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Revue 170 - Systèmes coopératifs routiers : un wifi collaboratif pour la mobilité

Articles Revue TELECOM

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15/10/2013


Systèmes coopératifs

routiers : un wifi collaboratif

pour la mobilité



par Jean-Hubert WILBROD (1980) dans la revue TELECOM n° 170
 

La révolution de la communication directe véhicule à véhicule est en route : plus de sécurité, plus d'information, de nouvelles applications qui ouvriront la voie à de nouveaux usagers. Normalisée puis testée sur le terrain, cette technologie est en passe de devenir opérationnelle.


Espace de notre mobilité quotidienne, la
 route est devenue au fil de ces dernières années un environnement d’échanges majeur. Placé au coeur d’un noeud multitechnologies (3G, 4G-LTE, Bluetooth, Wifi…) l’usager est désormais connecté lors de chacun de ses déplacements. Appels téléphoniques, Consultation des SMS/courriels, Réseaux sociaux, Info divertissement, Avertisseurs de radars : les constructeurs automobiles ont bien entendu répondu aux attentes de la famille en déplacement :

- Produits de divertissement : DVD
- Musique en ligne, téléphonie Bluetooth
- Partage de connexion Wifi

Dans le même temps, face à l’augmentation du trafic et pour permettre l’optimisation de son réseau routier,le gestionnaire équipe de plus en plus l’infrastructure : stations de comptage, vidéo, détection Automatique d’Incident, Panneaux à messages variables, stations météo…

Depuis quelques années, certaines technologies sont quelques peu détournées de leur usage initial pour permettre l’estimation des temps de parcours. On peut citer les services de Floating Car Data, qui exploite les données des communautés routières telles que Coyote, AlerteGPS, ou encore l’utilisation des adresses Bluetooth pour identifier les véhicules.

Pour le conducteur, garder la maîtrise de la conduite malgré les nombreuses sollicitations est une des plus grandes contrainte qui s’impose et c’est d’ailleurs un sujet régulièrement pointé du doigt par les pouvoirs publics et les associations de la route. Ainsi, l’ambition de réduire à zéro le nombre de morts d’ici les prochaines années parait intenable sans une nouvelle rupture technologique.

Les constructeurs automobiles l’ont bien compris d’autant que la fiabilisation de la conduite passe par des éléments de différentiation concurrentiels forts : étoiles à l’Euro NCAP (European New Car Assessment Program), publicité autour de la marque, etc.

Ce contexte explique la démarche entreprise depuis plusieurs années par les constructeurs afin d’adopter une nouvelle technologie visant à prévenir les accidents.

Basés sur la prise en compte de l’ensemble des véhicules et d’entités intelligentes associées à la route, les systèmes coopératifs sont en train de voir le jour, favorisés par l’utilisation d’une bande radio dédiée à la sécurité routière.

Cela s’est traduit d’abord par un effort de recherche avec de nombreux projets français et européens : CVIS, COMeSafety,CoVeL, associés à un gros effort de normalisation au travers des différents organismes référents : CEN, ETSI, ISO.
 

Des communications directes entre les véhicules

La technologie utilisée, couramment appelée G5, consiste en l’utilisation d’un lien radio alloué par la commission européenne en 2008. Cette bande sans licence est comprise entre 5,855 et 5,925 GHz. Elle trouve son homologue aux Etats- Unis (entre 5,875 et 5,905 GHz).

Cinq canaux de 10MHz sont dédiés à différents usages : un canal de contrôle appelé CCH qui permet la signalisation des véhicules autour d’eux, puis quatre canaux de services (SCH) pour des applications de mobilité qui nécessiteront plus de bande passante : échanges internet, vidéo etc…La messagerie utilisée est basée sur différents types de messages, la plupart déjà normalisés à l’ETSI.

Le message principal du système permet au véhicule de se signaler vis-à-vis des autres. Ce message baptisé CAM pour Coopérative Awareness Message est émis cycliquement avec les informations principales circulant sur le bus CAN du véhicule (vitesse, angle de braquage, allumage des feux, ouverture des portes, occupants etc…).

A tout instant, un véhicule analyse la situation des autres véhicules dans un rayon d’action basé sur un temps critique avant collision. Ce concept appelé bouclier virtuel permet de détecter des situations à risque. Afin d’assurer la bonne réception des messages chaque entité peut relayer le message de ses homologues pendant une durée de vie programmée.

Lorsqu’une situation à risque est détectée  par le véhicule, celui-ci émet un message de type DENM (Decentralized Enhanced Notification Message) qui est lui aussi relayé dans un rayon de dissémination programmable.




L’interface homme-machine du véhicule peut alors présenter l’information pour action du conducteur si le temps de réaction le permet, typiquement au-delà de la seconde. Les premiers scénarios d’automatisation du véhicule devraient voir le jour en dessous de cette seconde de réaction.







Des hotspots le long des routes
 

Très vite, il est apparu que des entités de bord de route seraient nécessaires pour compléter l’efficacité du système.

En effet, le fonctionnement V2V (véhicule – véhicule) doit être complété dans les zones accidentogènes, sujettes à des masquages radio (courbes prononcées, zones de montagnes, zones très urbanisées avec en particulier les carrefours). Dans cette configuration, une unité bord de route (UBR) relaye les messagesde signalisation d’un véhicule amont, vers un véhicule aval.

Cette unité peut également utiliser des capteurs routiers afin de permettre l’élaboration de scénarios d’alertes qui ne peuvent pas être pris en charge par le véhicule : détection d’animaux, de piétons, véhicules non équipés de G5...

La disponibilité des informations entre véhicules a également très vite suscité l’intérêt des gestionnaires de la route pour l’émergence de nouvelles applications. Ces applications, orientées V2I (véhicule / infrastructure) utilisent les données contenues dans le message CAM, transformant ainsi la voiture en capteur extrêmement précis et riche en information.

Ainsi, la possibilité de détecter l’allumage des essuies glaces de plusieurs véhicules d’une même zone permet de déduire la présence de pluie.


Plus impressionnant encore, le déclenchement
 de l’ESP d’un ensemble de véhicules permet d’identifier des sections glissantes du réseau routier !


Vers de nouveaux usages

Déjà familiers du grand public, les cas d’usages orientés mobilité se sont très vite présentés comme complémentaires des technologies traditionnelles cellulaires. Ce sont l’information trafic temps réel, la notification de point d’intérêts, l’information recharge de véhicules électriques, ou l’accès à Internet.

La liste des usages se poursuit avec ceux liés à la sécurité routière, qui s’appuient sur une réactivité immédiate du système tels que : 

- Embouteillage en avant / Freinage d’urgence
- Véhicule Immobilisé
- Indication PMV (Prolonged Mechanical Ventilation) Embarqué
- Risque de collision
- Danger travaux
- Alerte violation de signal

Enfin un ensemble d’applications destinées aux professionnels tels que gestionnaires de la route, gestionnaires de flottes de véhicules, professionnels du géomarketing…. complètera les débouchés de ces systèmes.
 

Les premiers tests opérationnels

Aujourd’hui la technologie est mature et en cours de déploiement sur chaque continent par le biais d’un processus d’évaluation des usages reposant sur un ou plusieurs FOT (Field Operational Test), puis au travers d’un premier déploiement à plus grande échelle (typiquement un millier de véhicules et une centaine d’unités de bord de route). L’objectif est avant tout de déterminer l’acceptation de la technologie et de valider les usages.

Les Etats Unis ont déjà leur pilote, appelé Safety Pilot, et l’Europe s’est déjà dotée de plusieurs FOT, coordonnés par un projet appelé Drive C2X.

En France, plusieurs FOT ont été lancés au travers du projet Score@F, dirigé par Renault, qui réunit un consortium de constructeurs automobile, des gestionnaires d’infrastructure, des équipementiers et des acteurs télécoms.

Les FOTs retenus sont situés sur des territoires hétérogènes et complémentaires :

- Semi-urbain avec le concours du Conseil Général des Yvelines
- Urbain avec le concours de la ville de Versailles
- Autoroutier avec le concours de Cofiroute
- Urbain/Montagne avec le concours du Conseil Général de l’Isère


En Octobre dernier, lors du salon ITS World à Vienne, douze constructeurs automobiles, membres du Car2Car consortium ont annoncé leur intention commune d’aboutir et de contribuer à l’essor de cette technologie au travers de la signature d’un MoU (Memorandum of Understanding).

Face cette arrivée imminente, annoncée pour 2015 par les constructeurs automobiles, les gestionnaires et les collectivités ont tout intérêt à profiter de ce lien pour en tirer parti comme ils tirent parti des technologies actuelles (FCD, FMD, Bluetooth…)

Certains envisagent déjà un investissement simple consistant à intégrer quelques unités bord de route dans leur infrastructure existante afin de monter un réseau coopératif. Un nombre très limité d’unités bord de route permettra ainsi d’adresser très rapidement un territoire important.

En effet, si les unités bord de route ont aujourd’hui une portée qui peut atteindre 1 à 2 km de rayon, l’effet de dissémination est démultiplié à la fois par la capacité des véhicules à relayer les messages et aussi par leur capacité à stocker des évènements programmés pour apparaître à une position géographique donnée à un moment donné.

Le gestionnaire de trafic a ainsi la possibilité d’informer les véhicules de n’importe quel évènement, dans le rayon d’action ou NON de l’UBR, et ceci sans surcoût pour l’utilisateur.

On le voit ci-contre, le déploiement d’une infrastructure G5 peut alors assez facilement s’intégrer dans une stratégie politique d’aménagement des routes. Pour fixer les ordres de grandeur, pour un PMV-arche installé, on peut avoir environ une vingtaine d’UBRs.
 

Vers les déploiements


On le voit donc, l’émergence des systèmes coopératifs, visant en premier lieu pour la sécurité le long de nos routes, est une opportunité formidable de dynamiser les usages des gestionnaires de la route : PMV embarqués, zones de travaux, patrimoine national, temps de parcours, covoiturage dynamique… Les perspectives d’applications sont nombreuses !

Les dernières normes européennes ont été mise en œuvres sur tous les continents et notamment en France au travers de projet tels que Score@F (30 véhicules, 10 unités bord de routes). Ces premiers sites de déploiements ont permis d’évaluer et de qualifier la pertinence des systèmes collaboratifs basés sur un lien dédié à 5.9Ghz, en particulier vis-à-vis de l’acceptabilité des usagers. Annoncée en 2015 par 12 constructeurs (BMW, Daimler, Opel, Volkswagen, Honda, PSA, Renault, Volvo…), cette technologie permettra de supporter les applications émergentes de sécurité et de mobilité.

L’infrastructure nécessaire, en particulier pour les gestionnaire est relativement réduite en comparaison des différents équipements déployés ces dernières années (réseau d’appel d’urgence, PMVs, stations de comptage). En effet pour fonctionner très efficacement, le réseau n’a besoin que de quelques bornes placées à des points stratégiques.

Face à l’émergence des problèmes d’orientation de l’usager dans un contexte multimodal (transports publics et individuels), face à l’arrivée d’applications commerciales fournissant de l’information parcellaire ou non qualifiée, les gestionnaires trouveront aussi dans ces technologies un excellent moyen de reprendre un certain contrôle de la route tout en favorisant l’émergence d’une nouvelle économie et du savoir-faire français associé.

L'auteur


Jean-Hubert Wilbrod
(1980) a mené un parcours professionnel dans les télécommunications et l’instrumentation routière, à des postes de recherche, de direction technique ou de direction d’entreprise. Il dirige aujourd’hui Neavia technologies qui développe des solutions éco-responsables pour la sécurité et la mobilité. Il est également président Île-de-France du pôle de compétitivité Mov’eo.


 


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