[發明專利]真空管飛行列車車地通信網絡的組網方法

有效

• 申請號: 202011138640.0
• 申請日: 2020-10-22
• 公開（公告）號: CN112367636B
• 公開（公告）日: 2021-10-01
• 發明（設計）人: 張嘉馳;劉留;王凱;韓柏濤;樊圓圓;莊凌凡;李錚;周濤
• 申請（專利權）人: 北京交通大學
• 主分類號: H04W4/42
• 分類號: H04W4/42;H04W16/18;H04W64/00;H04W84/18
• 代理公司: 北京市商泰律師事務所 11255
• 代理人: 姜威

本發明提供了一種真空管飛行列車車地通信網絡的組網方法,包括：以真空管列車沿線所需BBU池的數目以及BBU池對應的位置坐標為變量；以傳輸時延最小化為目標函數；以一個RRU僅能連接到一個BBU中、BBU與RRU間的距離不得超過BBU的最大通信范圍為約束條件，求解得到組網中真空管列車沿線所需BBU池的數目和每個BBU池對應的位置坐標；根據得到的真空管列車沿線所需BBU池的數目和每個BBU池對應的位置坐標進行組網。本方法可以實現整條真空管線路上的電波無縫覆蓋，最小化車內通信用戶至核心網的信息傳輸時延。

技術領域

本發明涉及真空管飛行列車車地通信技術領域，尤其涉及一種真空管飛行列車車地通信網絡的組網方法。

背景技術

隨著中國高速鐵路技術發展迅猛，中國高鐵建設取得的進展吸引了全世界的目光，中國實現了在高鐵領域從“追趕者”到“領導者”的飛躍。同時被譽為“第五種交通工具”的下一代超高速列車——低真空磁浮高速列車結合了磁懸浮和低真空管道技術，最高時速達4000km/h，對國民經濟發展意義重大。真空管高速飛行列車的安全運行離不開可靠的車地通信系統。同時，車內一些安全類通信業務，如列車牽引系統、列車運行控制系統以及監控系統等保障飛行列車安全的系統的通信，其對時延較為敏感。為了保障真空管高速飛行列車的正常運行，同時要滿足車地通信的低時延需求，需要研究一種新型組網方式來保障車地通信的安全性與可靠性。

無線云接入網(Cloud Radio Access Networks,C-RAN)被認為是在軌道交通場景下的一種高效通信接入網架構。現有的傳統4G基站由天線、基帶處理單元(Baseband Unit,BBU)和無線射頻拉遠單元(Remote Radio Unit,RRU)三部分組成，其中，RRU通過前程鏈路與基帶處理池(簡稱BBU池)進行數據交換。C-RAN是在此基礎上將多個BBU集中到一個BBU池，多個RRU連接到集中式BBU池，BBU池對這些資源實行集中控制。C-RAN大幅度降低了機房數量、站址配套設施和站址租賃等費用，節省了建設和運營成本，同時BBU集中化使得BBU之間的延遲大大降低，確保了小區的邊緣吞吐率，還方便了資源的集中控制和調度，大大提高了資源利用率及工作效率。

在軌道交通中，通過基于C-RAN的無線云接入架構可在一定區域范圍內實現列車通信的免切換。但是，考慮到信號在前程鏈路中的傳輸時延等因素，RRU到BBU池間的前程鏈路距離一般不會超過某一限定值。此外，一段真空管線路往往上百公里乃至上千公里，需要多個BBU池的接力來實現通信的無縫覆蓋。同時，考慮到建設經費等因素，真空管線路的部署往往具有稀疏性，即在某個區域內僅有一條真空管線路，難以實現密集的真空管列車運輸網。此時，列車在單條管道內運行時，應將車內通信用戶至核心網的數據傳輸時延最小化，以提升通信質量。

因此，需要一種可以從真空管沿線部署的BBU池入手、綜合考慮BBU池的部署數量以及具體的部署位置、為單條線路上的真空管飛行列車車地通信提供低時延通信體驗的真空管飛行列車車地通信網絡的組網方法。

發明內容

本發明提供了一種真空管飛行列車車地通信網絡的組網方法，以解決現有技術問題中的缺陷。

為了實現上述目的，本發明采取了如下技術方案。

一種真空管飛行列車車地通信網絡的組網方法，包括：

以真空管列車沿線所需BBU池的數目以及BBU池對應的位置坐標為變量；以傳輸時延最小化為目標函數；以一個RRU僅能連接到一個BBU中、BBU與RRU間的距離不得超過BBU的最大通信范圍為約束條件，求解得到組網中真空管列車沿線所需BBU池的數目和每個BBU池對應的位置坐標；

根據得到的真空管列車沿線所需BBU池的數目和每個BBU池對應的位置坐標進行組網。

優選地，目標函數如下式(1)所示：