WiFi jednotky do vozidel (UCU)

Univerzální komunikační jednotky včetně WiFi do vozidel

Univerzální komunikační jednotky zajišťují směrování komunikací z vozidla přes sítě GSM do jeho okolí na různé typy serverů. Jejich součástí jsou obvykle i Wifi jednotky pro cestující zprostředkovávající cestujícím ve vozidlech veřejné dopravy osob (MHD i VLD) přístup na veřejný internet. Proto vždy obsahují výkonnou wifi jednotku a současně i LTE modem (součást GSM komunikací). Tím je zaručena velká průchodnost dat a dobrá dostupnost internetu či jiných aplikací ve vozidle. V případě samostatného provedení komunikační jednotky má název univerzální komunikační jednotka UCU (Universal Communication Unit). Všechny jednotky UCU mohou být začleněny do systému dálkového dohledu. Jednotka může mít připojení i na další sběrnice ve vozidle (Ethernet, RS 485, IBIS, CAN, apod.)

Obsah stránky:

Možnosti řešení UCU

Univerzální komunikační jednotky (UCU) vznikly z potřeby zajistit vozidlu nezávislou komunikaci přes GSM sítě s okolím, přičemž logickým řešením bylo využít tuto jednotku i pro veřejnost a zprovoznit přístup cestujících na veřejný internet provozováním veřejné wifi ve vozidlech MHD či linkové dopravy.

Protože univerzální komunikační jednotka musí obsahovat výkonné řízení a operační systém, byla i logicky doplněna o směrovač dat do/z vozidel, čímž je možno využít jednu SIM kartu pro více potřeb. Přitom je třeba dbát na vhodné nastavení priorit provozu jednotlivých zdrojů dat (QoS) a potřebné zabezpečení přístupu (SSH spojení).

Existují následující možnosti řešení:

  • vestavná jednotka UCU do vnitřních LCD s podporou komuniíkací (např. typ VCS 215LW), kde je jednotka integrována do těla LCD displeje,
  • samostatné řešení UCU 4.0 (popis viz. níže), kde je základním výstupem wifi pro cestující až s 30 Mbit/s datovým tokem a nezávislým výstupem sběrnice ethernet 100 Mbit/s do vozidla,
  • samostatné řešení UCU 5.0 (připravuje sériovou výrobu), která je dále rozšířena o komunikace s jednotkami ve vozidle včetně veřejné wifi pro cestující (vícenásobné SSID), a která splňuje i požadavky na vozidla linkové dopravy dle MSK (Moravskoslezský kraj).

Jednotka WiFi do vozidel – UCU 4.0x

Obr. č.1: Komunikační jednotka UCU 4.0L (rozhraní LTE).

Inovovaná jednotka WiFi do vozidel – UCU 4.0x (Univerzální komunikační jednotka) – základní provedení – integruje v jednom zařízení několik funkcí:

  • výkonný WiFi modul na frekvenci 2,4 GHz, který umožňuje připojit velké množství cestujících (není shodné s domácím provedení WiFi, přičemž může současně zpracovávat až 25 požadavků na data),
  • GSM/3G/CDMA/LTE modul (dle výběru zákazníka) – přičemž u LTE se dosahují komunikační rychlosti až 30 Mbajt/s a tím umožňují i připojení vozidlových kamer,
  • velmi výkonná řídicí jednotka s firewalem (takt. frekvence 1 GHz) zajišťující přihlášení přes reklamní sdělení,
  • výstup na 1x ethernet a další pomocné funkce oddělený firewallem (bezpečné oddělení veřejné sítě od vnitřní sítě vozidla).
  • Možnost dálkového sledování přes server dohledu.

Tato jednotka je speciálně navržena pro použití ve vozidlech veřejné dopravy osob (MHD či veřejné linkové dopravy) ke zprostředkování bezdrátového přístupu k internetu pro cestující. Jednotka je plně autonomní a dokáže pracovat bez nutnosti připojení k palubnímu systému nebo jakékoli jiné části vozu. Může pracovat jak v režimu přidělování IP adresy mobilním operátorem, tak i uvnitř virtuální sítě provozující společnosti přes APN.

Lze ji propojit s palubními počítači, např. EPIS 4.0x či jinými zařízeními ve vozidle (např. vozidlové LCD, odbavení) a tak zajistit současně vnitřní komunikaci v rámci systému vozidlo – dispečink (garantovaná šířka pásma), tak i komunikaci cestujícího do veřejného internetu.

Objednací kód Název Cena
72167.UCU40L Univerzální komunikační jednotka (nejnovější typ – doporučujeme) (LTE/3G/WiFi/Firewall/Ethernet, bez GPS) na dotaz
72167.UCU40U Univerzální komunikační jednotka (3G/WiFi/Firewall/Ethernet, bez GPS) na dotaz
72167.UCU40xG Univerzální komunikační jednotka (LTE/3G/WiFi/Firewall/Ethernet, s GPS) na dotaz

Obr. č. 2: Zapojení jednotky WiFi UCU 4.0x při použití v GSM sítích používajících připojení pomocí APN bodu.

Součást dodávky WiFi jednotky do vozidel je:

  1. Vlastní řídicí jednotka UCU 4.0x (obsahuje GSM, WiFi, řídicí jednotku,…)
  2. WiFi anténa 2,4 GHz umístěná do prostoru pro cestující ve vozidle
  3. GSM/GPRS/3G/LTE anténa umístěná na nejlépe střechu vozidla

Zapojení WiFi jednotky ve vozidle:
Ve vozidle je možno WiFi jednotku připojit buď na:

Obr. č. 3: Ukázka samostatného zapojení jednotky UCU 4.0L v tramvaji.

Další rozšiřitelné SW funkce jednotky jsou:

Jednotku UCU 4.0 je možno spravovat dálkově pomocí „Mediaserveru“ (dříve RsWeb). V rámci tohoto programu je možno dálkově vyměnit aplikaci jednotky či změnit nastavení úvodní reklamy. Současně jednotka je schopna provádět a ukládat na „Mediaserveru“ následující údaje:

  • statistiky přihlášení cestujících,
  • poměr unikátních uživatelů,
  • TOP navštívených domén,
  • poměr operačních systémů
  • poměr prohlížečů.

V případě potřeby lze WiFi jednotku do vozidla dále rozšířit o SW funkci:

  • šíření reklamního sdělení, tj. po připojení cestujícího na Wi-fi ve vozidle se např. uživateli zobrazí reklamní banner s možností volby vstoupit a odejít. Při volbě možnosti vstoupit se uživatel dostane na reklamou požadované stránky, při volbě odejít má možnost volně surfovat na internetu.
  • on-line přístupu pro vzdálené nastavení reklamních sdělení na první stránce.
  • možnost sledování funkčnosti na dálku – on-line dohled nad zařízením s možností vypnutí zařízení do dalšího spuštění napájení jednotky.
  • sledování zpětné vazby činnosti, tj. vyhodnocování statistik o připojení (kolik lidí se připojilo, z jakých zařízení, v jakou dobu atd..).

Další rozšiřitelné HW funkce:
V případě potřeby lze jednotku dále rozšířit o HW funkci:

  • GPS serveru pro ostatní systémy ve vozidle. Přesnost systému 2,5 m – typ SiRF STAR 4 (na vyžádání).
  • Ethernet přepínače buď se 4 porty (5 port je použit interně) nebo s 8 porty a dalšími funkcemi (zvýšení spotřeby o cca 3 W) – verze: UCU 4.0x S.
Specifikace vlastností jednotky UCU 4.0x
Obecné vlastnosti:
Provozní teplota okolí jednotky od -25°C do 50°C
Napájení od +10 V do +32 V
Spotřeba typicky 8 W, max. 20 W
Předpokládané rozměry (W × H × D) 146 × 54 × 131 mm
Montáž ve vozidle na DIN lištu TS 35
Hmotnost 0,7 kg
Připojení antén (typ konektorů) 1 × rev. SMA male (WiFi), 1 × rev. SMA male (GSM)
1 × rev. SMB female (GPS) - pouze v případě verze s GPS
Hardwarové parametry
Procesor takt. frekvence 1GHz (vysoká průchodnost)
RAM (dynamická paměť) 1 GB – DDR 3
Uložiště dat (např. reklama) 8 GB mikro SD (možno až 32 GB na SSD disk)
Základní komunikační rozhraní 2x Ethernet, GSM / UMTS / 3G / LTE, WiFi 2,4 GHz b/g/n
Pomocné rozhraní USB 2.0 – 480 Mbit/s, na vyžádání RS 232, RS 485
EDGE/GPRS/GSM 850 / 900 / 1800 / 1900 MHz
LTE 800 / 900 / 1800 / 2100/ 2600 MHz
Citlivost GSM/UMTS -106 dBm
GPS (SiRF star IV) ANO – typ G (pouze na vyžádání)
Ostatní parametry základní jednotky UCU 4.0x
Operační systém Linux
Přidělování IP adres pomocí DHCP Server, Client, Router client, Statické, Dynamické
Přenosová rychlost WiFi WiFi – až 54 Mbit/s pro downlink
Přenosová rychlost EDGE/GPRS/LTE LTE– až 42 Mbit/s downlink, až 5,8 Mbit/s uplink
Přenosová rychlost Ethernet až 100 Mbit/s
Normy IEEE 802.11 b/g/n IEEE 802.3 10BaseT, IEEE 802.3 100BaseTx, IEEE 802.3u
Regulace výkonu WiFi ano, vícestupňová, do +17 dBm
Šifrování WEP, WPA, WPA 2, WPA-Mixed
Ethernet porty 1 × RJ 45 – určeno směrem pro vozidlo
Funkce Auto MDI/MDIX
Funkce Firewall ANO
Možnost zasílání SMS ANO – po konzultaci
Teplotní čidlo ANO – integrované (z hlediska statistik)

Komunikační jednotka do vozidel – UCU 5.0

Univerzální komunikační centrála vozidla – jednotka UCU  5.0 s podporou wifi do vozidel je nejnovější produkt firmy Herman a jedná se o univerzální komunikační jednotku, kterou si může zákazník sám HW „nakonfigurovat“, tj. lze definovat vybrané funkce, o které má být jednotka doplněna.  Jedná se o univerzální komunikační centrálu vozidla, tj. nezávislé řešení vhodné pro jakýkoliv komunikační systém ve vozidle, přičemž jednotka zajišťuje autorizované přístupy (firewall) a zabraňuje tak útokům z vnější. Na této jednotce může být spuštěna nezávislá aplikace, která bude řešit sběr dat z vozidla a tyto zasílat na příslušný server.

Obr. č. 4: Uspořádání komunikací pomocí jednotky UCU 5.0.

Jednotka má následující základní parametry (předběžné informace):

  • Operační systém:    Linux (Debian), RTOS pro systém procesoru v reálném čase
  • Výstupy ethernet:   2x oddělené sítě – např. sítě informačního systému od sítě kamerového systému
  • Výstup Wifi:             samostatná oddělená wifi síť komunikující dle IEEE 802.11 a/b/g/n/ac (8 nezávislých SSID)
  • Možnost spuštění požadované aplikace – např. na dění na vstupech, na sběrnici IBIS, CAN apod.
  • Možnost dálkového dohledu na námi dodávaném serveru, příp. lze integrovat do dispečerské aplikace SPRINTER

Při použití dalších rozhraní je nutné doplnit aplikaci o nové funkce spojené s využitím těchto rozhraní. Z důvodů možného vytížení přenosové kapacity LTE je implementování řízení QoS v tomto pořadí priorit:

  1. Dispečerské informace – poloha, stavy vozu, zprávy na LCD displeje
  2. Obraz z kamer ve vozidle (pokud jsou napojeny do vozidlové sítě), pokud si je dispečer vyžádá
  3. Internet pro cestující

Jednotka plně splňuje požadavky na WIFI pro cestující MSK a to včetně návazného vyhodnocovacího SW – citujeme:

Dopravce vybaví dopravní prostředky přístupovými body pro připojení k Wi-Fi, které musí splnit po celou dobu smluvního vztahu následující minimální požadavky:

  1. min. 2 SIM sloty (přepínání mezi SIM v případě nedostatečné síly signálu a přečerpání FUP)
  2. umístění minimálně 2ks SIM karet dvou odlišných mobilních operátorů
  3. podpora IPV4 a IPV6
  4. podpora 2G, 3G, 4G-LTE
  5. připojení min. 50 uživatelů v celém vozidle ve stejnou chvíli
  6. vhodné pro použití ve veřejné dopravě
  7. možnost min. 4 SSID (název SSID i odkaz na úvodní webovou stránku definuje Moravskoslezský kraj)
  8. provoz na 2,4 GHz (navíc možno i 5 GHz)
  9. vzdálená správa přístupových bodů zajistí:
  • centrální nastavení přístupových bodů ve vozidlech, nastavení názvu sítě, úvodní stránky, provozní statistiky, datových limitů na uživatele, filtrování obsahu, upgrade firmware apod.
  • uchovávání provozních statistik přístupových bodů (systémové a provozní logy) po dobu minimálně 3 měsíců a na vyžádání jejich doložení Moravskoslezskému kraji
  • měsíční reporting (export dat v *.csv zasílaný na Wi-Fi portál kraje) zahrnující minimálně následující údaje: stav zařízení, objem přenesených dat, počet uživatelů)