Comunicarea Radio In Transporturi

Universitatea Politehnica Bucuresti

Facultatea Transporturi

Sisteme Telematice pentru Transporturi

PROIECT DE DISERTATIE

Comunicatii radio in transporturi

Coordonator : S.L. dr.ing. Claudia Surgiu

Masterand: Nisipeanu Victor-Gabriel

Cuprins:

1.Introducere……………………………………………………………3

1.1 Articole din legislatia rutiera privind semnalizarea in Romania…4

1.1.1 Generalitati………………………………………………………8

1.1.2 Amplasarea si functionarea semafoarelor ……………………..10

1.1.3 Functionarea semnalelor luminoase…………………….………19

1.1.4 Receptia si exploatarea semafoarelor …………………….……20

1.2 Panouri cu mesaje variabile – VMS ……………………………………….21

1.3 Surse de energie electrica…………………………….…………..25

1.3.1Combustibili fosili……………………………………………….26

1.3.2 Energie nucleara…………………………………………….….27

1.3.3 Energie alternativa …………………………………….……….27

2.Surse de energie alternativa- panouri solare……………….………….29

3.Sisteme SCADA………………………………………………………31

4.Analiza energetica a instalatiilor de semaforizare si informare………..35

4.1Consum………………………………………………………..……35

4.2Scenarii pentru managementul electroalimentarii…………………..36

5.Proiectare sistem SCADA……………………………….……………42

6. Proiectare macheta practica…………………………………………..43

7.Anexe…………………………………………………………………..54

8.Bibliografie…………………………………………………………….64

1.Introducere

Istoria sistemului analogic incepe inca din anul 490 (inainte de Cristos), cand Pheidippides a alergat de la Maratona la Atena pentru a transmite vestea infrangerii persanilor. Apoi, in 1876 a avut loc prima transmisiune telefonica, a lui Graham Bell. In 1895 Marconi a pus in aplicare descoperirile din domeniul wireless ale lui Tesla, dezvoltand radio-ul comercial. Primul telefon radio wireless a fost prezentat intr-o demonstratie chiar din 1906 de catre Reginald Aubrey Fessenden.

Iata ca in 1908 exista deja si un patent pentru primul handset wireless, detinut de Nathan B. Stubblefield. Telefonia radio incepe sa fie folosita pentru prima oara la Clasa I a liniei de tren Hamburg-Berlin in 1926. Cel de-al doilea razboi mondial a crescut utilizarea telefoanelor radio, in special in tancuri, incepand cu 1939. Dupa razboi, in 1947, laboratoarele Bell propun celulele hexagonale pentru telefoane mobile, folosind celebra antena pe care o cunoastem astazi.

In 1954 Humphrey Bogart foloseste un telefon mobil real in masina sa, in filmul Sabrina, in care juca si Audrey Hepburn. 2 ani mai tarziu debuteaza primul telefon mobil automat (Mobiltelefonisystem A), lansat de catre Ericsson, in Suedia si cantarind 40 de kg. In '65 Ericsson lanseaza MTB, scazand greutatea terminalului la doar 9 kg, datorita tranzistorilor. In 1970 este lansat un sistem care permite deplasarea utilizatorului unui telefon mobil in mai multe zone, fara a pierde semnalul.

Anul urmator, ARP, prima retea comerciala de telefonie mobila este lansata in Finlanda. In data de 3 aprilie 1973 doctorul Martin Cooper de la Motorola ii da un telefon lui Joel Engel, seful echipei de cercetari de la AT&T Bell, de pe un prototip Motorola DynaTAC. Momentul marcheaza debutul retelelor 1G. In 1978 Bell lanseaza prima retea comerciala de telefonie mobila in Chicago, in vreme ce in 1982 Nokia produce primul sau telefon mobil, Mobira Senator.

Acesta opera in sistem analogic, iar aceasta tehnologie tocmai fusese aprobata de catre FCC, alocandu-i-se frecvente in benzile de 824-894 MHz. In 1983 Motorola DynaTAC 8000X este primul telefon mobil comercial disponibil in SUA. MTB nu se mai comercializeaza. Anul 1990 aduce aprobarea sistemului digital AMPS, inceputul sfarsitului pentru retelele analogice. In 1991 are loc primul apel comercial GSM din lume, efectuat cu ajutorul hardware-ului Nokia. Astfel debuteaza era 2G.

2. COMUNICAȚII

2.1. Comunicațiile cu fir

Accesul la informație și transmiterea ei fidelă, într-un timp scurt pe arii cât mai largi a constituit din cele mai vechi timpuri un factor important în asigurarea progresului unei țări. De aici a decurs și interesul acordat constant pentru dezvoltarea mijloacelor și tehnicilor

de comunicații de-a lungul istoriei în întreaga lume.

Se poate afirma că epoca modernă a comunicațiilor a început odată trecerea de la telegrafia optică la telegrafia electrică. Primul telegraf electromagnetic a fost construit de germanii Gauss și Weber, iar W.F. Cook și C. Wheatstone au obținut primul brevet pentru un aparat telegrafic electric. Aparatul a fost experimentat în Anglia în anul 1836 pentru căile ferate între stațiile din Londra și Birmingham. Dar cel care a reușit să inventeze în anul 1837 telegraful care permitea înregistrarea mesajelor pe hârtie a fost Morse. Acesta este și inventatorul codului care-i poartă numele. Tot el a construit linia telegrafică Washington- Baltimore pusă în funcțiune la 1 ianuarie 1845. Extinderea liniilor telegrafi ce s-a făcut rapid atât în SUA cât și în Europa(Franța în 1845, Belgia, Italia, Elveția, Austro-Ungaria, Rusia în 1853).

Pentru extinderea comunicațiilor la distanță pasul următor l-a constituit pozarea cablurilor submarine. În august 1850 s-a reușit instalarea primului cablu submarin între Franța și Anglia. Acest prim experiment a fost urmat de instalarea a numeroase cabluri submarine în Europa. După numeroase încercări s-a reușit realizarea în anul 1858 a primei legături telegrafice transatlantice între Europa (Irlanda) și America (Terranova). În anul 1866 a fost instalat între aceste două localități, un nou cablu mai fi abil.

Dar, concomitent cu extinderea rețelelor telegrafice, cercetătorii descopereau și experimentau noi mijloace de telecomunicații, care au avut ca rezultat apariția telefoniei.

În anul 1876 independent, cercetătorii americani Elisha Gray și Graham Bell au descoperit aparatul telefonic. Prima convorbire telefonică a avut loc la 10 martie 1876 la Boston, iar primele convorbiri publice experimentale s-au realizat la Philadelphia. Intre anii 1878–1880 marile state SUA, Franța, Germania, Anglia au trecut la realizarea noilor linii telefonice mai întâi pentru comunicații interne și apoi pentru legături continentale (prima fiind realizată în 1886 între

Paris și Bruxelles) și convorbiri intercontinentale. S-a ajuns astfel ca în anul 1927 să existe rețele telefonice continentale de mii de kilometri (9600 km Anglia, 7400 km Germania, 1600 km Elveția, 1500 km Franța).

Medii de transmisie cu suport fizic (cabluri).

Sunt compuse din unul sau mai multe conductoare, închise într-un învelis (de obicei din plastic). Acest tip de mediu de transmisie este, în general, utilizat pentru retele locale, de mici dimensiuni. Cablurile transmit, în mod normal, semnale aflate în zona inferioară a spectrului undelor electromagnetice (ex: semnalele electrice). În această categorie intră:

-cablul coaxial,

-cablul torsadat,

-fibra-optică.

Mai întâi să prezentăm trei dintre caracteristicile tehnice ale acestor medii.

Capacitatea benzii de transmisie – este exprimată, în general, prin lărgimea de bandă si este măsurată în megabiti pe secundă (Mbps). Spunem că un mediu de transmisie de mare capacitate are o bandă largă, iar un mediu de transmisie de capacitate mică are o bandă îngustă. În lumea comunicatiilor, termenul de bandă se referă la banda de frecvente utilizată de mediul de transmisie.

Atenuarea – este fenomenul prin care semnalele electromagnetice îsi pierd din puterea initială (cu care au fost transmise în mediu) o dată cu cresterea distantei fată de sursa care le-a emis. Acest fenomen apare din cauza faptului că mediul de transmisie absoarbe o parte din energia semnalelor. Din acest motiv se impun limitări ale distantei pe care un semnal o poate parcurge fără a depăsi un anumit nivel de degradare. Cu cât semnalul este receptionat la o mai mare distantă fată de sursă, cu atât posibilitatea de a fi decodificat corect este mai mică din cauza atenuării si a interferentelor.

Interferentele electromagnetice (ElectroMagnetic Interferences – EMI) – sunt cauzate de unde electromagnetice externe care afectează semnalul util si fac dificilă decodificarea la receptie. Unele medii de transmisie sunt mai afectate de interferente decât altele.

Cablul coaxial este compus dintr-un fir gros din cupru (în centrul cablului) izolat cu un învelis din plastic. Acest strat este învelit de un al doilea conductor, răsucit (în jurul primului) ca un tub. El are rol de a proteja cablul împotriva interferentelor electromagnetice. Deasupra lor se află un învelis de plastic cu rol de protectie împotriva factorilor externi. Functie de dimensiuni (RG) si de rezistenta la curent (măsurată în ohmi) cablurile pot fi: – de 50 ohmi, RG-8 si RG-11, utilizate pentru retele Ethernet pe cablu gros, – de 50 ohmi, RG-58, utilizat pentru retele Ethernet pe cablu subtire, – de 75 ohmi, RG-59, utilizat pentru cablu TV, – de 93 ohmi, RG-62, utilizat pentru retele stea.

Figura 2.1. Cablul coaxial

Cablul torsadat este compus din una sau mai multe perechi de fire de cupru. Este cel mai utilizat cablu de telecomunicatii la ora actuală. Atunci când, într-un cablu, firele din cupru (care trebuie să conducă semnalele electrice) sunt foarte apropiate, există tendinta ca semnalele transmise prin ele să interfereze. Interferenta produsă de un fir asupra celuilalt se numeste "comunicatie încrucisată". În scopul reducerii efectului acestui fenomen, cât si a interferentelor externe, firele sunt răsucite. Simpla lor răsucire este o măsură destul de bună pentru a se reduce interferentele până la limita efectuării unei transmisii în bune conditii. Cablul torsadat este de două feluri:

a. neprotejat – (Unshielded Twisted Pair – UTP) – format dintr-un număr de perechi de fire răsucite care sunt învelite doar într-un strat de plastic. Aceste cabluri sunt împărtite în cinci categorii (clasificare după EIA – Asociatia Industriei Electrice) pe baza calitătii fiecărui tip de cablu:

-categoriile 1 si 2 au fost initial proiectate pentru comunicatii de voce. Se pot face transmisii la viteze mici (sub 4 Mbps) si erau utilizate în retelele vechi de telefonie,

-categoria 3. Permit viteze de transfer de până la 16 Mbps. Sunt cel mai potrivite în retelele de calculatoare.

-categoria 4. Permit viteze de transfer de până la 20 Mbps,

-categoria 5. Fată de cablurile de categoria 5 li s-au adus îmbunătătiri semnificative (o izolatie mai bună, mai multe perechi, etc.) ceea ce le conferă o viteză maximă de 100 Mbps. Ele pot asigura viteze mari de transmisie, dar presupun echipament specializat (conectori si alte elemente de conectare de categorie 5) si o instalare mai dificilă.

Cablurile cu patru perechi de fire (categoriile 3,4 si 5) poartă numele de cablu dublă pereche. Pentru instalarea lor este nevoie doar de conectori RJ11.

b. protejat – (Shielded Twisted Pair – STP). Singura diferentă dintre cablurile UTP si STP constă în existenta (în cazul cablului STP) a unui strat protector din aluminiu sau poliester între învelisul exterior si fire. Acest strat face cablul mai putin vulnerabil la interferentele electromagnetice, deoarece acest învelis este pus la masă.

Fig. 2.2 Cablul Torsadat

Fibra optică 

Prin cablul coaxial si cel torsadat informatia circulă sub formă de semnale electrice. Prin fibra optică sunt transmise semnale optice. 

      Un cablu poate contine o fibră optică sau mai multe. Fiecare fibră are un miez de sticlă sau plastic (conduce semnalele luminoase), înconjurat de un strat de plastic care reflectă înapoi, în miez, undele difuzate spre exterior. O astfel de fibră este introdusă într-un învelis protector de plastic care poate fi de două feluri: strâns sau larg. În variamta cu învelis strâns, spatiul dintre fibra optică si învelisul protector este umplut de un mănunchi de fire de protectie cu rol de a preveni ruperea fibrelor. În varianta cu învelis larg acest spatiu este umplut cu un gel special sau un alt material care oferă o protectie suplimentară a fibrelor. 

      Fibrele optice pot fi monomod sau multimod. Fibrele monomod folosesc pentru transmisie semnale laser, permitând un singur flux de lumină să parcurgă fibra. Fibrele multimod utilizează semnale luminoase produse de LED-uri si permit mai multe căi de transmisie simultane. Caracteristicile fizice ale fibrei multimod permit receptionarea tuturor căilor simultan, ca si cum ar fi un singur semnal. Fibrele monomod permit o capacitate de bandă mai mare dar sunt mai scumpe. 
      Fibrele optice se deosebesc prin dimensiunea si tipul miezului interior. Dimensiunea si puritatea miezului determină cantitatea de lumină ce poate fi transmisă la un moment dat.

Fig 2.3 Fibra optica

2.2. Comunicațiile fără fir

O mare revoluție în tehnica telecomunicațiilor a constituit-o apariția comunicațiilor fără fir, respectiv a comunicațiilor radio. În anul 1873 în lucrarea „Tratat de electricitate și magnetism”fizicianul scoțian J.C. Maxwell a demonstrat matematic existența undelor electromagnetice, a introdus noțiunea de „eter” și a arătat similitudinea dintre undele electromagnetice și cele luminoase. Dar în 1888 Hertz, fizician german, a pus în evidență existența acestor unde și proprietățile lor de propagare (reflexie, refracție, difracție) asemănătoare cu cele ale undelor luminoase. El este considerat părintele telegrafiei fără fir”. Tot în anul 1888 fizicianul american D.E. Hughes a realizat primele modele de microfoane cu cărbune. O contribuție importantă în domeniul comunicațiilor „fără fir” a adus-o fizicianul francez E. Branly care a inventat detectorul de unde electromagnetice denumit apoi coheror.

Un aport deosebit de important în realizarea legăturilor prin unde electromagnetice îi revine savantului Guglielmo Marconi care a realizat între anii 1895–1897 primele legături de telegrafie fără fir la distanțe mai mari ajungând în anul 1899 la realizarea unor legături la distanțe de 50 km. Aplicațiile imediate și cele mai importante ale telegrafiei fără fir au vizat în primul rând legăturile radio cu navele. Primele nave echipate cu stații de radiotelegrafie au fost pachebotul

american „St.Paul” în anul 1899 și nava germană „Kaiser Wilhelm der Grosse” în anul 1900. După acest an, având în vedere utilitatea acestor mijloace de comunicații, s-a trecut la echiparea în masă a navelor cu stații de radiotelegrafie.

În această perioadă în tot mai multe țări începea să fie utilizat radioul.

Prima demonstrație publică de televiziune, pe o linie de telecomunicații, a avut loc în anul 1927 între Washington DC și sediul laboratoarelor Bell Telephone din New York. Cu această ocazie s-au transmis și primele fotografii color de la San Francisco la New York (pentru publicația New York World).

Un moment important în istoria comunicațiilor la nivel mondial l-a constituit lansarea primului satelit în Cosmos, în 1957 urmată de primele comunicații realizate în anul 1961 prin intermediul satelitul Early Bird (INTELSAT 1).

Evoluția sistemelor de comunicații a fost revoluționată de trecerea de la tehnologia analogică la cea digitală care a determinat și lărgirea spectrului de servicii de comunicații (voce, date, multimedia ș.a.); s-au introdus linii de radioreleu (RR) digitale cu o capacitate de transport a informației foarte mare, posturi de TV de înaltă definiție (HD), sisteme wireless de comunicații de bandă largă, cu extinderea ariilor de acoperire și a serviciilor.

Undele radio – Aspecte generale

Prin unde radio se desemnează un sub-domeniu al undelor electro-magnetice (UEM):

1. – unde hertziene

2. – unde infraroșii

3. – unde optice

4. – unde ultraviolete

5. – unde x

6. – unde cosmice

Domeniul care interesează: undele hertziene (3103…41012)Hz;

Dintre acestea numai o mică parte, undele radio (3103 …41010) Hz,este folosită în mod curent pentru comunicații.

Domeniul undelor radio este împărțit pe subgame funcție de frecvență sau funcție de lungimea de undă:

λ=c/φ

Exemplu: 4 – (3kHz-30kHz) VLF – miriametrice

5 – (30kHz-300kHz) LF – kilometrice

6 – (300kHz-3000kHz) HF – decametrice

7 – (3 -30) Mhz VHF – metrice

De remarcat că această împărțire implică o legătură și cu caracteristicile de propagare.

Așa cum s-a mai specificat în vederea transmiterii, mesajul modulează frecvența purtătoare. Semnalul modulat ocupă o bandă de frecvență. Deci, pentru o legătură de comunicație se alocă nu o frecvență ci o bandă de frecvențe care depinde de tipul și de parametrii semnalului modulat.

Fig. 2.1

Exemple:

semnale MA- B = 9kHz Δf = 9kHz

MF – Bandă Largă, B =225kHz Δf = 300kHz

MF – Bandă Îngustă, B = 20kHz Δf = 25 kHz

MA-BLU – B =3,4kHz Δf = 4kHz

Tipuri de rețele fără fir:

– infraroșu: această tehnologie operează cu dispozitive cum ar fi calculatoare, notebook, PDA- uri și telecomenzi. Este utilizată pentru conectarea unor echipamente care nu se deplasează în timp ce se realizează transfer de date, operând în spectrul invizibil, situat după roșu din spectrul vizibil. Ca și lumina nu poate străpunge obiectele opace și are o rază de acoperire mult mai mică. O metodă pentru comunicația în infraroșu este specificată de IrDA (Infrared Data Association), folosită pe distanțe scurte, cu consum redus de energie, această tehnologie presupune existența unui câmp vizual fără obstacole între dispozitivele care realizează comunicarea. Sistemele care folosesc infraroșu lucrează cu lungimi de undă între 850 și 950 nm. Aceste sisteme se utilizează în interiorul clădirilor și operează cu transmisiune nedirecțională. Stațiile pot recepționa transmisiuni în vizibilitate directă sau reflectate;

– bluetooth (PAN) – este o rețea fără fir personală, care creează o cale prin care se poate face schimb de informații între telefoane mobile, laptop-uri, calculatoare personale, imprimante, camere digitale și console sigure, printr-o frecvență radio de rază mică. Dispozitivele bluetooth comunică între ele când se află în aceeași rază de acțiune. Sunt ușor de fabricat și întregul proces consumă foarte puțină energie. Bluetooth a devenit un standard al industriei wireless comunicând prin unde radio cu o frecvență de aproximativ 2,45 gigahertzi. Aceasta este aceeași bandă utilizată de mai multe dispozitive industriale și medicale dar și casnice cum sunt dispozitivele de deschidere a ușilor de garaj și aparetele de monitorizare a noilor născuți. Când un dispozitiv ce rulează Bluetooth intră în raza de acțiune a altuia, are loc o mică conversație electronică. Acestea decid dacă trebuie să transfere informație și dacă este cazul ele formează o mică rețea. Când se trimit date de pe un telefon pe altul, este un pic diferit. Persoana de la capătul receptor al conexiunii trebuie să-și dea acordul pentru transfer, și aici poate apărea o parolă. Aceste măsuri sunt luate din considerente de confidențialitate și securitate.

– Wi – Fi (LAN) – Wireless Fidelity – rețele care folosesc unde electromagnetice din domeniul radio. Este cel mai răspândit tip de retea, deoarece undele radio trec prin pereți și alte obiecte solide. Este o tehnologie construită pe baza standardelor de comunicație din familia IEEE 802.11 utilizate pentru rețele locale de comunicație fără fir la viteze echivalente cu cele ale rețelelor Ethernet. Raza de acoperire a unei rețele fără fir poate fi limitată la nivelul unei camere sau poate fi mai mare. Toate rețelele 802 definesc subnivelul Media Access Control (MAC) și nivelul fizic (PHY). Standardul 802.11 sau Wi – Fi specifică modul de conectare a rețelelor wireless și se referă la un grup de standarde 802.11a, 802.11b, 802.11g, 802.11n. Acestea specifică frecvențele, vitezele și alte capabilități ale diferitelor standarde Wi – Fi.

3. Sisteme de comunicații radio

Aspect specific: propagarea undelor electromagnetice.

Secțiuni principale abordate:

undele radio,

secțiunea de emisie,

antene de emisie-recepție,

secțiunea de recepție.

Atribuirea frecvențelor (benzilor) canalelor de RC

În procesul de atribuire a canalelor RF se disting mai multe nivele:

– atribuirea spectrului RF pe servicii;

– atribuirea canalelor radio în cadrul unei rețele de RC.

În această etapă ne referim numai la prima abordare.

Pentru a asigura compatibilitatea serviciilor, atribuirea se face prin reglementări emise de organisme internaționale: CCIR/OIRT (nu mai există).

Având în vedere atenuarea destul de rapidă a celor mai multe dintre semnalele emise benzile de RF sunt reutilizate în mai multe locuri de pe glob. In acest scop globul este împărțit în 3 regiuni și câteva zone:

• Regiunea I Europa – Mongolia – Orient mijlociu (IRAN) – Turcia – Africa.

• Regiunea II Australia – Asia de sud – est – Pacificul.

• Regiunea III America + Groenlanda

În fiecare regiune diverselor servicii li se alocă banda de frecvență cea mai potrivită.

Exemplu pentru regiunea I:

• Serviciul de Radio Difuziune.

– UL 150 – 285 kHz

– UM 525 – 1605 kHz

– US: (3,2 – 30)MHz, (3,2…3,4)MHz, (5,95…6,2)MHz, (7,1…7,3)MHz, etc.

– UUS (65…73) – (87,5…108) Mhz

• Serviciul Mobil celular – 450Mhz – 900Mhz -1800Mhz

• Serviciul Mobil – Radiotelefonie trunking – 30 MHz -150MHz- 450 MHz.

Parametrii caracteristici sistemelor de R.C.

A) Frecvență:

fa – frecvența alocată – centrul benzii alocate

fr – frecvența de referință – o frecvență cu o poziție bine determinată față de fa

fe – frecvența emisiunii – centrul benzii ocupate

fc – frecvența caracteristică – o frecvență ușor de identificat în spectrul semnalului emis;

δf – toleranța de frecvență (Hz,ppm).

B) Benzi de frecvență:

– banda alocată

– banda necesară

– banda ocupată.

Parametri specifici Echipamentelor de Radio Emisie:

Radiația neesențială – puterea emisă pe una sau mai multe frecvențe în afara benzii alocate – putere care poate fi redusă prin măsuri tehnice fără a afecta calitatea semnalului util.

Bruiajul – reprezintă deteriorarea calității, stânjenirea sau întreruperea repetată a unei transmisiuni de Rc din cauza unei radiații oarecare.

Parametri specifici Echipamentelor de Radio Recepție:

Sensibilitatea un parametru care evidențiază nivelul minim al semnalului care poate fi prelucrat conducând la anumiți indici de calitate (putere, raport semnal/zgomot) pentru semnalul de ieșire;

Selectivitatea – un parametru care evidențiază gradul de eliminare a semnalelor nedorite recepționate odată cu semnalul util;

Fidelitatea – un parametru care evidențiază gradul în care mesajul transmis este modificat în procesul de prelucrare a semnalului recepționat.

3.1 Echipamente de Radio Emisie

Rolul echipamentelor de Radio Emisie

Principalele funcțiuni:

– generarea și prelucrarea semnalului purtător

– prelucrarea finală a semnalului modulator pentru a se putea realiza procesul de modulație în condițiile impuse.

– realizarea modulației

– prelucrarea semnalului modulat

– transformarea semnalului modulat în undă electro-magnetică.

Rezultă o schemă bloc foarte generală care ține cont că în afara liniei principale de prelucrare a semnalului (blocul de modulație – BM, blocurile de prelucrare a semnalului radio, lanțul de radio frecvență – LRF) sunt necesare echipamente suplimentare pentru alimentare (BA), control, întreținere, protecție (BCS) etc.

Fig.3.1

Aspecte specifice Radio Emițătoarelor; caracteristici

au un rol decisiv în calitatea radio-legăturii

distanța la care se poate stabili o legătură de calitate este funcție de puterea emisă și de sensibilitatea radio receptorului

d=f(Pe,Sr)

în unele situații cum sunt rețelele de difuzare de informații sunt puține radio emițătoare și foarte multe radio receptoare; în consecință primele sunt realizate cu deosebită atenție pentru a simplifica RR:

În acest scop se apelează la:

procedee simple de realizare a modulației;

putere mare de emisie

fiabilitate deosebită.

În cazul RE de putere mare sau foarte mare (kW-MW) devine important randamentul nu numai pentru pierderile energetice (care sunt importante) ci și pentru fiabilitate și din punctul de vedere al disipării energiei pierdute. Se vor alege soluții constructive adecvate.

Din scurta prezentare se poate observa că un ERE va fi caracterizat prin:

• gama de frecvență în care poate funcționa (sau frecvența de lucru);

• puterea emisă (la intrarea cablului care alimentează antena = feeder) respectiv puterea aparent radiată (care depinde și de caracteristica de directivitate a antenei sau a sistemului de antene utilizate).

• randament

• stabilitatea frecvenței

• nivelul radiații nedorite (neesențiale)

• siguranța în funcționare.

Din punct de vedere tehnic/constructiv se mai pot adăuga:

• eficiența sistemelor auxiliare de comandă – semnalizare – blocare;

• complexitatea depanării/întreținerii/supravegherii;

• complexitatea reglajelor.

Clasificarea Echipamentelor de Radio Emisie

1. După tipul semnalului modulat:

– Modulația în Amplitudine (MA)

– Modulația în Frecventa (MP)

– Modulația în fază (MP)

– impulsuri

2. după nivelul puterii emise:

– foarte mică (<1W)

– mică (<100W)

– medie (100W-3KW)

– mare (3KW-100KW)

– foarte mare (>100KW)

3. după destinație:

– radiodifuziune

– radioteleviziune

– telegrafie

– radiotelefonie

– telecomandă

– radiolocație

– etc.

4. după gama de frecvență: de exemplu emițătoare de RD se pot împărți în:

– emițătoare pentru UL (foarte mare);

– emițătoare pentru UM (foarte mare);

– emițătoare pentru UUS (medie);

5. după condițiile de exploatare:

– staționare

– mobile

– portabile;

– etc.

Modulația în amplitudine (MA)

Constă în modificarea amplitudinii semnalului purtător (2) în strânsă corelație cu variația instantanee a amplitudinii semnalului de transmis (1). In funcție de spectrul semnalului obținut în urma modulării și care se transmite, MA se împarte în mai multe categorii:

– Ambele benzi laterale (DSB – double side bands): cu sau fără purtătoare suprimată
– Banda laterală unică (BLU): cu purtătoare suprimată (BLU-PS) sau fără

Matematic, un semnal MA este descris de următoarea relație:

sMA(t) = Ap[1 + m*sM(t)] cos(ωp*t) unde:

Ap – amplitudinea semnalului purtător

m – indicele de modulație de amplitudine

sM(t) – semnalul modulator (purtător de informație) de forma oarecare

ωp – pulsația semnalului purtător (ωp = 2πfp)

Spectrul unui semnal MA pornind de la un semnal modulator oarecare, este redat în figura următoare (pentru simplitate, s-a reprezentat spectrul doar pentru frecvente pozitive):

Fig. 3.2 Spectrul semnalului MA

Considerând cazul unui semnal sinusoidal, sM(t) = Am cos(ωm*t), semnalul MA se poate scrie:

sMA(t) = Ap[1 + m *Am *cos(ωm *t)]cos(ωp*t) = Ap*cos(ωp*t) + m *Ap *Am *cos(ωp *t) *cos(ωm*t) = Ap *cos(ωp*t) + (1/2)*m*Ap*Am*[cos((ωp – ωm) *t) + cos((ωp + ωm) *t)]

Modulația în frecvență (MF)

Aceasta formă de modulație constă în variația frecvenței instantanee a semnalului purtător ca urmare a variației semnalului modulator (1). Comparativ cu MA, aceasta tehnică oferă două mări avantaje și anume:

semnalul obținut în urma modulării MF este imun la interferențe cu zgomote de tip aditiv și prin urmare transmisia/recepția este mai „clară”.

întrucât amplitudinea este menținută constantă, randamentul circuitelor electrice de generare, respectiv detectare a modulației este superior față de cazul anterior (MA).

Descrierea matematică a unui semnal MF este următoarea (pentru simplitatea calculelor faza instantanee se considera zero):

sMF(t) = Ap cos(ωpt + kf∫sM(t) dt), unde

Ap – amplitudinea semnalului purtător

ωp – pulsația inițială a semnalului purtător (ωp = 2πfp)

kf – factorul de deviație în frecvență

sM(t) – semnalul modulator ((1), de formă oarecare)

Pentru un semnal sinusoidal de forma SM(t)= Am cos(ωmt), semnalul modulat în frecvență va fi:

sMF(t)= Apcos(ωpt + kf ∫Amcos(ωmt)dt) = Apcos(ωpt + kf Am/ωm sin(ωmt)

Relația kf*Am = Δω poartă denumirea de deviație în frecventă, iar Δω/ωm = β va caracteriza indicele de modulație în frecventă. Cu aceste relații, semnalul MF se scrie sub forma:

SMF(t) = Apcos(ωpt + βsin(ωmt))

Modulația în fază (MP)

Variația semnalului de baza se reflecta în modificarea instantanee a fazei semnalului purtător. Aceasta forma de modulație este foarte asemănătoarea dpdv. funcțional cu MF, ele fiind cunoscute în literatura de specialitate ca modulații unghiulare. Intre faza și frecventa unui semnal, exista o strânsa legătura: – faza se determina prin derivarea frecventei la un anumit momentul de timp, considerat de interes – invers, frecventa unui semnal se determina prin operația de integrare a fazei pe o anumita durata sau perioada de timp

In consecința, semnalul MP se poate obține cu lejeritate, utilizând tehnica de modulație MF cu condiția ca, în prealabil, semnalul purtător de informație (modulator) sa fie supus unei operații de derivare.

Fig.3.3 Schema bloc a unui modulator MP

3.2 Scurtă prezentare a dezvoltării sistemelor de comunicații

Este de remarcat faptul că încă de la începuturile comunicației electrice, a apărut un sistem de comunicații digitale, numită telegrafie. Telegraful electric a fost inventat de Samuel Morse în 1837. Tot el a prezentat codul binar de lungime variabilă, în care literele din alfabetul englez sunt reprezentate sub formă de puncte și linii. În acest cod, cele mei frecvente litere sunt reprezentate printr-un cod mai scurt, iar cele mai puțin frecvente de un cod mai lung. Astfel Codul lui Morse poate fi considerat un precursor al codurilor de lungime variabilă.

Mai târziu, în 1875, Emile Baudot realizează un cod pentru telegrafie, în care fiecare caracter este codat într-un cod binar de lungime fixă, de 5 caractere.

De asemenea Morse este responsabil pentru apariția primului sistem electric de comunicație digitală (telegrafia), începutul a ceea ce noi privim acum ca comunicații digitale moderne, prin munca lui Nyquest(1924), care a urmărit problema determinării ratei maxime de semnal care poate fi folosită într-un canal telegrafic, într-o bandă dată, fără interferențe. Astfel a realizat un model de sistem telegrafic, în care transmisia semnalului are forma:

(2.1)

unde g(t) reprezintă o formă de puls și {an} este secvența de date binară la {±1} transmisă la o rată de 1/T bit/s. Nyquest a stabilit forma de puls optimă care a fost limitată la w Hz și a maximizat rata de biți sub constrângerea că pulsul nu determină interferențe intersimbol la o perioadă k/T, k=0, ±1, ±2,…. Studiile sale îl fac să concluzioneze că rata maximă a pulsului se obține la 2w pulse/s. Această rată este numită rata lui Nyquest. Mai mult rata pulsului poate fi determinată din formula pulsului: g(t)=(sin2πwt)/ 2πwt. Această formă de puls permite recuperarea datelor fără intervenția intersimbolului în preluarea instantanee a datelor. Rezultatul lui Nyquest este similar cu o formă a formulei de limitare a semnalului dată de Shannon(1948). Teorema de preluare a datelor exprimă faptul că banda semnalului w poate fi refăcută din proba lui Nyquest la rata de 2w probă/s folosind formula interpolării:

(2.2)

Hartley(1928) prezintă faptul că cantitatea de informații care poate fi transmisă peste banda limită a canalului utilizând nivele multiple ale amplitudinii. Deși prezența zgomotului și al altor interferențe, postulatul lui Hartley prezintă faptul că receptorul poate estima amplitudinea semnalului recepționat cu o precizie, Ab. Acest postulat arată faptul că poate fi transmis un flux de informații peste rata maximă, prin limitarea amplitudinii maxime, Amax și rezoluția amplitudinii Ab.

Rezultatele privind rata maximă de transmisie a informației obținute de Hartley și Nyquest, sunt considerate precursoarele muncii lui Shanon(1948) care realizează un model matematic al transmisiei de informații provenit din sistemul de comunicații digital. Folosind modele de probabilitate pentru informația sursei și canalele de comunicații, Shanon a adoptat o formă logaritmică de măsurare a conținutului informațional. Tot el a demonstrat că limitarea puterii de transmisie, a benzii și a zgomotului de fond pot fi asociate canalului, și introduse într-un singur parametru, numit capacitatea canalului.

C=Wlog2(1+P/WN0) bits/s (2.3)

Unde P este media puterii transmise iar N0 este spectrul densității de putere al zgomotului de fond. Semnificația capacității canalului este următoarea: dacă rata informației R este mai mică decât C (R<C), atunci teoretic este posibilă transmisia prin canal prin codificarea corespunzătoare. Pe de altă parte, dacă (R>C) transmisia nu este posibilă, indiferent de semnalul transmis de emițător și receptor. Astfel, Shanon stabilește o limită de bază a informației în comunicații, și dă naștere unui nou domeniu, Teoria Informației.

Recepția MF

Recepția semnalelor modulate în frecvență se realizează cu ajutorul unor radioreceptoare special construite care au în mod deosebit capacitatea de a demodula aceste semnale.

Performanțele radioreceptoarelor țin în mod direct de componentele cu care acestea au fost realizate, de schemele alese și de scopul propus la proiectare. Dacă radioreceptorul este dotat cu un sistem de decodare stereofonic, un sistem de corecție și incinte acustice de redare, atunci acesta poate fi considerat unul performant.

Benzile de frecvență

Frecvențele alocate radiodifuziunii se întind pe mai multe benzi și anume:

UM (Unde Medii), US (Unde Scurte), UUS (Unde Ultrascurte).

Desigur aceasta este o clasificare simplistă a benzilor de frecvență. Domeniul care interesează cel mai mult în cazul de față este domeniul UUS. Frecvențele alocate radiodifuziunii după O.I.R.T. în țara noastră este între 64MHz și 73MHz, iar după C.C.I.R. (mai nou la noi în țară) este între 88MHz și 108MHz.

În prezent în țara noastră sunt folosite ambele standarde.

4. Integrarea datelor din rețeaua rutieră într-un sistem de management al traficului

Sistemele de management ale traficului și sisteme de navigație și control sunt acele sisteme care ajută la desfășurarea traficului în bune condiții și cuprinde:

– semafoare;

– senzori;

– sisteme de management al flotei de vehicule;

– bloc de linie automat și circuite de cale (feroviar);

– sisteme de localizare GPS(Global Pozition System);

– radare;

– oameni:conducători de autovehicule,controlori, dispeceri,asiguratori.

Sistemele de management al traficului sunt utilizate, de obicei, în scopul reducerii congestionării traficului și al creșterii siguranței acestuia. Recent, însă, a crescut și interesul față de efectul acestor sisteme asupra emisiilor vehiculelor și poluării. În acest sens, există două obiective principale, prezentate în continuare;

În cazurile în care o funcție a sistemului de management al traficului se adresează problemelor de siguranță sau de congestie a circulației, funcția respective ar trebui să fie proiectată astfel încât să nu conducă la o creștere a emisiilor. Pot fi proiectate sisteme speciale, pentru reducerea emisiilor.

În cadrul unui proces destul de complex, proiectarea și optimizarea sistemelor de management al traficului cu poluare redusă are la bază înțelegerea

mai multor legături, întrucât sistemul de management în sine nu afectează direct rata emisiilor.

Impactul inițial al unui sistem de management al traficului este asupra conducătorului auto și implică deseori un număr mare de decizii. În funcție de tipul

de sistem de management al traficului, conducătorul poate alege dacă respectă sau nu limita de viteză, dacă decide o schimbare a rutei sau chiar a modului

de transport, în cazul în care se acordă prioritate mijloacelor de transport public.

4.1 Controlul traficului urban.

Există mai multe tipuri de sisteme de management al traficului. În

paragrafele următoare sunt prezentate unele dintre tipurile cele mai des folosite de sisteme de managementment al traficului, precum și evaluări ale posibilelor lor efecte asupra emisiilor vehiculelor și consumului de combustibil.

Mai multe studii au evindențiat faptul că un control mai bun al traficului urban poate duce la o reducere a combustibilului. Sistemele cu timp de semaforizare fix, de genul sistemului TRANSYT, aduc o îmbunătățire de aproximativ 15%, în acest sens.

Sistemele adaptiv la condițiile de trafic pot aduce economii suplimentare de 5 – 10%, în comparație cu sistemele cu timp de semaforizare fix. Efectul asupra emisiilor poluante este mai puțin documentat, dar îmbunătățirea este estimate a fi de aproximativ 15%.

Cum sisteme de control al traficului urban sunt deja implementate în multe orașe, este posibil ca potențialul unor îmbunătățiri suplimentare să fie limitat.

4.2 Strategii de management al traficului

Congestiile din traficul urban reprezintă o problemă importantă în majoritatea metropolelor lumii și sisteme de transport inteligent sunt create pentru a oferi control în timp real și ghidare de rută pentru participanții la trafic pentru a optimiza performanțele rețelei de trafic. Politicile de control actualizat și strategiile de control adaptiv sunt din ce în ce mai folosite datorită potențialului acestora de a reduce întârzierile în intersecții. Evoluția foarte rapidă a metodelor de comunicații și de procesare computerizată din ultimul deceniu a creat noi oportunități de control al traficului pe rețelele stradale. Sistemele de control noi, cum ar fi SCOOT, un sistem dinamic de control, dezvoltat în Marea Britanie pentru a optimiza performanțele traficului și algoritmii noi cum ar fi Politici de Optimizare pentru Control Adaptiv(OPAC1), un algoritm de optimizare a semnalizării online, dezvoltat în Statele Unite, au rolul de îmbunătății condițiile de control al traficului.

UTI TRAFFIC MANAGEMENT a introdus, pentru prima datã în România, un sistem inteligent de management ṣi control al traficului urban, beneficiar fiind Primãria Municipiului Bucureṣti. Proiectul este cunoscut ca BTMS (Bucharest Traffic Management System).

La nivel tehnologic, principalul avantaj oferit de noul sistem de management al traficului îl constituie modul de functionare adaptiv al componentelor de semaforizare, aṣa numitul regim de funcṭionare inteligent.

Modul de funcṭionare adaptiv constã în ajustarea timpilor de semaforizare din intersecṭii la valorile de trafic din fiecare moment. La nivelul fiecãrei intersecṭii sunt instalaṭi detectori de trafic care furnizeazã informaṭiile necesare sistemului. Va exista o comunicaṭie permanentã cu vehiculele RATB(Regia Autonomă de Transport București), astfel timpii de semaforizare din intersecṭii vor fi ajustaṭi în sensul asigurãrii sosirii în staṭii a vehiculelor RATB conform programului stabilit. Toate intersecṭiile vor fi conectate prin fibra opticã între ele ṣi, de asemenea, cu Centrul de Control.

Proiectul are mai multe componente:

sistem de supraveghere video a intersecṭiilor

sistem de comunicaṭie prin fibrã opticã

centru de control pentru managementul traficului – al doilea din România, dupã cel realizat de UTI în Bucureṣti

sistem de afiṣaj a unor mesaje destinate participanṭilor la trafic

sistem de gestionare a depãṣirii limitei de vitezã – radar

semaforizare a intersecṭiilor

Avantajele sistemului

fluidizarea traficului printr-o îmbunãtãṭire a condiṭiilor de trafic cu aproximativ 15%

îmbunãtãṭirea serviciilor RATB prin respectarea unei programãri a sosirii în ṣi plecãrii vehiculelor din staṭii

semnalizarea instantanee a echipamentelor defecte din intersecṭii ṣi posibilitatea intervenṭiei operative pentru remedierea defectelor

îmbunãtãṭirea serviciilor vehiculelor de intervenṭie – Poliṭie, Ambulanṭã, Pompieri

4.3Achiziții de date

4.3.1 Rolul unui sistem de achiziție de date

Un sistem de achiziție de date prelevează informațiile necesare cunoașterii unui proces industrial și le prelucrează în vederea exploatării. Achiziția de date implică colectarea de semnale, forme de undă și respectiv procesarea acestora în vederea obținerii informației dorite.

Starea procesului industrial este caracterizată în fiecare moment de valori ale unui anumit număr de parametri fizico-chimici. Atribuirea unei valori numerice unei mărimi fizice sau chimice se realizează pe baza procesului de măsurare.

Figura 4.3.1 – Procesul achiziționării de date

Strucrura de bază a unui sistem de achiziție de date trebuie să asigure îndeplinirea unei serii de funcțiuni:

extragerea informațiilor referitoare la mărimile din proces și convertirea acestora în

semnale electrice, prin intermediul traductoarelor și blocurilor de condiționare a semnalului;

tratamentul analogic al semnalului, cu rol de a curăța semnalul de zgomot și paraziți:

amplificare și filtrare;

selecția semnalului util din mulțimea semnalelor disponibile prin

intermediul multiplexării;

conversia semnalului sub formă numerică, prin intermediul blocului de

esantionare-blocare și al convertorului A/D;

coordonarea și conducerea acestor operații, asigurată de calculator.

Structura unui sistem de achiziție de date asistat de calculator

În general, achiziția de date asistată de calculator apelează la un sistem special, constituit dintr-un calculator personal, un produs software și o placă de achiziție de date controlată tot de către calculator. Placa se instalează de regulă în calculator, dar există și posibilitatea plasării ei ca un modul exterior acestuia.

Unii fabricanți furnizează sisteme interadaptabile, constituite din module independente, a căror juxtapunere permite obținerea unor stații de măsurare compacte. Configurația unor asemenea sisteme cuprinde, de obicei, un modul de alimentare, un modul CPU(Control Processing Unit), precum și numeroase module specifice, cu intrări și ieșiri definite în funcție de aplicație.

Plăcile de achiziție de date sunt adesea furnizate împreună cu traductoare de măsurare (de forță, deplasare, viteză, accelerație, debit, presiune, temperatură etc.). De asemenea, ele pot avea circuite de condiționare a semnalului adaptate mărimii fizice care trebuie achiziționată, unul sau mai multe multiplexoare, convertoare analog-numerice a căror rezoluție trebuie să corespundă exigențelor sistemului de măsurare.

În consecință, calculatorul îndeplinește și o serie de alte funcțiuni:

conducerea procesului de măsurare

analiza și tratamentul semnalului

gestiunea conexiunilor serie și paralel

vizualizarea rezultatelor

trasarea curbelor

În cazul utilizării plăcilor de achiziție de date externe calculatorului,

controlul intrărilor și ieșirilor acestora este efectuat de către calculator, prin intermediul unei interfețe seriale sau paralele. Acest tip de montaj se utilizează atunci când se studiază procese la care traductoarele trebuie amplasate în diverse locuri sau când semnalele analogice nu pot fi transmise pe distanțe mari, din cauza paraziților. În acest caz, conversia analog-numerică trebui realizată cât mai aproape de traductoare.

Figura 4.3.2.1 Structura unui sistem de achiziție de date asistată de calculator

Transmisia datelor sub formă numerică se realizează prin intermediul unei legături seriale sau paralele. Legăturile serie de tip RS 232 și RS 422 sau RS 485 limitează drastic viteza de transfer a datelor în memorie. Calculatorul posedă, de regulă două porturi seriale, din care unul este necesar pentru comunicarea cu imprimantă. De asemenea, utilizarea legăturilor RS 422 sau RS 485 necesită o interfață de conversie în RS 232. În plus, legătura RS 232 permite doar comunicarea cu un singur instrument. Dacă trebuie utilizate mai multe instrumente, este necesară adăugarea unei plăci cu porturi multiple sau a unui multiplexor.

Pentru realizarea transmisiei paralele poate fi utilizată magistrala GPIB IEEE 488(General Purpose Interface Bus). Numeroase aparate de măsură (voltmetre, multimetre, frecvențmetre) posedă o interfadă GPIB, care le permite conexiunea la magistrala care asigură legătura la calculator, prin intermediul unei plăci de interfață montate în interiorul calculatorului. Magistrala GPIB este caracterizată în special de distanțele limitate specifice utilizării în laborator. Instrumentele de tip VXI (VME eXtension for Instrumentation) sunt constituite din module (condiționare, achiziția semnalului) dispuse într-o carcasă, care comunică între ele printr-o magistrală (VXI bus).

Conexiunea cu calculatorul poate fi realizată printr-o magistrală GPIB, în prezența interfețelor necesare.

Figura 4.3.2.2 Conexiunea instrumentelor de măsurare la calculator prin intermediul magistralei GPIB

5.Comunicații V2I (vehicul cu infrastructura)

Una dintre componentele importante ale sistemului de transport rutier o reprezintă sistemele ITS, acestea au ca prim obiectiv reducerea efectelor negative ale traficului. O primă etapă este aceea de dezvoltare a sistemelor de asistență individuală, pentru conducătorul vehiculului, urmată de introducerea sistemelor cooperative.

Aceste sisteme sunt constituite din dispozitive inteligente încorporate sau montate pe vehicule, dotate cu funcții de comunicație. sistemele cooperative se bazează pe transferal în timp real a informațiilor de la vehicul la vehicul (v2v), vehicul la infrastructură (v2i) și de la infrastructură la vehicul (i2v) prin canale radio (a se vedea fig. 5.1.1). Combinând comunicațiile mobile cu aplicații software care sunt instalate pe calculatoare (dispositive inteligente) la bordul vehiculelor, se pot crea sisteme cooperative care pot furniza servicii cooperative. Aceste servicii au fost împărțite în principal în trei categorii:

− servicii cooperative pentru creșterea siguranței circulației,

− servicii cooperative pentru eficientizarea procesului de transport,

− alte servicii cooperative cu valoare adăugată.

Figura 5.1.1 Comunicațiile mobile suport pentru dezvoltarea sistemelor cooperative.

Inventarea autovehiculelor și dezvoltarea extensivă a sistemelor de drumuri și a infrastructurii aferente acesteia au o mare influență în dezvoltarea continuă a societății umane prin mai multă libertate și mobilitate de mișcare. Dar avantajele care derivă din utilizarea zilnică a autovehiculelor sunt în contradicție cu consecințele ce rezultă din accidentele cauzate de trafic.

În zilele noastre siguranța traficului a devenit o temă importantă (atât din punct de vedere social cât și din punct de vedere economic) care preocupă la cel mai înalt nivel autoritățile.

În prezent există două mari tendințe propuse pentru dezvoltarea sistemelor de siguranță:

Sisteme de siguranță pasivă ( care reacționează în diverse situații periculoase pentru a ajuta șoferul să le depășească sau să protejeze ocupanții în caz de accident – ex. centurile de siguranță, air-bag-uri, sisteme de antiblocare a roților la frânare ABS etc.);

Sisteme de siguranță active ( cu rol de a preveni coliziunea dintre două vehicule – ex. ACC sistem de adaptare a distanței de mers între vehicule).

Pentru proiectarea și dezvoltarea sistemelor de siguranță activă sunt considerate două modalități :

Dezvoltarea de sisteme autonome care să colecteze și să analizeze informațiile legate de mediul exterior din jurul vehiculului (bazate pe sisteme radar, video camere, procesare de imagine etc.);

Proiectarea și implementarea de sisteme care să schimbe informații între vehiculele aflate în trafic. Aceste sisteme denotă dezvoltarea rețelelor de comunicare vehiculară cu funcții de analiză a datelor transmise de senzori, de a recepționa datele legate de trafic de la celelalte vehicule participante în trafic, analizarea acestor informații și luarea deciziilor necesare pentru înlăturarea situațiilor potențiale cauzatoare de accidente. Prin comunicarea inter vehiculară sistemul comun al schimbului de informații permite unui vehicul să obțină informații despre celelalte vehicule participante la trafic sau despre potențiale obstacole, care nu pot fi detectate în timp optim cu ajutorul unor senzori specializați cum ar fi sistemele radar sau video camere.

5.2.1 Dedicated Short-Range Communications (DSRC)

DSRC este în principiu un link de comunicație între vehicul și infrastructură. În special, este un serviciu oferit pe distanțe scurte și medii de comunicație care suportă operații private și de siguranță publică în mediile de comunicație dintre infrastructură și vehicul și între vehicul și vehicul. Scopul DSRC este de a fi un complement al comunicațiilor celulare prin furnizarea unor rate de transfer foarte mari în circumstanțe unde sunt importante izolarea relativă a unor zone mici de comunicație și acolo unde se dorește minimizarea întârzierii în link-ul de comunicație.

Această tehnologie pentru aplicațiile ITS lucrează în banda 5.9GHz (U.S.A) sau 5.8GHz (Japonia, Europa). Vechiul standard folosea banda 915MHz.

DSRC se bazează pe standardele recomandate de IEEE (Institute of Electrical and Electronic Engineers). Acesta posedă următoarele nivele:

Nivelul fizic este impactul cu autostăzile de mare viteză.

Întârzierea foarte mică (<50ms) are impact la nivelul MAC(Media Acces Control) .

Adrese MAC aleatoare pentru a conserva securitatea (intimitatea)

IPv6 pentru nivelul de rețea(Internet Protocol version 6).

Opțiuni multiple de protocoale deasupra nivelului rețea

Suport pentru rețele în interiorul autovehiculului

Implementarea DSRC în domeniul rutier:

Siguranța publică și privată a tuturor vehiculelor pe raze scurte de răspândire:

control al accesului

sonde de colectare a datelor

informație cu privire la trafic

colectarea taxelor de drum

plata benzinei

plata directă din autovehicul

transfer de date (IDB, J1708, J1939, PCI, etc)

date ATSI

date de diagnostic

înregistrări ale serviciilor de reparații

actualizări ale programului computerului din vehicul.

actualizări ale datelor sub formă de muzică sau hărți.

procesarea cererilor de închiriere a mașinilor

Siguranța publică – pe raze extinse de răspândire

semnalizare în vehicul

avertizarea existențelor zonelor de lucru în imediata vecinătate a vehiculului

avertizarea intersecțiilor cu autostrăzile respectiv trenurile

avertizarea condițiilor de drum

evitarea coliziunilor în intersecții

vehicul cu vehicul

avertizarea stării de încetinire a vehiculului său a staționării.

evitarea coliziunilor dintre vehicule

Siguranța publică și privată pe raze scurte de răspândire pentru CVO(Corporate Vehicle Observator):

transferul sigur al datelor la bordul vehiculelor

managementul unic al flotei de autovehicule CVO

avertizarea unei posibile răsturnări a vehiculului

avertizarea podurilor joase

monitorizarea cantității de combustibil

inspectarea siguranței vehiculului

păstrarea jurnalelor zilnice ale șoferului

reîncărcarea vehiculelor de tranzit

transferul datelor către vehiculele de tranzit (poartă)

Siguranța publică și privată pe raze largi de răspândire

reîncărcarea vehiculelor de tranzit (triaj)

colectarea taxelor de drum

transferul de date la nivel de locomotivă

transferul de date cu privire la locurile unde au oprit autocamioanele CVO

Siguranța publică – intersecție și urgența

semnalizarea pentru prioritizarea vehiculelor de urgență

semnalizarea pentru prioritizarea vehiculelor de tranzit

releeajul video al vehiculelor de urgență

avertizarea apropierii vehiculelor de urgență

Câteva exemple relevante ale acestui tip de aplicație se vor prezenta în figurile următoare:

Figura 5.2.1.1 Echipamentele DSRC pot fi direcționate spre arii specifice, spre direcții de călătorie a vehiculelor, dar nu acoperă arii largi

Figura 5.2.1.2 Acces la Internet (se pot transmite date sub formă de e-mail de la autovehicul către rețeaua ce are terminale fixate pe stâlpurile de pe marginea șoselei)

Figura 5.2.1.3 Navigare dinamică/la cerere

Figura 5.2.1.4 Consultarea informațiilor despre trafic

Figura 5.2.1.5 Utilizarea vehiculelor ca sonde de trafic

Figura 5.2.1.6 Asistent în trafic

Figura 5.2.1.7 Cererea de tranzacții sau de informații

Figura 5.2.1.8 Cererea informației prin intermediul Internet-ului

Figura 5.2.1.9 Datele pot fi descărcate ulterior

DSRC vine în întâmpinarea rezolvării problemelor ce apar în imediata vecinătate a conducătorului vehiculului. Necesitatea de a ști ceea ce se întâmpla la o distanță ce este cuprinsă într-o arie apropiată cu cea a autoturismului duce la dorința cunoașterii condițiilor carosabilului, a condițiilor vremii sau a stării celorlalte vehicule ce tranzitează o zonă de interes comun cu vehiculul obiect. Informația despre o anumită mașină care se îndreaptă neașteptat către vehiculul obiect, o ambuscadă care nu poate fi văzută de conducătorul vehiculului său mici schimbări ce pot apare în trafic, sunt date ce pot fi oferite prin tehnologia DSRC.

Necesar pentru a putea obține aceste informații sunt: echipamentele de tip senzor, comunicații fiabile și de înaltă performanță atât vehicul-vehicul cât și vehicul-carosabil. Aceste servicii pot oferi date dacă dispun de timpi de acces rapizi, management pentru priorități, capacități foarte mari de date, raze mai mari de comunicații față de ceea ce se oferă în prezent.

Din punct de vedere al aspectului comercial putem privi acest serviciu ca un serviciu generator de noi oportunități pentru afaceri. Apariția de noi oportunități poate conduce la un real interes în diferite arii ale industriei, cum ar fi: fabricanții, integratorii de servicii etc. Se estimează că la începutul anului 2009 să apară pe piață primul model real al unei aplicații software și hardware funcțional. În prezent echipamentele ce folosesc tehnologie „veche” se grupează în jurul a 10 aplicații principale: colectarea electronică a taxelor de drum, managementul traficului, plata pentru parcare, comerț electronic oarecare – sau e-commerce, bypass-uri pentru stațiile de cântărire a autovehiculelor comerciale, verificarea electronică a bordului, managementul flotei de vehicule, control al accesului și altele. Această dezvoltare în viitorul apropiat este limitată deocamdată prin natura de bază a tehnologiei folosite.

Posibile aplicații ale DSRC:

Operații la punctele de acces:

Controlul accesului pe anumite tronsoane.

Managementul traficului

Sonde pentru colectarea datelor

Informații despre trafic

Semne pentru avertizarea intersecțiilor dintre autostrăzi/străzi

Semnalizări în vehicul (numeroase aplicații)

Interfață de semnalizare a traficului

Evitarea coliziunilor din intersecții

Semnalizarea reținerii dinainte a locurilor pentru vehiculele de urgență

Semnalizarea pentru prioritizarea vehiculelor în tranzit

Plata electronică (în mișcare)

Colectarea taxelor de drum

Plata pentru parcare

Procesarea închirierilor de mașini

Plata electronică (staționară)

Actualizări ale hărților

Acces la Internet

Divertisment (numeroase aplicații)

Siguranța publicului

Avertizări pentru siguranță (numeroase semne și semnalizări)

Transfer de date de la vehicul la vehicul

Operații ale vehiculelor comerciale (în mișcare)

Avertismente împotriva rostogolirilor

Verificarea bypass la stațiile de cântărire

Verificarea bordului

Transfer de date sigur la bordul vehiculului

Managementul flotei CVO

Interfață între motorul tractor și trailer

Operații ale vehiculelor comerciale (staționar)

Log –urile zilnice ale conducătorului auto

Inspecții pentru siguranța autovehiculului

Adaptarea trailer-tractor

Tranfer de date în tranzit

Transfer de date pentru vehiculele aflate în tranzit

Realimentarea vehiculului aflat în tranzit

Mentenanța

Raport privind reparațiile de service

Diagnosticul tranferului de date

Actualizări ale software-ului vehiculului

Cantitativ tipurile de aplicații 5,9 GHz pot fi: 50 – 60 de aplicații pentru siguranța vehiculelor, 10 – 15 aplicații pentru siguranța publicului și aproximativ 40 de aplicații diferite precum e-commerce, alte sisteme de plată etc. În total pot fi definite peste 125 de aplicații în prezent.

6. Bibliografie:

https://ro.wikipedia.org/wiki/Modula%C8%9Bie

https://domnultudor.wikispaces.com/file/view/4.+Medii+de+comunicare+fara+fir.pdf