Conception des réseaux IP pour la digitalisation des bus de transport public
17 Nov, 2021

L’optimisation de la planification et de l’utilisation des véhicules commence par la disponibilité de données en direct entre le centre de contrôle (PCC) et la flotte de véhicules. En bref, la digitalisation commence par la conception du réseau dans les véhicules. Celui-ci doit répondre aux exigences des entreprises de transport. D’une part, pour assurer une prestation de haute qualité pour les passagers et, d’autre part, pour optimiser l’efficacité des processus opérationnels internes.

Dans ce qui suit, nous concevons étape par étape un réseau IP pour les bus, qui garantit un haut degré de transparence des données et donc les meilleures conditions pour une exploitation efficace des transports publics.

Choisir les composants IP

Dans le cas typique, la plupart des équipements existants dans le véhicule sont connectés à un réseau. Dans cet exemple, nous équipons un bus simple de tous les appareils que nous considérons comme importants pour une exploitation efficace et une expérience optimale des passagers. Il s’agit notamment des écrans intérieurs et extérieurs, de la billettique, des systèmes de comptage des passagers, des caméras ou enregistreurs digitaux et du Wi-Fi pour les passagers. Lors de la conception du réseau, nous tenons également compte de l’ordinateur de bord, qui joue un rôle central dans le contrôle du réseau, ainsi que du routeur, qui envoie les données du réseau au centre de contrôle (PCC).

Tous les appareils sont des composants qui disposent de leur propre adresse IP et qui sont accessibles à distance. La configuration des appareils en elle-même n’est pas abordée ici.

Tous les appareils embarqués qui doivent être installés sont résumés dans une liste :

  • Ordinateur de bord x1
  • Unité de commande du conducteur x1
  • Valideur de billets x2
  • Système de comptage des passagers x2
  • Caméra x3
  • Enregistreur vidéo x1
  • Indicateur de trajet x3
  • Système d’information des passagers x2
  • Routeur x1
  • Commutateur Fast Ethernet géré x2

Nous décidons à la fin du type de commutateurs avec lesquels nous construisons notre réseau. Nous optons pour des commutateurs gérés, car ils offrent la transparence et les possibilités de contrôle dont nous avons besoin pour notre bus digitalisé. Le nombre de commutateurs et le nombre de ports par commutateur dépendent en premier lieu du nombre total de périphériques. Au moins un port par commutateur est laissé libre pour l’accès de maintenance à l’ensemble du réseau ainsi que pour les extensions futures du réseau.

>> Lisez aussi : Comment les opérateurs de transport public choisissent le bon commutateur Ethernet

 

Conditions de montage

En tenant compte de la fonction que remplit chaque appareil dans le bus ainsi que de l’espace disponible, nous déterminons pour chaque appareil son emplacement de montage exact. Nous classons schématiquement les appareils tels qu’ils seront installés plus tard dans le véhicule.

ℹ L’alimentation électrique des participants IP est également importante pour l’installation et la planification du réseau. C’est pourquoi, lorsque l’on détermine l’emplacement des commutateurs, il faut également penser au passage des câbles. Il en va de même pour les mises à niveau où les câbles sont déjà posés. Les appareils alimentés par Power over Ethernet (PoE) n’ont pas besoin d’un câble d’alimentation séparé et sont directement alimentés par le commutateur. Pour cela, le commutateur Ethernet utilisé doit supporter la fonction PoE.

Topologie

La pratique montre que les topologies linéaires sont les plus pratiques dans les bus et sont donc judicieuses. Pour notre bus urbain, nous optons également pour une topologie linéaire simple, que nous mettons en œuvre avec deux switches Ethernet. Les deux commutateurs disposent de PoE et de ports Gigabit (pour la connexion entre les deux commutateurs et le commutateur-routeur). Grâce à 16 + 10 ports, tous les appareils prévus peuvent être connectés et il reste des ports pour de futures extensions du réseau.

ℹ Laisser des ports libres est une pratique courante et est également recommandée par l’organisation pour l’interopérabilité dans les transports publics ITxPT.

Plan de communication

Dans un réseau avec de nombreux participants, il n’est souvent pas obligatoire ni même souhaitable que tous puissent communiquer entre eux. Pour éviter cela, un plan de communication précis est nécessaire. Celui-ci illustre schématiquement quels appareils du bus doivent communiquer entre eux et lesquels ne le peuvent pas. Il en résulte également l’infrastructure logique du réseau.

ℹ Une capacité de communication limitée des appareils au sein du réseau est indispensable dans les réseaux IP digitaux complexes. Les commutateurs gérés le permettent en divisant l’ensemble du réseau en sous-réseaux logiques. Cela permet par exemple de garantir que le réseau local sans fil des passagers est séparé des autres systèmes (par exemple, la caméra). Cela doit empêcher les interventions indésirables et augmenter le niveau de sécurité des données.

Paramètres réseau

Après avoir défini l’infrastructure logique du réseau, nous la mettons en œuvre schématiquement à l’aide de LAN virtuels (VLAN). La séparation du réseau est visible dans l’illustration ci-dessous. Ainsi, les caméras et les enregistreurs vidéo échangent des données entre eux, mais ils ne le font qu’au sein du réseau vidéo virtuel. Seuls les participants IP critiques pour le réseau, comme l’ordinateur de bord et le routeur, disposent de toutes les données ou les transmettent.

Remarque : typiquement, tous les appareils d’un réseau ne sont pas compatibles VLAN. Si nécessaire, le switch Ethernet géré se charge de la séparation, un VLAN fixe étant attribué au port du switch correspondant. Ainsi, le participant connecté ne peut communiquer qu’à l’intérieur de ce VLAN.

ℹ Dans certaines circonstances, le problème de la séparation logique du réseau peut également être résolu par le routeur. Dans certains cas, le wi-fi des passagers peut être raccordé au routeur ou y être déjà intégré.

La reconnaissance des différents appareils dans le réseau se fait par le biais d’adresses IP individuelles qui doivent être attribuées à cet endroit.

 

Participant Adresse IP VLAN Membre
Ordinateur de bord 10.13.201.1 Gestion, données de trajet, vidéo, Wi-Fi, ticket
Routeur 10.13.201.2 Gestion, données de trajet, vidéo, Wi-Fi, ticket
Commutateur 1 10.13.201.3 Gestion, données de trajet, vidéo, Wi-Fi, ticket
Commutateur 2 10.13.201.4 Gestion, données de trajet, vidéo, Wi-Fi, ticket
Indicateur de trajet 1 10.13.201.10 Données de trajet
Indicateur de trajet 2 10.13.201.11 Données de trajet
Indicateur de trajet 3 10.13.201.12 Données de trajet
Caméra 1 172.168.1.11 Vidéo
Caméra 2 172.168.1.12 Vidéo
Caméra 3 172.168.1.13 Vidéo
Caméra 4 172.168.1.14 Vidéo
Enregistreur vidéo 172.168.1.15 Vidéo
Informations aux voyageurs 1 10.13.201.40 Données de voyage
Informations aux voyageurs 2 10.13.201.41 Données de voyage
Panneau de commande du conducteur 10.13.201.42 Données de voyage
Validateur de billet 1 10.10.201.10 Billet
Validateur de billet 2 10.10.201.11 Billet
Système de comptage des passagers 1 10.13.201.60 Données de voyage
Système de comptage des passagers 2 10.13.201.61 Données de voyage
Wi-Fi pour les passagers 192.168.1.10 Wi-Fi
Accès maintenance 10.13.201.250 Gestion, données de trajet, vidéo, Wi-Fi, ticket

Diagnostic/surveillance

Afin de garantir le bon fonctionnement du réseau IP digital à bord de notre bus urbain, nous prévoyons une surveillance permanente du réseau lors de la conception du réseau. Dans certains cas, celle-ci est rendue possible par l’ordinateur de bord. Comme le commutateur dispose d’une connexion physique avec chaque participant du réseau, le diagnostic au moyen d’un commutateur Ethernet administré est plus efficace.

Une surveillance permanente est surtout judicieuse pour deux raisons :

  1. pour la recherche d’erreurs
  2. contrôler le fonctionnement en cours.

Les commutateurs Ethernet gérés peuvent fournir des informations sur l’état du réseau à l’aide de protocoles spéciaux :

  • ITxPT Inventory Service x-status : la surveillance est basée sur les événements : Si un événement indésirable se produit, un message est envoyé à tous les participants au moyen du DNS. L’incident peut être transmis directement au centre de contrôle (PCC) via le routeur. Cette fonction est idéale pour garder une vue d’ensemble de toute la flotte de véhicules. Il s’agit d’un monitoring essentiel et important pour le fonctionnement.
  • Journalisation à distance : Tous les événements consignés dans le commutateur sont également transmis à un serveur distant dans le centre de contrôle. Un monitoring complet et un premier diagnostic sont ici possibles.
  • SNMP Trap : des messages d’erreur peuvent être envoyés avec le Simple Network Management Protocol.

Informez-vous au préalable pour savoir lesquels de ces protocoles votre commutateur Ethernet supporte.

Conception finale

Afin d’obtenir une conception de réseau fonctionnel pour notre bus, nous déterminons finalement comment l’ensemble du réseau IP doit être configuré. Il s’agit tout d’abord de clarifier les mécanismes permettant d’effectuer des réglages dans le véhicule. Le cas classique de la configuration manuelle de chaque appareil ou commutateur peut s’avérer très fastidieux dans le cas d’une flotte entière. Les commutateurs Ethernet ROQSTAR de TRONTEQ offrent une possibilité plus simple. Une nouvelle solution permet à tous les commutateurs d’un réseau prédéfini de se configurer mutuellement. Dans la pratique, cela signifie concrètement que la configuration ne doit être effectuée qu’une seule fois par bus et non par appareil.

Dans tous les cas, lorsqu’on réfléchit à la configuration, il faut penser à l’ensemble de la flotte et pas seulement à un seul véhicule.

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Nos produits sont fondamentaux pour la digitalisation dans les transports publics. Les commutateurs Ethernet ROQSTAR M12 fournissent l’infrastructure réseau pour la billettique, les systèmes de comptage de passagers (PCS), l’information dynamique aux voyageurs (SIV), et la vidéosurveillance (CCTV).

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