Arhitecturi si topologii Ethernet in ITS

Indrumator: Masterand:As.drd.ing Alina Stanciu

Cuprins

1. Introducere Communications Layer in ITS2. Tipuri de comunicatii Wireless si interfete in ITS3. Arhitecturi de tip Hub and Spoke, Bus, Point to Point,Mesh3.1 BUS3.2 Point-to-Point3.3 Mesh3.4 Hub and Spoke4. Tehnologii internet de comunicare si transmitere a datelor in ITS 4.1 Telematics 2.04.2 IEEE 802.164.3 WiMAX

1. Introducere Communications Layer in ITS

Arhitectura Nationala ITS ofera solutia ce leaga domeniul transporturilor cu domeniul telecomunicatiilor pentru a avea acces la un numar mare de resure si posibilitati de dezvoltare si implementare a serviciilor ITS. Exista o multitudine de posibilitati pentru comunicare disponibile pe piata pentru arhitectura sistemului. Posibilitatea de a alege dintr-o gama variata tehnologii ofera celui ce implementeaza sa o aleaga pe cea potrivita si utila pentru diferite medii local, regional, national. Nivelul de comunicare din arhitectura ITS se identifica prin patru mari tipuri de comunicare pentru a putea intruni cerintele celor 22 de subsisteme din ITS si intre subsisteme si utilizatorii acestora. Cele patru tipuri de comunicare sunt : punct fix la punct fix, wide area wireless, vehicul- statie, vehicul-vehicul. In cele ce urmeaza vom aborda fiecare tip de comunicare enumerate mai sus.

2. Tipuri de comunicatii wireless si interfete in ITS

2.1.1 Comunicare Vehicul Statie Un canal de comunicaii fr fir utilizat pentru comunicaii de proximitate ntre vehicule i infrastructura imediata. Acasta susine comunicaii specifice mediului local pentru capacitatile sale, cum ar fi colectarea taxei, gestionarea tranzit-vehicul, informaii pentru ofer, i operaiunile automate de vehicule comerciale.Acest tip de comunicatii este suportat de tehnologii de tipul : 5.9 GHz Band Wireless Access in Vehicular Environments (WAVE) / Dedicated Short Range Communications (DSRC), Wi-Fi, WiMAX, and wireless mesh networks.

2.1.2 Comunicatii intre doua puncte fixeO legtur de comunicaii care asigur comunicarea ntre entitile staionare. Aceasta poate fi implementat folosind o varietate de reele i tehnologii publice sau private de comunicaii. Acesta poate include, dar nu se limiteaz la, torsadat, cablu coaxial, fibr optic, reele de relee cu microunde, de spectru larg, etc.Avand in vedere ca nivelul de transport defineste toate fluxurile de informatii ca transferuri point-to-point intre sursa si destinatie, arhitectura ITS tinde sa recomande folosirea acestui tip de arhitectura, insa acest lucru nu este obligatoriu, toate cele 3 tipuri de arhitecturi/topologii putand fi folosite in structura comunicatiilor din cadrul ITS.

2.1.3 Comunicatii intre vehiculeUn link de comunicaii fr fir cu raz scurt printre masini (de exemplu, sistemul mobil de la sisteme mobile). Servicii avansate pentru vehicule care pot utiliza acest link n viitor, pentru a sprijini implementri avansate de evitare a coliziunilor, schimb de informaii legat de conditiile de drum, precum i coordonarea activ a sistemelor avansate de control a vehiculului. Acest tip de comunicatii este suportat de tehnologii de tipul : 5.9 GHz Band Wireless Access in Vehicular Environments (WAVE) / Dedicated Short Range Communications (DSRC), Wi-Fi, WiMAX, and wireless mesh networks.

2.1.4 Comunicatii de tip Wide Area WirelessUn sistem de comunicaii fr fir care ofer o acoperire larg, care s permit comunicarea cu masini de catre dispozitive mobile de cltorie n orice locaie de pe reeaua rutier. Aceste link-uri sprijini o gam de servicii n arhitectura sa naional, inclusiv informaii despre cltoro n timp real i diverse forme de comunicare a flotei.Tehnologii ce suporta acest tip de comunicare sunt : WiMAX, wireless mesh networks, orice alte retele si tehnologii wireless ce ofera acoperire regionala, retele telefonice.

2.2 Interfete de comunicare in ITS 2.2.1 Interfata de proximitate Un interval de scurta durata sau de contact. Exemplul principal al acestui tip de interfa este interfaa ntre o cartel efectuat de un cltor (de exemplu, smart card) i un cititor de carduri.

2.2.2 Interfata umanaInterfaa ntre un utilizator uman i un dispozitiv. Poate fi o interfa - utilizator la un sistem informatic, o interfa operator, sau interfaa conductorului auto pe un vehicul.

2.2. 3 Interfata de la bordul vehicluluiComunicrile ntre componentele din cadrul unui vehicul individual. Acest lucru poate reprezenta comunicarea ntre un autobuz inteligent sau orice alte comunicari catre vehicul.

2.2. 4 Interfata fizicaReprezinta caracteristici fizice prin care senzorii STI detecteaz sau msoar. De exemplu, poate reprezenta obstacole care sunt detectate de senzorii de vehicule, condiiile de mediu care sunt evaluate de ctre senzori de mediu, i mbarcarea pasagerilor, care sunt detectate de sistemele de numrare a pasagerilor.

2.2. 5 Interfata de localizareInterfaa ntre echipamente de localizare i un dispozitiv ITS care utilizeaz informaii despre locaie. Aceasta reprezint de obicei interfaa dintre echipament GPS i un vehicul sau dispozitiv mobil, dar acoper orice interfa ntre un furnizor de locaie i o aplicaie consumator locaie.

3. Arhitecturi de tip Hub and Spoke, Bus, Point to Point, Mesh

3.1 BUSn reelele locale n care se folosete topologie bus, fiecare nod este conectat la un singur cablu. Fiecare calculator sau server este conectat la cablul cu o singur magistral. Un semnal de la sursa se deplaseaz n ambele direcii la toate mainile conectate prin cablu la bus pn cnd se gsete destinatarul. Dac adresa mainii nu se potrivete cu adresa destinatiei datelor, maina ignor datele. Alternativ, n cazul n care datele se potrivec cu adresa mainii, datele sunt acceptate. Deoarece topologia magistralei const intr-un singur fir, este destul de ieftin s fie pusa n aplicare n comparaie cu alte topologii. Cu toate acestea, costul redus al punerii n aplicare a tehnologiei este compensat de costul ridicat al gestionrii reelei. n plus, pentru c doar un singur cablu este utilizat, aceasta poate fi punctul unic de eec.

3.1.1 Linear BUSTipul de topologie de reea n care toate nodurile reelei sunt conectate la un mediu de transmisie comun avnd exact dou puncte finale (acesta este "bus", care este, de asemenea, denumit n mod obinuit coloana vertebral, sau trunchi) - toate datele care se transmit ntre nodurile reea sunt transmise pe acest mediu de transport comun i sunt capabile de a fi primite de ctre toate nodurile din reea simultan. 3.1.2 Distributed BusTipul de topologie de reea n care toate nodurile reelei sunt conectate la un mediu de transmisie comun, care are mai mult de dou puncte finale care sunt create prin adugarea sucursalelor la seciunea principal a mediului de transmisie a datelor.

3.2 Point to PointCea mai simpla topologie cu o legtur permanent ntre dou puncte terminale. Topologiile switched point to point sunt modelul de baz ale telefoniei convenionale. Valoarea unei reele permanente punct-la-punct este de comunicaii fr obstacole ntre cele dou obiective. Valoarea unei legturi point-to point este proporional cu numrul de perechi poteniale de abonai.

Poate fi de 2 tipuri: PermanentCel mai usor mod de a intelege tehnologia point-to-point, este un canal punct-la-punct de comunicare care apare, pentru utilizator, care urmeaz s fie asociat permanent cu doua obiective.ntre multe sisteme de telecomunicaii interconectate, este posibil s se stabileasc un circuit permanent. Un exemplu ar putea fi un telefon n holul unei cldiri publice, care este programat s sune numai numrul de telefon al dispecerului. Inchizand o conexiune pornita se salveaz costul de funcionare a circuitului fizic ntre cele dou puncte. Resursele ntr-o astfel de conexiune pot fi eliberate atunci cnd nu mai sunt necesare, de exemplu, un circuit de televiziune de la o rut napoi la studio.

ComutatUtilizarea unui circuit de comutare sau tehnologii de pachete de comutare, un circuit de punct-la-punct poate fi configurat dinamic i abandonat atunci cnd nu mai este necesar. Acesta este modul de baz al telefoniei convenionale.

3.3 Mesh

O reea fr fir (radio) de tip mesh (traducerea expresiei engleze Wireless Mesh Network) reprezint o reea destinat transportrii datelor, instruciunilor i vocii (informaie sonor) prin nodurile de reea. Aceast tip de reea ofer o conexiune continu i dispune de algoritmi de reconfigurare n caz de noduri blocate sau neoperaionale. Scopul principal al acestor algoritmi este de a gsi cea mai bun rut pentru a ocoli nodurile neoperaionale i de a transmite pn la destinaie pachetele de date, n ciuda dificultilor.

O reea mesh n care toate nodurile sunt interconectate poart denumirea de reea deplin conectat (englez: fully connected network). Reelele mesh difer de celelalte reele prin aceea c toate componentele reelei pot fi interconectate prin aa numitele hop-uri, care n general nu sunt uniti mobile. 3.4 Spoke and Hub Paradigma de distribuie spoke-hub (sau model de reea) este un sistem de conexiuni aranjate ca un car, n care toate micrile de trafic de-a lungul spie conectat la hub la centru. Modelul este frecvent utilizat n industrie, n special n transporturi, telecomunicaii i de transport de marf, precum i n calcul distribuit, unde este cunoscut ca o reea stea.Este tipul de topologie de reea n care fiecare din nodurile de reea este conectat la un nod central, numit hub sau switch. Toate datele care sunt transmise ntre nodurile din reea sunt nti transmise n acest nod central i abia apoi sunt retransmise la unele sau la toate celelalte noduri n reea. Aceast conexiune centralizat permite o conexiune permanent chiar dac un dispozitiv de reea iese din funcie. Singurul pericol este ieirea din funcie a nodului central, care ar duce la pierderea legturii cu toat reeaua.Avantajele topologiei stea O performan sporit: Trecerea pachetelor de date (EN:data packets) prin noduri inutile este prevenit de aceast topologie. Aceast topologie dup sine induce o mare ncrctur asupra nodului central, cu toate acestea dac acest nod are capacitatea respectiv, atunci o utilizare intensiv de ctre un dispozitiv din reea nu va afecta celelalte dispozitive din reeaua respectiv. Izolarea dispozitivelor: Fiecare dispozitiv este izolat inerent de ctre legtura (EN:link) care se conecteaz la nodul central. Acest lucru face izolarea dispozitivelor individuale destul de simplu, i permite deconectarea lui n orice moment de la nodul central. Aceast procedur de izolare previne orice eec non-centralizat care va afecta toat reeaua.Dezavantajele topologiei stea

Primul dezavantaj este dependena sistemului cu privire la funcionarea nodului central. n timpul ce eecul unei legturi individuale duce numai la izolarea unui singur nod, pe cnd defeciunea nodului central duce la perderea legturii dintre toate nodurile. Scalabilitatea i performana reelei tot depind de nodul central. Marimea reelei este limitat de numrul de conexiuni pe care nodul central poate s le suporte. Traficul dintre un nod i nodul central este izolat de celelalte, dar dac un nod din reea ocup o parte semnificativ din capacitatea de procesare a nodului central atunci celelalte noduri pot s se confrunte cu scderea performanei a reelei.

4. Tehnologii internet de comunicare si transmitere a datelor in ITS

4.1 Telematics 2.0

Telematics 2.0 este numele pentru un smartphone bazat pe tehnologia telematica de asigurare auto. sisteme de navigatie inteligente 2.0 utilizeaza senzori bazati pe smartphone-uri , dect dispozitivele black-box utilizate n industria tradiional de asigurri PAYD. Soluiile sistemelor de navigatie inteligente 2,0 au lovit piaa de consum n 2012/13 cu soluiile oferite de conducere pentru asiguratorii auto, cum ar fi AIG n SUA.

4.2 IEEE 802.16

IEEE 802.16e-2005 mbuntete IEEE 802.16 - 2004 prin:-Adugarea sprijinului pentru mobilitate (transfer moale i tare ntre staiile de baz). Acest lucru este vzut ca unul dintre cele mai importante aspecte ale 802.16e-2005, i este baza Mobile WiMAX.-Scalarea transformatei Fourier rapid (FFT) catre limea de band de canal, n scopul de a menine transportatorului spaierea constanta n diferite limi de band de canal (de obicei 1,25 MHz, 5 MHz, 10 MHz sau 20 MHz). Ofera rezultatele constante in spectrul canalelor largi, i o reducere a costurilor n canale nguste. De asemenea, mai este cunoscut sub numele de OFDMA scalabil (SOFDMA). Alte trupe nu multipli de 1,25 MHz sunt definite n standardul, dar deoarece numerele FFT subpurttoare de companie sunt doar 128, 512, 1024 i 2048, alte benzi de frecvene nu vor avea exact aceeai distan purttor, care ar putea s nu fie optime pentru implementari. Spaierea Carrier este 10,94 kHz.-Scheme avansate si diversificate ale antenei si HARQ (hybrid automatic repeat-request )- AAS ( adaptive antena systems) si tehnologie MIMO -LDPC ( low-density pariety check) -adauga o clasa extra de QOS(quality of service) si aplicatii VOIP

4.3 WiMAX

WiMAX este bazat pe IEEE Std 802.16e-2005, aprobat n decembrie 2005. Este un supliment pentru IEEE Std 802.16-2004, i astfel standardul actual este 802.16-2,004 cum a fost modificat de catre 802.16e-2005 . Astfel, aceste specificaii trebuie luate n considerare mpreun.5