Pour la mise en place d’un tel réseau, certains équipements électroniques doivent être installés au sein des véhicules (cf. Figure 1.2), tel que les dispositifs de perception de l’en- vironnement (radars, caméras), un système de localisation géographique (GPS), et bien sûr une plateforme de traitement [Hubaux et al.,2004].
Figure 1.1 : Exemple de réseau véhiculaire.
Le premier véhicule connecté au réseau routier était proposé en 2009 par l’Institut de re- cherche Infocomm à Singapour. Cette proposition est basée sur l’intégration d’un ordinateur à carte unique (SBO pour Single Board Computer). Cette dernière était équipée d’un pro- cesseur monopuce à 233 MHz, sur lequel une carte embarquée développée avec une interface CAN a été installée. La communication sans fil (WLAN) était intégrée par le biais d’une carte sans fil prenant en charge la norme IEEE 802.11b.
L’OBU1étant considéré comme le dispositif le plus important dans un véhicule intelligent,
le développement de ce dernier doit répondre à certains besoins fonctionnels pour les réseaux véhiculaires parmi lesquels, on peut citer :
— La capacité de calcul : le noyau principal du système doit permettre le traitement local des données recueillies à partir de l’infrastructure routière ou par les dispositifs électro-
1. L’unité embarquée (ou l’OBU) est un dispositif installé dans les véhicules. Il autorise les communications DSRC avec d’autres OBU ou RSU.
niques du véhicule, tout en respectant les contraintes de temps afin que les applications temps réel puissent être exécutées par le dispositif embarqué ;
— La capacité de stockage : le système doit permettre de conserver un historique des événements traités, notifiés et communiqués à l’OBU à partir des unités de bord de route (Road Side Unit (RSU)), et les unités de contrôle électroniques (Electronic Control Unit (ECU)) ;
— La géolocalisation : le système embarqué dans un OBU doit être en mesure de commu- niquer sa propre position fourni par un GPS, pour répondre à des services de géoloca- lisation ;
— La communication sans fil : le système doit être équipé d’un ou plusieurs émetteurs- récepteurs sans fil pour permettre la communication avec l’infrastructure routière (com- munications V2I) et avec d’autres véhicules (communications V2V). L’adoption d’un adaptateur radio fréquence (RF (Radio Frequency adapter)) capable de communiquer via un réseau sans fil est obligatoire ;
— L’acquisition de données dans le véhicule : le système doit être capable d’acquérir des données, de manière plug-and-play, à partir de l’ECU du véhicule par le biais d’une communication CAN2 conforme au protocole OBD-II3;
— Des solutions matérielles à faible coût : l’OBU est destiné aux véhicules de basse / moyenne classe ; à cet égard, une bonne approche est l’intégration de composants ma- tériels prêts à l’emploi (exemple :des unités de calcul programmables et polyvalentes) au lieu de la conception d’un nouvel dispositif.
— Le système d’exploitation : le système doit adopter des solutions logicielles open-source, telles que LinuxEmbedded4, en tant que système d’exploitation pour suivre une ap-
proche à faible coût, ouverte, flexible et modulaire ;
2. Le bus CAN (Control Area Network) est un moyen de communication série qui supporte des systèmes embarqués temps réel avec un haut niveau de fiabilité. Ses domaines d’application s’étendent des réseaux moyens débits aux réseaux de multiplexages faibles coûts. Il est avant tout à classer dans la catégorie des réseaux de terrain utilisée dans l’industrie.
3. L’interface OBD-II permet la lecture des codes d’anomalie (souvent connus sous le nom DTC pour Diagnostic Trouble Codes) standardisés, ou , générés par le système informatique embarqué, ainsi que les informations temps réel en provenance des capteurs connectés aux calculateurs de bord. La norme prévoit aussi l’effacement des DTC enregistrés par les calculateurs lorsque la maintenance est effectuée.
— La fiabilité de la communication : l’appareil doit pouvoir gérer les transferts via ses adaptateurs réseau ;
À partir des exigences citées précédemment, le diagramme en bloc de l’OBU, avec ses connexions logiques, peut être facilement représenté (cf. Figure 1.3). Il est principalement composé d’une unité de traitement connectée à des mémoires de stockage, des interfaces de communication sans fil, des interfaces de contrôle de véhicule, et d’un GPS. Ces disposi- tifs constituent les principaux composants d’un OBU. D’autres interfaces supplémentaires peuvent être installées pour des besoins spécifiques.
Figure 1.2 : Exemple de véhicule intelligent.
Les unités de bord de route (RSU) constituent de leurs côtés des dispositifs très im- portants pour la dissémination des informations dans les réseaux véhiculaires. Il s’agit d’un ensemble d’unités informatiques situés sur le bord de la route pour fournir un support de connectivité aux véhicules qui passent. La fonction principale de l’unité de bord de route est de faciliter la communication entre les véhicules et l’infrastructure de transport, et d’autres appareils en transférant les données par le biais du standard DSRC conformément aux normes de l’industrie. Les unités de bord de route peuvent également être intégrés à un système de
Figure 1.3 : Conception en blocs logiques pour un appareil OBU entièrement inté- grable [Petracca et al.,2012].
backhaul5 [Chundury, 2008] pour permettre une gestion à distance. Les unités de bord de
route utilisent les informations collectées par les OBU de véhicules à proximité via la techno- logie DSRC afin d’acquérir les données de trafic nécessaires (par exemple le temps, la vitesse et l’emplacement des véhicules). Ces informations sont utilisées pour prévenir les véhicules de l’état du trafic routier (exemple : une probable congestion). L’information est ensuite diffusée à tous les véhicules qui se trouvent dans sa zone de couverture en utilisant le standard DSRC (cf. Section 1.7.1).
Les feux de circulation intelligents (STL ou Smart Traffic Lights en anglais) sont des systèmes de contrôle de circulation des véhicules qui combinent des information de trafic avec un ensemble de capteurs dotés d’algorithmes d’intelligence artificielle (IA). Les feux de circulation intelligents ont pour rôle de gérer intelligemment le trafic des véhicules et des piétons. Cette technologie a été développée à l’Université Carnegie Mellon dans le cadre d’un projet pilote à Pittsburgh, pour réduire les émissions de CO2 par les véhicules circulants dans la ville.
5. En télécommunications, un réseau backhaul est un réseau intermédiaire, permettant par exemple, l’émission et la réception de données entre un centre de radiodiffusion et une station terrestre d’un réseau satellitaire ou entre les équipements de raccordement d’abonnés (exemple : station de base) et le cœur des réseaux de télécommunication fixes ou mobiles
Les STL communiquent entre eux et s’adaptent aux conditions de circulation variables afin de réduire le temps que passent les voitures en mode passif. En utilisant des récepteurs vidéo à fibre optique similaires à ceux déjà utilisés dans les systèmes de contrôle dynamique, la nouvelle technologie surveille le nombre de véhicules et effectue des changements des temps de feu en temps réel pour éviter les encombrements dans la mesure du possible. Les premiers résultats de cette étude étaient encourageants : le temps passé par les automobilistes en mode passif a été réduit de 40% et les temps de déplacement à travers la ville ont été réduits de 25%.