Technologie C-ITS

Prostředí a cílové skupiny

Systémy a služby C-ITS jsou implementovány zejména na dálnicích, silnicích a městských komunikacích a jsou určeny zejména pro řidiče vozidel, cestující, řidiče MHD, posádku vozidel IZS, pracovníky údržby pozemních komunikací, správce komunikací apod.

Komunikace

Pro komunikaci mezi jednotlivým vozidly navzájem a vozidly a infrastrukturou se v současnosti využívá především tzv. hybridní komunikace na bázi technologie ITS-G5 (tzv. „WiFi pro vozidla“) a již existující technologie LTE (vysokorychlostní přenos dat v mobilních sítích). Pro technologii ITS-G5 je určeno frekvenční pásmo 5,9 GHz (jde o DSRC, neboli o komunikaci na krátkou vzdálenost).

ITS-G5

LTE
+ extrémně nízká latence + již vybudovaná infrastruktura
+ interoperabilita + výborná úroveň pokrytí v ČR
+ dobrá škálovatelnost + vysoká penetrace
– nutnost vybudovat infrastrukturu – latence není dostatečná pro služby s kritickým časem doručení zprávy
– relativně krátký dosah – ne všechny evropské země do této doby realizovaly hybridní řešení
– nízká penetrace – vyšší nároky na back-end systémy

Použití konkrétní technologie na konkrétním úseku dopravní sítě může záviset na výsledcích ekonomické analýzy efektivity nákladů. V této souvislosti se obě technologie mohou doplňovat, nikoli konkurovat ve smyslu buď bude nasazena pouze technologie ITS-G5, nebo jen LTE

Velký důraz je kladen na ochranu stávajících i budoucích aplikací proti rušícímu signálu (jamming či spoofing). Telekomunikační operátoři podporující služby C-ITS budou odpovídajícím způsobem také řídit zatížení sítě pro služby C-ITS s ohledem na zásadní aspekty, a to zajištění bezpečnosti silničního provozu a ochranu osobních údajů.

Jednotka OBU

V zásadě existují tři typy C-ITS jednotek. Jednotka, která je umístněná přímo ve vozidle, je tzv. OBU jednotka (angl. On-Board Unit). Ta zajišťuje komunikaci s jednotkami na infrastruktuře a okolními OBU jednotkami prostřednictvím ITS-G5 nebo komunikuje napřímo se C-ITS back office pomocí datové sítě mobilních operátorů. OBU jednotka může být propojena se systémy ve vozidle, ze kterých sbírá data a odesílá je do nadřazených prvků C-ITS systému. Zároveň slouží uživateli (v kombinaci s vhodným SW nástrojem) k interpretaci zachycených C-ITS zpráv.

V první fázi projektu C-Roads se počítalo s tzv. aftermarket řešením, čili s jednotkou dodatečně instalovanou do vozidla. Tato jednotka může být napojena na sběrnici CAN/OBD-II. K zobrazení informací slouží  zařízení s displejem, příslušným operačním systémem a  SW výbavou pro komunikaci s OBU. Předpokládá se ovšem, že později budou vozidla vybavena OBU jednotkami přímo samotnými výrobci automobilů (tzv. embedded řešení), což se děje již od počátku roku 2020 (např. u nového modelu VW Golf).

Rovněž je připravena mobilní aplikace, která řidiči doručí určité C-ITS zprávy do jeho mobilního telefonu prostřednictvím sítě LTE bez nutnosti OBU jednotku vlastnit.

Jednotka RSU

Stacionární komunikační jednotka umístěna na infrastruktuře (např. sloup veřejného osvětlení či portál dopravního značení) je označena jako RSU (angl. Road Side Unit). Tato jednotka obousměrně komunikuje se C-ITS jednotkami ve svém okolí (OBU i RSU) a zároveň se C-ITS back office. Některá data jsou v jednotce rovnou předzpracována před odesláním do C-ITS back office. Přenos dat mezi RSU a C-ITS back office je zajištěn prostřednictvím mobilních sítí.

Jednotka RVU

Jednotka, která je umístěna ve vozidle údržby nebo na mobilním vozíku správce silniční infrastruktury, se nazývá RVU (angl. Road Vehicle Unit). Ta rovněž zajišťuje komunikaci s infrastrukturou a okolními C-ITS jednotkami prostřednictvím ITS-G5 a zároveň se C-ITS back office prostřednictvím mobilních sítí.

 Tato jednotka představuje jakýsi hybrid mezi OBU a RSU, protože může sloužit k zajištění komunikace s vybavením na infrastruktuře, příp. s jinými RVU v okolí jako jednotka OBU, ale zároveň se může stát vybavením na infrastruktuře a částečně plnit funkci RSU jednotky. Například mobilní vozík s RVU jednotkou může poskytnout řidičům varování o pracích na silnici.

C-ITS back office

Back office je centrálním prvkem celého C-ITS systému, kde se koncentruje většina důležitých dat, která se dle jasných pravidel dále distribuují do prvků na nižší úrovni C-ITS systému (RSU, RVU, OBU, mobilní aplikace), popřípadě do dopravně informačních center (např. NDIC). Komunikace C-ITS back office se všemi prvky C-ITS systému probíhá obousměrně. Kromě kooperativních funkcí poskytuje C-ITS back office základ pro vizualizace, mapy, management, archivaci apod.

Integrační platforma v rámci C-Roads Czech Republic

Centrální systémy tedy umožňují příjem, zpracování, generování a distribuci C-ITS zpráv a kromě C-ITS back office sem spadá také NDIC (Národní dopravní informační centrum) či Integrační platforma. Cílem realizace Integrační platformy v rámci projektu C-Roads Czech Republic je sjednocení připojení C-ITS back office jednotlivých partnerů, aby byla zajištěna rychlá a spolehlivá výměna dat mezi těmito jednotlivými C-ITS back office, popř. i NDIC.

Služby C-ITS

Výčet služeb C-ITS je uveden v rubrice C-Roads, kde jde o služby kategorie Day 1 a Day 1,5. Služby, které spadají do kategorie Day 2 a Day 3+ jsou předmětem výzkumu a vývoje.

Typy zpráv a komunikační protokoly

Pro dané služby C-ITS se využívají specifické typy zpráv (tzv. komunikační protokoly), kdy některé informace v rámci jednotlivých služeb je možné přenášet různými typy zpráv. Níže je uveden výčet několika standardizovaných formátů zpráv:

  • CAM (angl. Cooperative Awareness Message) – pro přenos základních stavových informací o vozidle (poloha, rychlost, směr apod.)
  • DENM (angl. Decentralized Environmental Notification Message) – pro přenos informací o vzniklých událostech (dopravní nehoda, kolona, práce na silnici apod.)
  • IVI (angl. In-Vehicle Information) – pro přenos informací ohledně dopravního značení a symbolů přímo do vozidel
  • SPaT (angl. Signal Phase and Time) – pro přenos informací ohledně signálních plánů světelného signalizačního zařízení
  • MAP (angl. Map Data) – pro přenos informací o topologii a geometrii lokalit (např. křižovatkových úseků)

Projekt C-Roads garantuje, že zprávy C-ITS jsou bezpečné a nejsou podvržené či pozměněné. Každá C-ITS jednotka, která se v něm vyskytuje, je napojena na systém, který v pravidelných intervalech do jednotky doručuje sadu certifikátů, které pak jednotka používá k podepisování všech zpráv. Jednotka, která zprávu přijímá, má tak možnost zkontrolovat si, zda je zpráva podepsána platným certifikátem a pochází z jednotky, která je v systému oprávněně.