Principy nahrávání vozidel
Popis je určen pro vyžádanou aktualizaci dat ve vozidlech s WiFi sítí
Princip nahrávání dat do vozidel (vyžádaná aktualizace)
Pro zajištění komunikace mezi vozidly odstavenými ve vozovně a serverem na dispečinku slouží v každé vozovně vybudovaná Wi-Fi síť na frekvenci 5,8 GHz řízená počítačem, na kterém běží komunikační služba RADON (může být funkčně sloučena se serverem SPRINTER 2012). Tento způsob organizace aktualizace dat je vhodný tam, kde:
- je nutno přenášet velké objemy dat (nad několik MBajtů),
- aktualizace jsou časté díky např. změnám v dopravě a je vyžadována aktualizace bezobslužná (zejména bez účasti řidičů,)
- je požadována jistota a zpětná odezva, že data byla předána do cílových jednotek,
- není k dispozici jiný vhodný komunikační prostředek.
Pro nahrávání dat informačních systémů do vozidel komunikacemi technologií na 5,8 GHz – Wi-Fi jsou použity následující prvky (viz obrázek):
- Server služebních jízdních řádů obsahuje jízdní řády jednotlivých linek a služeb a vozidel. Z toho se získá znalost doby, po kterou vůz zůstává ve vozovně a uspořádájí se priority nahrávacího programu. Např. nebude tak „rozpracován“ vůz pro nahrávání tabel BUSE, který by měl záhy odjet, protože bude zřejmé, že by se toto nestihlo (nahrávání jednoho tabla trvá několik minut, celého vozu může trvat i desítky minut dle databáze v tablech – nejedná se o přenos dat do vozidla).
- Počítač s obsluhou (klient serveru SPRINTER) pro zadávání aktualizace dat pomocí tzv. okna ToDo („dělej“), tj. vytvoří se seznam vozů, které mají být nahrávány/vyčítány. Podle oprávnění tuto činnost může provádět správce systému, výpravčí anebo technik starající se o vozidlo. Jednou z činností tohoto klienta je i servisní, testovací a opravárenská činnost s vozidlem, příp. vyhledávání chyb systému na vozidle.
- Komunikační a databázový server na centrálním dispečinku SPRINTER, přes který je směrována veškerá komunikace v síti klientů a zdrojů dat SPRINTER/RADON. Současně jsou všechny tyto zprávy ukládány do databáze pro pozdější vyhledání stavu komunikace s vozem.
- Počítačová síť v dopravním podniku – areálu vozovny je použita k distribuci zpráv od serveru na dispečinku přes počítač se službou RADON do jednotlivých přístupových bodů umístěných v areálu podniku.
- V každé vozovně dopravního podniku se nachází počítač, ne kterém běží lokální služba RADON, která zajišťuje lokální nahrávání dat a to i při výpadku komunikace s centrálním serverem SPRINTER 2012. Spojení mezi počítačem se službou RADON a přístupovým bodem WiFi sítě vozovny se provádí pomocí privátní virtuální LAN sítě, která bude mít přímé spojení (nejlépe pomocí Cisco směrovačů). Tak je zabezpečeno, že všechny komunikace přes Wi-Fi síť budou končit přímo na službě RADON (serveru), který případné nežádoucí pakety „odfiltruje“. Tím je vybudován „dodatečný“ firewall proti útokům zvenčí. V rámci této privátní sítě budou přenášena nahrávaná a stahovaná data z a do vozidel a dohlížecí a řídící data pro přístupový bod.
- Přístupový bod (sloup) obsahuje desku řídící elektroniky vlastní konstrukce a s vlastním dohledem ECU – 01(ethernet communication unit) pro řízení Wi-Fi antén a budící frekvence. Na jeden přístupový bod je možno zapojit až 3 Wi-Fi přístupové body s řízeným a dohledovatelným napájením na principu PoE (Power over Ethernet) pro snadnou montáž a jeden komunikátor pro “budící” frekvenci. Chování „sloupu“ je možné též dálkově dohlížet.
- Radiová komunikace mezi přístupovým bodem (sloupem) a vozidlem je realizována dle standardu Wi-Fi – 802.11b/g selektivním přístupovým komunikačním protokolem (námi vyvinutá komunikace přístupový bod – vozidlo) nebo pomoci standardních protokolů (privátní port/veřejný port)
- Radiová „aktivační komunikace“ je provedena metodou komunikace FHSS z důvodu odolnosti proti rušení. V případě rušení je schopna sama vyhledat volný kanál
- Kabel UTP pro přenos Ethernetu spojuje jednotku Wi-Fi připojenou k anténě 5,8 GHz na střeše vozidla – s řídicí jednotkou palubního počítače EPC 4.0A. To provedení zajišťuje minimální ztráty ve vysokofrekvenčním kabelu mezi anténou a jednotkou Wi-Fi ( pouze cca 20 cm).
- Přívod od „budící antény“ je přímo palubního počítače EPIS 4.0A. Maximální délka kabelu anténního přívodu jsou 4-6 m. Nutné je, aby měl kvalitně nalisovány konektory na obou stranách a neměl ostré ohyby (ostré ohyby kabelu výrazně zvyšují ztráty).
- Palubní počítač EPC 4.0A má integrován FLASH disk (paměť pro nahrávaná data do vozidla o velikosti až 8 Gbajtů). Služba RADON z výpravny či přístupový bod tak komunikují se správcem FLASH disku vzdáleně umožňují nahrát/získat do něj/ z něj data. Teprve ověřená a zkontrolovaná data jsou z FLASH disku jednotky EPC 4.0A distribuovány dále v jednotce. To zabrání přeprogramování části vozidlové informatiky chybnými či neúplnými daty
- Procesor IJN 20A. Program v něm nahraný řídí zejména „klidovou“ část komunikace s vozovnou – odesílá dotazy na budoucí nahrávání. Jeho program je možno vzdáleně přehrát i konfigurovat.
- Sběrnici programování BUSE a sběrnice IBIS. Rychlost datové komunikace na sběrnici IBIS závisí dle programování vybraného tabla BUSE – programovací rychlost u vnitřního tabla (displeje) je 9600 bit/s a u vnějšího tabla je 19 200 bit/s (rychlost komunikace se volí dle adresy tabla). Při nahrávání umožňuje zadat přímo z výpravny příkazy sběrnice IBIS (1200 bit/s) a zajistit tak vypsání požadovaného textu na tabla (např. „nemanipulovat – neodjíždět“, programování“, apod.) či zjištění verze dat v tablu.
- Tabla BUSE a displeje DIZ (nejsou předmětem dodávky).
- Tachograf a jeho dálkové vyčítání – palubní počítač již dnes obsahuje způsoby jeho dálkového vyčítání pro tachografy CTM (přes Ethernet) a MESIT (přes RS 485). Systém vyčítání dat z vozidel umožňuje pouze vyčtení dat z tachografu a jejich přenos do předem připraveného adresáře, příp. přímé vytvoření datového tunelu přes vozidlovou síť na server.
- Ukazatel pásma a zóny – není zúčastněn dálkového nahrávání, a není součástí dodávek
- Sběrnice typu Ethernet (RS 485) pro komunikaci s čtečkou bezkontaktních karet.
- Spínač napájení HS. Ten umožňuje zapnout a vypnout či nastavit časovač do vypnutí HS pro tabla. V případě programování vozidel se zapíná spínač HS při nahrávání dat do tabel BUSE a při vyčítání verze dat v tablech či zaslání optické informace do tabel (např. „programování EPIS – neodjíždět“).
- Spínač pro odbavovací systém FS se zapíná při výměně firmware či vyčítání údajů o provedených transakcích
- Odbavovací systém pro placení bezkontaktními čipovými kartami EPIS 5FC/FCC
Základní postup nahrávání dat do vozidel
Základním principem je co nejrychlejší nahrání dat do jednoho vozu. Pro účinné nahrávání je nutný databázový systém pro uchování stavu aktualizace dat vozidel.Data se nahrávají dle následujícího postupu:
- program palubního počítače (desky PC, desky hlášení a komunikací, desky IJN, terminálu LCD)
- soubor jízdních řádů
- zvuková databáze vestavného hlásiče, tj. zvuková databáze jednotky EPIS
- Tabla BUSE (vnější a vnitřní)
- Uživatelská volba při zadávání servisu umožňuje vynechat některý z uvedených postupů
Pokud je povoleno nahrávání vozidel nebo zadán kompletní test vozidla, zahájí se uvedené činnosti:
- Načte se informační sekvence pro zjištění nulového čísla služby a řidiče, vypne se napájení RDST.
- Vyčtení konfigurace za účelem zjištění aktuálnosti verzí programů a dat v jednotce EPIS (kontrola dle data vzniku/změny souboru).
- Přenosy souborů do RAM nebo mikro SD FLASH disku vozidla o minimální kapacitě 4 Gbajtů (poníženo o použitý prostor OS či jízdními řády).
- Programování zařízení dle zvoleného pořadí čipy, BUSE, PP nebo FCU. Jeden cyklus je dán možností velikosti souborů nahraných do FLASH disku jednotky EPIS
- Po ukončení činnosti nahrávání (úspěšném či chybovém) je vozidlo vypnuto vypnutím spínačů HS a PS s tím, že tabla zobrazují text ve smyslu „aktualizovaná dat“.
Přenosová rychlost přenesených dat do vozidla
Použitá Wi-Fi umožňuje pro standard 802.11 a ve vnějším prostředí výbornou kvalitu signálu do 70 metrů. Pro tuto vzdálenost je čistá reálná přenosová rychlost cca 27 Mbit/s pro přenosy typu UDP a 18 Mbit/s pro TCP. Pro vzdálenosti větší pak kvalita signálů klesá a tím klesá i přenosová rychlost. Vzhledem k navrhovanému umístění jednotlivých přístupových bodů můžeme pro potřeby výpočtu statisticky rozdělit vozidla v rámci vozovny do tří skupin,
- 75% vozidel bude v dosahu přímé viditelnosti do 70 m (tj. rychlost přenosu vzduchem 48 Mbit/s)
- 20% vozidel bude v dosahu do 100 m nebo s mírně zhoršeným příjmem (tj. 36 Mbit/s)
- 5% vozidel bude v oblasti se špatným příjmem či jinak zastíněná (tj. 18 Mbit/s)
Ve výpočtech není uvažována doba potřebná pro distribuci dat v rámci vozidla, která se ale dle zkušeností pohybuje v časech blížících se 30 minutám. Tento proces však již není závislý na přenosovém systému a může probíhat paralelně.