[发明专利]真空管飞行列车车地通信网络的组网方法

说明书

本发明提供了一种真空管飞行列车车地通信网络的组网方法,包括：以真空管列车沿线所需BBU池的数目以及BBU池对应的位置坐标为变量；以传输时延最小化为目标函数；以一个RRU仅能连接到一个BBU中、BBU与RRU间的距离不得超过BBU的最大通信范围为约束条件，求解得到组网中真空管列车沿线所需BBU池的数目和每个BBU池对应的位置坐标；根据得到的真空管列车沿线所需BBU池的数目和每个BBU池对应的位置坐标进行组网。本方法可以实现整条真空管线路上的电波无缝覆盖，最小化车内通信用户至核心网的信息传输时延。

技术领域

本发明涉及真空管飞行列车车地通信技术领域，尤其涉及一种真空管飞行列车车地通信网络的组网方法。

背景技术

随着中国高速铁路技术发展迅猛，中国高铁建设取得的进展吸引了全世界的目光，中国实现了在高铁领域从“追赶者”到“领导者”的飞跃。同时被誉为“第五种交通工具”的下一代超高速列车——低真空磁浮高速列车结合了磁悬浮和低真空管道技术，最高时速达4000km/h，对国民经济发展意义重大。真空管高速飞行列车的安全运行离不开可靠的车地通信系统。同时，车内一些安全类通信业务，如列车牵引系统、列车运行控制系统以及监控系统等保障飞行列车安全的系统的通信，其对时延较为敏感。为了保障真空管高速飞行列车的正常运行，同时要满足车地通信的低时延需求，需要研究一种新型组网方式来保障车地通信的安全性与可靠性。

无线云接入网(Cloud Radio Access Networks,C-RAN)被认为是在轨道交通场景下的一种高效通信接入网架构。现有的传统4G基站由天线、基带处理单元(Baseband Unit,BBU)和无线射频拉远单元(Remote Radio Unit,RRU)三部分组成，其中，RRU通过前程链路与基带处理池(简称BBU池)进行数据交换。C-RAN是在此基础上将多个BBU集中到一个BBU池，多个RRU连接到集中式BBU池，BBU池对这些资源实行集中控制。C-RAN大幅度降低了机房数量、站址配套设施和站址租赁等费用，节省了建设和运营成本，同时BBU集中化使得BBU之间的延迟大大降低，确保了小区的边缘吞吐率，还方便了资源的集中控制和调度，大大提高了资源利用率及工作效率。

在轨道交通中，通过基于C-RAN的无线云接入架构可在一定区域范围内实现列车通信的免切换。但是，考虑到信号在前程链路中的传输时延等因素，RRU到BBU池间的前程链路距离一般不会超过某一限定值。此外，一段真空管线路往往上百公里乃至上千公里，需要多个BBU池的接力来实现通信的无缝覆盖。同时，考虑到建设经费等因素，真空管线路的部署往往具有稀疏性，即在某个区域内仅有一条真空管线路，难以实现密集的真空管列车运输网。此时，列车在单条管道内运行时，应将车内通信用户至核心网的数据传输时延最小化，以提升通信质量。

因此，需要一种可以从真空管沿线部署的BBU池入手、综合考虑BBU池的部署数量以及具体的部署位置、为单条线路上的真空管飞行列车车地通信提供低时延通信体验的真空管飞行列车车地通信网络的组网方法。

发明内容

本发明提供了一种真空管飞行列车车地通信网络的组网方法，以解决现有技术问题中的缺陷。

为了实现上述目的，本发明采取了如下技术方案。

一种真空管飞行列车车地通信网络的组网方法，包括：

以真空管列车沿线所需BBU池的数目以及BBU池对应的位置坐标为变量；以传输时延最小化为目标函数；以一个RRU仅能连接到一个BBU中、BBU与RRU间的距离不得超过BBU的最大通信范围为约束条件，求解得到组网中真空管列车沿线所需BBU池的数目和每个BBU池对应的位置坐标；

根据得到的真空管列车沿线所需BBU池的数目和每个BBU池对应的位置坐标进行组网。

优选地，目标函数如下式(1)所示：