5G millimetergolftechnologie met succes gebruikt in high-speed datadump-oplossing voor locomotieven

ACHTERGROND

Het ingebouwde veiligheidsbeschermingssysteem van de locomotief heeft een essentiële rol gespeeld bij het bewaken van de bedrijfsomgeving en status van locomotieven en het toezicht houden op de implementatie van gestandaardiseerde operaties door locomotiefbemanningen. Het systeem heeft het vermogen van de locomotief om veiligheidsongevallen te voorkomen verbeterd. Toch worden de dagelijkse videogegevens die door het systeem worden gegenereerd voornamelijk door de bemanning gekopieerd en gedumpt via USB-flashstations en geüpload naar de opslagserver van het locomotiefgedeelte, dat problemen heeft zoals gevaren voor de gegevensveiligheid en een lage dumpingefficiëntie, zoals hieronder wordt uitgelegd.

De enorme hoeveelheid videobeelden van het systeem wordt opgeslagen op de harde schijf van de locomotief en wordt door de bemanning gekopieerd en gedumpt via een USB-stick. Deze methode verhoogt de werkdruk van het personeel en de dispatchers en de last van het beheer van de USB-stick in het vliegtuiggedeelte. Als de USB-flashdrive zonder gegevens naar de opslag wordt overgebracht, moet deze nog steeds onboard worden gekopieerd of rechtstreeks vanuit de branche worden geanalyseerd. Bovendien zijn er bij het gebruik van USB-flashstations voor het kopiëren veel problemen, zoals vatbaarheid voor virusinfectie, trage gegevensdownload, gemakkelijke beschadiging van de USB-interface, enz., die verschillende gradaties van impact hebben op de grondserver en voertuig uitrusting.

Met de ontwikkeling van 5G-communicatietechnologie in de afgelopen jaren is de technologie voor snelle overdracht van enorme hoeveelheden gegevens geleidelijk volwassen geworden. 5G ultrabreedbandtechnologie kan alle locomotiefgegevens snel naar de grond verzenden en veilige, betrouwbare en efficiënte datadumping bereiken.

Wat is 5G millimetergolftechnologie?

Het systeem maakt gebruik van een 60 GHz hoogfrequente millimetergolf, die de voordelen heeft van volwassen technologie, grote bandbreedte, geen spectrumtoepassing en lage interferentie ver weg van gewone civiele frequentiepunten. 

Bij traditionele draadloze communicatie maken de transmissiekenmerken van zuurstofafbraak het moeilijk om over lange afstanden te verzenden, en de toepassing ervan is beperkt. Tegelijkertijd voldoet deze functie aan de behoeften van korteafstandscommunicatie en preventie van signaallekkage in backhaulscenario's van voertuig naar grond.

I. Systeemintroductie 

Het 5G voertuig-naar-grond data high-speed dumpsysteem bestaat uit een 5G millimetergolf voertuig-naar-grond transmissiesysteem en een gedistribueerd cloudopslagsysteem. De snelle download van locomotiefgegevens wordt bereikt door 5G-transmissieapparatuur op de locomotieven te installeren en speciale 5G-basisstations te bouwen op het voorbereidingsterrein en op cruciale overstappunten.

1.1 5G millimetergolf voertuig-grondtransmissiesysteem

Het voertuig-naar-grondtransmissiesysteem bestaat uit een 5G-systeem aan boord en een op de grond gebaseerd 5G-basisstationsysteem. Er wordt gebruik gemaakt van de 60 GHz millimetergolftechnologie, die wordt bereikt door een 60 GHz millimetergolf phased array-antenne op het voertuig te installeren en een speciaal 60 GHz-basisstation op de grond te bouwen voor dumpen van voertuig naar grond.

1). Het 5G-systeem aan boord bestaat uit een hogesnelheidsbufferpool, een beveiligingsgateway en een 5G-antenne aan boord, die de opslag, redundantieback-up en gegevensinteractiebeveiligingsfuncties voor locomotiefvideo, LKJ en TCMS realiseert. Het verzendt deze gegevens naar het grondbasisstationsysteem.

2). Het 5G-basisstationsysteem op de grond omvat een 5G-grondbasisstation RBS en een grondcacheserver om automatische, snelle en veilige gegevensopslag aan boord op de grond te realiseren.

3). Wanneer de locomotief het dekkingsgebied van het 5G-basisstation binnenrijdt, brengen de ingebouwde 5G-systeemterminal (TAU) en het grondgebonden 5G-basisstation (RBS) automatisch een verbinding tot stand. En start een dump om snel de onboard-gegevens in de locomotiefbufferpool naar de grondcacheserver te dumpen. Het hele proces wordt automatisch voltooid zonder handmatige tussenkomst.

1.2 Gedistribueerde cloudopslagsystemen

Het gedistribueerde gegevensopslagsysteem maakt gebruik van een gedistribueerde opslagarchitectuur om de gegevens te beheren die zijn gedownload naar de individuele grondbasisstationsystemen. Zet dataclusterknooppunten en subcentra voor videodata op om gevirtualiseerde opslagruimte te bieden voor cross-sectionele en cross-node real-time toegang.

II.5G millimetergolf voertuig-grondtransmissiesysteem

Het 5G millimetergolf voertuig-naar-grond transmissiesysteem bestaat uit een 5G-systeem aan boord en een 5G-basisstationsysteem op de grond dat gegevens aan boord verzendt naar het basisstation op de grond. Wanneer de locomotief zich in het dekkingsgebied van het 5G-basisstation bevindt, brengt het 5G-systeem aan boord een hogesnelheidsverbinding tot stand met het 5G-basisstationsysteem op de grond. Het initieert een dump om snel gegevens aan boord van de locomotiefbufferpool naar de grondcache te dumpen. De 5G draadloze verbinding biedt een hoge bandbreedte, veilige en betrouwbare pijplijntransmissiegegevensstroom en het proces wordt automatisch voltooid. In onderstaand schema is de systeemarchitectuur weergegeven.

2.1 5G-systemen in voertuigen

Het 5G-systeem in het voertuig omvat een beveiligingsgateway in het voertuig, een bufferpool en een 5G-antenne (TAU) in het voertuig.

2.1.1 Beveiligingsgateway

De primaire functie van de beveiligingsgateway is het verkrijgen van video van de systeem-av3-kaart en deze door te geven aan de cachepool. De gateway kan rekening houden met de eerdere 6A-hardwareversies, waardoor de druk op de CPU- en DDR-bronnen wordt verminderd om de videokaart te verzadigen en uniform onderhoud in de toekomst wordt vergemakkelijkt.

2.1.2 Snelle bufferpool

De cachepool communiceert met de beveiligingsgateway via een 1GE-netwerkkaart om audio- en videostreams in realtime op te halen voor lokale opslag. Wanneer de locomotief het station of de voorbereidingswerf binnenkomt, communiceert de point-to-point-verbinding met succes met het basisstation aan boord via het 2.5GE-netwerk om de in de cache opgeslagen historische audio- en videogegevens te uploaden naar het grondgebaseerde hogesnelheidsopslagsysteem via het ingebouwde basisstation.

2.1.3 Automotive 5G-antenne (TAU)

De ingebouwde 5G-antenne (TAU)-apparatuur van het voertuig-naar-grond-dumpsysteem integreert een phased array-antenne, biedt een 2.5GE elektrische service-interface en is op het dak van de locomotief geïnstalleerd om een ​​supersnel gegevenskanaal tot stand te brengen met het 5G-basisstation op de grond.

2.2 Grondgebaseerd 5G-basisstationsysteem

Breng een 5G-basisstationsysteem op de grond tot stand op het onderhoudsterrein voor locomotieven. De methode omvat 5G-basisstationapparatuur, een snelle opslagserver en een intelligente analyseserver.

2.2.1 5G-basisstationapparatuur (RBS)

Net als de TAU integreert de 5G-basisstationapparatuur (RBS) op de grond een phased array-antenne, die een 10GE-service optische interface en een GE-service elektrische interface biedt. Het apparaat biedt het toegangspunt van de 5G-voertuigantenne, ontvangt de gegevens die van het voertuig zijn gedownload en slaat deze op in de cacheserver.

2.2.2 Cache-server

De cacheserver slaat gegevens op die zijn gedownload van de locomotief en fungeert als een knooppunt voor het gedistribueerde gegevensopslagsysteem, ter ondersteuning van synchronisatie en het delen van gegevens tussen regio's.

2.2.3 Intelligent Analytics-server

Op basis van de LKJ-informatie in de cacheserver analyseert de intelligente analyseserver de artikelpunten die door de machineservice worden gebruikt. Het verzendt de resultaten van de slimme analyse automatisch naar het hoofdkwartier van de sectie.

IV. Constructie van datacenter, datatoegangsknooppunt en data-analyseruimte

3.1 Kader

Er wordt een 5G-basisstationsysteem gebouwd in de voorbereidingswerf en er wordt een gegevenstoegangsknooppunt opgericht om de door 5G gedownloade gegevens automatisch door te sturen naar het sectiedatacentrum. Elk datacenter slaat video- en locomotiefgegevens op segmentniveau op. Het data-analysecentrum van elke eenheid kan video- en locomotiefbedrijfsgegevens van het datacenter op verzoek synchroniseren om toegang met lage latentie te bereiken.

3.2 Gedistribueerd opslagsysteem

Bouw een gedistribueerd gegevensopslagsysteem in het datacenter. Het systeem centraliseert gegevensbeheer en gebruikt een virtueel bestandssysteem om een ​​uniforme gebruikersinterface te bieden om interregionale toegang tot gegevens mogelijk te maken.

De specifieke functies zijn als volgt.

1. Er wordt gebruik gemaakt van gedistribueerde architectuur. Systeemprestaties en capaciteit nemen lineair toe met het aantal knooppunten.

2. Realiseer virtualisatiebeheer van opslagruimte, virtualiseer alle fysieke opslagbronnen tot een uniforme opslagruimte, zorg voor een uniforme wereldwijde naamruimte en bied unieke zakelijke IP-adrestoegang aan de buitenwereld.

3. Implementeer redundantiebeleid wanneer een enkel knooppunt met meerdere harde schijven uitvalt en lees- en schrijfservices niet worden beïnvloed. Wanneer meerdere knooppunten uitvallen, ondersteunt het gegevensherstel en herconfiguratie met verschillende snelheden tussen knooppunten om de impact op lees- en documentservices te minimaliseren.

4. Ondersteuning van online upgradefunctie, kan online nieuwe knooppuntcapaciteit, interface en tussentijdse gegevensopslag realiseren met bestaande knooppunten wanneer het systeem draait, en ondersteuning voor taakverdeling.

5. Realiseer real-time monitoring van softwareversie, hardwarestatus en systeemcapaciteitsgebruik, en heb real-time update alarminformatiefunctie.

IN.Geavanceerd & Innovatief

1,5G millimetergolftransmissie is zeer efficiënt, met pieksnelheden tot 1,5Gbps, 30 keer hoger dan 4G-transmissiesnelheden.

2. lage tijdvertraging, locomotiefgegevens in het bereik van het basisstation in een tijdige en effectieve terugzending en toegankelijk in het sectienetwerk.

3. Verbroken linktransmissie om de integriteit en betrouwbaarheid van videogegevens te waarborgen.

4. Automatische taakverdeling, automatische verbindingsverbreking na voltooiing van de verzending en het vrijgeven van bronnen om een ​​stabiele en efficiënte video-dumping van het systeem te garanderen.

5. Beveiliging, gebruikmakend van het unieke point-to-point-netwerk en het tot stand brengen van logische tunnelspecifieke transmissie.

6. Hoge betrouwbaarheid, superieure antistatische, anti-elektromagnetische interferentiefunctie, aanpassen aan de omgevingstemperatuur kan -40 bereiken℃~70℃.

7. Gegevensbeveiliging, de verzamelde gegevens worden versleuteld via de video, genomen streamkaart en opgeslagen in de bufferpool.

8. Datadumping vervangt handmatig werk, waardoor arbeidsintensiteit en veiligheidsrisico's afnemen.

9. Verbindingsfout, het systeem alarmeert onmiddellijk en het bedienings- en onderhoudspersoneel reageert snel om de stabiele werking van het systeem te garanderen.

10. Er wordt een gedistribueerd gegevensbeheersysteem toegepast, er wordt automatisch een back-up van gegevens gemaakt en de opslagcapaciteit kan dynamisch worden uitgebreid.

11. Ondersteuning van strategie voor opslagredundantie; wanneer een enkel knooppunt uitvalt, ondersteuning voor gegevensherstel en herconfiguratie tussen knooppunten met verschillende snelheden om de impact van lees- en schrijfservice te maximaliseren.