Radiové komunikace

ŘEŠENÍ RADIOVÝCH SÍTÍ NA VELKÉ VZDÁLENOSTI

Obecné principy radiových komunikací

Radiové komunikace na vzdálenosti řádu kilometrů či na celé regiony lze v rámci dopravy řešit několika způsoby. Důvodem je nutnost komunikace mezi dispečinkem a vozidly nebo mezi dispečinkem a zastávkovými panely, příp. i další (např. preference vozidel MHD). Jedná se o následující komunikace:

  •  privátní radiovou sítí PMR (private mobile radio), např. námi dodávanou EPIS_FDNET, dnes již II. generace
  •  GSM/GPRS/3G/LTE sítěmi různých mobilních operátorů (viz. použití jednotek EPG)
  •  radiokomunikačním systémem TETRA

Volba vhodné radiové sítě závisí na velikosti obsluhované lokality a na požadovaném řešení bezpečnosti a spolehlivosti komunikačního systému v případě vyjímečných situací v oblasti (např. záplavy).

Privátní radiové sítě DP obecně

Privátní radiová sítě (PMR – private mobile radio) lze využít jak pro přenos hlasu, tak i pro přenos dat. Obvykle jsou použity pro přenos hlasu (fónická) síť ve formě trankové sítě, tj. sítě, která obsahuje jeden řídicí kanál a několik hlasových či datových. Pomocí řídicího kanálu je pak řízena hlasová komunikace na ostatních kanálech. Protokolem pro řízení provozu je obvykle standard MPT 1327, případně náš standard EPIS FD NET (II.generace), který je optimalizován právě pro komunikace v DP.

V praxi provozujeme dispečerské systémy pro sledování veřejné dopravy založené na obou standardech radiových sítí. Můžeme konstatovat, že námi vyvinutý radiový systém je jak ekonomicky, tak i technicky vhodnější pro DP.

Privátní radiová síť optimalizovaná pro DP – EPIS FD NET II. generace

Dnešní dispečerské systémy vyžadují sledování polohy vozidel, a proto musí z vozidel získávat tyto údaje v intervalech max. 20 sekund. Proto jsme pro dopravní podniky vyvinuli novou kombinovanou radiovou síť EPIS_FDNET (EPIS Fonique Data NETwork) (dnes pouze II. generaci), která je založena na technologiích integrujících přenos hlasu a dat jedním radiovým kanálem a to včetně řešení preferencí na křižovatkách.

Tímto způsobem lze výrazně snížit náklady spojené s budováním dvou radiových sítí – fónické a datové, protože jsou budovány pouze jako jedna síť a to pomocí jediné vozidlové radiostanice s rychlým přepínáním paketů. Tato schopnost vozidla je dána použitím radiokomunikačního adaptéru (RCA) doplněného o radiový modem. Tento modem může být dodán samostatně nebo může být součástí jednotek EPIS (a to jak víceúčelové digitální hlásiče EPIS 2.45 (již se nepoužívá) nebo nověji palubních počítačů EPIS 4.0x).

Pro řízení sítě máme vyvinuty technologie radio modemové ústředny RMU a i řídicí technologie radiových základen. Komunikace mezi nimi probíhá v reálném čase a pomocí IP technologie.

Hlavní výhody námi dodávané radiové sítě EPIS_FDNET II. generace jsou:

  •  novou radiovou síť je možno budovat postupně na základě stávající sítě.
  •  jedna radiostanice ve vozidle je použita pro hlasovou i datovou komunikaci.
  •  provozní poplatky jsou pouze za zakoupené kmitočty (nízkonákladový systém).
  •  možnost komunikace pomocí krátkých datových zpráv do 160 znaků (SMS) či kódových zpráv
  •  rychlé a pravidelné zjišťování polohy vozidla a dalších telemetrických informací
  •  možnost řízení preferencí vozidel MHD na křižovatkách na vyhrazeném kmitočtu (přepínání vysílaného výkonu dle kmitočtu).
  •  řízení radiové sítě z více radiových základen (radiová síť umožňuje i roaming vozidel mezi základnami)
  •  řešení pod kontrolou – dodavatel (firma Herman) je tvůrce řídicího SW i HW ve vozidle i na základnách či dispečinku, a proto je možno radiovou síť modifikovat dle potřeby uživatele.
  •  IP technologie pro přenos hlasu či dat mezi dispečinkem a základnou (základnami).
  •  radiový modem a radiokomunikační adapter jsou integrovány v systému EPIS 4.0x nebo může být dodán samostatně či může být vestavěn do radiostanice (řeší to služební vozidla nebo radiomodemové jednotky do křižovatek RMU).
  •  různé rychlosti pro přenosy dat v závislosti na požadované funkci (obvolávání, vyčítání krátké smyčky tachografu, automaticky generované zprávy, apod.)
  •  rychlost obvolávání za účelem sledování polohy až 150 vozů / 10 (20) sekund dle uspořádání radiových kanálů.
  •  vyšší bezpečnost provozu – při výpadku činnosti datového serveru funguje radiová síť autonomně pro hlasová volání v nouzovém režimu (řidič se vždy dovolá).
  •  automatický roaming (přepínání základen) – na základě změření kvality přijímaného signálu je automaticky prováděn výběr radiové základny jak pro datovou, tak i hlasovou komunikaci.

Podmínkou splnění výše uvedených možností je použití takové radiostanice, která musí být schopna v řádu několika desítek milisekund zahájit vysílání dat. Popis radiové sítě EPIS FD NET II naleznete zde.

Struktura realizované sítě FDNET se třemi radiovými základnami.

Obr. č.1: Struktura realizované sítě FDNET se třemi radiovými základnami.

V současné době zahajujeme studium digitálních radiových síti pro použití v dopravních informačních systémech v městských aglomeracích a to standardu ETSI (Evropský úřad pro telekomunikační normy) tzv. systém DMR (Digital mobile radio). O vhodnosti použití tohoto systému v naší radiové síti FD NET II Vás budeme informovat. Podrobnější informace o výhodách DMR najdete zde.

GSM/GPRS/UMTS/LTE sítě

Použití sítí GSM/GPRS/3G/LTE je vhodné tam, kde je rozloha požadovaného území je taková, že nelze obsáhnout pomocí několika radiových základen a jejich budování by proto bylo velmi nákladné. Druhým důvodem pak může být množství přenášených dat, protože tento typ sítí má mnohonásobně vyšší kapacitu, než klasické radiové sítě.

 Z hlediska řešení datových přenosů máme k dispozici tři možnosti:

  • používání veřejné IP adresy, což je nejdražší řešení (nutno platit za vlastní IP adresu každého vozidla)
  • používání neveřejné IP adresy z vnitřního adresního rozsahu operátoru – dražší a není vhodné pro účely sledování vozidel neboť veškerá komunikace je založena na aktivitě vozidla. Pokud nebude vozidlo aktivní, nelze se na něj dovolat.
  • použití sítí typu „mini internet“, kdy IP adresy zařízení v této síti vytvoří tzv. virtuální datovou síť uvnitř datové mobilní sítě operátora. Tyto adresy jsou přiděleny (spravovány) operátorem a jsou pevně spojeny se SIM kartou. Obvykle jsou za tuto správu účtovány operátorem „nějaké“ poplatky.
  • systém APN (Access Point Name), kdy vnější objekty (vozidla, panely, apod.) jsou součástí vnitřní sítě provozovatele. Bod APN tak tvoří bránu mezi virtuální vnitřní sítí uvnitř GPRS (UMTS/3G/LTE) a sítí provozovatele (jinou datovou sítí).

V praxi se tak používá pro malé sítě princip „mini internetu“, kdy není nutno budovat přístupový kanál a veškerá datová komunikace se odehrává přes jednotlivé GSM modemy (pokud bude jeden centrální, je nutno pro něj vyhradit mnohem větší objem dat). Je vhodné pro použití malého počtu stanic začleněních do tohoto typu sítě.

Pro velké systémy (např. 10 stanic a více) je vhodné zřídit si přístupový bod APN a komunikační jednotky pak provozovat v rámci jedné sítě a jejich IP adresy řešit pomocí tzv. „radius serveru“ (přiděluje IP adresy dle identifikátoru IMEI – číslo modemu v komunikačním zařízení) nebo pomocí pevných adres z rozsahu adres přidělených operátorem.

Oba dva výše uvedené způsoby provozujeme a umíme navrhnout potřebné řešení dle požadavků zákazníka.

Nově jsme schopni nabídnout i řešení pomocí technologie LTE (zkratka z anglického 3GPP Long Term Evolution), což je technologie určená pro vysokorychlostní bezdrátové spojení. Formálně jde o technologii spadající do standardu 3G. Teoretická rychlost stahování (downlink) je 172,8 Mbps a odesílání (uplink) 57,6 Mbps. Použití sítě LTE je vhodné pro případy kdy je potřeba přenášet velký objem dat.

Radiokomunikační systém TETRA

Síť TETRA (TErestrial Trunked RAdio) je profesionální komunikační síť, která se používá v některých lokalitách na území České republiky. Technologie TETRA vychází z principů moderních digitálních TDMA sítí typu GSM s tím rozdílem, že umožňuje kombinovat hlavní výhody klasických analogových radiostanic s výhodami stanic komunikujících v digitálních sítích. Jednou ze zásadních předností radiostanic TETRA, které převzala od klasických radiostanic, je jejich nezávislost na síti v mobilním provozu.

K tomuto typu sítě je možno naše zařízení připojit přes vhodné rozhraní (nejčastěji přes rozhraní RS 232 – tzv. COM).