基于通信的列车控制系统(Communication Based Train Control,CBTC)能够有效地解决传统的轨道电路列车控制系统的诸多问题,具有安全高效、灵活通用的特点,因此在城市轨道交通系统中获得了广泛的应用。目前的CBTC系统大多采用成熟的基于IEEE 802.11协议的无线局域网技术作为其数字通信传输系统,为系统中信息数据流的传输提供有效的支持。但是随着人们对列车控制系统的性能和信息服务多样化的需求不断提高,在基于802.11协议的CBTC系统中也存在一些尚待解决的问题。例如,目前的CBTC通信系统仅能传输低带宽的列车运行信息和控制信令,如果能够通过实时传输高带宽的多媒体应用数据流,不仅能够使地面工作人员更加及时地掌握列车运行状况,而且能够为旅客提供多样化的信息服务。本文针对在CBTC系统中传输视频数据的若干问题进行讨论,并提出可行的解决方案。本文首先提出传统的CBTC系统在传输视频数据时需要解决的两个问题:一是如何利用有限的系统资源在保证基本的运行控制信息传输的同时高效的传输视频数据;二是如何解决CBTC移动节点(列车)越区切换频繁所造成的数据流传输中断的问题。针对上述第一个问题,本文在研究现有的数字通信网络流量整形及QoS保证机制的基础上提出了通过在网络接口层配置优先级队列来实现利用一个无线网络接口同时传输运行控制信息和视频信息的方案。该方案在系统的网络接口层配置流量整形系统,根据不同数据流的属性(例如目的端口)对数据包进行分类,并维护具有不同优先级的发送队列。在网络发生拥塞时,高优先级的控制信息能够保证获得需要的带宽,而低优先级的视频数据队列自适应的调整发送速率来充分利用剩余网络带宽。本文通过使用网络配置工具iproute2在基于Linux系统的测试平台上进行试验测试,说明了该方案可以有效地保证高优先级的网络流量的带宽和时延要求,同时低优先级的网络可以充分利用剩余带宽,从而解决了上述利用有限的系统资源传输多种网络数据的问题。针对上述第二个问题,本文首先讨论了传统的越区切换方案的不足、IAPP协议和Mobile IP快速切换协议在实现快速平滑切换方面所作的改进以及这些协议应用于CBTC系统的不足之处,指出视频流通过无连接的UDP协议由列车向地面单向传输的特点会使这些协议失效。文本接着讨论了CBTC系统的两个显著特点以及由此带来的设计决策:CBTC系统中移动节点运动方式的简单性使实现简单有效的运动估计(Movement Detection)算法成为可能;CBTC系统中同一AP服务区域内移动节点的稀疏性使在一个移动节点上同时使用两个无线网络接口成为可能。在综合考虑这两个特点的基础上本文提出了双信道异步越区切换方案。在该方案中,一个移动节点同时使用两个独立的无线网络接口与地面控制系统通信。通过配置越区切换算法中的参数,两个网络接口分别进行“提前”切换和“滞后”切换,使得在移动节点在跨越不同服务区域的过程中始终有一个网络接口处于正常工作状态,从而实现了视频数据流的不间断传输。本文通过在基于NS2的仿真平台上的仿真,比较了传统的切换方案与本文中的双信道异步切换方案在性能上的区别,验证了本方案的有效性,并通过仿真结果分析了切换算法中的关键参数对算法性能的影响。