INVESTIGACIÓN DE LA SIGUIENTE GENERACIÓN INVESTIGACIÓN DE LA SIGUIENTE GENERACIÓN DE TECNOLOGÍA INALÁMBRICA MÓVIL PARA DAR DE TECNOLOGÍA INALÁMBRICA MÓVIL PARA DAR UN AMBIENTE COMPUTACIONAL GENERALIZADO UN AMBIENTE COMPUTACIONAL GENERALIZADO CON MOVILIDAD GENERALIZADA PARA EL PAGO CON MOVILIDAD GENERALIZADA PARA EL PAGO DE PEAJE Y OTROS SERVICIOS ITS (SISTEMAS DE PEAJE Y OTROS SERVICIOS ITS (SISTEMAS

INTELIGENTES DE TRANSPORTACIÓN).INTELIGENTES DE TRANSPORTACIÓN).

CampoverdeCampoverde Pesántez Pesántez Maria Maria Alexandra Alexandra

Pérez López Fernando MarceloPérez López Fernando Marcelo

Carrera de Electrónica y TelecomunicacionesCarrera de Electrónica y Telecomunicaciones

Escuela Politécnica NacionalEscuela Politécnica Nacional

• Acelerado avance de la tecnologia Acelerado avance de la tecnologia inalambrica inalambrica

*varias opciones tecnologicas*varias opciones tecnologicas• Empeoramiento de los problemas de transitoEmpeoramiento de los problemas de transito

*informe Buchanan*informe BuchananHan abierto nuevos caminos para la aplicación Han abierto nuevos caminos para la aplicación

de redes inalambricas para el ITS.de redes inalambricas para el ITS.

*cobro de peaje*cobro de peaje*control de contaminacion*control de contaminacion*administracion del trafico*administracion del trafico

• Hay la suficiente tecnologia, pero hay Hay la suficiente tecnologia, pero hay problemas politicos en la implementacion.problemas politicos en la implementacion.

Razones y Beneficios de los ITSRazones y Beneficios de los ITS

Aumento del parque automotor

1962 12 autos / 100 personas

1995 38 autos / 100 personas

(65 autos / 100 personas)

La congestion es costosa

21000000000 de Libras esterlinas / año

usar medios de transporte masivo en vez de usar automóviles particulares

El “cobro por congestion”

•Programa de investigación “DIRECTS” (DfT), para garantizar interoperabilidad, impuesto dinamico.

•Se cuenta ya con alguna infraestructura (1er Mundo)

•Sistemas GPS

•Sistemas de comunicaciones celulares

•La actualizacion de sistemas de peaje no es una solucion real.

•La idea del “cobro electronico” no es nueva, ya hay protectos en marcha.

Pórtico Maestro Simple multi- carril cerca de Tesalónica, Grecia, 1995: el primer multi- carril comercial del mundo

OPCIONES TECNOLOGICAS

•Sistemas de comunicaciones dedicadas de corto alcance (DSRC) entre una zona lateral del camino (o poste) y equipos dentro del vehículo (transpondedores o etiquetas).

•Sistemas de comunicaciones basados en áreas extendidas, fusion de técnicas de localización y comunicación (GSM principalmente).

•Sistemas de reconocimiento de placas de matricula basados en video uso de cámaras junto con el OCR.

SISTEMAS DE COMUNICACIONES DEDICADOS DE CORTO ALCANCE (DSRC)

•Sistemas requieren de infraestructura (típicamente sobre un poste ) en un lado del camino, y de etiquetas dentro de los vehiculos (R, RW) o smartcards, trabajando a 5.8 GHz (Normalización Europea)

•Etiquetas R

•Una clave estatica, relacionada con el vehiculo

•No apropiado (un carril, baja velocidad)

•Etiquetas R/W

•Capacidad de almacenar informacion (identificacion dinamica)

•TTranspondedor que soporta tarjetas inteligentesranspondedor que soporta tarjetas inteligentes

•Requerimientos

•sistema de comunicación duplex confiable y de alta velocidad

•Equipo de mayor complejidad (IVU e Infraestructura)

•Ventajas

•Diseño modular facilitando la incorporación de nuevos dispositivos

•manejar varias clases de datos y aplicaciones

•Varias modalidades de pago (cuenta bancaria).

•Smartcard multiproposito

•Operación multi-carril a alta velocidad

El factor restrictivo fundamental en todos estos sistemas es la

velocidad de procesamiento de la

smartcard

Caso EcuadorCaso Ecuador

•Implementacion de infraestructura a un lado del camino con carreteras, muchas de ellas, de difícil acceso y condiciones topográficas muy desfavorables

•usuarios implementen la tecnología requerida en sus automóviles (inversión,y comprensión del sistema por parte de este)

SISTEMAS DE COMUNICACIONES BASADOS SISTEMAS DE COMUNICACIONES BASADOS EN AREA EXTENDIDAEN AREA EXTENDIDA

•Basado en otras tecnologías existentes ( GPS, para ubicación exacta y GSM para comunicaciones)

•Se basa en infraestructura ya instalada

•Versatilidad en areas urbanas (menor infraestructura con respecto a los sistemas DSRC)

Sistemas de Sistemas de comunicaciones basados comunicaciones basados

en áreas en áreas extendidasextendidasSistemas basados en Satélites GPS.Sistemas basados en Satélites GPS.• Cada dispositivo que se coloca en el vehículo que posee un Cada dispositivo que se coloca en el vehículo que posee un

receptor GPS.receptor GPS.• El transpondedor debe tener un registro de las El transpondedor debe tener un registro de las

localizaciones exactas de todos los puntos de recaudación.localizaciones exactas de todos los puntos de recaudación.• El sistema calcula el precio adecuado apoyándose de la El sistema calcula el precio adecuado apoyándose de la

información actualizada y periódicamente transmitida por información actualizada y periódicamente transmitida por el sistema GSM que envía la posición y/o la distancia de el sistema GSM que envía la posición y/o la distancia de desplazamiento. desplazamiento.

• Cada estación cobra el crédito y lo almacena en cada Cada estación cobra el crédito y lo almacena en cada cuenta respectiva.cuenta respectiva.

• El sistema GSM se encarga de recargar la tarjeta smartcard El sistema GSM se encarga de recargar la tarjeta smartcard y de actualizar al dispositivo que esta en cada vehículo con y de actualizar al dispositivo que esta en cada vehículo con la tarifa de cobro y los lugares de cobro virtual de esta la tarifa de cobro y los lugares de cobro virtual de esta forma provee una función de refuerzo.forma provee una función de refuerzo.

Sistemas basados en Sistemas basados en Satélites GPS.Satélites GPS.

Sistemas Basados en Sistemas Basados en VideoVideo

• Se basan en la lectura exacta de las placas de Se basan en la lectura exacta de las placas de licencia de los vehículos como método principal de licencia de los vehículos como método principal de identificación para el cobro de peaje identificación para el cobro de peaje

• No necesita ningún equipo instalado dentro del No necesita ningún equipo instalado dentro del vehículo lo que resuelve el problema del usuario vehículo lo que resuelve el problema del usuario ocasional.ocasional.

• Este sistema procesa la señal de video tomada por Este sistema procesa la señal de video tomada por una cámara colocada a un lado de la carretera o de una cámara colocada a un lado de la carretera o de un garaje, localiza el número de placa en la imagen un garaje, localiza el número de placa en la imagen y los convierte en caracteres alfa-numéricos y los convierte en caracteres alfa-numéricos apropiados, sin ninguna intervención humana. apropiados, sin ninguna intervención humana.

Sistemas basados en Sistemas basados en Video.Video.

• Problemas:Problemas:– Dificultad en la lectura exacta bajo condiciones climáticas Dificultad en la lectura exacta bajo condiciones climáticas

malas (polvo, suciedad, lluvia, nieve).malas (polvo, suciedad, lluvia, nieve).– Placas de números de muchos y diferentes formas y Placas de números de muchos y diferentes formas y

tamaños.tamaños.– Similitudes entre algunos caracteres y números (por Similitudes entre algunos caracteres y números (por

ejemplo leer Os como Ds).ejemplo leer Os como Ds).– Control insuficiente de luz ambiental a posiciones de la Control insuficiente de luz ambiental a posiciones de la

cámara.cámara.

• Solución:Solución:– Hacer captura de múltiples imágenes así el sistema Hacer captura de múltiples imágenes así el sistema

proveerá la misma información para todas las imágenes proveerá la misma información para todas las imágenes con ello se mejora la confidencialidad de los datos y no se con ello se mejora la confidencialidad de los datos y no se requerirá una interpretación manual.requerirá una interpretación manual.

Sistemas basados en Sistemas basados en Video.Video.

Ventajas y Ventajas y DesventajasDesventajas• Sistemas DSR con etiquetas :Sistemas DSR con etiquetas :

– VentajasVentajas::• La simplicidad de funcionamientoLa simplicidad de funcionamiento• Tiene un potencial para apoyar servicios adicionales entre usuario y vehículoTiene un potencial para apoyar servicios adicionales entre usuario y vehículo• Fácil comprensión para los usuarios, tú pasas por un punto y pagas.Fácil comprensión para los usuarios, tú pasas por un punto y pagas.

– Desventajas:Desventajas:• Su corto alcance.Su corto alcance.• Afecta el tráfico multi-carril.Afecta el tráfico multi-carril.

• Sistemas de cobro de área extensa (GPS):Sistemas de cobro de área extensa (GPS):– Ventajas:Ventajas:

• La localización de los vehículos y el cobro del peaje de acuerdo a su La localización de los vehículos y el cobro del peaje de acuerdo a su posición posición

• Alcances mayores.Alcances mayores.• No afectan al tráfico multi-carril.No afectan al tráfico multi-carril.• Usa infraestructura celular ya existente.Usa infraestructura celular ya existente.• Reubicación de los puntos virtuales de cobro sin aumentar infraestructura.Reubicación de los puntos virtuales de cobro sin aumentar infraestructura.

– Desventajas:Desventajas:• Requiere una exactitud suficiente para el rastreo y ubicación .Requiere una exactitud suficiente para el rastreo y ubicación .

– La red de tercera generación de telefonía móvil celular permite una localización La red de tercera generación de telefonía móvil celular permite una localización exacta de sus usuarios quizás bajo una resolución de unos 10 a 15 metros.exacta de sus usuarios quizás bajo una resolución de unos 10 a 15 metros.

Ventajas y Desventajas.Ventajas y Desventajas.

• El cobro de peaje basado en video:El cobro de peaje basado en video:– Ventajas:Ventajas:

• No necesita ningún equipo dentro del vehículo.No necesita ningún equipo dentro del vehículo.• Registro de una base de datos diaria.Registro de una base de datos diaria.• Administración Robusta.Administración Robusta.• Cortos tiempos de viaje de los vehículos.Cortos tiempos de viaje de los vehículos.• Disminuye el nivel de tráfico.Disminuye el nivel de tráfico.

– Desventajas:Desventajas:• Dificultad en la lectura exacta bajo condiciones Dificultad en la lectura exacta bajo condiciones

climáticas malas (polvo, suciedad, lluvia, nieve).climáticas malas (polvo, suciedad, lluvia, nieve).• Similitudes entre algunos caracteres y números (por Similitudes entre algunos caracteres y números (por

ejemplo leer Os como Ds).ejemplo leer Os como Ds).• Control insuficiente de luz ambiental a posiciones de Control insuficiente de luz ambiental a posiciones de

la cámara.la cámara.

TendenciasTendencias

• A corto plazo de los sistemas de cobro será A corto plazo de los sistemas de cobro será probablemente una fusión de DSRC y los probablemente una fusión de DSRC y los Sistemas de cobro de Área Extendida que podrá Sistemas de cobro de Área Extendida que podrá soportar varias configuraciones de cobro soportar varias configuraciones de cobro diferentes con un solo equipo dentro del vehículo.diferentes con un solo equipo dentro del vehículo.

• A largo plazo esta enfocada en los sistemas de A largo plazo esta enfocada en los sistemas de cuarta generación que son una integración de cuarta generación que son una integración de varias tecnologías existentes como 3G, Audio varias tecnologías existentes como 3G, Audio digital broadcast y WLAN en redes inalámbricas digital broadcast y WLAN en redes inalámbricas heterogéneas para proveer acceso a un rango heterogéneas para proveer acceso a un rango siempre creciente de servicios y también el uso siempre creciente de servicios y también el uso de Redes Móviles AD HOC (MANETS).de Redes Móviles AD HOC (MANETS).

MATES y Tecnología Smartdust MATES y Tecnología Smartdust (MOTES)(MOTES)

• Cuenta con dispositivos móviles de computación que Cuenta con dispositivos móviles de computación que cooperan para formar una red multi saltos (multi-hop) cooperan para formar una red multi saltos (multi-hop) dinámica sin utilizar infraestructura previa.dinámica sin utilizar infraestructura previa.

• Estos dispositivos proveen servicios de enrutamiento por si Estos dispositivos proveen servicios de enrutamiento por si mismos, así que un dispositivo puede acceder al Internet mismos, así que un dispositivo puede acceder al Internet donde no existe una conexión inalámbrica entre el aparato donde no existe una conexión inalámbrica entre el aparato y el Access Point.y el Access Point.

• Estos dispositivos de cómputo actuales son los MOTES que Estos dispositivos de cómputo actuales son los MOTES que usan la tecnología Smartdust (nanotecnología), estos usan la tecnología Smartdust (nanotecnología), estos pueden medir un amplio rango de parámetros específicos, pueden medir un amplio rango de parámetros específicos, como la polución, ruido, temperatura, velocidad, dirección y como la polución, ruido, temperatura, velocidad, dirección y presencia de vehículos, así como proveer a un vehículo presencia de vehículos, así como proveer a un vehículo comunicación con estaciones a un lado del camino lo que comunicación con estaciones a un lado del camino lo que permite nuevas configuraciones de sistemas de cobro de permite nuevas configuraciones de sistemas de cobro de peajepeaje

MATES y Tecnología Smartdust MATES y Tecnología Smartdust (MOTES)(MOTES)

Aplicación de la Tecnología Aplicación de la Tecnología Smartdust (MOTES) en el Smartdust (MOTES) en el

Transporte.Transporte.• La posición del vehículo es implícitamente determinada cuando un La posición del vehículo es implícitamente determinada cuando un

vehículo esta en contacto con la infraestructura. vehículo esta en contacto con la infraestructura. • Esta información de contacto es comunicada vía la infraestructura o de Esta información de contacto es comunicada vía la infraestructura o de

vehículo a vehículo hasta que se llega la sistemas de gestión vía vehículo a vehículo hasta que se llega la sistemas de gestión vía Internet luego será guardada en una base de datos.Internet luego será guardada en una base de datos.

• El esquema de cobro puede ser implementado usando una El esquema de cobro puede ser implementado usando una combinación de aplicaciones dentro del vehículo y en la oficina de combinación de aplicaciones dentro del vehículo y en la oficina de gestión. gestión.

• Se emplea la red inalámbrica para entregar actualizaciones de Se emplea la red inalámbrica para entregar actualizaciones de software a MOTES individuales.software a MOTES individuales.

• Los sensores MOTE podrían ser utilizados para proporcionar refuerzo Los sensores MOTE podrían ser utilizados para proporcionar refuerzo para detectar la presencia de vehículos que no están equipados con para detectar la presencia de vehículos que no están equipados con dispositivos inalámbricos o que han inadvertida o deliberadamente dispositivos inalámbricos o que han inadvertida o deliberadamente desactivado sus dispositivos podría ser detectados y activar sistemas desactivado sus dispositivos podría ser detectados y activar sistemas secundarios de detección. (Ejemplo cámaras de video.) secundarios de detección. (Ejemplo cámaras de video.)

• Los alcances de esta investigación prueban que los MOTES y sus Los alcances de esta investigación prueban que los MOTES y sus futuros sucesores llenaran fácilmente el vacío dejado por técnicas de futuros sucesores llenaran fácilmente el vacío dejado por técnicas de cobro celular y de microondas y podrían sencillamente sustituirlas a cobro celular y de microondas y podrían sencillamente sustituirlas a todas ellas juntas. todas ellas juntas.

Aplicación de la Tecnología Aplicación de la Tecnología Smartdust (MOTES).Smartdust (MOTES).

Aplicación de la Tecnología Aplicación de la Tecnología Smartdust (MOTES).Smartdust (MOTES).

CONCLUSIONESCONCLUSIONES

• El desarrollo de Redes Móviles AD HOC El desarrollo de Redes Móviles AD HOC (MANETS) que ofrecerán una solución barata (MANETS) que ofrecerán una solución barata para la necesidad de tener un número de para la necesidad de tener un número de nodos de comunicación inteligentes grandes nodos de comunicación inteligentes grandes disponibles y sensores (MOTES). disponibles y sensores (MOTES).

• Las aplicaciones potenciales de esta Las aplicaciones potenciales de esta tecnología de ser explorada en el proyecto tecnología de ser explorada en el proyecto incluyen localización automática del incluyen localización automática del vehículo, la información de tiempo real para vehículo, la información de tiempo real para el pasajero, caminos seguros, la supervisión el pasajero, caminos seguros, la supervisión de congestión y el manejo y supervisión de de congestión y el manejo y supervisión de la contaminación.la contaminación.