当前，第五代移动通信技术(5th Generation Mobile Communication Technology,5G)已被提升至国家战略高度，我国5G通信技术商用化进程大大提前。电力行业作为关系国计民生的重要基础性资源行业，成为5G技术应用的重要领域。相比于传统...
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当前，第五代移动通信技术(5th Generation Mobile Communication Technology,5G)已被提升至国家战略高度，我国5G通信技术商用化进程大大提前。电力行业作为关系国计民生的重要基础性资源行业，成为5G技术应用的重要领域。相比于传统通信，5G在用户体验速率、流量、时延、和连接数等关键技术方面都提出了革新的要求。而在系统通信资源总量有限的情况下，面向5G通信技术的两大关键应用:即超可靠低时延通信(Ultra-reliable and Low Latency Communications,URLLC)和增强移动宽带(Enhanced Mobile Broad band,eMBB)需求共存场景的海量差异化需求业务，如何快速合理地进行多维资源联合分配成为保证其综合服务质量的主要难点。 为解决URLLC与eMBB混合业务场景下的资源分配问题，本文基于5G组帧设计和自适应帧结构(mini-slot)的概念建立起URLLC和eMBB混合业务场景模型，结合业务复用方案，提出了一种基于分步穿刺的频谱资源优化算法。首先，根据eMBB和URLLC业务特性，建立电力业务单基站下行通信模型。随后，提出基于效用最大化的资源分配优化问题并进行分步求解。问题求解分为两个阶段，预调度阶段和URLLC调度阶段。在预调度阶段，利用梯度法快速获得预分配结果，在预分配结果的基础上，采用松弛法解决URLLC频率资源调度问题，并证明了原问题是一个凸优化问题。为了更有效且准确地获得全局最优解，提出了以最大化系统总效用为目标的贪心算法。该算法在保证低计算复杂度的同时，也能获得全局最优解。仿真结果验证了所提算法在面对差异化需求电力业务混合场景时的有效性。算法在保证URLLC业务时延和可靠性的前提下，尽可能多的提升eMBB业务的性能指标，保证了eMBB业务之间的公平性。 针对面向配电网大带宽业务与低时延业务并行传输场景下的无线资源联合分配问题，基于非正交频分多址(Non-Orthogonal Multiple Access,NOMA)技术引入功率资源分配，提出了一种基于递进叠加的多维无线通信资源联合优化算法。首先建立了频率资源与功率资源联合优化模型，并通过对问题进行分层解耦，以提高求解效率。eMBB资源调度层通过效用最大化贪心算法进行分配。URLLC资源调度子问题采用改进的模拟植物生长算法，以将部分已分配给eMBB业务的频谱资源用于与突发URLLC业务数据的共同传输。URLLC功率分配层提出了严格的理论证明以缩小解空间，以此更加高效地计算面向各共用无线频谱资源块的最优功率分配解。通过仿真结果的验证，我们证明了所提出的算法能够快速合理地分配多维无线通信资源，以满足海量高并发业务的差异化需求。
国铁集团《“十四五”铁路网络安全和信息化规划》提出了“建成融合IPV6、5G的高速、安全、泛在的新一代信息网络”,对信息化发展在未来打通“产、供、运、销”全流程生态链,为铁路运输生产组织自动化、智能化、精细化发展提供保障,赋能铁路高质量发展,建设“智慧铁路”的前景进行了详细规划。基于业务需求、网络安全和信息共享等铁路信息化发展要求,建设一个铁路专有的、传输带宽大、传输速率快、线路覆盖面广、无线程度高的基础承载网络是当前铁路信息网络建设最迫切的需求。采用第五代移动通信系统(the Fifth Generation of Mobile Communication,5G)的铁路专用无线通信网络(5G-R)既是铁路无线通信未来的发展方向,也是解决铁路信息化发展网络基础设施制约的最有效手段。本文分析了铁路信息新系统的发展现状和未来规划,结合未来发展要求,对当前铁路信息化高速发展的需求和落后的基础设施建设之间的矛盾进行了重点分析,提出了解决信息化发展瓶颈的网络基础要求。结合铁路有线通信、无线通信不同阶段的发展历程对铁路通信网络承载的业务进行了介绍。着重分析了当前通信网络存在的主要问题和现有无线通信制式的发展瓶颈,对通信网络现状对铁路信息系统的发展限制作出具体分析。从技术发展、政策规划的角度分析了5G-R制式的无线通信系统的发展必然性,对5G-R的系统结构、业务应用、主要特点进行了分析和研究,结合铁路信息化发展的规划阐述了结合5G-R系统发展铁路信息化建设和运用的优点。本文结合5G-R技术,探索了基于5G-R的铁路信息化建设和运用架构的模型,针对铁路信息业务的发展,比较了基于5G-R的铁路信息化建设和运用架构的优势。图18幅,表3个,参考文献26篇。
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