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数字矿山无线局域网AP接入点的规划与应用研究

作　者: 王冬冬
导　师: 杨维
学　校: 北京交通大学
专　业: 通信与信息系统
关键词: 数字矿山无线局域网无线接入点(AP) 定位系统日志
分类号: TD672
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 244次
引　用: 1次
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内容摘要

无线接入点(AP,Access Point),是WLAN通信系统的核心部件,具有至关重要的作用和广泛的功能。研究WLAN通信系统中AP的规划与应用,对于充分发挥整个系统的性能具有深远意义。由于我国大多数煤矿生产中使用的各种监测、监控与通信系统各自为政,造成通信线路重复投资,建设维修困难,整体效率低下。而数字矿山综合无线通信系统的开发能够实现系统信息的综合利用以及对矿山生产进行统一的自动化调度管理。这对节省建设资源和构建高效安全的煤矿产业具有重要意义。因此,本文深入研究矿下无线通信特点,在数字矿山综合无线管理系统架构下,提出适合于矿下AP的规划设计方法,实现了AP接入点的应用研究,包括开发AP的系统日志(Syslog)功能和无线定位功能,同时运用实验测试验证了上述研究成果。首先,提出适合于矿下环境的AP规划设计方法。根据数字矿山无线通信系统的需要,基于AP的设计原则,本文对通常地面AP的规划设计方法进行改进。通过研究煤矿巷道的电磁波传播损耗规律,得到井下电波传播模型,对AP无线链路进行计算仿真,获得煤矿井下AP的覆盖范围,依据提出的AP规划设计方法,从AP的位置部署、数量分配和信道配置等方面对AP接入点进行规划设计。其次,依托数字矿山综合无线通信管理系统的架构,完成了AP接入点的应用研究,包括设计实现了AP接入点的系统日志功能和移动站点的无线定位功能。AP的系统日志功能,主要是对站点加入或离开AP的时间、站点地址和AP地址等信息进行记录,保留AP的状态信息,实现对移动站点的调整和分配,进而对整个系统进行综合管理和调度;移动站点的无线定位主要是随着用户位置的不同,及时地提供与位置相关的信息。通过这些应用研究,最大限度的发挥了数字矿山综合无线局域网的AP的优势,节省了数字矿山综合无线通信管理系统的成本。最后,为了验证上述研究成果,在北京交通大学校园环境下和内蒙古上湾煤矿的矿井环境下对上述研究成果进行了测试。测试结果表明,AP的规划设计结果,能够对数字矿山WLAN通信系统下的移动终端进行覆盖,并保持良好的通信状态;开发的AP接入点在煤矿井下能够实现Syslog功能并能够较准确实现移动终端的定位。

全文目录

致谢  5-6
中文摘要  6-7
ABSTRACT  7-11
1 引言  11-14
  1.1 煤矿井下通信的现状及问题  11-12
  1.2 煤矿井下通信系统国内外现状  12
  1.3 无线通信系统在煤矿井下应用的意义  12
  1.4 本文的主要工作  12-14
2 数字矿山综合无线通信管理系统  14-38
  2.1 数字矿山综合无线通信管理系统简介  14-19
    2.1.1 系统拓扑结构  14-15
    2.1.2 系统组成  15-18
    2.1.3 系统的硬件平台及软件开发调试环境  18
    2.1.4 系统优势  18-19
  2.2 无线局域网的网络组成和协议标准  19-28
    2.2.1 无线局域网的物理结构  19-21
    2.2.2 无线局域网的IEEE 802.11协议  21-24
    2.2.3 WLAN的帧结构  24-28
  2.3 数字矿山无线通信系统中的AP  28-37
    2.3.1 AP的硬件介绍  29-31
    2.3.2 AP的软件介绍  31-32
    2.3.3 AP的工作流程  32-37
  2.4 本章小结  37-38
3 数字矿山综合无线局域网AP的规划设计  38-59
  3.1 AP规划设计原则  38-40
    3.1.1 AP的覆盖设计原则  38-39
    3.1.2 AP的面向用户设计原则  39-40
  3.2 煤矿井下AP的规划设计  40-41
  3.3 AP覆盖范围获取  41-50
    3.3.1 井下噪声分析  41-42
    3.3.2 井下巷道电波传播特性分析方法  42-43
    3.3.3 井下巷道传播特性分析  43-47
    3.3.4 无线链路计算  47-50
  3.4 煤矿井下AP的规划设计实现  50-58
    3.4.1 AP位置的初始部署与修正  50-52
    3.4.2 AP的数量调整不同子系统下的AP规划  52-53
    3.4.3 AP信道的配置  53-54
    3.4.4 系统的DS与骨干网的配置  54-58
  3.5 本章小结  58-59
4 数字矿山综合无线局域网AP接入点的应用研究  59-78
  4.1 概述  59-60
  4.2 系统日志功能的设计与实现  60-68
  4.3 无线定位功能的设计与实现  68-77
    4.3.1 无线定位功能分析  68-72
    4.3.2 无线定位功能实现  72-77
  4.4 本章小结  77-78
5 数字矿山综合无线通信管理系统测试  78-108
  5.1 测试工具介绍  78-80
    5.1.1 OmniPeek分析软件  78-79
    5.1.2 Network Stumbler分析软件  79-80
  5.2 校园模拟测试  80-92
    5.2.1 AP测试场景  81-83
    5.2.2 测试步骤  83-88
    5.2.3 测试结果及分析  88-90
    5.2.4 测试改进方案  90-92
  5.3 上湾煤矿实地测试  92-107
    5.3.1 AP测试场景  92-97
    5.3.2 测试步骤  97-102
    5.3.3 RSSI测试结果  102-104
    5.3.4 测试结果分析  104-107
  5.4 本章小结  107-108
6 结论  108-109
参考文献  109-111
作者简历  111-113
学位论文数据集  113

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