Envío de mensajes de tráfico en tiempo real mediante RDS-TMC

Envío de mensajes
de tráfico en tiempo
real mediante
RDS-TMC
Ampliación de Redes - Ingeniería Informática
Autor: David Torres Garrigós
Fecha: 14 de noviembre de 2015
1. Descripción
Desde hace muchos años, se ha estudiado la manera de transmitir datos de tráfico a los
conductores para mantenerlos informados de las incidencias que suceden en la carretera,
y por tanto puedan actuar en consecuencia.
A mediados de los años 80 comenzó a aparecer un nuevo sistema de transmisión de
mensajes, que superaba ampliamente los ya conocidos: boletines de radio y televisión,
información telefónica, y a otros que irían surgiendo: Internet, transmisión de datos por
GSM o teletexto. Este nuevo sistema se conoce como RDS-TMC, debido a las
tecnologías en las que está basado.
La ventaja principal de RDS-TMC respecto al resto de sistemas de transmisión de
información es su ubicuidad, que consigue el objetivo principal deseado, la transmisión
de incidentes en tiempo real a un coste bajo. Otros medios como la televisión o Internet
tienen el problema de ser demasiado estáticos, y otros como GSM o el teléfono tienen el
problema del coste. Por último, los boletines de radio suelen aportar datos de una
calidad bastante pobre, y que muchas veces de poco sirven a los conductores.
RDS-TMC se apoya en dos tecnologías principales para su funcionamiento, como su
propio nombre indica:

RDS (Radio Data System) es un medio físico de transmisión de información a
través de la señal de radio de onda corta.

Sobre RDS se han definido a más alto nivel formatos de organización de
información. TMC (Traffic Message Channel) es uno de estos formatos, que está
orientado a la transmisión de un evento de tráfico.
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Un sistema RDS-TMC estaría formado por los siguientes elementos:

Fuente de datos: La fuente de datos es un contenedor de datos del cual se extrae la
información relacionada con el tráfico que se acabará emitiendo. Esta base de datos
será la encargada de recoger los datos sobre el tráfico referidos a una determinada
región geográfica. Es preciso remarcar que esta fuente de datos no necesariamente
interactuará sólo con el sistema RDS-TMC, sino que lo normal será que interactúe
con muchos otros sistemas, y que mantenga información centralizada sobre las
incidencias de tráfico.

Servidor RDS-TMC: El servidor RDS-TMC lee la fuente de datos periódicamente,
extrayendo la información que le interesa, y la codifica según un protocolo llamado
ALERT-C. Además se encarga de enviar la información resultante al codificador
RDS, normalmente siguiendo el protocolo a nivel de enlace conocido como UECP
(Universal EnCoder Protocolo), que define el formato de trama SPB-490.

Codificador RDS: Recoge las tramas enviadas por el servidor RDS-TMC, y
después de extraer los datos necesarios, forma mensajes TMC, que son incorporados
a la señal de radio que se esté emitiendo en ese momento, siguiendo los protocolos
técnicos relacionados con RDS.
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
Emisora FM: Consiste en aquellos sistemas orientados a la transmisión de una
señal modulada en frecuencia al medio aéreo. Se encarga por tanto, de la difusión de
la señal de radio, que transporta los mensajes TMC.

Navegador de abordo con soporte RDS-TMC: El navegador, después de
sintonizarse en la emisora correcta, comienza a interpretar los mensajes TMC que le
están llegando, y se encarga de transmitir la información decodificada del mensaje
al conductor, en un formato entendible para él.
2. RDS
2.1. Descripción
Se define RDS como un sistema de
radiodifusión de datos que permite añadir,
de forma inaudible para el oyente,
información relacionada con los programas de radio en frecuencia modulada.
Ampliando ligeramente la definición, podríamos denotar que la información embebida
junto a la emisión FM, no necesariamente debe estar relacionada con el programa que se
está emitiendo, sino que puede tener otras utilidades que se comentarán más adelante,
una de ellas el envío de información de tráfico.
RDS fue desarrollado por la Unión Europea de Radiodifusión (EBU / UER) durante los
años 70. Desde entonces, el sistema RDS ha ido creciendo, hasta su estandarización en
los años 90, proceso llevado a cabo principalmente por el RDS Forum.
2.2. Aplicaciones
Además de TMC, entre las aplicaciones básicas de RDS destacan las siguientes:

Sintonía automática de emisoras según la emisión dominante: Si estamos
viajando y se va deteriorando la señal de recepción de una emisora en concreto,
ofreceremos al equipo del usuario, una emisora alternativa que sea predominante en la
zona, con lo cual conseguiremos que el usuario no tenga que ir sintonizando las
emisoras manualmente en un viaje largo, sino que el propio equipo irá seleccionando,
de forma transparente para el usuario, la frecuencia de la emisora en función de su
potencia de recepción.
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
Presentación de información relacionada con la emisora: El equipo del usuario
puede mostrar esta información, que ofrecerá datos como el nombre de la emisora, el
programa que se esté emitiendo, o el tipo de música de la canción que se está
reproduciendo.

Recepción automática de información relacionada con el tráfico: Cuando se
produzca una noticia relacionada con el tráfico, el receptor sintonizará automáticamente
la emisora que está dando la noticia, interrumpiendo una emisión de otra cadena, o la
reproducción de un elemento multimedia.
2.3. Descripción técnica
a) Características físicas
Cuando una señal de radio es modulada en frecuencia, esta es multiplexada y se incluye
en esta señal información de control sobre la propia señal (pilot tones).
Por ejemplo, en la frecuencia 19 kHz, colocamos un pulso que si está presente, indica a
los receptores de radio que la señal enviada es Mono, y que deben ignorar la banda que
tiene como base los 38 kHz, que contiene información diferencial para transmisiones
estéreo.
Que la banda de información esté centrada en 38 kHz y el pilot tone que lo indica esté a
19 kHz (múltiplos entre sí) no es casualidad, esta es la posición del segundo y primer
armónico respectivamente, una vez hemos realizado un espectro de la señal.
RDS modula una información digital como una subportadora de la señal de radio. Esta
subportadora es suprimida, quedando dispuesta su frecuencia principal en el tercer
armónico, a 57 kHz.
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El ancho del canal ocupado por las frecuencias RDS es aproximadamente 2.5 kHz a
cada lado, sumando en total 5 kHz.
A nivel de dispositivo, se realiza una suma a la entrada del transmisor de frecuencia
modulada, mezclando la señal de radio pura y la subportadora que contiene la
información RDS.
Debido a las restricciones técnicas de los codificadores RDS y a la frecuencia del reloj
necesario, se puede calcular que el ancho de banda de transmisión es de 1187.5 bps.
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b) Organización de la información
En la siguiente figura puede verse el formato físico de organización de la información:
Los códigos de comprobación son códigos similares al CRC de Ethernet, aunque en este
caso son de 10 bits, y tienen una peculiaridad interesante. Después de aplicar el
algoritmo habitual para averiguar la palabra de comprobación (mediante polinomios
generadores), se suma una palabra de desplazamiento diferente según el bloque en el
cual nos encontremos.
Mediante este sencillo mecanismo, conseguimos que el receptor pueda sincronizarse, ya
que en caso de pérdida de sincronismo, cuando se verifique la integridad de los datos en
la palabra de comprobación, el resultado será erróneo, y por tanto se descartará el grupo
completo.
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Visto más en detalle, el formato de un grupo sería el siguiente:
Esta estructura corresponde a los elementos fijos de los grupos, los espacios en blanco
se refieren a espacio libre para la inclusión de los datos de distintas aplicaciones según
nuestras necesidades.
Es necesario destacar que el campo “Group Type Code”, embebido en el comienzo del
segundo bloque, es un campo que contiene información sobre los datos contenidos en
todo el grupo RDS. Existen 32 tipos de grupos distintos, para 16 aplicaciones distintas
(ya que para cada grupo hay dos versiones). Estos códigos de grupo son asignados a las
aplicaciones por un ente estandarizador.
c) Capacidad útil de transmisión
Se ha visto ya que tenemos un ancho de banda real de 1187.5 bps. Sin embargo, al
introducir los códigos de comprobación y la información del grupo (Group Type Code)
se introduce un notable overhead, ya que en total, de los 114 bits de un grupo, 45 (40 de
códigos correctores y 5 de la cabecera), no son información útil para el usuario.
En concreto, puede calcularse el overhead introducido:
1187.5 bps
 (40  5)  513.82bps
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Con lo cual tendremos un ancho de banda real de:
1187.5 bps  513.82 bps  673.68bps
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Este ancho de banda real es demasiado justo, y es imposible que una misma emisora
pueda emitir información de tantas aplicaciones como quiera, ya que rápidamente puede
acabarse la capacidad disponible.
Además, muchas aplicaciones proveen para una mayor seguridad, un número de
repeticiones de los mensajes. Por ejemplo TMC requiere el envío del mismo mensaje 2
veces seguidas para darlo por válido. Este hecho hace disminuir aún más el ancho de
banda aprovechable para el envío de datos.
d) ODA (Open Data Applications)
ODA es una plataforma para la transmisión de información de cualquier tipo de
aplicación a través de RDS.
El único requisito, además de respetar la información básica RDS de un grupo, es
realizar un registro de la aplicación en un ente de estandarización, que asignará un AID
(Aplication IDentication).
En los grupos reservados tipo 3, se incluye el AID, además de los 5 bits que identifican
los grupos donde esa aplicación va a emitir (4 bits + variante del grupo), y otras
informaciones de tipo general para la aplicación.
Las aplicaciones ODA más importantes registradas en la actualidad son:

Grupo 2 (RT): Radio Texto (32 o 64 caracteres como máximo, según la variante
del grupo elegido).

Grupo 4 (CT): Información de fecha y hora.

Grupo 5 (TDC): Canal Transparente de Datos, utilizado por ejemplo para distribuir
información dGPS1.

Grupo 7 (RP): RadioPaging, canal para la transmisión de mensajes con
información dedicada a buscapersonas.
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dGPS, o GPS diferencial, es un método para corregir las pequeñas desviaciones en los cálculos
del sistema GPS, transmitiendo información en base a un punto de referencia elegido de
antemano.
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
Grupo 8 (TMC): Canal de Mensajes de Tráfico, usada para la transmisión de
mensajes codificados mediante ALERT-C o ALERT-Plus.

Grupo 9 (EWS): Canal de datos para equipos de emergencia.
3. TMC
Todo aquello relacionado con la transmisión de información TMC se define en el
estándar ALERT-C, que fue definido por la ISO en 2003 en el documento ISO 14819.
Este documento se encuentra dividido en los siguientes elementos:

Formato de los mensajes (ISO 14819-1): se refiere a como deben aparecer los
datos necesarios en los grupos dedicados a ellos, el 3A para mensajes de
configuración del sistema, y el 8A para mensajes de datos.

Diccionario de posibles eventos (ISO 14819-2): se recoge un catálogo de eventos y
sus respectivas codificaciones numéricas, que se incluirán como parte de los
mensajes TMC para describir la situación de tráfico producida.

Modo de localización de eventos (ISO 14819-3): describe las bases del método
usado para localizar los eventos sucedidos, y las reglas que se utilizan en la
codificación numérica de los mismos.
En el presente trabajo sólo se va a profundizar en el primer estándar, ya que es el que
está más relacionado con las redes.
Los mensajes de tipo 3A se utilizan para describir información sobre la aplicación ODA
que se va a transmitir.
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En el caso de la aplicación TMC, estos grupos tienen el siguiente formato:
El LTN (Location Table Number) y el SID (Service IDentification) son parámetros que
definen las características de la aplicación TMC.
Los mensajes 8A incorporan los datos propiamente dichos, y existen dos variantes
principales: mensajes de ajuste o tunning, y mensajes de datos.
El primer tipo de mensajes se utiliza para transmitir una cadena de texto de 8 caracteres
con el proveedor de servicio, usando dos grupos 8A, cada uno con 4 caracteres.
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El segundo tipo de mensajes se utiliza para la transmisión de datos propiamente dicha.
Los campos importantes dentro de este formato son los siguientes:

Event, Código de evento (11 bits): Código del evento producido, codificado según
el estándar ISO 14819-2.

Location, Código de localización (16 bits): Código de la localización según las
tablas de localizaciones de los eventos.

D, Dirección (1 bit): Flag que indica si el evento se produce en sentido positivo (0)
o en sentido negativo (1) de la vía.

Extent (3 bits): Número de saltos en la tabla de localizaciones desde el punto donde
se inicia el evento, hasta el punto en el que finaliza.
4. Servidor RDS-TMC
A continuación puede verse un ejemplo de servidor RDS-TMC, actualmente implantado
en el principado de Andorra.
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Los mensajes, después de su codificación siguiendo el protocolo ALERT-C, se
disponen mediante el protocolo UECP en una trama SPB-490, que será enviada
finalmente a un codificador RDS directamente conectado al servidor mediante un enlace
serie.
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A continuación puede observarse un ejemplo de estas tramas SPB-490.
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5. Más información
5.1. Enlaces de interés

RDSForum: http://www.rds.org.uk/

TMCForum: http://www.tmcforum.com/

Página Web del LISITT: http://robotica.uv.es/castellano/LISITT (véase apartado
líneas de investigación).

RDS en España: http://www.rtve.es/rne/emisoras/rds.htm (hay un apartado
específico de RDS-TMC).

RDS en Wikipedia: http://en.wikipedia.org/wiki/Radio_Data_System

TMC en Wikipedia: http://en.wikipedia.org/wiki/Traffic_Message_Channel

Artículo sobre RDS: http://fmdx.es/RDS/rds.html
5.2. Referencias

Traffic and Traveler Information (TTI) - TTI messages via traffic message coding Part 1: Coding protocol for Radio Data System - Traffic Message Channel (RDSTMC) using ALERT-C (prEN ISO 14819-1:2002).

Traffic and Traveler Information (TTI) - TTI messages via traffic message coding Part 2: Event and information codes for Radio Data System – Traffic Message
Channel (RDS-TMC) (prEN ISO 14819-2:2002).

Traffic and Traveler Information (TTI) - TTI messages via traffic message coding Part 3: Location referencing for ALERT-C (prEN ISO 14819-3:2002).

RDS (Radio Data System) UECP (Universal Encoder Communication Protocol) SPB 490 (Version 6.01) RDS Forum 6-2003.

TMC Compendium - Location Database Exchangue Format (Version 3). TMC
Forum 4-1999.

RDS: The Radio Data System. Dietmar Kopitz, Bev Marks. Artech House Boston
London, 1999.
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