Три sim-карты в транспортном средстве для передачи данных

Три SIM-карты в транспортном средстве для передачи данных

ИЛИ КОМПЛЕКСНЫЕ ИНФОРМАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ В ОБЩЕСТВЕННОМ ТРАНСПОРТЕ

Стоит ли использовать в транспортных средствах общественного транспорта с целью передачи данных, связанных с перевозками и транспортными услугами, целых три SIM-карты, или только одну? В этой статье рассматриваются решения данной проблемы, связь с комплексными информационными системами общественного транспорта, способы подключения этих систем (диспетчерские, депо, транспортные средства, пассажиры и технологии на транспорте) и также описание конкретных типов связи и технологий.

В нашей практике известны случаи, когда в транспортных средствах общественного транспорта для передачи данных использовались три SIM-карты одновременно. Наверное, Вас интересует почему? Одну карту использует система отслеживания местонахождения транспортного средства и, в случае необходимости, связи с диспетчерской, вторую использует система регистрации пассажиров, передающая данные о проданных билетах, о расписании движения и передающая файлы типа „blacklist“, „whitelist“ и т. д., третья же предоставляет услугу общественного интернета пассажирам, а иногда также связана с рекламой и работой жидкокристаллических экранов для пассажиров. Несмотря на то, что данные системы „условно независимы“, они могут использовать одни и те же каналы и протоколы связи. Нужно ли нам решение, приносящее перевозчику дополнительные расходы на эксплуатацию транспортного средства? Можно ли этого как-то избежать?

Данная статья имеет целью показать, что это возможно, и это невзирая на очень сложную взаимосвязь всех систем управления транспортом и информирования пассажиров о происходящем, включая управление системами регистрации пассажиров, управления маршрутами транспорта и обновления рекламы в транспортных средствах и остановках. Поэтому  надо говорить о сложных информационных системах и строить такие системы повсеместно, используя разные каналы связи. Главной целью является объединение этих  систем в транспортном средстве.

Рис.1: Размещение наружной связи транспортного средства посредством GSM/GPRS/UMTS сети.

Рис.1: Размещение наружной связи транспортного средства посредством GSM/GPRS/UMTS сети.

Какие конкретные потоки данных относятся к комплексной системе управления транспортом?

В рамках комплексной системы связи для общественного транспорта необходимо разделить потоки данных на:

Управление транспортом и текущее информирование пассажиров о его состоянии

Центром управления системы обычно является центральная диспетчерская интегрированной транспортной системы или база перевозчика (сервер CED). С точки зрения управления транспортом диспетчерам необходима базовая информация о состоянии транспорта – опережения графика, задержки, количество пассажиров в транспортном средстве и на остановке (по возможности). Основываясь на этой информации, диспетчерская управляет и обеспечивает регулярность прибытия транспортных средств (здесь мы не будем рассматривать причины таких ситуаций). Новой функцией является информирование пассажиров о состоянии транспортных перевозок на разных маршрутах.

Каналами для информирования пассажиров общественного транспорта являются:

  • Информационные панели на остановках или интеллектуальные знаки (отображают регулярные отправления на маршруте или задержки).
  • Интернет-портал, в котором отображены отправления с конкретных остановок (можно использовать в мобильных устройствах), включая виртуальные „онлайн“ обозначения.
  • Информационные панели в транспортных средствах и, в частности, решение проблем увязок отдельных маршрутов (по  существу это есть „динамический“ знак для остановок в транспортном средстве).

Для этой функции системы необходимо получить информацию о местонахождении транспортных средств от GPS-приемника (ограничено посредством локализационных петель или инфракрасных маячков), обработать ее и передать либо с помощью (комбинированной) частной радиосети транспортной компании, или же с помощью GPRS/UMTS/3G технологии (системы рейсового транспорта).

Подготовка данных для информирования пассажиров и управления транспортом

Подготовку данных для комплексных систем в транспортных перевозках можно разделить на несколько уровней:

  • Рассмотрение транспорта в целом, т.е. базовых принципов работы, результатом которых является, в частности, формирование расписания движения. Усилия для максимальной экономии средств на транспорт проявляются в создании региональных систем, основанных на увязке между отдельными маршрутами. Это более дешевое решение транспортного вопроса, но в свою очередь повышает расходы на качество управления и координации целой системы.
  • На вышеупомянутом основывается подготовка данных для транспортных средств (для водителя и пассажиров), для панелей на остановках (офлайн-режим) и для других каналов информации – веб-презентаций в интернете. Каждая из этих презентаций имеет отличный вид, определенный типом информационного канала.
  • Дополнительные настройки – управление путями передачи данных в форме автоматического переключения стрелок, приоритетного проезда на перекрестках и т.д. В этом случае, как правило, достаточно установить соответствие расписания движения транспортных средств  к описанию маршрута.
  • Регистрация пассажиров – т.е. определение соответствующих прайс-листов для конкретных маршрутов движения транспортных средств.
  • Данные для рекламы или общей информации в транспортных средствах – т.е. их возможную связь с информацией о движении транспортного средства.

Частью подготовки данных является также способ передачи данных в транспортные средства. В настоящее время передача данных происходит в депо (гараж или центр), где транспортное средство находится на стоянке,  с помощью Wi-Fi технологии в определенное время через систему связи депо, или же после запуска двигателя транспортного средства.

Данные, связанные с регистрацией пассажиров

Регистрация пассажиров в нынешнее время требует использования дополнительной системы связи. Связь с системами регистрации пассажиров осуществляется в депо, как правило, один раз в день путем считывания данных о произведенных платежах, во многих случаях с помощью отдельного Wi-Fi канала или, реже, с помощью карт памяти (контактных или бесконтактных). Новые разрабатываемые системы, позволяющие производить оплату с помощью бесконтактных чип-карт, должны даже при движении иметь канал передачи данных с минимальной скоростью передачи данных GPRS (как правило, десятки Кб/с).

Дополнительные системы для транспорта

Поскольку в общественном транспорте предоставляются услуги для большого количества лиц, целесообразно интегрировать в эти системы дополнительные информационные системы, имеющие разные цели и назначения. К ним относятся:

  • Реклама для пассажиров в транспортных средствах, или на остановках (прежде всего, жидкокристаллические панели в транспортных средствах, причем требования к обновлению данных составляют аж 500 Мб).
  • Системы информирования и оповещения населения в случае непредвиденных ситуаций, когда интеграция таких систем повышает безопасность населения. Использование таких систем требует использования медленного канала передачи данных и возможности голосового оповещения пассажиров.
  • Общая информация о городе или регионе, помогающая разрешать локальную ситуацию (необходимо рассмотреть пути интегрирования в систему).
  • Системы для незрячих пассажиров.
  • Интернет в транспортных средствах или на остановках.
Рис.2: Организация комплексной информационной системы в общественном транспорте.

Рис.2: Организация комплексной информационной системы в общественном транспорте.

Технические средства для решения вопросов связи в системе

Основой всей системы является  программное обеспечение диспетчерской с единым интерфейсом данных и звука, которое должно иметь возможность координировать вышеуказанную связь или предоставлять для нее пространство для передачи данных в различных средах с ограниченной шириной диапазона (см. ниже). «Сервер CED» может состоять из нескольких серверов – сервера связи, приложений, GPS-сервера, сервера загрузки/скачивания данных в транспортные средства, баз данных и т.д. Сервера могут быть организованы, в зависимости от размера транспортной компании или интегрированной транспортной системы, в одном или большем количестве компьютеров или «в облаке». Связь осуществляется с помощью локальных сетей достаточного объема. Проблемой скорее является сетевое решение и обеспечение доступа (межсетевые экраны, шифровка данных и т.д.).

Основной способ связи с транспортными средствами общественного транспорта можно разделить в зависимости от „обслуживаемого“ пространства – на рейсовый и городской транспорт.

Общественный рейсовый транспорт обслуживает дальние расстояния, и поэтому не существует другого разумного варианта, чем пользование услугами мобильных операторов и предлагаемыми услугами GSM (голосовая услуга – мобильный телефон) / GPRS (услуга по передаче данных со скоростью свыше нескольких десятков Кбит/с) / UMTS (3G) (быстрая передача данных со скоростью до нескольких Мбит/с) или, как новинка, LTE (теоретически  это больше, чем 100 Мбит/с – данная технология находится в процессе создания). Использование GPRS/3G сети целесообразно в случаях, когда обновление данных о регистрации пассажиров происходит в онлайн режиме (например, продажа билетов по интернету, оплата банковскими картами в транспортном средстве, и т.д.). В случае, когда перевозчик хочет предложить услугу общественного Wi-Fi для пассажиров, необходимо использовать UMTS (3G) сети. В случае использования данных технологий можно производить некоторые частичные обновления данных транспортной информации или же обеспечивать информирование пассажиров и водителя о текущем состоянии транспорта.  Также можно ограниченно их использовать для передачи данных между интеллектуальными остановками. Как уже было указано в заглавии статьи, это можно осуществить с помощью от одного до трех подключений GSM/GPRS/UMTS (это и есть вышеупомянутые 3 SIM-карты), или только с помощью одного подключения, которое способно одновременно обслуживать все.

В отличие от этого, в городских транспортных компаниях уместно использовать радиосеть в силу независимости, низких эксплуатационных расходов и функциональности во время стихийных бедствий. Выгодным вариантом для транспортных предприятий является использование комбинированной сети с передачей данных (например, информации о местонахождении с интервалом 10 с) и голоса с помощью одной радиостанции. Недостатком является низкая скорость передачи – 1,2 / 2,4 Кбит/с, которая достаточна для отслеживания местонахождения транспортных средств (но ни в коем случае не вариант для регистрации пассажиров). Аналогичная ситуация относится и к исходной системе   TETRA (Terrestrial Trunked Radio), которая, в свою очередь, нуждается в большем количестве базовых станций, чем частная радиосеть транспортного предприятия (скорость передачи данных 7,2 Кбит/с). Вышеуказанное не относится к последней версии стандарта TETRA, которая поддерживает скорость связи 115,2 Кбит/с или аж до 691,2 Кбит/с при расширенном канале 150 КГц.

В пределах депо (гаражей или центров) связь с транспортными средствами производится с помощью Wi-Fi сети, которая в нынешнее время служит преимущественно для обновления данных и для скачивания информации во время езды (логи, записи с тахографов, записи с устройств регистрации и т.д.) и заменяет, таким образом, связь транспортных средств, у которых нет никакого соединения. Возможности сети Wi-Fi предоставляют бесплатный «широкий» канал данных для транспортного средства (обычно более 10 Мбит/с), но только в ограниченном пространстве депо. Она особенно подходит для случаев обновления данных на жидкокристаллических дисплеях для пассажиров в транспортных средствах (например, до 500 Мб). Обновление данных с помощью Wi-Fi сети в транспортных средствах происходит следующим образом:

  • “побудка” припаркованного транспортного средства при необходимости – надлежит решить вопрос подключения питания компонентов связи, и их последовательное включение в соответствии с выполняемым действием.
  • В текущий момент только при прибытии или отправлении в/с депо – подходит для меньшего количества данных, поскольку период ограничивается временем работы системы до ее выключения или отправления с депо. Еще одна проблема возникает в случае, когда должно произвести обновление данных в транспортном средстве.

Другими видами связи является связь со стрелками, включая автоматический перевод стрелок на путях, с регулировщиком приоритетного проезда на перекрестках, с электронными информационными панелями на остановках, с приемником команд от незрячих пассажиров, и т.д.

Обзор видов связи в транспортном средстве и с транспортным средством

За вышеупомянутой системой должна следовать связь в транспортных средствах общественного транспорта, как внутренняя (веденная с помощью шин в транспортном средстве), так и внешняя в окрестности транспортного средства (радио или световые волны).

Внутренняя связь в транспортном средстве:

  1. Шина стандарта IBIS со скоростью 1200 бит/с и со встроенной возможностью записи внешних и внутренних указателей направления (устаревшая 7-битная шина).
  2. Шина RS 485 с разными скоростями связи – бесплатный вариант передачи данных в транспортных средствах  без определенного стандарта протоколов связи (пригодный для корпоративных решений).
  3. Ethernet – современная шина для сетей LAN с определенными стандартными протоколами передачи данных – требует более сложного распределения шин в транспортном средстве и, таким образом, является немного дороже, чем две предыдущие.
  4. CAN – технологическая шина, подходящая для процессов управления в транспортном средстве. С точки зрения информационных систем, используется, прежде всего, для передачи данных к тахографам транспортного средства.
  5. Система видеонаблюдения, связанная аналоговыми проводниками, и другие шины.

Внешняя связь транспортного средства:

Рис.3: Наружная (антенны) и внутренняя связь транспортного средства (шины).

Рис.3: Наружная (антенны) и внутренняя связь транспортного средства (шины).

Внешняя связь представлена преимущественно связью с помощью радиосигналов (инфра-маяков – передача данных с помощью инфракрасного излучения – в настоящее время широко не используется). К ней относится:

  1. приемники GPS сигнала (Global position system) для отслеживания местонахождения транспортного средства с точностью до 2,5 м (например, технология SiRF star IV) или меньшей,
  2. Wi-Fi с частотой 2,4 ГГц или же 5,8 ГГц  для быстрой передачи данных в депо,
  3. связь на небольшом расстоянии для „побудки“ бортового компьютера транспортного средства в депо или возможной связи при езде с транспортными путями (тип „непрерываемой“ связи FHSS), характеризирующаяся малой мощностью,
  4. командный приемник сигналов от незрячих, работающий на частоте 86,790 МГц,
  5. частная радиосеть PMR (private mobile radio) для городских транспортных предприятий, позволяющая передавать данные и голос, или осуществлять приоритетный проезд на перекрестках,
  6. технологии мобильных операторов – GSM/GPRS/UMTS (3G) и, как новинка, LTE – для связи с центральной диспетчерской, клиринговым центром и для доступа к общественному интернету, в частности, для регулярных рейсов,
  7. технологии для перевода стрелок на путях зависимых тяг в городских транспортных предприятиях (в ЧР существует несколько разных систем),
  8. связь с контроллером перекрестков, которая может быть встроена в радиосеть транспортного предприятия или же может быть решена с помощью независимого радиомодема в виде прямой связи между транспортным средством и регулировщиком перекрестков.

Какие есть предпосылки текущего развития средств обмена связи в транспортных средствах?

Подытожим размер потоков данных, необходимых для конкретных систем:

  1. Отслеживание местонахождения и связь с диспетчерской – объем данных зависит от продолжительности работы транспортного средства в конкретный день (сообщения о местонахождении, служебные сообщения о функциональности системы, сообщения об отправлениях с остановок, вход и выход из системы и т.д.) – объем данных за последние 16 часов работы может доходить до 700 Кб и зависит от выбранного временного интервала отслеживания местонахождения транспортного средства (от 6 до 20 секунд). Это услуга, которая регулярно отправляет краткие сообщения (8-20 байтов). Данные затем сохраняются на сервере перевозчика или интегрированной транспортной системы.
  2. Второй системой является система регистрации пассажиров.  Требует передачи данных один раз в несколько дней, а для системы с бесконтактными чип-картами – даже несколько раз в день. Передача данных происходит в форме файлов, которые должны содержать, по крайней мере, контрольные суммы, а избранные данные должны быть защищены кодированием. Количество данных за день зависит от способа эксплуатации и может составлять от нескольких десятков килобайт до 1 Мб (зависит от способа использования).
  3. Третьей системой является общественный интернет в транспортных средствах – объем данных в данном случае трудно прогнозируемый и может достигать даже сотен Мб в день. Отсюда следует, что с точки зрения эксплуатации эта система более требовательна к данным.

Проще говоря, потоки данных от конкретных систем организованы согласно следующему рисунку. Здесь отображена единая виртуальная сеть перевозчика и пользователя интегрированной транспортной системы. В точке доступа к этой сети (APN) потоки данных разделяются на потоки в общественный интернет и потоки в соответствующую систему – диспетчинг, регистрация, при необходимости реклама или новости на жидкокристаллических экранах в транспортных средствах. Поскольку мобильные операторы взымают оплату за IP-адрес, присваиваемый транспортному средству или панели на остановке, выгодно организовать так называемый „радиус-сервер“, который этот IP-адрес определяет в соответствии с настроенным ключом и адресом GSM модема – так называемый IMEI (15-значный номер) на сервере эксплуатационника.

Рис.4: Пример варианта „связи с одной SIM-картой“ с интернет услугой в транспортных средствах.

Рис.4: Пример варианта „связи с одной SIM-картой“ с интернет услугой в транспортных средствах.

Заключение

Таким образом, если мы включим все вышеперечисленные услуги в систему общественного транспорта как одно целое, необходимо будет обеспечить приоритетность сообщений и услуг таким образом, чтобы общественный интернет имел самый низкий приоритет. Первые две услуги – отслеживание (самый высокий приоритет сообщений) и регистрация пассажиров – направляются внутренней сетью данных на сервер интегрированной транспортной системы без временных ограничений, общественный интернет, „выводящийся“ непосредственно от транспортного средства путем настройки работы SIM-карты или через «специальный» коридор данных. Для того, чтобы обеспечить работу такого рода системы необходимо, конечно, иметь надлежащее оборудование в транспортном средстве.

Если система будет оснащена таким образом, ее возможности окажутся достаточными для того, чтобы выполнить все требования к новым комплексным системам в транспорте. Благодаря сниженным ценам услуг передачи данных в общественном интернете (данные без ограничения), данные отслеживания местонахождения транспортного средства и регистрации пассажиров незначительны по сравнению с данными, поступающими из общественного интернета. Построенные таким образом системы должны  обеспечить приоритет отдельных услуг, поскольку покрытие сети в областях с низшей плотностью населения не достаточное для быстрой передачи данных (UMST или, как новинка, LTE) и, таким образом, пользование общественным интернетом могло бы стать невозможным отслеживание местонахождения транспортных средств.

Эта концепция позволяет в той или иной мере отказаться от создания Wi-Fi сетей в депо, поскольку все данные можно получать непосредственно. Единственное, с чем могут возникнуть проблемы, это онлайн-обновление данных на жидкокристаллических экранах для пассажиров в случае, если будут записываться длинные видеоролики с высоким разрешением (как правило, до 100 Мб) или будут скачиваться данные с камер видеонаблюдения. Для них и далее является преимуществом возможность их обновления в депо и, следовательно, использование Wi-Fi сетей. Еще одной причиной является существование резервной системы связи.