機関車向け高速データダンプソリューションで5Gミリ波技術の採用に成功

バックグラウンド

機関車の安全保護システムは、機関車の運転環境と状態を監視し、機関車の乗務員による標準化された操作の実施を監督する上で重要な役割を果たしてきました。このシステムにより、安全事故を防止する機関車の能力が向上しました。それでも、システムによって生成された毎日のビデオ データは、主に乗組員によって USB フラッシュ ドライブを介してコピーおよびダンプされ、機関車セクションのストレージ サーバーにアップロードされます。これには、以下で説明するように、データの安全性の問題や低いダンプ効率などの問題があります。

システムからの大量のビデオ映像は機関車のハード ドライブに保存され、USB スティックを介して乗組員によってコピーおよびダンプされます。この方法では、スタッフやディスパッチャの作業負荷が増大し、航空機セクションでの USB フラッシュ ドライブの管理の負担が大きくなります。USB フラッシュ ドライブがデータなしでストレージに転送された場合でも、オンボードでコピーするか、業界から直接分析する必要があります。また、コピーにUSBメモリを使用する場合、ウイルス感染しやすい、データのダウンロードが遅い、USBインターフェースが壊れやすいなど、問題点が多く、地上サーバーや運用環境への影響度が異なります。車両装備。

近年の5G通信技術の進展により、大量のデータを高速に伝送する技術が徐々に成熟してきました。5G 超ブロードバンド技術は、すべての機関車データを迅速に地上に送信し、安全で信頼性が高く効率的なデータ ダンピングを実現できます。

5Gのミリ波技術とは？

このシステムは、60GHz の高周波ミリ波を使用します。これは、成熟した技術、広い帯域幅、スペクトル アプリケーションがない、一般的な民間周波数ポイントから遠く離れた低干渉という利点があります。  ;

従来の無線通信では、その酸素分解伝送特性により長距離伝送が困難であり、その用途は限られていました。同時に、この機能は、車両から地上へのバックホール シナリオにおける短距離通信および信号漏洩防止のニーズにも適合します。

I. システム紹介  ;

5G車対地データ高速ダンプシステムは、5Gミリ波車対地伝送システムと分散型クラウドストレージシステムで構成されています。機関車データの高速ダウンロードは、機関車に5G伝送装置を設置し、準備ヤードと重要なインターチェンジポイントに専用の5G基地局を構築することで実現されます。

1.1 5Gミリ波車対地伝送システム

車対地伝送システムは、車載5Gシステムと地上5G基地局システムで構成されています。車両に60GHzミリ波フェーズドアレーアンテナを搭載し、地上に60GHz専用基地局を構築して車両対地ダンピングを行うことで実現する60GHzミリ波技術ソリューションを採用。

1)。  ;オンボード 5G システムは、高速バッファー プール、セキュリティ ゲートウェイ、5G オンボード アンテナで構成され、機関車のビデオ、LKJ 、TCMS のストレージ、冗長バックアップ、データ対話セキュリティ機能を実現します。このデータを地上基地局システムに送信します。

2)。地上 5G 基地局システムは、5G 地上基地局 RBS と地上キャッシュ サーバーを含み、地上での自動、高速かつ安全なオンボード データ ストレージを実現します。

3)。機関車が 5G 基地局のカバーエリアに入ると、車載の 5G システム端末 (タウ ) と地上の 5G 基地局 (RBS ) が自動的に接続を確立します。そしてダンプを開始して、機関車バッファー プール内のオンボード データを地上キャッシュ サーバーにすばやくダンプします。プロセス全体は、手動の介入なしで自動的に完了します。

1.2 分散型クラウド ストレージ システム

分散データ ストレージ システムは、分散ストレージ アーキテクチャを使用して、個々の地上基地局システムにダウンロードされたデータを管理します。データ クラスタ ノードとビデオ データ サブセンターを確立して、セクション間およびノー​​ド間のリアルタイム アクセス用の仮想化ストレージ スペースを提供します。

Ⅱ .5Gミリ波車対地伝送システム

5Gミリ波車対地伝送システムは、車載5Gシステムと、車載データを地上基地局に送信する地上5G基地局システムから構成されます。機関車が 5G 基地局のカバレッジ エリア内にある場合、車載 5G システムは地上の 5G 基地局システムとの高速接続を確立します。ダンプを開始して、機内データを機関車バッファー プールから地上キャッシュにすばやくダンプします。5G ワイヤレス リンクは、高帯域幅で安全で信頼性の高いパイプライン伝送データ ストリームを提供し、プロセスは自動的に完了します。次の図は、システム アーキテクチャを示しています。

2.1 車載 5G システム

車載 5G システムには、車載セキュリティ ゲートウェイ、バッファ プール、車載 5G アンテナ (タウ ) が含まれます。

2.1.1 セキュリティゲートウェイ

セキュリティ ゲートウェイの主な機能は、システムの av3 ボードからビデオを取得し、それをキャッシュ プールに渡すことです。ゲートウェイは、以前の 6A ハードウェア バージョンを考慮することができるため、ビデオ ボードを飽和状態にする CPU および DDR リソースへのプレッシャーを軽減し、将来の均一なメンテナンスを容易にします。

2.1.2 高速バッファプール

キャッシュ プールは、1GE ネットワーク カードを介してセキュリティ ゲートウェイと通信し、オーディオおよびビデオ ストリームをリアルタイムでローカル ストレージにプルします。機関車が駅または準備ヤードに入ると、ポイントツーポイント接続が 2.5GE ネットワークを介してオンボード ベース ステーションと正常に通信し、キャッシュされた過去のオーディオおよびビデオ データを地上ベースの高速ストレージ システムにアップロードします。オンボード基地局。

2.1.3 車載 5G アンテナ (タウ )

車両対地ダンプ システムのオンボード 5G アンテナ (タウ ) 機器は、フェーズド アレイ アンテナを統合し、2.5GE サービス電気インターフェイスを提供し、地上の 5G 基地局との高速データ チャネルを確立するために機関車の屋根に設置されます。

2.2 地上型 5G 基地局システム

機関車整備ヤードに地上5G基地局システムを構築。この方法は、5G基地局設備、高速ストレージサーバー、およびインテリジェント分析サーバーで構成されています。

2.2.1  ;5G基地局設備（RBS ）

タウ と同様に、地上の 5G 基地局装置 (RBS ) はフェーズド アレイ アンテナを統合し、10GE サービスの光インターフェイスと GE サービスの電気インターフェイスを提供します。デバイスは、5G 車両アンテナのアクセス ポイントを提供し、車両からダウンロードされたデータを受信して​​、キャッシュ サーバーに保存します。

2.2.2  ;キャッシュサーバー

キャッシュ サーバーは、機関車からダウンロードされたデータを格納し、分散データ ストレージ システムのノードとして機能し、地域間の同期とデータ共有をサポートします。

2.2.3 インテリジェント分析サーバー

インテリジェント分析サーバーは、キャッシュ サーバー内の LKJ 情報に基づいて、マシン サービスで使用されるアイテム ポイントを分析します。スマート分析結果を課本部に自動送信します。

Ⅳ. データセンター、データアクセスノード、データ分析室の建設

3.1 フレームワーク

準備ヤードに5G基地局システムを構築し、5Gでダウンロードしたデータを区間データセンターに自動送信するデータアクセスノードを設置。各データ センターには、セグメント レベルのビデオと機関車の運行データが保存されます。各ユニットのデータ分析センターは、ビデオと機関車の運行データをデータセンターからオンデマンドで同期して、低遅延アクセスを実現できます。

3.2 分散ストレージシステム

データ センターに分散データ ストレージ システムを構築します。このシステムはデータ管理を集中化し、仮想ファイル システムを使用して統一されたユーザー インターフェイスを提供し、データへのクロスリージョン アクセスを可能にします。

具体的な機能は以下の通りです。

1. 分散アーキテクチャが使用されます。システムのパフォーマンスと容量は、ノードの数に比例して増加します。

2. ストレージ スペースの仮想化管理を実現し、すべての物理ストレージ リソースを 1 つの統合ストレージ スペースに仮想化し、統一されたグローバル ネームスペースを提供し、外部世界への固有のビジネス 知財 アドレス アクセスを提供します。

3. 1 つのノードに複数のハード ディスク障害が発生し、読み取りおよび書き込みサービスが影響を受けない場合は、冗長性ポリシーを実装します。複数のノードに障害が発生した場合、ノード間のさまざまな速度でデータの回復と再構成をサポートし、読み取りおよびドキュメント サービスへの影響を最小限に抑えます。

4.オンラインアップグレード機能をサポートし、システムの実行中にオンラインの新しいノード容量、インターフェース、および既存のノードとの中間データストレージを実現し、負荷分散をサポートします。

5. ソフトウェア バージョン、ハードウェア ステータス、およびシステム容量使用率のリアルタイム監視を実現し、リアルタイム アップデート アラーム情報機能を備えています。

の.先進的で革新的

1.5G ミリ波伝送は非常に効率的で、ピーク レートは最大 1.5Gbps で、4G 伝送速度の 30 倍です。

2. タイムリーで効果的なバック送信で基地局の範囲内に低時間遅延、機関車データを送信し、セクション ネットワークでアクセスすることができます。

3.ビデオデータの完全性と信頼性を確保するための壊れたリンク送信。

4. 自動ロード バランシング、送信完了後の自動リンク切断、およびシステムの安定した効率的なビデオ ダンプを確保するためのリソースの解放。

5. 独自のポイント ツー ポイント ネットワークを使用し、論理トンネル固有の伝送を確立するセキュリティ。

6.高い信​​頼性、優れた帯電防止、抗電磁干渉機能、周囲温度に適応し、-40に達する可能性があります℃~70℃.

7. データのセキュリティ。収集されたデータは、ビデオを通じて暗号化され、ストリーム カードを取得し、バッファ プールに保存されます。

8. データ ダンピングは手作業に取って代わり、労働集約度とセキュリティ リスクを軽減します。

9. リンク障害が発生すると、システムはすぐにアラームを発し、運用担当者と保守担当者が迅速に対応して、システムの安定した運用を確保します。

10. 分散データ管理システムを採用し、データを自動バックアップし、ストレージ容量を動的に拡張できます。

11. ストレージの冗長性戦略をサポートします。単一ノード障害が発生した場合、さまざまな速度でのノード間のデータ復旧と再構成をサポートして、読み取りおよび書き込みサービスの影響を最大化します。