سیستم های کنترل ترافیک در تمام شهرهای دنیا به کار می رود که تاثیر جریانات ترافیکی را بهبود دهد ، تعداد دفعات عبور و مرور را کاهش دهد و از محیط اطراف ، از طریق کم کردن مصرف سوخت ، استفاده کند / یکی از مهمترین و شایعترین کاربرد این سیستم ها ، کنترل میزان ترافیک است . این می تواند دسته بندی شود از کم یا زیاد کردن میزان زمان چراغ قرمز یا سبز ،با توجه به وجود ماشین ها تا همپایه کردن چراغهای سبز در تقاطع های نزدیک به هم در ورودی عمومی ( برای اینکه از ایستادن دائم و پی در پی ماشین ها جلوگیری شود ) و دخالت دستی در پاسخ به تصادفات غیر طبیعی ، مانند ترافیک که به خاطر تصادفات و یا اتفاقات عمومی بزرگ بوجود می آید این کار با استفاده از سنسورها ، که اطلاعات مورد چراغهای جاده را فراهم می کند و یک ساختار ارتباطاتی که تقاطع ها و مراکز هدایت ترافیک را به هم مرتبط می کند و همچنین در بعضی مواقع ( بخصوص شهرهای بزرگ) تنظیم کردن کامپیوترهای منطقه ی (RC) که تصمیم کنترل کننده برای بخش های اجرایی سیستم را می گیرد . به علاوه سیستم کنترل حمل و نقل ممکن است وسایلی به غیر از چراغهای ترافیکی ، مانند علائم پیغامی مختلف یا علائم کنترل سرعت مختلف را شامل شوند .
به طور سنتی ، لایه ارتباطی یستم کنترل حمل و نقل بر پایه اتصالات سیمی بوده که یا به صورت خصوصی و یا به اجازه اپراتورهای ارتباطی دولتی بود . در حالی که برای چند سال ، چنین خطوطی اهداف خود را به خوبی ایفا کردند ، چندین نقص را دارند مانند انعطاف پذیری ، مشکل نصب در محیط های جدید ، در مواقع خاص راه حال های انتخابی ، برای محیط های خاصی قابل اجرا بود ، محل هایی که خطوط خصوصی یا دولتی انتخاب نبودند که این از ADSL به GPRS گروه بندی می شد . به هر حال استفاده از شبکه دولتی برای کنترل حمل و نقل می تواند از مشکلات رنج ببرد مانند مانند ترس از تاخیر و موضوعات اعتمادی . این مشکلات به این حقیقت بر می گردد که در شبکه حمل و نقل عمومی ، کاربرد کنترل حمل و نقل عضوی از اطلاعات است و بنابراین منبع درآمدی برای اپراتورهای آن . بنابراین برای تولید کنندگان محرک های کمی است که سرویس خاصی را معرفی کنند که با قیمت رقابتی در جاده ها تطابق داشته باشد .
در سالهای اخیر ، توجه زیادی به شبکه حمل و نقل بدون سیم و استفاده آنها در کلان شهرها بوده است . سعی و تلاش در چند شهر بزرگ آمریکا(فیادلفیا ، نیوارلان و ...) در کل دنیا (تایوان) نشان داد که شبکه بدون سیم ، تکنولوژی است که می تواند با موارد و راه حل هایدیگر به خوبی رقابت کند . بیشترین تحقیق بر روی شبکه حمل و نقل بدون سیم در کلان شهر (MAWMN) برای بالا بردن نتایج انها بود که اینطور پیش بینی شده بود ه استفاده اصلی آنها برای عموم خواهد بود .
پروژه حمل و نقل و ارتباط جاده ای (Starcomm) در ICT ملی استرالیا (NICTA) در آگوست 2005 آغاز شد و پروتکل هایی را مورد بررسی و پیشرفت قرار دادند که امنیت و اعتماد را افزایش دهد و مشکلات سیستم حمل و نقل را کاهش دهد و بنابراین آنها را قادر سازد که به عنوان لایه ارتباطی سیستم کنترل حمل و نقل به کار روند . باید توجه شود که Starcomm یکی از قسمت های پروژه star است که سعی می کند انواع تراشه های سیستم کنترل حمل و نقل ار افزایش دهد . یک سیستم آزمایشی بدون سیم در اولین مرحله پروژه ساخته شد که مسیرهای تحقیقی گفته شده را آسانتر کند . ما معمولا اندازه ها را از آزمایشات جمع می کنیم که فاکتورهایی که بیشترین تاثیر را بر روی کیفیت سیگنال و انجام شبکه دارند را بفهمیم . اطلاعات اندازه گیری شده به ما اجازه می دهد که دیدی مهم در مورد تناسب تکنولوژی های رادیویی محتلف داشته باشیم .
سیستم مدیریتی حمل و نقل Scats
این سیستم توسط منع حمل و نقل جتده ایی توسعه و نگهداری شده هدف اصلی آناین بود که در زمان واقعی سیگنالهای زمان را در پاسخ به تنوعات در ظرفیت سیستم و خواست های حمل و نقلی ، تنظیم کند . نسل معمولی Scats نه تنها سیگنالهای کنترل کننده ترافیکی را متصل می کند بلکه انواع گسترده ایی از ابزارهای کنار جاده ایی مانند جستجوکننده وسایل ، جستجوکننده مه ، دوربین های تلویزیونی مداربسته (CC TV) و .. را به هم متصل می کند . اطلاعاتا زمان واقعی از تمام این ابزار به مرکز مدیریت حمل و نقل مرکزی فرستاده می شود برای تجزیه و تحلیل و کنترل بر روی ترافیک جاده ها ، نحوه اجرای Scats بنابراین به صورت زیادی وابتسه است به تواناییهای سیستم ارتباطی ، که اطلاعات جاده ایی از اروپا به TMC انتقال می دهد
سیستم ارتباطی موجود Scats به ساختار سیمی سه دسته ایی بستگی دارد . حجم ارتباطات در تقاطعها ، به خصوص کنترل کننده های چراغ ترافیکی و جستجو کننده های وسایل حمل و نقل ، ساخته شده اند و استفاده می کنند از اتصالات نقطه به نقطه در خطوط تلفن است ندارد که از فرمهای 300bps استفاده می کنند . این همچننی معمولترین روش برای متصل کردن TMC و تقیه وسایل کم عرض نامرئی می باشد مانند علایم پیغام ، محدودیتهای سرعت ، اندازه گیریهای سرازیری ، ابزارهای با عرض باندی بالا مانند دوربین های cctv به هم متصل شده اند و از ISDN که شامل فیبرهای نوری در محیط های محدودی از مرکز شهر هستند استفاده می کنند .
در مرکز عملکرد Scats تنادل دوره ایی پیام بین کامپیوتر کنترل کننده هر تقاطع است . این تبادل هر یک ثانیه اتفاق می افتد و شروع می شوند با کامپیوتر که به کنترل کننده داخلی تقاطع یک پیغام دستوری را می فرستد و به آن حالت بعدی که باید تبدیل شود مدت زمان آنرا می گوید . در عوض به کنترل کننده لازم است که با تصدیقی پاسخ دهد که شامل اطلاعات سنسورهای تقاطع می شود . اگر تصدیقی در مدت یک ثانیه بعد از فرستادن پیغام دریافت نشد دوباره سعی می شود . اگر بعد از دومین دفعه تصدیقی نرسید ، ارتباطات از بین می رود Scats همه به کنترل کننده ها دستور می دهد که یک حالت فوق کنترل سر خود بوجود آمده است جایی که تصمیم گیری در مورد زمان حالت سبز چراغ ، جداگانه گرفته می شود . وقتی که شروع می شود کنترل کننده در حالت کنترل شود برای حداقل 15دقیقه باقی می ماند . اگر مشکلات ارتباطی دیگری اتفاق افتد طول این زمان 15 دقیقه دیگر افزایش می یابد . واضح است که سیستم سرخود جایی که تصمیم گیرها در تقاطع هماهنگ نیست باعث مشکل کنترل ترافیک به خصوص در ساعات شلوغ می شود .
ساختار معمول Scats که بر پایه ارتباط سظیمی است از مشکلات زیر رنج می برد :
نصب آرام و بی انعطافی .در بیشتر حالات نصب یک خط جدید در محیط جاده ای به خصوص جاده دور نیاز به حفاری زمین دارد که بسیار آرام است و تاثیر بر روی ساختار موجود دارد . به علاوه به خاطر رشد عبور و مرور و تغییرات الگویی در زمان ، لازم است که توپولوژی شبکه از زمانی به زمان دیگر گسترش یابد که این مرحله بسیار گران است برای شبکه سیمی . بنابراین توپوگرافی تطبیق شبکه کنار گذاشته می شود . به خاطر اینکه با سرعت کافی به تغییرات درخواست ها پاسخ نمی دهد .
قیمت های اجرایی بالا : نصب اتصالات سیمی در محیطی جدید با تعمیرات در حالات موجود نیاز به پول زیاد دارد . توجه به موارد و کار مورد نیاز مهمتر از ن اجاره کردن سیمها از شرکت تلفن بسیار گران است . به طور معمول RTA تقریبا 40 میلیون دلار در سال به Telstar برای اتصال سیگنالهای ترافیکی و برای بقیه وسایل جاده ای به Scats پرداخت می کند .
عرض باند کم : خطوط مدرن عرضی کمتر از 32pbs را دارند . در حالی که این خطوط تلفن کم عرض برای نصب کردن سیگنالهای سنسورهای ترافیکی کافی می باشد . آنها نمی توانند ساپورت کافی را برای متصل کردن تقاضای باند پر عرض فراهم کنند .
بدون سیم ادامه دادن : با ره حل های بدون سیم هیچ کابلی وجود ندارد . بدون سیم (نبود سیم ) می تواند نصب سریع و انعطاف پذیری مورد انتظار را فراهم آورد . هزینه ها تا حد زیادی با ساختن شبکه بدون سیم خصوصی ، کاهش می یابد ، برای اینکه دیگر نیاز به پرداخت شارژهای ماهانه به شرکت تلفن نیست . به علاوه هزینه نصب نیز کاهش می یابد .
به خاطر اینکه هیچ کار مرتبط با کابل وجود ندارد .در نهایت باید ذکر شود که پیشرفت های اخیر در تکنولوژی بدون سیم باندهایی را بوجود آورده که کافی می باشد برای متصل کردن بسیار ای دوربین های جاده ایی برای Scats .
با دادن طیف وسیعی از تکنولوژی و سرویس های بدون سیم موجود چندین راه حل برای ادامه دادن بدون سیم خواهد بود : تامین کننده های سرویس مه قسمتی و شبکه های داخل خانه . با توجه به وجود تامین کننده ها سرویس اطلاعات سلولی برای مثال GPRS /GSM/3G اپراتورها می توانند مدار یا اتصال بدون سیم را بین تجهیزات جایی و TMC که از سرویس های استاندارد استفاده می کند را تامین کنند که این ممکن است یا نیاز به شارژ ماهیانه و یا شارژ حجم را داشته باشد .
یکی از راههای جذاب برای موارد بدو ن سیم ساختن شبکه بدون استفاده از تکنولوژی های بدون سیم ارزان قیمت ، اتساندارد و موجود است برای مثال IEEE 802 .11 و 802 .16.802.11 u ارزانتر ، ساده تر است و به طول کلی در طیف بدون مدرک نیز عمل می کند . از طرف دیگر 802.16x مورد اعتمادتر است وجوه بهتری برای نیازهای ارتباطی آینده تجهیزات جاده ایی دارد و وسعت بیشتری دارد . به کاربردن 802.16x هم در طیف با مجوز و هم بدون مجوز ممکن است .
مطالعه کاملتری برای دست یابی به نحوه اجرای سیستم بدون سیم موجود ، لازم است . پیشنهاد می شود که ابتدا مطالعه کامل و جامعی از تکنولوزی به عمل آید ترجیحا با استفاده از آزمایشگاه و زمینهای تست و آزمایش ، برای تشخیص بهترین انتخاب بدون سیم ، که می تواند به عنوان سکویی فیزیکی برای ساختن ساختار ارتباطی نهایی به کار رود یکی از اهداف این مطالعه برای یافتن وجوهی در سرویس بود که بعدا می تواند در تلاش های تحقیقاتی خاصی به کار برود . مطالعه نشان می دهد که بیشتر از یک استاندارد می توند در نیازهای تقاضاهای ITS به کار رود البته به روش اقتصادی /
درگیریهای سیستم بدون سیم و موضوعات تحقیق :
به خاطر فواید زیاد سیستم بدون سیم به عنوان راه حلی قوی برای متصل کردن تجهیزات جاده ایی به TMC در نظر گرفته شده است . اما به هر حال سیستم بدون سیم که چند درگیری جدید می تواند به آن فائق آید قبل از اینکه در تقاضاهایی مانند Scats به کار برده شود . در زیر مشکلات ارتباطی و درگیریهایی است که بوجود می آید وقتی که سیستم بدون سیم به جای سیستم با سیم به کار برده می شود .
مشکلات : سیستم بدون سیم می تواند مشکل را به چنددلیل افزایش دهد . اگر یک مدار جدید نیاز به برپاشدن دارد ، هر زمانی که یک پیغام منتقل می شود تاخیر مدار می تواند مشکل را تا چند ثانیه در شبکه عمومی افزایش دهد . برای مثال GSM/GPRS بعضی از تکنولوژی ها برای مثال IEEE 802.11x یک کانال معمولبدون سیم را به کار می برند در میان بسیاری از ابزارهای که باعث اختلافات زیادی می شود . برای جلوگیری از این اختلافات نوعی از کنترل قابل دسترسی (MAC) توسط این تکنولوژی به کار برده می شود .MAC مقداری تاخیر را قبل از اینکه اطلاعات به کانال بدون سیم منتقل شود بوجود می آورد .
اعتماد : سینالهای بدون سیم مستعد هستند که از سیگنالهای دیگر مداخله کنند . با توجه به اینکه تجهیزات STS در محیط های عمومی استفاده می شود چنین مداخله ایی بیشتر یک نرم است تا یک استثناء . این مداخله می تواند پیامهایی را که به وسیله بدون سیم منتقل می شود از بین ببرد اگر بین دو نقطه پایانی ارتباطی هیچ خط مستقیم دید وجود نداشته باشد بعضی از این بسامدها خوب کار نمی کنند یا اصلا کار نمی کنند .
امنیت : چیزی که سیستم بدون سیم را اسیب پذیر می کند این حقیقت است که حمله کننده نباید دسترسی فیزیکی به کانال داشته باشد از طریق نکات دسترسی که از قبل توضیح داده شد . اجزای بدون سیم خیابان در رنج (مسیر) بدون سیم عبور موتورها و عابارن خوب است که باعث می شود آنها نسبت به تعدی و تجاوز آسیب پذیر باشند و همچنین بقیه تهدیدها برای امنیت . هر سیستم ارتباطی سوراخهای امنیت واحدی دارد که توسط وجوه و کاربردهای خاص سیستم بوجود می اید . وقتی که سیستم بدون سیم در Scats به کار می رود ممکن است شاخه های جدید از تهدید امنیت بوجود آید . اگر وابستگی زیاد به نسل Scats وجود داشته باشد در تجهیزات جاده ایی یک وسیله سازش شده می تواند باعث ناکارآمدی و حتی از بین بردن جاده ها شود .
درجه بندی : همانطور که قبلا گفته شد سیستم های بدون سیم نسبت به دخالت از جانب ابزارهای ارتباطی دیگر حساس هستند . به علاوه اگر یک کانال بدون سیم معمول در میان تمام ابزارها در یک محیط داده شده (سلول) وجود داشته باشد تاخیر MAC افزایش می یابد همانطور که تعداد وسایل قابل رقابت افزایش می یابد . موضوع دیگردر این زمینه از مراحل بالاتر بوجود می آید که در ایتسگاه رادیویی مرکزی لازم است . کنترل کننده رادیو در ایستگاه پایه نمی تواند به راحتی تمامی سیگنالهای رادیو را دسته بندی کند اگر تعداد زیادی از انها باشد . به این دلایل ، افزایش ناگهانی در تعداد ابزارهای ارتباطی در یک محدوده جغرافیایی می تواند باعث شود تا سیستم بدون سیم وقتی مورد نیاز است عمل نکند.
تحقیقات ما :
سیستم بدون سیم چند جهته : اتصالات بدون سیم بیشتر مستعد اشتباهات نسبت به سیتم های با سیم هستند . چطور می توان یک ارتباط قابل اعتماد در اتصالات بدون سیم بوجود آورد یک مشکل مهم و قابل بحث است . توپولوژی های شبکه ایی جدید و تکنیک های اطلاعاتی نیاز دارندکه باهدف بهبود سریع از این خطاها به سرعت مورد بررسی قرار گیرند .
جستجوی تجاوزها : اجزای بدون سیم جاده ها در مسیر بدون سیم عبور موتورسواران و عابارن خوب هستند که انها را در برابر تجاوزها و آسیب پذیر می کند و همچنین در برابر بقیه فرمهای تهدید امنیت ، یک وسیله قابل سازش می تواند باعث ناکارآمدی و حتی از بین رفتن عمر جاده ها شود .مکانیسم امنیتی Robust باید از شبکه بدون سیم در مقابل این تعرضها مراقبت کند .
مشخصات اتصالات رادیویی : حرکت وسایل در جاده ها، تراکم اطلاعات عبور و مرور و تغییرات هوا می تواند مشخصات کانالهای رادیویی را که ابزارهای ITS را به اجزای سیم دار ثبات و یا وسایل در حال عبور متصل می کند تغییر دهد . به علاوه ، تونلها و بقیه راههای زیرزمینی تغییراتی را به امواج رادیویی تحمیل می کند . ورودیهای تونل جایی که یک وسیله نقلیه بین سطح و ارتباط پایینی ، تغییر می کند می تواند تاثیرات خاصی بر روی ارتباطات رادیویی بوجود آورد . فهمیدن انتشارات رادیویی در این محیط ها به محققان کمک می کند که پروتکل های ارتباطی موثرتری را طراحی کنند .
ارتباط در لایه عبوری : همانطور که قبلا اشاره شد مشخصات رادیوییدر ITS معمولا تغییر پذیرهستند . این مسئله با تغییرات قدرت سیگنال ، عرض باند موجود قابل نمایش دادن است . با توجه به سطح بالای تغییرات در اتصالات رادیویی ITS لایه های بالاتر پروتوکل ،نیاز دارند که الگوریتم خود را و همچنین پارامترهای خود را وفق دهند تا با موقعیت موجود ، همزمان بمانند . متاسفانه اصول لایه بندی سخت سیستم ارتباطی قدیم جلوگیری می کند که یک لایه کاربردهای خود را با توجه به اتفاقاتی به وقوع پیوسته در لایه های سیستم دیگر تطابق دهد . برای بدست آوردن این نوع تطابق در لایه های بالاتر ، لازم است که ارتباطات لایه ایی عبوری را معرفی کنیم . این لایه ، محیط تحقیقی جدیدی است که به خصوص با معرفی سیستم بدون سیم و اتصالات سیال قوت گرفته است . این تحقیق مدل ارتباط مناسب این لایه را که برای کاربرد ITS مناسب است بررسی می کند .
پروتوکل های مقاوم در برابر تاخیرها : علاوه به اطلاع دادن به استفاده کنندگان جاده از حالت ها و شرایط جاده ایی اطلاعات عبور و مروری می تواند از طریق سیستم بدون سیم به وسایل مصرف کننده از اسیم ارتباطی کوتاه مدت استفاده می کنند داده شود البته وقتی که وسیله نقلیه در پشت چراغ ترافیکی ایستاده است . این مسئله نیاز به پروتوکل مقاوم در برابر تاخیرات را دارد . بنابراین وقتی اتصال از بین می رود (مثلا زمانی که وسیله نقلیه از چراغ قرمز عبور م یکند ) انتقال ها به تعویق می افتد تا اینکه بخواهد از بین برود .
ارتباطات سیال : در محیط ITS انواع اطلاعات که نیاز به جمع آوری شدن از یک وسیله نقلیه را دارند موجود می باشد . برای مثال دوربینی که نزدیک راه آهن است می تواند نمایش های ویدیویی را به صفحه جلوی راننده قطار بفرستد تا به او کمک کند که قبل از ورود به قطار به آن محیط آنجارا خوب بررسی کند . به طور عکس ممکن است ابزاری باشد برای مثال ابزار جستجوی محل که نیاز دارد به طور منظم اطلاعات مهم را به مدیریت مرکزی بفرستد . چنین اطلاعات ارتباطی بین ابزارها و وسایل حمل و نقل اختلافات خاصی را ارائه می کند که به علت حرکت وسایل نقلیه بوجود می آید در حقیقت وقتی یکی وسیله ای حرکت می کند جریان اطلاعات بین وسایل حمل و نقل و ساختار شبکه به سرعت افزایش می یابد . این تحقیقات با معناست . وقتی 802 سری تکنولوژی به جای شبکه عمومی سلولی به کار می رود .
سیستم چندکاربرده : وقتی اطلاعات مشابهی به یک گروه از وسایل فرستاده شود (برای مثال یک جستجوگر در چهارراهها بخواهد به سه ماشین که از سه طرف چهارراه می رسند اخطار کند ) سیستم چند کاربرده یک راه حل مناسب را در ارتباط نقطه به نقطه فراهم می کند . اما فرستادن اطلاعات وقتی یک یا چند وسیله آنرا به نادرستی دریافت می کنند به خاطر اشتباه در کانال بدون سیم ، باعث می شود سیستم در کاربردهای بدون سیم ناکارآمد باشد . الگوریتمهای متعددی باید برای فراهم کردن سیستم چند منظوره در سیستم بدون سیم به کار رود .
تست ها :
اولین تست چراغ ترافیکی در محیط های زیرزمینی سیدنی را شامل می شد . این چهارراها به علت انتخاب شده اند که آنها محیط زیرزمینی را نشان می دهد که ترافیک ، عابرپیاده و ساختمانهای مسکونی پرارتفاعی دارند به علاوه 500-200 متر از این وسعت ارائه کننده 90 درصد فاصله بین کنترل کننده ترافیک در محیط CBD سیدنی است و ما ست خود را تا اتصال 20-15 گسترش می دهیم .