Het internet van dingen, ondersteund door het mobiele communicatiesysteem van de vijfde generatie (kortweg 5G-systeem), zal zijn toegangsvolume en dekking uitbreiden en kan zich veel beter aanpassen aan en voldoen aan de groeiende exploitatie- en onderhoudsbehoeften van stedelijk treinverkeer. Door de ontwikkelingsrichting, technische kenmerken en integratietrends van 5G-systemen en het internet van dingen te bestuderen en de impact van deze integratie op de exploitatie en het onderhoud van stedelijk treinverkeer te analyseren en te bespreken, werden toepassingsvoorstellen en tegenmaatregelen voorgesteld.
Van 27 februari tot 2 maart 2017 werd het Mobile World Congress (MWC) gehouden in Barcelona, Spanje. Het vijfde generatie mobiele communicatiesysteem (SC) werd de focus van dit MWC. Vergeleken met 3G en 4G, die meer gericht zijn op het voldoen aan zakelijke behoeften op het gebied van spraak en data, richt 5G zich op het verbeteren van mobiel breedband, massale verbindingen met het Internet of Things, verticale industriële toepassingen en andere gebieden, en is het een belangrijke drager van het “Internet of Everything”. Volgens de voorspelling van GSMA zal het aantal IoT-verbindingen op basis van cellulaire technologie in 2020 1 miljard tot 2 miljard bedragen”18 en zullen de verbindingen tussen dingen diverser en rijker zijn. De visie van “altijd verbonden, verbonden dingen” is zo dichtbij.
Eind 2016 waren er 30 stedelijke spoorlijnen op het Chinese vasteland, met in totaal 133 lijnen en een totale lengte van 4.152,8 km. De ontwikkelingstrend van toenemende exploitatielijnen, continue groei van passagiersstromen, gediversifieerde systeemformaten en genetwerkte exploitatielijnen is duidelijker geworden.” Traditionele spoorwegtransitoperaties hebben echter problemen zoals lage intelligentie, intensieve mankracht en trage respons. In deze context is het, uitgaande van operationele behoeften en het actief bevorderen van de toepassing van nieuwe technologieën, noodzakelijk om het niveau van applicatiebeheer te verbeteren. Het is te verwachten dat de integratie van 5G en het internet der dingen ook meer waarde zal creëren voor het treinverkeer.
2 5G mobiel communicatiesysteem
2-1 Overzicht
In de afgelopen jaren is 4G wereldwijd op grote schaal uitgerold en nu is 5G een hot onderzoeksonderwerp geworden op het gebied van mobiele communicatie in binnen- en buitenland. Vergeleken met 4G-systemen zijn 5G-systemen aanzienlijk verbeterd op het gebied van pieksnelheid, spectrumefficiëntie, dekking, aantal verbindingen, latentie, betrouwbaarheid, gebruikerservaring en stroomverbruikregeling. Het biedt sterke ondersteuning voor grootschalige Internet of Things, Internet of Vehicles, virtual reality, augmented reality, online games en andere toepassingen.
2.2 5G-technologie De belangrijkste technologieën van 5G zijn voornamelijk gericht op draadloze technologie en netwerktechnologie. Het gebied van de draadloze technologie omvat voornamelijk: massive MIMO-technologie, nieuwe meervoudige toegangstechnologie, ultrahoge dichtheidsnetwerktechnologie, nieuwe multi-carriertechnologie, enz.; het gebied van de netwerktechnologie omvat voornamelijk: netwerk slicing-technologie, scheidingstechnologie tussen besturingsvlak en gebruikersvlak, reconstructietechnologie voor netwerkfuncties, enz. H J17. Daarom zal 5G-technologie, vergeleken met 4G-technologie, een 1000-voudige toename van mobiel dataverkeer per oppervlakte-eenheid bereiken; in termen van transmissiesnelheid zullen typische gebruikersdatasnelheden 10 tot 100 keer toenemen, met een piektransmissiesnelheid tot 10 Gbit/s (4G is 100 Gbit/s). Mbit/s)Ls]; tegelijkertijd zal de end-to-end vertraging 5 tot 10 keer worden ingekort tot het ms-niveau en zal de spectrumefficiëntie 5 tot 10 keer worden verbeterd; de hogesnelheidsmobiliteit kan 500 km/u bereiken.
2.3 Ontwikkeling en verwachtingen van 5G Al in april 2008 lanceerde de NASA in de Verenigde Staten onderzoek naar 5G-communicatietechnologie. Vervolgens begonnen grote economieën zoals Europa, China, Japan en Zuid-Korea de kerntechnologie van 5G te bestuderen. Na jaren van ontwikkeling heeft 5G-technologie grote vooruitgang geboekt. Tijdens het MWC van 2017 kondigde 3GPP aan dat het een half jaar van tevoren de nieuwe specificatie van de 5G-luchtinterface zou vaststellen. De industrie verwacht dat 5G in 2019 op grote schaal zal worden uitgerold. Deze stap zal de ontwikkeling van de Internet of Things industrie enorm versnellen.
De mobiele communicatietechnologie van mijn land ging van 1G naar 4G, van deken naar leider, en bereikte een historisch keerpunt in de ontwikkeling van de mobiele communicatie-industrie. In 2013 richtte mijn land de IMT-2020-werkgroep op voor onderzoek naar en ontwikkeling van 5G-mobiele communicatie en nam actief deel aan de formulering van 5G-standaarden. Deze werkgroep heeft de 5G-visie en de vraagresultaten van mijn land gepromoot om een wereldwijde consensus te worden, heeft de belangrijkste 5G-technologieën van mijn land opgenomen in de internationale mainstream 5G-normen en heeft een leidende rol gespeeld in de markt van operationele bedrijven om de integratie van 5G-ondersteund mobiel internet en het internet van dingen-toepassingen te bevorderen. Innovatie om draadloze mobiele communicatie service mogelijkheden te verbeteren. Volgens het plan van het ministerie van Industrie en Informatietechnologie zal mijn land de planning en coördinatie van belangrijke frequenties zoals 5G in 2017 versnellen. De belangrijkste binnenlandse fabrikanten Huawei en ZTE zijn van plan om vóór 2018 minstens honderden miljoenen dollars te investeren en actief de belangrijkste 5G-technologieën te verifiëren. Op dit moment heeft de 5G-technologie van mijn land de test van de belangrijkste draadloze technologieën in september 2016 afgerond. Vervolgens zullen 5G-technische oplossingen en 5G-systeemverificaties worden uitgevoerd. De grootschalige uitrol van 5G is in een stroomversnelling geraakt. 2017 was het jaar waarin de industrie overstapte van 5G-prototypes naar vroege commerciële producten en veldproeven.
3Internet der dingen
3.1 Overzicht Het concept van het zogenaamde “internet van de dingen” werd voor het eerst voorgesteld door medewerkers van het Massachusetts Institute of Technology in de Verenigde Staten. De exacte definitie van “internet van de dingen” verwijst naar de verbinding van willekeurige voorwerpen met het internet via radiofrequentie-identificatie (RFID), infraroodsensoren, wereldwijde plaatsbepalingssystemen, laserscanners en andere informatiegevoelige apparatuur volgens overeengekomen protocollen om informatie te verwerken. Een netwerk dat uitwisselt en communiceert om intelligente identificatie, positionering, tracking, monitoring en beheer te realiseren. .
3.2 Technologie voor het internet van de dingen De kerntechnologieën van het internet van de dingen omvatten de technologie voor de identificatie van voorwerpen, vertegenwoordigd door RFID, detectie- en transmissietechnologie, netwerk- en communicatietechnologie, gegevensverwerking en -opslag, en slimme objecttechnologie, vertegenwoordigd door 3C-integratie, enz. Door gebruik te maken van microsensorchiptechnologie, intelligentie en draadloze netwerktechnologie kunnen mensen en dingen, en dingen en dingen met elkaar “communiceren”, waardoor alle dingen met elkaar verbonden worden. Het kan op vele gebieden worden gebruikt, zoals stedelijke openbare veiligheid, industriële productie, milieubewaking, intelligent vervoer, slimme huizen en volksgezondheid. De belangrijkste systeemarchitectuur is onderverdeeld in een perceptielaag, netwerklaag en toepassingslaag, die respectievelijk gegevensperceptiemeting, informatieoverdracht en communicatie, en verschillende toepassingsdiensten realiseren.
3.3 Ontwikkeling en verwachtingen van het internet van de dingen De Verenigde Staten, Europa, Japan en andere landen hebben de afgelopen jaren het onderzoek naar en de investeringen in het internet van de dingen opgevoerd, door platforms voor het testen van toepassingen op te richten, strategische plannen te formuleren, werkgroepen op te richten, enz. China heeft altijd veel belang gehecht aan onderzoek naar het internet van de dingen en sinds de jaren negentig is er werk op dit gebied gestart. Op 8 oktober 2010 richtte de Chinese Academie van Wetenschappen het Chinese Academy of Sciences Internet of Things Research and Development Center op. Op 28 november 2011 publiceerde het ministerie van Industrie en Informatietechnologie het “Twaalfde vijfjarenplan voor de ontwikkeling van het internet van de dingen”. Na jaren van ontwikkeling is de industriële beleidsomgeving van mijn land voor het internet van de dingen voortdurend verbeterd, is het industriële systeem in eerste instantie tot stand gebracht, zijn er innovatieve resultaten blijven komen, zijn de toepassingsdemonstraties zich blijven verdiepen en is de schaal gevormd. Specifiek weerspiegeld in: openbare netwerkmachines.
Het aantal M2M-verbindingen (machine-to-machine) heeft de 100 miljoen overschreden; er zijn successen en doorbraken geboekt op het gebied van chips, sensoren, intelligente terminals, middleware, architectuur en standaardformulering; en de kwaliteit en efficiëntie zijn verbeterd in de industrie, landbouw, energie, logistiek en andere sectoren. Er zijn echter nog steeds problemen zoals een zwak industrieel ecologisch concurrentievermogen, een zwakke coördinatie van de industriële keten, een gebrekkig standaardsysteem en onvoldoende integratie van het internet van de dingen en de industrie. Op 17 januari 2017 formuleerde en publiceerde het ministerie van Industrie en Informatietechnologie het ontwikkelingsplan voor de informatie- en communicatie-industrie voor het internet van de dingen, waarin wordt voorgesteld om de grootschalige toepassing van het internet van de dingen als hoofdlijn te bevorderen, waarin de richting, de focus en het pad van de ontwikkeling van het internet van de dingen in mijn land in de komende vijf jaar worden voorgesteld, en waarin duidelijker wordt geëist dat de ontwikkeling van het internet van de dingen in de komende vijf jaar wordt versneld. De diepgaande integratie van het internet van de dingen en industriegebieden verdiept de toepassing van het internet van de dingen op het gebied van slimme steden. Dit deel geeft de richting aan voor de toepassing van het internet van de dingen in stedelijk railvervoer.
De integratie van 5G en het internet der dingen samen met de evolutie van 4G NB. Met de volwassenheid van IoT en eMTC is de ontwikkeling van het draadloze Internet of Things begonnen. De twee belangrijkste kernvereisten om het toekomstige “Internet of Everything” te ondersteunen zijn massale verbindingen en een latentie van ongeveer 1 ms, die niet kan worden bereikt door de huidige mobiele communicatienetwerken. En ITU. 5G geïdentificeerd door R (International Telecommunication Union Radiocommunication Bureau) heeft de volgende drie belangrijke toepassingsscenario's: (1) Verbeterde mobiele breedband; (2) Ultrahoge betrouwbaarheid en communicatie met lage latentie; (3) Grootschalige communicatie van machineklasse. De laatste twee scenario's voldoen in hoge mate aan de werkelijke behoeften van het internet der dingen voor “aansluiting van duizenden huishoudens”, en kunnen beter voldoen aan de behoeften van het internet der dingen voor netwerkstandaardisatie, beveiliging en andere aspecten. Het zal eerder dan gepland een einde maken aan de stille situatie van IoT-toegangstechnologie en deze vervangen door naadloze en betrouwbare verbindingen binnen een uniform kader, terwijl de kosten van netwerkconstructie sterk worden verlaagd. .
Trefwoorden in dit artikel: Edge computing gateway