[發明專利]一種面向高速鐵路寬帶無線通信的快速光波長切換方法

有效

• 申請號: 201711007445.2
• 申請日: 2017-10-25
• 公開（公告）號: CN107708225B
• 公開（公告）日: 2020-12-18
• 發明（設計）人: 鄒喜華;李沛軒;潘煒
• 申請（專利權）人: 西南交通大學
• 主分類號: H04W88/08
• 分類號: H04W88/08;H04B10/2575;H04W72/04
• 代理公司: 成都信博專利代理有限責任公司 51200
• 代理人: 舒啟龍

一種面向高速鐵路寬帶無線通信的快速光波長切換方法。列車在包含多個遠端射頻單元區間的某一路段內運行過程中，同一光波長支撐一列高速列車的數據容量；不同波長光載波經波分復用，經光纖鏈路傳輸到該路段內的多個遠端射頻單元RRU。RRU呈帶狀覆蓋鐵路沿線區域，且所有RRU都包含所有的光波長資源。在該路段內，列車在各個RRU所覆蓋區間之中高速運行期間始終占用同一光波長資源，從而避免了因高速運行下區間快速改變而需要的頻繁波長切換，從而保證高速列車在運行過程中無線通信的平穩性和可靠性。

技術領域

本發明涉及光載無線通信方法，特別是在高速鐵路寬帶無線接入、網絡覆蓋場景下的光波長快速切換的通信方法。

背景技術

當前，中國建立了世界最大規模的高速鐵路網，運營里程超過2.2萬公里，占全球65％以上。現有鐵路綜合數字移動通信系統(GSM-R)雖能夠應用于高速鐵路(250km/h)，但因傳輸速率受限而無法滿足各種新興業務如新媒體、高清視頻、虛擬現實/增強現實(VR/AR)等帶來的高速旅客日益增長的無線接入速率需求。為適應高速鐵路中寬帶接入需求，基于衛星通信，泄露電纜，現有移動通信網絡，WiMAX等技術的不同無線接入方案先后被提出。其中，基于光載無線技術(RoF)的鐵路寬帶無線接入方案因其將光纖通信與無線通信結合起來，能夠利用光纖的低損耗、高帶寬的特性來提升無線接入的帶寬，受到了廣泛的關注(B.Lannoo,D.Colle,M.Pickavet,and P.Demeester,“Radio-over-fiber based solutionto provide broadband internet access to train passengers,”IEEE CommunicationsMagazine,vol.45,no.2,pp.56–62,2007)。

典型的光載無線技術(RoF)方案包含一個中心處理單元和若干個遠端無線接入點組成，它們之間用光纖連接。在鐵路應用場景中，利用鐵路沿線分布的遠端射頻單元(RRU)對高速運行的列車進行無線覆蓋。其優勢是中心處理單元負責集中控制、基帶處理等，而分布在鐵路沿線的遠端射頻單元大為簡化而只負責射頻信號的收發和放大，從而使布網的成本大大降低，系統操作、控制和維護也很靈活。

需要指出的是，在上述應用于鐵路場景的RoF網絡中，每個遠端射頻單元與特定光波長匹配，即固化的光載波。運動的列車在不同的遠端射頻單元覆蓋區間切換時，一般需要通過光開關等方式來不斷地實現光波長的切換。而在高速鐵路的特定場景中，列車的高速行駛將導致越區切換非常頻繁，同時高速移動也對系統處理切換的最小延時提出了更高要求。例如，列車速度足夠快以至于穿越單個遠端射頻單元無線覆蓋區間的時間小于系統處理波長切換的最小時延，會導致掉話，降低用戶體驗。因此，在高速移動場景下，克服頻繁切換和減少切換時延是目前高速鐵路無線接入系統需要關注的重點和難點。

發明內容

鑒于光載無線接入方案在高速鐵路的應用優勢以及上述典型RoF方案在高速鐵路快速波長切換中的不足，本發明旨在提供一種面向高速鐵路寬帶無線通信的快速可靠光波長切換方案，以滿足高速鐵路應用場景中寬帶無線接入需求，克服該場景下頻繁波長切換問題。

本發明的目的通過如下手段來實現。

一種面向高速鐵路寬帶無線通信的快速可靠光波長切換方案，主要步驟如下：列車在整個路段內運行過程中，一個光波長支撐一列高速列車的寬帶無線接入業務，不同波長光載波在波分復用模式下通過光纖鏈路由光線路終端傳輸到該路段沿線分布的多個遠端射頻單元；多個遠端射頻單元呈帶狀覆蓋鐵路沿線區域，不同的遠端射頻單元包含所有的光波長資源，在整個列車運行的過程中，某一固定波長被分配給所述列車以支持其寬帶無線接入服務；列車從一個遠端射頻單元覆蓋區間高速進入到另一個遠端射頻單元覆蓋區間時，列車所占用的光波長資源和上一區間形同而無需進行頻繁的波長切換，以保證高速列車運行過程中無線通信的平穩性和可靠性。

與現有技術相比，本發明的有益效果是：