IEEE 802.11p -teknologian mahdollisuudet älykkään tieliikenteen yhteistoiminnallisissa sovelluksissa

Abstract

Tieliikenteen sujuva toiminta on nyky-yhteiskunnan toiminnan kannalta erittäin tärkeää. Talousalueiden kasvun ja tekniikan kehittymisen myötä tavaraliikenteen määrä on kasvanut jatkuvasti. Myös henkilöautojen määrä lisääntyy jatkuvasti. Kasvavat liikennemäärät aiheuttavat koko ajan enemmän päästöjä ja liikenteessä kuolee yli miljoona ihmistä vuosittain määrän kasvaessa jatkuvasti. Teknologian kehittymisen myötä tieliikennettä varten on avautunut paljon uusia mahdollisuuksia, joiden avulla liikenteen sujuvuutta, ekologisuutta sekä turvallisuutta pystyttäisiin tehostamaan merkittävästi. Vielä tällä hetkellä kuluttajille näkyvin kehitys tapahtuu autojen sisäisten järjestelmien kehittymisessä sekä dynaamisten tienvarsiopasteiden ja informaatiotaulujen määrän lisääntymisenä. Tulevaisuudessa ollaan menossa kohti yhteistoiminnallisia järjestelmiä, jotka avaavat ovet uudenlaisille mahdollisuuksille. Tutkimustyön tavoitteena on perehtyä nykyisiin ja tuleviin älyliikenneratkaisuihin ja arvioida älyliikenteen tulevaisuuden trendejä. Tavoitteena on selvittää, kuinka erityisesti älyliikennettä varten kehitettyä IEEE 802.11p -teknologiaa voidaan hyödyntää älyliikenteen yhteistoiminnallisissa sovelluksissa, ja mitä täydentäviä teknologioita on tarjolla. Tutkimustyön alussa perehdytään älyliikenteen nykytilaan sekä tavoitteisiin, minkä jälkeen keskitytään käsittelemään IEEE 802.11p -teknologiaa ja siihen liittyviä standardeja pääpainon ollessa Euroopan älyliikennestandardeissa. Teoriaosuudessa sivutaan myös IEEE 802.11p -teknologiaa täydentäviä teknologioita, kuten paikannus- ja mobiiliteknologiaa. Teoriaosuuden jälkeen perehdytään kahteen hankkeeseen, joissa on käytetty IEEE 802.11p -pohjaista tiedonsiirtoa. Ensimmäisessä tapausesimerkissä tutustutaan WiSafeCar-tutkimushankkeen tietoliikennemittauksiin ja tämän jälkeen tutustutaan Freilot-tutkimushankkeen pohjalta kehitettyyn Euroopan ensimmäiseen kaupalliseen yhteistoiminnalliseen älyliikennetuotteeseen. Tutkimustyön tuloksien perusteella näyttäisi, että IEEE 802.11p -teknologia tulee olemaan keskeinen tiedonsiirtoteknologia. IEEE 802.11p -teknologia on mukana kaikkien keskeisien älyliikenteen standardointityössä mukana olevien järjestöjen arkkitehtuureissa. Yhdysvalloissa IEEE 802.11p -pohjaisista järjestelmistä on kaavailtu jopa ainoata tiedonsiirtotekniikkaa uusissa yhteistoiminnallisissa järjestelmissä. Myös Euroopan alueella pääpaino on IEEE 802.11p -pohjaisissa järjestelmissä, mutta myös muut teknologiat, kuten mobiiliteknologia ovat tuettuina. Tutkimushankkeissa tehtyjen mittausten perusteella IEEE 802.11p -teknologia näyttäisi soveltuva hyvin jopa älyliikenteen aikakriittisten sovellusten tiedonsiirtoteknologiaksi.

In modern society smoothly flowing road traffic plays an important role. Economical areas are growing and the amount of freight increases all the time. The number of private cars on the roads has increased year by year contributing to the increase in pollution. Traffic accidents alone cause over one million deaths per year. As the technology improves there are many new opportunities to develop the efficiency, safety and ecology of road traffic. Today the most visible improvements for road users can be found inside the car. One quickly developing field is that of road side technology. For example, dynamic message signs and information tables are becoming ever more common. In the future the trend will be co-operative systems in which cars and road traffic technology are able to communicate with one another. The purpose of this master’s thesis is to become familiar with current intelligent transportation systems. The focus is on the systems and trends of the future. One main objective is to estimate how the IEEE 802.11p technology, developed for road traffic, can be used in intelligent transportation systems. The aim is also to clarify what kind of complementary technologies there are available for the IEEE 802.11p technology. At the beginning of this thesis the purpose is to become familiar with the current situation and the targets of intelligent transportation systems. Afterwards the focus moves to the IEEE 802.11p technology and the standards which handle it. However, the main focus is on the European standards of the intelligent transportation systems. In the theory part there are also short descriptions of complementary technologies such as satellite positioning and mobile technology. Following the theory section there are two case studies in which the IEEE 802.11p technology is used as a communication technology. The purpose of the first case study is to concentrate on the measurements of the IEEE 802.11p technology in the WiSafeCar research project. The intention of the second case study is to become familiar with Europe’s first commercial IEEE 802.11p based product, published by the Freilot research project. According to this master’s thesis, the IEEE 802.11p technology is an important communication tool in intelligent transportation systems. IEEE 802.11p technology is involved in the architecture of the most significant standardization authorities. In the United States IEEE 802.11p is on course to be the only wireless communication technology in co-operative intelligent transportation systems. In Europe the main focus is on the same technology but also other technologies that are involved in the architecture of intelligent transportation systems. According to the measurements of the case studies, the IEEE 802.11p technology appears to be suitable for communication technology and even for time critical applications of intelligent transportation systems.