Công nghệ sóng milimet 5G được sử dụng thành công trong giải pháp kết xuất dữ liệu tốc độ cao cho đầu máy xe lửa

LÝ LỊCH

Hệ thống bảo vệ an toàn trên đầu máy đã đóng một vai trò thiết yếu trong việc giám sát môi trường và tình trạng hoạt động của đầu máy và giám sát việc thực hiện các hoạt động tiêu chuẩn hóa của đội ngũ đầu máy. Hệ thống đã cải thiện khả năng ngăn ngừa tai nạn an toàn của đầu máy. Tuy nhiên, dữ liệu video hàng ngày do hệ thống tạo ra chủ yếu được phi hành đoàn sao chép và kết xuất thông qua ổ flash USB và tải lên máy chủ lưu trữ của phần đầu máy, có các vấn đề như nguy cơ an toàn dữ liệu và hiệu quả kết xuất thấp, như được giải thích bên dưới.

Lượng lớn cảnh quay video từ hệ thống được lưu trữ trên ổ cứng của đầu máy và được phi hành đoàn sao chép và kết xuất thông qua thẻ nhớ USB. Phương pháp này làm tăng khối lượng công việc của nhân viên và điều phối viên cũng như gánh nặng quản lý ổ flash USB trong bộ phận máy bay. Nếu ổ flash USB được chuyển sang bộ lưu trữ mà không có dữ liệu, nó vẫn phải được sao chép trên bo mạch hoặc được phân tích trực tiếp từ ngành. Ngoài ra, với việc sử dụng ổ đĩa flash USB để sao chép, có nhiều vấn đề, chẳng hạn như dễ bị nhiễm vi-rút, tải xuống dữ liệu chậm, giao diện USB dễ bị hỏng, v.v., có mức độ ảnh hưởng khác nhau đến máy chủ mặt đất và thiết bị phương tiện.

Với sự phát triển của công nghệ truyền thông 5G trong những năm gần đây, công nghệ truyền dữ liệu tốc độ cao đã dần hoàn thiện. Công nghệ siêu băng thông rộng 5G có thể nhanh chóng truyền tất cả dữ liệu đầu máy xuống đất và đạt được kết xuất dữ liệu an toàn, đáng tin cậy và hiệu quả.

Công nghệ sóng milimet 5G là gì?

Hệ thống này sử dụng sóng milimet tần số cao 60GHz, có lợi thế về công nghệ trưởng thành, băng thông lớn, không có ứng dụng quang phổ và nhiễu thấp cách xa các điểm tần số dân sự phổ biến. 

Trong giao tiếp không dây truyền thống, các đặc tính truyền suy giảm oxy của nó khiến nó khó truyền qua khoảng cách xa và ứng dụng của nó bị hạn chế. Đồng thời, tính năng này phù hợp với nhu cầu liên lạc tầm ngắn và ngăn chặn rò rỉ tín hiệu trong các tình huống đường lùi giữa xe và mặt đất.

I. Giới thiệu hệ thống 

Hệ thống kết xuất dữ liệu tốc độ cao từ phương tiện tới mặt đất bao gồm hệ thống truyền từ phương tiện tới mặt đất sóng milimet 5G và hệ thống lưu trữ đám mây phân tán. Việc tải xuống dữ liệu đầu máy tốc độ cao đạt được bằng cách cài đặt các thiết bị truyền 5G trên đầu máy và xây dựng các trạm gốc 5G chuyên dụng trong sân chuẩn bị và tại các điểm giao cắt quan trọng.

1.1 Hệ thống truyền sóng từ phương tiện đến mặt đất sóng milimet 5G

Hệ thống truyền dẫn giữa xe và mặt đất bao gồm hệ thống 5G trên xe và hệ thống trạm gốc 5G trên mặt đất. Giải pháp công nghệ sóng milimet 60GHz được sử dụng, đạt được bằng cách lắp đặt ăng-ten mảng pha sóng milimet 60GHz trên xe và xây dựng một trạm gốc 60GHz chuyên dụng trên mặt đất để xe đổ đất.

1). Hệ thống 5G tích hợp bao gồm vùng đệm tốc độ cao, cổng bảo mật và ăng-ten 5G tích hợp, thực hiện chức năng lưu trữ, sao lưu dự phòng và bảo mật tương tác dữ liệu cho video đầu máy, LKJ và TCMS. Nó truyền dữ liệu này đến hệ thống trạm gốc mặt đất.

2). Hệ thống trạm gốc 5G mặt đất bao gồm RBS của trạm gốc 5G và máy chủ bộ đệm mặt đất để đạt được khả năng lưu trữ dữ liệu trên mặt đất tự động, tốc độ cao và an toàn.

3). Khi đầu máy đi vào vùng phủ sóng của trạm gốc 5G, thiết bị đầu cuối hệ thống 5G trên bo mạch (TAU) và trạm gốc 5G trên mặt đất (RBS) sẽ tự động thiết lập kết nối. Và bắt đầu kết xuất để nhanh chóng kết xuất dữ liệu tích hợp trong nhóm bộ đệm đầu máy vào máy chủ bộ nhớ đệm mặt đất. Toàn bộ quá trình được tự động hoàn thành mà không cần can thiệp thủ công.

1.2 Hệ thống lưu trữ đám mây phân tán

Hệ thống lưu trữ dữ liệu phân tán sử dụng kiến ​​trúc lưu trữ phân tán để quản lý dữ liệu được tải xuống các hệ thống trạm gốc mặt đất riêng lẻ. Thiết lập các nút cụm dữ liệu và trung tâm con dữ liệu video để cung cấp không gian lưu trữ ảo hóa cho truy cập thời gian thực giữa các nút và giữa các nút.

II.5G sóng milimet hệ thống truyền dẫn giữa các phương tiện với mặt đất

Hệ thống truyền dẫn từ phương tiện tới mặt đất bằng sóng milimet 5G bao gồm hệ thống 5G trên tàu và hệ thống trạm gốc 5G trên mặt đất truyền dữ liệu trên tàu tới trạm gốc trên mặt đất. Khi đầu máy nằm trong vùng phủ sóng của trạm gốc 5G, hệ thống 5G trên tàu sẽ thiết lập kết nối tốc độ cao với hệ thống trạm gốc 5G mặt đất. Nó khởi tạo một kết xuất để nhanh chóng kết xuất dữ liệu tích hợp từ nhóm bộ đệm đầu máy vào bộ nhớ đệm trên mặt đất. Liên kết không dây 5G cung cấp luồng dữ liệu truyền dẫn đường ống băng thông rộng, an toàn và đáng tin cậy và quá trình này được hoàn tất tự động. Sơ đồ dưới đây cho thấy cấu trúc hệ thống.

2.1 Hệ thống 5G trên xe

Hệ thống 5G trong xe bao gồm cổng bảo mật trong xe, vùng đệm và ăng-ten 5G trong xe (TAU).

2.1.1 Cổng bảo mật

Chức năng chính của cổng bảo mật là lấy video từ bo mạch av3 của hệ thống và chuyển nó qua nhóm bộ đệm. Cổng có thể xem xét các phiên bản phần cứng 6A trước đó, giảm áp lực lên tài nguyên CPU và DDR để bão hòa bảng video và tạo điều kiện bảo trì thống nhất trong tương lai.

2.1.2 Vùng đệm tốc độ cao

Nhóm bộ đệm giao tiếp với cổng bảo mật thông qua thẻ mạng 1GE để kéo các luồng âm thanh và video trong thời gian thực cho bộ nhớ cục bộ. Khi đầu máy vào ga hoặc bãi chuẩn bị, kết nối điểm-điểm giao tiếp thành công với trạm cơ sở trên tàu thông qua mạng 2.5GE để tải dữ liệu âm thanh và video lịch sử đã lưu trong bộ nhớ cache lên hệ thống lưu trữ tốc độ cao trên mặt đất thông qua trạm cơ sở trên tàu.

2.1.3 Ăng-ten 5G dành cho ô tô (TAU)

Thiết bị ăng-ten 5G trên xe (TAU) của hệ thống đổ đất trên xe tích hợp ăng-ten mảng theo pha, cung cấp giao diện điện dịch vụ 2,5GE và được lắp đặt trên nóc đầu máy để thiết lập kênh dữ liệu tốc độ cao với trạm gốc 5G trên mặt đất.

2.2 Hệ thống trạm gốc 5G trên mặt đất

Thiết lập hệ thống trạm gốc 5G mặt đất tại bãi bảo dưỡng đầu máy. Phương pháp này bao gồm thiết bị trạm gốc 5G, máy chủ lưu trữ tốc độ cao và máy chủ phân tích thông minh.

2.2.1 Thiết bị trạm gốc 5G (RBS)

Giống như TAU, thiết bị trạm gốc 5G mặt đất (RBS) tích hợp ăng-ten mảng pha, cung cấp giao diện quang dịch vụ 10GE và giao diện điện dịch vụ GE. Thiết bị cung cấp điểm truy cập của ăng-ten 5G trên xe, nhận dữ liệu được tải xuống từ xe và lưu dữ liệu đó vào máy chủ bộ đệm.

2.2.2 Máy chủ bộ đệm

Máy chủ cache lưu trữ dữ liệu tải về từ đầu máy và đóng vai trò là điểm nút cho hệ thống lưu trữ dữ liệu phân tán, hỗ trợ đồng bộ và chia sẻ dữ liệu giữa các vùng miền.

2.2.3 Máy chủ phân tích thông minh

Dựa trên thông tin LKJ trong máy chủ bộ đệm, máy chủ phân tích thông minh sẽ phân tích các điểm mục được dịch vụ máy sử dụng. Nó tự động truyền kết quả phân tích thông minh đến trụ sở bộ phận.

IV. Trung tâm dữ liệu, nút truy cập dữ liệu và xây dựng phòng phân tích dữ liệu

3.1 Khuôn khổ

Một hệ thống trạm gốc 5G được xây dựng trong sân chuẩn bị và một nút truy cập dữ liệu được thiết lập để tự động chuyển dữ liệu do 5G tải xuống đến trung tâm dữ liệu của khu vực. Mỗi trung tâm dữ liệu lưu trữ dữ liệu vận hành đầu máy và video cấp phân đoạn. Trung tâm phân tích dữ liệu của mỗi đơn vị có thể đồng bộ hóa video và dữ liệu vận hành đầu máy từ trung tâm dữ liệu theo yêu cầu để đạt được khả năng truy cập có độ trễ thấp.

3.2 Hệ thống lưu trữ phân tán

Xây dựng hệ thống lưu trữ dữ liệu phân tán tại trung tâm dữ liệu. Hệ thống tập trung hóa việc quản lý dữ liệu và sử dụng hệ thống tệp ảo để cung cấp giao diện người dùng thống nhất nhằm cho phép truy cập dữ liệu xuyên khu vực.

Các chức năng cụ thể như sau.

1. Kiến trúc phân tán được sử dụng. Hiệu suất và dung lượng hệ thống tăng tuyến tính với số lượng nút.

2. Thực hiện quản lý ảo hóa không gian lưu trữ, ảo hóa tất cả các tài nguyên lưu trữ vật lý thành một không gian lưu trữ thống nhất, cung cấp một không gian tên toàn cầu thống nhất và cung cấp quyền truy cập địa chỉ IP doanh nghiệp duy nhất cho thế giới bên ngoài.

3. Thực hiện các chính sách dự phòng khi một nút duy nhất có nhiều đĩa cứng bị lỗi và các dịch vụ đọc và ghi không bị ảnh hưởng. Khi nhiều nút bị lỗi, nó hỗ trợ khôi phục và cấu hình lại dữ liệu ở các tốc độ khác nhau giữa các nút để giảm thiểu tác động đối với các dịch vụ đọc và tài liệu.

4. Hỗ trợ chức năng nâng cấp trực tuyến, có thể nhận ra dung lượng nút mới trực tuyến, giao diện và lưu trữ dữ liệu trung gian với các nút hiện có khi hệ thống đang chạy và hỗ trợ cân bằng tải.

5. Thực hiện giám sát phiên bản phần mềm, trạng thái phần cứng và mức sử dụng dung lượng hệ thống theo thời gian thực và có chức năng cập nhật thông tin cảnh báo theo thời gian thực.

TRONG.Nâng Cao & Đổi Mới

Truyền sóng milimet 1,5G hiệu quả cao, với tốc độ đỉnh lên tới 1,5Gbps, cao gấp 30 lần tốc độ truyền 4G.

2. Độ trễ thời gian thấp, dữ liệu đầu máy vào phạm vi của trạm cơ sở trong quá trình truyền ngược kịp thời và hiệu quả và có thể được truy cập trong mạng phần.

3. Truyền liên kết bị hỏng để đảm bảo tính toàn vẹn và độ tin cậy của dữ liệu video.

4. Tự động cân bằng tải, tự động ngắt kết nối sau khi truyền xong và giải phóng tài nguyên để đảm bảo kết xuất video ổn định và hiệu quả của hệ thống.

5. Bảo mật, sử dụng mạng điểm-điểm duy nhất và thiết lập đường truyền cụ thể theo đường hầm hợp lý.

6. Độ tin cậy cao, chức năng chống tĩnh điện, chống nhiễu điện từ vượt trội, thích ứng với nhiệt độ môi trường có thể đạt tới -40℃~70℃.

7. Bảo mật dữ liệu, dữ liệu thu thập được mã hóa thông qua video, lấy thẻ luồng và lưu trữ trong vùng đệm.

8. Kết xuất dữ liệu thay thế công việc thủ công, giảm cường độ lao động và rủi ro bảo mật.

9. Lỗi liên kết, hệ thống sẽ báo động ngay lập tức và nhân viên vận hành và bảo trì sẽ nhanh chóng phản hồi để đảm bảo hệ thống hoạt động ổn định.

10. Hệ thống quản lý dữ liệu phân tán được áp dụng, dữ liệu được sao lưu tự động và dung lượng lưu trữ có thể được mở rộng linh hoạt.

11. Hỗ trợ chiến lược dự phòng lưu trữ; khi xảy ra lỗi một nút, hỗ trợ khôi phục và cấu hình lại dữ liệu giữa các nút ở các tốc độ khác nhau để tối đa hóa tác động của dịch vụ đọc và ghi.