Komunikační protokol UGP

Komunikační protokol UGP slouží k přenosu dat mezi přenosným zařízením (mobilní telefon, PDA, navigace) a zařízením ve vozidle (zabudovaný systém, řídící jednotka vozidla ECU). Data o vozidle lze využívat širokou škálou mobilních aplikací od asistenčních služeb řidiči, přes informační a varovné služby až po zábavní aplikace.

Název nadskupiny: Přenosná zařízení

Název podskupiny: Komunikace přenosné zařízení-vozidlo

přenosné zařízení (nomadic device) bezdrátové zařízení jako je PDA nebo chytrý telefon; zařízení, které poskytuje konektivitu skrze mobilní buňkovou síť, mobilní bezdrátové technologie (WIMAX, HC-SDMA, apod.), WiFi, atp. včetně krátkovlnných technologií jako Bluetooth, Zigbee atp. pro propojení osobních přenosných zařízení s komunikační sítí vozidla.

komunikační brána vozidla V-ITS-SG (Vehicle-Intelligent Transport Systems-Station Gateway V-ITS-SG) zařízení ve vozidle, které plní roli mobilní vozidlové komunikační brány mezi řídicí(mi) jednotkou (jednotkami) ECU a externím přenosným zařízením

jednotný protokol komunikace brány vozidla UGP (unified gateway protocol, UGP) protokol aplikační vrstvy, který umožní UGP klientovi získat data z UGP serveru

Propojení mobilního telefonu a vozidla s sebou přináší obrovský potenciál uživatelských služeb. Telefon začíná fungovat jako ovladač, který umožňuje si vozidlo přivolat (aktuálně Mercedes třídy S), či na dálku zaparkovat, i jako zdroj multimediálních služeb (pouštění hudby, filmů, připojení k internetu atp.) či zdroj pro přivolání pomoci (tísňové volání eCall). Mnoho výrobců automobilů, ale i výrobců přenosných zařízení, napřímilo své snahy tímto směrem, nicméně se jedná o privátní, vzájemně nekompatibilní řešení. Právě možnost prodávat svým zákazníkům nové služby a aplikace a tím tento segment ovládnout vedl automobilky k vzájemné spolupráci tak, aby vytvářené služby a aplikace mohly v blízké budoucnosti fungovat i tehdy, kdy uživatel se svým telefonem přestoupí do jiného auta jiné značky (např. v rámci rodiny, či firmy).

Podobné komunikační služby již mají v automobilovém průmyslu tradici; jedná se především o diagnostické služby, tj. schopnost dotázat se servisním zařízením řídicí jednotky ve vozidle skrze standardizovaný protokol, tzv. ODX (open diagnostic data Exchange, ISO 22901). Tento zavedený protokol komunikace autoři norem využili i pro přenos dat mezi přenosným zařízením a vozidlem. Protokol UDG je odvozeninou protokolu ODX.

Komunikaci přenosného zařízení a vozidla zprostředkovává tzv. komunikační brána vozidla, viz obrázek níže:

Ilustrace spojení mezi přenosným zařízením, vozidlovou bránou (V-ITS-SG) a vozidlem
včetně souvisejících norem

Celková architektura systému se opírá o komunikační architekturu CALM (ISO 21217), která systémy ITS logicky člení na čtyři hardwarově oddělené komponenty/subsystémy, tzv. ITS stanice:

• subsystém ve vozidle: ITS stanice ve vozidle (V-ITS-S),
• subsystém přenosného nebo mobilního zařízení: osobní ITS stanice (P-ITS-S),
• subsystém na infrastruktuře: stanice ITS na infrastruktuře (R-ITS-S),
• centrální subsystém: centrální ITS stanice (C-ITS-S).

Rolí souboru norem ISO 13185 je propojit různá rozhraní automobilového průmyslu s telematickým průmyslem. Architekturu tohoto propojení ilustruje následující obrázek.

Obrázek níže ilustruje komunikační spojení mezi osobní ITS stanicí a vozidlovou ITS stanicí. Vozidlová ITS stanice sestává z:

• V-ITS-S Routeru podporujícího architekturu CALM, a
• V-ITS-S Hostitele (Host) a Brány (Gateway) do sítě/sítí systému ve vozidle.

Implementace brány vozidla ITS-V-SG dle architektury CALM

Implementací protokolu UGP lze dosáhnout těchto funkcí:

• Autorizace přístupu k datům brány vozidla z palubního nebo nepalubního zkušebního zařízení
• Autorizace přístupu i k částem dat brány vozidla z palubního nebo nepalubního zkušebního zařízení (ochrana soukromí)
• Identifikace vozidlové brány a vozidla, ve kterém je brána nainstalována
• Přístup k datům řídicích jednotek vozidla (ECU) spojených s bránou vozidla a jejich parametrům
• Konfigurace přístupu k datům vozidla.

Přehled komunikačních funkcí systému uvádí následující obrázek. Ilustruje tak sdružení funkcí do klastrů, kterými jsou:

globální služby – nakládá s kladnými odpověďmi na všechny UGP služby bez parametrů odpovědi a všechny záporné odpovědi. Asynchronní služby lze zastavit a klíč resetovat.

autentizace – tyto služby zahajují komunikaci do brány V-ITS-SG při kontrole autentizace a autorizace.

podporovaná data – Tato služba UGP vyžaduje všechny parametry podporovaných dat. Tato služba se volá hned po autentizaci.

přístup k parametrům dat – Tyto služby získávají (get), nastavují (set) a kontrolují (control) hodnoty parametrů dat v bráně V-ITS-SG. Získávání a kontrolu lze naplánovat v intervalech v reálném čase v bráně V-ITS-SG.

přístup k informačnímu kódu problému v rámci diagnostiky – tyto služby nakládají se čtením a smazáním diagnostických kódů problémů a souvisejících informací.

přístup ke komunikační síti vozidla – Tyto služby umožňují přepnout na jiný protokol v bráně V-ITS-SG (na serveru UGP), který může výrobce vozidla zvolit k provádění neveřejných konfigurací, např. vyžadovaných při montáži vozidla

údržba – tyto služby provádí údržbu softwarového jádra brány V-ITS-SG (serveru) a jeho konfiguraci se službami k vytvoření seznamu, stáhnutí (download), nahrání (upload) a zrušení. Soubory s logy a snapshoty lze seskupit a stáhnout z V-ITS-SG.

1 Přehled částí normy a souvisejících publikací

Celý koncept z hlediska pokrytí norem z různých technologických systémů je uveden na následujícím obrázku:

Soubor norem ISO 13185 popisuje komunikaci přes bránu vozidla standardizovaným komunikačním protokolem UGP.

ISO TR 13185-1 je úvodem do problematiky a popisuje obecné případy použití protokolu pro různé služby. Mobilní telefon, například, se díky získání dat z vozidla může stát mobilním routerem, navigací, prostředkem pro personalizaci ovládání/nastavení vozidla (např. nastavení výšky sedačky, spuštění oblíbené hudby atp.) atp. Přístup normy je univerzální, tj. vztahuje se i na potenciál cestování veřejnou dopravou či logistiku.

Cílem je sjednotit širokou škálu různých přenosových protokolů ve vozidle a definovat společné jedno řešení/metodu, jak přistupovat k datům o vozidle. Dokument také uvádí schéma všech souvisejících norem automobilového průmyslu mající různá rozhraní (ISO 22837, ISO/TS 29284 a SAE J2735), rozhraní pro multimediální obsah a rozhraní pro diagnostiku vozidla. Takový protokol by měl být závazný pro každého dodavatele jakýchkoliv systémů vozidla.

ISO TR 13185-2 stanoví všechny technické požadavky na protokol mezi V-ITS-SG a přenosným zařízením pro získávání dat o vozidle ze všech elektronických systémů vozidla.

Norma popisuje:

• základní funkcionality služby (service primitives) a formát jejich popisu
• volání UGP s odpovědí v podobě zprávy „globální odpovědi“ včetně schématu komunikace vyvolané událostí i standardní komunikace
• závazné požadavky na datovou jednotku.

Aplikační vrstva protokolu UGP je popsána v ASN.1. Norma mapuje definované komunikační služby na jednotlivé případy užití definované v části 1.

ISO TR 13185-3 stanoví požadavky na konfiguraci V-ITS-SG. Ta je odvozena od standardu datového zdroje ODX (ISO 22901-1) konvertovaného na specifický formát V-ITS-SG dle dodavatele komunikační brány.

ISO TR 13185-4 stanoví případy zkoušení pro prohlášení o shodě poskytovatele přenosného zařízení a systému V-ITS-SG. Případy zkoušení odpovídají stanoveným případům užití, definovaných v části 1, a příslušným požadavkům definovaným v části 2. Tato část má sloužit k otestování správné funkcionality dodávaných systémů pro naplnění vysokých nároků uživatelů.

2 Legislativní požadavky

[1] Mandát EK M/421: Mandát evropským normalizačním orgánům pro normalizaci v oblasti informací o diagnostice vozidla, jeho opravách a údržbě

[2] Směrnice 70/156/EHS o sbližování právních předpisů členských států týkajících se schvalování typu motorových vozidel a jejich přípojných vozidel

[3] NAŘÍZENÍ EVROPSKÉHO PARLAMENTU A RADY (ES) č. 715/2007, ze dne 20. června 2007, o schvalování typu motorových vozidel z hlediska emisí z lehkých osobních vozidel a z užitkových vozidel (Euro 5 a Euro 6) a z hlediska přístupu k informacím o opravách a údržbě vozidla

[4] NAŘÍZENÍ KOMISE (ES) č. 692/2008, ze dne 18. července 2008, kterým se provádí a mění nařízení Evropského parlamentu a Rady (ES) č. 715/2007 o schvalování typu motorových vozidel z hlediska emisí z lehkých osobních vozidel a z užitkových vozidel (Euro 5 a Euro6) a z hlediska přístupu k informacím o opravách a údržbě vozidla

[5] Globální Technický předpis č. 5, Technické požadavky na diagnostické systémy (OBD) pro silniční vozidla (zavedena v globálním registru dne 15.11. 2006); dokument: ECE/TRANS/180/Add.5 z 23.1. 2007