In de afgelopen jaren, met de ontwikkeling en popularisering van het internet der dingen, heeft het particuliere netwerk internet der dingen (P-IoT) technologie geleidelijk ontwikkeld als antwoord op de behoeften van de gebruikers in de industrie. Eerst wordt een korte inleiding tot het technische systeem en de belangrijkste prestaties van P-IoT gegeven. Op basis hiervan wordt de innovatieve toepassing van P-IoT in drie typische scenario's op het gebied van noodgevallen geanalyseerd. Tot slot wordt de innovatieve toepassingsrichting van het internet van dingen in de toekomst besproken. Vooruitzichten.
inleiding
In het afgelopen jaar 2018 heeft de IoT-industrie (Internet of Things, internet der dingen) zich zeer goed ontwikkeld. Of het nu gaat om buitenlandse Amazon, Google, Microsoft of binnenlandse Alibaba Group, Tencent, Baidu, grote IT-giganten hebben het Internet of Things ingezet en blockbuster moves zijn doorgegaan. Volgens de voorspelling van IDC zullen de wereldwijde IoT-uitgaven in 2019 US$745 miljard bereiken, van 2019 tot 2022 met dubbele cijfers blijven groeien en in 2022 de grens van US$1 biljoen overschrijden [1]. Terwijl mainstream IoT-technologieën zoals NB-IoT (Narrow Band Internet of Things), LoRa[3], Sigfox[4], enz. zich voortdurend ontwikkelen, richten ze zich op de bezorgdheid van industriële gebruikers over de veiligheid, betrouwbaarheid en QoS ( P-IoT die voortkomen uit speciale behoeften zoals Quality of Service (Kwaliteit van Dienst)
(Private-Internet of Things, particulier internet van dingen) technologie is stilletjes opgekomen en wordt toegepast in verschillende verticale gebieden zoals openbare veiligheid, justitie, rampenbestrijding, industrie en handel, enz.
Aan de andere kant heeft ons land vorig jaar het ministerie van Emergency Management opgericht. Of het nu gaat om veiligheidstoezicht, brandbeveiliging, bosbescherming, redding bij aardbevingen, preventie van droogte en overstromingen, rampenpreventie en hulpverlening, onder het nieuwe grote noodsysteem zijn ze allemaal nauw verbonden met de veiligheid van leven en eigendom van het land en de mensen [6]. Momenteel integreren gebruikers van de noodhulpindustrie meerdere detectiemethoden en aggregeren en analyseren ze detectiegegevens zoals het internet der dingen om de ontwikkeling van verschillende diensten te ondersteunen, zoals monitoring en vroegtijdige waarschuwing, beoordeling en toezicht op het gebied van noodsituaties. Terwijl de technologie zich blijft ontwikkelen, worden de problemen waarmee industriële gebruikers worden geconfronteerd steeds uitgebreider en complexer. Hun speciale vereisten voor de betrouwbaarheid en realtime prestaties van het internet van dingen kunnen niet perfect worden opgelost door alleen te vertrouwen op mainstream IoT-technologie. Daarom is er P-IoT-technologie nodig die voldoet aan de IoT-behoeften van gebruikers in de noodindustrie om de pijnpunten in de industrie op te lossen. Dit artikel richt zich vervolgens op typische innovatieve toepassingen van P-IoT-technologie in de noodhulpsector.
P-IoT Overzicht
P-IoT en NB-IoT zijn gelijkwaardig aan LTE met een privénetwerk en LTE met een publiek netwerk. Bouw uw eigen "Internet of Things LAN". De aardolie-exploratie en chemische energie-industrie, die hoge eisen stelt aan veiligheid en betrouwbaarheid en elektromagnetische omgeving, is geschikt voor privé-netwerk IoT. Voor gewone klanten op ondernemingsniveau kan LoRa ook worden gebruikt als privé-netwerk van dingen.
P-IoT-technologie is een energiezuinig IoT-apparaat op basis van VHF (Very High Frequency, zeer hoge frequentie) en UHF (Ultra High Frequency, ultrahoge frequentie) gelicentieerd spectrum voor private netwerk mobiele communicatie, met mogelijkheden voor meervoudige datatransmissie met hoge, gemiddelde en lage snelheid. Verbruik van technologie voor het internet der dingen. P-IoT is een dienst met toegevoegde waarde van een toegewijd digitaal trunking-communicatiesysteem. Op basis van de starre spraakbehoeften van gebruikers biedt het oplossingen voor de uitgebreide toepassingen van gebruikers in het internet der dingen.
Ten eerste kan P-IoT de hoge betrouwbaarheidseisen van industriële gebruikers voor het netwerk waarborgen. P-IoT kan onafhankelijke netwerkcontrole bereiken dankzij de eigen kenmerken van het privénetwerk. Op het gebied van noodsituaties bijvoorbeeld, wanneer zich grote rampen voordoen, kan P-IoT voldoen aan de werkelijke behoeften van noodgebruikers voor redding en rampenbestrijding dankzij de specifieke kenmerken van het particuliere netwerk IoT. Tegelijkertijd werkt P-IoT in een speciale geautoriseerde frequentieband, die niet gevoelig is voor onderlinge interferentie. Belangrijke gegevens worden verzonden onder ideale kanaalomstandigheden en de betrouwbaarheid van de gegevens kan volledig worden gegarandeerd.
Ten tweede kan P-IoT-technologie QoS-garanties met een hoge tijdigheid bieden voor de belangrijkste bedrijven van industriële gebruikers. De kenmerken van het private netwerk van de P-IoT-technologie bepalen dat het zich niet richt op netwerkeerlijkheid zoals het publieke netwerk IoT-technologie. Het richt zich meer op hoe belangrijke gegevens op een zakelijk niveau met hoge prioriteit kunnen worden gezet en hoe speciale zakelijke kanalen en andere garanties kunnen worden geboden. Er worden maatregelen genomen om het te beschermen en de vertraging kan oplopen tot honderden milliseconden, waardoor de tijdigheidseisen voor kritieke gegevenstransmissie in toepassingen voor bewaking en vroegtijdige waarschuwing op het gebied van noodsituaties worden gewaarborgd.
Ten derde kan P-IoT de hoge veiligheidseisen van industriële gebruikers voor het netwerk waarborgen. Aangezien de privénetwerkinfrastructuur privé is, heeft P-IoT natuurlijke fysieke isolatiekenmerken in vergelijking met openbaar netwerk IoT zoals NB-IoT. Tegelijkertijd kan P-IoT door middel van verschillende encryptiemethoden, zoals air interface encryptie, link encryptie en end-to-end encryptie, voldoen aan de gedifferentieerde behoeften van private netwerkgebruikers voor verschillende beveiligingsniveaus van IoT-gegevens.
Daarnaast is P-IoT ook zeer technisch concurrerend in termen van belangrijke indicatoren die de kwaliteit van IoT-technologie meten, zoals dekkingsmogelijkheden, eindverbruik van energie, systeemcapaciteit, enz. P-IoT heeft ook bepaalde voordelen op het gebied van onafhankelijke controleerbaarheid, vlotte uitbreiding, bedrijfscompatibiliteit en internationalisering van de standaard.
P-IoT gebruikt het VHF en UHF smalband gelicentieerde spectrum van industriële gebruikers om gediversifieerde privénetwerk IoT-diensten te leveren aan industriële gebruikers via meerdere transmissiemodi [6]. Terwijl P-IoT voldoet aan de vereisten van het internet der dingen voor draadloze toegangstechnologie over lange afstand, zoals een laag energieverbruik, brede dekking en massale verbindingen, is het een exclusieve communicatiepijplijn die gebouwd is op particuliere netwerken van de industrie. P-IoT heeft de kenmerken van onafhankelijkheid en controleerbaarheid. Het heeft aanzienlijke voordelen op het gebied van beveiliging, betrouwbaarheid, stroomverbruik van eindapparatuur en andere aspecten, en sluit beter aan bij de speciale behoeften van gebruikers in de particuliere netwerkindustrie [7-9]. Op dit moment is P-IoT gebruikt in daadwerkelijke gevechten op het gebied van noodsituaties, zoals petrochemische industrie, bosbrandpreventie en redding bij geologische rampen [10]. Deze toepassingen bewijzen de vooruitgang, bruikbaarheid en effectiviteit van P-IoT-technologie. Tegelijkertijd wordt er in de literatuur [10] op gewezen dat ad-hoc netwerktechnologie kan worden gebruikt als back-up of uitbreidingsnetwerk voor particuliere netwerken in noodscenario's. Door P-IoT-technologie te combineren met ad-hocnetwerktechnologie, zal het netwerk de voordelen hebben van veiligheid en betrouwbaarheid van particuliere netwerken en flexibiliteit en onkwetsbaarheid van ad-hocnetwerken, wat de richting aangeeft voor de ontwikkeling en evolutie van P-IoT-technologie.
De betekenis van het P-IoT ad-hoc netwerkmodel
De P-IoT zelforganiserende netwerkmodus verwijst naar een werkmodus waarin een groot aantal P-IoT terminals op een ordelijke manier met elkaar communiceren en automatisch een dekkend netwerk met een groot gebied vormen. De P-IoT zelforganiserende netwerkmodus heeft de volgende kenmerken:
(1) Zelforganisatie en onafhankelijk netwerken. Het P-IoT zelforganiserende netwerkmodel vereist geen vooraf opgezette draadloze communicatie-infrastructuur. Alle knooppunten coördineren hun eigen gedrag via een gelaagd protocollensysteem en gedistribueerde algoritmen. Knooppunten kunnen snel, autonoom en onafhankelijk netwerken.
(2) Multi-hop routering. Door de beperking van het draadloze zendvermogen van elke node is het bereik van elke node beperkt. Communicatie tussen knooppunten buiten de effectieve dekking moet worden voltooid door multi-hop forwarding door tussenliggende knooppunten. Pakketdoorsturing in de P-IoT ad-hoc netwerkmodus wordt gezamenlijk uitgevoerd door multi-hop knooppunten volgens routeringsprotocollen.
(3) Dynamische topologie. De P-IoT zelforganiserende netwerkmodus maakt het mogelijk dat specifieke soorten knooppunten in een slapende toestand komen wanneer er geen gegevens worden gerapporteerd. Tegelijkertijd kunnen individuele knooppunten in het netwerk uitvallen door technische storingen, natuurlijke oorzaken, enz. Om de normale werking van het netwerk te garanderen, ondersteunt de P-IoT ad-hoc netwerkmodus dynamische veranderingen in de netwerktopologie.
Op basis van de bovenstaande kenmerken kan de P-IoT zelforganiserende netwerkmodus de flexibele netwerkvorming van terminals en volledige dekking van het doelgebied zonder basisstation voltooien, en voldoen aan de behoeften van belangrijke informatieverzameling in gebieden zonder netwerkdekking, zoals wanneer toegepast op speciale scenario's waar de signaaldekking van basisstations slecht is, zoals door aardbevingen getroffen gebieden, mijnbouwtunnels en metrotunnels. Aan de andere kant kan de P-IoT ad-hocnetwerkmodus het ad-hocnetwerk verbinden met externe systemen via het coördinatorknooppunt in het netwerk, het gegevenskanaal tussen het doelgebied en de buitenwereld openen en belangrijke gegevensinformatie in het doelgebied terugsturen naar het datacentrum, zodat de achterkant de realtime situatie van het doelgebied kan begrijpen. Tegelijkertijd combineert het de historische gegevens in de database en gebruikt het big data-technologie om gegevens te analyseren en te vergelijken en toekomstige situaties te voorspellen. In reddingsscenario's voor geologische rampen worden bijvoorbeeld P-IoT-terminals in zelforganiserende netwerkmodus gebruikt om ter plaatse gegevens over omgevingsmonitoring, gegevens over de monitoring en het beheer van reddingswerkers, gegevens over materiaalmonitoring en -beheer, enz. door te sturen naar het commandocentrum ter plaatse, waardoor het voor de commandant gemakkelijker wordt om na een uitgebreide analyse instructies te geven. .