Le véhicule connecté dans les transports publics : technologies existantes et perspectives

26/10/2014
Auteurs :
Publication REE REE 2014-4 Dossier Le véhicule connecté
OAI : oai:www.see.asso.fr:1301:2014-4:11516

Résumé

Le véhicule connecté dans les transports publics : technologies existantes et perspectives

Métriques

1
0
627.41 Ko
 application/pdf
bitcache://e15e5f6305b9a3993a82b73e48080c8a320cdfd1

Licence

Creative Commons Aucune (Tous droits réservés)
<resource  xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
                xmlns="http://datacite.org/schema/kernel-4"
                xsi:schemaLocation="http://datacite.org/schema/kernel-4 http://schema.datacite.org/meta/kernel-4/metadata.xsd">
        <identifier identifierType="DOI">10.23723/1301:2014-4/11516</identifier><creators><creator><creatorName>Marion Berbineau</creatorName></creator><creator><creatorName>Mohamed Kassab</creatorName></creator><creator><creatorName>Christophe Gransart</creatorName></creator><creator><creatorName>Martine Wahl</creatorName></creator><creator><creatorName>Yann Cocheril</creatorName></creator><creator><creatorName>Emile Masson</creatorName></creator><creator><creatorName>Divitha Seetharamdoo</creatorName></creator><creator><creatorName>David Sanz</creatorName></creator><creator><creatorName>Hassan Ghannoum</creatorName></creator><creator><creatorName>Oriane Gatin</creatorName></creator></creators><titles>
            <title>Le véhicule connecté dans les transports publics : technologies existantes et perspectives</title></titles>
        <publisher>SEE</publisher>
        <publicationYear>2014</publicationYear>
        <resourceType resourceTypeGeneral="Text">Text</resourceType><dates>
	    <date dateType="Created">Sun 26 Oct 2014</date>
	    <date dateType="Updated">Tue 17 Apr 2018</date>
            <date dateType="Submitted">Tue 15 May 2018</date>
	</dates>
        <alternateIdentifiers>
	    <alternateIdentifier alternateIdentifierType="bitstream">e15e5f6305b9a3993a82b73e48080c8a320cdfd1</alternateIdentifier>
	</alternateIdentifiers>
        <formats>
	    <format>application/pdf</format>
	</formats>
	<version>37795</version>
        <descriptions>
            <description descriptionType="Abstract"></description>
        </descriptions>
    </resource>
.

60 REE N°4/2014 LE VÉHICULE CONNECTÉDOSSIER 1 Le véhicule connecté dans les transports publics : technologies existantes et perspectives Par Marion Berbineau1 , Mohamed Kassab1 , Christophe Gransart1 , Martine Wahl1 , Yann Cocheril1 , Emile Masson1 , Divitha Seetharamdoo1 , David Sanz2 , Hassan Ghannoum2 , Oriane Gatin2 IFSTTAR (France)1 , SNCF2 Many wireless telecommunication systems are deployed in the public transport domain to enhance efficiency, safety, security and comfort. This trend is increasing due to the development of driverless systems and the necessity to increase the capacity of the lines and the quality of service in general. One can consi- der three main applications: critical applications related to control and command, non-critical applications related to operation of trains and non-critical applications for comfort. This paper proposes a synthetic view of the main existing applications and technologies for telecommunication in the public transport domain. The perspectives and some on-going research projects are also highlighted. ABSTRACT Figure 1 : Eurobalise – Source : Signon. REE N°4/2014 61 Le véhicule connecté dans les transports publics : technologies existantes et perspectives Introduction Les besoins en transmission dans les transports publics se multiplient dans le but d’accroître la sécurité des déplacements, d’optimiser l’usage des infrastructures en augmentant la fré- quence des véhicules (bus, métros, tramways, trains), de réduire les coûts de fonctionnement et de maintenance et aussi de diminuer l’impact des trans- ports publics sur l’environnement. Aux besoins de transmissions liés à l’exploi- tation et à la maintenance, s’ajoutent également les besoins d’information et de services à destination des person- nels et des clients et les besoins liés à la sécurité des personnes (surveillance des infrastructures et de l’intérieur des véhicules). Il est aujourd’hui communé- ment admis que ces services rendent les transports publics plus attractifs, favorisent les usages multimodaux et augmentent le sentiment de sécurité des clients. Les applications des commu- nications dans les transports publics Les premiers systèmes de transmis- sion dans le domaine des transports publics ont été conçus afin de retrans- mettre la signalisation latérale à bord de la cabine de pilotage. Ils sont apparus dès 1872 (système brosse-crocodile). Depuis plusieurs années, on assiste à une augmentation sans précédent des besoins d’échanges d’informations. On parle aujourd’hui de Systèmes de Trans- ports Intelligents ou Intelligent Transport Systems (ITS) pour traduire l’introduc- tion d’équipements électroniques et informatiques participant à l’automati- sation des fonctions. Les systèmes sont « informés » et les différents véhicules sont « connectés ». On distingue les communications véhicule-infrastructure (V2I), véhicule-véhicule (V2V) et intra véhicule. Les applications sont regrou- pées en trois familles : les applications vitales de sécurité (contrôle-commande des automa- tismes, commande des trains à dis- tance, détection d’obstacle, aide à la conduite, retournement des rames pour un métro sans conducteur, etc.) ; les applications non vitales (informa- tion aux conducteurs et/ou voyageurs, télédiagnostic et télémaintenance des équipements, détection de situations potentiellement dangereuses à l’inté- rieur des véhicules, le long des infras- tructures, etc.) ; les applications non vitales de confort (télévision et Internet à bord qui né- cessitent des débits et une qualité de service toujours plus élevés). Ces trois familles d’applications doivent pouvoir bénéficier de classes de service et de classes de trafic appro- priées et éventuellement partager un même médium de communication. Elles doivent pouvoir fonctionner dans un contexte de mobilité parfois à grande vitesse (TGV), d’interopérabilité des sys- tèmes et des applications et dans des environnements radioélectriques com- plexes (obstacles, masquage, canyons urbains, grande densité de véhicules, bruits électromagnétiques divers, tun- nels, etc.). Les applications vitales dites de sécurité1 , sont en général à faible débit de transmission (10 kbit/s) avec une disponibilité très importante (au moins 99,99 % du temps) ainsi que des ni- veaux élevés de robustesse et de fiabilité (typiquement un taux d’erreur paquet de l’ordre de 10-3 pour des longueurs de paquets d’environ 200 kilooctets). Des indicateurs de performance doivent être 1 La notion de sécurité fait appel à la notion de probabilité d’erreur ou de défaillance de la fonction. A titre d’exemple une application SIL4 (application à niveau d’intégrité de sécu- rité) requiert le plus haut niveau d’intégrité de sécurité, à savoir une probabilité de défail- lance sur demande (PFD - Probability of Fail- ure on Demand) comprise entre: 10-5 et 10-4 (normes EN 50126 et 50128). vérifiés quelles que soient les conditions de mobilité : temps de changement de point d’accès radio de rattachement du terminal en mobilité (handover) infé- rieur à 10 ms, temps d’établissement d’une communication, etc. Ces applica- tions sont aussi appelées : CBTC2 . Elles concernent la localisation des trains, la transmission sol-train et l’ensemble des communications entre les ordinateurs à bord des trains et ceux au sol. Un stan- dard IEEE3 décrit certaines des exigences mais de façon générale c’est le client (opérateurs de transport) qui définit les exigences des applications qu’il veut déployer. Des travaux coordonnés au niveau européen ont permis de dévelop- per un système unique pour les lignes à grandes vitesse en Europe : le système ERTMS/ETCS (European Train Control System4 )5 . Les systèmes de communi- cation sont rendus résilients aux erreurs grâce à l’ajout d’une couche dite de sécu- rité souvent propriétaire dans le cas des tramways et des métros mais qui a été standardisée au niveau européen pour les trains à grande vitesse dans le cadre du système ETCS (EURORADIO6 ). Les applications non vitales re- quièrent des débits de plus en plus éle- vés (quelques dizaines de Mbit/s dans les deux sens de transmission) avec des contraintes de robustesse plus faibles (taux d’erreur paquet de l’ordre de 10-2 pour des longueurs de paquets d’envi- ron 1 000 kilooctets). Ces applications 2 Communication Based Train Control. 3 IEEE standard method for CBTC performance and functional requirements, IEEE Standard 1474, 2004. 4 ERTMS/ETCS, « Subset-037 ERTMS/ETCS – class 1 euroradio functional interface speci- fications, « www.era.europa.eu, UNISIG, july 2005. 5 Le lecteur pourra se reporter au dossier sur « L’automatisation des transports publics » publié dans la REE 2012-3. 6 UNISIG SUBSET -037, EURORADIO FIS v.2.3.0 et A11T6001 12 - (MORANE) Radio Transmis- sion FFFIS for EuroRadio v.12. 62 REE N°4/2014 LE VÉHICULE CONNECTÉDOSSIER 1 sont appelées dans le jargon des trans- ports publics : CCTV7 . Il est fréquent que ces applications non vitales partagent un même médium de communication. Les principales technologies rencontrées Introduction Les systèmes de communication dans les transports publics reposent principalement sur des technologies telles que les communications ponc- tuelles par balises, les communications continues par ligne bifilaire croisée ou non et les systèmes de transmission par radio cellulaire de type PMR (Profes- sional Mobile Radio) tel que TETRA ou encore dérivés de standards existants tel que le GSM-R8 pour les lignes fer- roviaires grandes vitesse européennes ou s’appuyant sur des standards WLAN (Wireless Local Area Network) tels que IEEE802.11x [1]. Les systèmes de communica- tions ponctuelles ou par balises Ces systèmes permettent la trans- mission d’information entre deux points proches l’un de l’autre. Ces communica- tions, non nécessairement bidirection- nelles et en général de courte portée, permettent la transmission d’une infor- mation, valide très localement et unique- ment dans la zone de transmission de la balise. Dans la zone de couverture d’une 7 Closed Circuit TeleVision. 8 J. Cellmer - « Le réseau GSM-R de RFF », REE 2012-3, pp 45-52. autre balise, l’information précédem- ment reçue pourra être modifiée par le train lors de son passage. La gamme de fréquences exploitée s’étale de quelques kHz à plusieurs GHz. Ces systèmes sont utilisés notamment pour l’identification des véhicules, la localisation, la répétition de la signalisation latérale, le contrôle de vitesse, le contrôle d’intégrité et pour la transmission de toute autre information permettant l’aide à la conduite, le contrôle des automatismes embarqués et parfois le diagnostic et la maintenance [2]. La figure 1 montre l’exemple des balises Eurobalise du système ERTMS/ETCS sur les lignes à grande vitesse européennes qui fonctionnent dans la gamme des 27 MHz. On n’oubliera pas les circuits de voie9 , circuits électriques obtenus en isolant une section de voie appelée can- ton, utilisés pour détecter la présence d’un train, transmettre la signalisation latérale à bord des trains ainsi que des consignes de vitesse maximale autori- sée, la prochaine limitation de vitesse et la distance à cette limitation. Ils consti- tuent encore aujourd’hui sur de très nombreuses lignes des éléments fon- damentaux de la circulation des trains. Le principe de la communication par circuits de voie est détaillé dans [2]. De nouveaux concepts innovants de balises sont aujourd’hui à l’étude. Ils s’appuient sur la technologie ULB (Ultra large Bande) [3]. 9 http://fr.wikipedia.org/wiki/Circuit_de_voie Les systèmes de communi- cation continue par couplage magnétique Bien que progressivement rempla- cés par la radio, ils sont encore très largement utilisés. La technologie de base est constituée d’une simple ligne bifilaire. Le courant électrique qui cir- cule dans les fils induit un champ ma- gnétique qui permet la transmission continue des informations détectées par une antenne magnétique à bord du train. Ils sont économiques mais ils sont sujets à des limitations (faible bande passante utile et mauvais rap- port signal à bruit). Les fils peuvent être croisés de façon régulière ou non. Dans ce dernier cas le système porte le nom de tapis pilote (figure 2). Les croisements des fils permettent de coder par exemple un programme de vitesse ou des informations pour la relocalisation des trains. Ces systèmes sont utilisés pour les métros automa- tiques de type VAL10 . Pour les métros automatiques de Lyon (MAGALY) et Paris (METEOR), les constructeurs utilisent une ligne bifilaire croisée de façon régulière (tapis de transmission) car la mise en œuvre des croisements non réguliers des fils pour le codage d’une information complique la main- tenance et l’industrialisation ainsi que la recherche des pannes. Le position- nement des trains s’effectue alors à l’aide de balises spécifiques. 10 Véhicule Automatique Léger installé à Lille, Toulouse, Rennes, Roissy, Orly. Figure 2 : Principe de la ligne bifilaire et tapis pilote [7]. REE N°4/2014 63 Le véhicule connecté dans les transports publics : technologies existantes et perspectives Les systèmes de communica- tions par radio – V2I La radio a connu un essor consi- dérable notamment en France avec le développement des équipements de radio sol-train à 450 MHz (réseaux radio UIC11 ) pour les communications vocales de services, puis avec le développement d’une transmission de données pour des applications de télécontrôle et de télémaintenance des équipements de trains, à partir de 1988 sur la ligne Paris- Rennes et 1989 pour le TGV Atlantique. Le déploiement de différents systèmes de radio s’est accentué avec l’arrivée des systèmes PMR et notamment le système TETRA. Le tableau 1 donne un exemple des gammes de fréquences utilisées par la SNCF en Île-de-France pour différents systèmes de communication. Les fonctionnalités de niveau 2 et 3 du système ETCS mentionné précé- demment, reposent sur l’utilisation d’un système de radio numérique EIRENE12 dans la bande des 900 MHz dérivé du standard grand public de radiotélépho- nie cellulaire, le GSM phase 2+13 . Ce système est connu sous le nom GSM-R. L’arrivée des standards IEEE802.11a/ b/g/n ou Wi-Fi, conduit les opérateurs de transport public à s’appuyer sur les potentialités offertes par ces systèmes peu coûteux. Des couches protocolaires spécifiques (gestion de la mobilité et de la sûreté de fonctionnement) ont été dé- veloppées ainsi qu’une ingénierie radio adaptée afin de garantir les exigences liées à la sécurité (métro de New-York, ligne 1 de la RATP, métro de Malaga, métro de Marmaray, Pékin, Shanghai et bientôt la ligne 1 du métro de Lille). Vu l’occupation du spectre VHF- UHF, la tendance est à monter dans le spectre des fréquences pour accroître 11 Union Internationale des Chemins de fer. 12 European Integrated Railway Radio Enhanced Network. 13 http://www.uic.org/spip.php?rubrique874 le nombre de canaux de transmission disponibles et leur largeur. Dans les années 90, une bande de fréquences autour des 5,8 GHz a été allouée au niveau européen et mondial pour des communications ponctuelles ou DSRC (Dedicated Short Range Communica- tion). Le IEEE 802.11p aussi connu sous le nom de “Wave” et préconisé pour des applications mobiles véhiculaires en urbain, a été développé dans cette bande (5,875 GHz - 5,905 GHz)14 . Afin de satisfaire des besoins de communi- cations V2V et V2I, la RATP et la SNCF ont demandé à l’ETSI des allocations de fréquences dans ces bandes. Ces systèmes permettent aussi l’achemi- nement de trafic Internet à destination du passager (réseau de bus de Madrid opéré par EMT où le service Internet par Wi-Fi est offert en collaboration avec l’opérateur télécom local Gowex) et la diffusion de la télévision et d’internet à bord des trains par la SNCF [4], [5]. Un défi majeur pour le développe- ment de ces systèmes réside dans la gestion de la mobilité (« handover hori- zontal ») ou entre différents réseaux de communication (“roaming” ou « han- dover vertical »). Le processus doit être complètement transparent pour l’utilisa- teur. Contrairement au système cellulaire 14 Voir également sur ce sujet l’article « Véhicule connecté : Architectures, normes, défis et solutions » publié dans le présent dossier. GSM où la gestion de la mobilité à l’inté- rieur du réseau a été prise en compte dès la conception du système, le Wi-Fi a été conçu sans prise en compte immé- diate de la mobilité des utilisateurs. En outre, la mobilité entre différents réseaux de communication reste un problème souvent non résolu dans les déploie- ments actuels. De nombreuses solutions pour pallier cette difficulté sont pourtant proposées à différents niveaux du mo- dèle de référence en couches OSI15 [6] : couche application (utilisation des inter- giciels) [7], couche transport [8], couche réseau et liaisons [6]. La gestion de la mobilité doit garantir des indicateurs de performance clefs pour les applications tels que des temps maximaux pour l’exé- cution des handovers, un niveau minimal de qualité de service (QoS), exprimé par des taux d’erreurs maximaux, des pertes de paquets maximales, etc. [9]. À la question de la gestion de la mobilité s’ajoute celle de l’intégration de tous ces réseaux sans fil hétérogènes. Elle constitue un défi technique clé pour l’amélioration de l’efficacité globale des systèmes de transports publics. Cela permettra en effet de réduire drasti- quement le nombre de systèmes radio dédiés à déployer le long des infrastruc- tures et à bord des véhicules ainsi que les antennes associées. Le concept de radio flexible ou radio intelligente au- 15 Open System Interconnection. 31-32 MHz Voice 50-65 MHz TV semi-embedded 70-151 MHz Remote control 152-180 MHz Operation, construction, analog 3RP 414-429 MHz IRIS-safety radio 876.2-879.8 MHz Voice and data 921.2-924.8 MHz GSM-R, railway control systems 2.4 GHz and5.8 GHz Wi-Fi access Tableau 1 : Exemple d’allocations de Fréquence pour la SNCF en Ile-de-France. 64 REE N°4/2014 LE VÉHICULE CONNECTÉDOSSIER 1 jourd’hui en cours de développement dans le monde des télécommunications sans fil pourrait changer la donne dans un futur proche [10]16 . Sur ces sujets, on peut citer des projets précurseurs tels que : le projet InteGRail17 , le projet COR- RIDOR18 et le projet SYSTUF19 . Les industriels et les opérateurs s’ap- puient sur des standards ou « compo- sants sur étagère » (COTS : components off-the-shelf). Cependant, la plupart des standards existants pour les commu- nications sans fil sont conçus pour des besoins grand public tels que l’accès à Internet. Ainsi ils offrent des liens dissy- métriques en termes de débit alors que de nombreuses applications nécessitent un lien montant (train-sol) haut-débit. Par ailleurs, la capacité (débit) d’un système sans fil est inversement proportionnelle à la taille de la zone de couverture et dimi- nue avec la vitesse du véhicule, les sys- tèmes de communication sont souvent non disponibles en dehors des zones ur- baines denses et la gestion de la mobilité n’est pas nécessairement prévue de façon simple dans le standard. Enfin, les milieux de propagation pour les transports publics sont spécifiques : tranchées, tunnels, canyons urbains, etc. Les solutions propo- sées au final par les industriels sont donc fortement modifiées au regard du stan- dard et requièrent le développement de méthodologies de déploiement adaptées [11]. Nous pouvons aussi mentionner des solutions originales pour le design et l’inté- gration des antennes dans l’infrastructure et sur le véhicule en tunnels, grâce à l’utili- sation des métamatériaux20 [12]. 16 Le lecteur pourra se reporter au dossier « Ra- dio logicielle, radio cognitive » publié dans le N° 2013-1 de la REE. 17 Intelligent integration of railway systems. In- teGRail (2005-2009) est un projet européen du 6ème programme cadre de recherche et de développement (PCRD) (http://www.inte- grail.info/). 18 http://corridor.ifsttar.fr/ 19 http://systuf.ifsttar.fr/ 20 Le lecteur pourra se reporter au dossier « Les La communication intra-véhicule et entre véhicules interconnectés Communications intra-véhicule De nombreux systèmes et équipe- ments ont été embarqués au fil des an- nées pour l’automatisation de certaines fonctionnalités. Pour l’interconnexion de ces équipements, des réseaux de com- munication locaux ont donc été intégrés dès la fin des années 80 afin de réduire les câblages point-à-point par le multi- plexage de signaux sur un câble cuivre. Ces réseaux servent au contrôle-com- mande à distance d’équipements répartis, au partage d’informations entre plusieurs équipements, ils peuvent aussi apporter une aide au diagnostic de pannes. Dans le cas particulier de véhicules matériel- lement couplés et découplés en service (train ouvert), ces réseaux locaux de contrôle commande ont une architec- ture à plusieurs niveaux. Ils comportent un réseau train « ouvert » supportant le couplage et découplage des véhicules et dont les nœuds servent de passerelle (pont et routeur) entre les réseaux véhi- cules « fermés » qui interconnectent des équipements à bord des véhicules [13]. Les réseaux embarqués à bord des matériels roulants guidés ont tout d’abord été des technologies proprié- taires tels que le réseau Tornad d’Alstom. Des technologies standardisées, dédiées (bus WTB et MVB de TCN21 ) ou non (FIP, CAN, PROFIBUS), ont ensuite été déployées [14]. Depuis les années 2005, les constructeurs s’intéressent aux tech- nologies Ethernet Industriel qui offrent, en plus des fonctionnalités classiques propres aux réseaux de communication de type contrôle-commande, la possibi- lité d’un trafic IP. Cette évolution permet de nombreuses applications [13]. Il ré- sulte de cet intérêt, l‘introduction dans la norme IEC 61375 depuis 2012, en plus métamatériaux » paru dans le N° 2013-4 de la REE. 21 Train Communication Network, norme IEC 61375. de la technologie CANOpen (connexions intra véhicules), de nouvelles technolo- gies Ethernet dédiées et d’une technolo- gie sans fil (connexions inter véhicules). Les réseaux cités ne sont pas des réseaux dits « sûrs de fonctionnement » (tolérants aux fautes). Ils n’ont pas pour vocation à intégrer des systèmes de sécurité. Des solutions réseaux « sécu- ritaires », reposant sur des protocoles TDMA22 , existent dans les domaines de l’aéronautique et de l’automobile pour les systèmes X-by-wire où des com- mandes mécaniques sont remplacées par des commandes électriques [14]. La technologie CPL23 pour les com- munications intra véhicules se déve- loppe aujourd’hui dans les domaines de l’aéronautique, de l’automobile, mais aussi pour les véhicules de transport public. Elle exploite le réseau de distri- bution d’énergie électrique des véhi- cules pour transmettre des signaux de communication. Le challenge est de faire cohabiter les signaux à hautes fré- quences avec une tension continue et les brusques variations de courant lors de la mise en route ou l’arrêt des sys- tèmes électriques [15]. Communications entre véhicules – V2V Les communications entre véhicules dans le domaine des transports publics recouvrent plusieurs applications. La pre- mière souvent connue sous le concept de « pigeon voyageur » consiste à trans- mettre des informations à la volée entre deux véhicules. Le cas d’usage est sou- vent un véhicule en panne hors de por- tée d’un réseau de communication qui va transmettre des informations à un autre véhicule qui passe à proximité [16], [17]. Un autre cas d’application concerne le couplage « sans fil » et en sécurité de deux véhicules (voiture de trains, de 22 Time Division Multiple Access. 23 Courant Porteur en Ligne. REE N°4/2014 65 Le véhicule connecté dans les transports publics : technologies existantes et perspectives métros, de tramways). L’objectif est de remplacer les connecteurs mécaniques, utilisés aujourd’hui pour interconnecter les réseaux haut-débit embarqués des deux véhicules, par une liaison sans fil très haut débit en « sécurité » [18]. Plu- sieurs technologies sont identifiées dont l’ULB (Ultra Large Bande) avec le standard IEEE 802.15x. Des technologies dans la gamme des 60 GHz ainsi que les futurs systèmes de communication machine-to- machine de la 4G sont aussi envisagées. Intergiciels pour les systèmes de communication dans les transports Afin de résoudre les difficultés liées à l’hétérogénéité des sous-systèmes et pour répondre à des besoins d’homogé- néisation des interfaces (aide à l’intégra- tion et au développement de nouvelles applications), les constructeurs de ma- tériel roulant et les exploitants utilisent de plus en plus des solutions à base d’intergiciels. En effet, un intergiciel de communication24 offre aux applications un ensemble d’interfaces bien définies voire standardisées sur lesquelles ces applications vont s’appuyer pour pouvoir communiquer entre elles. L’intergiciel se charge d’utiliser les fonctionnalités offertes par la machine et le système de communication sous-jacent (géné- ralement en utilisant une pile TCP/IP). Les buts principaux des intergiciels sont de cacher aux applications l’hétérogé- néité des matériels et des systèmes, de cacher la distribution des données et des traitements, d’offrir des interfaces standard (API, Application programming interface, et protocoles réseau). Dans le monde des transports, ils sont utilisés, soit pour des applications embarquées dans un véhicule (avec éventuellement des contraintes de temps réel), soit pour des communications véhicule-sol ou entre des applications uniquement 24 En anglais “Middleware”. au sol (par exemple entre un dépôt de véhicules et un centre opérationnel de gestion de trafic) [24]. Un système de transport est mo- bile et son environnement change en permanence. Le système logiciel (et l’intergiciel) doit donc s’adapter à l’envi- ronnement. Différents travaux ont trai- té ce type de contexte [7], [19]. Dans le projet InteGRail une architecture appelée ICOM [20] a été définie pour laquelle des solutions à base d’intergi- ciels compatibles avec les contraintes ferroviaires en embarqué (intergiciel temps réel, tolérant aux fautes) et au sol (intergiciel basé sur une architecture orientée service, SOA25 ) ont été propo- sées. Il y a un réel défi dans la manière de concevoir les logiciels pour les nou- veaux systèmes de transports sûrs et performants. Les prochains travaux devront notamment prendre en compte les contraintes de sûreté de fonctionne- ment, les contraintes de limite de res- sources pour les systèmes embarqués et la multiplication des applications de géolocalisation dans la mise en œuvre de ces nouvelles familles d’intergiciels. D’autre part, les travaux de recherche autour de l’ingénierie des modèles et la génération automatique des logiciels sont des pistes prometteuses. Internet des objets et réseaux de capteurs sans fil Le développement et la miniaturi- sation des réseaux de capteurs sans fil, composants essentiels de l’Internet des Objets, offrent de très larges potentia- lités aux opérateurs de transports et aux gestionnaires d’infrastructures. Ces systèmes permettent des remontées d’information à grande échelle pour tout ce qui concerne le matériel roulant, les infrastructures, le diagnostic d’équi- pements, etc. La collecte de données peut concerner les conditions météo, 25 Service Oriented Architecture. le comportement et le vieillissement de l’infrastructure et des véhicules, la consommation d’énergie, la mainte- nance et le diagnostic (portes, moteurs, aiguillages, etc.), la gestion du patrimoine immobilier et des ouvrages d’art, les ser- vices à la clientèle (gestion des caddies dans les gares, aide aux malvoyants, gui- dage et localisation indoor, etc.). Diffé- rents acteurs et métiers sont concernés. L’utilisation à grande échelle des objets mobiles communicants implique une installation rapide et simple, la moins intrusive possible. Les capteurs sont de plus en plus souvent sans fil, ne doivent consommer que très peu d’énergie et si possible être autonomes et auto ali- mentés. Ils doivent être capables de communiquer des indicateurs et non des données brutes facilitant ensuite les prises de décision. Les données sont en général acheminées vers un système de traitement centralisé pour en extraire les informations qui permettront les prises de décision des acteurs concernés. Ain- si, l’entrée de l’Internet des Objets et du Big Data dans le monde des transports publics se trouvera favorisée [21], [22], [23]. Conclusion On assiste aujourd’hui à la généra- lisation des échanges d’informations entre les véhicules et l’infrastructure, à l’intérieur des véhicules et entre les véhicules. Le véhicule connecté est une réalité dans le monde des transports publics depuis longtemps mais les be- soins croissent avec le développement de la conduite complètement automa- tisée et des métros sans conducteur. Les systèmes de communication sans fil sont massivement déployés à diffé- rentes échelles le long des infrastruc- tures, dans les gares et les arrêts de bus, à l’intérieur des véhicules, etc. À ce jour, aucune technologie n’est suffisamment universelle pour répondre à tous les besoins et à tous les cas d’exploitation 66 REE N°4/2014 LE VÉHICULE CONNECTÉDOSSIER 1 dans des environnements complexes et hétérogènes En outre, le spectre radioé- lectrique est une ressource rare dont il convient d’optimiser l’usage. Demain, les systèmes de commu- nication sans fil devront être à la fois disponibles, robustes, fiables, évolutifs, reconfigurables, interopérables et pos- séder de grandes capacités de transmis- sion afin de répondre à la diversité des besoins exprimés pour les transports publics dans un contexte de mobilité et de systèmes hétérogènes. Ces sys- tèmes devront aussi être économes en énergie et en ressources spectrales. De nombreux travaux de recherche et déve- loppement sont menés sur le sujet du véhicule connecté dans les transports publics. Ils s’inscrivent globalement au niveau national et international dans les recherches sur la radio intelligente (tra- duction officielle de cognitive radio par l’académie des sciences en juillet 2013) qui nécessite une approche « système » globale et la collaboration entre plusieurs communautés scientifiques : logicielles, traitement de l’information, traitement des signaux, hardware, électronique. Références [1] M. Fitzmaurice, “Use of 2.4 GHz Frequency Band for CBTC Data Communication Systems”, Parson Corp., JCR06, IEEE Veh. Tech. Mag, 2006. [2] M. Berbineau, « Les systèmes de télécommunication existants ou émergeants et leur utilisation dans le domaine des transports guidés », Les collections de l’INRETS, Synthèse N° 40, ISBN 2-85782-562-5, novembre 2001, 129 p. [3] M. Heddebaut & Al., « Perspective d’utilisation de l’ULB en exploitation ferroviaire », REE N° 5- 2013, pp. 102- 109. [4] D. Sanz, J.L. Almeida, R. Lenormand, B. Villeforceix, E. Weller & E. Feltrin, “Testing a DVB-S2 RCS link on the TGV IRIS 320 experimental train”, Toulouse Space Show (Space Appli), Toulouse, France, May 2010. [5] D. Sanz, H. Ghannoum & B. Villeforceix, “Delivering broadband internet access for high speed trains passengers using the new WiFi standard 802.11n for train-ground communications”, UIC HighSpeed 2010, Beijing, China, December 2010. [6] K. Sethom, « Gestion de la mobilité dans les réseaux sans fil de nouvelle génération », PhD thesis, University of Paris 6, 2006, 135p. [7] A. Bocquet, « Infrastructure logicielle multi-modèles pour l’accès à des services en mobilité », thèse de doctorat en informatique, USTL, décembre 2008. [8] M. Kassab, “Layer-2 handover optimi- zation for intra-technology and inter- technology mobility”, PhD thesis, Telecom Bretagne, 2008telb0098, 239 p. [9] A. Khayat, M. Kassab, M. Berbineau & Al., “LTE based communication system for urban guided-transport: A QoS performance study”, Commu- nication Technologies for Vehicles, Lecture Notes in Computer Science, Volume 7865, 2013, pp 197-210. [10] J. Palicot & Al., sous la direction de J. Palicot, « De la radio Logicielle à la radio intelligente », Hermès Sciences, Lavoisier, @Institut Telecom et La- voisier, Paris 2010, ISBN 978-2-7462- 2598-5,ISSN2109-8204,octobre2010. [11] E. Masson, Y. Cocheril, P. Combeau, L. Aveneau, M. Berbineau, R. Vauzelle & E. Fayt, “Radio wave propagation in curved rectangular tunnels at 5.8 GHz for metro applications, simulations and measurements”, EURASIP Journal on Wireless Com- munications and Networking 2011, 2011:202. [12] R. Addaci, D. Seetharamdoo, M.H. Rabah & M. Berbineau, “Multi- band multi-antenna system for di- LES AUTEURS Marion Berbineau, Martine Wahl, Yann Cocheril, Emile Masson et Di- vitha Seetharamdoo sont docteurs en électronique. Mohamed Kassab et Christophe Gransart sont doc- teurs en informatique. Ils sont tous chercheurs depuis plusieurs années au Laboratoire ondes et signaux pour les transports (LEOST) du Département composants et sys- tèmes (COSYS) de l’Institut français des sciences et technologies pour les transports, l’aménagement et les réseaux (IFSTTAR). Leurs travaux de recherche se focalisent sur les sys- tèmes de communication sans fil et les réseaux de capteurs pour les sys- tèmes de transports intelligents dans les domaines de l’automobile et des transports publics. Ils sont impliqués dans de nombreux projets de re- cherche collaboratifs avec l’industrie et d’autres laboratoires académiques sur ces sujets. David Sanz, Hassan Ghannoum et Oriane Gatin sont des ingénieurs de recherche à la Direction de l’inno- vation et de la recherche de la SNCF. Leurs thèmes de recherche portent principalement sur le développe- ment et le déploiement de systèmes de communication sans fil (satellite ou terrestre) à très haut débit ainsi que le développement de réseaux de capteurs sans fil pour la surveil- lance dans le domaine ferroviaire. REE N°4/2014 67 Le véhicule connecté dans les transports publics : technologies existantes et perspectives versity and/or MIMO applications“, International Journal of Research in Wireless Systems, 2 (1), 2013. [13] M. Wahl, “Survey of railway embed- ded network solutions. Towards the use of Industrial Ethernet techno- logies”, Les collections de l’INRETS, Synthèse Ref. S61, ISBN 2-85782- 682-8, mars 2010. [14] C. Soulas, M. Wahl, « Innovation dans les transports guidés urbains », Hermès-Lavoisier, Collection Traité IC2, Traité Systèmes Automatisés, 317 pages, 2010. [15] F. Nouvel, « Communications intra- véhicule par étalement de spectre et courant porteur. Mesures et évaluations de performances en en- vironnement perturbé », Thèse de doc- toat de l’INSA de Rennes, Spécialité Electronique, 1994. [16] D. Van Den Abeele, M. Wahl & M. Berbineau, « Procédé de transfert de données d’alerte entre un véhicule ferroviaire en panne et un centre de contrôle, dispositif associé », ALSTOM, N° de dépôt FR 09 52875, 30/04/09 et Extension PCT mai 2010. [17] Y. Elhillali, C. Tatkeu, P. Deloof, L. Sakkila, A. Rivenq & J.M. Rouvaen, “Enhanced high data rate commu- nication system using embedded cooperative radar for intelligent trans- ports systems”, Transport research Part C, Vol 18, 2010, pp 429-439. [18] http://www.shift2rail.org/ip2/ [19] A. Flissi, C. Gransart & P. Merle, “A Component-based Software Infrastructure for Contextual Trans- portation Applications”, The 5th international conference on ITS Tele- communications (ITST 2005), Brest, 2005. [20] J. Billion, D. Van Den Abeele, “ICOM: A Communication Framework for Interoperable European Railways”, In Proceedings ITST ‘07, 7th Inter- national Conference on ITS-Tele- communications, 6 p. [21] L. Allemand, Dossier « Les promesses du Big Data », La recherche, N° 482, décembre 2013, pp 27-42. [22] O. Gatin, A. Isasi, “Track geometry condition monitoring system for non-intrusive measurements on commercial trains based on wireless sensor networks”, in proceedings WCRR 2013, Sydney Australia. [23] O. Gatin, N. Malouch & A. Barro, “Wireless mesh and sensor net- working for onboard event detection and video alarm transmission for BOSS project”, in proceedings IEEE ITST 2009 conference, Lille, pp. 492 – 497. [24] C. Gransart & Al., "Embedded Mid- dleware", INTEGRAIL report, IGR-D- INR-014-015