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面向城轨交通的低时延、大带宽和高可靠的无线自组织网络关键技术研究
发布时间: 2025-08-26
基本信息
合作方式：
技术转让
成果类型：
发明专利
行业领域：
交通运输、仓储和邮政业,铁路运输业
成果介绍
针对下一代城轨系统车车、车地高实时、高带宽通信需求，提出无线自组织网络架构，实现车载设备、轨旁设备在城轨复杂环境及列车高速移动下的鲁棒动态组网。单一频点网络支持节点数量（包括车载和轨旁节点）不少于500个。地铁隧道中节点之间无线通信带宽不低于50 Mbps，时延小于10 ms，非视通情况下通信距离不小于500米，具体为：(1) 提出满足城轨交通综合业务承载QoS需求的网络规划和容错拓扑优化控制策略，实现优化架构和鲁棒组网； (2) 设计适用于不同城轨业务类型和需求的单跳数据传输机制，预测车辆移动模型，提出具有移动感知的自组网分簇算法，实现网络资源的合理配置；(3) 提出基于静态配置的动态寻址混合路由机制，在此基础上实现业务驱动优化，并融合分集容错技术，坚固路由算法的高效与可靠；(4) 提出城轨无线自组网测试验证方法，建立城轨无线自组织网络测试平台，完成对本项目及其他研究成果的测试验证。
成果亮点
攻克了基于列车位置的簇内外资源分配机制技术，采用多智能体深度Q网络优化簇内资源分配，并运用双延迟深度确定性策略梯度算法优化簇间资源分配策略。在20MHz带宽下，该策略支持簇内5辆列车的通信，单辆车的最小吞吐量达到15.5Mbps，最大时延为14.6ms，满足TACS对最小吞吐量15Mbps和最大时延15ms的通信需求。该资源分配机制显著提升了城市轨道交通无线自组网的资源利用率。
攻克了基于列车运行特征的自适应多链路切换机制技术，利用LSTM循环神经网络构建切换阈值预测模型，并采用深度强化学习算法优化切换策略。该切换技术使城市轨道交通无线自组织网络的最大吞吐量提高了21.6%，最小平均链路切换时延降低了10.7%，最大切换成功率提高了0.41%，增强了通信的稳定性与可靠性，确保了高速运行列车的高质量通信。
团队介绍
北京航空航天大学（Beihang University），简称北航（BUAA），位于中国首都北京市，隶属于中华人民共和国工业和信息化部，中央直管高校，中国第一所航空航天高等学府，具有航空、航天和信息领域的发展比较优势。是国家重点建设的高校、全国第一批16所重点高校之一、211工程、985工程建设高校、国家“双一流”建设高校。
成果资料
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