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 technology is a low-power IoT device based on private network mobile communication VHF (Very High Frequency, very high frequency) and UHF (Ultra High Frequency, ultra high frequency) licensed spectrum, with high, medium and low speed multiple data transmission capabilities. Consumption of Internet of Things technology. P-IoT is a value-added service of a dedicated digital trunking communication system. On the basis of meeting users’ rigid voice needs, it provides solutions for users’ expanded applications in the Internet of Things.
First of all, P-IoT can ensure the high reliability requirements of industry users for the network. P-IoT can achieve independent network control due to its own private network characteristics. For example, in the emergency field, when major disasters occur, P-IoT can meet the actual needs of emergency users for rescue and disaster relief due to the dedicated characteristics of the private network IoT. At the same time, P-IoT works in a dedicated authorized frequency band, which is not prone to mutual interference. Key data is transmitted under ideal channel conditions, and data reliability can be fully guaranteed.
Secondly, P-IoT technology can provide high-timeliness QoS guarantee for the key businesses of industry users. The characteristics of the P-IoT technology private network determine that it does not focus on network fairness like the public network IoT technology. It focuses more on how to set key data to a high-priority business level and provide dedicated business channels and other guarantees. Measures are taken to protect it, and the delay can reach hundreds of milliseconds, ensuring the timeliness requirements for critical data transmission in monitoring and early warning applications in the emergency field.
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
The P-IoT self-organizing network mode refers to a working mode in which a large number of P-IoT terminals communicate with each other in an orderly manner and automatically form a large-area coverage network. The P-IoT self-organizing network mode has the following characteristics:
(1) Self-organization and independent networking. The P-IoT self-organizing network model does not require any pre-established wireless communication infrastructure. All nodes coordinate their own behaviors through a layered protocol system and distributed algorithms. Nodes can network quickly, autonomously and independently.
(2) Multi-hop routing. Due to the limitation of the wireless transmission power of each node, the coverage of each node is limited. Communication between nodes outside the effective coverage must be completed through multi-hop forwarding by intermediate nodes. Packet forwarding in the P-IoT ad hoc network mode is collaboratively completed by multi-hop nodes according to routing protocols.
(3) Dynamic topology. The P-IoT self-organizing network mode allows specific types of nodes to enter a dormant state when there is no data reporting. At the same time, individual nodes in the network may be down due to technical failures, natural causes, etc. Therefore, in order to ensure the normal operation of the network, P-IoT The IoT ad hoc network mode supports dynamic changes in network topology.
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. .
