Varování před pracemi na silnici (RWW)

Cílem případu užití „Varování před pracemi na silnici“, anglicky Road Work Warning (běžně užívaná zkratka RWW), je upozornit řidiče na potenciální riziko na dálnici představované pracemi na silnici, které probíhají na předpokládané trase. Pracemi na silnici se rozumí jednak práce statické (např. stavební, probíhající na konkrétním místě), nebo práce pohyblivé/mobilní, jakými je např. odklízení sněhu v rámci zimní údržby komunikací, sekání trávy podél komunikace apod.

Předmětem aplikace je s využitím technologie C-ITS varovat řidiče o tomto riziku, včetně zobrazení doplňujících informací o rozsahu prací, uzavřených jízdních pruzích, o omezení rychlosti a o vzdálenosti k předmětnému místu. Pro zobrazení varování a souvisejících informací se využívá HMI ve vozidle, které může být přímo součástí vozidla, nebo jako samostatné příslušenství nezávislé na výrobci vozidla.

Jedná se o jeden z nejrozšířenějších případů užití zaváděný v různých pilotních projektech C-ITS v mnoha státech po celém světě, a to z důvodu potenciálně vysoké nebezpečnosti provádění prací na pozemní komunikaci, obzvláště pak na komunikaci dálničního typu, kde se vozidla pohybují vysokou rychlostí. V České republice je use-case RWW aplikován v rámci mezinárodního projektu C-ROADS a to na tzv. C-ITS koridoru Mirošovice-Rudná a nově (2019) na dálnicích D5, D11 a na části D1 v Brněnské aglomeraci. V zahraničí se s aplikací tohoto UC můžeme setkat např. v sousedním Rakousku a dalších státech.

Nadskupina: C-ITS aplikace

Podskupiny: C-ITS zprávy, stanice C-ITS

ITS-S – ITS Stanice je entita v komunikační síti, která se skládá z aplikací, zařízení, komponent síťové a přístupové vrstvy stanovených v ISO 21217, které jsou provozovány v zabezpečené doméně

CAM – standardizovaný formát zpráv pro šíření základních informací o vozidlech (poloha, rychlost, směr, atd.).

C-ITS – ITS systém, který pro zajištění funkcí využívá komunikace mezi inteligentním vozidlem a infrastrukturou nebo vozidly.

DENM – standardizovaný formát zpráv pro přenos varovných informací

OBU – Palubní jednotka – Součást C-ITS umístěném ve vozidle; základní součást palubního zařízení (OBE), podporující přinejmenším bezdrátové rozhraní

Případ užití, Use-case – Popis kroků a aktérů realizujících určitý konkrétní úkol. Ve smyslu C-ITS se jedná o popis jednoho konkrétního účelu z množiny C-ITS základních služeb

RSU - jednotka na straně infrastruktury - zařízení umístěné na straně infrastruktury, které řídí signály a poskytuje informace; součást C-ITS umístěná na infrastruktuře jako stacionární jednotka.

Centrální stanice ITS - C-ITS-S – Centrální prvek C-ITS plnící funkci sběru informací, jejich předávání a zajišťování dílčích částí po navazující řídící a informační systémy v obousměrné komunikaci.

ITS-G5 – Evropský standard pro komunikaci mezi vozidly nebo mezi vozidlem a infrastrukturou. Jedná se o přístupovou technologii využívající frekvenční pásma přidělená evropským inteligentním dopravním systémům.

C-ITS Back office, C-ITS BO –  centrální server C-ITS systému, zpravidla provozovaný  poskytovatelem služby – správcem komunikace.

Případ užití RWW je realizován pomocí tzv. C-ITS jednotek – stanic. Jednotka umístěná ve vozidle přijímá C-ITS zprávy obsahující potřebné informace. Pro potřeby tohoto UC se jedná o zprávy typu DENM (Decentralized Environmental Notification Message). Dále je potřeba alespoň jedna další C-ITS stanice, která zprávu vytváří a rozesílá. Touto vysílající stanicí může být buď jiná vozidlová jednotka (umístěná např. ve vozidle údržby nebo výstražném vozíku), jednotka umístěná na infrastruktuře (RSU), případně se může jednat o imaginární C-ITS stanici představovanou tzv. C-ITS Back Office, neboli centrálním serverem systému. V obou případech je zde vygenerována zpráva DENM a ta je vysílána v režimu „broadcast“ – tedy všem jednotkám, které ji mohou přijmout. Jako technologie přenosu je použita buď DSRC komunikace ITS-G5 (v případě, kdy vysílá jednotka umístěná na pozemní komunikaci – ve vozidle či vozíku či na infrastruktuře), nebo mobilní síť LTE v případě, že je zpráva DENM generována a vysílána z Back Office. Používá se také kombinace obou způsobů, a to v případě, že je DENM zpráva generována v BO, odkud je prostřednictvím LTE sítě rozesílána na infrastrukturní jednotky RSU, které ji dále šíří prostřednictvím ITS-G5 komunikace.

Funkci popisovaného případu užití lze popsat pomocí zobecněného scénáře neboli posloupnosti kroků potřebných pro jeho realizaci:

1. Generování C-ITS zprávy typu DENM (automaticky v RVU nebo manuálním vytvořením události „Práce na silnici“ v centrálním serveru nebo HMI jednotky RVU). Zpráva DENM může dle typu zdroje obsahovat různé doplňující informace (např. při generování události v C-ITS BO může být vysílán počet jízdních pruhů, rychlostní omezení a další informace).
2. Distribuce DENM zprávy (a jejích aktualizací) pomocí technologie ITS-G5 (lokálně v místě vysílání, dosah cca 300 – 1000 metrů, nebo pomocí sítě LTE z C-ITS BO.
3. Příjem a zpracování zprávy (a jejích aktualizací) ve vozidlové jednotce OBU.
4. Zobrazení informace řidiči prostřednictvím HMI ve vozidle.

Jednotlivé kroky jsou blíže popsány v následujících podkapitolách.

1. Generování zprávy DENM

Obsah zprávy DENM vychází z C-ITS služby Decentralized Environmental Notification Basic Service popsané normou ETSI EN 302 637-3. Zpráva DENM obsahuje řadu atributů, které slouží k její identifikaci, identifikaci odesílatele, typu varování, lokality a mnoha dalších. Pro potřeby případu užití je pak definována sada atributů povinných a volitelných, které dostatečně definují potenciální nebezpečí na pozemní komunikaci. Příkladem těchto atributů jsou:

Výčet atributů není konečný, nicméně slouží pro názornost vyplnění informací do zprávy. Kompletní struktura zprávy je popsána ASN.1 popisem v ETSI EN 302 637-3 a její vytvoření je úlohou SW stacku C-ITS stanic

2. Distribuce zprávy DENM

Po vytvoření zprávy by mělo dojít k podepsání zprávy pomocí digitálně podepsaného veřejného klíče vydaného certifikační autoritou příslušné PKI infrastruktury. Poté dojde k serializaci zprávy do binárního formátu a její rozeslání požadovanou technologií (ITS-G5/LTE případně oběma). Pro účely podepisování zpráv by daná C-ITS stanice měla být vybavena hardwarovým bezpečnostním modulem HSM.

3. Zpracování zprávy DENM

Přijímající C-ITS stanice, je-li v dosahu stanice vysílající (nebo je-li jí zpráva doručena prostřednictvím LTE), zprávu DENM obdrží a musí ji zpracovat. Základním krokem je určení, zda je zpráva pro přijímající stanici relevantní a zda je důvěryhodná. Důvěryhodnost zprávy je řešena ověřením klíče vysílajícího subjektu, relevance pak záleží na mnoha faktorech jako je čas vytvoření zprávy, její platnost, dále směr na pozemní komunikaci, pro který je zpráva určena, geografická relevance zprávy (zda se jednotka nachází v zóně relevance předmětné události) atd. Pokud podmínka důvěryhodnosti a relevance není splněna, je zpráva zamítnuta jako neplatná. Pokud podmínky splněny jsou, SW stack přijímající jednotky „přečte“ a vyhodnotí informace obsažené v atributech zprávy a předá je k zobrazení řidiči.

4. Zobrazení informace řidiči

Zobrazení informací řidiči probíhá pomocí HMI rozhraní člověk-stroj, zpravidla se pak jedná o displej infotainmentu vozidla (je-li C-ITS jednotka integrována ve vozidle jako jeho součást), nebo o displej připojený k C-ITS jednotce, je-li tato samostatným příslušenstvím. Příkladem podoby zobrazení předmětné informace je následující obrázek.

ETSI EN 302 637-1 Intelligent Transport Systems (ITS); Vehicular Communications; Basic Set of Applications; Part 1: Functional Requirements

ETSI EN 302 637-2 Intelligent Transport Systems (ITS); Vehicular Communications; Basic Set of Applications; Part 2: Specification of Cooperative Awareness Basic Service

ETSI EN 302 637-3 Intelligent Transport Systems (ITS); Vehicular Communications; Basic Set of Applications; Part 3: Specification of Decentralized Environmental Notification Basic Service

C-ROADS CZ – Use Case katalog