一种轨道交通多运行线车地无线通信网络组网方法及系统技术方案

本发明专利技术属于无线通信技术领域，提供了一种轨道交通多运行线车地无线通信网络组网方法及系统，该方法包括：分布单元(DU)部署在轨道交通沿线，集中单元(CU)部署在远离运行线位置，两者位置固定；CU与DU多对多物理连接，列车运行时仅能与一个DU通信，DU在逻辑上仅能选择一个CU通信；列车所在的DU选择不同固定CU时产生选择代价，列车移动经由不同DU时，通信资源在不同CU间迁徙时产生代价；根据不同运行线的运行时刻和轨迹，求得运行线交集区域内对应的CU，遍历运行线在该区域内所经由的所有CU，确定出所有运行线周边部署的DU和CU间的最优逻辑连接关系。该方法降低了越区切换的代价，提高了车地无线通信的可靠性。高了车地无线通信的可靠性。高了车地无线通信的可靠性。

【技术实现步骤摘要】
一种轨道交通多运行线车地无线通信网络组网方法及系统


[0001]本专利技术属于无线通信
，具体涉及一种轨道交通多运行线车地无线通信网络组网方法及系统。

技术介绍

[0002]随着我国轨道交通的蓬勃发展，轨道交通在城市居民日常出行方式中的比重也随之增高，而大量轨道交通线路的开通与运营也极大地促进了车地无线通信技术的发展。随着城市轨道交通运营智能化升级、全自动无人驾驶技术的广泛应用，海量数据运行数据和信息迫切需要通过引入先进的无线通信方式实现更高效快速传输。2019年，工信部颁发5G商用牌照，我国正式开启5G商用元年，近年来5G在垂直行业得到了广泛应用。因而，将5G通信技术应用于城市轨道交通中存在巨大的前景与潜力。
[0003]在5G通信系统中，分布单元（distributed unit, DU）和集中单元（centralized unit, CU）是多对一的物理连接关系，即：单个CU和连接到多个DU，而一个DU仅能连接到一个CU。在城市轨道交通运行场中，列车在跨越不同小区时会产生越区切换进而需要将通信资源由当前小区迁徙至下一小区，采本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种轨道交通多运行线车地无线通信网络组网方法，所述网络包括：若干分布单元(DU)，部署在轨道交通沿线；若干集中单元(CU)，部署在远离轨道交通线路的位置，且两者位置固定不变；集中单元与分布式单元物理上为多对多的连接关系，列车运行时仅能与一个分布单元通信，一个分布单元在逻辑上仅能选一个集中单元进行通信；其特征在于，所述方法包括：步骤1：建立运行线上分布单元和集中单元的物理连接矩阵；步骤2：计算列车所在的分布单元选择不同集中单元时的选择代价；步骤3：计算列车移动经由不同分布单元，不同分布单元连接不同集中单元时，通信资源在不同集中单元间迁徙时的迁徙代价；步骤4：根据不同运行线的运行时刻和轨迹，计算运行线交集区域内对应的集中单元，通过遍历运行线在该区域内所经由的所有集中单元，确定所有运行线周边部署的分布单元和集中单元间的最优逻辑连接关系，选择列车运行时分布单元连接的集中单元。2.根据权利要求1所述的轨道交通多运行线车地无线通信网络组网方法，其特征在于，所述步骤1具体包括：定义所有集中单元集合为，其中表示集中单元总数量；所有分布单元集合为，其中表示分布单元总数目；对于一个集中单元C
p
，其与周边的个分布单元相连接，设定二元变量表示集中单元C
p
与分布单元D
q
物理上相连接，表示物理上不相连；则集中单元与分布单元间物理连接矩阵表示为：。3.根据权利要求2所述的轨道交通多运行线车地无线通信网络组网方法，其特征在于，所述步骤2具体包括：分布单元D
q
选择集中单元C
p
的选择代价计算公式为：，其中为集中单元C
p
的实时任务负载，为集中单元C
p
最大计算能力。4.根据权利要求3所述的轨道交通多运行线车地无线通信网络组网方法，其特征在于，所述步骤3具体包括：通信资源从集中单元C
p
至集中单元C的迁徙代价公式为：，其中，表示列车l的平均车地通信吞吐量；表示集中单元C
p
与集中单元C间的距离；表示集中单元C
p
至集中单元C间的链路容量；场景表示列车在连接到同一集中单元的分布单元覆盖范围内运行时，由同一集中单元进行通信资源处理，此时无需进行资源迁徙；场景场景场景表示集中单元C
p
与集中单元C物理上相连，
场景表示集中单元C
p
与集中单元C物理上不相连；列车经由分布单元D
q
选择集中单元C
p
并移动至集中单元C的迁徙代价为： 。5.根据权利要求4所述的轨道交通多运行线车地无线通信网络组网方法，其特征在于，所述步骤4具体包括：根据不同运行线的运行时刻和轨迹，求得运行线交集区域内对应的分布单元，具体的，对于列车运行线l，其经过若干分布单元区域，对应的分布单元序列标签记为，其中表示列车l运行轨迹中所经过的集中单元数目，每个集中单元所连接的分布单元标签可通过查找连接矩阵得到；设列车运动至分布单元D
q
区域内，通过计算出分布单元D
q
对应的物理相连的集中单元标签，设可选择的集中单元标签为，而分布单元D
q
且仅能选择一个集中单元，假定最终选择的集中单元为C
p
，记选择变量为 ，且有约束条件，则列车运行线l整条线路上对应的总迁徙代价为：，约束条件为：约束条件为：，其中，表示列车选择的分布单元为D，选择的集中单元为C时的选择变量；表示列车运行线从分布单元D
q
移动至分布单元D时，对应的通信资源从集中单元C
p
迁徙至集中单元C所产生的迁徙代价；约束条件表示列车在分布单元D
q
和分布单元D区域内仅能选择一个集中单元进行通信；针对列车运行线l，采用Floyd
‑
Washall算法计算最优“集中单元
‑
分布单元”逻辑连接关系：构建集中单元与分布单元间的拓扑连接关系图，根据选择代价计算公式和迁徙代价公式计算边的权重，在应用Floyd
‑
Washall算法时，拓扑连接关系图中两个节点i和j之间的距离计算公式如下：，其中，k表示节点i和j之间的所有可能节点；针对运行线l和交集中的集中单元集合，其中表示运行线l和交集中的集中单元的总数目，依次遍历集中单元集合中的所有元素，在遍历过程中，假设运行线l选择了集中单元C
p
，即元素，需更新该集中单元对应的；其中，表示运行线l上分布单元选择集中单元的选择代价；针对运行线，按照Floyd
‑
Washall算法计算出其最优的“集中单元
‑
分布单元”逻辑连接关系，遍历中所有元素，计算得出每个元素所对应的所有运行线迁徙总代价，通过对比个总迁徙代价，选出总迁徙代价最小的集中单元即为最优的集中单元。6.一种轨道交通多运行线车地无线通信网络组网系统，所述网络包括：若干分布单元，部署在轨道交通沿线；若干集中单元，部署在远离轨道交通线路的位
置，且两者位置固定不变；集中单元与分布式单元物理上为多对多的连接关系，列车运行时仅...

【专利技术属性】
技术研发人员：王栋，张嘉驰，张广渊，袁伟玉，郭静，郭瑞，
申请(专利权)人：山东交通学院，
类型：发明
国别省市：