ONTERRA: платформа событий

GEANET: гео-событийная автономная сеть

СПАС-ГЛОНАСС (система предупреждения аварийных ситуаций)

От реагирования к предупреждению

От наблюдения к безопасности

Обоснованность проекта

Увеличение парка общественного, грузового и личного транспорта происходит повсе-местно. В нашей стране это особенно заметно. В то же время дорожная сеть развиваетсяне столь быстрыми темпами. И это отставание вряд ли возможно устранить в ближайшиегоды. Новые дороги, особенно в плотной городской среде прокладывать очень непросто,отчего мегаполисы мира превращаются в гудящий рой ползущих со скоростью пешеходаавтомобилей.

Еще одна проблема, связанная с автомо-билями, – это дорожно-транспортныепроисшествия. По данным Всемирной Ор-ганизации Здравоохранения ДТП входит впервую десятку причин смерти. Будет непреувеличением сравнить дороги с теа-тром военных действий. И там, и там естьпотери, в том числе невосполнимые.Только убитыми в дорожной войне мы те-ряем более 25 тыс./чел в год. А сколькоеще из 250 тыс. травмированных выбылоиз созидательной жизни на время, апорой и навсегда – и это в самый актив-ный период жизни. В нашей стране ава-рии на дорогах – вторая по статистикепричина смертности молодых людей ввозрасте до 30 лет. В числе основныхпричин ДТП с тяжелыми последствиямиорганами ГИБДД приводятся: вождение внетрезвом виде, нарушение скоростногорежима и потеря контроля, плохие до-рожные условия, непредвиденные ситуа-ции. А в статистике ДТП со смертельнымисходом превалирует превышение скоро-сти в неподобающих условиях и лобовоестолкновение после выезда на встречнуюполосу.

Если внимательно присмотреться к стати-стике аварий, особенно с тяжелым исхо-

1

Катастрофа, унесшая жизнь губернатораАлтайского края Михаила Евдокимова, про-изошла по причине несвоевременного об-гона на большой скорости. Неровностирельефа скрывали встречный транспорт.Когда водитель «Мерседеса» Евдокимовазаметил опасность, было слишком поздно.

дом, нетрудно будет заметить, что части из них можно было бы избежать… знай водительо летящем ему наперерез автомобиле, или о том, что из-за длинного трейлера выезжаетне встречную полосу мотоцикл, или что за поворотом на дороге без обочины стоит заглох-ший грузовик, или…. много еще разных или, в которых «если б знал, то никогда».

Таким образом, исключая случаи сознательных, а может и без… в случае пьянства, право-нарушений, мы имеем проблему плохой информированности водителя о дорожной ситуа-ции. Водителю нужен своего рода радар-информатор, извещающий его о другихучастниках дорожного движения, препятствиях и помехах на пути, состоянии дорожногопокрытия и т.п.

Не рассматривая реальные радары, пользование которыми – прерогатива государственныхслужб, обратимся к радарам виртуальным. Они также способны прояснять дорожную кар-тину без применения активных (излучающих) средств обнаружения.

Виртуальный радар:

По сути виртуальный радар образуется из совокупности гео-событийных маячков, опове-щающих соседей о своем присутствии в данном месте и в данное время с включением до-полнительной информации: скорость, направление движения, тип транспортного средства,специальные отметки. Имея такое распределение, любой водитель любого транспорта,снабженный мобильным устройством с картой и выходом в сеть, в каждый момент временибудет получать информацию о дорожных условиях, включая предупреждения о потенци-

2

Инфографика о состоянии ситуации с ДТП в Бразилии. Справа приведены статисти-ческие данные, свидетельствующие, что 70% аварий вызваны столкновениям совстречно движущимся транспортом.

ально опасных объектах и местах. Вэтой идеальной картине есть дваузких места:

1. Сетевое подключение.

1.1. Самый распространенный тип:GPRS, CDMA или 3G – соединение. Не-достатки:

– в городской среде соединение невсегда надежно из-за нагрузки насеть.

– высокая стоимость услуги передачиданных

– проблемы роуминга при дальних пе-реездах

– неполное покрытие дорожной сети,а в удаленных и малонаселенных рай-онах связь может отсутствовать вовсе.

– проблемы конфиденциальности. Клиент, основанный на передаче данных через зареги-стрированное устройство, не обеспечивает анонимности, что может стать препятствиемдля его установки на транспортное средство.

1.2. Спутниковый интернет обеспечивает полное покрытие, но, прежде всего, в силу доро-говизны терминальных устройств и услуги передачи данных, здесь не рассматривается

1.3. WiMax: главное достоинство – высокая скорость и низкая стоимость передачи данных.Недостатки:

– проблемы конфиденциальности. Анонимность не гарантируется.

– покрытие только в нескольких городах России

2. Массовость.

Система безопасности, построенная на основе виртуального радара, в отличие от радарареального, не автономна. Для ее надежной работы требуется, чтобы маячки были установ-лены на всех транспортных средствах, объектах инфраструктуры и дорожных препят-ствиях. Решение этой проблемы лежит не столько в технической плоскости, сколько ворганизационной: все участники движения должны убедиться в пользе установки клиен-тской части на автомобиль даже в отсутствие других клиентов.

Вернемся к задаче установления связи между клиентами автосети. Итак, для надежной ра-боты системы требуется постоянный обмен данными о присутствии с минимальными за-держками на всем пространстве дорожной сети. По всей видимости, в обозримом будущемни один вид связи, основанный на принципе «клиент – базовая станция» не способенобеспечить должных параметров, прежде всего, полного покрытия территории России.

3

Знакового ДТП с участием автомобиля началь-ника департамента обеспечения безопасностидорожного движения МВД РФ Виктора Кирья-нова, сбившего женщину на ул. Солянка,можно было бы избежать, если бы водительМерседеса, знал о пешеходе на дороге до вы-езда на встречную полосу.

Тогда единственным доступным способом обмена информацией будет прямой, клиент-кли-ентский в рамках одноранговой пиринговой сети.

Сеть Car2Car: автомобильный тет-а-тет

Исследования в области мобильных транспортных сетей и безопасности на дорогах ак-тивно ведутся в Европе, Японии и США примерно с 2005 года. Создан альянс, включающийкак гигантов автоиндустрии, так и коммуникационные и софтверные компании. Но работы,несмотря на огромные финансовые вливания, еще далеки от завершения. Помехами вне-дрению уже достигнутых результатов являются, прежде всего, системный подход к тран-спортной безопасности и отсутствие единых стандартов. Системный подход, развиваемыйчленами альянса предполагает активную безопасность на дорогах с включением в сетьуправляющих воздействий. Нетрудно догадаться, насколько осторожными надо быть вприменении этого принципа. Ошибка здесь может дорого обойтись.

В чем же суть этого принципа? В том, что человек перестает быть единственным интер-фейсом, связывающим его автомобиль с окружающей средой. Если раньше, показанияприборов воспринимались только водителем, и он же был единственным, кто, основываясьна них и зрительной информации, принимал то или иное решение и воздействовал на ор-ганы управления, то с применением системы активной безопасности, все данные авто те-леметрии поступают в сеть, и оттуда же, минуя человека, могут прийти управляющиевоздействия на ведомый им (уже не совсем) автомобиль.

Не вдаваясь в детали, разрабатываемый подход можно продемонстрировать на отдельныхпримерах.

Едущий впереди на правой от вас полосе автомобиль, не включая поворотный сигнал, пы-тается резко вклиниться в ваш ряд. Возможно, вы успеете затормозить, возможно, нет. Сприменением системы активной безопасности картина несколько изменится. Начнем стого, что в случае предельных полномочий системы нарушитель не сможет сделать потен-циально аварийный маневр. Но такие полномочия могут быть весьма опасны в других не-предвиденных ситуациях, где запрещенный маневр может быть единственным, ведущим кспасению. Более мягкое вмешательство предполагает строгое звуковое предупреждениелихачу, включение поворотного или аварийного сигналов и передачу характеристик опас-ного маневра по сети ближайшим участникам движения. Если вы не заметите сигнала надороге, звуковая система напомнит вам об опасности и… возможно примет меры за вас ввиде торможения или резкого ухода влево. Нетрудно понять, что такие маневры нельзясовершать, основываясь только на показаниях GPS-ГЛОНАСС и цифрового компаса. Здесьтребуется активное прощупывание пространства другими, активным средствами, напри-мер, ультразвуковыми. И в обмен данными в такой системе будет включено не только по-ложение объектов на дорогах, а буквально все: давление в шинах и не только в ваших(если у впереди едущего резко упало – опасность!), силовые характеристики (успеет лиобогнать или надо уступить), с какой силой нажата педаль акселератора или тормоза. Всочетании с положением транспорта в пространстве-времени сетевой обмен даст полнуюдорожную картину и при необходимости нужные рекомендации или, в крайнем случае,принуждение. Следует добавить, что в такую сеть будут включены и объекты инфраструк-туры: светофоры, заправочные станции, дорожные знаки, временные препятствия и т.п.Впоследствии в нее же предполагается добавить и пешеходов. Без отслеживания их пози-

4

ции система безопасности будет неполной. Не исключено, что дело дойдет и до коров,коз, кошек и собак. Понятно, что реализация этого «дивного нового мира» будет непро-стой. Нас же во всей этой истории интересует пока что один компонент – связь. Всеостальное, если оно случится, также может быть отражено в гео-событийной сети автомо-билей через публичные программные интерфейсы.

В рамках сложившегося альянса основными стандартом при построении одноранговой сетиближнего действия признан WiFi Direct, введенный в обращение в июле 2010 года. Устрой-ства, поддерживающие новый стандарт, должны появиться в во 2-м полугодии 2010.Кроме того, альянс обещает совместимость уже действующих устройств путем обновленияпрограммного обеспечения.

Здесь можно задаться вопросом, зачем ждать нового протокола, когда в уже существую-щих предусмотрены ad hoc соединения? Ответ простой: количество и быстротечность се-ансов связи (ведь автомобили движутся, и не всегда в одну сторону), а установлениесвязи ad hoc требует длительного согласования (секунды) для каждого соединения.Именно эту проблему в первую очередь решает новый протокол – связывая устройства бы-стро и по принципу «многие с многими».

Следует отметить, что WiFi Direct далеко не первый протокол, позволяющий создать одно-ранговую сеть исключительно на конечных устройствах без применения маршрутизаторови серверов доменных имен. В настоящее время независимой группой FreakNet MediaLab

5

Конфигурация комплексной автономной сети с использованием различных стандар-тов связи и позиционирования, разрабатываемая альянсом car-2-car.

уже выпущен набор программных средств Netsukuku, превращающий устройства с WiFiмодулем в узлы одноранговой глобальной сети, полностью независимой от Интернета.Процедура маршрутизации в ней построена по фрактальному типу, что делает каждоеустройство полноценным маршрутизатором в рамках своего сегмента с минимальным по-треблением вычислительных ресурсов и памяти.

Сразу подчеркнем уникальные свойства WiFi для построения автомобильной сети.

1. Устройства WiFi с нормированной мощностью (100 мвт) не требуют лицензирования. Вто же время на свой страх и риск можно приобрести и более мощные конечные устрой-ства, коих великое множество по приемлемой цене.

2. Любое устройство с WiFi модулем может быть приобретено анонимно. Соответственнои клиент автосети будет обладать статусом анонимной персональности. Напомним, поданонимной персоной подразумевается физическое лицо, действующее в реальности вопределенном месте и в определенное время, но при этом (по желанию) не раскрываю-щее своих социальных идентификаторов. Проще говоря, участник движения, скажем al-ladin314, вполне конкретен на дороге, но при этом связать его с Ивановым ИванИвановичем будет если не невозможно, то крайне затруднительно. Более того, как и вдругих социальных проектах, участник может остаться полностью анонимным, но это непомешает занимать ему определенную позицию в пространстве наравне с поименован-ными участниками.

3. Модули и устройства с WiFi отработаны, доказали свою надежность, широко распро-странены и обладают низкой ценой.

К недостатку, наверное, единственному для сетевых применений, можно отнести малуюдальность действия, но, как будет показано ниже, в случае установки модулей на тран-спортные средства, легко преодолимому.

Архитектура

Архитектура одноранговых транспортных сетей V2V, V2I, подробно описана в проектах,входящих в альянс www.car-to-car.org. Коротко приведем основные положения концепта.

1. Каждый узел сети одновременно выступает как конечное устройство и как маршрутиза-тор.

2. Множество устройств в пределах дальности действия связи образуют автономный кла-стер сети с адресным пространством в стандарте IPV6.

3. Кластеры могут сообщаться посредством Интернет или иных сетевых шлюзов. Одноили несколько устройств, имеющих выход в глобальную сеть, предоставляют доступ дру-гим устройствам кластера.

4. Обмен данными в таких сетях строится по приоритетному принципу, дополненному вслучае гео-событийной автосети учетом локализации запросов. См. ниже.

5. К основным недостаткам таких сетей можно отнести наличие узких мест:

5.1 бутылочное горлышко, когда две большие группы связаны одним устройством

5.2 распределение адресов в несвязных областях может, пусть и с малой вероятностьюдля протокола IPv6, но все же привести к адресным клонам. Впрочем, избавиться от кло-

6

нов можно, используя гео-локаль-ную информацию при назначенииадресов или MAC-адреса конечныхустройств.

5.3 сложность динамической мар-шрутизации: возникает при бы-стром интенсивном движенииузлов сети, когда карта возможныхмаршрутов меняется столь быстро,что передать значительный объеминформации становится маловеро-ятным. Этот, характерный для мо-бильных автоконфигурируемыхсетей (MANET) общего назначениянедостаток, в автомобильных(VANET) сетях может быть ском-пенсирован тем, что каждый узелимеет гео-пространственные ха-рактеристики: время, положение и скорость, что позволяет прогнозировать живучесть техили иных маршрутов и выбирать оптимальные, исходя из близости узлов друг к другу(ближе узлы – выше скорость и надежность соединиения).

5.4 ограниченное (4-14) число каналов в диапазоне WiFi – приводит к засорению эфира.

5.5 проблема «темных углов» сети: наличие глухих мест, не связанных с другими ни черезузлы одноранговой сети, ни посредством шлюзов.

Все эти проблемы решаются и будут решаться в рамках WiFi альянса. Следует отметить, что ак-туальная для пассивной безопасности дорожного движения информация компактна и не тре-бует широкополосных каналов связи. Также несущественны для локального применения идругие проблемы, поставленные разработчиками систем активной безопасности.

Отметим еще раз главное отличие предлагаемой гео-событийной автосети от решенийcar2car.org – это информационно-предупредительный характер системы. Водитель, полу-чив данные о дорожной ситуации, сам принимает решение и несет ответственность занего.

Интернет курьеров: ямщик не гони на лошадей

Рассмотрим ситуацию, когда у нескольких кластеров сети и одиночных узлов нет ни пря-мой связи, ни шлюзов в интернет, а важная информация для передачи есть. Например, в10 км от Энска в сторону города образовался затор из-за крупной аварии. Мобильнойсвязи там нет. Единственным способом без гео-событийной автосети предупредить едущихв тупик водителей будет аудиовизуальный: покричать, помигать фарами, или изобразитьруками слово …опа. Но всякий ли поймет такое предупреждение, не сочтет ли его за до-рожное хамство, а то и вовсе истолкует так, что впереди засада гаишников? Но чем помо-жет автосеть, если связи между попавшими в происшествие и едущим к немуавтомобилями нет?

7

Архитектура автомобильной сети на базе IPv6 свключением объектов инфраструктуры для вы-хода в Интернет.

Прямой, со скоростью света, нет, а вот с автомобильной – есть. Это забытая курьерскаясвязь. Рассмотрим, что происходит в кластере одноранговой сети в отсутствие внешнейсвязи? Поскольку информация о характере движения в заторе должна быть доставлена насервер, а также тем, кто направляется в него, то все задействованные участники пытаютсяпередать ее друг через друга. К ней, кстати, могут добавиться и личные сообщения за-стрявших. Увы, попытки построить маршрут для выхода наружу ничем не заканчиваются:все пакеты остаются внутри кластера. Не исключено, что полный набор донесений будетхраниться на каждом устройстве. Но вот из города выезжает автомобиль и едет мимо за-тора. Все узлы набрасываются на новенького с попыткой выйти через него в сеть. Но сетинет и у него. Если позволяет время и объем информации, копия пакета донесений или егонаиболее важная часть оказываются у него на борту, с чем он и отправляется в путь. По-пытки других узлов кластера передать свою копию встречают флаг «принято», после чеготранзакция прекращается. Встретив первый транспорт, направляющийся в затор, несущийдонесение курьер, передает актуальную для того информацию, и так происходит с каждымвстречным транспортом. В случае, если встреченный автомобиль или объект инфраструк-туры имеет прямой выход в интернет, на сервер гео-событийной сети отправляется инфор-мация о заторе и другие составляющие пакета донесений, включая личные сообщения. Подостижении времени или радиуса актуальности информации, пакет переводится в пассив-ное состояние и передается только по требованию другого узла. Требование, как правило,имеет гео-событийный характер по типу «есть ли что-то в таком месте в такое время».Таким образом можно построить одноранговую сеть эстафетного типа: где пакеты пере-даются как со световой, так и с курьерской скоростью. По своему строению, архитектураэстафетной сети похожа на комбинацию Интернета и Фидо с тем отличием, что в ней ин-формация может передаваться по нескольким курьерским (оффлайн) маршрутам одновре-менно. Достигнув цели, пакет активирует передачу кода «доставлено», который будетраспространяться среди всех носителей пакета, «убивая» его копии или переводя их в ар-хивный режим.

8

Эстафетная передача сигнала о дорожном заторе посредством WiFi Direct

В итоге каждый мобильный узел сети будет выступать одновременно в нескольких ролях:клиента сети как такового, маршрутизатора-повторителя с точкой доступа и прокси-сер-вера. Естественно, это потребует немалых объемов памяти на борту. Но как раз эта про-блема на сегодня решена: даже несколько лишних гигабайт ценовой погоды не делают.

Уменьшить объем хранимой информации и облегчить маршрутизацию позволит учет гео-локальной информации. Если участник движения указал маршрут следования, то в первуюочередь он будет получать информацию, относящуюся именно к нему. То же самое будетотноситься и к пакетам, которые он будет брать на борт для доставки.

Впрочем, в большинстве случаев, курьерская служба доставки донесений будет носитьвспомогательный характер, оставаясь актуальной для удаленных от цивилизации районов.

Вернемся к главной роли автосети, предупреждения ДТП.

Рассмотрим особо опасные случаи.

Прежде всего, это встречное движение на больших скоростях с маскированием транспортарельефом, препятствиями и погодными условиями.

Сближение двух автомобилей в этом случае может происходить со скоростями, превышаю-щими 100 м/сек. Для того, чтобы предотвратить столкновение, автомобили должны узнатьо существовании друг друга на расстоянии не менее 400-500 метров. И здесь нужно ре-шить 2 проблемы:

– увеличения дальности действия прямой WiFi связи с 100-150 м до 400-500

– минимизации времени установления соединения

Первая проблема решается применением направленных антенн. Приемлемые для внутри-

9

Крайне опасный маневр в условиях ограниченной видимости и высокой скоростисближения усугубляется скоростным длинномерным транспортом. Подобные ситуа-ции часто не оставляют водителям шансов предотвратить аварию

салонной установки панельные варианты с пло-щадью порядка 100-400 кв.см дают коэффициентусиления 9-15 дб, что увеличивает дальность дей-ствия в 3-6 раз. В случае, если и приемник и пере-датчик используют соосно направленные антенны (аэто как раз случай встречного движения), то коэф-фициенты складываются. Такого же усиления в 10 дбможно получить и на коллинеарных антеннах высо-той 30 см. В результате максимальная дальностьможет быть увеличена в 6-12 раз и достигать мини-мум 600 метров. Познакомиться с конструкцией антенн можно, например, здесьhttp://www.r-com.ru

Установление соединения

Для сближающихся на скорости в 100 м/с или 360 км/ч (180+180) автомобилей стандарт-ная процедура установления соединения с выбором каналов, обменом ключами и прочая,даже если она будет существенно упрощена в рамках протокола WiFi Direct, может лишитьвсю затею смысла. Конечно, можно возразить, что встреча двух мчащихся со скоростью180 км/ч «одиночеств» событие маловероятное. И с этим можно согласиться, но именнотакие одиночества пополняют печальную статистику.

Чтобы минимизировать время установления соединения для обмена информацией, нужнопрежде всего понять, какой информацией следует обмениваться в первую очередь. Ответочевиден: гео-событийной, иными словами, пространственно-временной. Каждый участникдорожного движения о других должен знать прежде всего следующее:

– положение

– скорость

– направление движения

– тип транспортного средства

– особые отметки (например, аварийный, захвачен, специальный, военный и т.п.)

Поскольку эта информация компактна, ее можно получать… до установления соединения,воспользовавшись именем SSID, передаваемом в широкополосном режиме. Именно этоимя мы видим, когда сканируем сети WiFi. Кроме того, когда мы говорим о радиусе дей-ствия WiFi – соединения, то подразумеваем передачу данных, а не чтение SSID. Трансля-ция имени может иметь существенно больший диапазон.

SSID транслируется 1 раз в 100мс. Его размерность в стандарте 802.11b, g и n – 32 сим-вола (цифры и буквы). Как можно увидеть ниже, этого вполне достаточно, чтобы обмени-ваться гео-событийной информацией. Например, так:

YourNameZ22222555556677aaabbcc

где:

– yourname – постоянная часть SSID – уникальный идентификатор, выдаваемый при реги-страции в сети MAC-адреса устройства (емкость не менее 1015 имен)

10

Отдельная панельная направлен-ная антенна (trendnet) с коэффи-циентом усиления 9 дб.

– Z – проверочный разряд, признак того, что SSID содержит гео-событийную информацию

– 22222 – минуты, секунды и десятые секунды широты

– 55555 – – минуты, секунды и десятые секунды долготы

– 66 – скорость (шаг – 3 км/ч)

– 77 – направление (азимут) движения (шаг – 4 градуса)

– aaa – тип транспорта, силовые, массо-габаритные характеристики

– bb – статус или код спецсигнала

— cc – резервные разряды

Размерность для ширины и долготы можно сократить, поскольку в обычном режиме радиусдействия прямого WiFi соединения не превысит 1 минуты (1852 метра)

Практическая реализация

Пока оставляя за рамками рассмотрения возможности мобильной автосети для передачиданных на основе протокола WiFi Direct, остановимся на тех возможностях, которые предо-ставляет динамическая гео-событийная составляющая SSID.

Универсальность

Теоретически все устройства, имеющие WiFi модуль могут быть преобразованы в програм-мные точки доступа с динамическим сетевым именем. См., например реализацию для An-droid смартфонов здесь: http://android.a0soft.com/?url=aNetShare.htm

Для выделения же из SSID имени гео-событийной составляющей достаточно примитивногоприложения. В результате простой обработки мы получим пространственное распределе-ние источников сигнала в каждый момент времени, которое может быть отображено либона карте, либо просто нанесено в виде схемы. На мобильном устройстве, не оснащенномтаким конвертером, подвижные точки доступа с гео-событийным содержимым будут посто-янно обновляться. В устройстве с конвертером мы увидим перемещение точек с именами,которые соответствуют постоянной составляющей SSID.

Специальные решения

В принципе, любое WiFi-устройство (мобильный телефон, карманный компьютер, интер-нет-планшет, GPS-ГЛОНАСС-навигатор) с дополнительным программным обеспечениемможно использовать и в автомобиле, однако низкое качество антенного блока у большин-ства моделей ограничит его радиус действия. Здесь бы помогла внешняя антенна, но, к со-жалению, устройствам для массового рынка отказано в антенном входе. Поэтому дляавтомобильных применений необходимо специальное аппаратное решение с отдельнымwifi модулем и направленной антенной.

Такое устройство может быть выполнено в нескольких конфигурациях

11

1. Минимальная: WiFi-модуль в режиме повторителяи направленная антенна – соединение с компьюте-ром по WiFi (варианты BT и USB)

2. Автономная: программируемый WiFi-модуль с на-правленной антенной в режиме программной точкидоступа с предустановленными константами SSID(постоянное имя, тип транспорта) и GPS-ГЛОНАСС-регистратор с передачей координат для заполнениядинамической части. Такая конфигурация позволяетвести автономную (за исключением статуса) гео-со-бытийную трансляцию.

3. Расширенная: Автономная с антенной круговой на-правленности в горизонтальной и узкой в вертикаль-ной плоскости (штырь 20-30 см: усиление 8-10 дб) +камера-регистратор с передачей видео на бортовойкомпьютер по WiFi – может быть привлекательнымрешением в связи с тем, что камеры заднего обзораи камеры-регистраторы получают все большую попу-лярность.

Оптимальным оснащением автомобиля системойWiFi-трансляции было бы сочетание фронтального изаднего приемо-передающего блока.

Фронтальный содержал бы минимальную конфигура-цию: WiFi повторитель с антенной с узкой диаграм-мой направленности вперед, в то время как задниймодуль обладал бы расширенной.

При наружном применении можно обойтись однимрасширенным блоком в защищенном исполнении.

Промежуточные итоги:

Реализация принципа «виртуального радара» ужесейчас, без использования новых протоколов для од-норанговых сетей, может повысить безопасность надорогах одной лишь передачей информации о харак-тере движения окружающих транспортных средств.Учитывая то, что «виртуальным радаром» могут бытьоснащены не только водители, но и пешеходы, и ве-лосипедисты, имеющие смартфон с GPS-ГЛОНАСС,дороги и улицы городов станут более безопасными,особенно в ночное время и в условиях плохой види-мости. Использование маячков со специальным ста-тусом поможет заранее предупредить участниковдвижения об экстренных случаях: проезде машин

12

Виртуальный радар на основепанельной антенны с коэффици-ентом усиления 10-12 дб, выпол-ненный в виде держателя дляGPS-навигатора.

Виртуальный радар с фронталь-ным видео-регистратором на ос-нове антенны типа волновойканал с коэффициентом усиления14 дб. На рисунке представленвариант исполнения в виде дер-жателя для GPS-навигатора.Может устанавливаться от-дельно.

Виртуальный радар с видео-ре-гистратором заднего обзора наоснове коллинеарной антенны скоэффициентом усиления 10 дб.

скорой помощи, пожарных команд, ловле преступников.

Но достаточно ли этих мотивов для приобретения специальных устройств или софт-адап-тации имеющихся? И да, и нет. Предотвращение беды никогда не было в России движу-щим фактором. Помимо кнута нужен пряник. И этот пряник – автономная мобильная сеть.Для чего?

Как уже было сказано, виртуальный радар в отличие от реального носит социальный ха-рактер. Не рассматривая административных мер (устанавливать по-обязанности), следуетвыяснить, какие доводы могут побудить водителей приобретать дополнительный гаджетили устанавливать приложение-конвертер на свое мобильное устройство для слежения ипредупреждения.

Программное решение

1. Зарегистрировав свое устройство в гео-событийной сети, получив уникальное постоян-ное имя устройства и установив на него приложение «виртуальный радар», пользовательможет приобрести как определенные привилегии для своего аккаунта, так и получить ещеодин канал для коммуникации с окружающим миром, устанавливая прямую связь сдрузьями и просто участниками сети. Также, если к проекту подключатся бизнес-участ-ники, пользователь «виртуального радара» может устанавливать связь с инфраструктуройи получать актуальную информацию напрямую, не выходя в сеть. Информация может от-носиться и к местам на стоянке, и к задержке авиарейсов, специальным акциям и т.п.

2. У пользователя мобильной сети могут появиться и другие преимущества: бесплатныйвыход в Интернет через мобильные (например, пользователи с WiMax) и стационарные(заправочные станции, стоянки, кафе) шлюзы, анонимное участие в программе «пробки» савтоматическим обновлением информации на ходу, а также игровые и мультимедийныевозможности в тех же пробках. Чем плотнее сеть, короче расстояния между узлами, тембольшую пропускную способность она имеет.

3. В местах гуляний, отдыха, массовых зрелищ могут образовываться летучие сети, завя-зываться знакомства, происходить обмен медиа-контентом. Не стоит забывать, что по сутисеть на основе WiFi Direct – это мобильный беспроводной вариант хорошо знакомых пи-ринговых торрент-сетей.

Аппаратное решение

Первенство в установке специального оборудования должно быть отдано государствен-ному и коммерческому транспорту. Общественный транспорт теперь станет извещать освоем приближении. Спецтранспорт может заранее расчищать себе дорогу без надрывноговоя сирен и вспышек мигалок (лишний повод автолюбителям поставить себе хотя бы софт-версию радара). Негабаритные грузы и летящие по дорогам длинномерные фуры, чрезвы-чайно опасные при обгонах, – все это может стать более безопасным при установкепростого и дешевого устройства. Если устанавливается интегрированное решение с GPS-ГЛОНАСС, интеллектуальные качества водителя отходят на второй план. Однократная на-стройка доп. параметров: указание типа движущегося средства и, возможно, статуса (дляспецтранспорта) – и самое важное, гео-событийное оповещение будет происходить безучастия человека. По крайней мере, легковесные участники движения будут более осто-

13

рожны, зная, что «онидет». Немаловажен и тотфакт, что при наличии ка-меры, запись происше-ствия можно будетраспространить по авто-номной сети, а когда укого-то из курьеров поя-вится шлюз в Интернет,она достигнет сервера спометкой «Срочно».

Типы взаимодействий:

Транспорт-транспорт

Поскольку это наиболееважная часть коммуника-ций, рассмотрим подроб-нее сценарий обменаинформацией.

Наличие маршрута помогает установить иерархию информационного обмена. При его от-сутствии за него по умолчанию принимается наиболее вероятный для данной точки путь,исходя из статистики перемещений, а при отсутствии таковой – путь будет проклады-ваться вдоль более главных трасс с преимущественно правыми поворотами.

Протокол обмена может быть построен на иерархическом принципе. Ниже предлагаетсяодин из близких к оптимальному вариантов:

1. Получение карты движущихся средств с характеристиками движения (Из гео-событий-ной части SSID) – постоянно

2. Определение приоритетных объектов для связи: встречный транспорт (малое времяконнекта), специальный, несущий срочные донесения и оповещения об экстренных ситуа-циях.

2. Установление сеанса связи с каждым из объектов и передача информации по прото-колу: гео-событийный запрос (маршрут, пункт назначения, область) – ответ. Обмен навзаимной основе: источник – получатель меняются местами.

Приоритеты:

0. Сообщения высшей важности (для привилегированных источников)

1. SOS и другие экстренные сообщения в предполагаемом направлении движения

2. Экстренные сигналы в других направлениях

4. Дорожные отметки в направлении движения. Дискретно: положение – время – отметка.Например, опасный поворот, скользко, препятствие, пробка, засада ГАИ, авария и т.п.

14

Оповещение участников движения о проезде спецтран-спорта (особая отметка в SSID)

5. Промотируемые сообщения от инфракструктуры.

6. Дорожные отметки в смежных областях

7. Личные сообщения, сообщения друзьям

8. Другие личные сообщения курьерской службы

9. Профиль движения (трек) в заданном направлении.

10. Мультимедийные геолокальные сообщения и файлы в том же порядке: от близких кмаршруту к удаленным.

Поскольку связь может оборваться в любой момент, вышеприведенная иерархия позво-ляет быстро получить наиболее важную информацию. Также надо учесть и то, что каждыйпакет имеет свой уникальный ID, поэтому попытка передачи копии другим источникомбудет заблокирована, а если пакет успел достигнуть адресата, то отправителю будет пере-дана команда на его ликвидацию.

Маршрутизация в транспортном облаке, в отличие от автономных мобильных сетей общегоназначения, с использованием гео-событийной информации на широковещательном этапебудет значительно облегчена, поскольку поведение узлов здесь более прогнозируемо.

Рассмотрим несколько типов взаимодействий в автономной сети.

Человек-транспорт

Прежде всего, это уведомление о присутствии, позволяющее водителям узнать о суще-ствовании пешеходов, а пешеходам о грозящей им опасности.

Выше уже рассматривались коммуникации типа пассажир-такси с использованием мобиль-ного клиента, подключенного к гео-событийной сети. Это если есть прямой выход в Интер-нет. А если нет? Тогда напомощь придет автоном-ная мобильная сеть, гдевозможен либо непо-средственный обмен ин-формацией междупассажиром и проезжаю-щим транспортом, либоопосредованный, черездругих участников сети,или даже через интернет-шлюз.

Городской транспорт.Приближающееся мар-шрутное такси может со-общать о пути следованияи наличии свободныхмест, а стоящий на оста-новке пассажир – пода-

15

Взаимный обмен гео-локальной информацией между пе-шеходом и автомобилем позволит избежать несчастныхслучаев при неожиданном сближении в городской среде

вать сигнал к остановке.

Водитель может связаться с припаркованным автомобилем – определить точное местопарковки (как ни странно, его часто забывают) и даже посмотреть, что происходит рядом.

Водитель может связаться с водителем посредством автомобиля. Например, для того,чтобы тот убрал мешающее выезду транспортное средство.

Человек-человек

В любом месте скопления людей можно быстро получить пространственную картину типа«кто где». При этом «кто» будет оставаться в рамках анонимной персональности. Можнопопытаться установить связь с любым обладателем уникального ID (первые десять разря-дов SSID) и обменяться уже более подробными личными данными. При наличии на кли-енте френд-ленты и других списков, сопоставляющих анонимное ID с аккаунтомучастника, пользователь может увидеть на экране своего мобильного устройства «рас-шифрованных» друзей или недругов в соответствии с теми определениями, которые былиданы им ранее. Поскольку у человека может быть несколько зарегистрированныхустройств, для полной идентификации в таблице соответствия должны храниться все, ра-зумеется, если они раскрыты пользователем.

В остальном на уровне восприятия взаимодействие и обмен контентом в автономной сетибудет мало чем отличаться от тех же действий в глобальной.

Транспорт-инфраструктура

Обмен данными о наличии парковочных мест. Предупреждение о ремонтных работах, пра-вила объезда. Распределение автомобильных потоков при подъезде к контрольным пун-ктам: терминалы платных дорог, мега паркинг. При наличии безопасного соединения –возможность удаленной безостановочной оплаты. Сообщения с постов ГИБДД. Сообщения

с датчиков состояниядорожного покрытия(гололед, мокрое, об-валы). Коммерческиепредложения от при-дорожной сети торго-вли и обслуживания:АЗС, ремонт, мойки,автозапчасти, кафе,мотели и другие ус-луги. Уведомление оместных достоприме-чательностях. Сенси-тивная реклама: еслипользователь разре-шил доступ к своейпрофильной информа-ции (паспорт тран-

16

Оповещение водителей о ремонтных работах посредствомустановки виртуального радара на ремонтируемом объекте

спортного средства, закрепленного за ID), он может получать придорожную информациюизбирательно: например, только для своей модели авто. Промотируемые сообщения и пря-мая реклама позволит создать на объекте интернет-шлюз с бесплатным доступом всехучастников гео-событийной автосети. Функция мониторинга гео-событийной сети позво-ляет также отслеживать появление транспортного объекта (объектов) в выделенныхзонах: для встречи, приема, сопровождения, контроля перемещения.

Человек-инфраструктура

Во многом повторяет отношения транспорт-инфраструктура. Специфические свойства ав-тономной сети будут задействованы в отдаленных регионах, а также в роуминге с дорогоймобильной связью. Этот тип взаимодействия создает дополнительные возможности дляместного рынка услуг даже в отсутствие глобальной сети. К тому же предварительно под-готовленные коммерческие предложения на разных языках помогут снять языковыйбарьер. Кроме того в сетях ближнего действия возможен и такой вид поиска услуг как мо-ниторинг желаний. Человек может прохаживаться по городу или курорту с выставленнымсписком желаний: «хочу пиццу», «хочу байк», «хочу массаж», – и при наличии совпаде-ний, мобильный телефон будет оповещать его звуковым сигналом, даже если он не под-ключен к сети.

Смешанные коммуникации:

Все эти, а возможно, и другие типы коммуникаций могут происходить одновременно, чтонисколько не противоречит концепции гео-событийной автономной сети, в которой деле-ние узлов на категории сделано больше для удобства восприятия.

Onterra: гео-событийный провайдер автономных сетей

Поскольку распределить всю внутреннюю, а тем более внешнюю гео-событийную инфор-мацию на пользовательских устройствах нереально, прежде всего, по причине необходи-мости централизованного ее поиска и, не в последнюю очередь, объема, клиентыавтономных сетей будут периодически нуждаться в выходе в Большое Интернет простран-ство, как для связи с серверами гео-событийной сети, так и для других целей. Но теперьэти сеансы могут быть эпизодическими. Лучше всего это показать на конкретном примере.

Некто, скажем Сергей Иванов, собирается в поездку по Южному Уралу по маршруту: Мо-сква – Самара – Оренбург – Орск – Магнитогорск. В сферу его интересов входят историче-ские и природные памятники, места рыбной ловли, брошенные военные объекты,гостиницы, заправочные станции, кафе, кемпинги, ну и просто интересные и полезныеместа, описанные и оцененные участниками гео-событийных сетей на платформе ON-TERRA. Покрытие сотовой связью маршрута совершенно неудовлетворительное, качествопредлагаемых карт для GPS-ГЛОНАСС-навигаторов тоже оставляет желать лучшего. Про-ложив маршрут в веб-клиенте сети (десктопном или мобильном) на наиболее подробнойкарте из списка доступных и убедившись в наличии широкополосного Интернета, наш пу-тешественник формирует среду, составленную из слоев Окружения (например Google LocalSearch, Wikipedia, прогноз погоды, памятники, заповедники, рыбные места из клубов Он-терры, KML-файлы военных объектов из сообщества Google Community), ключевых слов и

17

временных параметров. Включив в среду дорожную информацию из автомобильной сети,Иванов получит актуальную на текущий момент сводку о дорожных условиях. Сохранивсреду в созданном событии, Иванов запускает процедуру сканирования для сбора инфор-мации, удовлетворяющей условиям среды и в выбранном коридоре интереса. Поскольку всреду может входить также дорожное и картографическое покрытие, путешественник по-лучит полный информационный набор для навигации и ознакомления с местностью.

Теперь нужды в скачивании больших объемов информации у Иванова нет, а необходимыеобновления о текущем состоянии дорожного движения он может получить, обмениваясьданными в рамках автономной сети прямо во время движения. Таким же образом он можетполучить выход в Большую Сеть, где сможет обновить метеосводку, информацию о мест-ных событиях и т.п.

В случае корректировки планов, скажем, Иванов по дороге передумал и решил проехатьчерез Саратов, он уже на мобильном устройстве прокладывает новый маршрут. Если унего нет выхода в Интернет, чтобы связаться с ТерраСервером, маршрут прокладываетсявчерне, без учета дорог. Теперь, пользуясь любым шлюзом, путешественник Ивановможет уточнить путь и попытаться получить цифровой образ среды, сопутствующей но-вому маршруту. Возможно, для этого ему придется сделать остановку и воспользоватьсяуслугами придорожного заведения, чтобы получить доступ к широкополосному интернету.

Легко видеть, что описанная технология может быть применена и к любой другой активно-сти: пешей экскурсии, треккингу в горах, сплаву на байдарках и даже шопингу.

GEANET: активность в пути

Поскольку вся польза гео-событийной сети основана на взаимности, то каждый ее участ-ник должен не только потреблять контент, но и создавать его. Традиционный способ соз-дания гео-событийного контента был уже неоднократно рассмотрен в других документахсерии, здесь же мы вкратце опишем действия водителя по его получению, принимая вовнимание, что все же главной обязанностью для него остается безопасное управление ав-томобилем или другим транспортным средством.

Упрощенный вариант создания дорожных отметок предполагает интерфейс одной кнопки.Водитель, наблюдая нечто стоящее внимания: препятствие на дороге, аварию, не отме-ченную камеру контроля скорости, – тут же нажимает кнопку, тем самым создавая элемен-тарное событие на клиенте гео-событийной сети. Зафиксировав точное место и времяпроезда точки, впоследствии он может охарактеризовать ее одним из следующих спосо-бов: воспользовавшись меню с типовыми событиями, описав вручную (что вряд ли), либоже надиктовав описание на мобильное устройство. Если в систему интегрирована камера,ведущая непрерывную кольцевую запись движения, водитель может снабдить точку ви-деофрагментом, если записывающее устройство допускает это.

Пассажиры

Поскольку пассажиры обладают куда большей свободой, нежели водитель, степень их во-влеченности в сетевую жизнь может простираться на такие ее проявления, как поиск дру-зей в ближайшем окружении, чат, путевые заметки, комментарии, оценки и дажемногопользовательские игры.

18

Общественная значимость проекта

– Предотвращение дорожно-транспортных происшествий

– Анонимное участие в программе «пробки»

– Фоновый сбор информации о дорожном движении, в том числе и в малодоступных рай-онах.

– Формирование транспортной статистики и уточнение сети дорог

– Мониторинг дорожных условий и транспортных потоков в реальном времени государст-венными и коммерческими органами без нарушения конфиденциальности третьих лиц

Дополнение

В настоящее время силами группы компаний АФК «Система» в России развивается проект«ЭРА ГЛОНАСС» - экстренного реагирования при авариях на базе отечественной системыспутникового позиционирования ГЛОНАСС. При всех плюсах проекта, его концептуальнаясоставляющая лежит в области решений вчерашнего дня и сводится к увеличению скоро-сти реагирования экстренных служб на уже случившееся происшествие, в то время какпредлагаемая на этих страницах система решает задачу предупреждения аварий. В то жевремя ЭРА ГЛОНАСС может быть легко доработана с тем, чтобы из системы реагированиястать системой предупреждения аварий, СПАС-ГЛОНАСС, по описанному выше сценарию.При этом СПАС-ГЛОНАСС может опираться на все возможности ЭРА ГЛОНАСС, включаякомбинированную GPS-ГЛОНАСС систему позиционирования, а также поддержку автомо-бильной телеметрии, хотя для базовой версии это требование нельзя назвать обязатель-ным. Не лишней была бы и поддержка средствами GSM на низовом уровне (без контрактови SIM - аналогично сигналам SOS) передачи информации о положении транспортныхсредств по тому же принципу, что и в случае кодирования SSID для WiFi сигналов. В соче-тании с возможностями прямого обмена гео-локальной информацией это повысило быобщую надежность системы.

Общественная значимость проекта может быть подчеркнута специальными программамиснабжения виртуальными радарами как наименее защищенных слоев населения, так инаиболее опасных участников дорожного движения. Приведем отдельные примеры:

– рюкзаки школьников

– трости слепых

– инвалидные коляски

– машины скорой помощи и МЧС

– другой спецтранспорт.

19

20

Виртуальный радар (фрон-тальный) СПА-ГЛОНАСС всалоне автомобиля с антен-ной типа волновой канал

Виртуальный радар (задний)СПА-ГЛОНАСС в салоне ав-томобиля с коллинеарнойантенной и видео-регистра-тором

ИЛЛЮСТРАЦИИ

21

Применение виртуальногорадара в городской среде.

Объезд стоящего илислишком медленно движу-щегося транспорта частосоздает аварийную ситуа-цию.

Оповещение встречноготранспорта о приближении- к опасному участку, воз-можно, остановит спеша-щего водителя.

Раннее предупреждение отом, что за длинномернымгрузовиком находится бы-стро движущийся тран-спорт, даст возможностьводителю оценить степеньопасности и рассмотретьвозможные варианты поуходу от столкновения.

ГОРОД

22

Пустая дорога с хорошимпокрытием часто усыпляетвнимание водителя. Неров-ности рельефа могутскрыть приближающийсявстречный транспорт.

Радиосигнал, прео-долевая неровностирельефа, загодя из-вестит водителей отаящейся опасностии поможет предот-вратить катастрофу.

Времени на принятие решение при сближении на скоростях выше 200 км/ч, может неоказаться, и ситуация мгновенно выйдет из-под контроля.

ТРАССА

23

Несоблюдение скоростногорежима на автостраде(проезд медленно движуще-гося транспорта в левомряду) приводит к нервозно-сти и желанию совершитьобгон справа

Аварийный транспорт илидругая помеха на правойполосе (обгона) могут бытьполной неожиданностьюдля обгоняющего, осо-бенно в условиях ограни-ченной видимости. Оченьчасто банально не хватаетвремени на торможение дополной остановки. Вов-ремя принятый сигнал отстоящего транспорта с от-меткой «аварийный» по-может избежатьстолкновения.

ОГРАЖДЕННАЯАВТОСТРАДА

24

Движение ночью по пустын-ным автострадам, особеннов условиях плохой видимо-сти (туман, задымление,сильный снегопад) всегдапредставляет угрозу безо-пасности.

Постоянное взаимное ра-диооповещение автомоби-лей значительноувеличивает дальность об-наружения встречного тран-спорта: акцентируявнимание одного из участ-ников движения на возмож-ной опасности, другомупозволяя или прекратитьопасный обго или, чтолучше, не начинать егововсе.

ОГРАНИЧЕННАЯВИДИМОСТЬНА ТРАССЕ

25

В городских условиях втранспортных происше-ствиях страдают, а поройпогибают пешеходы, за-частую по собственнойнеосторожности. Такжепополняет печальнуюстатистику ДТП сзда с на-рушением скоростногорежима по, казалось бы,пустым улицам

WiFi-GPS-ГЛОНАССмаячок в мобильномтелефоне неосторожногопешехода, смог бывовремя предупредитьводителя о возможномнаезде. С другойстороны, имея втелефоне звуковуюсигнализацию обопасном приближениитранспорта, задумалсябы и пешеход… до того,как выскочить на дорогу

ТРАНСПОРТ -ПЕШЕХОД

26

Аварии и «внезапные» ремон-тные работы стали настоящимбичом транспортных потоков.Сужение дорожной полосы наоживленных трассах приводит кмногокилометровым пробкам.Отчасти проблему решают GPS-ГЛОНАСС-навигаторы с серви-сом пробок. Но вне зоныдействия сетей мобильной связиони не работают.

Вовремя, а лучше заранее,установленный на месте про-ведения работ WiFi маяк с пе-редачей информации по всемдоступным видам сетевыхкоммуникаций даст водите-лям возможность загодя вы-бирать пути объезда. И дажепри отсутствии покрытия со-товой связи, и в случае вы-хода за пределы дальностидействия прямого соедине-ния, эстафетная передачаданных от транспорта к тран-спорту донесет важную ин-формацию до всехучастников движения, напра-вляющихся в проблемноеместо

ИНФРАСТРУКТУРА:АВАРИИ, РЕМОНТЫ,ПРЕПЯТСТВИЯ

27

Оснащение виртуальнымирадарами спецтранспортаво многом позволит избе-жать фрустрирующих рядо-вых водителей ситуаций.Раннее оповещение даствозможность всем участни-кам движения достойно пе-рестроиться, а не позорношарахаться в сторону отколес спешащего барина.

Виртуальный радар (зад-ний) СПА-ГЛОНАСС в са-лоне автомобиля сколлинеарной антенной ивидео-регистратором, фик-сирующий приближениеспецстранспорта

СПЕЦТРАНСПОРТ

ССЫЛКИ:

GEANEThttp://ru.wikipedia.org/wiki/Одноранговая_сетьhttp://en.wikipedia.org/wiki/Wi-Fi_Direct - описание сети WiFi Directhttp://en.wikipedia.org/wiki/Vehicular_ad-hoc_network – мобильная сеть для автоhttp://www.vanet.info – официальный сайт мобильной сети (завершенный проект)http://www.villagetelco.org/ – wifi сеть прямого обменаhttp://www.servalproject.org/ – работающая WiFi – сетьhttp://www.wipeer.com/ – ad-hoc WiFi сетьhttp://www.comesafety.org – альянс безопасностиhttp://www.esafetysupport.org/http://www.car-2-car.org – основной сайт альянсаhttp://www.car-2-car.org/index.php?id=6 – проекты в альянсеhttp://www.car-2-car.org/index.php?id=124&L=wxuuwcbqab документы и медиаhttp://www.prevent-ip.org – активная и пассивная безопасностьhttp://www.evita-project.org – проект альянсаhttp://www.geonet-project.eu/?page_id=9 – проект гео-автомобильной сети на IPv6http://www.mobimag.ru/Articles/5018/Mobilnyi_Wi-Fi_hot-spot_dlya_Apple_iPad_na_primere_Nokia_N900.htm – мобильная одноранговая сеть для Nokiahttp://tuxmobil.org/manet_linux.html – Manet – софт для линуксаhttp://calm.hu/ – сеть автомобилей

Альберт ЕгазаровРуководитель проекта ONTERRA

albertega@onterra.net

Москва, 2010

28