Cos'è il p-iot, p-iot nella scienza popolare Internet delle cose

Negli ultimi anni, con lo sviluppo e la diffusione dell'Internet degli oggetti, la tecnologia P-IoT (Private Network Internet of Things) si è gradualmente sviluppata in risposta alle esigenze degli utenti del settore. In primo luogo, viene fornita una breve introduzione al sistema tecnico e alle prestazioni chiave del P-IoT. Su questa base, viene analizzata l'applicazione innovativa del P-IoT in tre scenari tipici del settore dell'emergenza. Infine, viene discussa la direzione innovativa dell'applicazione dell'Internet degli oggetti in futuro. Prospettive.

introduzione

Nel 2018 l'industria dell'IoT (Internet of Things, Internet delle cose) si è sviluppata molto bene. Sia che si tratti di Amazon, Google e Microsoft, sia che si tratti di Alibaba Group, Tencent e Baidu, i principali giganti dell'IT hanno implementato l'Internet degli oggetti e le mosse da blockbuster sono continuate. Secondo le previsioni di IDC, la spesa globale per l'IoT raggiungerà $745 miliardi di dollari nel 2019, manterrà un tasso di crescita annuale a due cifre dal 2019 al 2022 e supererà la soglia di $1 trilione di dollari nel 2022 [1]. Mentre le tecnologie IoT mainstream come NB-IoT (Narrow Band Internet of Things), LoRa[3], Sigfox[4], ecc. sono in costante sviluppo, si stanno concentrando sulle preoccupazioni degli utenti del settore per quanto riguarda la sicurezza, l'affidabilità e la QoS ( P-IoT derivante da esigenze particolari come la Qualità del Servizio (Quality of Service)

(Private-Internet of Things, Internet degli oggetti privato) è emersa in sordina ed è stata applicata in diversi settori verticali come la pubblica sicurezza, la giustizia, la risposta alle emergenze, l'industria e il commercio, ecc.

D'altra parte, lo scorso anno il nostro Paese ha istituito il Ministero per la gestione delle emergenze. Nell'ambito del nuovo sistema di emergenza principale, che si tratti di supervisione della sicurezza, protezione antincendio, difesa delle foreste, soccorso in caso di terremoto, prevenzione della siccità e delle inondazioni, prevenzione dei disastri e soccorso, sono tutti strettamente correlati alla sicurezza della vita e della proprietà del Paese e della popolazione [6]. Attualmente, gli utenti del settore delle emergenze integrano più metodi di rilevamento e aggregano e analizzano i dati di rilevamento come l'Internet delle cose per supportare lo sviluppo di vari servizi come il monitoraggio e l'allarme precoce, la valutazione e la supervisione nel campo delle emergenze. Mentre la tecnologia continua a evolversi, i problemi affrontati dagli utenti del settore stanno diventando sempre più completi e complessi. I loro requisiti speciali per l'affidabilità e le prestazioni in tempo reale dell'Internet degli oggetti non possono essere perfettamente risolti affidandosi esclusivamente alla tecnologia IoT mainstream. Pertanto, per risolvere i problemi del settore è necessaria una tecnologia P-IoT che soddisfi le esigenze IoT degli utenti del settore dell'emergenza. Questo articolo si concentrerà sulle applicazioni innovative tipiche della tecnologia P-IoT nel settore dell'emergenza.

Panoramica sul P-IoT

P-IoT e NB-IoT sono equivalenti alla rete privata LTE e alla rete pubblica LTE. Costruite la vostra "LAN dell'Internet degli oggetti". L'industria dell'esplorazione petrolifera e dell'energia chimica, che ha elevati requisiti di sicurezza, affidabilità e ambiente elettromagnetico, è adatta alla rete privata IoT. Per i normali clienti di livello aziendale, LoRa può essere utilizzato anche come rete privata degli oggetti.

La tecnologia P-IoT è un dispositivo IoT a bassa potenza basato su una rete privata di comunicazione mobile VHF (Very High Frequency, frequenza molto alta) e UHF (Ultra High Frequency, frequenza ultra alta) con licenza di trasmissione dati multipla ad alta, media e bassa velocità. Consumo della tecnologia Internet of Things. Il P-IoT è un servizio a valore aggiunto di un sistema di comunicazione digitale trunking dedicato. Sulla base della soddisfazione delle rigide esigenze vocali degli utenti, fornisce soluzioni per le applicazioni ampliate degli utenti nell'Internet degli oggetti.

Innanzitutto, il P-IoT può garantire i requisiti di alta affidabilità della rete richiesti dagli utenti del settore. Il P-IoT può ottenere un controllo indipendente della rete grazie alle sue caratteristiche di rete privata. Ad esempio, nel campo dell'emergenza, quando si verificano gravi disastri, il P-IoT può soddisfare le esigenze effettive degli utenti dell'emergenza per il soccorso e l'assistenza in caso di calamità, grazie alle caratteristiche dedicate della rete privata IoT. Allo stesso tempo, il P-IoT opera in una banda di frequenza autorizzata e dedicata, che non è soggetta a interferenze reciproche. I dati chiave vengono trasmessi in condizioni di canale ideali e l'affidabilità dei dati può essere pienamente garantita.

In secondo luogo, la tecnologia P-IoT può fornire una garanzia di QoS ad alta tempestività per le attività chiave degli utenti del settore. Le caratteristiche della rete privata della tecnologia P-IoT determinano che essa non si concentra sull'equità della rete come la tecnologia IoT della rete pubblica. Si concentra piuttosto su come impostare i dati chiave a un livello di business ad alta priorità e fornire canali commerciali dedicati e altre garanzie. Vengono adottate misure di protezione e il ritardo può raggiungere le centinaia di millisecondi, garantendo i requisiti di tempestività per la trasmissione di dati critici nelle applicazioni di monitoraggio e di allarme rapido nel campo dell'emergenza.

In terzo luogo, il P-IoT può garantire gli elevati requisiti di sicurezza degli utenti del settore per la rete. Poiché l'infrastruttura di rete privata è privata, il P-IoT presenta caratteristiche naturali di isolamento fisico rispetto alle reti pubbliche IoT come l'NB-IoT. Allo stesso tempo, grazie a vari metodi di crittografia, come la crittografia dell'interfaccia aerea, la crittografia del collegamento e la crittografia end-to-end, il P-IoT può soddisfare le esigenze differenziate degli utenti della rete privata per diversi livelli di sicurezza dei dati IoT.

Inoltre, il P-IoT è anche molto competitivo dal punto di vista tecnico in termini di indicatori chiave che misurano la qualità della tecnologia IoT, come la capacità di copertura, il consumo energetico del terminale, la capacità del sistema, ecc. Il P-IoT presenta anche alcuni vantaggi in termini di controllabilità indipendente, espansione senza problemi, compatibilità commerciale e internazionalizzazione degli standard.

Il P-IoT utilizza lo spettro a banda stretta VHF e UHF concesso in licenza dagli utenti del settore per fornire servizi IoT di rete privata diversificati agli utenti del settore attraverso molteplici modalità di trasmissione [6]. Pur soddisfacendo i requisiti dell'Internet degli oggetti per la tecnologia di accesso wireless a lunga distanza, come il basso consumo energetico, l'ampia copertura e le connessioni massive, P-IoT è una pipeline di comunicazione esclusiva costruita su reti private industriali. Il P-IoT ha le caratteristiche di indipendenza e controllabilità. Presenta vantaggi significativi in termini di sicurezza, affidabilità, consumo energetico dei terminali e altri aspetti, ed è più in linea con le esigenze specifiche degli utenti del settore delle reti private [7-9]. Attualmente, il P-IoT è stato utilizzato in combattimenti reali in settori di emergenza come l'industria petrolchimica, la prevenzione degli incendi boschivi e il soccorso in caso di disastri geologici [10]. Questi casi di applicazione dimostrano fortemente l'avanzamento, la praticabilità e l'efficacia della tecnologia P-IoT. Allo stesso tempo, la letteratura [10] sottolinea che la tecnologia delle reti ad hoc può essere utilizzata come rete di backup o di estensione per le reti private in scenari di emergenza. Combinando la tecnologia P-IoT con la tecnologia delle reti ad hoc, la rete avrà i vantaggi della sicurezza e dell'affidabilità delle reti private e della flessibilità e invulnerabilità delle reti ad hoc, indicando la direzione per lo sviluppo e l'evoluzione della tecnologia P-IoT.

Il significato del modello di rete P-IoT ad hoc

La modalità di rete auto-organizzata P-IoT si riferisce a una modalità di lavoro in cui un gran numero di terminali P-IoT comunicano tra loro in modo ordinato e formano automaticamente una rete di copertura su vasta scala. La modalità di rete auto-organizzata P-IoT ha le seguenti caratteristiche:

(1) Auto-organizzazione e rete indipendente. Il modello di rete auto-organizzata P-IoT non richiede alcuna infrastruttura di comunicazione wireless prestabilita. Tutti i nodi coordinano i propri comportamenti attraverso un sistema di protocolli a strati e algoritmi distribuiti. I nodi possono collegarsi in rete in modo rapido, autonomo e indipendente.

(2) Routing multi-hop. A causa della limitazione della potenza di trasmissione wireless di ciascun nodo, la copertura di ciascun nodo è limitata. La comunicazione tra i nodi al di fuori della copertura effettiva deve essere completata attraverso l'inoltro multi-hop da parte dei nodi intermedi. L'inoltro dei pacchetti nella modalità della rete ad hoc P-IoT è completato in modo collaborativo dai nodi multi-hop secondo i protocolli di routing.

(3) Topologia dinamica. La modalità di auto-organizzazione della rete P-IoT consente a specifici tipi di nodi di entrare in uno stato di inattività quando non ci sono segnalazioni di dati. Allo stesso tempo, singoli nodi della rete possono essere inattivi a causa di guasti tecnici, cause naturali, ecc. Pertanto, per garantire il normale funzionamento della rete, la modalità di rete ad hoc P-IoT supporta cambiamenti dinamici nella topologia della rete.

Sulla base delle caratteristiche sopra descritte, la modalità di rete auto-organizzata P-IoT può completare il collegamento in rete flessibile dei terminali e la copertura completa dell'area di destinazione senza una stazione di base e può soddisfare le esigenze di raccolta di informazioni chiave in aree prive di copertura di rete, ad esempio quando viene applicata a scenari speciali in cui la copertura del segnale della stazione di base è scarsa, come le aree terremotate, le gallerie minerarie e i tunnel della metropolitana. D'altra parte, la modalità di rete ad hoc P-IoT può interconnettere la rete ad hoc con sistemi esterni attraverso il nodo coordinatore della rete, aprire il canale di dati tra l'area di destinazione e l'esterno e trasmettere le informazioni chiave dei dati nell'area di destinazione al centro dati, facilitando la comprensione della situazione in tempo reale dell'area di destinazione. Allo stesso tempo, combina i dati storici nel database e utilizza la tecnologia dei big data per condurre analisi e confronti dei dati e prevedere la situazione futura. Ad esempio, negli scenari di soccorso in caso di disastri geologici, i terminali P-IoT in modalità di rete auto-organizzata vengono utilizzati per trasmettere i dati di monitoraggio ambientale in loco, i dati di monitoraggio e gestione dei soccorritori, i dati di monitoraggio e gestione dei materiali, ecc. al centro di comando in loco, rendendo più facile per il comandante impartire istruzioni dopo un'analisi completa. .