随着无线通信技术和城市轨道交通的发展,无线局域网已经越来越多地应用到地铁环境中。在慢速移动环境中,无线局域网可以满足联网访问的要求;但在快速移动环境中,无线局域网对移动性的支持有所欠缺。如何提高快速移动环境中的服务质量,尤其是减少高速移动中的切换延迟和网络丢包,成为亟待解决的问题。本课题来源于江苏省重大成果转化专项“城市轨道交通列车自动控制系统”的子项目“IEEE802.11a/b/g标准、通用化的无线电台的工程化研发”。如何保证无线切换过程中的车-地通信是整个通信系统的首要问题,切换性能直接影响到无线网络的服务质量。本文首先介绍了地铁通信环境中的无线网络构成,分析了当前移动无线通信环境中存在的问题;然后对当前无线切换方案进行了比较研究,针对地铁移动无线通信环境,分别就车载无线站(STA)采用单、双无线网卡环境提出了相应的切换方案;最后分别对两种切换方案进行了系统实现和测试。在STA单无线网卡环境中,本文分别对切换过程中的延迟和丢包提出了改进方法。针对切换延迟问题,结合地铁应用环境,采用了缩减扫描信道数的方法,有效降低了扫描延迟;针对丢包现象,提出了一种数据链路层的缓冲算法——Layer2-Buff算法。该算法在数据链路层指导网络数据的传输,通过专用缓冲区进行存储转发,以降低切换过程中的丢包率,提高网络服务质量。最后采用Ixchariot和smokeping测试软件,从切换延迟、网络吞吐量和丢包率三方面对单无线网卡切换方案进行测试分析,结果表明该方案大幅降低了网络延迟,切换过程中的丢包数目也随之降低,有效提高了切换过程中的网络吞吐量。在STA双无线网卡环境中,本文控制STA的两块无线网卡协同工作,实现了软切换。首先将信道质量指示引入到无线切换中,根据列车行驶的历史数据,得到切换过程中信道质量指示的变化,以此确定更换工作网卡的时机;然后对数据传输过程进行监控,到某阈值即更换工作网卡,协调两块无线网卡共同实现软切换功能。正常情况下,一块无线网卡进行数据传输,另一块网卡做辅助功能完成切换;若出现切换异常或网卡异常,则采用单无线网卡切换机制。实验结果表明,该方案在单无线网卡切换机制的基础上,进一步解决了网络延迟问题,最大程度上保证了地铁移动通信网络环境中数据传输的可靠性。