Capitolul 2. Denumirea capitolului 3 2.1 Instrucțiuni de redactare 3 2.1.1 Contextul proiectului 3 Capitolul 3. Concluzii 4 Dicționar explicativ de… [302251]

UNIVERSITATEA „POLITEHNICA” DIN BUCUREȘTI

FACULTATEA TRANSPORTURI

Departamentul Telecomenzi și Electronică în Transporturi

PROIECT DE DIPLOMĂ

București

anulUNIVERSITATEA „POLITEHNICA” DIN BUCUREȘTI

FACULTATEA TRANSPORTURI

Departamentul Telecomenzi și Electronică în Transporturi

Titlul lucrării

București

anul

Cuprins

Capitolul 1. Introducere 1

Capitolul 2. Denumirea capitolului 3

2.1 Instrucțiuni de redactare 3

2.1.1 Contextul proiectului 3

Capitolul 3. Concluzii 4

Dicționar explicativ de termeni și abrevieri 5

Bibliografie 6

Anexa 1 7

Anexa 2 8

[anonimizat]?

[anonimizat].În sensul culegerii datelor de trafic pe o [anonimizat].

[anonimizat].

Detectorii de trafic sunt utilizați pentru identificarea cererilor atât a pietonilor cât și a vehiculelor. [anonimizat],montate în lungul drumului realizează detecția vehiculelor și a condițiilor de trafic.

Senzori plasați pe suprafața drumului

Plăcile de presiune au rolul de a detecta vehiculele pe baza următorului principiu:atunci când un vehicul trece cu roțile peste plăcile de presiune se produce un contact electric.Acest senzor realizează detecția osiilor nu a vehiculelor.O aplicație uzuală pentru acest tip de senzor este cântărirea din mers a autovehiculelor.Sistemul de măsurare înregistrează efortul evaluat de mărcile tensometrice și calculează sarcina dinamică pe măsură ce vehiculele trec peste aceste plăci de presiune.Sarcina statică se poate estima atunci când sunt utilizați parametrii de calibrare([anonimizat].).

[anonimizat].Procedeul funcționează astfel:[anonimizat],dispozitivul de cântarire se activează atunci când primele roți ale vehiculului trec peste prima buclă inductivă.Pentru determinarea greutății pe fiecare parte(stânga,dreapta) pot fi amplasate două plăci de presiune.În momentul în care vehiculul ajunge deasupra celei de-a [anonimizat],se poate calcula viteza vehiculului.

[anonimizat] 5 în 5 ani,prezintă un cost ridicat.

Figura 1.[anonimizat] o [anonimizat]:[anonimizat].

Cel mai des utilizat tip de detector este bucla inductivă. [anonimizat] a căror prezență este detectată în acest mod.[anonimizat] 1×1,5m.

Componentele principale ale unui sistem detector cu buclă inductivă include unul sau mai multe fire izolate,acestea sunt îngropate într-un lăcaș în pavaj,un cablu de alimentare care face legătura cu o cutie de joncțiune situată pe marginea drumului,un dulap de echipamente și unitatea electronică din interior care este conectată la sursa de alimentare.

Figura 2.Componentele unui sistem detector cu buclă inductivă [Sursa: “Laborator Sisteme de dirigare a traficului rutier”]

Pentru a detecta trecerea vehiculelor,prezența acestora,numărul sau determinarea gabaritului se utilizează bucle inductive,dar pot fi detectate și incidentele și congestionările de trafic.Atunci când se vrea determinarea unor incidente care să reiasă din datele transmise ,bucla este de obicei legată la un centru.Pentru monitorizarea a tuturor benzilor de circulație se poate utiliza un montaj cum este cel prezentat în figura de mai jos.

Figura 3.Sistem de monitorizare a unei artere rutiere bazat pe bucle inductive [Sursa: “Laborator Sisteme de dirigare a traficului rutier”]

Spirele bobinei sunt realizate cu un conductor neîntrerupt care intră și iese din același punct.La cablul de extensie sunt conectate cele două capete ale buclei,acesta la rândul său se conectează la detector.Bucla este alimentată de către detector provocând astfel un câmp magnetic în zona ei,aceasta va rezone la o frecvență constantă(între 10kHz și 200kHz),fiind monitorizată de către detector.

Atunci când nu exista nici un vehicul peste buclă se poate stabili o frecvență de bază.Frecvența de rezonanță va crește,atunci când un obiect metalic,cum ar fi un vehicul,se deplasează pe deasupra buclei.

Intensitatea câmpului magnetic generat este definită ca:

Unde: I=intensitatea curentului [A].

Cu ajutorul informațiilor furnizate de buclele inductive rezultă cei mai importanți parametrii:

Volumul:

Unde: Q=numărul de vehicule/oră care sunt detectate

N=numărul de vehicule detectate în perioada de timp,T

T=perioada de timp în ore

Gradul de ocupare:

MOBOTIX M12D-DualNight reprezintă o camera de supraveghere destinate aplicațiilor de zi-noapte sau locații cu iluminare redusă.Aceste camere sunt echipate cu două obiective separate,unul color de zi și unul alb-negru pentru noapte.Camera MOBOTIX M12-DualNight comută automat de pe un obiectiv pe celălalt,în funcție de intensitatea luminoasă.

Figura 4.Camera de supraveghere MOBOTIX DualNight(Sursă:Site MOBOTIX)

Având o rezoluție bună(1280×960 pixeli),microfon și difuzor,detecție de mișcare,alertare telefonică și email,camera de supraveghere include toate funcțiile pentru o bună utilizare și o funcționare profesională.

Avantajele acestor sisteme de supraveghere sunt:

Camerele pot fi utilizate chiar și în condiții extreme de căldură sau ger,prezintă o rezistență la temperaturi cuprinse între -30°C și 60°C.

Software inclus,nu necesită licență,este întotdeauna incorporat și furnizat împreună cu camere pentru un număr nelimitat de camere și utilizatori.

Camerele Mobotix au o rezoluție mai mare(2048x1536pixeli)față de sistemele de supraveghere analogice.

Un alt exemplu de cameră utilizată pentru supraveghere este LS VISION,model LS-SPD5500 având următoarele caracteristici:

25MP,Megapixeli

360° vedere panoramică

Modul de instalare este economic și eficient

Software inclus

Această camera poate fi utilizată în diferite condiții de temperatură pentru monitorizarea zonei.

Figura 5.Cameră de supraveghere LS VISION model LS-SPD5500[Sursă:Site LS VISION]

Datorită rotirii la 360 de grade,această camera poate fi utilizată în mai multe situații cum ar fi:monitorizarea intersecțiilor,stațiilor de autobuz,aeroporturilor,stadioanelor,etc.

Figura 6.Monitorizare cu ajutorul camerei LS VISION[Sursă: Internet]

Recunoașterea numerelor de înmatriculare

Sistemele ANPR(Automatic Number Plate Recognition) au fost concepute pentru monitorizarea traficului de către departamentele de poliție.Tehnologia ANPR are diverse domenii de aplicare ,incluzând recunoașterea automată a numărului plăcuței de înmatriculare.Atunci când un vehicul trece,în mod automat,sistemul alege grupurile de cifre și de litere care apar pe placa de înmatriculare.După analizare și interpretare cu ajutorul sistemului de codificare ASCII, acestea sunt stocate ,fiecare vehicul urmând să fie înregistrat.Informațiile culese sunt depozitate într-o bază de date,astfel încât să se poată utiliza atunci când este nevoie în funcție de oră,dată,plăcuță.

Sisteme folosesc aplicații software și dispozitive optice profesionale(camera video) care sunt capabile să efectueze citirea și recunoașterea automată a numărului plăcii de înmatriculare.

Figura 7.Software ANPR

Sistemele LPR(License Plate Recongnition) au rolul de a simplifica procesul de identificare a vehiculelor prin recunoașterea automată a numerelor de înmatriculare și ajută la restricționarea anumitor vehicule în diverse aplicații.

Această tehnologie are la bază convertirea capturilor din poze în text și compararea cu o bază de date.Numerele de înmatriculare pot fi identificate cu orice cameră,dar se recomandă utilizarea echipamentelor specializate pentru o rată de recunoastere ridicată. Viteza de deplasare și unghiul la care se afla mașina față de planul de vizualizare reprezintă factori importanți ce au legatură cu rata de recunoaștere.

Sistemul LPR poate fi implementat în:

parcări:pentru gestionarea timpului de staționare ,statistici de ocupare,siguranță,controlul de acces;

trafic:pentru control,monitorizare și fluidizare,calcularea duratei transportului;

benzinării:pentru siguranță,verificare achitare factură.

Instalarea camerelor se face frontal cu planul de detecție,trebuie îndeplinite anumite condiții:distanța dintre vehicul și camera LPR trebuie să fie între 5 și 50m,iar înălțimea camerei să fie între 3și 9m,având un unghi de 30° cu planul carosabilului.

Figura 8.Montarea camerei frontal,unghi 30°[Sursă:Internet]

În cazul în care instalarea camerei se face lateral,aceasta trebuie montată într-o poziție potrivită pentru a capta partea frontală a mașinii și să formeze un unghi de cel mult 15° cu direcția acestuia.

Figura 9.Instalarea camerei pentru detecția părtii frontale a vehiculului [Sursă :Internet]

Avantajele utilizării camerelor video sunt:

Monitorizarea a mai multor benzi de circulație;

Nu necesită lucrari la pavaj(acest lucru ar implica închiderea benzilor);

Furnizarea unei game variate de informații legate de trafic;

Zonele de monitorizare pot fi ușor adăugate sau modificate.

Dezavantajele acestui detector sunt:

Sensibilitate la condițiile meteorologice(vânturi puternice,ploaie,ceață,zapadă)

Montarea la o înălțime de cel puțin 15-21m pentru o detecție precisă a prezenței și măsurarea vitezei vehiculelor.

Tabel 1.Comparație între detectorii de trafic

În concluzie detectoarele de trafic se instalează în funcție de climă,traficul intens,geometria fiecărui oraș,costurile etc.

Sisteme de comunicații utilizate pentru centrele de monitorizare a traficului rutier

Fibra optică.Generalități

Fără introducerea sistemelor de transmisiuni numerice(STN) și a fibrei optice,dezvoltarea rapidă a telecomunicațiilor în ultimele decenii nu ar fi fost posibilă.În momentul de față,fibra optică datorită costului redus și a capacității de transmitere extrem de mare reprezintă ce mai bună variantă a mediului de transmitere pe distanță medie și mare.

Fibrele în sistemele optice de transmisie sunt utilizate ca mediu de transmisie,acestea înlocuind cablurile convenționale,față de care prezintă o serie de avantaje:nu mai apar probleme legate de scurcircuitare și străpungere,imunitate la interferențele electromagnetice,lărgimea de bandă este ridicată,costul este redus.

Rata de transfer reprezintă valoarea efectiv de date înmulțită cu numărul de canale(de regulă în număr de până la 80 pentru sistemele cu multiplexare densă în lungimea de undă la nivelul anului 2008).

Pe distanțe scurte,cum ar fi rețeaua unei clădiri,fibra optică economisește spațiu în conductele de cablu deoarece o singură fibră optică poate transporta mai multe date decât un singur cablu electric.

Fibra optică este constituită dintr-un miez de diametru 2a și înveliș de diametru 2b,ambele formate din sticlă de siliciu(SiO2),având indicii de refracție diferiți ,dar foarte apropiați:n1 reprezintă indicele miezului,iar n2 indicele învelișului,cu n1>n2.Controlarea indicilor de refracție se face prin adăugarea de bor,fosfor,germaniu etc.Indicii de refracție au ordinul de mărime de 1,5. Straturile concentrice de materiale plastice acoperă ansamblul și oferă protecție si rezistența mecanică.

Figura 9.Componentele fibrei optice (Sursa:”Internet,Medii de transmisie”)

Figura 10.Diametrul miezului,învelișului(Sursa:”Internet.Medii de transmisie”)

Categorii de fibre optice

Fibre multimod(Multi-Mode) permite propagarea luminii în multiple moduri.Fibrele MM cu salt de indice au diametrul miezului(2a=50÷100 [µm] ) mai mare decât lungimea de undă 𝝺 a razei de lumină,iar diametrul învelișului optic este,2b=125÷140 [µm].

Figura 11.Fibre multimod(Sursa:”Internet.Medii de transmisie”)

Miezul este omogen,de indice constant,iar n2 reprezintă indicele învelișului.Informația prin cablurile MM este transmisă pe distanțe scurte,iar acestea sunt folosite pentru a lega rețele de calculatoare.

Fibre multimod cu gradient de indice la care indicele de refracție nu mai este constant,el variază cu distanța radială r după o lege parabolică.Diametrul miezului este 2a=50÷62,5[µm],iar diametrul învelișului este 2b=125[µm].

Variația indicelui de refracție este dată de relația:

Diferența normată a indicilor de refracție este:

Fibrele monomod(Single Mode)au miezul foarte îngust,diametrul acestuia este 2a=4÷10[µm]și transmite doar un singur fascicul de lumină cu o lungime de undă specifică,iar diametrul învelișului este 2b=100÷200[µm],având diferența normată a indicilor de refracție 𝝙=0,003÷0,01.

Figura 12.Fibre monomod(Sursa:”Internet.Medii de transmisie”)

Diferența între fibrele multimod și cele monomod constă,în principiu,în dimensiunea diametrului miezului,învelișului,atenuarea și lărgimea de bandă.

Tabel 2.Diferența între fibrele multimod și cele monomod

Parametrii caracteristici a fibrelor optice

Apertura numerică reprezintă o mărime ce exprimă capacitatea puterii luminoase ce are acces în fibra optică. Pentru apertura numerică sunt recomandate valorile AN=0,19÷0,24,iar unghiul maxim de acceptare corespunzător este θ=12°÷14°.

Lățimea de bandă limitează cantitatea de date ce poate fi transportată.Mecanismul ce limitează lățimea de bandă a fibrei este cunoscut sub numele de dispersie.Dispersia reprezintă împrăștierea în timp a impulsurilor optice pe măsură ce acestea se deplasează în jos pe fibră.

Există două categorii de principale de dispersie: dispersie intermodală și dispersie intramodală.

Dispersia intramodală,uneori numită și dispersie a materialelor,reprezintă rezultatul proprietăților materialelor ale fibrei optice,aceasta se aplică atât la fibrele monomod cât și la cele multimod.Există două tipuri de dispersie intramodală: dispersia cromatică și dispersia modului de polarizare.După cum sugerează și numele,dispersia intermodală reprezintă un fenomen între diferite moduri dintr-o fibră optică.Prin urmare această categorie de dispersie este aplicată fibrelor multimod.Deoarece toate modurile de propagare au viteze diferite,timpul de parcurgere a fiecărui mod pe o distanță fixă este,de asemenea,diferit.

La dispersia cromatică indicii de refracție variază în funcție de lungimea de undă.Dispersia limitează atât lățimea de bandă cât și distanța pe care informațiile pot fi acceptate.

Dispersia modului de polarizare(Polarization Mode Dispertion) PMD reprezintă o altă formă de dispersie a materialelor.Fibra monomod acceptă un singur mod,constă în două moduri de polarizare ortogonale.În mod normal,miezul unei fibre optice este perfect circular.Totuși,în realitate el nu este perfect circular și solicitările mecanice,cum ar fi îndoirea,determină ca unul dintre modurile de polarizare ortogonale să circule mai repede decât celălalt,provocând astfel dispersia pulsului optic.

Parametrul de dispersie are rolul de a caracteriza dispersia cromatică,este dat de relația:

Unde: 𝝺0=lungimea de undă centrală a spectrului emis de sursă,

c=viteza luminii,

n=indicele de refracție al materialului miezului.

Figura 13.Împrăștierea impulsurilor provocate de dispersie

Lungimea de undă de tăiere 𝝺c este întâlnită la fibrele monomod,reprezentând lungimea de undă sub care apar moduri de propagare suplimentare pe lângă cel fundamental.

Unde: a=raza miezului fibrei optice

n1=indicele de refracție al miezului.

Puterea luminii care se propagă într-o fibră se descompune exponențial cu lungimea datorată pierderilor de absorbție și împrăștiere. Atenuarea determină distanțele dintre repetoarele necesare pentru a menține nivelurile de semnal acceptabile.

Cabluri optice

Fibra optică nu poate fi utilizată decât cablată.În ceea ce privește caracteristicile de transmisie,un cablu optic trebuie să poată conserva performanțele fibrei,să o protejeze împotriva riscurilor de deteriorare,să aibă o durată de viață cât mai lungă.În funcție de numărul fibrelor în cablu(de la 1 la 1000) au fost studiate numeroase structuri de cabluri.Cauzele acestei diversități se bazează pe:

permiterea minimizării pierderilor datorate curburilor ce apar în operația de cablare sau în exploatare(curburi cu rază sub 4cm introduc atenuări de ordinul 10dB) are la bază analiza parametrilor;

trebuie facută distincție între cablurile supuse unor elongații reduse(îngropate sau în conducte) și cele trebuie să suporte elongații importante,cum sunt cele aeriene

Există două categorii de structuri pentru cabluri optice,aceste structuri au la bază anularea tensiunii aplicate în cablu și respectarea altor factori ce influențează oboseala statică(de exemplu raza minimă de curbură),pentru obținerea unei atenuări minime și garantării unei probabilități ridicate a duratei de viață de ordinul a 20÷30 de ani.

Prima categorie cuprinde cabluri cu fibre ʺînglobateʺ,înainte de a fi asamblată în grupe sau straturi fibra este înglobată într-o materie plastică,în 1÷3 straturi.În ceea ce priveste pierderile,alegerea materialului plastic în care se înglobează fibra are o mare importanță.

Cea mai importantă categorie cuprinde cablurile cu fibre ʺlibereʺ în sensul că fibrele sunt protejate individual prin tuburi din mateial termoplastic extrudate pe fibră cu un joc radial(tub tampon).Tuburile care au diametrul interior de 1,2 mm și diametrul exterior de 2 mm,sunt amplasate în elice,în unul sau mai multe straturi,și în jurul unui element portant central,având rolul de a prelua singur efortul de tracțiune.Elementul portant poate fi metalic(oțel) sau,în anumite cazuri din material plastic(cum ar fi aramida).Învelișul din material plastic extrudat are rolul de a proteja ansamblul.Capacitatea unui cablu optic poate fi de 1,6,12,18,32,48…fibre.Alte structuri de capacitate mare cuprind fibre plasate în șanțurile elicoidale realizate pe suprafața unui suport cilindic din mateial plastic,cu element portant din oțel.

Figura 14.Cablul cu fibre libere(Sursa:”Internet.Medii de transmisie”)

Tipuri de aplicații ale fibrei optice

a)Comunicații

În acest domeniu,fibrele optice prezintă mari progrese.Calitatea transmisiilor audio este îmbunătățită de folosirea luminii ca suport pentru transmiterea informației.Fibrele optice sunt fiabile pentru aplicații militare sau pentru alte aplicații în care calitatea semnalului și securitatea acestuia sunt extrem de importante,datorită insensibilității la interferențele electrice.

b)Telefonie și internet

Pentru conexiunea internet și telefonie,fibra opticp este mult mai apreciată decât cea de cupru,datorită multiplelor sale avantaje(rezistență la condițiile meteorologice,la variațiile de temperatură).Diferența dintre cele două tipuri de cabluri constă în faptul că fibra optică permite transmiterea pachetelor de informații cu o rată de transfer foarte mare,are o greutate redusă și este ușor de instalat.Fibra optică este insensibilă la perturbațiile ectromagnetice și nu permite scanări ilegale.

Telefonia prin fibră optică,dar și asocierea rețelelor optice cu cabluri TV,oferă utilizatorului o mare varietate de servicii printr-un singur mijloc furnizor de informație.Cu ajutorul operatorului telefonic sau prin conexiunea la internet,utilizatorul se poate abona la serviciile de telefonie prin fibră optică.În cazul în care există defecțiuni în rețeaua de fibră optică,acest lucru va perturba funcționarea tuturor serviciilor furnizate.

c)Senzori cu fibră optică

Fibra optică este utilizată pentru a conecta un senzor cu sistemul de măsurare în unele cazuri,iar în alte aplicații se folosesc senzori care sunt ei înșiși fibre optice.

Ca senzor de măsurare a tensiunii,temperaturii,presiunii și a altor cantități prin modificarea fibrei astfel încât cantitatea de măsurat să moduleze intensitatea,faza,polarizarea,lungimea de undă sau durata de trecere a luminii se utilizeaza fibră optică.

Senzorii extrinseci utilizează un cablu de fibră optică,în mod normal multimodal,pentru a transmite lumină modulată fie de la un senzor de alt tip,fie de la un senzor electronic conectat la un transmițător optic.Senzorii extrinseci prezintă un avantaj major:abilitatea lor de a ajunge în locuri astfel innacesibile.Acești senzori măsoară și vibrații,rotații,viteze,accelerații,momente ale forțelor și tensiuni mecanice.

Avantajele fibrelor optice

prezintă imunitate la interferențele de natură electromagnetică;

rata de transfer a informației este mare;

greutate si dimensiuni reduse;

fiabilitate ridicată.

Dezavantajele:Fibra optică nu permite transportul de energie.Tehnicile instalațiilor trebuie să protejeze ochii:densitatea de energie optică emisă prin sursa de lumină și eventual prin extremitatea fibrei,sunt suficiente pentru a afecta retina.Este indispensabilă puterea ochelarilor de protecție infraroșu,pentru a lucra deasupra unui dispozitiv aflat în funcțiune.

Topologii de rețea

Rețeaua reprezintă un grup de echipamente,conectate între ele prin cabluri,astfel încât fiecare echipament poate comunica cu oricare altul.Server-ul reprezintă echipamentul central,ale cărui resurse sunt folosite de utilizatorii rețelei.Clientul reprezintă echipamentul care ce conectează la server folosind resursele acestuia.

Topologia rețelei reprezintă o caracteristică a acesteia,care descrie modul de organizare și interconectare a comportamentelor și echipamentelor din cadrul rețelei.

În funcție de topologie se disting:

Topologie de tip stea;

Topologie de tip inel;

Topologie de tip magistrală;

Topologie de tip mesh.

Topologia de tip stea(STAR):Într-o astfel de topologie,echipamentele sunt conectate la unul central numit hub.Fiecare echipament comunică cu hub-ul central,care are rolul de a retransmite mesajele fie tuturor celorlalte ehipamente(cazul rețelei de tip star broadcast),fie numai echipamentului destinație(cazul comunicației de tip stea de comunicație).Hub-ul poate fi activ sau pasiv,în cazul rețelei star broadcast.

Figura 15.Topologia de tip stea

Hub-ul activ regenerează semnalul electric și îl transmite tuturor echipamentelor conectate la el.Acest tip de hub poartă numele de repetor multiport.Pentru a funcționa,hub-urile active precum și comutatoarele trebuie sa fie alimentate.Hub-ul pasiv nu amplifică și nu regenerează semnalul,este de exemplu,un panou de fire,care acționează,doar ca punct de conexiune.Hub-ul pasiv nu necesită alimentare pentru a funcționa.

Pentru instalarea unei astfel de rețea se pot utiliza mai multe tipuri de cabluri.Hub-ul hibrid poate desemna o rețea instalată cu mai multe tipuri de cabluri.Pentru a avea o rețea de tip stea mai extinsă se conectează la hub-ul central mai multe hub-uri și echipamente.Acest lucru duce la crearea unei rețele de tip stea hibrid.

Avantajele topologiei de tip stea

Adăugarea sau modificarea echipamentelor nu deranjează restul rețelei;

Atunci când apare o defecțiune la un echipament ,functionarea rețelei nu este afectată.Hub-ul poate detecta defecțiunea,permițând restul rețelei să funcționeze corect.

Pot fi utilizate mai multe tipuri de cabluri în aceeași rețea prin intermediul unui hub potrivit.

Dezavantajele topologiei de tip stea

Dacă un hub central se defectează,toată rețeaua încetează să funcționeze;

Costul cablării unei astfel de rețea este destul de ridicat,deoarece fiecare cablu trebuie să ajungă într-un punct central,ceea ce necesită lungimi de cablu mult mai mari față de alte topologii.

Topologia de tip inel(RING):În acest tip de topologie,fiecare echipament este conectat la următorul,iar ultimul este conectat la primul.Rețelele de mare perfomanță utilizează tipologia de tip inel,rețele care necesită ca banda să fie rezervată pentru trafic sensibil la întârzierile de timp,cum sunt fișierele video și audio sau alte rețele în care numărul de utilizatori care le accesează este foarte mare.Fiecare echipament este conectat la următorul aflat în inel și fiecare retransmite următorului calculator ceea ce a primit de la precedentul.Mesajele traversează inelul într-o singură direcție.Un inel reprezintă o rețea activa și nu se pune problema pierderii sau atenuării semnalului,cum este în cazul rețelei de tip bus.Nu există terminații ale rețelei,deoarece nu există un capăt al rețelei.

Figura 16.Topologie de tip inel

Avantajele topologiei de tip inel: fiecare echipament din rețea are acces în mod egal la suportul de transmisie,niciun echipament nu poate monopoliza rețeaua.

Dezavantajele topologiei de tip inel:

întreuperea unui echipament poate afecta funcționarea întregii rețele;

este foarte dificilă detectarea unui defect într-o astfel de rețea;

dacă vrem să adăugăm sau să eliminăm un echipament din rețea nu se poate face decât prin întreruperea funcționării întregii rețele.

Topologia de tip magistrală(BUS) este utilizată în general atunci când viitoarea rețea este simplă,mică sau temporară.Într-o rețea de tip bus obișnuită,cablarea presupune unul sau mai multe cabluri,fără niciun dispozitiv activ de amplificare a semnalului de-a lungul cablului.Din acest motiv,topologia de tip bus este pasivă.Atunci când un echipament trimite un semnal ce conține informații la dreapta(stânga)cablului,toate echipamentele îl primesc,dar numai unul dintre ele(cel a cărui adresă corespunde cu adresa încapsulată în mesajul trimis pe cablu) acceptă informația,celelalte echipamente o refuză.

Figura 17.Topologie de tip magistrală

Avantajele tologiei de tip magistrală

este o topologie care implică cele mai mici costuri,deoarece lungimea cablurilor pentru conectarea calculatoarelor între ele este mică;

repetorul preia semnalul din cablu,îl amplifică și apoi îl retransmite amplificat,permițând semnalului să traverseze lungimi mai mari,ceea ce duce la extinderea magistralei.

Dezavantajele topologiei de tip bus

din cauza încărcării cu trafic a rețelei,viteva acesteia încetinește;

dacă un cablu este rupt sau un echipament nu funcționează corect,acest lucru poate cauza probleme în întreaga rețea.

Tehnologia de tip mesh(plasă) presupune conectarea tuturor echipamentelor între ele,este destinată pentru transportarea datelor.În cazul în care un echipament din rețea se defectează,acesta nu produce întreruperea rețelei.Rețeaua în care toate echipamentele sunt interconectate poartă denumirea de rețea deplin conectată.Diferența dintre această topologie și restul este faptul că toate componentele rețelei pot fi conectate prin așa numitele hop-uri,care în general nu sunt unități mobile.

Figura 18.Reprezentarea topologiei mesh

În concluzie,prin intermediul topologiei unei rețele,echipamentele se pot interconecta în rețea.Utilizarea unei anumite topologii are influență asupra vitezei de transmitere a datelor,a costului de interconectare și a fiabilității rețelei.

Protocoale de comunicații în vehicule

În prezent electronica automobilelor este în plină dezvoltare.Principalul scop al sistemelor electronice de pe automobile este de a ajuta conducătorul auto în privința controlului automobilului.

Aceste protocoale de comunicații în vehicule se clasifică în principal în funcție de viteza de transmitere a datelor.Societatea inginerilor de automobile propune următoarea clasificare a sistemelor de comunicație.

Tabel 3.Clasificarea sistemelor de comunicație

CAN(Controller Area Network)reprezintă un protocol de comunicație de tip magistrală(bus) utilizat pe scară largă în industria automobilelor.Calculatoarele automobilului(ECM-Engine Control Module,TCU-Transmission Control Uni,ESP-Electronic Stability Programme) schimbă informații între ele pentru a putea facilita sau optimiza funcțiile de control ale diverselor sisteme(injecție,ambreiaj,sistem de frânare etc.) prin intermediul protocolului CAN.

Protocolul CAN reprezintă un sistem de comunicație serial,în timp real,utilizat pentru sisteme distrbuite.Dezvoltarea acestui protocol a fost inițiată de compania Bosh Gmbh în anul 1983.Numărul tot mai mare de calculatoare și componente electronice utilizate la automobile a determinat utilizarea unui sistem de comunicație tip magistrală.

Fiecare calculator are o legătură electrică separată pentru fiecare canal de comunicație,în cazul unei comunicări filare.De exemplu,avem 3 calculatoare care comunică fiecare cu fiecare,utilizând 2 fire,vom avea în total 12 fire(4 fire pe calculator).Masa mare a firelor și a conectorilor precum și complexitatea mare a rețelei de comunicație reprezintă un dezavantaj al acestui tip de comunicație.

Atunci când utilizăm un sistem de comunicație de tip magistrală,comparativ cu un sistem filar,sunt eliminate cantități importante de cabluri și conectori.Sistemul de comunicație este simplificat și se poate diagnostica mai ușor.

Utilizarea unui sistem de comunicație multiplexat(magistrală) prezintă următoarele avantaje:

Îmbunătățește securitatea și modul de diagnosticare;

Reduce costul total al sistemului datorită reducerii numărului de fire și conectori;

Protocolul CAN a fost initial utilizat în industria automobilelor,datorită avantajelor pe care le aduce,în ceea ce privește comunicarea între modulele electronice,acest protocol este utilizat și în alte industrii/domenii:

Camioane,vehicule agricole;

Industria aeronautică,aeronave;

Vehicule militare;

Electrocasnice.

În funcție de viteza de transfer a datelor,protocolul CAN este de două feluri:

CAN HS(High Speed)-viteză mare;

CAN LS(Low Speed)-viteză mică.

Viteza de transfer a datelor pentru protocolul CAN HS este de 125,250,500 sau 1000 kb/sDatorită vitezei mari de transfer a datelor,CAN HS este utilizat pentru motor,cutie de viteze și sisteme de siguranță activă(ABS-Antilock Braking System,ESP).

CAN LS are viteza de transfer între 40 și 125 kb/s. Protocolul CAN LS are avantajul că este tolerant la erori (fault tolerant).Dacă unul din cele două fire este întrerupt,comunicația se realizează pe un singur fir.CAN LS este utilizat la închiderea centralizată și la imobilizator,datorită funcționării și în regim de avarie.

Protocolul CAN conține o magistrală,formată din două fire răsucite,și calculatoare,care conțin fiecare câte un circuit integrat de emisie-recepție(CAN transceiver).Informația este transmisă pe fire,acestea sunt răsucite pentru a elimina eventualele perturbații electromagnetice.

Figura 19.Componentele fizice ale protocolului CAN(Sursa: Internet “Protocoale de comunicații”)

Funcția de primire a mesajelor cu cea de trimitere este combinată de circuitele integrate de emisie-recepție,în aceeași componență.CAN transceiver-ul are rolul de a face conversia tensiunilor electrice,de pe magistrală,în semnale digitale și invers.Este alimentat la o tensiune de 3…5V.

Figura 20.Nivelul fizic al protocolului CAN(Sursa: Internet “Protocoale de comunicații”)

Lungimea maxima a magistralei poate să fie de 250 m(CAN HS) sau de 50m(CAN LS).Numărul de calculatoare care pot fi conectate la magistrală variază în funcție de viteza și de numărul parametrilor ce trebuie transmiși.O rețea CAN poate suporta până la 50 de calculatoare interconectate.În capetele magistralei sunt prevăzute rezistențe electrice de aproximativ 120Ω,cu rol de a crește impedanța rețelei,în scopul eliminării fenomenului de “reflexie” a semnalelor.

Parametrii fizici transmiși cu protocolul CAN

Calculatorul de injecție,transmisie automată și ESP reprezintă cea mai uzuală configurație de rețea CAN.Acestea schimbă între ele informații referitoare la temperaturi,turații,cuplu și stări ale diferitelor componente.

Tabel 4.Mesajele magistralei CAN.(Sursa Internet)

Informațiile ce sunt transmise pe magistrala CAN sunt grupate în mesaje care conțin unul sau mai mulți parametrii.Un calculator poate transmite mai multe mesaje și în același timp poate recepționa unul sau mai mulți parametrii.Parametrii transmiși sunt notați cu Tx(transmited),iar cei primiți cu Rx(received).

Spre exemplu,calculatorul de injecție(ECM) trimite pe CAN mesajul “Mesaj Parametrii Motor” care conține trei parametrii:turația motorului,cuplul motor și temperature motorului.Calculatorul transmisiei automate (TCU) primeste toți parametrii pe care îi utilizează pentru controlul închiderii și deschiderii ambreiajului. Calculatorul ESP utilizează informația de cuplu motor pentru a decide dacă îl reduce în cazul în care automobilul pierde din aderență.

Calculatorul ESP emite parametrul viteză și este utilizat de motor de exemplu pentru controlul vitezei de croazieră,iar de calculatorul transmisiei automate pentru schimbarea treptelor de viteză.

Echipamentele de diagnoză utilizează protocolul CAN pentru a primi date de la calculatoare(cod defecte,parametrii,etc.)și pentru a trimite comenzi de ștergere a anumitor parametrii.

În concluzie,protocolul CAN a fost introdus în industria automobilelor pentru dezvoltarea electronicii și a sistemelor de control complexe.

Protocolul LIN(Local Interconnect Network)

LIN a fost dezvoltat inițial pentru senzori din industria automobilistică și pentru aplicații de rețelistică.Nodul principa(master) LIN conectează rețeaua la rețele de nivel superior cum ar fi CAN.

LIN este o magistrală serială necostisitoare folosită pentru sisteme electronice de control distribui pentru autovehicule.Acest protocol este folosit pentru controlul ușilor(ridicarea geamurilor,blocarea lor și controlul oglinzilor),scaune,reglare climă,iluminare și senzorii de ploaie.LIN este folosită pentru controlul mașinilor ca o sub-magistrală pentru CAN.

Rețeaua LIN este alcătuită dintr-un nod master și unul sau mai multe noduri sclave.Toate nodurile rețelei LIN au inclusă o sarcină de comunicare cu nodurile sclave,care la rândul ei este împărțită în două subsarcini,una de transmisie și alta de recepție.Nodul master începe întotdeaua o comunicare într-o rețea LIN:nodul master transmite pe magistrală un mesaj compus din informațiile de sincronizare și indentificatorul de mesaj.

Identificatorul unui mesaj denotă conținutul unui mesaj,dar nu și destinatarul.În acest fel permite schimbul de date în moduri diferite:de la nodul master către unul sau mai multe noduri sclave și de la un nod sclav către nodul master și/sau către alte noduri sclave.

Un mesaj conține următoarele câmpuri:

Spațiu de sincronizare;

Octet de sincronizare;

Octet de indentificator;

Octeți de date;

Octet de sumă de verificare.

Figura 21.Cadrul de date LIN(Sursa: Internet “Protocoale de comunicații”)

Spațiu reprezintă un câmp folosit pentru activarea tuturor nodurilor sclave LIN atașați și comutarea lor în starea de ascultate pentru citirea părților care urmează ale antetului.Este format dintr-un bit de start și mai mulți biți dominant.

Câmpul sincronizare este utilizat pentru sincronizarea echipamentelor sclave.Unul sau mai multe noduri sclav atașate execută o acțiune unică formând câmpul identificator.Câmpurile date și CRC alcătuiesc răspunsul.Lungimea câmpului de date poate fi de la 0 la 8 octeți.Este un câmp fix,în care se ține cont de cerințele sistemului implementat.

Există șase tipuri de cadre definite:

Cadrele necondiționate :sunt întotdeauna purtătoare de semnal și identificatorii lor sunt în gama 0-59(0x00-0x3b).

Cadrele declanșate de evenimente:Scopul acestui cadru este de a mării îndatoririle complexului LIN fără să aloce prea mult din lărgimea de bandă pentru interogarea mai multor noduri sclave cu evenimente care au o rată de apariție rară.

Cadrul sporadic:Antetul va fi trimis atunci când masterul știe că un semnal purtat în cadru a fost împrospătat.

Cadrul diagnostic:conține întotdeauna date de configurație sau diagnosticare și întotdeauna are o mărime fixă de 8 octeți.

În concluzie,magistrala LIN poate fi folosită drep o alternativă cu costuri reduse la CAN în rețelele auto sau în industria de viteză redusă.

Protocolul FlexRay

Începând cu anul 2000,sistemul electronic din autoturisme a luat o mare amploare.Pentru un control mai eficient și mai rapid a frânării,se urmărește înlocuirea părților mecanice din mecanismul de frânare,din sistemul de direcție.Sistemele de control electronic asigură o siguranță mai mare,deoarece prezintă toleranță la defecțiuni.

FlexRay reprezintă rezultatul colaborării dintre BMW,Daimler,Philips și Freescale.Este un protocol pentru sistemele “X-by-wire”(control electronic,prin fir) cum ar fi “steer-by-wire”(sistem de direcție acționat electric) sau “brake-by-wire”(sistem de frânare acționat electric).Prima implementare s-a făcut în anul 2006 pentru suspensia adaptivă a BMW-ului X5.

Figura 22.Arhitectura magistralei Flex Ray(Sursa: Internet “(Aplicații auto”)

În cazul unui singur canal topologia rețelei poate fi de tip magistrală liniară sau stea multiplă.Atunci când avem 2 canale cu aceleași configurații de tip magistrală sau stea se pot forma rețele în care canalele sunt redundante.Dacă se defectează un canal din cadrul unei rețele cu 2 canale redundante,sistemul își păstrează funcționalitatea.Pentru detecția erorilor în timp la nivelul fizic interfața admite un gardian de magistrală și interacționează cu gazda prin comunicarea erorilor.

Formatul de date este împărțit în 3:

antetul segmentului(Header Segment);

datele propriu zice(Payload Segment);

codul de eroare(Trailer Segment).

Figura 23.Formatul de date

Antetul segmentului este format din 5 biți:

Bit-ul rezervat: este momentan nealocat,fiind păstrat pentru versiuniile viitoare;

Indicatorul preambulului de date:acesta arată dacă segmentul de date conține sau nu un vector optional;

Indicatorul de sincronizare:indică faptul că frame este sau nu un format de date de sincronizare;

Indicatorul de start:ne arată că acel frame este unul de start;

ID-ul frame-ului definește locul în care va fi transmisă informația.Într-un ciclu de comunicație acest ID este folosit o singură data de fiecare canal.

Lugimea încărcăturii(payload length) :indică jumătate din numărul de bytes de date ce urmeaza să fie transmis;

Antelul CRC(Header CRC):este format dintr-un cod ciclic redundant,care se compune din:indicatorul de sincronizare,indicatorul de start,ID-ul frame-ului,lungimea încărcăturii;

Numărul de cicluri(Cycle count):definește starea nodurilor la un moment dat.

Datele propriu-zise conțin 255 biti de date.Codul de eroare este format din 24 de biți CRC.

Ciclul de comunicație este format din segmentul static,dinamic,fereastra de simboluri și timpul în care rețeaua este inactivă.

Figura 24.Ciclul de comunicație(Sursa: Internet “(Aplicații auto”)

Segmentul static este împărțit în unități egale de timp. În primul interval de timp(slot static 1) datele sunt transmise către canalul A și B.În cel de-al doilea interval,datele sunt transmise la fel,iar în ultimul cadru nu se mai transmite nimic.

Figura 25.Segment static (Sursa: Internet “(Aplicații auto”)

Segmentul dimanic este împărțit în mini-slot-uri,durata acestora se poate modifica.Pentru o transmisie ordonată și programată se utilizează două numărătoare de cadre de timp,câte una pentru fiecare canal.Aceste numărătoare pot fi incrementate simultan în cazul segmentului static,pe când în cazul segmentului dimanic acestea pot fi incrementate independent.

Figura 26.Segment dinamic(Sursa: Internet “(Aplicații auto”)

Fereastra de simboluri are rolul de a transmite anumite simboluri,este opțională,este împărțită în simboluri.

Timpul în care rețeaua este inactivă reprezintă un interval în care nodurile calculează și aplică anumite corecții asupra ceasului,pentru producerea unei sincronizări mai precise.

Avantajele protocolului FlexRay sunt următoarele:

Arhitectura simplă a rețelei automobilului;

Control ridicat;

Reducerea numărului de fire;

Reducerea greutății automobilului.

Toate aceste avantaje au dus la îmbunătățirea industriei automobilului,rezultând astfel autovehicule mult mai sigure,fiabile,care poluează mai puțin ,sunt mai ușor de condus.

Protocolul de comunicatii MOST(Media-Oriented System Transport)

MOST reprezintă rezultatul colaborării dintre Audi,BMW,Daimler.Acest protocol a fost realizat pentru aplicațiile multimedia în mediul automobilelor.MOST a fost proiectat sa funcționeze pe sistemul fibrei optice,astfel încât rata de transfer să fie ridicată.Este destinat aplicațiilor media din automobile precum: sistemele de navigare GPS,radioul mașinii,CD și DVD playere,comenzi vocale etc.

Protocolul de comunicații Bluetooth

Bluetooth reprezintă un protocol de comunicații având la bază undele radio pentru o rețea wireless personală(PAN-Personal Area Network).

Standardul IEEE 802.15.1 acoperă specificațiile Bluetooth,este una dintre cele mai avansate tehnologii de comunicație fără fir.Bluetooth este mijlocul prin care toate echipamentele din jurul nostrum pot interacționa datorită puterii de transfer a datelor mare și consumului scăzut de energie,acționând pe distanțe scurte.

Puterea de transmisie și,prin urmare,intervalul de transmitere al unui modul Bluetooth este definit de clasa sa de putere.Se definesc trei clase de putere.

Tabel 3.Clasele de emisie Bluetooth(Sursa: Internet )

Profilele Bluetooth reprezintă protocoale suplimentare bazate pe standardul Bluetooth pentru a define mai clar ce fel de date tranmite acest modul.În timp ce specificațiile Bluetooth definesc modul în funcționează tehnologia,profilurile definesc modul în care sunt utilizate.

Profilul Generic Access(GAP)are rolul de a asigura legătura în banda de bază,toate celelalte profiluri sunt construite pe acesta,utilizând facilitățile acestuia.

Profilul Serial Port definește cerințele necesare dispozitivelor Bluetooth pentru emularea interfeței cablate seriale RS-232.Astfel,aplicațiile cu legături fizice nu mai trebuie modificate pentru a utiliza Bluetooth,ele pot trata această legătură ca o legătură fizică prin cablu serial.

Profilul Dial-Up Networking(DUN)poate efectua conexiuni de date de tip Dial-Up.Permite unor dispozitive precum laptop-urile accesarea unei rețele telefonice folosind serviciile unui dispozitiv de comunicație(telefon mobil sau modem).Există două tipuri de conexiuni:unul folosește tehnologia RAS(Remote Access Server),iar celălalt realizând conexiuni prin modem-ui fără cabluri.

Profilul FAX prezintă procedurile pentru trimiterea și primirea de fax-uri fără utilizarea cablurilor.

Profilul headset este utilizat pentru transferuri vocale între două dispozitive Bluetooth.

Profilul punct de acces LAN definește modul în care dispozitivele cu funcție Bluetooth pot accesa serveciile unei rețele LAN utilizând PPP.În al doile rând,ne arată modul în care aceleași mecanisme PPP sunt utilizate pentru a forma o rețea compusă din două dispozitive compatibile Bluetooth.

Profilul Generic Object Exchange(GOEP)definește modul în care este stabilită o legatură între client și server.Există trei profiluri derivate din acesta:profilul transferurilor de fișiere definește cerințele pentru dispozitivele Bluetooth necesare transferării fișierelor dintr-un dispozitiv pe alte dispozitive.

Profilul Object Push definește cerințele pentru dispozitivele Bluetooth necesare pentru schimbarea diferitelor tipuri de obiecte,cum ar fi cărți de vizită.

Profilul Synchronisation(Sincronizare)prezintă o metodă de sincronizare a datelor personale între dispozitivele echipate Bluetooth.

Profilul Intercom este foarte util în variant radio +20dB operează pe arii de până la 50-100m,deoarece suportă conexiuni vocale directe punct la punct între dispozitive handset.

Profilul Bluetooth Cordless Telephony permite unor dispozitive Bluetooth handset să se conecteze la o varietate de stații de bază telefonice.

Cu ajutorul acestora tehnologia Bluetooth poate fi utilizată în multe dispozitive și aplicații,păstrând un aspect comun,datorită GAP.

Până în prezent au fost elaborate mai multe specificații Bluetooth care au îmbunătățit aspectele acestei tehnologii.

Bluetooth 1.0 reprezintă prima versiune apărută în anul 1999.Aceasta prezină numeroase lipsuri și probleme:

În cazul în care echipamentele erau produse de firme diferite rezulta incompatibilitate;

Apariția interferențelor cu alte aparate ce emit unde radio.

Bluetooth 1.2 este versiunea lansată în anul 2003 care este compatibila cu versiunea 1.1 și aduce îmbunătățiri:

Prezintă rezistență la interferențe cu alte aparate ce emit unde radio:

Viteza de transfer a datelor crește la 721Kb/s.

În anul 2004 este lansată versiunea 2.0 fiind compatibilă cu celelalte versiuni,ajută la creșterea vitezei de transfer a datelor la 3.2 Mb/s,raza de acțiune este de 100m,prezintă un consum mic de energie.

Bluetooth 3.0 prezintă o îmbunătățire a vitezei de transfer până la 24Mb/s.Aceasta creștere a fost posibilă datorită unei legături 802.11.

În perioada 2000-2001 apar primele produse în care a fost încorporată tehnologia Bluetooth.

Figura 27.Adaptor pentru calculator,laptop (Sursa: Internet)

Tehnologia Bluetooth prezintă o caracteristică de bază o reprezintă capacitatea de transmitere și de recepționare simultan atât comunicațiile vocale cât și cele de date.

Comunicațiile vocale.Se utilizează până la trei canale simultan sau un singur canal care suportă transmisie de date asincronă și transmisie vocală sincronă,simultan.

Comunicații de date: În conexiune asimetrică,un canal de date asincron suportă maxim 732.2 Kb/s în sens direct,iar în sens invers până la 57.6 Kb/s,sau 433.9Kb/s în conexiune simetrică.

În concluzie,protocolul Bluetooth a fost conceput ca alternative fără fir pentru cablul RS-232.În domeniul auto,protocolul Bluetooth prezintă următoarele aplicații:sistem de diagnoză,CD și DVD portabile,sistem hands-free.

Protocol de comunicație vehicul –vehicul

Protocolul de comunicație vehicul-vehicul(V2V) este format dintr-o rețea de comunicație wireless,între vehiculele participante la trafic se realizează un schimb de informații.Viteza de rulare,locația,ruta aleasă reprezintă informațiile transmise.Comunicațiile cu rază scurtă de acțiune(DRSC-dedicated short range communications)asigură transmisia datelor.DRSC reprezintă un standard înființat de FCC(US Federal Communications Commission),ISO(International Organization for Standardization)și IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers)-IEEE 802.11p.

Lățimea de bandă pentru comunicațiile de rază scurtă între vehicule este de 75MHz,la o frecvență de 5.9GHz.

Legăturile de comunicație din sistemul V2V pot fi afectate de o serie de factori:factorii de mediu,viteza de deplasare a vehiculelor.

În concluzie,pentru a utiliza un anumit protocol trebuie să se țină cont de cerințele pe care trebuie să le îndeplinească,cât și de costuri.

Comunicații

Wi-fi

Wi-Fi reprezintă o tehnologie Wireless aparținând Wi-Fi Alliance,care își propune să îmbunătățească conectivitatea dintre echipamentele wireless dintr-o rețea locală bazându-se pe standardele IEEE 802.11.Wi-Fi Alliance reprezintă o companie care certifică produsele după un set de teste pentru a determina conectivitatea.

Tehnologia Wi-fi oferă posibilități calculatoarelor,consolelor pentru jocuri,telefoanelor mobile să se conecteze la internet când acestea se află într-o arie de acoperire a unei rețele wireless conectată la internet.Hospot-ul reprezintă o zonă delimitată de unul sau mai multe puncte de acces.În general,hospot-urile și toate punctele de acces Wi-Fi au o rază limitată de acțiune,de ordinul a 100m sau chiar mai puțin ,fără obstrucții.Hospot-urile pot fi cu acces liber(freespots) sau numai pentru anumiți utilizatori.

Rețelele Wi-Fi pot fi configurate în mai multe topologii:

Topologia punct la punct(point to point –PTP) constă în conectarea prin intermediul unei legături punct la punct,PTP.Prin legătura PTP se pot conecta direct clădiri și ca urmare costurile aferente liniilor închiriate sunt eliminate.

Topologia punct la multipunct(Point to multipoint-PMP)permite unui set de noduri să protejeze o conexiune cu un nod singular central.O astfel de soluție se practică pentru conectarea unei clădiri centrale cu alte clădiri adiacente(de exemplu într-un campus,oraș sau cartier).

Topologia bazată pe puncte de acces(Access Points-AP).Clienții comunică prin intermediul punctelor de acces care asigură acoperirea radio a zonei.Sunt utilizate mai multe puncte de acces wireless amplasate astfel încât zonele acoperite să se suprapună 10÷15% pentru a permite roaming-ul.

Topologia în perechi(modul ad-hoc).Într-o astfel de rețea,punctele de acces nu mai sunt necesare,deoarece dispozitivele-client comunică direct unele cu altele.O caracteristică a acestei rețele este aceea că orice nod al rețelei(în particular un calculator) poate devein membru sau părăsi rețeaua oricând,acest fapt reprezintă un

avantaj(reconfigurabilitatea facilă a rețelei),cât și un dezavantaj(nu se cunoaște exact numărul membrilor rețelei și identitatea acestora).

Topologia mesh are la bază crearea rețelelor ce utilizează conexiuni folosind mai multe noduri intermediare pentru transmiterea pachelor IP,între nodul inițiator și cel de destinație.

Un avantaj al acestei topologii o reprezintă adăugarea/înlăturarea nodurilor sau modificarea locației acestora.Costurile acesteia sunt reduse,traficul este echilibrat.

Avantajele comunicației Wi-fi:

Wi-Fi oferă posibilitatea de a dezvolta rețele fără a folosi cablul pentru conexiunea între dispozitive,reducând astfel costul efectiv al lucrării.

Dezavantaje:

rețelele Wi-Fi au arie de acoperire limitată.Un router Wi-Fi normal ce folosește standardele 802.11b,802,11g,cu o antenă standard,are o arie de acoperire de circa 32m în spațiu închis și 95m în spațiu deschis.Aria de acoperire variază în funcție de frecvența de bandă.

Codarea ce mai des folosită în standardele de comunicații wireless a fost Wired Equivalent Privacy(WEP),dar s-a dovedit a fi ușor de pătruns chiar și în cazul în care este corect configurat.În anul 2003 a fost introdusă codificarea Wi-Fi Protected Access (WAP)pentru rezolvarea problemei.

Detalii Wi-Fi

Dezvoltarea noului standard 802.11n este bazată pe MIMO(Multiple input,multiple output).MIMO este o tehnologie ce a fost adoptată pentru a putea funcționa și pentru alte câteva standard wireless în afară de 802.11,ca de exemplu standardul 4G.Acest standard folosește o tehnică numită multiplexare spațială pentru a transporta două sau mai multe streamuri de date simultan pe același canal de frecvență.Generând streamuri spațiale multiple este nevoie de transmițătoare și receptoare multiple și de căi distincte,necorelate pentru fiecare stream ce se trimite prin mediu.

Capacitatea de multiplexare spațială este obligatorie pentru produsele Wi-Fi 802.11n.

În timp ce rețelele mai vechi operează pe canale de 20 MHz, 802.11n definește utilitatea canalelor pe 20 si 40 MHz cu până la 4 streamuri spațiale pe canal.

Tabel 5.Standardul 802.11 și variantele sale (Sursa:Internet)

Un sistem MIMO (Multiple input,multiple output) are un anumit număr de emițătoare N și un anumit număr de receptoare M.Semnalul de la fiecare din cele N emițătoare poate ajunge la fiecare din cele M receptoare pe căi diferite în canal. MIMO lucrează mai bine dacă aceste căi sunt distincte spațial, rezultând în recepționarea de semnale care sunt necorelate.

Multi-căile ajuta la decorelarea canalelor, și astfel sporesc eficiența multiplexării spațiale.

Securitatea de bază a rețelelor wireless este asigurată de următoarele funcții implementate:

• SSID (Service Set Identifiers);

• WEP (Wired Equivalent Privacy);

• Verificarea adresei MAC (Media Acces Control).

SSID este un cod care definește apartenența la un anumit punct de acces wireless. Toate dispozitivele wireless care vor să comunice într-o rețea trebuie să aibă SSID-ul propriu, setat la aceeași valoare cu valoarea SSID-ului punctului de acces pentru a se realiza conectivitatea.

WEP poate fi folosit pentru a ameliora problema transmiterii continue a SSID-ului prin criptarea traficului dintre clienții wireless și punctul de acces. Se realizează prin aceasta o autentificare printr-o cheie (shared-key authentication). Punctul de acces transmite clientului wireless o provocare pe care acesta trebuie s-o returneze criptată. Dacă punctul de acces poate decripta răspunsul clientului, are dovada că acesta posedă cheia validă și are dreptul de a intra în rețea. WEP dispune de două posibilități de criptare – cu cheie de 64 de biți sau de 128 de biți.

Desigur, WEP nu asigură o securitate prea mare. Hackerul dotat cu echipament de monitorizare poate recepționa și înregistra întâi provocarea plecată de la punctul de acces apoi răspunsul criptat al clientului și, pe baza unor procesări se poate determina cheia pe care apoi o poate folosi pentru a intra în rețea.

Verificarea adresei MAC. Se poate spori securitatea rețelei, dacă administratorul de rețea utilizează filtrarea adreselor MAC, adică punctul de acces este configurat cu adresele MAC ale clienților cărora le este permis accesul în rețea.

Din nefericire, nici această metodă nu asigură o securitate prea mare. Un hacker poate să înregistreze secvențe din trafic și, în urma unor analize, poate să extragă o adresă MAC pe care ulterior o poate folosi pentru a intra în rețea.

În concluzie,modalitatea de interconectare cu ajutorul cablurilor va dispărea,deoarece majoritatea companiilor apreciază ușurința și costurile reduse de instalare ale rețelelor Wi-Fi.

LORA(Long Range Wireless Network)

LORA(Long Range Wireless Network) reprezintă un protocol de radio transmisii cu ajutorul căruia se formează rețelele de obiecte inteligente.Structura sa este a unei rețele de telefonie mobilă,dar în loc de a avea o singură rețea interconectată,Lora permite implementarea mai multor rețele independente peste aceeași infrastructură.

Tabel 5.Specificațiile de funcționare a protocolului LoRaWAN(Sursa :Internet)

Arhitectura generică a unei rețele LORA WAN este compusă din:

Noduri: reprezintă elementele rețelei Lora cu rol în monitorizarea și controlul infrastructurii date(senzori pentru parcări,dispozitive de telgestiune a sistemelor de iluminat etc.).

Stație de bază(Gateway) Lora:este poarta de acces prin care primește datele de la noduri prin protocolul Lora WAN,iar apoi le transferă prin internet la serverul de rețea.Conexiunea la serverul de rețea Lora poate fi Ethernet,celulară sau orice alte legături de comunicații cu sau fără fir,care oferă conexiuni la internet.Cu ajutorul conexiunilor IP standard,statiile de bază sunt conectate la serverul de rețea.Datele utilizează un protocol standard,care poate fi conectat la orice rețea de telecomunicații,indiferent dacă este publică sau privată.

Serverul de rețea(Network server) are rolul de a gestiona rețeaua.Serverul de rețea acționează pentru a elimina pachetele duplicate,controlează viteza de transmisie a datelor.

Server de aplicații: Din acest server se pot accesa aplicațiile care consumă datele de la noduri și le afișează în așa fel încât să ofere informațiile cele mai relevante pentru client.

Symphony Link

Symphony Link reprezintă un sistem wireless, utilizat de clienți și de companii care au nevoie de fiabilitate ridicată și caracteristici avansate în sistemul lor LPWA(Low Power Wide Area Network).

Este o alternativă specifică LORAWAN,fiind un protocol de rețea publică dezvoltat de LORA Alliance pentru rețelele de transport.

Symphony prezintă următoarele caracteristici:

Repetoare:Extinderea intervalului rețelei Symphony Link fără a afecta capacitatea.Repetoarele prezintă cost redus față de punctele de acces în aer liber,permițând clienților rețelei Symphony să acopere suprafețe mai mari fără a cheltui alți bani.Din punct de vedere energetic,acestea au o eficiență ridicată,deoarece pot fi alimentate cu energie solară sau cu baterii.

Nicio configurație pe dispozitiv:unul dintre dezavantajele pe cale le poate avea atunci când este implementată o altă rețea LPWA este gestionarea mai multor chei de criptare pe dispozitiv,pe partea de server.Atunci când se utilizează Symphony,configurația dispozitivului gazdă este aceeași pentru toate dispozitivele de același tip,iar schimbul de chei este gestionat prin intermediul arhitecturii Diffie Hellman AES.

Date trimise în timp real:Înainte de fiecare transmisie,un dispozitiv calculează legătura inversă la gateway(poarta de acces) și îsi ajustează puterea de transmisie și factorul de împrăștiere sau rata de modulație.În acest fel,nodurile din întreaga rețea au un buget de legătură echilibrat.Nodurile apropiate transmit rapid,iar cele aflate la distanță transmit mai lent.

Modul LL-RLP-20 sau LL-RXR-27

Modulul LL-RLP-20 sau LL-RXR-27 reprezintă un transceiver radio integra,cu două direcții,de putere redusă.Modulele sunt optimizate pentru utilizarea în banda de frecvență de 915MHz,fie în banda de frecvență de 868MHz.Modulele utilizează o modulație de frecvență Chirp pentru minimizarea intervalului de timp,reducând în același timp consumul și puterea.

LL-RLP-20 sau LL-RXR-27 sunt aproximativ identice,cu excepția faptului că LL-RXR-27 induce o putere la transmisie și un amplificator cu zgomot redus în calea de recepție.

Caracteristicile modului LL-RLP-20:

Sensibilitatea receptorului:-140dBm;

Puterea transmisă: 60mW/17.5 dBm;

Curentul de vârf TX:122mA;

Curentul de vârf:10 Ma.

Caracteristicile modulului LL-RXR-27:

Sensibilitatea receptorului:-137dBm;

Puterea transmisă: 250mW/24dBm;

Curentul de vârf TX:480mA;

Curentul de vârf:40 mA.

Dispecerate/Centre de control și monitorizare

Centre de management al traficului rutier

Un centru e management al traficului reprezintă centrul operțiunilor de transport.Acesta are rolul de a superviza,monitoriza și controla traficul rutier cu scopul de a îmbunătăți sistemul de transport.

Sistemul de management al traficului rutier din București

Sistemul BTMS (Bucharest Traffic Management System) a fost furnizat în perioada 2008-2009 de grupul Swarco alături de alți colaboratori,având ca beneficiar Primăria Municipiului București,cu scopul de a ajuta la fluidizarea traficului urban,reducerea timpului de transport,a eventualelor indicente rutiere,consumului de carburant.

În Municipiul București exista 434 de intersecții semaforizate.Dintre acestea,171 de intersecții făceau parte din sistemul BTMS la finele lui 2015.

BTMS cuprinde următoarele subsisteme:

UTC(Urban Traffic Control)-Controlul traficului urban;

PTM(Public Transport Management)-Managementul traficului public;

CCTV(Video Monitoring System)-Supraveghere video;

CCSS(Central Command and Supervision System)-Sistem de supervizare și coordonare central .

Sistemul de management al traficului a constat în:

Restaurarea semaforizarii în intersecții cu mijloace moderne (butoane pentru trecerile de pietoni, semafoare cu tehnologie LED);

Montarea detectorilor de prezență și a camerelor video în intersecții;

Implementarea sistemelor software pentru managementul traficului (în centrele de control,intersecții,pe autovehicule).

Controlul traficului urban

BTMS include o necesitate de a efectua îmbunătățiri fizice la un număr de intersecții,precum și introducerea unui subsistem adaptiv de trafic UTC.Subsistemul UTC reprezintă o forma specializată de management al traficului ce integrează și coordonează pe arie largă semnalizările semafoarelor,pentru dirijarea fluxurilor de trafic în rețeaua de drumuri.

Măsurarea automată a parametrilor de trafic pentru orice sistem adaptiv UTC este foarte importantă să se desfășoare în mod fiabil și precis.

Sistemul răspunde la diferitele tipuri de defecțiuni:

căderea sistemului central;

căderea intersecțiilor învecinate;

căderea rețelei de comunicații;

căderea detectorilor de trafic;

căderea automatului de trafic.

Introducerea sistemul de management și control al traficului în Municipiul Bucuresti a dus la scăderea considerabilă a timpului petrecut în trafic ,reducerea nivelului de poluare.

Managementul transportului public

Tehnologiile de detecție a vehiculelor și comunicațiilor de date se află printre elementele de bază care alcătuiesc infrastructura unui subsistem PTM.

Centrul de control,subsistemele de bord,sistemele de comunicații reprezintă componentele unui sistem de gestionare a flotei.Componentele sunt transformate de aplicația software într-un sistem funcțional.

Pentru un vehicul unic,soft-ul este capabil să producă cereri de prioritate către sistemul de semaforizare,dar pe baza verificării mai multor criterii: în funcție de tipul de bandă de circulație( rezervate,separate,mixte),în funcție de vehicul(tramvai,autobuz),de intârzierea vehiculului.Față de sosirea absolută a vehiculului in intersecție,cererile de prioritate sunt exprimate în termeni de timp.

Implementarea acestui subsistem duce la reducerea timpilor de deplasare,respectarea unei programări a sosirii și a plecării vehiculelor din stație.

Supraveghere video

Subsistemul CCTV are ca principal obiectiv supravegherea intersecțiilor,detectarea incidentelor.Sistemul de televiziune cu circuit închis este alcătuit din echipamente de ultimă generație oferind informații de supraveghere și înregistrare de cea mai bună calitate.Imaginile pot fi inregistrate continuu,la calitate maximă,pe o durată de 31 de zile.

Figura 28.Aplicația CCTV(Sursa :Internet)

În figura de mai sus se pot observa următoarele:

Lista camerelor(stânga sus);

Lista imaginilor și a capturilor video înregistrate(stânga jos);

Vizualizarea fluxurilor video(dreapta);

Sistem de supervizare si coordonare central

Acest subsistem are rolul de a monitoriza traficul,de a raporta orice eroare apărută la nivel de comunicații.În cadrul subsistemului CCSS sunt configurate și instalate:

Componentele centralizate ale fiecărui subsistem;

Subsistemul de management al defectelor care asigură gestiunea incidentelor și avariilor,gestiunea echipamentelor,rapoarte și statistici;

Interfața grafică comună.

Figura 29.Centrul de comandă al traficului din București(Sursa:Internet)

Centrul de control reprezinta postul central al sistemului reprezentat de BTMS.Acesta prezinta urmatoarele avantaje:

Traficul este monitorizat permanent cu ajutorul subsistemelor UTC,CCTV,orice problema aparuta este sesizata apoi autoritatilor competente.

Inregistrarile de trafic sunt stocate si salvate in arhiva si se pot folosi ca probe in instanta.

Utilizatorii pot accesa toate aplicatiile sistemului foarte usor ,folosind interfata grafica comuna.

Sistem de management al traficului rutier din Iași

În anul 2013,UTI GRUP implementează în Iași un sistem de manangement al traficului rutier.Prin realizarea acestui sistem se presupune fluidizarea traficului rutier și pietonal,reducerea numărului de accidente și ambuteiaje ,dar și scăderea poluării datorate vehiculelor staționate la traversarea intersecțiilor.

Sistemul presupune modernizarea a 90 de intersecții,fiind echipate cu semafoare noi și cu automate de dirijare a traficului care,prin intermediul unor senzori montați în carosabil,vor permite funcționarea sistemului de management al traficului în regim de dirijare adaptiv.

Traficul rutier este monitorizat și prin intermediul unui sistem de supraveghere video cu circuit închis la nivel urban,imaginile fiind vizualizate și prelucrate de Centrul de Control.

Subsistemul de solicitare a fazei dedicate traversării pietonilor reprezintă o parte importantă a acestui sistem.În intersecții sunt implementate butoane speciale,de culoare galbenă,cu ajutorul cărora pietonii vor solicita eliminarea fazelor pentru traversare.Astfel,traficul este optimizat prin eliminarea fazelor pentru traversare atunci când în intersecție nu sunt pietoni și,creșterea volumului de vehicule datorat majorării timpului de verde.

Figura 30.Peretele de monitoare ale centrului din Iași(Sursa:Internet)

Sistemul de managemet al traficului rutier din Timișoara

Prin acest proiect se urmărește îmbunătățirea fluxului rutier ,siguranța cetățenilor orașului prin introducerea unui sistem adaptiv de management al traficului și supravegherea video pentru zonele care prezintă risc de accident mai mare.

Centrul de comandă și control al traficului din Municipiul Timișoara are rolul de a monitoriza sistemele de management al traficului,de a coordona sistemele de informare cu ajutorul panourilor cu informații variabile care sunt amplasate în oraș,dar și monitorizarea sistemelor de aplicare a legii pentru depășirea limitei de viteză și a trecerii pe culoarea roșie a semaforului.

Centrul de comandă dispune de un perete de monitoare-videowall display,fiind cel mai modern din țară,cu o suprafață de 22,08m2,dar și de camera serverelor ,care permite funcționarea corespunzătoare a sistemelor hardware și software instalate în aceasta.

Figura 31.Centrul de comandă din Timișoara(Sursa:Internet)

Figura 32.Camera serverelor(Sursa:Internet)

Platforma de integrare OMNIA

OMNIA reprezintă o soluție introdusă de SWARCO pentru transportul rutier.Poate fi adoptată pentru sisteme care au mai multe aplicații instalate,precum și în orașe,care au un stadiu de dezvoltare incipient.

Această platformă prezintă o interfață grafică ușor de utilizat,iar operatoul poate vizualiza ferestre multiple.Datele,precum și toate măsurătorile legate de trafic(viteza,volumele de trafic) sunt colectate și stocate în arhiva sistemului central.

Pentru toate componentele sistemului,starea diagnosticării este actualizată în mod constant.Datele sunt stocate și puse la dispoziție prin intermediul unor ferestre dedicate și a unor rapoarte detaliate.

UTOPIA SPOT reprezintă o strategie de management al traficului rutier urban ce

îmbină optimizarea la nivel local,caracterizată de viteza de răspuns ridicată la schimbările de trafic,cu interacțiunea puternică cu celelalte intersecții și optimizarea globală a ariei extinse.

Această optimizare la nivel local reprezintă o funcție obiectivă de analiză a costurilor,ce include termini de calcul pentru întârzieri și opriri la stop de pe legăturile care aduc și eliberează traficul din intersecția respectivă.

Sistemul poate aloca prioritate ponderată,selectivă sau absolută anumitor categorii de vehicule(de exemplu vehiculele de transport public care sunt întarziate față de graficul de circulație),fără a afecta celelalte categorii de trafic.

Estimarea densității traficului necesită detectoare de trafic(de tip buclă electromagnetică sau de alte tipuri):

La intrarea în intersecție,pe fiecare bandă,pentru măsurători de densitate a traficului și modelarea cozilor de vehicule;

La ieșirea din intersecție,pe fiecare bandă de circulație,pentru estimarea parametrilor dinamici(rapoarte părăsiri,procente de viraje etc.).

Traficul staționar generat de prezența cozilor de vehicule la semafoare nu trebuie să influențeze detectoarele amplasate.Trebuie amplasat câte un detector pe fiecare bandă pentru identificarea in mod separat pe fiecare bandă.

Un mare avantaj în realizarea optimizării la nivel local,atât pentru sistemul de reglare a traficului ,cât și pentru cel de management al transporturilor publice:rețeaua nu este încărcată de comunicații cu mesaje,o bună parte din calculele de optimizare se realizează local,fără a mai fi nevoie să se transmită datele prin sistem,iar durata de răspuns este micșorată.

Sistemul SPOT are la bază executarea calculelor pentru ajustarea duratelor de semnalizare,în timp real,cu scopul de a minimiza “costul” socio-economic total al sistemului de trafic.

În sistemul UTOPIA-SPOT se pot distinge 3 niveluri:

Nivelul central de calcul;

Automatul de calcul;

Semafoarele.

Figura 33.Nivelurile sistemului UTOPIA SPOT(Sursa Internet)

De optimizarea locală se ocupă unitatea SPOT,aceasta este integrată în automatul de trafic. Este necesară realizarea comunicației între intersecția controlată și intersecțiile vecine,pentru a permite automatelor de trafic să raspundă la situația reală.

Centru de management al traficului în Galați

Datorită creșterii traficului rutier,UTI a implementat un sistem de management în orașul Galați,care asigură unda verde,având rolul de a facilita trecerea prin intersecție a vehiculelor,dar și gestionarea accidentelor.

Toate informațiile sunt transmise către Centrul de control al traficului prin intermediul rețelei de comunicații radio.Soft-ul coordonează toate intersecțiile analizând datele culese,iar în funcție de informații precum:numărul de mașini care se apropie de intersecție,viteza de deplasare,direcția de mers,accidentele rutiere,etc se stabilesc timpii de semaforizare.

Acest sistem este similar ca funcționare cu cele implementate în București,Iași,Craiova.

Managementul transportului public

Din cauza creșterii populației urbane și traficul rutier este în deplină dezvoltare.Transportul public prezintă un rol important în ceea ce privește managementul traficului urban.

Pentru îmbunătățirea activității transportului public rutier,prioritizarea transportului este importantă.Pentru o eficiență crescută a flotei trebuie să se reducă timpii de deplasare,rezultând o posibilă reducere a numărului de autovehicule.

Soluția propusă de UTI GRUP permite:

Pentru transporturile în comun să se acorde prioritate,ceea ce conduce la reducerea timpilor de călătorie ,aceștia fiind foarteimportanți pentru pasageri,iar pentru operatorii de transport reprezintă o economie semnificativă ,deoarece transportul este mai rapid.

Introducerea unui sistem de comunicație prin radio pentru gestionarea priorității autobuzelor,tramvaielor.

Analiza,supravegherea și optimizarea în ceea ce privește acordarea priorității transportului public.

Sistemele de informare a călătorilor reprezintă centrul de comunicare între operatorii de transport și pasajeri.Aceste sisteme pot furniza informații precum:orele de sosire și de plecare a vehiculelor,cauzele defecțiunilor sistemului de transport în comun.

Figura 34.Vizualizarea vehiculelor (Sursa Internet)

Acestă soluție permite vizualizarea grafică a vehiculelor de transport în timp real pe hărți.Dispecerii sunt informați cu privire la poziția vehiculului comparativ cu orarul prestabilit,cele mai recente mesaje primite sau trasmise către vehicul.

În cazul unor accidente sau a unor vehicule defecte,coordonatorii de trafic pot decide pe ce rute alternative să meargă.

Toate intersecțiile sunt conectate între ele prin fibră optică și cu Centrul de control unde transportul public este monitorizat și controlat.

Centrul de management al parcărilor

Pot să scriu despre aplicatia eparking?

Nu am gasit un centru…..

Rio de Janeiro-Centrul de Operațiuni

Rio de Janeiro găzduiește peste 11,8 milioane de personae, este cel de-al doilea oraș bogat din Brazilia și a fost cel mai bogat din lume în 2005. Acesta este un centru economic și educațional din Brazilia, o destinație turistică recunoscută la nivel global și un centru cultural. . Orașul se află pe o câmpie de coastă înconjurată de dealuri și munți, iar ploile puternice de vară provoacă inundații catastrofale și alunecări de teren. Guvernul Municipal din Rio trebuie să mențină o capacitate puternică de a anticipa și de a reacționa la urgențe cum ar fi inundațiile regulate și alunecările de teren.

Guvernul orașului Rio de Janeiro și-a dat seama că trebuie să îmbunătățească gestionarea situațiilor de urgență și de intervenție în caz de inundații.

Centrul de Operațiuni de la Rio a fost inaugurat în decembrie 2010,având peste 400 de membri,are rolul de a integra datele și funcțiile de monitorizare pentru aproximativ 30 de agenții municipale.

Centrul de control acționează rapid la evenimentele care se petrec ,având ca scop principal asigurarea siguranței cetățenilor.

Figura 35.Centrul de Operațiuni Rio de Janeiro(Sursa :Internet)

Deoarece lucrează cu institutul meteorologic și urmărind acțiunile pe afișajele display-urilor ale hărților Google,eventualele evenimente neobișnuite,cum ar fi accidente,întreruperi de curent sau furtuni,sunt cunoscute de operatori ,iar aceștia pot lua rapid măsuri de prevenire a problemelor.

Figura 36.Hartă pentru monitorizarea evenimentelor(Sursa:Internet)

În cazul accidentelor sau a aglomerărilor,participanții la trafic sunt direcționați către alte rute,astfel condițiile de trafic să fie accesibile.

Cu ajutorul Facebook-ului,cât și a Twitter-ului,centrul trimite alerte și actualizări atât ziua cât și noaptea în cazul unor evenimente.

În concluzie,toate centrele de management al traficului au ca scop principal eliminarea problemelor apărute în traficul rutier pentru a permite participanților să circule în siguranță.