ABSTRACT Los Sistemas Inteligentes de transporte (ITS) y más

El automóvil y las telecomunicaciones, destinados a entenderse
Iván Lequerica
Tecnologías
¿Cómo pueden contribuir las nuevas tecnologías a mejorar el tráfico y el transporte por carretera? Obtenga la respuesta en este artículo.
ABSTRACT
Los Sistemas Inteligentes de transporte (ITS) y más concretamente los servicios en el entorno del
automóvil, también conocidos como vehiculares, están experimentando un gran auge en los últimos años.
La optimización del transporte por carretera, haciéndolo más seguro, eficiente y sostenible se ha
convertido en una prioridad para las autoridades, la industria y la comunidad científica. En el presente
artículo se muestra el potencial de redes y capacidades de la operadora en estos entornos.
1. COMUNICACIONES Y SERVICIOS EN EL ENTORNO VEHICULAR
Resolver los problemas de transporte y movilidad de forma eficiente y sostenible es uno de los grandes
retos de nuestra sociedad actual. El vehículo es el tercer escenario tras el hogar y la oficina donde un
ciudadano medio pasa más tiempo. A pesar de esto, existen numerosos factores susceptibles de mejora
aplicando servicios de telecomunicaciones. Algunos de los más importantes (Figura 1) son:
Accidentes, emergencias en ruta, averías.
Atascos e incidentes en la vía.
Problemas de aparcamiento.
Desconocimiento de ruta (óptima) o posición actual.
Viajes aburridos, tiempo perdido en el coche.
Fig 1. Problemas actuales en carretera
Estos problemas suponen una oportunidad para el despliegue de servicios TIC que solucionen o palien las
consecuencias. La diversidad de servicios susceptibles de ser desplegados en el entorno del automóvil ha
provocado que tanto la industria como comunidad científica trabaje actualmente de forma intensa en
comunicaciones entre vehículos (V2V) y entre estos y la infraestructura (V2I). Estos servicios se pueden
clasificar en cuatro grandes bloques:
1. Seguridad vial. Aquellos servicios destinados a mejorar la seguridad, evitando accidentes o
disminuyendo sus consecuencias si ya se han producido. Ejemplos típicos de esta categoría son el envío
de alertas tras detectar un peligro en la calzada (ver Figura 2), o el servicio eCALL que tras un accidente
envía a un centro de emergencias, toda la información disponible sobre el mismo, a la vez que establece
una comunicación vocal.
2. Eficiencia en el tráfico. Aquellos servicios orientados a optimizar el uso de las vías, evitando
situaciones de congestión y facilitando el acceso a los vehículos de emergencias.
3. Infotainment. Relacionados con la información y el entretenimiento para conductor y pasajeros, como
reproducción de contenidos multimedia, acceso a noticias, servicios de navegación avanzada, servicios
ofimáticos, compartición de ruta, redes sociales en el vehículo, etc.
4. M2M. Esta categoría engloba aquellos servicios en los que su funcionamiento no implica la interacción
humana, como los relacionados con el pago de impuestos o seguros dependiendo del uso (conocidos
como “Pay as you drive”) monitorizando la forma de conducción y la huella ecológica de los conductores,
la gestión de flotas, el diagnóstico remoto, sistemas antirrobo y localización de vehículos, control de la
documentación electrónica del vehículo/conductor de forma remota, etc.
Información más detallada sobre los diferentes servicios se puede encontrar en [1]
Fig 2. Comunicaciones entre vehículos para informar de un accidente. Fuente C2C Communication
Consortium
Tras el análisis de los escenarios vehiculares (topología variable en el tiempo, gran cantidad de nodos en
movimiento, velocidades elevadas, diferentes y muy variables densidades de nodos, etc.) y los requisitos
del amplio conjunto de servicios (tiempo real, alta disponibilidad, banda ancha, bajo retardo, etc.) se
concluyó que es imposible cursar de forma efectiva dichos servicios a través únicamente de
comunicaciones Ad-Hoc entre vehículos. A día de hoy la práctica totalidad de proyectos, organizaciones
y grupos de estandarización trabajan en un sistema de comunicaciones híbrido con redes Ad-Hoc y redes
móviles de la operadora, típicamente 3G. De esta forma, se asegura la disponibilidad de red en cualquier
situación y permiten el despliegue de servicios incluso con bajas tasas de penetración.
Además de su uso como canal de comunicaciones de altas prestaciones, las redes móviles de la operadora
han demostrado [2] su eficiencia para el envío de mensajes en amplias áreas geográficas a múltiples
usuarios para avisar a múltiples conductores de un peligro concreto de forma extremadamente rápida.
El objetivo de este artículo es mostrar la relevancia de las capacidades de la operadora en el entorno del
automóvil. Para lo cual en las siguientes secciones, se explicarán las arquitecturas de nueva generación, se
detallarán algunas de las capacidades más relevantes y se analizarán los posibles usos de dichas
capacidades en comunicaciones y servicios vehiculares.
2. ARQUITECTURAS DE NUEVA GENERACIÓN Y CAPACIDADES DE LA OPERADORA
Definimos capacidad (o enabler) como aquella funcionalidad en la infraestructura del operador que
enriquece los servicios y aplicaciones reduciendo la complejidad de su lógica. Estas capacidades permiten
a los servicios delegar tareas comunes como autenticación, localización y similares a la infraestructura de
red, a través de interfaces bien definidas y protocolos estándar.
La base de muchos de los enablers más relevantes es la denominada Next Generation Network (NGN) y
en concreto el subsistema IP Multimedia Subsystem (IMS) a href="#referencias" title="Referencias">[3].
NGN se diseñó para reemplazar a la red de telefonía conmutada (PSTN) de cara a optimizar los recursos
de la operadora y ofertar servicios multimedia avanzados basados en tecnología IP. IMS gestiona el
control, el acceso y el despliegue de los servicios en esta arquitectura. Este subsistema puede ser usado
sobre cualquier red de acceso basado en el protocolo IP, independientemente de la tecnología.
A continuación se describen las capacidades de operadora más relevantes para los aspectos de
comunicación y los servicios en el entorno del automóvil.
2.1 Servidor de Localización
Un servidor de localización se caracteriza por obtener periódicamente la posición de los terminales a
través de la red y ofrecer esta información a los servicios a través de interfaces estándar.
Este tipo de servidores permite a los terminales móviles reportar su posición a través de canales de datos
sobre conexiones IP habilitando actualizaciones rápidas de la posición con bajos consumos de recursos de
operadora. Esta solución aísla el envío de la información de la técnica de localización empleada, si bien la
más extendida actualmente es el uso de un receptor GPS.
2.2 Multicast/broadcast de contenidos avanzados
Esta capacidad permite a los servicios el envío de contenidos avanzados (por ejemplo archivos
multimedia o streaming) a múltiples usuarios. Hay varios organismos de estandarización trabajando en el
área [4] pero vamos a centrarnos en aquel con mayor impacto actualmente: Multimedia Broadcast
Multicast Service (MBMS) [5].
MBMS es un servicio de broadcast que puede operar sobre las actuales redes celulares GSM y 3G. La
solución de broadcasting basada en MBMS es flexible, eficiente y de bajo coste, ya que únicamente
introduce cambios menores a las redes y terminales existentes.
2.3 Proveedor de identidad
Los servicios necesitan la autenticación de usuarios para un funcionamiento seguro, pero no es necesario
que todos los atributos asociados a la identidad de un usuario sean enviados a todos los proveedores de
servicios. Por esto, es interesante la idea de delegar la gestión de identidad a una entidad de confianza
provista por el operador. Este elemento, llamado Identity Provider (IdP) es capaz de autenticar a los
usuarios y progresar el resultado de dicha operación a los servicios, sin exponer todos los atributos de
identidad a los proveedores del servicio, únicamente los necesarios.
Mediante esta capacidad, la operativa de los servicios se simplifica y la identidad real de los usuarios se
protege. También mejora la experiencia de usuario ya que no es necesario autenticarse contra todos los
servicios, sino una única vez contra el proveedor de identidad. Este concepto, conocido como Single Sign
On permite utilizar diferentes mecanismos de autenticación (usuario/contraseña, certificados digitales,
basados en SIM, biométricos, etc.), permitiendo a los servicios elegir el más idóneo de acuerdo a sus
necesidades.
2.4 Características de terminal
La principal funcionalidad de esta capacidad es proveer las características de los terminales a los servicios
autorizados que así lo requieran.
Para obtener información sobre el hardware y software del terminal, los servicios interrogan a la
capacidad con el identificador del terminal. La información incluye, entre otros, soporte multimedia,
tecnologías de comunicación, versión de firmware, fabricante, modelo, etc. Adicionalmente, la capacidad
también dispone de una funcionalidad de subscripción mediante la cual un servicio será notificado si
alguna de las características de los terminales varía.
3. APLICABILIDAD DE LAS CAPACIDADES DE OPERADORA EN EL ENTORNO VEHICULAR
Tanto las comunicaciones como los servicios en el entorno vehicular pueden beneficiarse de forma muy
significativa del uso de las principales capacidades de la operadora. Algunos de los más importantes
problemas para el despliegue de redes VANET en escenarios reales relativos a aspectos de seguridad [6] y
de encaminamiento [7] pueden ser solucionados mediante las capacidades descritas anteriormente.
En la Tabla 1 resumimos mediante ejemplos representativos el modo mediante el cual las capacidades
pueden proveer valor añadido y desplegar los problemas actuales del sector transporte.
Capacidades
Servidor de
Localización
Broadcast/Multicast
de contenidos
avanzados
Características de
terminal
Proveedor de
identidad
Servicios vehiculares
Gestión de flotas, gestión de tráfico avanzado por autoridades (p.e. distribución
del tráfico para evitar atascos)
Diseminación de información crítica (p.e. avisos de seguridad vial o congestión)
así como meteorológica o incluso publicidad de los servicios de un área
concreta.
Control en remoto de la documentación obligatoria (seguro, inspección técnica,
permiso de circulación, etc.) y diagnostico online de averías.
Peajes electrónicos seguros, recogida de información crítica sobre los pasajeros
tras un accidente, etc.
Tabla 1. Aplicaciones de las capacidades del operador en el entorno vehicular
4. CONCLUSIONES
El uso de las redes de telecomunicación móviles 3G en los entornos vehiculares es algo extendido gracias
a sus amplias coberturas, elevados anchos de banda y fiabilidad. Sin embargo, hasta la fecha no se han
explotado las múltiples capacidades provistas por el operador. Tras analizar algunas de las más
interesantes, se concluye que, tanto para las comunicaciones como para los servicios, el potencial de esta
línea de trabajo en el campo ITS es enorme.
La sociedad en su conjunto puede beneficiarse de sistemas vehiculares basados en redes y capacidades de
la operadora que solucionarán gran parte de los problemas actuales, permitiendo despliegues de
comunicaciones y servicios en carretera de forma inmediata.
REFERENCES
[1] C. Pinart, I. Lequerica, I. Barona, P. Sanz, D. García, D. Sánchez-Aparisi, “DRIVE: a reconfigurable
testbed for advanced vehicular services and communications”, 1st Workshop on Experimental Evaluation
and Deployment Experiences on Vehicular networks (WEEDEV), in Proc. TRIDENTCOM’08. Innsbruck
(Austria), March 2008.
[2] Y. Zang, B. Walke, S. Sories, G. Gehlen, "Towards a European Solution for Networked
Cars-Integration of Car-to-Car Technology into Cellular Systems for Vehicular Communication in
Europe", in IV Fully Networked Car Workshop, Geneva, Switzerland, March 2009, pp. 14.
[3] 3GPP TS 23.228, “IP Multimedia Subsystem (IMS); Stage 2”, (Release 8)(SA2)
[4] M. Bakhuizen, U. Horn, “Mobile Broadcast/Multicast in Mobile Networks,” Ericsson Review,Vol. 82
no.1, 2005, pp. 6-13.
[5] 3GPP TS 22.246, “Multimedia Broadcast/Multicast Services (MBMS): User Services; Stage 1”.
[6] M. Raya, J.P. Hubaux, “Securing vehicular ad hoc networks,” Journal of Computer Security, Vol. 15 ,
no 1, January 2007, pp. 39-68.
[7] V. Cabrera, F.J. Ros, P.M. Ruiz, "Simulation-based Study of Common Issues in VANET Routing
Protocols," in proc. IEEE 69th Vehicular Technology Conference (VTC2009-Spring), Barcelona, Spain,
April 26-29, 2009, pp. 1-5.