Europska komunikacijska arhitekturaSEMINARSKI RAD

Zagreb, 2014.

Sadraj1. UVOD12. DEFINICIJA KOMUNIKACIJSKE ARHITEKTURE23. METODOLOGIJA33.1. Vodovi i pitanje jezika33.2. Pitanje telekomunikacija53.3. Pitanje standarda63.4. Telekomunikacijskilinkovisafizikimsueljima(interfejsima)73.5.Komunikacijskilinkoviizmeusustavai terminatora94. ANEKS104.1. Aneks 1 - Pratee informacijeza komunikacijske analize104.2. Aneks 2 - Detalji povezanih ITS komunikacijskih tehnologija105. ZAKLJUAK11Literatura12

1. UVOD

U posljednja dva desetljea u Europi se poveavaju aktivnosti vezane uz razvoj i upotrebu telematikih tehnologija u transportnim aplikacijama. Brzina i uspjeh u ovoj sferi ljudskog djelovanja se prije svega bazira na fokusu razvoja tzv. building blocks kao to su informacije za vozae, upravljanje prometom, vodii ruta ili javni transportni informacijski sustavi. Postavlja se pitanje kako izolirane i dezintegrirane transportno telematike sustave reorganizirati i integrirati u inteligentni transportni sustav (ITS), te kako poticati i koordinirati razvoj, implementaciju i koritenje ITS-a. Razvoj ITS-a u Europi treba osigurati konzistentnu i potpunu sliku prometne i transportne mree, upravljanje mreom, kao i koritenje zajednikih upravljakih aktivnosti (npr. prometni signali, VMS). KAREN (Keystoneu Architecture Required for European Networks) projekt je kreirao minimum stabilnih okvira, potrebnih za implementaciju i rad ITS-a te njegovu djelotvornost unutar Europske Unije. Europska okvirna arhitektura ITS-a mora prilagoditi nacionalne planove i podrati napore u istraivanju, standardizaciji, implementaciji i ulaganju te osigurati integriranje i nadogradnju na vepostojee naslijeene sustave. Opisat emo komunikacijsku arhitekturu koja je dio europske ITS okvirne arhitekture. Komunikacijska arhitektura definira i opisuje koju vrstu komunikacijske veze treba koristiti u sistemu da bi se pruila podrka fizikim tokovima podataka. Ovi fiziki tokovi podataka supredstavljeniu europskoj ITS fizikojarhitekturi u posebnom dokumentu koji jedio KARENprojekta. Obraeni su osnovni koncepti komunikacija, ukljuujui ope toke o karakteristikama linkova unutar sistema izmeu razliitih fizikih lokacija, i izmeu sistema i dijelova vanjskog svijeta s kojim je u meudjelovanju. Opisani su i analizirani komunikacijski zahtjevi za nekoliko primjera sistema u europskoj fizikoj arhitekturi. Takoer je dan i zakljuak o najboljem tipu komunikacija.

2. DEFINICIJA KOMUNIKACIJSKE ARHITEKTURE

Komunikacijska arhitektura definira i opisuje naine koji podravaju razmjenu informacija izmeu razliitih dijelova sistema. Razmjena informacija se vri koritenjem fizikih tokova podataka koji su opisani u fizikoj arhitekturi.

Slika 1.: Komponente europske ITS komunikacijske arhitektureU kontekstu projekta KAREN, komunikacijska arhitektura definira i opisuje naine koji podravaju fizike tokove podataka za neke primjere sistema u Europskoj ITS fizikoj arhitekturi. Opis i definicija naina za podrku fizikim tokovima podataka odnosi se na dva problema. Prvi problem je osigurati naine koji omoguavaju prijenos podataka od jedne toke do druge, te da je prijenos pogodan za sistem u pogledu cijene, izmjena i kanjenja. Drugim rijeima, problem je opisati i definirati puteve koji su potrebni za transport informacija. Drugi problem je osigurati da se informacija poslana s jednog kraja puta prenese bez devijacija do mjesta primanja na drugom kraju puta. Ova dva pitanja su dio europske komunikacijske arhitekture. Prvi problem zahtjeva analizu koja vodi do definicije i opisa komunikacijskih veza u glavnom interfejsu sistema. Drugi problem ima potrebu za privatnim ili standardnim protokolima. Kao dio Europske komunikacijske arhitekture, to vodi k opisu postojeih standarda.3. METODOLOGIJA

Ovo poglavlje dokumenta opisuje metodologiju koja se koristi za razvoj europske ITS komunikacijske arhitekture.

3.1. Vodovi i pitanje jezika

Komunikacijska arhitektura definira i opisuje sredstva kojapodravaju razmjenu informacijaizmeu razliitih dijelova sistema. U KAREN kontekstu, ova komunikacijska arhitektura definira i opisuje sredstva za podrku fizikog protoka podataka. Opisivanje i definiranje sredstva za podrku fizikog protokapodataka je razmatrano u dva pitanja. Ta dva pitanja treba rjeavati s dvije razliite metodologije.

Slika 1.Pipeline/Telekomunikacijski problem, Jezik/Standard problem

Prvo rjeenje je pruiti sredstva koja omoguuju da se podaci prenose iz jedne toke u drugu, i da je nain prijenosa podataka pogodan za sistem s obzirom na trokove, izmjene ili kanjenje. Potrebno je opisati i definirati vodove potrebne za prijenos podataka. Tehniki govorei, pitanjima vodova bave se 4 nia sloja OSI modela: fiziki, podatkovni link, mreni i transportni. Kao i ostale komponente europske arhitekture, komunikacijska arhitektura mora ostati tehnoloki neovisnakoliko god je to mogue. Da bi to postigli, fiziki protok podataka najreprezentativnijeg "na primjer sistema" u europskoj ITS fizikoj arhitekturi karakterizira se i analizira tako da seizvuku najbitnije telekomunikacijske potrebe zarazliite interfejse sistema. Telekomunikacijske tehnologije se mijenjaju tako brzo da nije mogue osigurati tehnologiju arhitekture koja vrijedi dugorono.

Kako god, opi opis tipinih fizikih tokova podataka, kao onaj koji je ovdje predloen, ostaje na snazi sve dok se slika najreprezentativnijeg " na primjer sistema" ne mijenja previe. To e osigurati vrst temelj za analizu pitanja koja se odnose na telekomunikacije u ITS-u. Zajedno s pitanjem telekomunikacija, drugo pitanje je takoer bitno dokle god se razmatraju komunikacije. Ovo pitanje je da budemo sigurni da su informacije koje su poslane s jednog kraja voda ne samo razumljive nego i da su na drugom kraju voda interpretirane bez devijacije. Na prvi pogled, to je samo pitanje standarda kojimora biti dogovoren tako darazliiti dijelovi sistema mogu razmjenjivati podatke na najuinkovitiji nain., ali sposobnost sistema daprua usluge u potpunosti zavisi od podataka kojise obrauju. Dakle, pitanjenije samo koje vrstepodataka se koriste, negoi koja razina detalja se koristi za opisivanje analize predmeta. Ostala tehnika pitanja, kao to su: gdje se podaci pohranjuju ikojidio sistema jeza obradu kojeg dijela podataka, nesmiju bitiizostavljena. Onaesto dovode dovrlo razliitih vrstarazmjene, a time i vrlo razliitih vrste standarda za poruke. Osim toga, jasno je da je nain na koji se podaci razmjenjuju izmeu razliitih dijelova sistemakljuna stvar usistemu, kao iaktiviranje sposobnosti za pruanje razliitih usluga. Od kakoje ITSnastao iz razvoja raznih proizvoaa s razliitim ciljevima, nastanak zajednikih standarda je dug i teak proces koji e trebati jakupotporu ako seeli postii interoperabilnost. Kako je pitanje ovog standarda jedan od najveih probleme za ITS svijet, u okviru europske ITS okvirne arhitekture planirano je posebno prouavanje kako bi se ovo pitanje ispitalo to temeljitije.3.2. Pitanje telekomunikacija

Kao to je ve spomenuto, komunikacijska arhitektura mora se suoiti s dva pitanja. Ovo poglavlje opisuje KAREN projektni pristup prema telekomunikacijskim pitanjima. Telekomunikacijski izbori esto su nastali kroz sloene procese i nakon razliitih faza analize. Ustvari, telekomunikacijski izbori vei dio vremena imaju velik utjecaj na sistem i na njegovu uinkovitost. Sistem prouavan ovdje nije protiv ovog pravila: nekoliko vanih pitanja se mora uzeti u obzir prilikom projektiranja komunikacija arhitekture. Prva stvar je da se, koliko je mogue, zadovolje potrebe sistema. U stvari, telekomunikacijska ponuda nije tako iroka da sve potrebe mogu biti zadovoljene. Osim toga, ak i ako su tehnika rjeenja dostupna, analize trokova mogu diktirati da se njihova dostupnost i prednosti ne iskoriste. Kao posljedica toga, veinu vremena sistem je dizajniran u uskoj vezi sa svojom komunikacijskom arhitekturom. Osim toga, kada je predviena evolucija komunikacijske arhitekture, to esto podrazumijeva i evoluciju samog sistema.Stvarni dizajn sistema (kao to su lokacija podataka, mjesto funkcija koje procesiraju podatke, razina pojedinosti podataka, itd.) je duboko povezan s vlastitom komunikacijskom arhitekturom, dakle, nije mogue izvesti komunikacijsku arhitekturu izravno i iskljuivo iz funkcionalne arhitekture. Potrebno je uzeti u obzir tehnike izbore napravljene u stvarnoj implementaciji sistema. Prvi korak pristupa e se temeljiti na analizama najznaajnijih "primjera sistema" iz europske fizike arhitekture, i razvoj hipoteza o njihovim implementacijama. Na drugom mjestu bitno je umetnuti predviena telekomunikacijska rjeenja u postojei sistem. Upitanju su problemi kao to su, kako integrirati telekomunikacijsko rjeenje u postojei telekomunikacijski okvir; kako provesti kasniji razvoj, ili kako ga zamijeniti. Na isti nain, vanoje napraviti izbore kojie biti dugorono vaei. To znai biti siguran da e rjeenje biti u mogunosti razvijati se dok se razvija sistem, da e podrati ove promjene, i da se moe zamijeniti lako kad zastari kao drugo mogue rjeenje. Ovo je pravo organizacijsko i tehniko-ekonomsko pitanje pri provedbi stvarnog rjeenja. U okviru ITS-a, neki dijelovi sistema, kao to su vozila, mogu biti povezani s drugim dijelovima sistema u razliite svrhe, no to ne znai da mora postojati onoliko telekomunikacijskih sredstava koliko ima razliitih svrha. U cilju pojednostavljenja primjene ITS rjeenja i smanjenja trokova, neophodno je da su telekomunikacijska sredstva zajednika za razliite svrhe. Da bi se bavili ovim pitanjem, drugi korak pristupa e dovesti do identifikacije tipinih komunikacijskih veza koje se mogu nai na razliitim sueljima sistema. Posljednje, ali ne i najmanje vano, je pitanje trokova. Trokovi su uglavnom povezani sa stjecanjem rjeenja, migracijama iz bivih rjeenja za novo rjeenje, primjenom rjeenja, izmjenama rjeenja. Ti trokovi moraju biti uzeti u obzir ne samo u smislu materijala i usluga, nego i u smislu osoba koje sudjeluju u svim ovim fazama. Ovo pitanje je takoer vrlo duboko povezano sprovedbom izbora tako da ovdje nee biti govora o tome. Naravno, KAREN projekt ne namjerava isporuiti tehnika rjeenja koja savreno odgovaraju sistemu, jertakva rjeenja ne postoje. Komunikacijska arhitektura se temelji na generikom pristupu koji daje okvir gdje da se ponu rjeavati najvanija pitanja. Ovaj okvir daje globalnu viziju telekomunikacijskih problema i omoguava da se ekonomski i tehniki problemi vezani uz projektiranje ITS rjeenja rijee na uinkovit nain.

3.3. Pitanje standarda

Standardi za telekomunikacije koji su koriteni od strane ITS-a postoje ve neko vrijeme. Oni su s vremenom evoluirali slijedei kretanja u komunikacijskim tehnologijama i podatkovnim zahtjevima ITS-a. U novije vrijeme dolo je do eksplozivnog porasta u koritenju telekomunikacija u mnogim drugim sektorima, npr. e-commerce. Neto rezultat je da je ITS vie ne moe oekivati da razvija svoje vlastite standarde, osim tamo gdje moe biti siguran da e koristiti svoju vlastitu (privatnu) infrastrukturu. Ako se ele koristiti komunikacijske mree koje ve postoje (npr. dijeljenje linije) onda se moraju koristiti standardi koji su postavljeni od strane drugih. Koristei postojee komunikacijske mree sada se vidi da se moe napraviti ekonomski smisao,budui da je ITS vlasnik i/ ili operator osloboen potrebeosiguranja i odravanja vlastite mree. Ponekad utede trokova mogu biti znaajne jer je komunikacijsko optereenje (band width) nametnuto od strane ITS prometa podataka malo u usporedbi s onim nametnutim od strane drugih korisnika. Meutim, kao toje navedeno gore,kaznaITS-a je damora koristitistandarde koji su postavljeni od strane onih koji koriste najveu propusnost. Ako se posveeni standardi koriste za ITS komunikacije preko zajednike mree, onda oni moraju biti bazirani na potpori onih korisnika koji koriste najveu propusnost.

3.4. Telekomunikacijskilinkovisfizikimsueljima(interfejsima)

Uovomdijeluemodatikratakpregledglavnihkarakteristikafizikihsueljainterfejsa neophodnihzasvakitiplinka.Unekimsluajevimapostojealternativnarjeenjakojase primjenjuju u zavisnosti od pojedinanih prihvaenih rjeenja i ogranienja instalacija. Radi lakeg razumijevanja, dat emo osnovne definicije termina beini i iani link.Beini link bilo koji oblik linka proveden na radio komunikaciji.Moe biti pozivna (dial-up) veza koristei neki oblik mobilne telefonije, ili bazirana na radio stanicama.iani link Bilo koji oblik linka koji koristi fiziku vezu. Moe biti baziran na bakrenim paricama ili optikim vlaknima kao medijima za povezivanje. Link koji povezuje osobni ureaj s kioskom i osobni ureaj s lokacijama pokraj prometnice pokriva kratke udaljenosti i koristi beinu tehnologiju. Neki oblici radio tehnologije mogu se koristiti da bi se izbjegla potreba za optikom vidljivou izmeu krajeva linka. Vie korisnika sa svojim osobnim ureajima mogu istovremeno pristupiti kiosku to bitno skrauje vrijeme ekanja korisnika.Link osobni ureaj-centrala pokriva vee udaljenosti i koristi beinu komunikaciju, te omoguava putnicima da pristupaju uslugama sa bilo kojeg mjesta. Sve vie se koristi kroz mobilnu telefoniju, ali zbog smanjenja cijene usluge moe se pruati i sa fiksnih mjesta (javni telefoni) putem ianih vezaLinkosobni ureaj-vozilo prua putnicima usluge dok su u prometnom sredstvu. Ima dva pojavna oblika. Za sredstva javnog prometa, trebao bi se koristiti beini link vrlo kratkog dometa. Zaprometna sredstva kao tosu privatna vozila ili taxi, linkbi trebao biti uspostavljenkroz neki vid fizike veze, npr. kroz utinicu, to omoguava vozau da koristi svoj osobni ureaj za pruanje usluga kroz interfejse u prometnom sredstvu i moe smanjiti potrebu za posebnom opremom u vozilu.Link kiosk-kiosk je potreban, ali kada se pojavi potreba, koristi se neka vrsta iane veze. Link kiosk-centrala na tekim lokacijama (ruralna podruja) koriste se beini linkovi, zbog nepostojanja drugog tipa komunikacijske infrastrukture na danom podruju. Ako ne postoji pokrivenost klasine mobilne telefonije, moraju se koristiti drugi vidovi komuniciranja, npr mikrovalovi. U urbanim sredinama s razvijenom infrastrukturom, koriste se i iani linkovi, ali uz sve veu zamjenu beinih tehnologija (mobilna telefonija). Rijetke su potrebe za tipom linka kiosk-lokacija pokraj prometnice, ali ako se pojavi potreba, koristi se u principu neki vid iane komunikacije. Domet beinih linkova kiosk-prometno sredstvo je ogranien (manje od 100m). Neki oblici radiotehnologije mogu se koristiti da bi se izbjegla potreba za optikom vidljivou izmeu krajeva lika. Vie korisnika sa svojim osobnim ureajima mogu istovremeno pristupiti kiosku to bitno skrauje vrijeme ekanja korisnika. Glavno ogranienje je brzina kojom putnik-vozilo prolazi kroz zonu pokrivanja kioska (vee brzine diktiraju veu brzinu prijenosa podataka). Koritenje iste frekvencije za sve kioske umanjuje kompleksnost osobnog ureaja.Link centrala-centrala se najee koristi da se poveu susjedne centrale, i to kroz iani link velike brzine. Udaljenost je do 100 km (nema smisla povezivati direktno centre na veoj udaljenosti). Moe se koristiti i postojea infrastruktura, ali prilagodba zavisi od vrste podataka, koliine podataka i uestalosti transfera. Na tekim lokacijama (ruralna podruja) koriste se beini linkovi centrala-lokacija kraj prometnice, zbog nepostojanja drugog tipa komunikacijske infrastrukture na tom podruju. Ako ne postoji pokrivenost klasine mobilne telefonije, moraju se koristiti drugi vidovi komuniciranja, npr. mikrovalovi. U urbanim sredinama sa razvijenom infrastrukturom, koriste se i iani linkovi, ali uz sve veu zamjenu beinih tehnologija (mobilna telefonija). Izbor e zavisiti od tipa podataka, koliine i uestalosti transfera.Link centrala-prometno sredstvo koristi beinu tehnologiju kroz glasovne i podatkovne kanale. Tamo gdje ve postoje ili se mogu podrati infrastrukturom uz niske trokove, koriste se svjetionici. U svakom sluaju, zavisit e od potrebe za trenutnim prijenosom podataka, odnosno prihvatljivim vremenskim kanjenjem predaje podataka.Za link prometno sredstvo-prometno sredstvo potrebna je beina tehnologija kratkog dometa. Glavna ogranienja su vezana za mobilnost prometnih sredstava te eventualna potreba za promjenom frekvencije. Zavisno od metoda pristupa, mogue su potrebe za veim brojem kanala da bi se sprijeila interferencija. Testiranja se vre na bazi radio-frekvencija i infracrvene tehnologije. Pitanja koja treba imati na umu kod ovog linka su vezana za interferenciju, sigurnost, vjerodostojnost podataka, ponovno koritenje istih frekvencija, vrijeme procesiranja i sl.

3.5.Komunikacijskilinkoviizmeusustavai terminatora

Terminatori koji su definirani u europskoj ITS fizikoj arhitekturi se takoer koriste i u europskoj komunikacijskoj ITS arhitekturi. Neki od terminatora ne prenose podatke prekotele komunikacijskih sredstava, ve putem fizikog linka (npr svjetlosni signali na vertikalnoj signalizaciji su krajnji link toka podataka od sustava upravljanja prometom prema vozau). Drugi primjer je suelje ovjek-stroj izmeu putnika i informacijskog kioska. Stoga su terminatori podijeljeni u tri grupe: - terminatori koji zahtijevaju razmjenu podataka sa sustavom putem elektronskih medija (koristet elekomunikacijski link) - terminatori ije stanje sustava se utvruje ili kontrolira putem interfejsa (koriste fiziki link) - terminatori koji imaju linkove s ljudima (koriste suelje ovjek-stroj). Kod terminatora koji zahtijevaju razmjenu podataka sa sustavom putem elektronskih medija, obje strane linka moraju imati elektronske ureaje koji e ili primati ili slati podatke. U principu, na kraju linka kojim se ostvaruje veza s ITS sustavom, mora postojati neka vrsta raunala koje omoguava realiziranje servisa koji su dostupni sustavu. Terminatori ije stanje sustava se utvruje ili kontrolira putem interfejsa imaju uvijek na jednom kraju fiziki objekt-fiziki link na terminatoru, dakle na strani izvan sustava. U okviru sustava nalaze se senzori koji mogu detektirati stanje fizikog objekta, ili pruati outpute. Ulazni senzori pretvaraju stanje objekta u digitalni elektroniki oblik , koji se onda moe koristiti u drugim dijelovima sustava. Terminatori koji imaju linkove s ljudima (suelje ovjek-stroj) omoguuju ljudskim osobama da primaju ili predaju informacije sustavu, i uvijek se nalaze s vanjske strane sustava. Ove osobe mogu pristupiti elektronskom ureaju na jednom njegovom kraju. U stvari, izuavani su inputi i outputi koristei kiosk bazirane displeje.

4. ANEKS

4.1. Aneks 1 - Pratee informacijeza komunikacijske analize

Ovaj dokument sadri prvi aneks za glavni dio dokumenta europske ITS okvirne arhitekture 3, 3D, koji daje opis europske ITS komunikacijske arhitekture. On prua dodatne i pratee informacije za glavni dokument. Ova informacija sadri popis europskih ITS potreba korisnika koji se bave komunikacijama i tablice podataka koji su koriteni za izradu nekih od rezultata u glavnom dokumentu.

4.2. Aneks 2 - Detalji povezanih ITS komunikacijskih tehnologija

Telekomunikacije su jedne od najbre rastuih tehnologija danas. Glavna pokretaka snaga za razvoj telekomunikacija je stalna rastua potranja za veimi boljim uslugama kupcima. Dravna tijela su preko deregulacije i otvaranja nacionalnih telekomunikacijskih trita upoznata s ovom injenicom. To je dovelo dopoveanjakonkurencije s rezultatomda su novi razvoji zauzeli mjesto u oba sluaja, u koritenju hardvera i koritenju tehnologije. Kao rezultat tih promjena, ITS implementacije se suoavaju s novom telekomunikacijskom opremom i novim telekomunikacijskim standardima uz sve veebrzine.Najbolji primjer za to stanje moe se vidjeti na tritu mobilnih telefona. Stanje dananje opreme za mobitele e biti zastarjelo u kratkom vremenu i svaka nova skupina telefona prikazujepromjene u sueljima, kako u elektrinom tako i u mehanikomsmislu. Tako se promjene u ITS-aplikacijama (na primjerputem GSM-a)moraju obavljati nakon svakog poboljanja proizvoda mobilnih telefona. Ovo izvjee nudikratak pregled trenutno koritenih telekomunikacijskih standarda koji su povezani s ITS-aplikacijama i spominje nastanak nekihbuduih standarda.

5. ZAKLJUAK

Dosadanji rezultati primjene inteligentnih transportnih sustava, u mnogim primjerima postojee prakseu svijetu, neosporno ukazuju na veoma znaajne dobitke kod poboljanjasigurnosti uprometu (10-30 %). Prometne nesree na cestama i drugim prometnicama trebaju se sustavno prouavati tako da se razliitim nainima, mjerama i postupcima moe djelovati na smanjenje njihova broja i njihovihposljedica. Jedan od najjaih pokretaa za uvoenje ITS-a su upravo prometne nezgode, njihova uestalost i posljedice. Razliite ITS usluge i tehnologije, koje doprinose sigurnosti u prometu, neophodno je ukljuiti u nacionalne (i druge) "Programe sigurnosti uprometu". Programom se zadajuciljevikoji se ele postii, aktivnosti i njihovi nositelji, prioritetnipravci, vrednovanje rezultata, itd. Poetkom 21. stoljea prometni se strunjaci slau da uspjeno rjeavanje rastuih problema odvijanja prometa i obavljanja transporta vie nije mogue bezprimjene cjelovitog koncepta itehnologija ITS-a.

Literatura

1.European ITS Framework Architecture Functional Architecture Deliverable Document(D3.1), Issue 1, August 2000.2.European ITS Framework Architecture Physical Architecture Deliverable Document(D3.2), Issue 1, August 20003.European ITS Framework Architecture Deployment Approach and Scenarios, (D 4.2),Issue 1, May 2000.

1