Le réseau IP : la base d’un bus de transport public digitalisé en 7 étapes

Étape 1 : Définir l’utilisation prévue

Dans de nombreuses entreprises de transport, la digitalisation de l’exploitation et donc de la flotte de véhicules est un thème central. Les approches diffèrent toutefois : en fonction de l’état, de l’âge et de l’équipement des véhicules, il convient de peser le pour et le contre d’une conversion de l’ensemble de la flotte par rapport à un renouvellement continu via l’acquisition de nouveaux véhicules.

Le rééquipement nécessite des investissements importants en peu de temps, les véhicules doivent être recâblés, les nouveaux équipements installés et mis en service. En revanche, le passage aux systèmes numériques se fait en peu de temps. Les entreprises de transport peuvent ainsi profiter plus tôt de données en direct et, le cas échéant, générer des revenus supplémentaires grâce à la vente de titres de transport (sans contact, via une application/un smartphone) ou à la publicité en fonction du groupe cible et du lieu. La charge de travail liée à la gestion de deux systèmes (analogique et numérique) est moins importante dans le cas d’une mise à niveau, car la conversion s’effectue en peu de temps.

Le passage à la flotte de bus digitalisés via l’acquisition de nouveaux véhicules prend plus de temps. Les entreprises de transport changent environ 10 % de leur flotte de bus par an. Sur la base d’une durée de vie de 10 ans, le passage au numérique serait donc achevé en 10 ans. L’avantage est que l’investissement est relativement faible et que l’installation et le câblage sont peu coûteux, car ils peuvent être effectués directement par le constructeur de bus. L’inconvénient est la longue période de transition pendant laquelle deux systèmes coexistent et doivent être maintenus.

Quelle que soit la voie que vous choisissez en tant qu’entreprise de transport, il est important de se pencher suffisamment tôt sur le thème de l’infrastructure réseau dans le véhicule afin que la mise en œuvre par du retrofit de parc ou par l’acquisition de nouveaux véhicules, soit rapide et simple.

Étape 2 : Déterminer 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, enregistreurs 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 managé x2

Nous décidons à la fin du type de commutateurs avec lesquels nous construisons notre réseau. Nous optons pour des commutateurs managés, 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. Pour permettre un accès de maintenance à l’ensemble du réseau ainsi que pour de futures extensions du réseau, au moins un port par commutateur est laissé libre.

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

Étape 3 : Tenir compte des 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.

Étape 4 : Déterminer la topologie cible

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. 

Étape 5 : Élaborer un 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.

Étape 6 : Définir les 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 matériel connecté ne peut communiquer qu’à l’intérieur de ce VLAN. 

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

Étape 7 : Planifier le 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 switch a une connexion physique avec chaque participant du réseau, le diagnostic est plus efficace au moyen d’un switch Ethernet managé.

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 par DNS. L’incident peut être transmis directement au centre de contrôle (PCC) via le routeur. Cette fonction convient 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 qui sont 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 : le Simple Network Management Protocol permet d’envoyer des messages d’erreur.

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

Exemples de conception de réseaux dans les bus

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.

Bus standard

Bus articulé