*Por los Ings. Jaime Huerta Gómez de Merodio y Miguel Borregón Nofuentes de ITS España.
A partir de los diferentes sistemas de comunicación inalámbricos disponibles y su evolución en los últimos años, se han desarrollado una serie de aplicaciones y sistemas conocidos como ITS Cooperativos (C-ITS o sistemas cooperativos) como son las comunicaciones Vehículo-Vehículo (V2V), comunicaciones Vehículo-Infraestructura (V2I), Vehículo-Persona (V2P), o Vehículo-Otros elementos (V2X). Estos sistemas han permitido desarrollar una serie de servicios orientados a los usuarios de las carreteras, y cuyo despliegue está teniendo lugar en Europa desde el año 2016 en el marco de los proyectos C-Roads.
La interoperabilidad de los servicios C-ITS es un requisito previo para permitir una experiencia de conducción sin barreras en viajes transfronterizos. Los vehículos necesitan entender y procesar correctamente los mensajes enviados entre sí, independientemente de las marcas, así como los operadores de carreteras para permitir que sean de utilidad a los conductores en cada situación particular del tránsito.
Los servicios cooperativos
En la clasificación de los Servicios Cooperativos consensuada a nivel europeo se encuentran los servicios \»Day 1\», que abarcan mensajes sobre notificaciones de ubicaciones o situaciones de peligro, así como aplicaciones de señalización; los servicios \»Day 1.5\» que proporcionan información de valor añadido a los conductores pero que por motivos de especificaciones y normativa no están completamente preparados; los servicios “Day 2”, todavía en desarrollo, relacionados con la conducción autónoma.
Los principales objetivos de estos servicios son la mejora de la seguridad vial, la gestión del tránsito y el transporte, la mejora medioambiental y jugar un papel clave para permitir niveles superiores de conducción autónoma.
A modo de ejemplo se indican algunos de los principales servicios que se están desplegando en los pilotos de pruebas:
- Aviso de obras en la carretera: Se avisa a los usuarios de obras o reparaciones que se están ejecutando en un punto próximo a su ubicación en la carretera.
- Aviso de retenciones de vehículos: Se notifica la existencia de retenciones o de la circulación de vehículos lentos.
- Aviso de condiciones meteorológicas: Avisos relacionados con situaciones adversas como niebla, lluvia o hielo.
- Aviso de vehículo parado: En caso de que haya un vehículo averiado o estacionado en un punto próximo a la ubicación del mismo, se da el aviso a los vehículos que se aproximan para que extremen las precauciones.
- Información del tiempo de los semáforos: Se informa al vehículo que se está aproximando al cruce semaforizado del tiempo restante para el cambio de fase, a modo de descontador.
- Panel de Mensaje Variable “virtual”: El operador puede enviar información directamente al usuario como si lo hiciera a través de un panel en la carretera, con la particularidad de que esa información puede ser personalizada.
Elementos y tecnologías de los sistemas cooperativos C-ITS
Los elementos básicos en el despliegue de los C-ITS son las tecnologías desplegadas en la carretera (balizas y antenas RSU o Road Side Units), dispositivos instalados en el vehículo (On Board Units –OBU- para la recogida de datos y las comunicaciones) y un centro de gestión (C-ITS Centre) que recibe la información y, con apoyo informático, la procesará para prestar los distintos servicios a los usuarios. Las comunicaciones que facilitan la transmisión de la información entre los elementos pueden ser inalámbricas de corto alcance basada en la norma ITS-G5 (IEEE 802.11p) en la banda de frecuencia de 5,9 GHz, o a través de redes de telefonía móvil 3G, 4G y 5G, si bien se apuesta por una solución híbrida entre ambas.
- OBU: la unidad en el vehículo
La OBU es la unidad instalada en el vehículo que se encarga de recibir y enviar los mensajes cooperativos a otros vehículos, a la infraestructura o a otros actores. Lo ideal es que estas unidades dispongan de comunicaciones híbridas, de corto alcance y de tipo celular, por lo que están acompañadas de las correspondientes antenas.
Esta unidad se comunica con la centralita del vehículo a través de la red CAN para poder obtener su información, lo cual es de especial utilidad para los servicios relacionados con los ADAS (Sistemas Avanzados de Ayuda a la Conducción), por ejemplo en el caso de que el vehículo realice una frenada de emergencia y envíe este mensaje a los vehículos que le siguen.
Los servicios se le muestran al usuario a través del dispositivo HMI (Human Machine Interface).
- RSU: la unidad en la infraestructura
En el lado de la infraestructura, la unidad de comunicaciones se llama RSU (Road-Side Unit), y se encarga de enviar a los vehículos la información cooperativa relativa a la zona en la que se encuentran, y de recibir la información procedente de los vehículos. La RSU está acompañada de la antena correspondiente que habilita las comunicaciones.
En los ámbitos urbanos, normalmente se instalan en los báculos de los semáforos lo que permite una amplia cobertura. En las zonas interurbanas las RSUs se suelen instalar en los armarios en los que están alojadas las ERUs (Estación Remota Universal, que concentra los diferentes dispositivos ITS y que comunica con el Centro de Gestión correspondiente) o sobre los pórticos de los Paneles de Mensaje Variable.
El rango aproximado de correcta cobertura de las RSUs es de unos 500 metros, si bien se pueden alcanzar distancias algo superiores en función de la disposición y de las características de la zona en la que se instalan.
Estas unidades están conectadas al C-ITS Centre.
- C-ITS Centre
El C-ITS Centre o Hub C-ITS es la Plataforma virtual que gestiona y monitoriza el ecosistema C-ITS: los vehículos, la infraestructura y toda la información relacionada con la prestación de los servicios C-ITS. Esta Plataforma permite integrar información de diferentes fuentes para el desarrollo de los servicios.
El operador puede visionar en el mapa los diferentes dispositivos y unidades cooperativas. El Centro de Control de Tránsito del operador de carretera conecta con el C-ITS Centre para proporcionar la información del tránsito y gestionar los servicios prestados a los usuarios.
- Tecnologías de Comunicación
Existen diferentes tecnologías de comunicación que permiten el correcto funcionamiento de los servicios cooperativos.
- ITS-G5: Se basa en un chip Wi-Fi pero que trabaja con el protocolo p y en la banda de los 5.9 GHz, permitiendo una distancia de alcance de unos 500 metros de media (dependiendo de las características del lugar), con un ancho de banda de unos 6Mbps y una latencia inferior a los 100 metros.
- Celular: Tecnología de comunicaciones inalámbrica habitualmente utilizada en las comunicaciones interpersonales mediante telefonía móvil. Es una tecnología en continua evolución con diferentes características muy útiles en comunicaciones cooperativas.
- 5G: Es la próxima evolución de la tecnología celular, y que permitirá avances en el ámbito de la comunicación vehicular. Incluye distintas características interesantes de cara a su aplicación en vehículos y sus distintas funciones.
- PC5: Esta tecnología es la evolución celular previa al 5G, y que a diferencia del 4G permite la comunicación directa entre vehículo (con distintos modos respecto de las operadoras telefónicas). Ya se dispone de los primeros chipsets y se está trabajando en las pruebas iniciales tras su integración.
En los primeros despliegues se apuesta por un sistema de comunicaciones híbrido, lo que permite cubrir los diferentes casos de uso.
- Estándares
Dentro del marco de los estándares para sistemas cooperativos, ETSI es la referencia a la hora de definir los estándares tecnológicos, aplicaciones cooperativas, seguridad o cómo intercambiar la información.
A día de hoy el estándar sigue evolucionando y se ha centrado en la parte de tecnología ITS-G5 (802.11p), donde hay estándares estables y que sufren pequeñas variaciones. No obstante, la parte celular todavía no se ha definido en la misma medida, y se espera la evolución tecnológica del PC5 y el 5G para poder definir en más profundidad la estrategia en este campo.
El objetivo de C-Roads es garantizar la interoperabilidad de los sistemas cooperativos a nivel nacional e internacional, buscando de esta forma definir la estrategia global de armonización, seguridad, definición de aplicaciones, sus despliegues e implementaciones.
- Ciberseguridad
Un aspecto importante para el correcto despliegue de los servicios es la ciberseguridad. Tanto los dispositivos (RSUs y OBUs) como los mensajes que se transmiten deben estar protegidos, certificados y encriptados para evitar problemas de seguridad. Para ello, debe existir una autoridad certificadora que dote a los elementos de las claves necesarias, siguiendo los estándares y especificaciones definidas.
La iniciativa C-Roads
La plataforma europea C-Roads es una iniciativa impulsada por la Comisión Europea de diferentes Estados miembros y operadores de carreteras que desean colaborar para lograr el despliegue de servicios C-ITS de forma armonizada e interoperable en toda Europa. Esta plataforma está compuesta por varios grupos de trabajo en la que participan técnicos y especialistas de las autoridades, operadores, empresas y centros de investigación de los diferentes países miembros para abordar cuestiones importantes como las legales, de arquitectura, administrativas, de gobierno, técnicas y de normalización, así como a las licitaciones de implementación y adquisición.
El objetivo principal ha sido vincular los proyectos piloto de despliegue de C-ITS en los Estados miembros de la UE en el contexto de una operación comúnmente armonizada. Los principios generales de la Plataforma C-Roads se acuerdan de la siguiente manera:
- Desarrollar, compartir y publicar especificaciones técnicas comunes (incluidos los perfiles de comunicación comunes).
- Comprobar la interoperabilidad a través de pruebas cruzadas entre países.
- Desarrollar sistemas de pruebas basados en los perfiles de comunicación comunes centrándose en una mezcla de las tecnologías de comunicación.
La Plataforma C-Roads arrancó en 2016 con el despliegue de pilotos en 8 países y ha ido sumando participantes hasta contar con pilotos en 18 países a comienzos de 2021. También se ha ampliado el ámbito pues en un primer momento los pilotos eran de carácter interurbano y en la actualidad forman parte de la plataforma unas 43 ciudades en las que se están desplegando estos servicios.
El piloto español
El Piloto español se lleva a cabo bajo la coordinación de la Dirección General de Carreteras (Ministerio de Transportes, Movilidad y Agenda Urbana) y la Dirección General de Tráfico (Ministerio del Interior), como representantes estatales, y está conformado por un consorcio de 25 socios, pertenecientes a los sectores público (tres autoridades públicas y tres universidades) y privado (dos operadores de carreteras, 10 proveedores de servicios y tecnología, tres centros tecnológicos y cuatro asociaciones del sector). Se trata de uno de los mayores consorcios reunidos en España en torno a un proyecto de despliegue de tecnología ITS en carreteras. El presupuesto de C-Roads Spain asciende a 17,9 M€, de los cuales la Comisión Europea aporta 8,9 M€ a través del mecanismo Connecting Europe Facility (CEF). El piloto se desarrolla desde febrero de 2017 hasta junio de 2021.
Para su realización, el piloto español se dividió en cinco pilotos locales, alguno de los cuales comprende sub-pilotos: Cantábrico, Mediterráneo, Madrid –bautizados por su lugar de desarrollo-, SISCOGA extendido (Pontevedra) y DGT 3.0 (ámbito nacional). Cada uno de ellos es singular en sí mismo, con características propias, es liderado por un coordinador diferente y lo ejecutan socios distintos, pero todos ellos cumpliendo con las especificaciones técnicas de C-Roads y con los mismos objetivos. Actualmente están en marcha los trabajos para el despliegue de estos pilotos, que se desarrollarán entre 2018 y 2019, habiéndose fijado junio de 2020 como fecha final del proyecto. A continuación se describen estos pilotos.
Conclusiones a destacar del piloto de despliegue en España
Tras más de tres años de proyecto en el despliegue de los 8 sub-pilotos del proyecto C-Roads Spain y la convivencia con los otros 17 proyectos europeos, podemos adelantar con cierta seguridad algunas conclusiones y lecciones aprendidas.
La comunicación vehículo con vehículo y vehículo con infraestructura será híbrida: comunicaciones utilizando redes propias de corte alcance (ITS G5) y comunicaciones basadas en redes de telefonía celular. Parece que la convivencia está asegurada. Los servicios que se prestan tienen una definición cada vez más precisa para que se puedan desarrollar de manera similar en toda Europa.
El proyecto español ha permitido desplegar la tecnología en ámbitos muy diversos: urbano, interurbano, túneles, puentes, climatología adversa, vías de titularidad municipal, regional, estatal, de gestión privada, etc, mostrándose la oportunidad de utilizar los Sistemas Cooperativos en las más diversas circunstancias.
Las pruebas de interoperabilidad entre elementos (Road Side Units y On board Units) de distintos fabricantes son cada vez más fáciles y muestran la solidez y durabilidad de los estándares definidos.
Los sub pilotos desplegados se mantendrán y ampliarán en los próximos años constituyendo la primera fase efectiva del despliegue de los Sistemas Cooperativos en España.
