CN111800678B - 超高速铁路无线光通信网络控制方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种超高速铁路无线光通信网络控制方法及装置，该方法包括：选择真空隧道中需要采用的光接入节点，并配置光接入节点参数；下行通信时，光接入节点从主干网络获取待发射信号，并与真空隧道中相邻的多个光接入节点组成单频网，同时同频发射待发射信号；上行通信时，光接入节点接收超高速列车发送的光信号，并与真空隧道中相邻的多个光接入节点联合接收光信号后，发送到主干网络。因此，该方法能够节省能量，同时还能有效地减少列车运行过程中的切换次数，从而降低系统延迟，在保证通信质量的前提下，实现车地之间超高速及低延时的通信。
Description
技术领域
本发明涉及数字信号传输与组网技术领域，特别涉及一种超高速铁路无线光通信网络控制方法与装置。
背景技术
随着经济和技术的发展，现代社会对速度的要求越来越高，开始要求以1000千米每小时以上的速度进行超高速铁路运输。在车辆系统中，高速列车的阻力与速度的平方成正比，空气动力噪声与速度的八次方成正比。因此，速度越高，高速列车产生的噪声污染越严重。归根结底，高速的障碍来自周围的介质，即稠密的大气。
为了解决上述问题，可以在地面建立了类似于航空飞行的低真空环境，从而降低列车运行时的空气阻力和空气动力噪声。当超高速列车在封闭的真空金属管内的速度达到每小时数千千米时，根据切换时间与速度的反比关系，真空隧道传输系统的网络切换频率将是常规高铁方案的5倍以上。这种频繁的切换将大大增加系统延迟。假设小区范围为300米，超高速列车速度为1000千米每小时，几乎每秒都会发生一次切换。显然，这种频繁的切换将导致明显不可接受的重大性能损失，例如，极其严重的系统延迟。
另外，由于超高速列车在真空隧道中并不是密集存在的，因此，当真空隧道上的光接入点时刻处于激活状态时，会增大系统能耗，降低能源利用率。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。
为此，本发明的一个目的在于提出一种超高速铁路无线光通信网络控制方法，该方法能够节省能量，同时还能有效地减少列车运行过程中的切换次数，从而降低系统延迟，在保证通信质量的前提下，实现车地之间超高速及低延时的通信。
本发明的另一个目的在于提出一种超高速铁路无线光通信网络控制装置。
为达到上述目的，本发明一方面实施例提出了一种超高速铁路无线光通信网络控制方法，包括：
S1，在真空隧道中，选择部分光接入节点，并配置选择的光接入节点的参数；
S2，下行通信时，所述光接入节点从主干网络获取待发射信号，并与真空隧道中相邻的多个光接入节点组成单频网，同时同频发射所述待发射信号；
S3，上行通信时，光接入节点接收超高速列车发送的光信号，并与真空隧道中相邻的多个光接入节点联合接收所述光信号后，发送到所述主干网络。
本发明实施例的超高速铁路无线光通信网络控制方法，在真空隧道中，选择部分光接入节点，并配置选择的光接入节点的参数；下行通信时，光接入节点从主干网络获取待发射信号，并与真空隧道中相邻的多个光接入节点组成单频网，同时同频发射待发射信号；上行通信时，光接入节点接收超高速列车发送的光信号，并与真空隧道中相邻的多个光接入节点联合接收光信号后，发送到主干网络。由此，能够通过激活-关闭机制节省网络能量，同时还能通过以列车为中心的方法有效地减少列车运行过程中的切换次数，从而降低系统延迟，在保证通信质量的前提下，实现车地之间超高速及低延时的通信。
另外，根据本发明上述实施例的超高速铁路无线光通信网络控制方法还可以具有以下附加的技术特征：
进一步地，在本发明的一个实施例中，所述S1中，通过控制中心选取需要激活和需要关闭的光接入节点，并配置光接入节点参数。
进一步地，在本发明的一个实施例中，所述S1中，通过现有服务的光接入节点自主控制需要激活和关闭的光接入节点，向超高速列车运行方向激活多个未到达的光接入节点，并主动配置光接入节点参数；向超高速列车离开方向，关闭多个已经离开服务区间的光接入节点。
进一步地，在本发明的一个实施例中，所述S1中，节点配置参数选择为服务于每辆超高速列车均采用相同频率。
进一步地，在本发明的一个实施例中，所述S1中，节点配置参数选择为服务于每辆超高速列车采用不同频率，通过采用不同波长光实现不同频率，或，同一波长光但利用光梳或者正交频分复用不同子载波实现不同频率。
进一步地，在本发明的一个实施例中，所述S2中，所述主干网络通过光网络发送信号，光接入节点先转变为电信号后，只处理与待接收列车相关的信号，并驱动光发射器转变为光信号发送。
进一步地，在本发明的一个实施例中，所述S2中，所述主干网络通过光网络发送信号，光接入节点不进行处理直接转变为光信号进行发送。
进一步地，在本发明的一个实施例中，所述S3中，各个光接入节点不对接收的光信号进行处理，直接通过光网络发送到所述主干网络。
进一步地，在本发明的一个实施例中，所述S3中，各个光接入节点将接收的光信号转换为电信号，进行处理后发送到所述主干网络；将各个光接入节点转换后的电信号进行最大比合并、等功率合并或选择合并的方式处理，并将电信号转换为光信号。
为达到上述目的，本发明另一方面实施例提出了一种超高速铁路无线光通信网络控制装置，包括：
光接入节点选择模块，用于在真空隧道中，选择部分光接入节点，并配置选择的光接入节点的参数；
下行通信模块，用于下行通信时，所述光接入节点从主干网络获取待发射信号，并与真空隧道中相邻的多个光接入节点组成单频网，同时同频发射所述待发射信号；
上行通信模块，用于上行通信时，光接入节点接收超高速列车发送的光信号，并与真空隧道中相邻的多个光接入节点联合接收所述光信号后，发送到所述主干网络。
本发明实施例的超高速铁路无线光通信网络控制装置，在真空隧道中，选择部分光接入节点，并配置选择的光接入节点的参数；下行通信时，光接入节点从主干网络获取待发射信号，并与真空隧道中相邻的多个光接入节点组成单频网，同时同频发射待发射信号；上行通信时，光接入节点接收超高速列车发送的光信号，并与真空隧道中相邻的多个光接入节点联合接收光信号后，发送到主干网络。由此，能够通过激活-关闭机制节省网络能量，同时还能通过以列车为中心的方法有效地减少列车运行过程中的切换次数，从而降低系统延迟。在保证通信质量的前提下，实现车地之间超高速及低延时的通信。
本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1为根据本发明一个实施例的超高速铁路无线光通信网络控制方法流程图；
图2为根据本发明一个实施例的每辆超高速列车均采用相同频率的示意图；
图3为根据本发明一个实施例的每辆超高速列车采用不同频率的示意图；
图4为根据本发明一个实施例的超高速铁路无线光通信网络控制装置结构示意图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
下面参照附图描述根据本发明实施例提出的超高速铁路无线光通信网络控制方法及装置。
首先将参照附图描述根据本发明实施例提出的超高速铁路无线光通信网络控制方法。
图1为根据本发明一个实施例的超高速铁路无线光通信网络控制方法流程图。
如图1所示，该超高速铁路无线光通信网络控制方法包括以下步骤：
步骤S1，在真空隧道中，选择部分光接入节点，并配置选择的光接入节点的参数。
进一步地，在本发明的一个实施例中，作为一种实现方式，由控制中心选取需要激活和需要关闭的光接入节点，并配置光接入节点参数。
进一步地，在本发明的一个实施例中，作为另一种实现方式，由现有服务的光接入节点自主控制需要激活和关闭的光接入节点，优选地，向超高速列车运行方向激活若干未到达的光接入节点，并主动配置光接入节点参数；向超高速列车离开方向，关闭若干已经离开服务区间的光接入节点。
进一步地，在本发明的一个实施例中，如图2所示，节点配置参数选择为服务于每辆超高速列车均采用相同频率。
进一步地，在本发明的一个实施例中，如图3所示，节点配置参数选择为服务于每辆超高速列车采用不同频率，优选的，可以通过采用不同波长光实现不同频率、或同一波长光但利用光梳或者正交频分复用不同子载波实现不同频率。
步骤S2，下行通信时，光接入节点从主干网络获取待发射信号，并与真空隧道中相邻的多个光接入节点组成单频网，同时同频发射待发射信号。
进一步地，在本发明的一个实施例中，主干网络通过光网络发送信号，光接入节点先转变为电信号后，只处理与待接收列车相关的信号，并驱动光发射器转变为光信号发送。
进一步地，在本发明的一个实施例中，主干网络通过光网络发送信号，光接入节点不进行处理直接转变为光信号发送。
步骤S3，上行通信时，光接入节点接收超高速列车发送的光信号，并与真空隧道中相邻的多个光接入节点联合接收光信号后，发送到主干网络。
进一步地，在本发明的一个实施例中，各个光接入节点不处理接收到的光信号，直接通过光网络将其发送到主干网络。
进一步地，在本发明的一个实施例中，各个光接入节点将接收到的光信号转换为电信号，进行处理后发送到主干网络，优选地，可将各节点转换后的电信号进行最大比合并、等功率合并或选择合并等方式处理，并将电信号转换为光信号。
下面通过三个具体实施例对本发明的超高速铁路无线光通信网络控制方法进行详细描述。
实施例一
在本实施例中，超高速铁路无线光通信网络控制方法例如包括以下步骤：
步骤1：选择真空隧道中需要采用光接入节点，并配置光接入节点参数，具体包括：
根据列车所处位置，控制中心选取列车附近的需要激活和需要关闭的光接入节点，并配置光接入节点参数。节点配置参数选择为服务于每辆超高速列车均采用相同频率的波长为660纳米的红色可见光。
步骤2：下行通信时，光接入节点从主干网络获取待发送信号，并与真空隧道中相邻多个光接入节点组成单频网，同时同频发射待发射信号，具体包括：
主干网络通过光网络发送信号，真空隧道上的光接入节点先转变为电信号后，只处理与待接收列车相关的信号，并驱动光发射器转变为光信号发送给待接收列车。
步骤3：上行通信时，光接入节点接收超高速列车发送光信号，并与真空隧道中相邻的多个光接入节点联合接收信号后，发送到主干网络，具体包括：
真空隧道上的各光接入节点不处理接收的光信号，直接通过光网络发送到主干网络。
实施例二
在本实施例中，超高速铁路无线光通信网络控制方法例如包括以下步骤：
步骤1：选择真空隧道中需要采用光接入节点，并配置光接入节点参数，具体包括：
由现有服务的真空隧道上的光接入节点自主控制需要激活和关闭的光接入节点，具体地，向超高速列车运行方向激活3个未到达的光接入节点，并主动配置光接入节点参数；向超高速列车离开方向，关闭3个已经离开服务区间的真空隧道上的光接入节点。其中，节点配置参数选择为服务于每辆超高速列车采用不同颜色光，如波长为660纳米的红色可见光、波长为640纳米的琥珀色可见光等。
步骤2：下行通信时，光接入节点从主干网络获取待发送信号，并与真空隧道中相邻多个光接入节点组成单频网，同时同频发射待发射信号，具体包括：
主干网络通过光网络发送信号，真空隧道上的光接入节点不处理直接转变为光信号发送。
步骤3：上行通信时，光接入节点接收超高速列车发送光信号，并与真空隧道中相邻多个光接入节点联合接收信号后，发送到主干网络，具体包括：
真空隧道上的各光接入节点将接收光信号转换为电信号，进行处理后发送到主干网络，具体地，将各节点转换后的电信号采用最大比合并的方式进行处理，并将电信号转换为光信号。
实施例三
在本实施例中，超高速铁路无线光通信网络控制方法例如包括以下步骤：
步骤1：选择真空隧道中需要采用光接入节点，并配置光接入节点参数，具体包括：
由现有服务的真空隧道上的光接入节点自主控制需要激活和关闭的光接入节点，具体地，向超高速列车运行方向激活5个未到达的光接入节点，并主动配置光接入节点参数；向超高速列车离开方向，关闭5个已经离开服务区间的真空隧道上的光接入节点。其中，节点配置参数选择为服务于每辆超高速列车均采用红色可见光，但利用正交频分复用不同子载波实现红色可见光的不同频率。
步骤2：下行通信时，光接入节点从主干网络获取待发送信号，并与真空隧道中相邻多个光接入节点组成单频网，同时同频发射待发射信号，具体包括：
主干网络通过光网络发送信号，真空隧道上的光接入节点不处理直接转变为光信号发送。
步骤3：上行通信时，光接入节点接收超高速列车发送光信号，并与真空隧道中相邻多个光接入节点联合接收信号后，发送到主干网络，具体包括：
真空隧道上的各光接入节点将接收光信号转换为电信号，进行处理后发送到主干网络，具体地，将各节点转换后的电信号采用最大比合并的方式进行处理，并将电信号转换为光信号。
根据本发明实施例的超高速铁路无线光通信网络控制方法，能够节省能量，同时还能有效地减少列车运行过程中的切换次数，从而降低系统延迟，在保证通信质量的前提下，实现车地之间超高速及低延时的通信。
其次参照附图描述根据本发明实施例提出的超高速铁路无线光通信网络控制装置。
图4为根据本发明一个实施例的超高速铁路无线光通信网络控制装置结构示意图。
如图4所示，该超高速铁路无线光通信网络控制装置包括：光接入节点选择模块100、下行通信模块200和上行通信模块300。
光接入节点选择模块100，用于在真空隧道中，选择部分光接入节点，并配置选择的光接入节点的参数。
下行通信模块200，用于下行通信时，光接入节点从主干网络获取待发射信号，并与真空隧道中相邻的多个光接入节点组成单频网，同时同频发射待发射信号。
上行通信模块300，用于上行通信时，光接入节点接收超高速列车发送的光信号，并与真空隧道中相邻的多个光接入节点联合接收光信号后，发送到主干网络。
需要说明的是，前述对超高速铁路无线光通信网络控制方法实施例的解释说明也适用于该实施例的超高速铁路无线光通信网络控制，此处不再赘述。
根据本发明实施例提出的超高速铁路无线光通信网络控制装置，能够通过激活-关闭机制节省网络能量，同时还能通过以列车为中心的方法有效地减少列车运行过程中的切换次数，从而降低系统延迟，在保证通信质量的前提下，实现车地之间超高速及低延时的通信。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
Claims (3)
1.一种超高速铁路无线光通信网络控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1，在真空隧道中，选择部分光接入节点，并配置选择的光接入节点的参数；
S2，下行通信时，所述光接入节点从主干网络获取待发射信号，并与真空隧道中相邻的多个光接入节点组成单频网，同时同频发射所述待发射信号；
S3，上行通信时，光接入节点接收超高速列车发送的光信号，并与真空隧道中相邻的多个光接入节点联合接收所述光信号后，发送到所述主干网络；
所述S1中，通过控制中心选取需要激活和需要关闭的光接入节点，并配置光接入节点参数；通过现有服务的光接入节点自主控制需要激活和关闭的光接入节点，向超高速列车运行方向激活多个未到达的光接入节点，并主动配置光接入节点参数；向超高速列车离开方向，关闭多个已经离开服务区间的光接入节点；以及，
节点配置参数选择为服务于每辆超高速列车均采用相同频率和每辆超高速列车采用不同频率，通过采用不同波长光实现不同频率，或，同一波长光但利用光梳或者正交频分复用不同子载波实现不同频率；
所述S2中，所述主干网络通过光网络发送信号，光接入节点不进行处理直接转变为光信号进行发送；
所述S3中，各个光接入节点不对接收的光信号进行处理，直接通过光网络发送到所述主干网络；
所述S3中，各个光接入节点将接收的光信号转换为电信号，进行处理后发送到所述主干网络；将各个光接入节点转换后的电信号进行最大比合并、等功率合并或选择合并的方式处理，并将电信号转换为光信号。
2.根据权利要求1所述的超高速铁路无线光通信网络控制方法，其特征在于，所述S2中，所述主干网络通过光网络发送信号，光接入节点先转变为电信号后，只处理与待接收列车相关的信号，并驱动光发射器转变为光信号发送。
3.一种超高速铁路无线光通信网络控制装置，其特征在于，包括：
光接入节点选择模块，用于在真空隧道中，选择部分光接入节点，并配置选择的光接入节点的参数；
下行通信模块，用于下行通信时，所述光接入节点从主干网络获取待发射信号，并与真空隧道中相邻的多个光接入节点组成单频网，同时同频发射所述待发射信号；
上行通信模块，用于上行通信时，光接入节点接收超高速列车发送的光信号，并与真空隧道中相邻的多个光接入节点联合接收所述光信号后，发送到所述主干网络；
所述光接入节点选择模块中，通过控制中心选取需要激活和需要关闭的光接入节点，并配置光接入节点参数；通过现有服务的光接入节点自主控制需要激活和关闭的光接入节点，向超高速列车运行方向激活多个未到达的光接入节点，并主动配置光接入节点参数；向超高速列车离开方向，关闭多个已经离开服务区间的光接入节点；以及，
节点配置参数选择为服务于每辆超高速列车均采用相同频率和每辆超高速列车采用不同频率，通过采用不同波长光实现不同频率，或，同一波长光但利用光梳或者正交频分复用不同子载波实现不同频率；
所述下行通信模块中，所述主干网络通过光网络发送信号，光接入节点不进行处理直接转变为光信号进行发送；
所述上行通信模块中，各个光接入节点不对接收的光信号进行处理，直接通过光网络发送到所述主干网络；
所述上行通信模块中，各个光接入节点将接收的光信号转换为电信号，进行处理后发送到所述主干网络；将各个光接入节点转换后的电信号进行最大比合并、等功率合并或选择合并的方式处理，并将电信号转换为光信号。
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