真空管道高速飞行列车车地宽带无线通信关键技术的思考

真空管道高速飞行列车(以下简称高速飞行列车)是一种新型轨道交通技术,可实现磁浮列车在接近真空的低压管道内全天候以低机械磨擦、低空气阻力、低噪声模式超高速(超过1 000km/h)运行。保障高速飞行列车安全运行的关键是列车-地面无线通信系统,一方面,列车运行控制、牵引控制、在途监测等安全类数据需要在车地间实时双向通信,并满足"低延时高可靠"的传输要求;另一方面,需要满足乘客的移动电话、互联网业务等非安全数据通信需求,并满足"大容量高移动"的传输要求。总结高速飞行列车车地无线通信的需求,分析高速飞行列车车地无线通信的特点,针对高速飞行列车无线宽带接入应用场景,研究新型漏波近场耦合、基于云端的集中式无线接入网络(C-RAN)、免切换移动小区等关键技术,探讨一种有效解决超高速移动无线宽带接入的理论与增强技术体系,从而为高速飞行列车的宽带接入提供理论与技术支撑。

真空管道高速飞行列车车地无线通信技术

近几年,随着信息技术发展越来越迅速及其应用领域的不断扩张,交通技术的新变革也正渐渐冲破桎梏.真空管道高速飞行列车是一种新型轨道交通技术,可实现磁悬浮列车在接近真空的低压管道中高速运行.由于轮轨摩擦和空气阻力可忽略不计,因此高速飞行列车理论速度可达4 000 km/h.本文基于最新的宽带无线通信理论与技术,针对真空管道高速飞行列车无线宽带接入应用场景,尝试思考一套有效解决超高速移动无线宽带接入的理论与增强技术体系.初步在真空管无线接入、新型漏泄波近场耦合等方面形成系统的解决方案,为真空管道高速飞行列车的宽带接入提供理论与技术支撑.

真空管道高速飞行列车业务复用研究

高速飞行列车的平稳、安全的运行离不开车地无线通信技术的支持,需要包括安全类与非安全类等多类别车地通信业务的有效支撑.研究了高速飞行列车车地通信中突发性运行业务与乘客互联网业务复用传输优化问题,并对其进行求解.将该优化问题分解为两个子问题:乘客传输资源分配问题与突发性运行业务与乘客业务调度问题.首先,通过二维Hopfield网络对乘客传输资源分配问题建模,利用能量函数收敛的性质解决乘客资源分配问题.然后将突发性运行业务与乘客业务调度问题归结为一个机会约束优化问题,通过研究突发性运行业务的累积分布函数将机会约束放宽为线性约束,可利用凸求解器得到最优解.仿真结果表明该复用机制可以实现业务高效复用传输.

真空管道高速飞行列车综合承载业务需求分析

真空管道高速飞行列车(以下简称高速飞行列车)是一种新型轨道交通技术,可实现磁浮列车在接近真空的低压管道内以低机械磨擦、低空气阻力、低噪声模式全天候超高速(超过1000km/h)运行。保障高速飞行列车安全运行的关键是列车-地面无线通信系统,一方面,安全类数据(包括列车运行控制、牵引控制、在途监测等数据)需要在车地间实时双向通信,并满足“低延时高可靠”的传输要求;另一方面,列车上用户的移动性多媒体服务需求也在不断增长,这类非安全类数据需要满足“大容量高移动”的传输要求。基于现有轨道交通车地通信系统综合承载业务需求,结合高速飞行列车的特点,分析高速飞行列车车地通信综合承载业务需求,从而为高速飞行列车的宽带接入提供先验知识。

基于漏波电磁透镜的高速飞行列车无线接入研究

随着高速铁路近几年的迅猛发展,下一代交通技术也正渐渐突破桎梏.当前制约轮轨高铁发展的关键因素是稠密大气,真空管道高速飞行列车是一种新型轨道交通技术,它突破了介质限制,利用磁浮技术,可实现列车在接近真空的密闭管道中超高速(大于1000 km/h)行驶.为解决列车运行在全封闭金属管道中,路边基站信号无法穿透管道壁与列车建立无线链路的问题,文中采用漏泄波导方式来实现管道内无线覆盖.通过特殊的漏泄波导缝隙设计,使得漏泄电磁波在管道腔体内以柱面波形式向列车辐射,从而有效抑制超高速带来的极高Doppler频移.在列车侧,提出一种车顶电磁介质透镜结构,漏泄波导辐射信号可透过透镜直达车内用户,从而实现车载结构与漏泄波导间有效的、无缝的上、下行通信.基于人工介质厚度与相位的定量关系来设计电磁透镜,使得电磁波透过透镜后从柱面波转化为平面波,从而实现更均匀的车厢内无线覆盖.

真空管高速飞行列车通信业务建模

真空管道高速飞行列车(以下简称高速飞行列车)是一种新型轨道交通技术,可实现磁浮列车在接近真空的低压管道内全天候以低机械磨擦、低空气阻力、低噪声模式超高速(超过1000 km/h)运行。车地无线通信系统是保障高速飞行列车安全运行的关键,其中包含的车地通信业务主要可以分为安全与非安全类通信业务。依据业务的不同特征,对高速飞行列车场景中的典型业务使用两层模型进行建模,并针对业务到达时间间隔和分组大小,采用Monte-Carlo方法模拟106次业务分组发送过程,将得出的仿真统计结果与数值分析所推导出的业务传输速率进行比较。分析和总结业务的通用流量模型,得出数据传输速率的流量特性,为实际场景中的业务带宽需求提供参考并给出网络规划基础数据,不同业务流量特性的分析可以为高速飞行列车车地通信系统研究提供帮助。