GEANET SPAS by Albert Yega

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 повсеместно. В нашей стране это особенно заметно. В то же время дорожная сеть развивается не столь быстрыми темпами. И это отставание вряд ли возможно устранить в ближайшие годы. Новые дороги, особенно в плотной городской среде прокладывать очень непросто, отчего мегаполисы мира превращаются в гудящий рой ползущих со скоростью пешехода автомобилей.

Еще одна проблема, связанная с автомобилями, – это дорожнотранспортные происшествия. По данным Всемирной Организации Здравоохранения ДТП входит в первую десятку причин смерти. Будет не преувеличением сравнить дороги с театром военных действий. И там, и там есть потери, в том числе невосполнимые. Только убитыми в дорожной войне мы теряем более 25 тыс./чел в год. А сколько еще из 250 тыс. травмированных выбыло из созидательной жизни на время, а порой и навсегда – и это в самый активный период жизни. В нашей стране аварии на дорогах – вторая по статистике причина смертности молодых людей в возрасте до 30 лет. В числе основных причин ДТП с тяжелыми последствиями органами ГИБДД приводятся: вождение в нетрезвом виде, нарушение скоростного режима и потеря контроля, плохие дорожные условия, непредвиденные ситуации. А в статистике ДТП со смертельным исходом превалирует превышение скорости в неподобающих условиях и лобовое столкновение после выезда на встречную полосу. Если внимательно присмотреться к

Катастрофа, унесшая жизнь губернатора Алтайского края Михаила Евдокимова, произошла по причине несвоевременного обгона на большой скорости. Неровности рельефа скрывали встречный транспорт. Когда водитель «Мерседеса» Евдокимова заметил опасность, было слишком поздно.

статистике аварий, особенно с тяжелым исходом, нетрудно будет заметить, что части из них можно было бы избежать… знай водитель о летящем ему наперерез автомобиле, или о том, что из-за длинного трейлера выезжает не встречную полосу мотоцикл, или что за поворотом на дороге без обочины стоит заглохший 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, правонарушений, мы имеем проблему плохой информированности водителя о дорожной ситуации. Водителю нужен своего рода радар-информатор, извещающий его о других участниках дорожного движения, препятствиях и помехах на пути, состоянии дорожного покрытия и т.п.

Не рассматривая реальные радары, пользование которыми – прерогатива государственных служб, обратимся к радарам виртуальным. Они также способны прояснять дорожную картину без применения активных (излучающих) средств обнаружения.

Инфографика о состоянии ситуации с ДТП в Бразилии. Справа приведены статистические данные, свидетельствующие, что 70% аварий вызваны столкновениям со встречно движущимся транспортом.

Виртуальный радар:

По сути виртуальный радар образуется из совокупности гео-событийных маячков, оповещающих соседей о своем присутствии в данном месте и в данное время с включением дополнительной 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 времени будет получать информацию о дорожных условиях,

включая предупреждения о потенциально опасных объектах и местах. В этой идеальной картине есть два узких места: 1. Сетевое подключение.

1.1. Самый распространенный тип: GPRS, CDMA или 3G – соединение. Недостатки:

– в городской среде соединение не всегда надежно из-за нагрузки на сеть.

Знакового ДТП с участием автомобиля начальника департамента обеспечения безопасности дорожного движения МВД РФ Виктора Кирьянова, сбившего женщину на ул. Солянка, можно было бы избежать, если бы водитель Мерседеса, знал о пешеходе на дороге до выезда на встречную полосу.

вовсе.

– высокая стоимость услуги передачи данных – проблемы роуминга при дальних переездах

– неполное покрытие дорожной сети, а в удаленных и малонаселенных районах связь может отсутствовать

– проблемы конфиденциальности. Клиент, основанный на передаче данных через зарегистрированное устройство, не обеспечивает анонимности, что может стать препятствием для его установки на транспортное средство.

1.2. Спутниковый интернет обеспечивает полное покрытие, но, прежде всего, в силу дороговизны 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 радара реального, не автономна. Для ее надежной работы требуется, чтобы маячки были установлены на всех транспортных средствах, объектах инфраструктуры и дорожных препятствиях. Решение этой проблемы лежит не столько в технической плоскости, сколько в организационной: все участники движения должны убедиться в пользе установки клиентской части на автомобиль даже в отсутствие других клиентов. Вернемся к задаче установления связи между клиентами автосети. Итак, для надежной работы системы требуется постоянный обмен данными о присутствии с минимальными

задержками на всем пространстве дорожной сети. По всей видимости, в обозримом будущем ни один вид связи, основанный на принципе «клиент – базовая станция» не способен обеспечить должных параметров, прежде всего, полного покрытия территории России. Тогда единственным доступным способом обмена информацией будет прямой, клиент-клиентский в рамках одноранговой пиринговой сети. Сеть Car2Car: автомобильный тет-а-тет

Исследования в области мобильных транспортных сетей и безопасности на дорогах активно ведутся в Европе, Японии и США примерно с 2005 года. Создан альянс, включающий как гигантов автоиндустрии, так и коммуникационные и софтверные компании. Но работы, несмотря на огромные финансовые вливания, еще далеки от завершения. Помехами внедрению уже достигнутых результатов являются, прежде всего, системный подход к транспортной безопасности и отсутствие единых стандартов. Системный подход, развиваемый членами альянса предполагает активную безопасность на дорогах с включением в сеть управляющих воздействий. Нетрудно догадаться, насколько осторожными надо быть в применении этого принципа. Ошибка здесь может дорого обойтись. В чем же суть этого принципа? В том, что человек перестает быть единственным интерфейсом, связывающим его автомобиль с окружающей средой. Если раньше, показания приборов воспринимались только водителем, и он же был единственным, кто, основываясь на них и зрительной информации, принимал то или иное решение и воздействовал на органы управления, то с применением системы активной безопасности, все данные авто телеметрии поступают в сеть, и оттуда же, минуя человека, могут прийти управляющие воздействия на ведомый им (уже не совсем) автомобиль.

Не вдаваясь в детали, разрабатываемый подход можно продемонстрировать на отдельных примерах.

Едущий впереди на правой от вас полосе автомобиль, не включая поворотный сигнал, пытается резко вклиниться в ваш ряд. Возможно, вы успеете затормозить, возможно, нет. С применением системы активной безопасности картина несколько изменится. Начнем с того, что в случае предельных полномочий системы нарушитель не сможет сделать потенциально аварийный маневр. Но такие полномочия могут быть весьма опасны в других непредвиденных ситуациях, где запрещенный маневр может быть единственным, ведущим к спасению. Более мягкое вмешательство предполагает строгое звуковое предупреждение лихачу, включение поворотного или аварийного сигналов и передачу характеристик опасного маневра по сети ближайшим участникам движения. Если вы не заметите сигнала на дороге, звуковая система напомнит вам об опасности и… возможно примет меры за вас в виде торможения или резкого ухода влево. Нетрудно понять, что такие маневры нельзя совершать, основываясь только на показаниях GPS-ГЛОНАСС и цифрового компаса. Здесь требуется активное прощупывание пространства другими, активным средствами, например, ультразвуковыми. И в обмен данными в такой системе будет включено не только положение объектов на дорогах, а буквально все: давление в шинах и не только в ваших (если у впереди едущего резко упало – опасность!), силовые характеристики (успеет ли обогнать или надо уступить), с какой силой нажата педаль акселератора или тормоза. В сочетании с положением транспорта в пространстве-времени

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

сетевой обмен даст полную дорожную картину и при необходимости нужные рекомендации или, в крайнем случае, принуждение. Следует добавить, что в такую сеть будут включены и объекты инфраструктуры: светофоры, заправочные станции, дорожные знаки, временные препятствия и т.п. Впоследствии в нее же предполагается добавить и пешеходов. Без отслеживания их позиции система безопасности будет неполной. Не исключено, что дело дойдет и до коров, коз, кошек и собак. Понятно, что реализация этого «дивного нового мира» будет непростой. Нас же во всей этой истории интересует пока что один компонент – связь. Все остальное, если оно случится, также может быть отражено в гео-событийной сети автомобилей через публичные программные интерфейсы.

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

Здесь можно задаться вопросом, зачем ждать нового протокола, когда в уже существующих предусмотрены ad hoc соединения? Ответ простой: количество и быстротечность сеансов связи (ведь автомобили движутся, и не всегда в одну сторону), а установление связи ad hoc требует длительного согласования (секунды) для каждого соединения. Именно эту проблему в первую очередь решает новый протокол – связывая

устройства быстро и по принципу «многие с многими».

Следует отметить, что WiFi Direct далеко не первый протокол, позволяющий создать одноранговую сеть исключительно на конечных устройствах без применения маршрутизаторов и серверов доменных имен. В настоящее время независимой группой FreakNet MediaLab уже выпущен набор программных средств Netsukuku, превращающий устройства с WiFi модулем в узлы одноранговой глобальной сети, полностью независимой от Интернета. Процедура маршрутизации в ней построена по фрактальному типу, что делает каждое устройство полноценным маршрутизатором в рамках своего сегмента с минимальным потреблением вычислительных ресурсов и памяти. Сразу подчеркнем уникальные свойства WiFi для построения автомобильной сети.

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

2. Любое устройство с WiFi модулем может быть приобретено анонимно. Соответственно и клиент автосети будет обладать статусом анонимной персональности. Напомним, под анонимной персоной подразумевается физическое лицо, действующее в реальности в определенном месте и в определенное время, но при этом (по желанию) не раскрывающее своих социальных идентификаторов. Проще говоря, участник движения, скажем alladin314, вполне конкретен на дороге, но при этом связать его с Ивановым Иван Ивановичем будет если не невозможно, то крайне затруднительно. Более того, как и в других социальных проектах, участник может остаться полностью анонимным, но это не помешает занимать ему определенную позицию в пространстве наравне с поименованными участниками. 3. Модули и устройства с WiFi отработаны, доказали свою надежность, широко распространены и обладают низкой ценой.

К недостатку, наверное, единственному для сетевых применений, можно отнести малую дальность действия, но, как будет показано ниже, в случае установки модулей на транспортные 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 маршрутизатор.

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

3. Кластеры могут сообщаться посредством Интернет или иных сетевых шлюзов. Одно или несколько устройств, имеющих выход в глобальную сеть, предоставляют доступ другим устройствам кластера.

4. Обмен данными в таких сетях строится по приоритетному принципу, дополненному в случае 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 вероятностью для протокола IPv6, но все же привести к адресным клонам. Впрочем, избавиться от клонов можно, используя гео-локальную информацию при назначении адресов или MAC-адреса конечных устройств.

Архитектура автомобильной сети на базе IPv6 с включением объектов инфраструктуры для выхода в Интернет.

5.3 сложность динамической маршрутизации: возникает при быстром интенсивном движении узлов сети, когда карта возможных маршрутов меняется столь быстро, что передать значительный объем информации становится маловероятным. Этот, характерный для мобильных автоконфигурируемых сетей (MANET) общего назначения недостаток, в автомобильных (VANET) сетях может быть скомпенсирован тем, что каждый узел имеет геопространственные характеристики: время, положение и скорость, что позволяет прогнозировать живучесть тех или 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 через узлы одноранговой сети, ни посредством шлюзов. Все эти проблемы решаются и будут решаться в рамках WiFi альянса. Следует отметить, что актуальная для пассивной безопасности дорожного движения информация компактна и не требует широкополосных каналов связи. Также несущественны для локального применения и другие проблемы, поставленные разработчиками систем активной безопасности.

Отметим еще раз главное отличие предлагаемой гео-событийной автосети от решений car2car.org – это информационно-предупредительный характер системы. Водитель, получив данные о дорожной ситуации, сам принимает решение и несет ответственность за него. Интернет курьеров: ямщик не гони на лошадей

Рассмотрим ситуацию, когда у нескольких кластеров сети и одиночных узлов нет ни прямой связи, ни шлюзов в интернет, а важная информация для передачи есть. Например, в 10 км от Энска в сторону города образовался затор из-за крупной аварии. Мобильной связи там нет. Единственным способом без гео-событийной автосети предупредить едущих в тупик водителей будет аудиовизуальный: покричать, помигать фарами, или изобразить

руками слово …опа. Но всякий ли поймет такое предупреждение, не сочтет ли его за дорожное хамство, а то и вовсе истолкует так, что впереди засада гаишников? Но чем поможет автосеть, если связи между попавшими в происшествие и едущим к нему автомобилями нет?

Прямой, со скоростью света, нет, а вот с автомобильной – есть. Это забытая курьерская связь. Рассмотрим, что происходит в кластере одноранговой сети в отсутствие внешней связи? Поскольку информация о характере движения в заторе должна быть доставлена на сервер, а также тем, кто направляется в него, то все задействованные участники пытаются передать ее друг через друга. К ней, кстати, могут добавиться и личные сообщения застрявших. Увы, попытки построить маршрут для выхода наружу ничем не заканчиваются: все пакеты остаются внутри кластера. Не исключено, что полный набор донесений будет храниться на каждом устройстве. Но вот из города выезжает автомобиль и едет мимо затора. Все узлы набрасываются на новенького с попыткой выйти через него в сеть. Но сети нет и у него. Если позволяет время и объем информации, копия пакета донесений или его наиболее важная часть оказываются у него на борту, с чем он и отправляется в путь. Попытки других узлов кластера передать свою копию встречают флаг «принято», после чего транзакция прекращается. Встретив первый транспорт, направляющийся в затор, несущий донесение курьер, передает актуальную для того информацию, и так происходит с каждым встречным транспортом. В случае, если встреченный автомобиль или объект инфраструктуры имеет прямой выход в интернет, на сервер гео-событийной сети отправляется информация о заторе и другие составляющие пакета донесений, включая личные сообщения. По достижении времени или радиуса актуальности информации, пакет переводится в пассивное 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 передаются как со световой, так и с курьерской скоростью. По своему строению, архитектура эстафетной сети похожа на

Эстафетная передача сигнала о дорожном заторе посредством WiFi Direct

комбинацию Интернета и Фидо с тем отличием, что в ней информация может передаваться по нескольким курьерским (оффлайн) маршрутам одновременно. Достигнув цели, пакет активирует передачу кода «доставлено», который будет распространяться среди всех носителей пакета, «убивая» его копии или переводя их в архивный режим.

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

Уменьшить объем хранимой информации и облегчить маршрутизацию позволит учет геолокальной информации. Если участник движения указал маршрут следования, то в первую очередь он будет получать информацию, относящуюся именно к нему. То же самое будет относиться и к пакетам, которые он будет брать на борт для доставки. Впрочем, в большинстве случаев, курьерская служба доставки донесений будет носить вспомогательный 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 транспорта рельефом, препятствиями и погодными условиями.

Сближение двух автомобилей в этом случае может происходить со скоростями, превышающими 100 м/сек. Для того, чтобы предотвратить столкновение, автомобили

Крайне опасный маневр в условиях ограниченной видимости и высокой скорости сближения усугубляется скоростным длинномерным транспортом. Подобные ситуации часто не оставляют водителям шансов предотвратить аварию

должны узнать о существовании друг друга на расстоянии не менее 400-500 метров. И здесь нужно решить 2 проблемы:

– увеличения дальности действия прямой WiFi связи с 100-150 м до 400-500 – минимизации времени установления соединения

Отдельная панельная направленная антенна (trendnet) с коэффициентом усиления 9 дб.

Первая проблема решается применением направленных антенн. Приемлемые для внутрисалонной установки панельные варианты с площадью порядка 100-400 кв.см дают коэффициент усиления 9-15 дб, что увеличивает дальность действия в 3-6 раз. В случае, если и приемник и передатчик используют соосно направленные антенны (а это как раз случай встречного движения), то коэффициенты складываются. Такого же усиления в 10 дб можно получить и на коллинеарных антеннах высотой 30 см. В результате максимальная дальность может быть увеличена в 6-12 раз и достигать минимум 600 метров. Познакомиться с конструкцией антенн можно, например, здесь http://www.r-com.ru Установление соединения

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

Чтобы минимизировать время установления соединения для обмена информацией, нужно прежде всего понять, какой информацией следует обмениваться в первую очередь. Ответ очевиден: гео-событийной, иными словами, пространственно-временной. Каждый участник дорожного 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 это имя мы видим, когда сканируем сети WiFi. Кроме того, когда мы говорим о радиусе действия WiFi – соединения, то подразумеваем передачу данных, а не чтение SSID. Трансляция имени может иметь существенно больший диапазон. SSID транслируется 1 раз в 100мс. Его размерность в стандарте 802.11b, g и n – 32 символа (цифры и буквы). Как можно увидеть ниже, этого вполне достаточно, чтобы обмениваться гео-событийной информацией. Например, так:

YourNameZ22222555556677aaabbcc

где:

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

– 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 радиус действия прямого WiFi соединения не превысит 1 минуты (1852 метра) Практическая реализация

Пока оставляя за рамками рассмотрения возможности мобильной автосети для передачи данных на основе протокола WiFi Direct, остановимся на тех возможностях, которые предоставляет динамическая гео-событийная составляющая SSID. Универсальность

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

Для выделения же из SSID имени гео-событийной составляющей достаточно примитивного приложения. В результате простой обработки мы получим пространственное распределение источников сигнала в каждый момент времени, которое может быть отображено либо на карте, либо просто нанесено в виде схемы. На мобильном устройстве, не оснащенном таким конвертером, подвижные точки доступа с гео-событийным содержимым будут постоянно 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, интернет-планшет, GPS-ГЛОНАСС-навигатор) с дополнительным программным обеспечением можно использовать и в автомобиле, однако низкое качество антенного блока у большинства моделей ограничит его радиус действия. Здесь бы помогла внешняя антенна,

но, к сожалению, устройствам для массового рынка отказано в антенном входе. Поэтому для автомобильных применений необходимо специальное аппаратное решение с отдельным wifi модулем и направленной антенной. Такое устройство может быть выполнено в нескольких конфигурациях

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

2. Автономная: программируемый WiFi-модуль с направленной антенной в режиме программной точки доступа с предустановленными константами SSID (постоянное имя, тип транспорта) и GPS-ГЛОНАССрегистратор с передачей координат для заполнения динамической части. Такая конфигурация позволяет вести автономную (за исключением статуса) гео-событийную трансляцию.

3. Расширенная: Автономная с антенной круговой направленности в горизонтальной и узкой в вертикальной плоскости (штырь 20-30 см: усиление 8-10 дб) + камера-регистратор с передачей видео на бортовой компьютер по WiFi – может быть привлекательным решением в связи с тем, что камеры заднего обзора и камеры-регистраторы получают все большую популярность.

Оптимальным оснащением автомобиля системой WiFi-трансляции было бы сочетание фронтального и заднего приемо-передающего блока.

Фронтальный содержал бы минимальную конфигурацию: WiFi повторитель с антенной с узкой диаграммой направленности вперед, в то время как задний модуль обладал бы расширенной.

Виртуальный радар на основе панельной антенны с коэффициентом усиления 10-12 дб, выполненный в виде держателя для GPS-навигатора.

Виртуальный радар с фронтальным видеорегистратором на основе антенны типа волновой канал с коэффициентом усиления 14 дб. На рисунке представлен вариант исполнения в виде держателя для GPS-навигатора. Может устанавливаться отдельно.

При наружном применении можно обойтись одним расширенным блоком в защищенном исполнении.

Промежуточные итоги:

Реализация принципа «виртуального радара» уже сейчас, без использования новых протоколов для одноранговых сетей, может повысить безопасность на дорогах одной лишь передачей информации о характере движения окружающих транспортных средств. Учитывая то, что «виртуальным радаром» могут быть

Виртуальный радар с видео-регистратором заднего обзора на основе коллинеарной антенны с коэффициентом усиления 10 дб.

оснащены не только водители, но и пешеходы, и велосипедисты, имеющие смартфон с GPS-ГЛОНАСС, дороги и улицы городов станут более безопасными, особенно в ночное время и в условиях плохой видимости. Использование маячков со специальным статусом поможет заранее предупредить участников движения об экстренных случаях: проезде машин скорой помощи, пожарных команд, ловле преступников.

Но достаточно ли этих мотивов для приобретения специальных устройств или софт-адаптации имеющихся? И да, и нет. Предотвращение беды никогда не было в России движущим 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 характер. Не рассматривая административных мер (устанавливать по-обязанности), следует выяснить, какие доводы могут побудить водителей приобретать дополнительный гаджет или устанавливать приложение-конвертер на свое мобильное устройство для слежения и предупреждения. Программное решение

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

2. У пользователя мобильной сети могут появиться и другие преимущества: бесплатный выход в Интернет через мобильные (например, пользователи с WiMax) и стационарные (заправочные станции, стоянки, кафе) шлюзы, анонимное участие в программе «пробки» с автоматическим обновлением информации на ходу, а также игровые и мультимедийные возможности в тех же пробках. Чем плотнее сеть, короче расстояния между узлами, тем большую пропускную способность она имеет. 3. В местах гуляний, отдыха, массовых зрелищ могут образовываться летучие сети, завязываться знакомства, происходить обмен медиа-контентом. Не стоит забывать, что по сути сеть на основе WiFi Direct – это мобильный беспроводной вариант хорошо знакомых пиринговых торрент-сетей. Аппаратное решение

Первенство в установке специального оборудования должно быть отдано государственному и коммерческому транспорту. Общественный транспорт теперь станет извещать о своем приближении. Спецтранспорт может заранее расчищать себе дорогу без надрывного воя сирен и вспышек мигалок (лишний повод автолюбителям поставить себе хотя бы софтверсию радара). Негабаритные грузы и летящие по дорогам длинномерные фуры, чрезвычайно опасные при обгонах, – все это может стать более безопасным при установке простого и дешевого устройства. Если устанавливается интегрированное решение с GPS-

ГЛОНАСС, интеллектуальные качества водителя отходят на второй план. Однократная настройка доп. параметров: указание типа движущегося средства и, возможно, статуса (для спецтранспорта) – и самое важное, гео-событийное оповещение будет происходить без участия человека. По крайней мере, легковесные участники движения будут более осторожны, зная, что «он идет». Немаловажен и тот факт, Оповещение участников движения о проезде спецтранчто при наличии камеры, спорта (особая отметка в SSID) запись происшествия можно будет распространить по автономной сети, а когда у кого-то из курьеров появится шлюз в Интернет, она достигнет сервера с пометкой «Срочно». Типы взаимодействий: Транспорт-транспорт

Поскольку это наиболее важная часть коммуникаций, рассмотрим подробнее сценарий обмена информацией.

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

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

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

2. Определение приоритетных объектов для связи: встречный транспорт (малое время коннекта), специальный, несущий срочные донесения и оповещения об экстренных ситуациях.

2. Установление сеанса связи с каждым из объектов и передача информации по протоколу: гео-событийный запрос (маршрут, пункт назначения, область) – ответ. Обмен на взаимной 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. 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 к маршруту к удаленным.

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

Маршрутизация в транспортном облаке, в отличие от автономных мобильных сетей общего назначения, с использованием гео-событийной информации на широковещательном этапе будет 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 существовании пешеходов, а пешеходам о грозящей им опасности.

Выше уже рассматривались коммуникации типа пассажир-такси с использованием мобильного клиента, подключенного к гео-событийной сети. Это если есть прямой выход в Интернет. А если нет?

Взаимный обмен гео-локальной информацией между пешеходом и автомобилем позволит избежать несчастных случаев при неожиданном сближении в городской среде

Тогда на помощь придет автономная мобильная сеть, где возможен либо непосредственный обмен информацией между пассажиром и проезжающим транспортом, либо опосредованный, через других участников сети, или даже через интернет-шлюз. Городской транспорт. Приближающееся маршрутное такси может сообщать о пути следования и наличии свободных мест, а стоящий на остановке пассажир – подавать сигнал к остановке.

Водитель может связаться с припаркованным автомобилем – определить точное место парковки (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. Можно попытаться установить связь с любым обладателем уникального ID (первые десять разрядов SSID) и обменяться уже более подробными личными данными. При наличии на клиенте френд-ленты и других списков, сопоставляющих анонимное ID с аккаунтом участника, пользователь может увидеть на экране своего мобильного устройства «расшифрованных» друзей или недругов в соответствии с теми определениями, которые были даны им ранее. Поскольку у человека может быть несколько зарегистрированных устройств, для полной идентификации в таблице соответствия должны храниться все, разумеется, если они раскрыты пользователем.

В остальном на уровне восприятия взаимодействие и обмен контентом в автономной сети будет мало чем отличаться от тех же действий в глобальной. Транспорт-инфраструктура

Оповещение водителей о ремонтных работах посредством установки виртуального радара на ремонтируемом объекте

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

ГИБДД. Сообщения с датчиков состояния дорожного покрытия (гололед, мокрое, обвалы). Коммерческие предложения от придорожной сети торговли и обслуживания: АЗС, ремонт, мойки, автозапчасти, кафе, мотели и другие услуги. Уведомление о местных достопримечательностях. Сенситивная реклама: если пользователь разрешил доступ к своей профильной информации (паспорт транспортного средства, закрепленного за ID), он может получать придорожную информацию избирательно: например, только для своей модели авто. Промотируемые сообщения и прямая реклама позволит создать на объекте интернетшлюз с бесплатным доступом всех участников гео-событийной автосети. Функция мониторинга гео-событийной сети позволяет также отслеживать появление транспортного объекта (объектов) в выделенных зонах: для встречи, приема, сопровождения, контроля перемещения. Человек-инфраструктура

Во многом повторяет отношения транспорт-инфраструктура. Специфические свойства автономной сети будут задействованы в отдаленных регионах, а также в роуминге с дорогой мобильной связью. Этот тип взаимодействия создает дополнительные возможности для местного рынка услуг даже в отсутствие глобальной сети. К тому же предварительно подготовленные коммерческие предложения на разных языках помогут снять языковый барьер. Кроме того в сетях ближнего действия возможен и такой вид поиска услуг как мониторинг желаний. Человек может прохаживаться по городу или курорту с выставленным списком желаний: «хочу пиццу», «хочу байк», «хочу массаж», – и при наличии совпадений, мобильный телефон будет оповещать его звуковым сигналом, даже если он не подключен к сети. Смешанные коммуникации:

Все эти, а возможно, и другие типы коммуникаций могут происходить одновременно, что нисколько не противоречит концепции гео-событийной автономной сети, в которой деление узлов на категории сделано больше для удобства восприятия. Onterra: гео-событийный провайдер автономных сетей

Поскольку распределить всю внутреннюю, а тем более внешнюю гео-событийную информацию на пользовательских устройствах нереально, прежде всего, по причине необходимости централизованного ее поиска и, не в последнюю очередь, объема, клиенты автономных сетей будут периодически нуждаться в выходе в Большое Интернет пространство, как для связи с серверами гео-событийной сети, так и для других целей. Но теперь эти сеансы могут быть эпизодическими. Лучше всего это показать на конкретном примере.

Некто, скажем Сергей Иванов, собирается в поездку по Южному Уралу по маршруту: Москва – Самара – Оренбург – Орск – Магнитогорск. В сферу его интересов входят исторические и природные памятники, места рыбной ловли, брошенные военные объекты, гостиницы, заправочные станции, кафе, кемпинги, ну и просто интересные и полезные места, описанные и оцененные участниками гео-событийных сетей на платформе ON-

TERRA. Покрытие сотовой связью маршрута совершенно неудовлетворительное, качество предлагаемых карт для GPS-ГЛОНАСС-навигаторов тоже оставляет желать лучшего. Проложив маршрут в веб-клиенте сети (десктопном или мобильном) на наиболее подробной карте из списка доступных и убедившись в наличии широкополосного Интернета, наш путешественник формирует среду, составленную из слоев Окружения (например Google Local Search, Wikipedia, прогноз погоды, памятники, заповедники, рыбные места из клубов Онтерры, KML-файлы военных объектов из сообщества Google Community), ключевых слов и временных параметров. Включив в среду дорожную информацию из автомобильной сети, Иванов получит актуальную на текущий момент сводку о дорожных условиях. Сохранив среду в созданном событии, Иванов запускает процедуру сканирования для сбора информации, удовлетворяющей условиям среды и в выбранном коридоре интереса. Поскольку в среду может входить также дорожное и картографическое покрытие, путешественник получит полный информационный набор для навигации и ознакомления с местностью.

Теперь нужды в скачивании больших объемов информации у Иванова нет, а необходимые обновления о текущем состоянии дорожного движения он может получить, обмениваясь данными в рамках автономной сети прямо во время движения. Таким же образом он может получить выход в Большую Сеть, где сможет обновить метеосводку, информацию о местных событиях и т.п.

В случае корректировки планов, скажем, Иванов по дороге передумал и решил проехать через Саратов, он уже на мобильном устройстве прокладывает новый маршрут. Если у него нет выхода в Интернет, чтобы связаться с ТерраСервером, маршрут прокладывается вчерне, без учета дорог. Теперь, пользуясь любым шлюзом, путешественник Иванов может уточнить путь и попытаться получить цифровой образ среды, сопутствующей новому маршруту. Возможно, для этого ему придется сделать остановку и воспользоваться услугами придорожного заведения, чтобы получить доступ к широкополосному интернету.

Легко видеть, что описанная технология может быть применена и к любой другой активности: 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 участник должен не только потреблять контент, но и создавать его. Традиционный способ создания гео-событийного контента был уже неоднократно рассмотрен в других документах серии, здесь же мы вкратце опишем действия водителя по его получению, принимая во внимание, что все же главной обязанностью для него остается безопасное управление автомобилем или другим транспортным средством.

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

Пассажиры

Поскольку пассажиры обладают куда большей свободой, нежели водитель, степень их вовлеченности в сетевую жизнь может простираться на такие ее проявления, как поиск друзей в ближайшем окружении, чат, путевые заметки, комментарии, оценки и даже многопользовательские игры. Общественная значимость проекта

– Предотвращение дорожно-транспортных происшествий – Анонимное участие в программе «пробки»

– Фоновый сбор информации о дорожном движении, в том числе и в малодоступных районах. – Формирование транспортной статистики и уточнение сети дорог

– Мониторинг дорожных условий и транспортных потоков в реальном времени государственными 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 системы спутникового позиционирования ГЛОНАСС. При всех плюсах проекта, его концептуальная составляющая лежит в области решений вчерашнего дня и сводится к увеличению скорости реагирования экстренных служб на уже случившееся происшествие, в то время как предлагаемая на этих страницах система решает задачу предупреждения аварий. В то же время ЭРА ГЛОНАСС может быть легко доработана с тем, чтобы из системы реагирования стать системой предупреждения аварий, СПАС-ГЛОНАСС, по описанному выше сценарию. При этом СПАС-ГЛОНАСС может опираться на все возможности ЭРА ГЛОНАСС, включая комбинированную GPS-ГЛОНАСС систему позиционирования, а также поддержку автомобильной телеметрии, хотя для базовой версии это требование нельзя назвать обязательным. Не лишней была бы и поддержка средствами GSM на низовом уровне (без контрактов и SIM - аналогично сигналам SOS) передачи информации о положении транспортных средств по тому же принципу, что и в случае кодирования SSID для WiFi сигналов. В сочетании с возможностями прямого обмена гео-локальной информацией это повысило бы общую надежность системы.

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

– рюкзаки школьников – трости слепых

– инвалидные коляски

– машины скорой помощи и МЧС – другой спецтранспорт

ИЛЛЮСТРАЦИИ

Виртуальный радар (фронтальный) СПА-ГЛОНАСС в салоне автомобиля с антенной типа волновой канал

Виртуальный радар (задний) СПА-ГЛОНАСС в салоне автомобиля с коллинеарной антенной и видео-регистратором

ГОРОД

Применение виртуального радара в городской среде.

Объезд стоящего или слишком медленно движущегося транспорта часто создает аварийную ситуацию. Раннее предупреждение о том, что за длинномерным грузовиком находится быстро движущийся транспорт, даст возможность водителю оценить степень опасности и рассмотреть возможные варианты по уходу от столкновения.

Оповещение встречного транспорта о приближении - к опасному участку, возможно, остановит спешащего водителя.

ТРАССА

Пустая дорога с хорошим покрытием часто усыпляет внимание водителя. Неровности рельефа могут скрыть приближающийся встречный транспорт.

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

Радиосигнал, преодолевая неровности рельефа, загодя известит водителей о таящейся опасности и поможет предотвратить катастрофу.

ОГРАЖДЕННАЯ АВТОСТРАДА

Несоблюдение скоростного режима на автостраде (проезд медленно движущегося транспорта в левом ряду) приводит к нервозности и желанию совершить обгон справа

Аварийный транспорт или другая помеха на правой полосе (обгона) могут быть полной неожиданностью для обгоняющего, особенно в условиях ограниченной видимости. Очень часто банально не хватает времени на торможение до полной остановки. Вовремя принятый сигнал от стоящего транспорта с отметкой «аварийный» поможет избежать столкновения.

ОГРАНИЧЕННАЯ ВИДИМОСТЬ НА ТРАССЕ

Движение ночью по пустынным автострадам, особенно в условиях плохой видимости (туман, задымление, сильный снегопад) всегда представляет угрозу безопасности.

Постоянное взаимное радиооповещение автомобилей значительно увеличивает дальность обнаружения встречного транспорта: акцентируя внимание одного из участников движения на возможной опасности, другому позволяя или прекратить опасный обго или, что лучше, не начинать его вовсе.

ТРАНСПОРТ ПЕШЕХОД В городских условиях в транспортных происшествиях страдают, а порой погибают пешеходы, зачастую по собственной неосторожности. Также пополняет печальную статистику ДТП сзда с нарушением скоростного режима по, казалось бы, пустым улицам

WiFi-GPS-ГЛОНАСС маячок в мобильном телефоне неосторожного пешехода, смог бы вовремя предупредить водителя о возможном наезде. С другой стороны, имея в телефоне звуковую сигнализацию об опасном приближении транспорта, задумался бы и пешеход… до того, как выскочить на дорогу

ИНФРАСТРУКТУРА: АВАРИИ, РЕМОНТЫ, ПРЕПЯТСТВИЯ Аварии и «внезапные» ремонтные работы стали настоящим бичом транспортных потоков. Сужение дорожной полосы на оживленных трассах приводит к многокилометровым пробкам. Отчасти проблему решают GPS-ГЛОНАССнавигаторы с сервисом пробок. Но вне зоны действия сетей мобильной связи они не работают.

Вовремя, а лучше заранее, установленный на месте проведения работ WiFi маяк с передачей информации по всем доступным видам сетевых коммуникаций даст водителям возможность загодя выбирать пути объезда. И даже при отсутствии покрытия сотовой связи, и в случае выхода за пределы дальности действия прямого соединения, эстафетная передача данных от транспорта к транспорту донесет важную информацию до всех участников движения, направляющихся в проблемное место

СПЕЦТРАНСПОРТ

Оснащение виртуальными радарами спецтранспорта во многом позволит избежать фрустрирующих рядовых водителей ситуаций. Раннее оповещение даст возможность всем участникам движения достойно перестроиться, а не позорно шарахаться в сторону от колес спешащего барина.

Виртуальный радар (задний) СПА-ГЛОНАСС в салоне автомобиля с коллинеарной антенной и видео-регистратором, фиксирующий приближение спецстранспорта

ССЫЛКИ: GEANET

http://ru.wikipedia.org/wiki/Одноранговая_сеть http://en.wikipedia.org/wiki/Wi-Fi_Direct - описание сети WiFi Direct http://en.wikipedia.org/wiki/Vehicular_ad-hoc_network – мобильная сеть для авто http://www.vanet.info – официальный сайт мобильной сети (завершенный проект) http://www.villagetelco.org/ – wifi сеть прямого обмена http://www.servalproject.org/ – работающая WiFi – сеть http://www.wipeer.com/ – ad-hoc WiFi сеть http://www.comesafety.org – альянс безопасности http://www.esafetysupport.org/ http://www.car-2-car.org – основной сайт альянса http://www.car-2-car.org/index.php?id=6 – проекты в альянсе http://www.car-2-car.org/index.php?id=124&L=wxuuwcbqab документы и медиа http://www.prevent-ip.org – активная и пассивная безопасность http://www.evita-project.org – проект альянса http://www.geonet-project.eu/?page_id=9 – проект гео-автомобильной сети на IPv6 http://www.mobimag.ru/Articles/5018/Mobilnyi_Wi-Fi_hotspot_dlya_Apple_iPad_na_primere_Nokia_N900.htm – мобильная одноранговая сеть для Nokia http://tuxmobil.org/manet_linux.html – Manet – софт для линукса http://calm.hu/ – сеть автомобилей

Альберт Егазаров Руководитель проекта ONTERRA albert@onterra.net albertega@yandex.ru Москва, 2010