Stanice ITS podporuje celou řadu komunikačních protokolů. Komunikační protokoly, mezi kterými stanice ITS automaticky volí na základě nastavených priorit, umožňující komunikaci na krátkou i velkou vzdálenost.
Protokoly pro ITS komunikace (CALM)
Aplikační oblast: Komunikace (CALM)
Charakteristika
Popis řešené problematiky na vysoké úrovni
Komunikace ITS (označované také jako CALM) využívající kombinaci nejrůznějších komunikačních protokolů. Stanice ITS na fyzické a linkové vrstvě modelu OSI obsahuje mechanismus, který je schopen automaticky přepínat na základě tabulky priorit. V současné době jsou podporovány následující protokoly:
ISO 21210 - IPv6
ISO 21212 - GSM 2G
ISO 21213 - GSM 3G
ISO 21214 - InfraRed
ISO 21215 - 5GHz
ISO 21216 - 60GHz
ISO 25111 - veřejné sítě
ISO 25112 - IEEE 802.16
ISO 25113 - HC-SDMA
ISO 25282 - satelit
ISO 25283 - IEEE802.20
ISO 13186 - DAB, DVB
ISO 29281-1,2 NonIP
Množina protokolů se i nadále rozšiřuje, v současné době se připravují standardy pro podporu protokolů Bluetooth a LoraWan.
Definice objektů
Komunikace ITS – skupina komunikačních protokolů, které jsou podporovány stanicí ITS, která automaticky přepíná mezi dostupnými protokoly na základě tabulky priorit
Komunikační protokol – konvence nebo standard, podle kterého probíhá elektronická komunikace a přenos dat mezi dvěma koncovými body. V nejjednodušší podobě protokol definuje pravidla řídící syntaxi, sémantiku a synchronizaci vzájemné komunikace. Protokoly mohou být realizovány hardwarově, softwarově anebo kombinací obou.
Komunikace na krátkou vzdálenost – komunikace na maximální vzdálenost desítek metrů
Komunikace na velkou vzdálenost – komunikace na velké vzdálenosti, obvykle jednotky až desítky kilometrů
Architektura popisovaného řešení
Komunikace ITS je nadstavbový pojem, který pro využívá nejrůznější komunikační protokoly, které jsou běžně dostupné na infrastruktuře. Jsou to zejména datové protokoly sítí GSM (2G, 3G, 4G), protokoly na bázi InfraRed, mikrovlnné spoje v pásmu 5 a 60GHz, dále pak bezdrátové sítě podle standardů IEEE802.16 a IEEE802.20 a veřejné datové sítě jako např. pozemní digitální vysílání DAB a DVB (obrázek 1).
Obrázek 23 - architektura komunikace ITS, využití komunikačních protokolů
Přehled funkcí popisovaného řešení
| |
Název protokolu: | Infračervená komunikace |
Základní popis | IrDA vysílá a přijímá modulované infračervené světlo (záření) o vlnové délce 875 nm. Vysílačem jsou infračervené LED diody (nebo infračervené laserové diody). Přijímačem jsou fotodiody. |
Standard | ISO 212014:2015 |
Šířka pásma | do 128Mbit/s |
Maximální vzdálenost komunikace | 20m |
Typ ITS komunikace (krátká/velká vzdálenost) | Krátká vzdálenost |
Způsob užití | Eletronické mýto – enforcement |
Omezení | Musí být přímá viditelnost mezi vysílačem/přijímačem, při komunikaci mezi vozidlem a infrastrukturou maximální rychlost vozidla 200km/h |
| |
Název protokolu: | DSRC |
Základní popis | Komunikace využívající systémy DSRC v pásmu 5,8GHz |
Standard | ISO 24103 a ISO 29281-2 |
Šířka pásma | do 30Mbit/s |
Maximální vzdálenost komunikace | 300m |
Typ ITS komunikace (krátká/velká vzdálenost) | Krátká vzdálenost |
Způsob užití | Eletronické mýto – enforcement, vzdálené vyčítání digitálních tachografů |
Omezení | Omezení průchodu signálu metalizovanými skly vozidel |
| |
Název protokolu: | Mikrovlnná komunikace v pásmu 5GHz |
Základní popis | Komunikace využívající systémy v pásmu 5,9GHz |
Standard | ISO 21215, IEEE 802.11 (Příloha 802.11p – WAVE) |
Šířka pásma | Od 3Mbit/s do 27Mbit/s |
Maximální vzdálenost komunikace | 1000m |
Typ ITS komunikace (krátká/velká vzdálenost) | Krátká vzdálenost |
Způsob užití | C-ITS;vozidlo-vozidlo, vozidlo-infrastruktura |
Omezení | Omezení průchodu signálu metalizovanými skly vozidel |
| |
Název protokolu: | Mikrovlnná komunikace v pásmu 60GHz |
Základní popis | Komunikace využívající systémy v pásmu 60GHz |
Standard | ISO 21215, IEEE 802.11 (Příloha 802.11p – WAVE) |
Šířka pásma | Od 1,5Gbit/s do 5Mbit/s |
Maximální vzdálenost komunikace | 50m |
Typ ITS komunikace (krátká/velká vzdálenost) | Krátká vzdálenost |
Způsob užití | C-ITS;vozidlo-vozidlo, vozidlo-infrastruktura |
Omezení | Nutná přímá viditelnost |
| |
Název protokolu: | Celulární buňkové systémy 3G (UMTS) |
Základní popis | Patří sem celá plejáda různých standardů. Asi nejznámější je UMTS (Universal Mobile Telecommunication System), což je 3G systém standardů mobilních telefonů, který je součástí IMT2000 (sady přijatých doporučení ITU-T pro mobilní sítě 3G). Jeho hlavním přínosem je podpora kvality služeb (QoS), což je diferenciace služeb sítě s ohledem na různé požadavky jednotlivých typů provozu. |
Standard | ISO 21213 |
Šířka pásma | do 2Mbit/s |
Maximální vzdálenost komunikace | Není omezena |
Typ ITS komunikace (krátká/velká vzdálenost) | Dlouhá vzdálenost |
Způsob užití | Dopravní informační centra, řízení SSZ |
Omezení | Závislost na provozovateli GSM sítě, dlouhá latence |
| |
Název protokolu: | Celulární buňkové systémy 4G (LTE) |
Základní popis | Pod zkratkou LTE se skrývá celý název Long Term Evolution. Tato technologie navazuje na současnou 3G síť (zvanou též jako UMTS) a přináší vylepšení v několika ohledech. Tím nejzásadnějším je samozřejmě navýšení rychlosti v obou směrech – stahování i nahrávání. Oproti WCDMA (širokopásmový vícenásobný přístup kódovým dělením) u technologie UMTS používá LTE v sestupném směru vícenásobný přístup na základě ortogonálních frekvencí (ODFMA) a vícenásobný přístup pomocí frekvenčního dělení s jednou nosnou SC-FDMA pro vzestupný směr (upload). |
Standard | ISO 17515 |
Šířka pásma | do 172,8Mbit/s download, do 57,6Mbit/s upload |
Maximální vzdálenost komunikace | Není omezena |
Typ ITS komunikace (krátká/velká vzdálenost) | Dlouhá vzdálenost |
Způsob užití | Dopravní informační centra, řízení SSZ, plovoucí vozidla |
Omezení | Závislost na provozovateli GSM sítě, v praxi rychlost samozřejmě o poznání nižší, neboť je dělena mezi spoustu jiných uživatelů, operátoři navíc často používají menší šířku kanálu. |
| |
Název protokolu: | Systém WiMAX |
Základní popis | Dnes již opuštěná síť. |
Standard | ISO 25112, IEEE 802.16 |
Šířka pásma | Do 134Mbit/s |
Maximální vzdálenost komunikace | Do 70km |
Typ ITS komunikace (krátká/velká vzdálenost) | Dlouhá vzdálenost |
Způsob užití | Dopravní informační centra, řízení SSZ |
Omezení | Dnes již není podporována |
| |
Název protokolu: | Systém WPAN |
Základní popis | Komunikace prostřednictví takzvaných osobních sítí. |
Standard | ISO 25113, IEEE 802.15 |
Šířka pásma | Do 134Mbit/s |
Maximální vzdálenost komunikace | Do 10m |
Typ ITS komunikace (krátká/velká vzdálenost) | Krátká vzdálenost |
Způsob užití | C-ITS, doplňkové komunikace |
Omezení | Krátká vzdálenost, není příliš rozšířeno, obdoba Bluetooth |
| |
Název protokolu: | Ethernet IPv4, IPv6 |
Základní popis | Komunikace na bázi Ethernet prostřednictvím metalických nebo optických kabelů |
Standard |
|
Šířka pásma | Do 10Gbit/s |
Maximální vzdálenost komunikace | Neomezená |
Typ ITS komunikace (krátká/velká vzdálenost) | Dlouhá vzdálenost |
Způsob užití | ITS systémy pro řízení v reálném čase – tunely, dálnice, RLTC, řízení SSZ |
Omezení | Pevné kabelové vedení, omezení z hlediska dlouhé projekční přípravy, nákladné |
Aplikovatelnost
Služby (aplikace) v rámci CALM lze podle typu použitého komunikačního média rozdělit následujícím způsobem:
Komunikace na krátkou vzdálenost:
- DSRC komunikace
- Komunikace na bázi infračervených paprsků
- Komunikace bázi Bluetooth, komunikace v pásmu 60GHz
Příklady aplikací:
- Komunikace Vozidlo – Vozidlo (varování před nebezpečím, předávání dopravních informací)
- Komunikace Vozidlo - Infrastruktura (virtuální dopravní značka, elektronické mýto)
Komunikace na velkou vzdálenost:
- Využití GSM LTE komunikace, celulární sítě 4.generace
- Využití GSM LTE komunikace, celulární sítě 5.generace
- Komunikace s využitím směrových mikrovlnných spojů v pásmu
- Komunikace s využitím Wifi komunikace ve volném pásmu 2,4GHz a 5GHz
- Komunikace s využitím pevných optických nebo metalických sítí na bázi Ethernet IPv6
Příklady aplikací:
- poskytování informací vozidlům, telematická zařízení, sběr dopravních dat
- centrální sytém řízení dopravy, dopravní ústředny SSZ, dopravně informační centra, řídící systémy tunelů a dálnic
Odkazy a souvisící normy
Architektura - ISO 21217
Aplikační vrstva - ISO 24101-1,2
Řízení stanice CALM - ISO 24102-1,2,3,4,5,6
ITS komunikační protokoly:
ISO 21210 - IPv6
ISO 21212 - GSM 2G
ISO 21213 - GSM 3G
ISO 21214 - InfraRed
ISO 21215 - 5GHz
ISO 21216 - 60GHz
ISO 25111 - veřejné sítě
ISO 25112 - IEEE 802.16
ISO 25113 - HC-SDMA
ISO 25282 - satelit
ISO 25283 - IEEE802.20
ISO 13186 - DAB, DVB
ISO 29281-1,2 NonIP
CALM zákonná omezení ISO 11766,9
Umístění v hierarchii témat
Nadskupina: Architektura komunikace ITS (CALM)