
具体过程：
由于AP与WGB(Work Group Bridge，是思科公司生产的网络设备名称，可以译成“工作组网桥”)移动台关联的前提条件是，网络名称SSID一致，所以在实验室可以通过，修改SSID的方式来模拟切换过程。
如图1所示，切换分为三个步骤，
初始阶段：接入点1的网络标识为CBTC1，接入点2的网络标识为CBTC2，接入点3的网络标识为CBTC3。
阶段1：将车载无线设备的网络标识设置成与接入点1相同的网络标识——CBTC1，此时车载无线设备与接入点1关联；
阶段2：将车载无线设备的网络标识修改成与接入点2相同的网络标识——CBTC2，此时车载无线设备断开与接入点1的链接，与接入点2建立链接；
阶段3：将车载无线设备的网络标识修改成与接入点3相同的网络标识——CBTC3，此时车载无线设备断开与接入点2的链接，与接入点3建立链接。
通过修改车载无线设备的网络标识，模拟车载无线设备在接入点1、接入点2和接入点3之间的切换过程。
该方法的优点是：方法简单，易于实现，不需要额外的硬件设备。
该方法的缺点是：与实际的切换过程不相符。
3.用可变衰减器控制车载无线设备在接入点之间的切换
具体过程：
通过改变可变衰减器的衰减值，改变车载无线设备接收接入点信号的强度，实现车载无线设备在接入点之间的切换。如附图3所示，首先将可变衰减器1和可变衰减器2的衰减值设置为高，然后逐渐降低衰减器1的衰减值，车载无线设备与接入点1建立链接。待链路稳定后，逐渐增大衰减器1的衰减值，同时逐渐减小衰减器2的衰减值，当车载无线设备接收接入点2的信号强度超过接收接入点1的信号强度达到一指定值时，车载无线设备断开与接入点1的链接，与接入点2建立链接。重复上述步骤，可模拟车载设备在接入点1和2之间的前换。
其优点是：可以很好的模拟切换过程中车载设备接收信号强度的变化。
其缺点是：操作较复杂，难以模拟多车载设备在多接入点之间切换的复杂场景。
发明内容
(一)要解决的技术问题
为模拟多个车载无线设备在多个接入点之间切换的场景，测试骨干网在大量切换并发情况下的稳定性，本发明要解决的技术问题在于，提供一种新的模拟切换的技术方案。
(二)技术方案
为解决上述问题，本发明提供了一种模拟切换的方法，包括以下步骤：
利用计算机仿真软件模拟多列车在线路上追踪运行；
计算机仿真软件根据所有列车的位置确定切换的时机；或者根据车载无线设备所接收的多个接入点信号的强度来确定切换的时机；
在所述切换的时机发送切换指令；
控制器件将所接收的切换指令进行解析，然后根据解析后的切换指令控制程控切换矩阵中各个切换器件的开与关，模拟车载无线设备在接入点之间的切换。
其中，计算机仿真软件在相邻的两个接入点之间设置切换位置。
其中，任一列车经过切换位置时，计算机仿真软件发送切换指令。
其中，所述控制器件根据解析后的切换指令，控制程控切换矩阵中各个切换器件的开和关，使得越过切换位置的列车的车载无线设备与当前关联的接入点的链路断开，且与运行方向上的下一个接入点的链路导通。
其中，计算机仿真软件比较车载无线设备所接收的当前关联的接入点和运动方向上的下一个接入点的信号强度，当所接收的下一个接入点的信号强度超过当前关联接入点的信号强度达到指定值时，计算机仿真软件发送切换命令。
其中，控制器件根据解析后的切换指令，控制程控切换矩阵中各个切换器件的开和关，使得车载无线设备与接收信号强度低的、当前关联的接入点的链路断开，与接收信号强度高的、运行方向上的下一个接入点的链路导通。
本发明还提供了一种模拟切换的设备，包括：
仿真计算机，与控制器件相连接，用于模拟多列车在线路上追踪运行，并根据所有列车的位置确定切换时机，或者根据车载无线设备所接收的信号的强度确定切换时机，并发送切换命令给控制器件。
控制器件，与仿真计算机和程控切换矩阵相连接，用于解析来自仿真计算机的切换指令，并根据解析后的切换指令控制所述程控切换矩阵中各个切换器件的开与关；
程控切换矩阵，与控制器件、接入点和车载无线设备相连接，用于模拟车载无线设备在接入点之间的切换；
多个接入点，通过射频电缆与程控切换矩阵相连接，通过网线和接入点交换机相连接，用于模拟线路上以一定间隔假设的接入点设备；
接入点交换机，用于为终端设备提供与各接入点相连接的数据通道；
多个车载无线设备，通过射频电缆与程控切换矩阵相连接，通过网线和车载无线交换机相连接，用于模拟线路上追踪运行的多列车；
车载无线交换机，用于为终端设备提供与各车载无线设备相连接的数据通道。
其中，所述程控切换矩阵包括：
显示器件，与所述控制器件连接，用于显示接入点与车载无线设备之间的连接情况；
切换器件，与所述控制器件连接，用于对射频信号通道进行切换，从而模拟车载无线设备在接入点之间的切换；
射频接口，用于连接接入点或车载无线设备。
所述切换器件为射频开关。
可以将所述车载无线设备替换为包含无线网卡或具有802.11无线连接功能的手持设备。
(三)有益效果
本发明跟据线路和列车参数，利用计算机仿真线路上多车追踪运行的情况，根据列车位置或车载无线设备接收信号的强度确定切换时机，在切换时机发送切换指令，控制程控切换矩阵中各个切换器件的开与关，使得不同车载无线设备与不同接入点之间链路的断开或导通，模拟车载无线设备在接入点之间的切换。本发明可模拟多列车在线路上追踪时，多车载无线设备在多接入点之间并发切换的情况，进而测试大量并发切换对骨干网的压力。本发明很好地模拟了车载无线设备接收信号的变化情况，易于实现。
附图说明
图1是终端切换示意图；
图2是多车追踪切换示意图；
图3是使用衰减器实现模拟切换的示意图；
图4是本发明实施例的程控切换矩阵工作原理示意图；
图5是本发明实施例的设备整体框图；
图6是本发明实施例的设备中的计算机上运行的程序的流程图；
图7是本发明实施例的程控切换矩阵与控制器件连接的结构示意图；
图8是本发明实施例的仿真计算机根据列车位置发送切换指令的示意图；
图9是本发明实施例的仿真计算机根据车载无线设备所接收的信号强度发送切换指令的示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、内容、和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。
本发明根据多车追踪时车载无线设备的切换情况，提出了一种通过计算机程序控制的多车在无线设备在多接入点之间并发切换的模拟方法，该方法可以测试多车载无线设备在多接入点间并发切换对骨干网络的压力。
这种测试方法可以测试1个车载无线设备在多个接入点之间的切换，也可以测试多个车载无线设备在多个接入点之间的并发切换。同时与计算机仿真软件结合来确定切换时机，发送切换指令，控制切换。
参考图4～7，本发明实施例的设备包括：程控切换矩阵、控制器件、计算机、多个车载无线设备、车载无线交换机、多个无线接入点、接入点交换机。
所述程控切换矩阵包括：显示器件、切换器件、射频接口。其中，所述切换器件可以为射频开关。其中，所述显示器件为发光二极管或液晶显示屏。可以将车载无线设备替换为包含无线网卡或具有802.11无线连接功能的手持设备。控制器件与计算机连接的通信模块可以是计算机串口、并口、USB接口等接口。
整个设备是模拟CBTC系统中的多个车载无线设备在多个接入点之间并发切换的过程。将该设备用于测试大量并发切换对骨干网造成的压力时，将接入点交换机通过引出的外部网络接口与骨干网络相连。并在其中传输实际的列车控制数据。
计算机给程控切换矩阵发送切换指令，其流程如附图6所示。在切换成功之后，连接在接入点和车载无线设备上的终端设备继续传输数据。
模拟方法的步骤如下：
1、在计算机上对所需切换过程进行建模和编程。
根据实际的运营线的设备布局情况和列车的运行情况(加速、减速、匀速等)，在计算机上对实际现场进行建模。路线和速度是跟实际基本一致的。模拟实际的切换时机。
2、根据测试现场所需的实际设备，连接测试设备。
被测的AP是安装在机架上的，所以对于被测设备的编号、和安装工作也是很重要的，不容的一丝马虎，哪个AP/WGB连接到程控切换矩阵的哪个端口都要按照程序的规定严格执行。以防止记录的数据出错。
3、按照实际的现场，设置m个AP，n个WGB，其中m＞n。
4、接入点、车载无线设备通过馈线与切换矩阵相连接；接入点、车载无线设备通过交换机与终端设备相连接；程控切换矩阵通过控制器件接收仿真计算机控制。
5、运行建模程序，实时发送切换控制指令。
计算机根据模型程序计算出来的控制序列，通过网络或者其它接口传送到控制器件，控制器件控制矩阵的切换操作，使得不同车载无线设备与不同接入点的链路断开或导通，模拟多个车载无线设备在多个接入点之间并发切换的场景。
6、测试切换性能，收集测试数据。
7、执行到预定的循环次数。
实施例1：
如图2所示，是一条运营线路。
现场布置有12个接入点，编号为AP1-AP12，则m＝12；
线路上运行3辆列车，其车载无线设备的编号为WGB1～WGB3，则n＝3；
在仿真计算机上对现场进行建模；
三辆车间隔4个AP距离从左到右依次驶入驶出测试区段。
通过计算机建模，计算出实际的切换步骤，如下表所示：
Figure BSA00000203240100081
首先，在第0个时间，WGB1从左往右进入AP1所覆盖的范围，程序控制程控切换矩阵将AP1与WGB1的信号导通，之后依次切换至AP5，这时，理论上，WGB2已经行驶到AP1的覆盖范围，在WGB 1由AP4切换到AP5的同时，AP1与WGB2相关联。同理，完成上表所示的切换过程。
第二步，计算机实时将切换的时间翻译成计算机与程控切换矩阵的通信协议，并发送到程控切换矩阵。
第三步，控制器件按照计算机的切换指令控制切换过程，程控切换矩阵执行切换指令，将不同WGB与不同AP的链路断开或导通。
实施例2
如图8所示，仿真计算机在无线接入点1和无线接入点2之间设置切换位置，当车载无线设备越过切换位置时，仿真计算机发送切换指令。
实施例3
如图9所示，车载无线设备在位置A处所接收的无线接入点2的信号强度超过所接收的接入点1的信号强度达到指定的门限值，因此仿真计算机发送切换指令。
以上实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应由权利要求限定。

Claims (10)

1.一种模拟切换的方法，其特征在于，包括以下步骤：
利用计算机仿真软件模拟多列车在线路上追踪运行；
计算机仿真软件根据所有列车的位置确定切换的时机；或者根据车载无线设备所接收的多个接入点信号的强度来确定切换的时机；
在所述切换的时机发送切换指令；
控制器件将所接收的切换指令进行解析，然后根据解析后的切换指令控制程控切换矩阵中各个切换器件的开与关，模拟车载无线设备在接入点之间的切换。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：
计算机仿真软件在相邻的两个接入点之间设置切换位置。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于：
任一列车经过切换位置时，计算机仿真软件发送切换指令。
4.如权利要求3所述方法，其特征在于：
所述控制器件根据解析后的切换指令，控制程控切换矩阵中各个切换器件的开和关，使得越过切换位置的列车的车载无线设备与当前关联的接入点的链路断开，且与运行方向上的下一个接入点的链路导通。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于：
计算机仿真软件比较车载无线设备所接收的当前关联的接入点和运动方向上的下一个接入点的信号强度，当所接收的下一个接入点的信号强度超过当前关联接入点的信号强度达到指定值时，计算机仿真软件发送切换命令。
6.如权利5所述的方法，其特征在于：控制器件根据解析后的切换指令，控制程控切换矩阵中各个切换器件的开和关，使得车载无线设备与接收信号强度低的、当前关联的接入点的链路断开，与接收信号强度高的、运行方向上的下一个接入点的链路导通。
7.一种模拟切换的设备，其特征在于，包括：
仿真计算机，与控制器件相连接，用于模拟多列车在线路上追踪运行，并根据所有列车的位置确定切换时机，或者根据车载无线设备所接收的信号的强度确定切换时机，并发送切换命令给控制器件。
控制器件，与仿真计算机和程控切换矩阵相连接，用于解析来自仿真计算机的切换指令，并根据解析后的切换指令控制所述程控切换矩阵中各个切换器件的开与关；
程控切换矩阵，与控制器件、接入点和车载无线设备相连接，用于模拟车载无线设备在接入点之间的切换；
多个接入点，通过射频电缆与程控切换矩阵相连接，通过网线和接入点交换机相连接，用于模拟线路上以一定间隔假设的接入点设备；
接入点交换机，用于为终端设备提供与各接入点相连接的数据通道；
多个车载无线设备，通过射频电缆与程控切换矩阵相连接，通过网线和车载无线交换机相连接，用于模拟线路上追踪运行的多列车；
车载无线交换机，用于为终端设备提供与各车载无线设备相连接的数据通道。
8.如权利要求7所述的设备，其特征在于，所述程控切换矩阵包括：
显示器件，与所述控制器件连接，用于显示接入点与车载无线设备之间的连接情况；
切换器件，与所述控制器件连接，用于对射频信号通道进行切换，从而模拟车载无线设备在接入点之间的切换；
射频接口，用于连接接入点或车载无线设备。
9.如权利要求7所述的设备，其特征在于，所述切换器件为射频开关。
10.如权利要求7～9任一项所述的设备，其特征在于，将所述车载无线设备替换为包含无线网卡或具有802.11无线连接功能的手持设备。
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Address after: 100070 Beijing science and Technology Park of Fengtai District Haiying Road No. 6 hospital of Beijing, the headquarters of the International 2 Building No. 3

Patentee after: TRAFFIC CONTROL TECHNOLOGY Co.,Ltd.

Address before: 100070 Beijing science and Technology Park of Fengtai District Haiying Road No. 6 hospital of Beijing, the headquarters of the International 2 Building No. 3

Patentee before: Beijing Traffic Control Technology Co., Ltd.

CP03 Change of name, title or address

Address after: 100070 Beijing science and Technology Park of Fengtai District Seahawks Hospital No. 6 2, No. 3 (Park)

Patentee after: TRAFFIC CONTROL TECHNOLOGY Co.,Ltd.

Address before: 100070 Beijing science and Technology Park of Fengtai District Haiying Road No. 6 hospital of Beijing, the headquarters of the International 2 Building No. 3

Patentee before: TRAFFIC CONTROL TECHNOLOGY Co.,Ltd.

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