ONTERRA: платформа событий

GEANET: гео-событийная автономная сеть

СПАС-ГЛОНАСС (система предупреждения аварийных ситуаций)

От реагирования к предупреждению

От наблюдения к безопасности

Обоснованность проекта

Увеличение парка общественного, грузового и личного транспорта происходитповсеместно. В нашей стране это особенно заметно. В то же время дорожная сетьразвивается не столь быстрыми темпами. И это отставание вряд ли возможно устранить вближайшие годы. Новые дороги, особенно в плотной городской среде прокладывать оченьнепросто, отчего мегаполисы мира превращаются в гудящий рой ползущих со скоростьюпешехода автомобилей.

Еще одна проблема, связанная савтомобилями, – это дорожно-транспортные происшествия. По даннымВсемирной Организации ЗдравоохраненияДТП входит в первую десятку причинсмерти. Будет не преувеличениемсравнить дороги с театром военныхдействий. И там, и там есть потери, в томчисле невосполнимые. Только убитыми вдорожной войне мы теряем более 25тыс./чел в год. А сколько еще из 250 тыс.травмированных выбыло изсозидательной жизни на время, а порой инавсегда – и это в самый активныйпериод жизни. В нашей стране аварии надорогах – вторая по статистике причинасмертности молодых людей в возрасте до30 лет. В числе основных причин ДТП стяжелыми последствиями органамиГИБДД приводятся: вождение внетрезвом виде, нарушение скоростногорежима и потеря контроля, плохиедорожные условия, непредвиденныеситуации. А в статистике ДТП сосмертельным исходом превалируетпревышение скорости в неподобающихусловиях и лобовое столкновение послевыезда на встречную полосу.

Если внимательно присмотреться к

1

Катастрофа, унесшая жизнь губернатораАлтайского края Михаила Евдокимова, про-изошла по причине несвоевременного об-гона на большой скорости. Неровностирельефа скрывали встречный транспорт.Когда водитель «Мерседеса» Евдокимовазаметил опасность, было слишком поздно.

статистике аварий, особенно с тяжелым исходом, нетрудно будет заметить, что части изних можно было бы избежать… знай водитель о летящем ему наперерез автомобиле, или отом, что из-за длинного трейлера выезжает не встречную полосу мотоцикл, или что заповоротом на дороге без обочины стоит заглохший грузовик, или…. много еще разных или,в которых «если б знал, то никогда».

Таким образом, исключая случаи сознательных, а может и без… в случае пьянства,правонарушений, мы имеем проблему плохой информированности водителя о дорожнойситуации. Водителю нужен своего рода радар-информатор, извещающий его о другихучастниках дорожного движения, препятствиях и помехах на пути, состоянии дорожногопокрытия и т.п.

Не рассматривая реальные радары, пользование которыми – прерогатива государственныхслужб, обратимся к радарам виртуальным. Они также способны прояснять дорожнуюкартину без применения активных (излучающих) средств обнаружения.

Виртуальный радар:

По сути виртуальный радар образуется из совокупности гео-событийных маячков,оповещающих соседей о своем присутствии в данном месте и в данное время свключением дополнительной информации: скорость, направление движения, типтранспортного средства, специальные отметки. Имея такое распределение, любойводитель любого транспорта, снабженный мобильным устройством с картой и выходом всеть, в каждый момент времени будет получать информацию о дорожных условиях,

2

Инфографика о состоянии ситуации с ДТП в Бразилии. Справа приведены статисти-ческие данные, свидетельствующие, что 70% аварий вызваны столкновениям совстречно движущимся транспортом.

включая предупреждения опотенциально опасных объектах иместах. В этой идеальной картинеесть два узких места:

1. Сетевое подключение.

1.1. Самый распространенный тип:GPRS, CDMA или 3G – соединение.Недостатки:

– в городской среде соединение невсегда надежно из-за нагрузки насеть.

– высокая стоимость услуги передачиданных

– проблемы роуминга при дальнихпереездах

– неполное покрытие дорожной сети,а в удаленных и малонаселенныхрайонах связь может отсутствовать

вовсе.

– проблемы конфиденциальности. Клиент, основанный на передаче данных череззарегистрированное устройство, не обеспечивает анонимности, что может статьпрепятствием для его установки на транспортное средство.

1.2. Спутниковый интернет обеспечивает полное покрытие, но, прежде всего, в силудороговизны терминальных устройств и услуги передачи данных, здесь нерассматривается

1.3. WiMax: главное достоинство – высокая скорость и низкая стоимость передачи данных.Недостатки:

– проблемы конфиденциальности. Анонимность не гарантируется.

– покрытие только в нескольких городах России

2. Массовость.

Система безопасности, построенная на основе виртуального радара, в отличие от радарареального, не автономна. Для ее надежной работы требуется, чтобы маячки былиустановлены на всех транспортных средствах, объектах инфраструктуры и дорожныхпрепятствиях. Решение этой проблемы лежит не столько в технической плоскости, скольков организационной: все участники движения должны убедиться в пользе установкиклиентской части на автомобиль даже в отсутствие других клиентов.

Вернемся к задаче установления связи между клиентами автосети. Итак, для надежнойработы системы требуется постоянный обмен данными о присутствии с минимальными

3

Знакового ДТП с участием автомобиля началь-ника департамента обеспечения безопасностидорожного движения МВД РФ Виктора Кирья-нова, сбившего женщину на ул. Солянка,можно было бы избежать, если бы водительМерседеса, знал о пешеходе на дороге до вы-езда на встречную полосу.

задержками на всем пространстве дорожной сети. По всей видимости, в обозримомбудущем ни один вид связи, основанный на принципе «клиент – базовая станция» неспособен обеспечить должных параметров, прежде всего, полного покрытия территорииРоссии. Тогда единственным доступным способом обмена информацией будет прямой,клиент-клиентский в рамках одноранговой пиринговой сети.

Сеть Car2Car: автомобильный тет-а-тет

Исследования в области мобильных транспортных сетей и безопасности на дорогахактивно ведутся в Европе, Японии и США примерно с 2005 года. Создан альянс,включающий как гигантов автоиндустрии, так и коммуникационные и софтверныекомпании. Но работы, несмотря на огромные финансовые вливания, еще далеки отзавершения. Помехами внедрению уже достигнутых результатов являются, прежде всего,системный подход к транспортной безопасности и отсутствие единых стандартов.Системный подход, развиваемый членами альянса предполагает активную безопасность надорогах с включением в сеть управляющих воздействий. Нетрудно догадаться, насколькоосторожными надо быть в применении этого принципа. Ошибка здесь может дорогообойтись.

В чем же суть этого принципа? В том, что человек перестает быть единственныминтерфейсом, связывающим его автомобиль с окружающей средой. Если раньше,показания приборов воспринимались только водителем, и он же был единственным, кто,основываясь на них и зрительной информации, принимал то или иное решение ивоздействовал на органы управления, то с применением системы активной безопасности,все данные авто телеметрии поступают в сеть, и оттуда же, минуя человека, могут прийтиуправляющие воздействия на ведомый им (уже не совсем) автомобиль.

Не вдаваясь в детали, разрабатываемый подход можно продемонстрировать на отдельныхпримерах.

Едущий впереди на правой от вас полосе автомобиль, не включая поворотный сигнал,пытается резко вклиниться в ваш ряд. Возможно, вы успеете затормозить, возможно, нет.С применением системы активной безопасности картина несколько изменится. Начнем стого, что в случае предельных полномочий системы нарушитель не сможет сделатьпотенциально аварийный маневр. Но такие полномочия могут быть весьма опасны вдругих непредвиденных ситуациях, где запрещенный маневр может быть единственным,ведущим к спасению. Более мягкое вмешательство предполагает строгое звуковоепредупреждение лихачу, включение поворотного или аварийного сигналов и передачухарактеристик опасного маневра по сети ближайшим участникам движения. Если вы незаметите сигнала на дороге, звуковая система напомнит вам об опасности и… возможнопримет меры за вас в виде торможения или резкого ухода влево. Нетрудно понять, чтотакие маневры нельзя совершать, основываясь только на показаниях GPS-ГЛОНАСС ицифрового компаса. Здесь требуется активное прощупывание пространства другими,активным средствами, например, ультразвуковыми. И в обмен данными в такой системебудет включено не только положение объектов на дорогах, а буквально все: давление вшинах и не только в ваших (если у впереди едущего резко упало – опасность!), силовыехарактеристики (успеет ли обогнать или надо уступить), с какой силой нажата педальакселератора или тормоза. В сочетании с положением транспорта в пространстве-времени

4

сетевой обмен даст полную дорожную картину и при необходимости нужныерекомендации или, в крайнем случае, принуждение. Следует добавить, что в такую сетьбудут включены и объекты инфраструктуры: светофоры, заправочные станции, дорожныезнаки, временные препятствия и т.п. Впоследствии в нее же предполагается добавить ипешеходов. Без отслеживания их позиции система безопасности будет неполной. Неисключено, что дело дойдет и до коров, коз, кошек и собак. Понятно, что реализацияэтого «дивного нового мира» будет непростой. Нас же во всей этой истории интересуетпока что один компонент – связь. Все остальное, если оно случится, также может бытьотражено в гео-событийной сети автомобилей через публичные программные интерфейсы.

В рамках сложившегося альянса основными стандартом при построении одноранговой сетиближнего действия признан WiFi Direct, введенный в обращение в июле 2010 года.Устройства, поддерживающие новый стандарт, должны появиться в во 2-м полугодии2010. Кроме того, альянс обещает совместимость уже действующих устройств путемобновления программного обеспечения.

Здесь можно задаться вопросом, зачем ждать нового протокола, когда в ужесуществующих предусмотрены ad hoc соединения? Ответ простой: количество ибыстротечность сеансов связи (ведь автомобили движутся, и не всегда в одну сторону), аустановление связи ad hoc требует длительного согласования (секунды) для каждогосоединения. Именно эту проблему в первую очередь решает новый протокол – связывая

5

Конфигурация комплексной автономной сети с использованием различных стандар-тов связи и позиционирования, разрабатываемая альянсом car-2-car.

устройства быстро и по принципу «многие с многими».

Следует отметить, что WiFi Direct далеко не первый протокол, позволяющий создатьодноранговую сеть исключительно на конечных устройствах без применениямаршрутизаторов и серверов доменных имен. В настоящее время независимой группойFreakNet MediaLab уже выпущен набор программных средств Netsukuku, превращающийустройства с WiFi модулем в узлы одноранговой глобальной сети, полностью независимойот Интернета. Процедура маршрутизации в ней построена по фрактальному типу, чтоделает каждое устройство полноценным маршрутизатором в рамках своего сегмента сминимальным потреблением вычислительных ресурсов и памяти.

Сразу подчеркнем уникальные свойства WiFi для построения автомобильной сети.

1. Устройства WiFi с нормированной мощностью (100 мвт) не требуют лицензирования. Вто же время на свой страх и риск можно приобрести и более мощные конечныеустройства, коих великое множество по приемлемой цене.

2. Любое устройство с WiFi модулем может быть приобретено анонимно. Соответственнои клиент автосети будет обладать статусом анонимной персональности. Напомним, поданонимной персоной подразумевается физическое лицо, действующее в реальности вопределенном месте и в определенное время, но при этом (по желанию) нераскрывающее своих социальных идентификаторов. Проще говоря, участник движения,скажем alladin314, вполне конкретен на дороге, но при этом связать его с Ивановым ИванИвановичем будет если не невозможно, то крайне затруднительно. Более того, как и вдругих социальных проектах, участник может остаться полностью анонимным, но это непомешает занимать ему определенную позицию в пространстве наравне споименованными участниками.

3. Модули и устройства с WiFi отработаны, доказали свою надежность, широкораспространены и обладают низкой ценой.

К недостатку, наверное, единственному для сетевых применений, можно отнести малуюдальность действия, но, как будет показано ниже, в случае установки модулей натранспортные средства, легко преодолимому.

Архитектура

Архитектура одноранговых транспортных сетей V2V, V2I, подробно описана в проектах,входящих в альянс www.car-to-car.org. Коротко приведем основные положения концепта.

1. Каждый узел сети одновременно выступает как конечное устройство и какмаршрутизатор.

2. Множество устройств в пределах дальности действия связи образуют автономныйкластер сети с адресным пространством в стандарте IPV6.

3. Кластеры могут сообщаться посредством Интернет или иных сетевых шлюзов. Одноили несколько устройств, имеющих выход в глобальную сеть, предоставляют доступдругим устройствам кластера.

4. Обмен данными в таких сетях строится по приоритетному принципу, дополненному вслучае гео-событийной автосети учетом локализации запросов. См. ниже.

6

5. К основным недостаткам такихсетей можно отнести наличиеузких мест:

5.1 бутылочное горлышко, когдадве большие группы связаныодним устройством

5.2 распределение адресов внесвязных областях может, пусть ис малой вероятностью дляпротокола IPv6, но все жепривести к адресным клонам.Впрочем, избавиться от клоновможно, используя гео-локальнуюинформацию при назначенииадресов или MAC-адреса конечныхустройств.

5.3 сложность динамическоймаршрутизации: возникает при быстром интенсивном движении узлов сети, когда картавозможных маршрутов меняется столь быстро, что передать значительный объеминформации становится маловероятным. Этот, характерный для мобильныхавтоконфигурируемых сетей (MANET) общего назначения недостаток, в автомобильных(VANET) сетях может быть скомпенсирован тем, что каждый узел имеет гео-пространственные характеристики: время, положение и скорость, что позволяетпрогнозировать живучесть тех или иных маршрутов и выбирать оптимальные, исходя изблизости узлов друг к другу (ближе узлы – выше скорость и надежность соединиения).

5.4 ограниченное (4-14) число каналов в диапазоне WiFi – приводит к засорению эфира.

5.5 проблема «темных углов» сети: наличие глухих мест, не связанных с другими ни черезузлы одноранговой сети, ни посредством шлюзов.

Все эти проблемы решаются и будут решаться в рамках WiFi альянса. Следует отметить, чтоактуальная для пассивной безопасности дорожного движения информация компактна и нетребует широкополосных каналов связи. Также несущественны для локального применения идругие проблемы, поставленные разработчиками систем активной безопасности.

Отметим еще раз главное отличие предлагаемой гео-событийной автосети от решенийcar2car.org – это информационно-предупредительный характер системы. Водитель,получив данные о дорожной ситуации, сам принимает решение и несет ответственность занего.

Интернет курьеров: ямщик не гони на лошадей

Рассмотрим ситуацию, когда у нескольких кластеров сети и одиночных узлов нет нипрямой связи, ни шлюзов в интернет, а важная информация для передачи есть. Например,в 10 км от Энска в сторону города образовался затор из-за крупной аварии. Мобильнойсвязи там нет. Единственным способом без гео-событийной автосети предупредить едущихв тупик водителей будет аудиовизуальный: покричать, помигать фарами, или изобразить

7

Архитектура автомобильной сети на базе IPv6 свключением объектов инфраструктуры для вы-хода в Интернет.

руками слово …опа. Но всякий ли поймет такое предупреждение, не сочтет ли его задорожное хамство, а то и вовсе истолкует так, что впереди засада гаишников? Но чемпоможет автосеть, если связи между попавшими в происшествие и едущим к немуавтомобилями нет?

Прямой, со скоростью света, нет, а вот с автомобильной – есть. Это забытая курьерскаясвязь. Рассмотрим, что происходит в кластере одноранговой сети в отсутствие внешнейсвязи? Поскольку информация о характере движения в заторе должна быть доставлена насервер, а также тем, кто направляется в него, то все задействованные участники пытаютсяпередать ее друг через друга. К ней, кстати, могут добавиться и личные сообщениязастрявших. Увы, попытки построить маршрут для выхода наружу ничем незаканчиваются: все пакеты остаются внутри кластера. Не исключено, что полный набордонесений будет храниться на каждом устройстве. Но вот из города выезжает автомобильи едет мимо затора. Все узлы набрасываются на новенького с попыткой выйти через негов сеть. Но сети нет и у него. Если позволяет время и объем информации, копия пакетадонесений или его наиболее важная часть оказываются у него на борту, с чем он иотправляется в путь. Попытки других узлов кластера передать свою копию встречают флаг«принято», после чего транзакция прекращается. Встретив первый транспорт,направляющийся в затор, несущий донесение курьер, передает актуальную для тогоинформацию, и так происходит с каждым встречным транспортом. В случае, есливстреченный автомобиль или объект инфраструктуры имеет прямой выход в интернет, насервер гео-событийной сети отправляется информация о заторе и другие составляющиепакета донесений, включая личные сообщения. По достижении времени или радиусаактуальности информации, пакет переводится в пассивное состояние и передается толькопо требованию другого узла. Требование, как правило, имеет гео-событийный характер потипу «есть ли что-то в таком месте в такое время». Таким образом можно построитьодноранговую сеть эстафетного типа: где пакеты передаются как со световой, так и скурьерской скоростью. По своему строению, архитектура эстафетной сети похожа на

8

Эстафетная передача сигнала о дорожном заторе посредством WiFi Direct

комбинацию Интернета и Фидо с тем отличием, что в ней информация можетпередаваться по нескольким курьерским (оффлайн) маршрутам одновременно. Достигнувцели, пакет активирует передачу кода «доставлено», который будет распространятьсясреди всех носителей пакета, «убивая» его копии или переводя их в архивный режим.

В итоге каждый мобильный узел сети будет выступать одновременно в нескольких ролях:клиента сети как такового, маршрутизатора-повторителя с точкой доступа и прокси-сервера. Естественно, это потребует немалых объемов памяти на борту. Но как раз этапроблема на сегодня решена: даже несколько лишних гигабайт ценовой погоды неделают.

Уменьшить объем хранимой информации и облегчить маршрутизацию позволит учет гео-локальной информации. Если участник движения указал маршрут следования, то в первуюочередь он будет получать информацию, относящуюся именно к нему. То же самое будетотноситься и к пакетам, которые он будет брать на борт для доставки.

Впрочем, в большинстве случаев, курьерская служба доставки донесений будет носитьвспомогательный характер, оставаясь актуальной для удаленных от цивилизации районов.

Вернемся к главной роли автосети, предупреждения ДТП.

Рассмотрим особо опасные случаи.

Прежде всего, это встречное движение на больших скоростях с маскированием транспортарельефом, препятствиями и погодными условиями.

Сближение двух автомобилей в этом случае может происходить со скоростями,превышающими 100 м/сек. Для того, чтобы предотвратить столкновение, автомобили

9

Крайне опасный маневр в условиях ограниченной видимости и высокой скоростисближения усугубляется скоростным длинномерным транспортом. Подобные ситуа-ции часто не оставляют водителям шансов предотвратить аварию

должны узнать о существовании друг друга нарасстоянии не менее 400-500 метров. И здесь нужнорешить 2 проблемы:

– увеличения дальности действия прямой WiFi связис 100-150 м до 400-500

– минимизации времени установления соединения

Первая проблема решается применениемнаправленных антенн. Приемлемые длявнутрисалонной установки панельные варианты сплощадью порядка 100-400 кв.см дают коэффициент усиления 9-15 дб, что увеличиваетдальность действия в 3-6 раз. В случае, если и приемник и передатчик используют сооснонаправленные антенны (а это как раз случай встречного движения), то коэффициентыскладываются. Такого же усиления в 10 дб можно получить и на коллинеарных антеннахвысотой 30 см. В результате максимальная дальность может быть увеличена в 6-12 раз идостигать минимум 600 метров. Познакомиться с конструкцией антенн можно, например,здесь http://www.r-com.ru

Установление соединения

Для сближающихся на скорости в 100 м/с или 360 км/ч (180+180) автомобилейстандартная процедура установления соединения с выбором каналов, обменом ключами ипрочая, даже если она будет существенно упрощена в рамках протокола WiFi Direct, можетлишить всю затею смысла. Конечно, можно возразить, что встреча двух мчащихся соскоростью 180 км/ч «одиночеств» событие маловероятное. И с этим можно согласиться, ноименно такие одиночества пополняют печальную статистику.

Чтобы минимизировать время установления соединения для обмена информацией, нужнопрежде всего понять, какой информацией следует обмениваться в первую очередь. Ответочевиден: гео-событийной, иными словами, пространственно-временной. Каждый участникдорожного движения о других должен знать прежде всего следующее:

– положение

– скорость

– направление движения

– тип транспортного средства

– особые отметки (например, аварийный, захвачен, специальный, военный и т.п.)

Поскольку эта информация компактна, ее можно получать… до установления соединения,воспользовавшись именем SSID, передаваемом в широкополосном режиме. Именно этоимя мы видим, когда сканируем сети WiFi. Кроме того, когда мы говорим о радиуседействия WiFi – соединения, то подразумеваем передачу данных, а не чтение SSID.Трансляция имени может иметь существенно больший диапазон.

SSID транслируется 1 раз в 100мс. Его размерность в стандарте 802.11b, g и n – 32символа (цифры и буквы). Как можно увидеть ниже, этого вполне достаточно, чтобыобмениваться гео-событийной информацией. Например, так:

10

Отдельная панельная направлен-ная антенна (trendnet) с коэффи-циентом усиления 9 дб.

YourNameZ22222555556677aaabbcc

где:

– yourname – постоянная часть SSID – уникальный идентификатор, выдаваемый прирегистрации в сети MAC-адреса устройства (емкость не менее 1015 имен)

– Z – проверочный разряд, признак того, что SSID содержит гео-событийную информацию

– 22222 – минуты, секунды и десятые секунды широты

– 55555 – – минуты, секунды и десятые секунды долготы

– 66 – скорость (шаг – 3 км/ч)

– 77 – направление (азимут) движения (шаг – 4 градуса)

– aaa – тип транспорта, силовые, массо-габаритные характеристики

– bb – статус или код спецсигнала

— cc – резервные разряды

Размерность для ширины и долготы можно сократить, поскольку в обычном режиме радиусдействия прямого WiFi соединения не превысит 1 минуты (1852 метра)

Практическая реализация

Пока оставляя за рамками рассмотрения возможности мобильной автосети для передачиданных на основе протокола WiFi Direct, остановимся на тех возможностях, которыепредоставляет динамическая гео-событийная составляющая SSID.

Универсальность

Теоретически все устройства, имеющие WiFi модуль могут быть преобразованы впрограммные точки доступа с динамическим сетевым именем. См., например реализациюдля Android смартфонов здесь: http://android.a0soft.com/?url=aNetShare.htm

Для выделения же из SSID имени гео-событийной составляющей достаточно примитивногоприложения. В результате простой обработки мы получим пространственноераспределение источников сигнала в каждый момент времени, которое может бытьотображено либо на карте, либо просто нанесено в виде схемы. На мобильном устройстве,не оснащенном таким конвертером, подвижные точки доступа с гео-событийнымсодержимым будут постоянно обновляться. В устройстве с конвертером мы увидимперемещение точек с именами, которые соответствуют постоянной составляющей SSID.

Специальные решения

В принципе, любое WiFi-устройство (мобильный телефон, карманный компьютер,интернет-планшет, GPS-ГЛОНАСС-навигатор) с дополнительным программным обеспече-нием можно использовать и в автомобиле, однако низкое качество антенного блока убольшинства моделей ограничит его радиус действия. Здесь бы помогла внешняя антенна,

11

но, к сожалению, устройствам для массового рынкаотказано в антенном входе. Поэтому для автомобиль-ных применений необходимо специальное аппарат-ное решение с отдельным wifi модулем инаправленной антенной.

Такое устройство может быть выполнено в несколь-ких конфигурациях

1. Минимальная: WiFi-модуль в режиме повторителяи направленная антенна – соединение с компьюте-ром по WiFi (варианты BT и USB)

2. Автономная: программируемый WiFi-модуль с на-правленной антенной в режиме программной точкидоступа с предустановленными константами SSID(постоянное имя, тип транспорта) и GPS-ГЛОНАСС-регистратор с передачей координат для заполнениядинамической части. Такая конфигурация позволяетвести автономную (за исключением статуса) гео-со-бытийную трансляцию.

3. Расширенная: Автономная с антенной круговой на-правленности в горизонтальной и узкой в вертикаль-ной плоскости (штырь 20-30 см: усиление 8-10 дб) +камера-регистратор с передачей видео на бортовойкомпьютер по WiFi – может быть привлекательнымрешением в связи с тем, что камеры заднего обзораи камеры-регистраторы получают все большую попу-лярность.

Оптимальным оснащением автомобиля системойWiFi-трансляции было бы сочетание фронтального изаднего приемо-передающего блока.

Фронтальный содержал бы минимальную конфигура-цию: WiFi повторитель с антенной с узкой диаграм-мой направленности вперед, в то время как задниймодуль обладал бы расширенной.

При наружном применении можно обойтись однимрасширенным блоком в защищенном исполнении.

Промежуточные итоги:

Реализация принципа «виртуального радара» ужесейчас, без использования новых протоколов для од-норанговых сетей, может повысить безопасность надорогах одной лишь передачей информации о харак-тере движения окружающих транспортных средств.Учитывая то, что «виртуальным радаром» могут быть

12

Виртуальный радар на основепанельной антенны скоэффициентом усиления 10-12дб, выполненный в видедержателя для GPS-навигатора.

Виртуальный радар сфронтальным видео-регистратором на основеантенны типа волновой канал скоэффициентом усиления 14 дб.На рисунке представлен вариантисполнения в виде держателядля GPS-навигатора. Можетустанавливаться отдельно.

Виртуальный радар с видео-ре-гистратором заднего обзора наоснове коллинеарной антенны скоэффициентом усиления 10 дб.

оснащены не только водители, но и пешеходы, и велосипедисты, имеющие смартфон сGPS-ГЛОНАСС, дороги и улицы городов станут более безопасными, особенно в ночноевремя и в условиях плохой видимости. Использование маячков со специальным статусомпоможет заранее предупредить участников движения об экстренных случаях: проездемашин скорой помощи, пожарных команд, ловле преступников.

Но достаточно ли этих мотивов для приобретения специальных устройств или софт-адап-тации имеющихся? И да, и нет. Предотвращение беды никогда не было в России движу-щим фактором. Помимо кнута нужен пряник. И этот пряник – автономная мобильная сеть.Для чего?

Как уже было сказано, виртуальный радар в отличие от реального носит социальный ха-рактер. Не рассматривая административных мер (устанавливать по-обязанности), следуетвыяснить, какие доводы могут побудить водителей приобретать дополнительный гаджетили устанавливать приложение-конвертер на свое мобильное устройство для слежения ипредупреждения.

Программное решение

1. Зарегистрировав свое устройство в гео-событийной сети, получив уникальное постоян-ное имя устройства и установив на него приложение «виртуальный радар», пользовательможет приобрести как определенные привилегии для своего аккаунта, так и получить ещеодин канал для коммуникации с окружающим миром, устанавливая прямую связь сдрузьями и просто участниками сети. Также, если к проекту подключатся бизнес-участ-ники, пользователь «виртуального радара» может устанавливать связь с инфраструктуройи получать актуальную информацию напрямую, не выходя в сеть. Информация может от-носиться и к местам на стоянке, и к задержке авиарейсов, специальным акциям и т.п.

2. У пользователя мобильной сети могут появиться и другие преимущества: бесплатныйвыход в Интернет через мобильные (например, пользователи с WiMax) и стационарные(заправочные станции, стоянки, кафе) шлюзы, анонимное участие в программе «пробки» савтоматическим обновлением информации на ходу, а также игровые и мультимедийныевозможности в тех же пробках. Чем плотнее сеть, короче расстояния между узлами, тембольшую пропускную способность она имеет.

3. В местах гуляний, отдыха, массовых зрелищ могут образовываться летучие сети, завя-зываться знакомства, происходить обмен медиа-контентом. Не стоит забывать, что по сутисеть на основе WiFi Direct – это мобильный беспроводной вариант хорошо знакомых пи-ринговых торрент-сетей.

Аппаратное решение

Первенство в установке специального оборудования должно быть отдано государствен-ному и коммерческому транспорту. Общественный транспорт теперь станет извещать освоем приближении. Спецтранспорт может заранее расчищать себе дорогу без надрывноговоя сирен и вспышек мигалок (лишний повод автолюбителям поставить себе хотя бы софт-версию радара). Негабаритные грузы и летящие по дорогам длинномерные фуры, чрезвы-чайно опасные при обгонах, – все это может стать более безопасным при установкепростого и дешевого устройства. Если устанавливается интегрированное решение с GPS-

13

ГЛОНАСС, интеллектуаль-ные качества водителя от-ходят на второй план.Однократная настройкадоп. параметров: указа-ние типа движущегосясредства и, возможно,статуса (для спецтран-спорта) – и самое важное,гео-событийное оповеще-ние будет происходитьбез участия человека. Покрайней мере, легковес-ные участники движениябудут более осторожны,зная, что «он идет». Не-маловажен и тот факт,что при наличии камеры,запись происшествияможно будет распростра-нить по автономной сети, а когда у кого-то из курьеров появится шлюз в Интернет, она до-стигнет сервера с пометкой «Срочно».

Типы взаимодействий:

Транспорт-транспорт

Поскольку это наиболее важная часть коммуникаций, рассмотрим подробнее сценарий об-мена информацией.

Наличие маршрута помогает установить иерархию информационного обмена. При его от-сутствии за него по умолчанию принимается наиболее вероятный для данной точки путь,исходя из статистики перемещений, а при отсутствии таковой – путь будет проклады-ваться вдоль более главных трасс с преимущественно правыми поворотами.

Протокол обмена может быть построен на иерархическом принципе. Ниже предлагаетсяодин из близких к оптимальному вариантов:

1. Получение карты движущихся средств с характеристиками движения (Из гео-событий-ной части SSID) – постоянно

2. Определение приоритетных объектов для связи: встречный транспорт (малое времяконнекта), специальный, несущий срочные донесения и оповещения об экстренных ситуа-циях.

2. Установление сеанса связи с каждым из объектов и передача информации по прото-колу: гео-событийный запрос (маршрут, пункт назначения, область) – ответ. Обмен навзаимной основе: источник – получатель меняются местами.

14

Оповещение участников движения о проезде спецтран-спорта (особая отметка в SSID)

Приоритеты:

0. Сообщения высшей важности (для привилегированных источников)

1. SOS и другие экстренные сообщения в предполагаемом направлении движения

2. Экстренные сигналы в других направлениях

4. Дорожные отметки в направлении движения. Дискретно: положение – время – отметка.Например, опасный поворот, скользко, препятствие, пробка, засада ГАИ, авария и т.п.

5. Промотируемые сообщения от инфракструктуры.

6. Дорожные отметки в смежных областях

7. Личные сообщения, сообщения друзьям

8. Другие личные сообщения курьерской службы

9. Профиль движения (трек) в заданном направлении.

10. Мультимедийные геолокальные сообщения и файлы в том же порядке: от близких кмаршруту к удаленным.

Поскольку связь может оборваться в любой момент, вышеприведенная иерархия позво-ляет быстро получить наиболее важную информацию. Также надо учесть и то, что каждыйпакет имеет свой уникальный ID, поэтому попытка передачи копии другим источникомбудет заблокирована, а если пакет успел достигнуть адресата, то отправителю будет пере-дана команда на его ликвидацию.

Маршрутизация в транспортном облаке, в отличие от автономных мобильных сетей общегоназначения, с использованием гео-событийной информации на широковещательном этапебудет значительно облегчена, поскольку поведение узлов здесь более прогнозируемо.

Рассмотрим несколькотипов взаимодействий вавтономной сети.

Человек-транспорт

Прежде всего, это уведом-ление о присутствии, по-зволяющее водителямузнать о существованиипешеходов, а пешеходамо грозящей им опасности.

Выше уже рассматрива-лись коммуникации типапассажир-такси с исполь-зованием мобильного кли-ента, подключенного кгео-событийной сети. Этоесли есть прямой выход вИнтернет. А если нет?

15

Взаимный обмен гео-локальной информацией между пе-шеходом и автомобилем позволит избежать несчастныхслучаев при неожиданном сближении в городской среде

Тогда на помощь придет автономная мобильная сеть, где возможен либо непосредствен-ный обмен информацией между пассажиром и проезжающим транспортом, либо опосредо-ванный, через других участников сети, или даже через интернет-шлюз.

Городской транспорт. Приближающееся маршрутное такси может сообщать о пути следо-вания и наличии свободных мест, а стоящий на остановке пассажир – подавать сигнал костановке.

Водитель может связаться с припаркованным автомобилем – определить точное местопарковки (как ни странно, его часто забывают) и даже посмотреть, что происходит рядом.

Водитель может связаться с водителем посредством автомобиля. Например, для того,чтобы тот убрал мешающее выезду транспортное средство.

Человек-человек

В любом месте скопления людей можно быстро получить пространственную картину типа«кто где». При этом «кто» будет оставаться в рамках анонимной персональности. Можнопопытаться установить связь с любым обладателем уникального ID (первые десять разря-дов SSID) и обменяться уже более подробными личными данными. При наличии на кли-енте френд-ленты и других списков, сопоставляющих анонимное ID с аккаунтомучастника, пользователь может увидеть на экране своего мобильного устройства «рас-шифрованных» друзей или недругов в соответствии с теми определениями, которые былиданы им ранее. Поскольку у человека может быть несколько зарегистрированныхустройств, для полной идентификации в таблице соответствия должны храниться все, ра-зумеется, если они раскрыты пользователем.

В остальном на уровне восприятия взаимодействие и обмен контентом в автономной сетибудет мало чем отличаться от тех же действий в глобальной.

Транспорт-инфра-структура

Обмен данными о на-личии парковочныхмест. Предупреждениео ремонтных работах,правила объезда. Рас-пределение автомо-бильных потоков приподъезде к контроль-ным пунктам: терми-налы платных дорог,мега паркинг. При на-личии безопасногосоединения – возмож-ность удаленной безо-становочной оплаты.Сообщения с постов

16

Оповещение водителей о ремонтных работах посредствомустановки виртуального радара на ремонтируемом объекте

ГИБДД. Сообщения с датчиков состояния дорожного покрытия (гололед, мокрое, обвалы).Коммерческие предложения от придорожной сети торговли и обслуживания: АЗС, ремонт,мойки, автозапчасти, кафе, мотели и другие услуги. Уведомление о местных достоприме-чательностях. Сенситивная реклама: если пользователь разрешил доступ к своей профиль-ной информации (паспорт транспортного средства, закрепленного за ID), он можетполучать придорожную информацию избирательно: например, только для своей моделиавто. Промотируемые сообщения и прямая реклама позволит создать на объекте интернет-шлюз с бесплатным доступом всех участников гео-событийной автосети. Функция монито-ринга гео-событийной сети позволяет также отслеживать появление транспортногообъекта (объектов) в выделенных зонах: для встречи, приема, сопровождения, контроляперемещения.

Человек-инфраструктура

Во многом повторяет отношения транспорт-инфраструктура. Специфические свойства ав-тономной сети будут задействованы в отдаленных регионах, а также в роуминге с дорогоймобильной связью. Этот тип взаимодействия создает дополнительные возможности дляместного рынка услуг даже в отсутствие глобальной сети. К тому же предварительно под-готовленные коммерческие предложения на разных языках помогут снять языковыйбарьер. Кроме того в сетях ближнего действия возможен и такой вид поиска услуг как мо-ниторинг желаний. Человек может прохаживаться по городу или курорту с выставленнымсписком желаний: «хочу пиццу», «хочу байк», «хочу массаж», – и при наличии совпаде-ний, мобильный телефон будет оповещать его звуковым сигналом, даже если он не под-ключен к сети.

Смешанные коммуникации:

Все эти, а возможно, и другие типы коммуникаций могут происходить одновременно, чтонисколько не противоречит концепции гео-событийной автономной сети, в которой деле-ние узлов на категории сделано больше для удобства восприятия.

Onterra: гео-событийный провайдер автономных сетей

Поскольку распределить всю внутреннюю, а тем более внешнюю гео-событийную инфор-мацию на пользовательских устройствах нереально, прежде всего, по причине необходи-мости централизованного ее поиска и, не в последнюю очередь, объема, клиентыавтономных сетей будут периодически нуждаться в выходе в Большое Интернет простран-ство, как для связи с серверами гео-событийной сети, так и для других целей. Но теперьэти сеансы могут быть эпизодическими.

Лучше всего это показать на конкретном примере.

Некто, скажем Сергей Иванов, собирается в поездку по Южному Уралу по маршруту: Мо-сква – Самара – Оренбург – Орск – Магнитогорск. В сферу его интересов входят историче-ские и природные памятники, места рыбной ловли, брошенные военные объекты,гостиницы, заправочные станции, кафе, кемпинги, ну и просто интересные и полезныеместа, описанные и оцененные участниками гео-событийных сетей на платформе ON-

17

TERRA. Покрытие сотовой связью маршрута совершенно неудовлетворительное, качествопредлагаемых карт для GPS-ГЛОНАСС-навигаторов тоже оставляет желать лучшего. Про-ложив маршрут в веб-клиенте сети (десктопном или мобильном) на наиболее подробнойкарте из списка доступных и убедившись в наличии широкополосного Интернета, наш пу-тешественник формирует среду, составленную из слоев Окружения (например Google LocalSearch, Wikipedia, прогноз погоды, памятники, заповедники, рыбные места из клубов Он-терры, KML-файлы военных объектов из сообщества Google Community), ключевых слов ивременных параметров. Включив в среду дорожную информацию из автомобильной сети,Иванов получит актуальную на текущий момент сводку о дорожных условиях. Сохранивсреду в созданном событии, Иванов запускает процедуру сканирования для сбора инфор-мации, удовлетворяющей условиям среды и в выбранном коридоре интереса. Поскольку всреду может входить также дорожное и картографическое покрытие, путешественник по-лучит полный информационный набор для навигации и ознакомления с местностью.

Теперь нужды в скачивании больших объемов информации у Иванова нет, а необходимыеобновления о текущем состоянии дорожного движения он может получить, обмениваясьданными в рамках автономной сети прямо во время движения. Таким же образом он можетполучить выход в Большую Сеть, где сможет обновить метеосводку, информацию о мест-ных событиях и т.п.

В случае корректировки планов, скажем, Иванов по дороге передумал и решил проехатьчерез Саратов, он уже на мобильном устройстве прокладывает новый маршрут. Если унего нет выхода в Интернет, чтобы связаться с ТерраСервером, маршрут прокладываетсявчерне, без учета дорог. Теперь, пользуясь любым шлюзом, путешественник Ивановможет уточнить путь и попытаться получить цифровой образ среды, сопутствующей но-вому маршруту. Возможно, для этого ему придется сделать остановку и воспользоватьсяуслугами придорожного заведения, чтобы получить доступ к широкополосному интернету.

Легко видеть, что описанная технология может быть применена и к любой другой активно-сти: пешей экскурсии, треккингу в горах, сплаву на байдарках и даже шопингу.

GEANET: активность в пути

Поскольку вся польза гео-событийной сети основана на взаимности, то каждый ее участ-ник должен не только потреблять контент, но и создавать его. Традиционный способ соз-дания гео-событийного контента был уже неоднократно рассмотрен в других документахсерии, здесь же мы вкратце опишем действия водителя по его получению, принимая вовнимание, что все же главной обязанностью для него остается безопасное управление ав-томобилем или другим транспортным средством.

Упрощенный вариант создания дорожных отметок предполагает интерфейс одной кнопки.Водитель, наблюдая нечто стоящее внимания: препятствие на дороге, аварию, не отме-ченную камеру контроля скорости, – тут же нажимает кнопку, тем самым создавая элемен-тарное событие на клиенте гео-событийной сети. Зафиксировав точное место и времяпроезда точки, впоследствии он может охарактеризовать ее одним из следующих спосо-бов: воспользовавшись меню с типовыми событиями, описав вручную (что вряд ли), либоже надиктовав описание на мобильное устройство. Если в систему интегрирована камера,ведущая непрерывную кольцевую запись движения, водитель может снабдить точку ви-деофрагментом, если записывающее устройство допускает это.

18

Пассажиры

Поскольку пассажиры обладают куда большей свободой, нежели водитель, степень их во-влеченности в сетевую жизнь может простираться на такие ее проявления, как поиск дру-зей в ближайшем окружении, чат, путевые заметки, комментарии, оценки и дажемногопользовательские игры.

Общественная значимость проекта

– Предотвращение дорожно-транспортных происшествий

– Анонимное участие в программе «пробки»

– Фоновый сбор информации о дорожном движении, в том числе и в малодоступных рай-онах.

– Формирование транспортной статистики и уточнение сети дорог

– Мониторинг дорожных условий и транспортных потоков в реальном времени государст-венными и коммерческими органами без нарушения конфиденциальности третьих лиц

Дополнение

В настоящее время силами группы компаний АФК «Система» в России развивается проект«ЭРА ГЛОНАСС» - экстренного реагирования при авариях на базе отечественной системыспутникового позиционирования ГЛОНАСС. При всех плюсах проекта, его концептуальнаясоставляющая лежит в области решений вчерашнего дня и сводится к увеличению скоро-сти реагирования экстренных служб на уже случившееся происшествие, в то время какпредлагаемая на этих страницах система решает задачу предупреждения аварий. В то жевремя ЭРА ГЛОНАСС может быть легко доработана с тем, чтобы из системы реагированиястать системой предупреждения аварий, СПАС-ГЛОНАСС, по описанному выше сценарию.При этом СПАС-ГЛОНАСС может опираться на все возможности ЭРА ГЛОНАСС, включаякомбинированную GPS-ГЛОНАСС систему позиционирования, а также поддержку автомо-бильной телеметрии, хотя для базовой версии это требование нельзя назвать обязатель-ным. Не лишней была бы и поддержка средствами GSM на низовом уровне (без контрактови SIM - аналогично сигналам SOS) передачи информации о положении транспортныхсредств по тому же принципу, что и в случае кодирования SSID для WiFi сигналов. В соче-тании с возможностями прямого обмена гео-локальной информацией это повысило быобщую надежность системы.

Общественная значимость проекта может быть подчеркнута специальными программамиснабжения виртуальными радарами как наименее защищенных слоев населения, так инаиболее опасных участников дорожного движения. Приведем отдельные примеры:

– рюкзаки школьников

– трости слепых

– инвалидные коляски

– машины скорой помощи и МЧС

– другой спецтранспорт

19

20

Виртуальный радар (фрон-тальный) СПА-ГЛОНАСС всалоне автомобиля с антен-ной типа волновой канал

Виртуальный радар (задний)СПА-ГЛОНАСС в салоне ав-томобиля с коллинеарнойантенной и видео-регистра-тором

ИЛЛЮСТРАЦИИ

21

Применение виртуальногорадара в городской среде.

Объезд стоящего илислишком медленно движу-щегося транспорта частосоздает аварийную ситуа-цию.

Оповещение встречноготранспорта о приближении- к опасному участку, воз-можно, остановит спеша-щего водителя.

Раннее предупреждение отом, что за длинномернымгрузовиком находится бы-стро движущийся тран-спорт, даст возможностьводителю оценить степеньопасности и рассмотретьвозможные варианты поуходу от столкновения.

ГОРОД

22

Пустая дорога с хорошимпокрытием часто усыпляетвнимание водителя. Неров-ности рельефа могутскрыть приближающийсявстречный транспорт.

Радиосигнал, прео-долевая неровностирельефа, загодя из-вестит водителей отаящейся опасностии поможет предот-вратить катастрофу.

Времени на принятие решение при сближении на скоростях выше 200 км/ч, может неоказаться, и ситуация мгновенно выйдет из-под контроля.

ТРАССА

23

Несоблюдение скоростногорежима на автостраде(проезд медленно движуще-гося транспорта в левомряду) приводит к нервозно-сти и желанию совершитьобгон справа

Аварийный транспорт илидругая помеха на правойполосе (обгона) могут бытьполной неожиданностьюдля обгоняющего, осо-бенно в условиях ограни-ченной видимости. Оченьчасто банально не хватаетвремени на торможение дополной остановки. Вов-ремя принятый сигнал отстоящего транспорта с от-меткой «аварийный» по-может избежатьстолкновения.

ОГРАЖДЕННАЯАВТОСТРАДА

24

Движение ночью по пустын-ным автострадам, особеннов условиях плохой видимо-сти (туман, задымление,сильный снегопад) всегдапредставляет угрозу безо-пасности.

Постоянное взаимное ра-диооповещение автомоби-лей значительноувеличивает дальность об-наружения встречного тран-спорта: акцентируявнимание одного из участ-ников движения на возмож-ной опасности, другомупозволяя или прекратитьопасный обго или, чтолучше, не начинать егововсе.

ОГРАНИЧЕННАЯВИДИМОСТЬНА ТРАССЕ

25

В городских условиях втранспортных происше-ствиях страдают, а поройпогибают пешеходы, за-частую по собственнойнеосторожности. Такжепополняет печальнуюстатистику ДТП сзда с на-рушением скоростногорежима по, казалось бы,пустым улицам

WiFi-GPS-ГЛОНАССмаячок в мобильномтелефоне неосторожногопешехода, смог бывовремя предупредитьводителя о возможномнаезде. С другойстороны, имея втелефоне звуковуюсигнализацию обопасном приближениитранспорта, задумалсябы и пешеход… до того,как выскочить на дорогу

ТРАНСПОРТ -ПЕШЕХОД

26

Аварии и «внезапные»ремонтные работы сталинастоящим бичом транспортныхпотоков. Сужение дорожнойполосы на оживленных трассахприводит к многокилометровымпробкам. Отчасти проблемурешают GPS-ГЛОНАСС-навигаторы с сервисом пробок.Но вне зоны действия сетеймобильной связи они неработают.

Вовремя, а лучше заранее,установленный на месте про-ведения работ WiFi маяк с пе-редачей информации по всемдоступным видам сетевыхкоммуникаций даст водите-лям возможность загодя вы-бирать пути объезда. И дажепри отсутствии покрытия со-товой связи, и в случае вы-хода за пределы дальностидействия прямого соедине-ния, эстафетная передачаданных от транспорта к тран-спорту донесет важную ин-формацию до всехучастников движения, напра-вляющихся в проблемноеместо

ИНФРАСТРУКТУРА:АВАРИИ, РЕМОНТЫ,ПРЕПЯТСТВИЯ

27

Оснащение виртуальнымирадарами спецтранспортаво многом позволит избе-жать фрустрирующих рядо-вых водителей ситуаций.Раннее оповещение даствозможность всем участни-кам движения достойно пе-рестроиться, а не позорношарахаться в сторону отколес спешащего барина.

Виртуальный радар (зад-ний) СПА-ГЛОНАСС в са-лоне автомобиля сколлинеарной антенной ивидео-регистратором, фик-сирующий приближениеспецстранспорта

СПЕЦТРАНСПОРТ

ССЫЛКИ:

GEANEThttp://ru.wikipedia.org/wiki/Одноранговая_сетьhttp://en.wikipedia.org/wiki/Wi-Fi_Direct - описание сети WiFi Directhttp://en.wikipedia.org/wiki/Vehicular_ad-hoc_network – мобильная сеть для автоhttp://www.vanet.info – официальный сайт мобильной сети (завершенный проект)http://www.villagetelco.org/ – wifi сеть прямого обменаhttp://www.servalproject.org/ – работающая WiFi – сетьhttp://www.wipeer.com/ – ad-hoc WiFi сетьhttp://www.comesafety.org – альянс безопасностиhttp://www.esafetysupport.org/http://www.car-2-car.org – основной сайт альянсаhttp://www.car-2-car.org/index.php?id=6 – проекты в альянсеhttp://www.car-2-car.org/index.php?id=124&L=wxuuwcbqab документы и медиаhttp://www.prevent-ip.org – активная и пассивная безопасностьhttp://www.evita-project.org – проект альянсаhttp://www.geonet-project.eu/?page_id=9 – проект гео-автомобильной сети на IPv6http://www.mobimag.ru/Articles/5018/Mobilnyi_Wi-Fi_hot-spot_dlya_Apple_iPad_na_primere_Nokia_N900.htm – мобильная одноранговая сеть для Nokiahttp://tuxmobil.org/manet_linux.html – Manet – софт для линуксаhttp://calm.hu/ – сеть автомобилей

Альберт ЕгазаровРуководитель проекта ONTERRAalbert@onterra.netalbertega@yandex.ru

Москва, 2010

28