Статьи

DSRC-радиосвязь ближнего действия в интеллектуальной транспортной среде

20 Декабря 2013
Радиосвязь ближнего действия в транспортной среде – Технология DSRC (Dedicated short-range communications, выделенная связь ближнего действия) – один из важнейших компонентов интеллектуальных транс-портных систем (ИТС). Технология DSRC приобретает всё большее рас-пространение в сфере транспортных коммуникаций. Это связано, преж-де всего, с тем, что её применение позволяет существенно повысить безопасность, экономичность, комфортность поездок и перевозок на автомобильном транспорте.

БАЗОВЫЕ СТАНДАРТЫ И ОРГАНИЗАЦИИ-РАЗРАБОТЧИКИ

Устройства DSRC, созданные в соответствии с международными стандартами IEEE 802.11р и IEEE 1609, позволяют решать проблему оперативной передачи данных между автомобилями и объектами транспортной инфраструктуры с од-новременной минимизацией расходов на центры обработки данных, без созда-ния дорогостоящей инфраструктуры и задействования глобальных каналов ком-муникаций.

Дополнение DSRC технологиями динамической маршрутизации для построения одноранговых сетей, DTN (Delay&Disruption-Tolerant Networking – сетей, устойчи-вых к задержкам), глобального геопозиционирования ГЛОНАССS/GPS позволяет решить большинство проблем, характерных для традиционных систем управления и связи. Кроме того, данная технология позволяет существенно повысить технические характеристики системы за счёт размещения средств первичной обработки данных непосредственно на приёмо-передающих устройствах без отправки больших объёмов информации в вычислительные центры.

Благодаря таким технологиям, стали возможны не только автоматизация и ин-теллектуализация управления дорожным движением, а также построение систе-мы эффективного предотвращения столкновений, но и создание открытой плат-формы для конструирования целевых решений масштаба, сходного с масштабом «умных городов».

Технологии хорошо сочетаются с существующими решениями в области геопо-зиционирования, интерфейсами и протоколами передачи данных, коопери-руются с мобильной и наземной связью и дополняют традиционные ИТС-решения в тех случаях, когда скорости, надёжности и гибкости других систем связи оказывается недостаточно. Решения на базе DSRC признаны в мире как наиболее рациональные, дешёвые и современные в своей области и интенсивно развиваются при поддержке автопроизводителей, академического сообщества и индустриальных альянсов.

В результате внедрения инфокоммуникационных технологий в городскую инфраструктуру могут быть реализованы следующие компоненты интеллекту-ального города:
– управление дорожным движением (централизованное управление элемента-ми дорожной инфраструктуры; централизованное и локальное адаптивное управление дорожным движением; возможность автоматизации приоритетного проезда общественного и спецтранспорта; оперативная информация о плотности и скорости транспортных потоков в городе; оперативная информация о событиях в городской дорожной обстановке; оперативная информация об авариях и поломках на городском транспорте; диспетчеризация пассажиропотоков на основе информации о загруженности маршрутов; оптимизация маршрутов городского транспорта);
– безопасность (система оповещения пассажиров и водителей на транспорте; сохранение работоспособности сети при локальных или глобальных от-ключениях электроэнергии в городе за счёт автомобильных источников тока; возможность размещения на городском транспорте аудио- и видеорегистрато-ров, веб-камер, газоанализаторов, измерителей уровня радиации и т.п. для получения оперативной информации в городском ситуационном центре и всех заинтересованных ведомствах об обстановке на транспорте и в городе в целом; организация службы «тревожной кнопки» на транспорте с возможностью оперативной аудио- и видеосвязи с конкретным транспортным средством; глобальная диспетчеризация городского транспорта в случае возникновения чрезвычайной ситуации);
– сервис для пассажиров (информация о времени прибытия транспорта; новые удобные формы оплаты проезда; дополнительная информация и реклама на транспорте);
– услуги для города в целом (повышение ёмкости телекоммуникационных сетей; развитие услуг для государственных оперативных служб; вывод на рынок новых телекоммуникационных услуг).

Технология DSRC является разновидностью технологии Wi-Fi для применения на движущемся транспорте и обеспечивает следующие характеристики:
• практически мгновенное (менее 1/4 секунды) соединение;
• передача данных на скоростях до 100 мегабит на дальность до 1 км;
• устойчивая работа при движении транспорта со скоростью до 250 км/ч.

ИТС, как направление развития и совершенствования автомобильной отрасли, является относительно новой сферой разработок и исследований. Так, первые стандарты ISO, посвящённые интеллектуальным транспортным системам, по-явились в 1992 году. Именно тогда в рамках ISO был создан Технический коми-тет № 204 «Интеллектуальные транспортные системы» (ISO/TC 204 Intelligent Transport Systems).

В последующие годы процесс развития ИТС в различных странах приобретал всё более интенсивный и масштабный характер. Так, в октябре 1999 года в США Федеральная комиссия по связи (FCC) выделила полосу в 75 МГц в диапазоне с центральной частотой 5,9 ГГц именно для целей DSRC – технологии коммуника-ций транспортных средств на ближних расстояниях, предназначенной для ис-пользования в интеллектуальных транспортных системах. В дальнейшем, в авгу-сте 2008 года, Европейский институт телекоммуникационных стандартов (ETSI) также выделил полосу шириной 30 МГц в сантиметровом диапазоне с централь-ной частотой 5,8 ГГц для работы в сфере ИТС.

В различных странах интенсивно стала разрабатываться и наращиваться норма-тивная документация (в виде семейства стандартов и протоколов), поддержива-ющая это направление развития транспортной среды, а также различные техни-ческие устройства, реализующие идеи и функции, заложенные в модель ИТС.

Наиболее интенсивно этот процесс проходит в США. Весьма существенный вклад в развитие ИТС вносят европейские страны. В Азиатско-Тихоокеанском регионе несомненный приоритет в развитии ИТС принадлежит Японии.

Следует подчеркнуть, что основой и важнейшей составляющей частью совре-менных ИТС является именно технология DSRC – специально разработанная в интересах ИТС технология беспроводной связи транспортных объектов между собой и придорожной инфраструктурой. При этом, несмотря на широкие комму-никативные возможности современных технологий, предоставляющих множе-ственные каналы для обмена технической информацией, единого подхода в ре-шении задачи беспроводной связи в транспортной среде достичь пока не удает-ся. Общепризнанным является тот факт, что DSRC-системы различных стран, в том числе США, Европы и Японии, не являются совместимыми.

Проблема выработки общих подходов в постановке и поиске решений частных прикладных задач ИТС, объединения усилий различных национальных органи-заций в интересах скорейшего развития направления является весьма актуаль-ной. Сопрягаемость как аппаратной части, так и информационных компонентов систем – неизбежный этап становления национальных ИТС. В решении данной задачи центральное место занимает проблема унификации и стандартизации соответствующих нормативных документов, посвящённых DSRC. Большую рабо-ту в этом направлении предстоит проделать и российскому транспортному со-обществу: разработка нормативной документации в нашей стране находится в самой начальной стадии.

Авторы не смогли отыскать ни одной монографии или работы, посвящённой анализу этапов развития и современного состояния процесса стандартизации технологии DSRC. В данной публикации впервые, как представляется авторам, предпринимается попытка анализа, систематизации и обобщения мирового опыта создания нормативных документов, регламентирующих процесс разработ-ки, испытания и внедрения технологии DSRC для наземных видов транспорта (прежде всего автомобильного). С учётом сказанного авторы не претендует на исчерпывающую полноту изложения вопроса.

В статье, в частности, предлагаются классификация и схематическое структури-рование организаций-разработчиков стандартов DSRC. Приведены краткие ха-рактеристики организаций, занимающихся соответствующими разработками, изложено содержание и основные данные стандартов, поддерживающих технологию DSRC. Представленный в таком виде материал может оказаться полезным для специалистов, занимающихся проблемами разработки профильных приложений технологии радиочастотных коммуникаций ближнего действия применительно к интеллектуальным транспортным системам.

МИРОВЫЕ ЦЕНТРЫ ФОРМИРОВАНИЯ СТАНДАРТОВ DSRC

Во многих технически развитых странах сформировался институт организаций, которые специализируются на разработке нормативной базы технологии DSRC. Данная технология обеспечивает беспроводную коммуникацию (радиосвязь в сантиметровом диапазоне – длина волны около 5 см) на близких расстояниях в сфере автомобильных транспортировок.

Некоторые из подобных организаций сформировались в рамках уже существую-щих структур (как государственных, так и общественных), занимающихся стан-дартизацией и сертификацией товаров и услуг, другие образованы специально в интересах развития этой новой отрасли телекоммуникаций.

Если говорить о территориальной «привязке» данных институтов, то можно вы-делить три основных региона, в которых успехи в области DSRC наиболее суще-ственны, чьи разработки в области DSRC-технологий оказывают наиболее за-метное влияние на общий процесс. Это, прежде всего, США, Европа и, наконец, Азиатско-Тихоокеанский регион, в том числе Япония. В указанных странах име-ются национальные организации, разрабатывающие проблематику DSRC в части технических требований ко всем аспектам данной отрасли. Обычно эти организации обеспечивают также выпуск нормативных документов, регламентирующих данный вид связи в сфере транспортных коммуникаций.

Общемировая структура формирования стандартов DSRC с учётом территори-альной принадлежности организаций-разработчиков представлена на рис. 1.



Рис. 1. Структура формирования стандартов DSRC с учётом территориальной принадлежности организаций-разработчиков.

СТАНДАРТИЗАЦИЯ В РОССИИ


В России, которая также активно включилась в работу по созданию собственной интеллектуальной транспортной системы, при Госстандарте России создан тех-нический комитет TK 57 «Интеллектуальные транспортные системы». Комитет создан приказом Госстандарта России от 22 июля 2011 г. № 3821 с целью реали-зации Федерального закона от 27 декабря 2002 г № 184-Ф3 «О техническом ре-гулировании», повышения эффективности работ по национальной, ре-гиональной и международной стандартизации в области интеллектуальных транспортных систем».

Ведение секретариата поручено Московскому автомобильно-дорожному госу-дарственному техническому университету (МАДИ) с возложением на него функ-ции постоянно действующего национального рабочего органа ISO/ТК 204 в обла-сти стандартизации интеллектуальных транспортных систем по закреплённой за ТК 57 продукции и услуг в соответствии с кодами Общероссийского классифика-тора стандартов ОКС 03.220.20, 35.020, 43.040.15.

В рамках данного профильного комитета ведётся работа по разработке нацио-нальных стандартов ИТС. На территории России действует только один стан-дарт, связанный с организацией ИТС. Таким стандартом является ГОСТ Р ISO 14813-1-2011 Группа Д20.

Указанный стандарт идентичен международному стандарту ISO 14813-1:2007 «Интеллектуальные транспортные системы. Схема построения архитектуры ин-теллектуальных транспортных систем. Часть 1. Сервисные домены в области ин-теллектуальных транспортных систем, сервисные группы и сервисы» (ISO 14813-1:2007 "Intelligent transport systems – Reference model architecture(s) for the ITS sector – Part 1: ITS service domains, service groups and services").

Стандарт подготовлен Всероссийским научно-исследовательским институтом стандартизации и сертификации в машиностроении на основе собственного аутентичного перевода на русский язык стандарта ISO 14813-1:2007 «Интеллек-туальные транспортные системы. Схема построения архитектуры интеллекту-альных транспортных систем. Часть 1. Сервисные домены в области интеллек-туальных транспортных систем, сервисные группы и сервисы» (ISO 14813-1:2007 "Intelligent transport systems – Reference model architecture(s) for the ITS sector – Part 1: ITS service domains, service groups and services").

Кроме того, подготовлено три проекта оригинальных отечественных стандартов:

1. «ИТС. Требования к функциональной и физической архитектуре интеллекту-альных транспортных систем». Проект разработан Федеральным государствен-ным бюджетным образовательным учреждением высшего профессионального образования Московским автомобильно-дорожным государственным техниче-ским университетом (МАДИ).
2. «ИТС. Косвенное управление транспортными потоками. Требования к динами-ческим информационным табло».
3. «ИТС. Косвенное управление транспортными потоками. Требования к технологии информирования участников дорожного движения».

Два последних проекта стандартов разработаны Московским автомобильно-дорожным государственным техническим университетом (МАДИ) и Обществом с ограниченной ответственностью «М2М телематика».

В то же время в России не существует специализированной самостоятельной организации, профильно-ориентированной именно и конкретно на развитие технологии DSRC. Исследования проводятся, в основном, в рамках различных вузов и НИИ отрасли, а также силами коммерческих организаций.

Технология DSRC базируется на хорошо проработанной и получившей широкое признание и распространение технологии WiFi, которая, в свою очередь, под-держивается семейством стандартов IEEE 802.11ххх. В стандартах 802.11ххх ре-гламентируется архитектура сети и самих устройств, описываются основные семь уровней модели OSI и протоколы их взаимодействия. Стандарт задаёт ба-зовую частоту, а также методы модуляции и расширения спектра на физическом уровне. Так, в стандарте 802.11 заданы центральная частота 2,4 ГГц и метод мо-дуляции FHSS PHY. Кроме того, первоначальный вариант стандарта 802.11 опи-сывал передачу данных в инфракрасном диапазоне. Полоса частот и подчастоты для устройств стандарта 802.11 выделяются и регламентируются в каждой кон-кретной стране уполномоченным на то правительственным органом. Также мест-ным законодательством регламентируются правила эксплуатации самих устройств, их мощность, разбиение частотного диапазона, мощности передатчи-ка и другие характерные особенности.

В нашей стране органом, задающим основные технические характеристики DSRC-коммуникаций, является Министерство связи и массовых коммуникаций РФ. Нормативным документом, который определяет радиодоступ по технологии DSRC на территории России, является приказ Министерства связи и массовых коммуникаций РФ от 14 сентября 2010 г. № 124 «Об утверждении Правил приме-нения оборудования радиодоступа. Часть I. Правила применения оборудования радиодоступа для беспроводной передачи данных в диапазоне от 30 МГц до 66 ГГц» (зарегистрировано в Минюсте РФ 12.10.2010 № 18695).

В документе прописано, в частности, что в РФ разрешена эксплуатация всех ва-риантов стандартов 802.11 (a, b, g, n) на всех базовых частотах, что открывает широкие возможности для развития технологии DSRC в России.

В свою очередь, развитие технологии беспроводной связи ближнего действия в специально выделенном для этого радиочастном диапазоне – 5,9 ГГц (DSRC) – самым положительным образом скажется на развитии интеллектуальных транс-портных систем на транспорте. В таблице 1 отражены основные этапы развития данной технологии.

ЭТАПЫ РАЗВИТИЯ СТАНДАРТИЗАЦИИ DSRC



ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Несмотря на относительную новизну вопроса, как сама идеология ИТС, так и технология DSRC уже сейчас находят весьма широкое распространение во всем мире. Большую работу в данном направлении предстоит проделать и России. Вопрос приобретает особую остроту и актуальность именно сейчас, когда наша страна стала полноправным членом ВТО. Отставание в этой сфере может при-вести к дальнейшему отставанию отечественного автопрома от мировых лиде-ров, а в дальнейшем – и к полной потере Россией данной отрасли, как самостоя-тельной отрасли науки и техники.

Владимир Михайлович Власов, д.т.н., заведующий кафедрой «Транспорт-ная телематика» МАДИ;
Султан Владимирович Жанказиев, д.т.н., заведующий кафедрой «Организа-ция и безопасность движения» МАДИ;
Борис Яковлевич Мактас, к.т.н., доцент кафедры «Транспортная телемати-ка» МАДИ;
Антон Александрович Тур, ведущий инженер кафедры «Организация и без-опасность движения»

ЛИТЕРАТУРА:
1. Досенко В.А. Международный опыт и некоторые проблемы создания Нацио-нальной системы интеллектуального транспорта в России / В.А. Досенко // Транспорт российской Федерации: портал для специалистов транспортной от-расли.
2. Мактас Б.Я. Стандартизация коммуникативных технологий на автомобильном транспорте / Б.Я. Мактас, А.А. Тур, Т.В. Воробьева // АТП. – 2013 – № 5 – С.13–17.
Полная версия статьи опубликована в журнале "Вестник ГЛОНАСС" Декабрь, 2013 №4 (15)

Перепечатка в полном или частичном виде возможна с обязательной активной ссылкой на источник vestnik-glonass.ru



Короткая ссылка:  vestnik-glonass.ru/~F2Gag
24.12.2024
В юридической науке и нормотворческой практике применяется широко термин «отрасль права/отрасль законодательства». Одни теоретики их отождествляют, то есть полагают синонимами. Другие, различая право и закон, полагают их различными. То есть соотносящимися как содержание и форма. Практикам-«неюристам» эта дискуссионность неинтересна. Для них важен качественный нормативный документ как инструмент повседневной деятельности. Но на деле этот кажущийся схоластическим вопрос имеет вполне земное значение, касающееся каждого из нас. Особенно ярко это проявляется в сфере навигации, когда уже поголовно все население, исключая грудничков, обладает смартфонами, а значит, потенциально все эти владельцы – «субъекты персональной навигации». О классическом транспорте и субъектах еще более 50 видов экономической деятельности говорить не приходится. Не будет преувеличением сказать, что «география» применения навигационной информации, как продукта одного конкретного вида экономической деятельности, стала самой широкой в жизнедеятельности общества, обогнав связь и энергетику.
03.10.2022
Цифровая модель рельефа (ЦМР) — это разновидность трехмерных моделей местности, которая содержит данные только высотных показателей поверхности (без деревьев, домов и других объектов). В последние несколько лет ЦМР создаются после обработки снимков, полученных беспилотными летательными аппаратами (БПЛА).
13.09.2022
Перспективы реализации дорожной карты одного из направлений Национальной технологической инициативы (НТИ) в области сельского хозяйства, по просьбе журнала «Вестник ГЛОНАСС», оценил эксперт в навигационно-информационной сфере Семён Видный. В современных, быстроизменяющихся условиях особого решения требуют вопросы безопасности (направление SafeNet), тем более на таком значимом для государства агросекторе. В этом направлении на данный момент – огромное количество профессиональных участников. Но большинство из них используют иностранные наработки, что в настоящий момент и на перспективу неприемлемо. Также все профессионалы никогда не занимались этим специфическим сектором экономики – сельским хозяйством. Так что здесь придётся ещё поискать участников.
13.09.2022
Как известно, основой современного цифрового агрокомплекса является картогорафирование. Семён Видный, эксперт в области применения современных навигационно-информационных технологий в сельском хозяйстве поделился с читателями журнала «Вестник ГЛОНАСС» с кругом решаемых проблем при обработке массивов картографических данных. Таким образом, выяснилось, что все используют данные в различных системах координат, но пытаются укладывать их на одну картографическую основу и, соответственно, получают нестыковки и ошибки. Всё это приводит к тому, что используемые данные из Роскадастра, из Центров химизации и от высокоточных источников (данные дистанционного зондирования Земли, данные с беспилотников и высокоточных навигационных или геодезических приборов) не состыковываются друг с другом и только вводят в заблуждение сельхозтоваропроизводителей и собственников сельхозземель. И это также отражается на отношениях со смежными землепользователями.

СТАТЬИ ГЛОНАСС

НАВИГАЦИОННОЕ ПРАВО. Отрасль ли или фикция?
В юридической науке и нормотворческой практике применяется широко термин «отрасль права/отрасль законодательства». Одни теоретики их отождествляют, то есть полагают синонимами. Другие, различая право и закон, полагают их различными. То есть соотносящимися как содержание и форма. Практикам-«неюристам» эта дискуссионность неинтересна. Для них важен качественный нормативный документ как инструмент повседневной деятельности. Но на деле этот кажущийся схоластическим вопрос имеет вполне земное значение, касающееся каждого из нас. Особенно ярко это проявляется в сфере навигации, когда уже поголовно все население, исключая грудничков, обладает смартфонами, а значит, потенциально все эти владельцы – «субъекты персональной навигации». О классическом транспорте и субъектах еще более 50 видов экономической деятельности говорить не приходится. Не будет преувеличением сказать, что «география» применения навигационной информации, как продукта одного конкретного вида экономической деятельности, стала самой широкой в жизнедеятельности общества, обогнав связь и энергетику.
Необходим поиск отечественных специалистов в области кибербезопасности сельского хозяйства
Перспективы реализации дорожной карты одного из направлений Национальной технологической инициативы (НТИ) в области сельского хозяйства, по просьбе журнала «Вестник ГЛОНАСС», оценил эксперт в навигационно-информационной сфере Семён Видный. В современных, быстроизменяющихся условиях особого решения требуют вопросы безопасности (направление SafeNet), тем более на таком значимом для государства агросекторе. В этом направлении на данный момент – огромное количество профессиональных участников. Но большинство из них используют иностранные наработки, что в настоящий момент и на перспективу неприемлемо. Также все профессионалы никогда не занимались этим специфическим сектором экономики – сельским хозяйством. Так что здесь придётся ещё поискать участников.