计算机网络与无线通信技术相结合产物无线局域网(WLAN)作为轨道交通数据通信系统应用的研究已经成为重要发展趋势,切换问题是其中的一个热点研究问题。由于WLAN中无线电台功率有限导致单个无线电覆盖范围一般在数百米以内,车载移动无线电需要频繁地在不同接入点间进行链路切换。切换不仅会造成数据包丢失降低网络可靠性,时延过长也会导致一定时间的网络中断,对无线网络性能的高低起着关键影响。本文首先简单介绍了轨道交通中的数据通信系统,概述了IEEE 802.11 WLAN的基本概念、组成、发展及在轨道交通中应用的局限性,分析总结了WLAN数据链路层切换技术的国内外研究进展,引入了作为本文WLAN切换机制研究对象的MadWifi。其次,针对平滑切换问题,本文分析了切换过程中的丢包原因和时机,结合无线网络中常用的存储转发思想,通过Netlink套接字进行用户和内核空间通信以获取无线链路事件,使用Packet套接字对数据链路帧进行截获和转发,在Linux无线AP上实现了一种独立于驱动的用户空间平滑切换机制,经过fping和Ixchariot等网络性能测试工具验证,改进后的平滑切换机制大大降低了切换过程中的丢包率,提高了网络性能。再次,在快速切换方面,本文针对轨道交通的特殊环境,轨旁相邻AP采用相同信道部署,修改MadWifi驱动实现对不同BSS信标帧的获取,通过对RSSI的纵横比较适时触发快速切换。由于没有采用WPA等较耗时的安全协商机制,且勿需扫描就可以持续不断地获取邻近AP状态,快速切换机制可以把切换时延控制在20ms以内,尽可能地保证了链路的稳定可靠。最后,本文给出了改进的平滑和快速切换机制在轨道交通中的应用,介绍了一种数据通信系统软件框架,采用链路冗余和超时重发机制来解决无线信道不可靠问题,实现了数据通信系统的零丢包,同时使用无线接入控制、防火墙和IPSec等安全策略来弥补为了降低切换时延而采取的开放认证措施,提高了应用数据的安全性。