Directoraat-Generaat Goederenveryoer Informatit? en Oocumentatie Postbus 20904
25130 EX Den Haag tel. 070-3511361 /fax. 070-3511362
TNO Inro Afdeling Verkeer en Vervoer
Vormgeven aan telematicadiensten in verkeer en vervoer in relatie tot het beschikbare frequentiespectrum
Schoernakerstraat 97 Postbus 6041 2600 JA Delft Telefoon 015 269 69 46 Fax 015 269 60 50 Internet http://www.inro.lno.nl
PIaats en Datum
Delft, mei 2001 Nummer
01 7N 095 71952 Alle rechten voorbehouden. Nlets uit deze uitgave mag worden vemenigvuldigd enlof openbaar gerneekt door rniddel van d ~ k . fotokopie, microfilm of op welke andere wijze dan ook, zonder voorafgaande bestemming van TNO. lndien dit rappott in opdracht werd uitgebracht, wordt voor de rechtan en verpiichtingen van opdrachtgever en opdrachtnemer verwezen naar de 'Algemene Voorwaarden voor Onderzoeks-opdrachten aan TNO', dan we1 de betreffende tenake tussen partilen gesloten overeenkornst. Het ter Inrage geven van het TNO-rapport aan direct beianghebbendenis toegestaan.
ISBN nummer
90-67438 14-6 Auteur@)
P.H.van Koningsbruggen, T. Vonk, Th. Verduijn, (TNO Inro) W.O.M.Kerstjens, P. van Trommelen, P. Feenstra (TNOFEL)
02001 TNO
TNO lnro doet ondenoek en geefl adviezen op het gebied Van infrastluctuur, transport en regionale ontwikkeiing.
Nederlandse Organisatie voor toegepastnatuurwetenschappelijkondenoek TNO
VOORWOORD Het Ministerie van Verkeer en Waterstaat en in het bijzonder DGTP, ziet zich geconfronteerd met grote dynamiek in telematica- en telecornrnunicatie-ontwikkelingen. Met name op het gebied van mobiele technologie staan we aan de vooravond van een groot aantal veranderingen. Dit heeft niet alleen betrekking op verbetering van bestaande radiosystemen en introductie van nieuwe technologieen, rnaar tevens op introductie en exploitatie van producten en diensten met betrekking tot verkeer- en vervoer. 'Intelligente diensten' binnen verkeer en vervoer gaan daarmee een eigen beslag leggen op het beschikbare frequentiespectrum voor mobiele telecomrnunicatie. In dit rapport is de systematiek uiteengezet, die kan worden gehanteerd bij het vaststellen van het beslag op het frequentiespectrum, c.q. op de aangeboden communicatiecapaciteit. Ter illustratie van de systematiek is een casus uitgewerkt rond een speciale toepassing, namelijk Elektronische Voertuiginformatie (EVi). De systematiek is ontwikkeld door TNO Inro en TNO Fel, in opdracht van het Directoraat-Generaal Telecommunicatie en Post (DGTP), afdeling Telematica. De studie is (direct of indirect) begeleid door de volgende groep van personen: de heren A. de Waal (projectleider), A. Brinkerink, A. Heijl en P. Anker allen van DGTP; de heer J.W. Tierolf en J. Vis (Adviesdienst Verkeer en Vervoer); de heer J.P.H. Lentjes (Meetkundige Dienst); Met name de casus rond Elektronische Voertuiginfonnatie (EVi) is een aantal maal besproken met de heren A. Oldenburger, G.J. Prummel, H. Zwijnenberg en E. Wijnen, allen van DGTP.
Delft, mei 2001
KORTE SAMENVATTING De ontwikkeling en toepassing van intelligente diensten binnen de verkeers- en vervoersector wordt sterk gestimuleerd door de nieuwe mogelijkheden die de informatie- en comrnunicatietechnologie (ICT) ons bieden. Met de opkomst van dergelijke telematicadiensten ontstaat een proces van interacteren en onderhandelen, waardoor het handelen van de betrokken partijen in verkeer en vervoer meer en meer met elkaar verweven raakt. Mobiele comrnunicatie vormt hierbij een fundamentele basisvoorwaarde. Telematicadiensten in verkeer en vervoer hebben dus direct gevolgen voor het toekomstig gebruik en daarmee de beschikbaarheid en verdeling van het frequentiespectrum. De verwachte groei van telematicadiensten in verkeer en vervoer versus de begrensde capaciteit van de mobiele telecommunicatiesystemen, leidt tot de volgende probleemstelling: 'Wat zijn de consequenties van telematicadiensten in verkeer en vervoer voor het beslag op het frequentiespectrum en, andersom, wat zijn de consequenties van het beslag op het frequentiespectrum op de inrichting van de telematicadiensten?'
In dit onderzoek is een systematiek ontwikkeld op basis waarvan antwoord kan worden gegeven op bovenstaande vraagstelling. Bij toepassing van deze systematiek worden op gestructureerde en expliciete wijze aannames en keuzen gemaakt om rekening te houden met veranderlijke verwachtingen en interpretaties van toekomstige maatschappelijke ontwikkelingen, de inrichting van de dienst, de beschikbaarheid van technologie en de organisatie van de cornrnunicatie. Ter illustratie van de waarde van de systematiek is, gezien de actuele ontwikkelingen op het gebied van kilometerheffing, een casus uitgewerkt rond elektronische voertuiginformatie concept (EVi). Het inzicht dat de systematiek hierbij verschaft kan worden vertaald in een aantal lessen en aanbevelingen. Een belangrijke les is dat niet alleen de technologie maar ook de inrichting van de dienst en de organisatie van de communicatie grote invloed hebben op het frequentiebeslag. Een tweede belangrijke les is dat de relatief beperkte capaciteit van marktconforme mobiele telecommunicatieystemen, zoals het huidige GSM netwerk in haar basisvorm, voor telernaticadiensten in verkeer en vervoer in de toekomst beleid, planning en afstemming vereisen tussen dienstverlener, netwerk operator en de belanghebbenden bij telematicadiensten (anders gezegd: intelligent transportsystemen - ITS).
iii
01 7N 095 71952
SUMMARY Set up of telematics services TrafJic and Transport in transfer relation to the available frequency spectrum The issue The development and application of smart services within the traffic and transport sector has received sharp stimulus lately, thanks to the latest possibilities offered by information and communication technology (ICT). The emergence of such telematics services initiates a process of interaction and negotiation, whereby the actions of parties involved in traffic and transport become increasingly entwined. Mobile communication is a fundamental prerequisite in this case. Telematics services in traffic and transport will have a direct effect on the use and, therefore, the availability and allocation of the frequency spectrum. The forecast growth of telematics services in traffic and transport, when set against the restricted capacity of the mobile telecommunications systems, raises the following issue: 'What will be the consequences of telematics services in traflc and transport in terns of occupation of the frequency spectrum and, vice versa, what will be the consequences of occupation of the frequency spectrum with regard to setting up telematics services?'
The method During the course of this study, a method was developed as a basic means of addressing the aforementioned issue. This method is based on the following premise: The communication needs in traffic and transport are determined by the social development, the manner in which telematics services in trafic and transport are set up, the availability of radio systems and the way in which the communications process is organised. The social development sets the context within which the remaining three aspects might develop. Social development entails a certain demand for mobility and communication, a need for telematics services in traffic and transport and the availability of various radio systems for mobile communications. The manner in which telematics services in trafSic and transport are set up is determinative for the messages to be exchanged (in quantity, magnitude, moment of exchange, parties exchanging messages) and therefore for the communication needs. The set-up of a service largely depends on the manner in which the parties involved in traffic and transport wish to interact with one another and align their methods. The availability of radio systems governs the available communication capacity, which can be used to meet the demand. It was a conscious decision not to assume there will be a random extensive range of radio systems available. Social development (partly) determines the way that the systems are made
operational in the form of mobile telecommunication services. For instance, there are conceivable social developments that offer no scope whatsoever for mobile telecommunication services specifically for traffic and transport, but only space for generic, commercially viable mobile telecommunication services. The way in which the communications process is organised, for instance, through infomediaries in rusted Third Parties') or by combining the message flows of various services, largely determines the efficient utilisation of the available communication capacity in the traffic and transport sector.
On the basis of this premise, the consequences of telematics services in traffic and transport for the occupation of the frequency spectrum can be assessed by completing the twelve steps given in Table S1.l.
Table S1.l: The phased plan of the method. STEP OF THE METHOD Social development 1.
Establish the social development
2.
Establish the communication needs within the social development
3.
Establish the nature of the available radio systems within the context of the social development
Establishing the social development, including mobility demand, bottlenecks in accessibility & livability and, wherever possible, people's communication needs. This can be achieved with the use of scenarios. Establishing the potential size of the user group for telematics services in traffic and transport according to the social development. The size of the user group may be directly arrived at in Step 1, or it may be specifically established in Step 2. Establishing the nature and spatial coverage of the radio systems according to the social development.
Telematics services in traffic and transport 4.
Iternise the relevant telematics services in traffic and transport
5.
Assess the size of the user group for these telematics services in traffic and transport
6.
Outline the structure and organisation of the ITS service
Drawing up a summary of the relevant telematics services in traffic and transport and the attendant message flows. Existing - ITS architectures can be used to do so. I [ Make an inventory of the operational telematics services in traffic and transport within the context of the social development established in Step 1. Next, assess the corresponding size of the user group for each telematics service, based on the size of the potential user group - - from Step 2. I ( Outlining the structure and organisation of the envisaged telematics service(s). This outline is used to form an impression of the parties involved in the envisaged telematics service(s), the message flow between these parties and the magnitude and frequency of the messages to be exchanged.
Availability of radio systems
7. Iternise the available and envisaged radio systems
8.
Outline the structure of the radio systems
Drawing up a summary of the available and envisaged radio systems (all of which are based on the principle of radio transmission). Selecting the available mobile telecommunication networks (rolled out and serviced radio systems) in line with the social development established in Step 1. Next, the quality of these networks needs to be defined (coverage level, number of transponder beacons, cell size in the case of cellular systems).
Designing telematics services in traffic and transport in relation to the available frequency spectrum
9.
Establish the communication needs
10. Establish the communication capacity on offer
11. Link the communication needs (demand) to the communication capacity (supply)
On the basis of the result of Step 6, a summary of the communication needs is drawn up (number of bits per second) categorised according to time-space levels, quality requirements linked to the communication needs and, wherever relevant, the speed at which vehicles travel. On the basis of the result of Step 8, a summary is drawn up of the available communication capacity of the available radio systems, in line with the social development. Demand and supply are matched by linking radio systems to specific telematics services in traffic and transport. The linked radio systems should be sufficient to cover the communication needs. This yields an impression of the occupation level of the communication capacity on offer, which can be extended to the frequency spectrum.
The way in which the communications process is organised 12. Establish the possibilities for integrated communication
Explore the possibilities of making more efficient use of the communication capacity. This yields a final conclusion with regard to the occupation level of the available comrnunication capacity and therefore on the frequency spectrum.
Figure S 1.1 shows how the various steps are related to one another.
Generic, process
Possible telemntics sewices in trn@c nnd transport
Influences the 'demnnd'for rummunicntion
Collectivef/sustainable
\
f
I Organisation of -ommunication
Demand for communication
12 0
stagnation
Individual/economic orientation
\
Influences the 'supply of radio systems
Opernriunnl nnd envisnged radio systems
Rapid market acceptance
radio systems
npplicnble rfldio systems
/ Slow market acceptance
Figure S1.l: The method for assessing the level of occupation of the frequency spectrum by ITS services. During the application of this method, well-founded and explicit assumptions and choices have to be made to take account of changeable expectations and interpretations of future social developments, the service set-up, the availability of the technology and the organisation of communication. The method can be applied by: the provider of a telernatics service in traffic and transport; the operator of a mobile telecommunication network, and the controller of the available frequency spectrum. The objective of the provider of a telematics service (Step 4 ) in traffic and transport is to gain an impression of the current social development and the inherent division of roles between government authorities and market operators (Steps 1 - 3). On the basis of the estimated potential market for the telematics service (Step 5) and the feasible radio systems (Step 8), interaction between the structure and organisation van the telematics service and occupation of the communication capacity can be calculated (Steps 9 - 12). If, for example, it transpires that the original structure and organisation of the telematics service would place too great a burned on the communication capacity, then the possibilities of using another radio system that is more suitable for the service can be examined or the entire service may have to be reorganised.
01 7N 095 71952
vii
The expected occupation of the communication capacity (on offer) can be calculated in a similar manner by the operator of a mobile telecommunication network (i.e. a radio system rolled out and serviced in a network; Step 7). In this case, the objective is to gain an impression of the current social development and the telematics services in traffic and transport that best suit this (Steps 1 - 3). The possible structure and organisation can then be explored for the telematics services that appear feasible, as can the ensuing occupation of the communication capacity on offer (Steps 5,6 and 9 - 11). On the other hand, one might opt to examine the modifications that would have to be made to the envisaged telecommunication network (or networks) to support the telematics services in traffic and transport (Steps 8 - 11). The controller of the frequency spectrum can assess the effects that the various possible social developments might have on the occupation of the frequency spectrum, either in the short or the long term (Steps 1 - 12). Having estimated the occupation level, one can then establish the requirements that the telecommunication networks will have to meet, for example, in terms of national coverage or the possibility of prioritising messages. The commercial possibilities of more efficiently operating information flows can be explored (what is the added value of 'infomediaries' or linking telernatics services?).
Case study: Electronic Vehicle information (EVi) In view of the latest developments in the field of pay-as-you-drive, a case study of the Electronic Vehicle information concept (EVi) has been worked out to illustrate the value of the method. EVi is designed to utilise the vehicle as an intermediary between the driver and his environment in the telernatics services for traffic and transport. The vehicle can therefore assist in the monitoring operations as a mobile probe for 'floating car data' and as a transmitter of vehicle position, vehicle identity and traffic incidents. The vehicle can assist in this process by receiving, integrating and controlling the level of the various telematics services relayed to the driver of the vehicle. To enable the vehicle to play an intermediary role in the various telematics services in traffic and transport, the EVi concept envisages: an in-car platform in that could handle the telematics services, which are based on direct and dynamic interaction between the vehicle and roadside systems. reliable and efficient vehicle information, enabling the various service providers to determine the type of vehicle involved according to their own standards. The Ministry of Transport, Public Works and Water Management, in cooperation with the private sector, backs the development of such a platform under the name Electronic Vehicle information (EVi).
In view of the intention to implement Evi within a private & public sector alliance, the objective is to make the greatest possible use of generic, commercial radio systems. This also applies to telematics services to be introduced by government authorities. In the short term, GSM would appear to be the
01 7N 095 71952
viii
most appropriate radio system, especially when viewed within a European context. The next core issue within this study is to determine whether GSM would actually be able to handle the entire message flow to and from the vehicle, in the event that the vehicle itself could function as an intermediary for several telematics services in traffic and transport. The EVi case study shows that use of the GSM network only for message interchange within the EVi concept would not necessarily be the most efficient solution, even if the network configuration of the organisation of the service were aligned with the capacity requirements.
Lessons, conclusions and recommendations ensuing from experiments with the method The following lessons can be drawn from experiments carried out with the proposed method in the field of telematics services in general: 1. Many of the discussions on telematics services in traffic and transport influence one another directly and should therefore be combined. 2. The extent to which any given radio system may or may not comply is largely dependent on the specific requirements with regard to the availability and reliability of the supported telematics services in traffic and transport. 3. Bottlenecks due to the 'occupation' of the locally available communication capacity may be of a technical andlor economic nature. 4. Bottlenecks due to the 'occupation' of the (locally) available communication capacity may arise if the organisation of the telematics service is not suitably aligned with the radio system. 5. Increasing integration of the telematics services will lead to a proportionate decline in the freedom of choice to use complementary radio systems. These lessons lead to the following conclusions: 1. The limitations of the available and envisaged radio systems (both in technical and economic terms) would have to be carefully considered when organising telematics services, with a view to identifying the critical points within the communication network. 2. The level of coverage of the radio systems and the communication capacity on offer would have to be aligned with the 'traffic map' of the Netherlands (Along which channels do the traffic flows operate? In which areas or along which transport axes are the various telematics services required?) 3. In the event of further integration of telematics services, a number of radio systems would become predominant as de facto standards. Ideally, these radio systems would have to offer extra scope for growth in both capacity and level of coverage. The conclusions can be formulated in the following recommendations for action: 1. Chart the possibilities and legislative framework (preconditions) for 'infomediaries' ('Trusted Third Parties'). 'Infornediaries' can assist in increasing the efficiency of communication. 2. Determine which telematics services in traffic and transport will make use of each of the radio frequencies issued 1 to be issued and set an 'upper limit' for the communication needs. The upper limit should not only give the telecom providers an impression of the communication needs that
can be expected if the telematics services in traffic and transport are implemented, but also makes it clear to service providers that they will have to make efficient use of the available scope when organising their service. 3. Indicate the desired quality of the telematics services in traffic and transport (including the level of coverage through the traffic and transport flows, availability, reliability and number of users) of the various radio systems.
Lessons, conclusions and recommendations ensuing from the EVi case study The following lessons can be drawn from the EVi case study: 6. The vehicle is to actively participate in a number of parallel telematics services. This relates back to the organisation of the telematics services involved. 7. It will not prove possible to operate all the telematics services on generic, commercial radio systems, unless (radical) modifications are made to the service or radio system with a view to meeting the specific quality requirements for traffic and transport. 8. The choice between generic, commercial radio systems and separate transport radio systems largely entails either opting to invest in a dedicated network, or 'co-investing' in a generic network. 9. The paradox of EVi is that total freedom of choice with regard to the organisation of the telematics services calls for a wide range of radio systems in the in-car platform, while EVi's strength lies in the area of a predefined set of radio systems. 10. Vehicle-roadside communication appears likely to be followed by the emergence of vehicle-tovehicle communication in the not too distant future. These lessons lead to the following conclusions: The use of GSM alone (i.e. without any further modification of the GSM network for traffic and transport and, or any extensions such as 'Cell Broadcasting') as the primary carrier of EVi is not recommended, as this would entail areas (primarily urban and rural areas) where GSM alone would not be able to guarantee appropriate handling of all EVi messages. This somewhat restricts the possibilities of also utilising EVi to adequately support critical telematics services such as traffic management and emergency services requests. The radio system ultimately chosen as the primary carrier of EVi will have to have an extensive bandwidth (substantial communication capacity) for data to simultaneously handle the message flows from the various telematics services, while also offering the opportunity to prioritise important messages (such as emergency services requests) thereby increasing the probability of their being directly transmitted. The EVi concept would benefit from the infomediary role. The conclusions can be formulated in the following recommendations for action: 10. Draw up blueprints for the manner in which those telematics services in traffic and transport can be organised whereby the vehicle plays an active role in EVi.
11. Develop these blueprints into quality requirements for the radio systems (including the level of coverage and the geographic spread in the communication capacity on offer, the availability, reliability and the envisaged number of users); 12. Select the preferred radio systems for EVi. A further (separate) recommendation is also worthy of attention: 13. Extend the EVi concept to cover an unambiguous vehicle location system and - with an eye to the future - vehicle-to-vehicle communication. At European level, the Delta platform project (led by Ertico ans being carried out in cooperation with the commercial sector) is currently working on an in-car architecture. This Delta platform may possibly prove suitable as a platform for EVi.
Conclusions and policy recommendations with regard to ITS Architectures During the itemisation of telematics services in traffic and transport and the attendant message flows, use was made of European ITS architectures, such as KAREN and COMETA. The method itself was devised by expanding on the method proposed in the National ITS Reference model. The following lesson can be drawn from the work carried out using the aforementioned architectures and the Reference model: 11. The consequences of the magnitude of the defined message flows only become apparent when the message flows are viewed in relation to the massiveness of the traffic and transport sector, i.e. the colossal numbers of motorists and vehicles. With regard to the National ITS Reference model, this lesson yields the following recommendations: 1. Implement the method as a separate layer of the design phases proposed in the ITS Reference model. Derive statistical indicators that may prove useful in making the connection between traffic and transport on the one hand, and radio systems on the other. This entails indicators for a number of characteristic situations, such as urban or rural areas. For each of these situations, indicators could be derived for a fixed radio system cell size, in order to establish the communication needs (such as the infrastructure, motorist and vehicle densities) and the communication capacity (such as the number of bits per second that could be handled, including the 'overhead' and the quality of message handling).
SAMENVATTING Vormgeven aan telematicadiensten in verkeer en vervoer in relatie tot het beschikbarefrequentiespectrum De probleemstelling De ontwikkeling en toepassing van intelligente diensten binnen de verkeers- en vervoersector wordt sterk gestimuleerd door de nieuwe mogelijkheden die de informatie- en comrnunicatietechnologie (KT) ons bieden. Met de opkomst van dergelijke telernaticadiensten ontstaat een proces van interacteren en onderhandelen, waardoor het handelen van de betrokken partijen in verkeer en vervoer meer en meer met elkaar verweven raakt. Mobiele communicatie vormt hierbij een fundamentele basisvoorwaarde. Telematicadiensten in verkeer en vervoer hebben dus direct gevolgen voor het toekomstig gebruik en daarmee de beschikbaarheid en verdeling van het frequentiespectrum. De verwachte groei van telernaticadiensten in verkeer en vervoer versus de begrensde capaciteit van de mobiele telecommunicatiesystemen, leidt tot de volgende probleemstelling: 'Wat zijn de consequenties van telematicadiensten in verkeer en vervoer voor het beslag op het frequentiespectrum en, andersom, wat zijn de consequenties van het beslag op het frequentiespectrum op de inrichting van de telematicadiensten? '
De systematiek In dit onderzoek is een systematiek ontwikkeld op basis waarvan antwoord kan worden gegeven op bovenstaande vraagstelling. De volgende prernisse dient als grondslag voor de systematiek: De communicatiebehoefte in verkeer en vervoer wordt bepaald door de maatschappelijke ontwikkeling, de wijze waarop telematicadiensten in verkeer en vewoer zijn ingericht, het aanbod aan radiosystemen en de wijze waarop het proces van communiceren is georganiseerd. De maatschappelijke ontwikkeling vormt de context waarbinnen de overige drie aspecten zich kunnen ontwikkelen. Aan een maatschappelijke ontwikkeling gaat gepaard een zekere vraag naar mobiliteit en cornmunicatie, een behoefte aan telernaticadiensten in verkeer en vervoer 6n een palet aan radiosystemen dat beschikbaar wordt gesteld voor mobiele comrnunicatie. De wijze waarop telernaticadiensten in verkeer en vewoer worden ingericht is bepalend voor de uit te wisselen berichten (in aantal, omvang, moment van uitwisselen, partijen tussen wie de berichten worden uitgewisseld) en daarmee voor de cornmunicatiebehoefte. Het inrichten van een dienst volgt uit de wijze waarop de betrokken partijen in verkeer en vervoer onderling willen interacteren en hun handelwijze op elkaar willen afstemmen. Het aanbod aan radiosystemen bepaalt de beschikbare comrnunicatiecapaciteit, die kan worden gebruikt om de behoefte mee af te dekken. Er wordt nadrukkelijk niet uitgegaan van een willekeurig
xii
01 7N 095 71952
omvangrijk palet aan beschikbare radiosystemen. De maatschappelijke ontwikkeling is (mede) bepalend voor de wijze waarop radiosystemen worden geoperationaliseerd in de vorm van mobiele telecomrnunicatiediensten.Zo zijn er maatschappelijke ontwikkelingen denkbaar waar in het geheel geen plaats is te bedenken voor verkeer en vervoer specifieke mobiele telecommunicatiediensten en waar alleen plaats is voor generieke, marktconforme mobiele telecommunicatiediensten. De wijze waarop het communicatieproces is georganiseerd, bijvoorbeeld via infomediairsl of het combineren van berichtenstromen uit verschillende diensten, is bepalend voor de efficientie waarmee gebruik wordt gemaakt van de aangeboden communicatiecapaciteit binnen verkeer en vervoer. Gegeven deze grondslag, kunnen de consequenties van telematicadiensten in verkeer en vervoer voor het beslag op het frequentiespectrum worden ingeschat door de twaalf stappen te doorlopen uit tabel Sl.l.
Tabel S1.1: Het stappenplan van de systematiek. Stap uit de systematiek
Toelichring
Maatschappelijke ontwikkeling 4.
Stel de maatschappelijke ontwikkeling vast
5.
Stel de communicatiebehoefte vast binnen de maatschappelijke ontwikkeling
6.
Stel de aard van de beschikbare radiosystemen vast binnen de rnaatschappelijke ontwikkeling
Vaststellen van de maatschappelijke ontwikkeling, inclusief mobiliteitsbehoefte, knelpunten in bereikbaarheid en leefbaarheid en zo mogelijk de communicatiebehoefte van mensen. Hierbij kan gebmik worden gemaakt van scenario's. Vaststellen van de potentiele omvang van de gebruikersgroep van telematicadiensten in verkeer en vervoer passende bij de maatschappelijke ontwikkeling. De omvang van de gebmikersgroep kan direct volgen uit Stap 1, of kan specifiek in stap 2 worden vastgesteld. Vaststeilen van de aard en ruimtelijke dekking van de radiosystemen passende bij de maatschappelijke ontwikkeling.
Telematicadiensten in verkeer en vervoer
7.
Inventariseer de relevante telematicadiensten in verkeer en vervoer;
8.
Schat de omvang van de gebmikersgroep van de telematicadiensten in
( I
'
Opstellen van een overzicht van relevante telematicadiensten in verkeer en vervoer en bijbehorende berichtenstromen. Hierbij kan gebruik worden gemaakt bestaande ITSarchitecturen. Opbouwen van beeld van de gerealiseerde telematicadiensten in verkeer en vervoer binnen de vastgestelde maatschappelijke ontwikkeling in stap 1. Vervolgens inschatten van de bijbehorende omvang van de nebruikersgroev ver telematicadienst, uitnaande van omvang
Met 'infomediair' wordt bedoeld een betrouwbare, derde partij ('Trusted Third Party'), die als een informatiemakelaar de informatiestromenbundelt en afwikkelt tussen de verschillende zenders en ontvangers.
xiii
01 7N 095 71952
9.
Schets de opzet en inrichting van de ITS-dienst
)
1
van de potentiltle gebruikersgroep uit stap 2. Schetsen van de opzet en inrichting van de beschouwde telematicadienst(en). Aan de hand van deze schets wordt een beeld opgebouwd van de betrokken partijen bij de beschouwde telematicadienst(en), de berichtenstroom tussen deze partijen en de omvang en frequentie van de uit te wisselen berichten. In stap 9 wordt dit beeld verder verfijnd.
Aanbod aan radiosystemen
9. Inventariseer de beschikbare en verwachte radiosystemen 10. Schets de opbouw van de radiosystemen
I Opstellen van een overzicht van beschikbare en verwachte (
radiosystemen (zijnde alle systemen die via een radiogolf informatie overbrengen). Selecteren van de beschikbare mobiele telecomrnunicatienetwerken (uitgerolde en onderhouden radiosystemen) passende bij de vastgestelde maatschappelijke ontwikkeling in stap 1. Vervolgens wordt van deze netwerken de kwaliteit gedefini-
I eerd
(dekkingsgraad, aantal bakens bij transponders, ceigrootte bij cellulaire systemen).
Vormgeven aan telematicadiensten in verkeer en vervoer in relatie tot het beschikbare frequentiespectrum
12. Stel de communicatiebehoefte vast
13. Stel de aangeboden communicatiecapaciteit vast
14. Koppel de communicatiebehoefte ('vraag) aan de
communicatiecapaciteit ('aanbod')
Op basis van het resultaat van stap 6 wordt een overzicht opgesteld van de communicatiebehoefte (aantal bits per seconde) onderscheiden naar tijd-ruimte niveaus, kwaliteitseisen gekoppeld aan de communicatiebehoefte en, voor zover relevant, de snelheid waarmee voertuigen zich verplaatsen. Op basis van het resultaat van stap 8 wordt een overzicht opgesteld van de beschikbare cornmunicatiecapaciteit van de beschikbare radiosystemen passende bij de maatschappelijke ontwikkeling. Vraag en aanbod worden bij elkaar gebracht door radiosystemen te koppelen aan specifieke telematicadiensten in verkeer en vervoer. Met de gekoppelde radiosystemen moet communicatiebehoefte kunnen worden afgedekt. Er ontstaat nu een beeld van het beslag op de aangeboden conununicatiecapaciteit en in het verlengde daarvan op het frequentiespectrum.
De wijze waarop her proces van communiceren is georganiseerd 13. Stel de mogelijkheden tot integratie van communicatie vast
I Verkennen van de mogelijkheden om de communicatiecapaciteit efficienter te benutten. Dit r e ~ ~ k in e eeen ~ finale uitspraak over het beslag op de aangeboden cornmunicatiecapaciteit en daarmee op het frequentiespectmm.
In figuur S 1.1 zijn deze stappen in samenhang met elkaar geplaatst.
xiv
01 7N 095 71952
Generieke. proces info matie
Mogelijke telemnricndiensren in verkeer en vervoer
1
\
I
Informatie toepspitst op individueel behoefte
Economische stagnatie
Economische expansie
Communicatiebehoefte
koppeling
Snelle acceptatie door de
-+-
Beiiivloed het ' r n b ~ ' ~vVv eci nnn rndiosystemen radiosystemen Beschikbre en verwnchte rndiosystemen
Organisatie
Aanbod aan rad~osystemen
Generieke en nlgemeen toepnsbnre rndiosystemen
/
Langzame acceptatie door de markt
Figuur S1.1: De systematiek om te komen tot een schatting van het beslag op het frequentiespectrum door ITS-diensten. Bij toepassing van deze systematiek worden op gestructureerde en expliciete wijze aannames en keuzen gemaakt om rekening te houden met veranderlijke verwachtingen en interpretaties van toekomstige maatschappelijke ontwikkelingen, de inrichting van de dienst, de beschikbaarheid van technologie en de organisatie van de comrnunicatie. De systematiek kan worden gebruikt door: de aanbieder van een telematicadienst in verkeer en vervoer; de aanbieder van een mobiele telecommunicatienetwerk en, de hoeder van het beschikbare frequentiespectrum. Voor de aanbieder van een telernaticadienst (stap 4 ) in verkeer en vervoer gaat het erom gevoel te krijgen voor de vigerende maatschappelijke ontwikkeling en daarbinnen de rolverdeling tussen overheid en marktpartijen (stappen 1 - 3). Uitgaande van de inschatting van de potentiele markt voor de telematicadienst (stap 5) en de interessante radiosystemen (stap 8) kan de wisselwerking tussen de opzet en inrichting van de telematicadienst en het beslag op de cornmunicatiecapaciteit worden verkend (stappen 9 - 12). Indien bijvoorbeeld blijkt dat bij de oorspronkelijke opzet en inrichting van de telematicadienst het beslag op de comrnunicatiecapaciteit te groot wordt, kan bezien worden in hoeverre een ander radiosysteem beter aansluit bij de dienst of dat de dienst als geheel anders moet worden ingericht.
Op soortgelijke wijze kan het verwachte beslag op de (aangeboden) communicatiecapaciteit worden verkend door de aanbieder van een mobiel telecommunicatienetwerk (dat is een in een netwerk uitgerold en onderhouden radiosysteem; stap 7). Het gaat er dan om gevoel te krijgen voor de vigerende maatschappelijke ontwikkeling en de telernaticadiensten in verkeer en vervoer die hierbij passen (stappen 1 - 3). Voor de interessant geachte telematicadiensten kan de mogelijke opzet en inrichting worden verkend en het daaruit volgende beslag op de aangeboden comrnunicatiecapaciteit (stappen 5, 6 en 9 -1 1). Andersom kan worden verkend welke aanpassingen aan het beschouwde telecomrnunicatienetwerk (of de netwerken) gewenst zijn om de telematicadiensten in verkeer en vervoer te kunnen ondersteunen (stap 8-1 1). De hoeder van het frequentiespectrum kan bij verschillende, mogelijke maatschappelijke ontwikkelingen in de nabije of verre toekomst een inschatting maken van het beslag op het frequentiespectrum. (stappen 1 - 12). Gegeven het ingeschatte beslag kan worden vastgesteld welke eisen aan de telecommunicatienetwerken moeten worden gesteld in termen van bijvoorbeeld de landelijke dekking of de mogelijkheid tot prioriteren van berichten. Richting markt kunnen de mogelijkheden in beeld worden gebracht om de informatiestromen efficienter te laten lopen (wat is de meerwaarde van 'infomediars' of van het koppelen van telernaticadiensten?).
Casus: Elektronische Voertuiginformatie (EVi) Ter illustratie van de waarde van de systernatiek is, gezien de actuele ontwikkelingen op het gebied van kilometerheffing, een casus uitgewerkt rond het Elektronische Voertuiginformatie concept (EVi). EVi is bedoeld om het voertuig als interniediair te laten fungeren tussen de bestuurder en zijn omgeving binnen de telematicadiensten voor verkeer en vervoer. Zo kan het voertuig helpen bij de monitoring als rijdende sonde ten behoeve van 'floating car data' en als melder van de voertuigpositie, voertuigidentiteit en incidenten. Bij het advies kan het voertuig helpen door de berichten van de verschillende telematicadiensten te ontvangen, te integreren en gedoseerd door te geven aan de voertuigbestuurder. Om het voertuig een rol als intermediair in de verschillende telematicadiensten in het verkeer en vervoer te laten invullen, voorziet het EVi concept in: een platform in het voertuig waarop de telernaticadiensten, die uitgaan van een directe en dynarnische interactie tussen voertuig en wegkant, kunnen worden afgehandeld; betrouwbare en efficiente voertuiginformatie, opdat de verschillende service providers ieder naar hun eigen maatstaven kunnen beoordelen met welk voertuig zij te maken hebben. Het Ministerie van Verkeer en Waterstaat stimuleert het tot stand komen van zo'n platform onder de naam Elektronische Voertuig Informatie (EVi) in een publiek-privaat samenwerkingsverband. Vanuit het idee EVi in publiek-privaat samenwerkingsverband te implementeren, is het streven ernaar zo veel als mogelijk gebruik te maken van generieke, marktconforme radiosystemen. Ook voor telematicadiensten die door de overheid zullen worden gerealiseerd. Voor de korte termijn lijkt GSM
01 7N 095 71952
xvi
daarvoor het meest geeigende radiosysteem, zeker in Europese context bezien. In het licht van deze studie is vervolgens de vraag centraal gezet in hoeverre GSM ook daadwerkelijk in staat is de complete berichtenstroom van en naar het voertuig af te handelen, wanneer dit voertuig inderdaad als intermediair in meerdere telernaticadiensten in verkeer en vervoer gaat fungeren. De EVi casus laat zien dat toepassing van alleen het GSM netwerk voor uitwisseling van berichten binnen het EVi concept, ook indien de netwerkconfiguratie of de inrichting van de dienst wordt aangepast aan de capaciteitseisen, niet zondermeer een effici&nteoplossing is.
Lessen, conclusies en aanbevelingen uit het oefenen met de systematiek Oefenen met de voorgestelde systematiek heeft een aantal lessen naar boven gebracht gericht op telernaticadiensten in het algemeen, te weten: Les 1. Rond telematicadiensten in verkeer en vervoer lopen een aantal discussies die direct van invloed zijn op elkaar en daarom bij elkaar gebracht moeten worden. Les 2. In hoeverre een radiosysteem we1 of niet voldoet hangt samen met de specifieke eisen ten aanzien van de beschikbaarheid en betrouwbaarheid van de ondersteunde telematicadiensten in verkeer en vervoer. Les 3. Knelpunten als gevolg van het 'beslag' op de lokaal beschikbare cornrnunicatiecapaciteit kunnen zowel technisch, als econornisch van aard zijn. Les 4. Knelpunten als gevolg van het 'beslag' op de (lokaal) beschikbare comrnunicatiecapaciteit kunnen ontstaan doordat de inrichting van de telematicadienst niet is afgestemd op het radiosysteem. Les 5. Naarmate de samenhang tussen de telematicadiensten toeneemt, neemt de keuzevrijheid in te gebruiken, complementaire radiosystemen af. Deze lessen leiden tot de volgende conclusies: De beperkingen van de beschikbare en verwachte radiosystemen (zowel in technisch als economische zin) moeten in ogenschouw worden genomen bij het inrichten van telematicadiensten, opdat de kritische punten in het comrnunicatienetwerk kunnen worden aangeduid; De dekkingsgraad van de radiosystemen en de aangeboden cornrnunicatiecapaciteit moet aansluiten bij de 'verkeerskundige kaart' van Nederland (waar lopen welke verkeerstromen, in welke gebieden of langs welke transportassen zijn welke telernaticadiensten gewenst?) Bij een toenemende samenhang in telernaticadiensten zal een aantal radiosystemen als de-facto standaards naar boven komen drijven. Idealiter beschikken deze radiosystemen over extra ruimte om in capaciteit en dekkingsgraad te groeien. De conclusies kunnen worden omgezet in de volgende aanbevelingen voor acties: 4. Breng de mogelijkheden en wettelijke kaders (randvoorwaarden) in beeld voor 'infomediairs' ('Trusted Third Parties'). 'Infomediairs' kunnen helpen bij het verhogen van de efficientie van de cornrnunicatie; 5. Stel per uitgegeven, c.q. uit te geven frequentie vast welke telernaticadiensten in verkeer en vervoer gebruik kunnen maken van het bijbehorende radiosignaal en stel een 'bovengrens' aan de
01 7N 095 71952
xvii
comrnunicatiebehoefte. Een bovengrens die richting telecom providers aangeeft welke communicatiebehoefte verwacht kan worden, indien de telernaticadiensten in verkeer en vervoer van de grond komen. Een bovengrens ook, die richting service providers aangeeft dat ze efficient moeten omgaan met de beschikbare ruimte bij de inrichting van hun dienst; 6. Schets vanuit de telematicadiensten in verkeer en vervoer de gewenste kwaliteit (waaronder dekkingsgraad langs de verkeers- en vervoerstromen, beschikbaarheid, betrouwbaarheid en aantal gebruikers) van de verschillende radiosystemen.
Lessen, conclusies en aanbevelingen uit de EVi casus De EVi-casus heeft de volgende lessen naar boven gebracht, namelijk:. Les 6. Het voertuig gaat actief participeren in een aantal parallel lopende telematica diensten. Dit slaat terug op de inrichting van de betrokken telernaticadiensten. Les 7. Het is niet zondenneer mogeIijk om voor alle telematicadiensten mee te liften met generieke, marktconforme radiosystemen, zonder dat er (ingrijpende) aanpassingen worden aangebracht in dienst of radiosysteem teneinde aan de specifieke kwaliteitseisen vanuit verkeer en vervoer te kunnen voldoen. Les 8. De keuze tussen generieke, rnarktconforme radiosystemen en transportspecifieke radiosystemen is ten dele een keuze tussen investeren in een eigen netwerk, dan we1 'mee-investeren' in een generiek netwerk. Les 9. De paradox van EVi is dat volledige vrijheid ten aanzien van het inrichten van de telematicadiensten vraagt om een brede set van radiosystemen in het voertuigplatform, terwijl de kracht van EVi juist ligt bij een afgebakende set aan radiosystemen. Les 10. Na voertuig-wal comrnunicatie zal in de verdere toekomst voertuig-voertuig cornmunicatie zijn intrede doen. Uit deze lessen kunnen de volgende conclusies worden afgeleid: 7. GSM sec (dus zonder aanvullende afstemming van het GSM-netwerk op het verkeer en vervoer en ook zonder extensies als 'Cell Broadcasting') als primaire drager voor EVi is minder raadzaam, aangezien er gebieden zullen zijn (met name stedelijke en landelijke gebieden) waar GSM sec niet de garantie kan bieden dat alle berichtenverkeer rond EVi naar behoren kan worden afgewikkeld. Dat beperkt de mogelijkheden om met EVi ook kritische telernaticadiensten als verkeersmanagement en noodhulpoproep naar behoren te ondersteunen; 8. Het radiosysteem dat we1 als primaire drager voor EVi kan fungeren moet beschikken over een grote bandbreedte (veel cornmunicatiecapaciteit) voor data om de berichtenstroom uit de verschillende telematicadiensten tegelijkertijd af te handelen, alsmede de mogelijkheid tot prioriteitsverlening om belangrijke berichten (als een noodhulpoproep) extra kans van doorkomen te geven en, 9. Het EVi-concept is gebaat bij de rol van een infomediair. De conclusies kunnen worden omgezet in de volgende aanbevelingen voor acties:
01 7 N 095 71952
xviii
7. Schets blauwdrukken voor de wijze waarop die telematicadiensten in verkeer en vervoer kunnen worden ingericht, waarin het voertuig via EVi actief participeert; 8. Vertaal de blauwdrukken in kwaliteitseisen aan de radiosystemen (waaronder de dekkingsgraad en de geografische spreiding in aangeboden communicatiecapaciteit, de beschikbaarheid, betrouwbaarheid en het beoogde aantal gebruikers); 9. Selecteert de voorkeursradiosystemen voor EVi.
Verder nog een aanbeveling die hier 10s van staat: 14. Breidt het EVi concept uit met eenduidige lokatiebepaling van het voertuig en, met oog op de toekomst, met voertuig-voertuig communicatie.
1
Op Europees niveau wordt binnen het project Delta-platform (trekker is Ertico) in samenwerking met de industrie toegewerkt naar een in-car architectuur. Dit Delta-platform kan wellicht dienen als platform voor EVi.
Conclusies en beleidsaanbevelingen rond ITS Architecturen Bij het inventariseren van telematicadiensten in verkeer en vervoer en de bijbehorende berichten is gebruik gemaakt van Europese ITS architecturen als KAREN en COMETA. Bij de opzet van de systematiek is voortgeborduurd op de voorgestelde werkwijze in het Nationale ITS Referentiemodel. Het werken met de architecturen en het Referentiemodel heeft de volgende les naar voren gebracht: Les 11. De consequenties van de omvang van de gedefinieerde berichtenstromen komen pas naar voren wanneer de berichtenstromen in relatie worden gebracht met de massaliteit van het verkeer en vervoer, zijnde het grote aantal mobilisten en voertuigen. Ten aanzien van het Nationale ITS Referentiemodel leidt deze les tot de volgende aanbevelingen: 1. Voeg de systernatiek toe als verdieping van de ontwerpstappen uit het ITS Referentiemodel. Leidt kentallen af die helpen de brug te slaan tussen verkeer en vervoer enerzijds en radiosystemen anderzijds. Daarbij moet worden gedacht a m kentallen voor een aantal karakteristieke situaties, zoals stedelijk gebied of landelijk gebied. Voor elke van deze situaties kunnen voor een vaste celgrootte van het radiosysteem kentallen worden afgeleid voor het vaststellen van de cornrnunicatiebehoefte (zoals dichtheid van infrastructuur en dichtheden van mobilisten en voertuigen) en de communicatiecapaciteit (als het aantal bits per seconde dat kan worden afgehandeld inclusief de 'overhead' en de kwaliteit waarmee de berichten worden afgehandeld).
INHOUDSOPGAVE
...........................................................................................................................
1 INLEIDING Probleemstelling...................................................................................................................... 1 Doelstelling ............................................................................................................................. 2 Opbouw rapport ..................................................................................................................... 3
..............................................................................4 DE SYSTEMATIEK.............................................................................................................6
NUT EN OPZET VAN DE STUDIE
Vormgeven aan telematicadiensten in verkeer en vervoer in relatie tot het beschikbare frequentiespectrum.................................................................................................................. 6 Gebruik van de systematiek .................................................................................................10 Stap 1: Stel de maatschappelijke ontwikkeling vast ............................................................. 11 Stap 2: Stel de communicatiebehoefte vast binnen de maatschappelijke ontwikkeling........ 13 Stap 3: Stel de aard van de beschikbare radiosystemen vast binnen de .. maatschappel~jkeontwikkeling .............................................................................................14 Stap 4: Inventariseer de relevante telematicadiensten in verkeer en vervoer ........................ 15 Stap 5: Schat de omvang van de gebruikergroep van de telematicadiensten in .................... 17 Stap 6: Schets de opzet en inrichting van de ITS-dienst ....................................................... 18 Stap 7: Beschikbare en verwachte radiosystemen................................................................21 Stap 8: Schets de opbouw van de radiosystemen ..................................................................21 Stap 9: Stel de cornrnunicatiebehoefte vast ...........................................................................23 Stap 10: Stel de aangeboden cornrnunicatiecapaciteitvast ...................................................25 Stap 11: Koppel de communicatiebehoefte ('vraag') aan de communicatiecapaciteit 25 ('aanbod') .............................................................................................................................. Stap 12: Stel de mogelijkheden tot integratie van cornrnunicatie vast ..................................27
DE CASUS 'ELEKTRONISCHE VOERTUIGINFORMATIE'
...................................28
De vraagstelling rond EVi .................................................................................................... 28 . .............................................29 Uitwerking van de systematiek voor EVi ............................
CONCLUSIES EN AANBEVELINGEN
..........................................................................52
Algemene conclusies en beleidsaanbevelingen.....................................................................52 Conclusies en beleidsaanbevelingen rond EVi .....................................................................55 Conclusies en beleidsaanbevelingen rond ITS Architecturen ...............................................57
LIJST MET TABELLEN EN FIGUREN
Tabellen Table S1.l: Tabel S1.l: Tabel 3.1: Tabel 3.2: Tabel 3.3: Tabel 4.2: Tabel 4.3: Tabel 4.4: Tabel 4.5: Tabel 4.6:
The phased plan of the method .................................................................................. iv .. Het stappenplan van de systematiek......................................................................... xi1 7 Het stappenplan van de systematiek............................................................................. Aard radiosysteem en ruimtelijke dekking voor de vier maatschappelijke 15 ontwikkelingen.......................................................................................................... Clusters van telematicadiensten in verkeer en vervoer volgens KAREN [Bossom, 20001........................................................................................................... 16 Aard radiosysteem en ruimtelijke dekking voor de vier maatschappelijke 31 ontwikkelingen............................................................................................................ Omvang gebruikersgroep per telematicadienst bij toepassing Evi.............................35 Mogelijke opties op het betalen in het verkeer op te zetten ........................................36 Omvang berichtenstroom per telematicadienst, gebruik makende van Evi ................38 Capaciteitseis per telematicadienst bij toepassing Evi ................................................49
Figuren Figure S1.l: Figuur S1.l: Figuur 3.1: Figuur 3.2: Figuur 3.3: Figuur 3.4: Figuur 3.5: Figuur 3.6: Figuur 3.7: Figuur 3.8: Figuur 4.1: Figuur 4.2: Figuur 43:
The method for assessing the level of occupation of the frequency spectrum by JTS services.............................. ..........................................................vi De systematiek om te komen tot een schatting van het beslag op het frequentiespectrumdoor ITSdiensten .......................................................................xiv De systematiek om te komen tot een schatting van het beslag op het frequentiespectrumdoor ITS-diensten..........................................................................9 Plaats van de bijlagen binnen de systematiek.............................................................10 Vier maatschappelijke ontwikkelingen (bron: Egeter e.a., 1998)...............................12 Schets van de per-capita vraag naar transport en communicatie in Frankrijk 1800-1985 [schets op basis van grafiek uit Batten, 19891.......................................... 13 Vier manieren om een ITSdienst op te zetten............................................................19 22 Het mogelijke aanbod aan radiosystemen................................................................. Illustratie van verschillende tijd-ruimte niveaus in cornmunicatie tussen betrokken partijen [bron: Koningsbruggen, Demkes e.a., 20011............................... 24 Het koppelvlak tussen comrnunicatiebehoeftevanuit de bedrijfsprocessen en de 'communicatiecapaciteit' vanuit de telematicadiensten.............................................. 26 Logische opbouw van de voertuigcomponent van Evi............................................... 29 Positionering van de EVi casus binnen maatschappelijke ontwikkeling.................... 30 EVi als onderdeel van het intelligente voertuig ('Provide Advanced Driver Assistance') ................................................................................................................. 32
. .
Figuur 4.3 Figuur4.4:
Figuur 4.5. Figuur 4.6:
De PADAS functie gericht op integratie van telecommunicatie in het voertuig ('Provide Vehicle Telematic Integration') [bron: Bossom. 20001..............................33 De PADAS functie gericht op integratie van het voertuig in de telematicadiensten ('Provide Integration of Vehicle in Traffic') (bron: Bossom. 2000)........................................................................................................................ 34 Overzicht van verwachting operationalisering enkele generieke radiosystemen ........42 Illustratie van de rol van een infomediair................................................................... 48
1
INLEIDING
1.1
Probleemstelling
Intelligente transportsystemen (ITS) houden a1 vele jaren een belofte in voor innovatie in verkeer en vervoer. Een innovatie die sterk wordt gestimuleerd door de nieuwe mogelijkheden die de informatieen communicatietechnologie (ICT) ons bieden. Met de opkomst van telematicadiensten ontstaat een proces van interacteren en onderhandelen, waardoor het handelen van de betrokken partijen in verkeer en vervoer meer en meer met elkaar verweven raakt. Deze dynamiek in verkeer en vervoer zal terug te vinden zijn in de dynamiek in het gebruik van telecommunicatiemiddelen. In het spel van vraag en aanbod geven de beschikbare en verwachte telecornrnunicatiesystemen vorm aan telernaticadiensten (ITS-diensten) in verkeer en vervoer en, andersom, leggen telernaticadiensten in verkeer en vervoer een claim op de aangeboden comrnunicatiecapaciteit. Capaciteit echter is niet alleen in de transportgerelateerde infrastructuur een schaars goed, ook voor de telecommunicatie infrastructuur. Heel specifiek geldt dit voor de mobiele telecommunicatiesystemen (radiosystemen), alwaar het frequentiespectrum een begrensde capaciteit kent. De verwachte groei van ITS-gerelateerde diensten versus de begrensde, beschikbare capaciteit van de mobiele telecommunicatiesystemen,leiden tot de volgende probleemstelling:
'Wat voor efSecten zijn er te venvachten van het (toekomstig) gebruik van het frequentiespectrum door (welke)telematicadiensten verkeer en vervoer' Gaandeweg het uitwerken en toepassen van de systematiek kwam de wisselwerking sterker naar voren tussen de aard van de telematicadienst in verkeer en vervoer (de 'vraag') en de aard van de aangeboden mobiele telecommunicatiesystemen (het 'aanbod'). Deze wisselwerking resulteert in een beslag op het frequentiespectrum. Gegeven deze wisselwerking is de probleemstelling aangescherpt tot:
'Wat zijn de consequenties van telematicadiensten in verkeer en vervoer voor het beslag op het frequentiespectrum en, andersom, wat zijn de consequenties van het beslag op het frequentiespectrum op de inrichting van de telematicadiensten?' Rond deze probleemstelling komen verschillende belangen samen, namelijk van de aanbieder van een telematicadienst, de aanbieder van een mobiele telecornmunicatienetwerk en de 'hoeder van het frequentiespectrum'. Zo is de aanbieder van een telematicadienst gebaat bij inzicht in de consequenties van zijn keuzen bij de opzet en inrichting van de dienst op het beslag op de cornmunicatiecapaciteit. Een te groot beslag vertaalt zich niet alleen terug in de kosten voor communicatie, m a r ook in de te realiseren kwaliteit van de dienst. Een dienst die uitgaat van intensieve communicatie boet aan kwaliteit in wanneer het comrnunicatiekanaal tijdelijk volledig bezet is. De aanbieder van telecommunicatienetwerken is gebaat bij inzicht in de te verwachten cornmunicatiebehoefte als gevolg van
een toenemende interactie in verkeer en vervoer. Een grote, verwachte communicatiebehoefte kan een signaal zijn de netwerken meer toe te snijden op verkeer en vervoer. De hoeder van het totaal beschikbare frequentiespectrum is gebaat bij meer inzicht in het beslag dat telematicadiensten in verkeer en vervoer gezamenlijk gaan leggen op het beschikbare frequentiespectrum. Inzicht in dit beslag maakt het bijvoorbeeld mogelijk ruimte te reserveren in het spectrum voor specifieke diensten, te sturen op de geografische dekking van de telecommunicatienetwerken, of te sturen op een zekere diversiteit in het aanbod aan type van telecornmunicatienetwerken. Om de verschillende vragen, die voortvloeien uit de bovengenoemde probleemstelling, te kunnen beantwoorden is een systematiek opgesteld, waarmee uitgaande van een maatschappelijke ontwikkeling, een set van telematicadiensten in verkeer en vervoer (ITS-diensten) en een palet aan beschikbare en te verwachten radiosystemen, een schatting kan worden gemaakt van het beslag op het frequentiespectrum. Een beperking aan deze systematiek is dat geen rekening wordt gehouden met de kosten verbonden aan het uitrollen en gebruik van telecommunicatienetwerken. Als illustratie van de wijze waarop de systematiek kan worden ingezet is een casus uitgewerkt rond Elektronische Voertuiginformatie (EVi). De keuze voor deze casus lag voor de hand gegeven de vigerende ontwikkelingen ten tijde van de studie, te weten: de groeiende (maatschappelijke) aandacht voor Kilometerheffing en andere telematicadiensten rondom het voertuig en in het verlengde daarvan, de behoefte om binnen het EVi-concept de mogelijkheden om gebruik te maken van bestaande, marktconforme telecornrnunicatienetwerken (lees: GSM), nader uit te werken. Juist het EViconcept kan dienen als drager voor de telematicadiensten rondom het voertuig. Binnen de systematiek wordt steeds gesproken over radiosystemen, wanneer wordt gedoeld op communicatietoepassingendie voor het uitwisselen van infomatie gebruik maken van een elektromagnetische draaggolf met een bepaalde frequentie (radiogolf). Radiosystemen beperken zich dus niet tot eenweg, broadcast communicatietoepassingen.
1.2
Doelstelling
Naast een probleemstelling heeft de studie een doelstelling. Voor wie is de systematiek bedoeld en wat is de toegevoegde waarde van de systematiek (waarom zou iemand de systematiek gaan toepassen?) De doelstelling die ons voor ogen staat is dat de volgende actoren de systematiek concreet gaan toepassen: de aanbieders van telematicadiensten in verkeer en vervoer, alsmede de aanbieders van mobiele telecommunicatienetwerken. De keuze die beide aanbieders maken bij het inrichten van de dien-
sten, respectievelijk van de mobiele telecornmunicatienetwerken, zijn bepalend voor het daadwerkelijk kunnen realiseren van telernaticadiensten. Welke telematicadiensten kunnen met beschikbare (of verwachte) radiosystemen worden gerealiseerd en hoe moeten deze diensten worden ingericht? de 'hoeder van het frequentiespectrum' bij het vormgeven van het nieuwe Nationaal Frequentie Plan (NFP). Hoezeer sluiten de telematicadiensten in verkeer en vervoer aan bij de hoofdcategorieen uit het NFP (zakelijk gebruik, ornroep, vitale overheidstaken en overig gebruik) en welke voorwaarden moeten aan deze diensten worden gesteld? de initiatiefnemers van EVi. Op welke radiosystemen kan EVi het beste worden gefundeerd en wat betekent dat voor de inrichting van de telematicadiensten rond het voertuig? De initiatiefnemers voor een Nationale ITS Architectuur. Architecturen richten zich nu nog veela1 op het inzichtelijk maken van de structuur en samenhang tussen de vele telematicadiensten in verkeer en vervoer (ITS-diensten). De vraag is nu welke diensten concreet kunnen worden gerealiseerd gebruik makende van beschikbare radiosystemen en wat zijn de mogelijkheden, c.q. vrijheidsgraden om deze diensten in te richten?
Opbouw rapport
In hoofdstuk 2 is een korte toelichting gegeven op het fenomeen 'frequentiespectrum' en de opzet van de studie. De systematiek voor het inschatten van de consequenties van telernaticadiensten in verkeer en vervoer voor het beslag op het frequentiespectrum is uiteengezet in hoofdstuk 3. In hoofdstuk 4 is de systematiek vervolgens toegepast voor de casus Elektronische Voertuiginformatie (EVi). Het hoofdrapport wordt afgesloten met de beleidsmatige inbedding van de systematiek en de uitgewerkte casus EVi in hoofdstuk 5. Teneinde de systematiek handen en voeten te geven, is in de bijlagen ter illustratie steeds een concrete invulling gegeven aan de verschillende stappen uit de systematiek. Deze invulling kan als hulp dienen bij het zelfstandig toepassen van de systematiek. Ook kunnen de bijlagen helpen bij het doorgronden van de voorgestelde systematiek.
2
NUT EN OPZET VAN DE STUDIE
Wat wordt bedoeld met het beslag up frequentiespectrum en waarom is dit zo belangrijk? Met beslag op frequentiespectrum wordt gedoeld op de toewijzing van frequentiebanden binnen het spectrum aan specifieke comrnunicatietoepassingen (radiosystemen). Het frequentiespectrum is het totale gebied van radiofrequenties dat is opgedeeld in banden op basis van bepaalde radiokarakteristieken. Een specifieke cornrnunicatietoepassing (radiosysteem) maakt gebruik van een stukje frequentiespectrum (een radiokanaal), in de zin dat zij informatie door de ether verstuurt die is gemoduleerd op een elektromagnetische draaggolf met een bepaalde frequentie. Indien een tweede toepassing informatie zou versturen waarbij de informatie gemoduleerd wordt op een draaggolf met gelijke frequentie zullen beide signalen elkaar beinvloeden waardoor fouten ontstaan in de informatie (dit verschijnsel wordt interferentie. genoemd). Binnen het spectrum zijn verschillende frequentiebanden te onderscheiden met specifieke radiokarakteristieken. De betreffende karakteristieken maken een bepaalde band in meer of rnindere mate geschikt voor een specifiek type van cornmunicatietoepassingen. Hierdoor is de ene frequentieband ook populairder dan de andere. Juist deze populariteit betekent dat de toewijzing van frequentiespectrum aan communicatietoepassingenmoet worden gecontroleerd. Hiertoe staan twee instrumenten ter beschikking: 1. het geografische gebied waarover een toepassing gebruik mag maken van een bepaald frequentiegebied en het vermogen waarmee mag worden uitgezonden worden beperkt, zodat een tweede toepassing op enige afstand van de eerste toepassing weer gebruik kan maken van dit frequentiegebied en 2. de toepassingen krijgen frequentiegebieden toegewezen die geen overlap met elkaar vertonen maar toch allen binnen een bepaalde band liggen.
Beide instrumenten hebben echter hun beperkingen. Een stuk frequentiegebied binnen een bepaalde band kan voor een bepaald geografisch gebied slechts een maal worden toegewezen. Ook het hergebruik van frequenties is gelimiteerd; er moet een bepaalde scheidingsafstand in acht worden genomen om interferentie te voorkomen. De wijze waarop deze instrumenten zich laten gebruiken hangt af van het type communicatietoepassing (radiosysteem), het specifieke frequentiegebied met de meest gunstige karakteristieken en de wijze waarop de informatie op de draaggolf wordt gemoduleerd. In het geval van toepassingen zoals DSRC waarbij beperkte vermogens worden gebruikt en het bereik van iedere zender beperkt is kan vrijwel onbeperkt worden hergebruikt. Het GSM netwerk kent echter relatief grote vermogens en de cellen zijn minirnaal zo'n 500 meter en overlappen elkaar gedeeltelijk. Hergebruik kan in dit geval soms onvoldoende worden toegepast om te voorkomen dat er een tekort aan 'vrije' frequentiegebieden bestaat. Bluetooth is een technologie waarbij de toepassing gebruik maakt van een frequentiegebied binnen een band waar iedereen vrij uit mag gebruiken. Interferentie is in dit geval een extra groot risico. Dit risico wordt beperkt door de informatie op een speciale wijze te moduleren op de draaggolf opdat deze bij eventuele be'invloeding door andere signalen niet, of in mindere mate, wordt aangetast.
Het gevolg van het beslag dat op frequentiespectrum wordt gelegd is dus tweedelig. Ten eerste maakt het planning en organisatie noodzakelijk opdat frequentiespectrum efficient wordt gebruikt. Ten tweede laat het zien dat er, ongeacht de intelligentie van planning, schaarste kan optreden en dat er, indien maar voldoende cornmunicatietoepassingen (radiosystemen) bestaan die veel informatie willen uitwisselen binnen een zelfde band, knelpunten kunnen ontstaan. Opzet van de studie Het oorspronkelijk doe1 van de studie was een systematiek af te leiden voor het vaststellen van het beslag op het frequentiespectrum Cn een inschatting te maken van dit beslag over een periode van zo'n vijf jaar.
Gegeven allerhande ontwikkelingen tijdens de looptijd van de studie en nieuwe inzichten opgedaan in de studie is het doe1 als volgt aangepast: er is een systematiek afgeleid die niet alleen bruikbaar is voor de 'hoeder van het frequentiespectrum', m a r ook voor de aanbieders van telematicadiensten in verkeer en vervoer en van telecornrnunicatienetwerken; de systematiek is beproefd voor een casus rond Elektronische Voertuiginformatie (EVi). Met de casus rond EVi is niet het gehele beslag op het frequentiespectrumin beeld gebracht. De EVicaws richt zich op de berichtenstroom tussen wal en voertuig. Aanvullende berichtenstromen, die met radiosystemen afgehandeld kunnen worden, zijn wal-mobilisten (zijnde de niet automobilisten), walwegkantstation en voertuig-voertuig. Deze berichtenstromen zijn in de casusuitwerking (voor het merendeel) buiten beschouwing gebleven.
3
DE SYSTEMATIEK
3.1
Vormgeven aan telematicadiensten in verkeer en vervoer in relatie tot het beschikbare frequentiespectrum
De grondslag voor de systematiek voor het inschatten van de consequenties van telematicadiensten in verkeer en vervoer voor het beslag op het frequentiespectrum, ligt in de volgende premisse: De communicatiebehoefe in verkeer en vervoer wordt bepaald door de maatschappelijke ontwikkeling, de wijze waarop telematicadiensten in verkeer en vervoer zijn ingericht, het aanbod aan radiosystemen en de wijze waarop het proces van communiceren is georganiseerd.
De maatschappelijke ontwikkeling vormt de context waarbinnen de overige drie aspecten zich kunnen ontwikkelen. Een maatschappelijke ontwikkeling gaat gepaard met een zekere vraag naar mobiliteit en communicatie, een behoefte aan telematicadiensten in verkeer en vervoer Bn een palet aan radiosystemen dat beschikbaar wordt gesteld voor mobiele communicatie. De wijze waarop telematicadiensten in verkeer en vewoer worden ingericht is bepalend voor de uit te wisselen berichten (in aantal, omvang, moment van uitwisselen, partijen tussen wie de berichten worden uitgewisseld) en daarmee voor de cornmunicatiebehoefte. Het inrichten van een dienst volgt uit de wijze waarop de betrokken partijen in verkeer en vervoer onderling willen interacteren en hun handelwijze op elkaar willen afstemmen. Het aanbod aan radiosystemen bepaalt de beschikbare communicatiecapaciteit, die kan worden gebruikt om de behoefte mee af te dekken. Er wordt nadrukkelijk niet uitgegaan van een willekeurig omvangrijk palet aan beschikbare radiosystemen. De maatschappelijke ontwikkeling is (mede) bepalend voor de wijze waarop radiosystemen worden geoperationaliseerd in de vorm van mobiele telecornmunicatiediensten. Zo zijn er maatschappelijke ontwikkelingen denkbaar waar in het geheel geen plaats is te bedenken voor verkeer en vervoer specifieke mobiele telecommunicatiediensten en waar alleen plaats is voor generieke, marktconforme mobiele telecomrnunicatiediensten. De wijze waarop het communicatieproces is georganiseerd, bijvoorbeeld via infomediairs2 of het combineren van berichtenstromen uit verschillende diensten, is bepalend voor de efficientie waarmee gebruik wordt gemaakt van de aangeboden comrnunicatiecapaciteit binnen verkeer en vervoer.
Met 'infomediair' wordt bedoeld een betrouwbare, derde partij ('Trusted Third Party*), die als een informatiemakelaar de informatiestromen bundelt en afwikkelt tussen de verschillende zenders en ontvangers.
Gegeven deze grondslag, kunnen de consequenties van telematicadiensten in verkeer en vervoer voor het beslag op het frequentiespectrum worden ingeschat door de twaalf stappen te doorlopen uit figuur
Tabel 3.1: Het stappenplan van de systematiek. Stav uit de svstematiek
I
Toelichtinn
Maatschappelijke ontwikkeling
Vaststellen van de maatschappelijke ontwikkeling, inclusief mobiliteitsbehoefte, knelpunten in bereikbaarheid en leefbaarheid en zo mogelijk de communicatiebehoefte van mensen. Hierbij kan gebruik worden gemaakt van scenario's. Stel de comrnunicatiebehoefte vast binnen de maat- Vaststellen van de potentigle omvang van de gebruikersgroep van telematicadiensten in verkeer en vervoer passende schappelijke ontwikkeling bij de maatschappelijke ontwikkeling. De omvang van de gebruikersgroep kan direct volgen uit stap 1, of kan specifiek in stap 2 worden vastgesteld. Stel de aard van de beschikbare radiosystemen vast Vaststellen van de aard en xuimtelijke dekking van de radiosystemen passende bij de maatschappelijke ontwikkebinnen de maatschappelijke ontwikkeling ling.
7. Stel de rnaatschappelijke ontwikkeling vast
8.
9.
Telematicadiensten in verkeer en vervoer
Opstellen van een overzicht van relevante telematicadiensten in verkeer en vervoer en bijbehorende berichtenstromen. Hierbij kan gebruik worden gemaakt bestaande ITSarchitecturen. Opbouwen van beeld van de gerealiseerde telematicadiensten in verkeer en vervoer binnen de vastgestelde maatschappelijke ontwikkeling in stap 1. Vervolgens inschatten van de bijbehorende omvang van de gebruikersgroep per telematicadienst, uitgaande van omvang van de potentiitle gebruikersgroep uit stap 2. Schetsen van de opzet en inrichting van de beschouwde telematicadienst(en). Aan de hand van deze schets wordt een beeld opgebouwd van de betrokken partijen bij de beschouwde telematicadienst(en), de berichtenstroom tussen deze partijen en de omvang en frequentie van de uit te wisselen berichten. In stap 9 wordt dit beeld verder verfijnd.
10. Inventariseer de relevante telematicadiensten in verkeer en vervoer;
11. Schat de omvang van de gebruikersgroep van de telematicadiensten in
12. Schets de opzet en inrichting van de ITS-dienst
Aanbod aan radiosystemen
11. Inventariseer de beschikbare en verwachte radiosystemen
12. Schets de opbouw van de radiosystemen
*
I 1
Opstellen van een overzicht van beschikbare en verwachte radiosystemen (zijnde alle systemen die via een radiogolf informatie overbrengen). Selecteren van de beschikbare mobiele telecommunicatienetwerken (uitgerolde en onderhouden radiosystemen) passende bij de vastgestelde maatschappelijke ontwikkeling in stap 1.
Vervolgens wordt van deze netwerken de kwaliteit gedefinieerd (dekkingsgraad, aantal bakens bij transponders, celgrootte bij cellulaire systemen).
Vormgeven aan telematicadiensten in verkeer en vervoer in relatie tot her beschikbare frequentiespectrum
15. Stel de communicatiebehoefte vast
16. Stel de aangeboden cornmunicatiecapaciteit vast
17. Koppel de communicatiebehoefte ('vraag) aan de communicatiecapaciteit ('aanbod')
Op basis van het resultaat van stap 6 wordt een overzicht opgesteld van de communicatiebehoefte (aantal bits per seconde) onderscheiden naar tijd-ruimte niveaus, kwaliteitseisen gekoppeld aan de communicatiebehoefte en, voor zover relevant, de snelheid waarmee voertuigen zich verplaatsen. Op basis van het resultaat van stap 8 wordt een overzicht opgesteld van de beschikbare communicatiecapaciteit van de beschikbare radiosystemen passende bij de maatschappelijke ontwikkeling. Vraag en aanbod worden bij elkaar gebracht door radiosystemen te koppelen aan specifieke telematicadiensten in verkeer en vervoer. Met de gekoppelde radiosystemen moet communicatiebehoefte kunnen worden afgedekt. Er ontstaat nu een beeld van het beslag op de aangeboden comrnunicatiecapaciteit en in het verlengde daarvan op het frequentiespectrum.
De wijze waarop her proces van communiceren is georganiseerd
14. Stel de mogelijkheden tot integratie van communicatie vast
I Verkennen van de mogelijkheden om de cornmunicatiecapaciteit efficienter te benutten. Dit resulteert in een finale uitspraak over het beslag op de aangeboden communicatiecapaciteit en daarmee op het frequentiespectrum.
In figuur 3.1 zijn deze stappen in samenhang met eikaar geplaatst. De stappen worden kort toegelicht.
Generieke, proces info matie
Mogelijke relemnticndiensten in verkeer en vewoer
,1
\
/
I
Informatie toegespitsr op individueel behoefte
Organisatie vande
/;-;\ <==3 Communicatie. behoefte stagnatie
expansie Snelle acceotatie door de
Aanbod aan radiosystemen
h
BeSnvIoed het 'nnnbd nnn radiosystemen
Beschikbnre en verwarhte rndiosys~emen
V&
V specifieke rndiosystemen
Generieke en nlgemeen foepnsbnre rndiosystemen
/ Lungzame acceptatie door de markt
Figuur 3.1: De systematiek om te komen tot een schatting van het beslag op het frequentiespectrum door ITS-diensten. De stappen worden ieder in een afzonderlijke paragraaf nader uitgewerkt. In de bijlagen zijn steeds concrete invullingen gegeven voor de verschillende stappen, opdat de voorgestelde systematiek ook inhoud heeft. In figuur 3.2 is de positie van de bijlagen aangegeven.
Generieke, proces
Mogelijke telemntirlraensten in verkeer en vervoer \
Zeljredznnmhrid
Belhvloed de rommunicntie-
Collectief/duurzaam georienteerd
Informatie toegespitst op individueel behoefte
Communicatie, behoefte stagnatie
expansie
Beihvloed her 'onnlrodp\* nnn rodiosystemen
1 x 1
Besrhikbore en venvnchte rndiosystemen
Bijlage 6
l-r]
Langzame acceptutie door de markt
Figuur 3.2: Plaats van de bijlagen binnen de systernatiek.
3.2
Gebruik van de systematiek
De systematiek kan worden gebruikt door: de aanbieder van een telernaticadienst in verkeer en vervoer; de aanbieder van een mobiele telecornmunicatienetwerk en, de hoeder van het beschikbare frequentiespectrum. Voor de aanbieder van een telematicadienst (stap 4 ) in verkeer en vervoer gaat het erom gevoel te krijgen voor de vigerende maatschappelijke ontwikkeling en daarbinnen de rolverdeling tussen overheid en rnarktpartijen (stappen 1 - 3). Uitgaande van de inschatting van de potentiele markt voor de telematicadienst (stap 5) en de interessante radiosystemen (stap 8) kan de wisselwerking tussen de opzet en inrichting van de telematicadienst en het beslag op de cornrnunicatiecapaciteit worden verkend (stappen 9 - 12). Indien bijvoorbeeld blijkt dat bij de oorspronkelijke opzet en inrichting van de telematicadienst het beslag op de cornrnunicatiecapaciteitte groot wordt, kan bezien worden in hoeverre een ander radiosysteem beter aansluit bij de dienst of dat de dienst als geheel anders moet worden ingericht. Op soortgelijke wijze kan het verwachte beslag op de (aangeboden) communicatiecapaciteit worden verkend door de aanbieder van een mobiel telecommunicatienetwerk (dat is een in een netwerk uitgerold en onderhouden radiosysteem; stap 7). Het gaat er dan om gevoel te krijgen voor de vigerende
rnaatschappelijke ontwikkeling en de telematicadiensten in verkeer en vervoer die hierbij passen (stappen 1 - 3). Voor de interessant geachte telematicadiensten kan de mogelijke opzet en inrichting worden verkend en het daaruit volgende beslag op de aangeboden comrnunicatiecapaciteit(stappen 5, 6 en 9 -11). Andersom kan worden verkend welke aanpassingen aan het beschouwde telecomrnunicatienetwerk (of de netwerken) gewenst zijn om de telematicadiensten in verkeer en vervoer te kunnen ondersteunen (stap 8-11). De hoeder van het frequentiespectrum kan bij verschillende, mogelijke maatschappelijke ontwikkelingen in de nabije of verre toekomst een inschatting maken van het beslag op het frequentiespectrum. (stappen 1 - 12). Gegeven het ingeschatte beslag kan worden vastgesteld welke eisen aan de telecornmunicatienetwerken moeten worden gesteld in termen van bijvoorbeeld de landelijke dekking of de mogelijkheid tot prioriteren van berichten. Richting markt kunnen de mogelijkheden in beeld worden gebracht om de infonnatiestromen efficisnter te laten lopen (wat is de meerwaarde van 'infomediars' of van het koppelen van telernaticadiensten?).
3.3
Stap 1: Stel de maatschappelijke ontwikkeling vast
Als eerste dient de maatschappelijke ontwikkeling te worden vastgesteld. Aangezien op dit moment het aantal gerealiseerde telematicadiensten in verkeer en vervoer nog beperkt is, moet voor een helder beeld van de consequenties van deze telematicadiensten een blik in de (nabije) toekomst worden geworpen. De vraag is dan hoe de maatschappij zich ontwikkelt in de beschouwde toekomst, welke plaats telernaticadiensten in verkeer en vervoer innemen in deze rnaatschappelijke ontwikkeling en welke radiosystemen verwacht mogen worden? Als handvat bij de systematiek is de maatschappelijke ontwikkeling, naar analogie van de studie 'Infrastructuur en mobiliteit op weg naar 2030' (Egeter e.a., 1998), bepaald langs een tweetal assen, elk een megatrend voorstellend: voor de ontwikkeling in de mobiliteits- en cornmunicatiebehoefte: economische expansie versus economische stagnatie; voor het innovatiepotentieel: individueeYeconornisch georienteerd maatschappelijke klimaat (conservatief t.a.v. telernaticadiensten 1ITS) versus een collectieflduurzaam maatschappelijk klimaat (innovatief t.a.v. telernaticadiensten I ITS). De vier mogelijke combinaties leiden tot een viertal, mogelijke rnaatschappelijke ontwikkelingen, zoals weergegeven in figuur 3.3 De typering van de vier maatschappelijke ontwikkelingen is opgenomen in bijlage I.
Samen schuilen
stagnatie
Ieder voor zich
Duurzame groei
expansie
lndividuele expansie
Figuur 3.3: Vier maatschappelijke ontwikkelingen (bron: Egeter e.a., 1998). Bij ieder van de vier maatschappelijke ontwikkelingen hoort: een groei van de mobiliteit en de cornrnunicatiebehoefte; een behoefte aan innovatie, teneinde het hoofd te kunnen bieden aan maatschappelijke problemen op het gebied van de bereikbaarheid en leefbaarheid (verkeersveiligheid en milieu). De groei in mobiliteit heeft zijn weerslag op de druk op de bereikbaarheid en leefbaarheid. Het innovatiegehalte van de rnaatschappij geeft aan in hoeverre wordt teruggegrepen op traditionele instrumenten om de bereikbaarheid en leefbaarheid te verbeteren (denk aan uitbreiden infrastructuur, nieuwe openbaar vervoerlijnen, geluidsschermen of geluidsarm asfalt), clan we1 dat wordt ingezet op nieuwe instrumenten waaronder verkeers- en vervoertelematica (ITS). Uitgaande van de omvang van de knelpunten in bereikbaarheid en leefbaarheid 6n het innovatiegehalte wordt in de navolgende stappen een inschatting gemaakt van de penetratiegraad van telematicadiensten in verkeer en vervoer. De groei in comrnunicatiebehoefte heeft zijn weerslag in de behoefte van rnensen om bijvoorbeeld ongeacht tijdstip en plaats goed geinfonneerd te zijn en informatie te kunnen uitwisselen met anderen. De algemene comrnunicatiebehoefte wordt in de navolgende stappen gebruikt om een inschatting te rnaken van de potentiele gebruikersgroep van de telematicadiensten in verkeer en vervoer (ITSdiensten).
I Bij het toepassen van de systematiek kan binnen deze stap uiteraard ook met andere megatrends (en I daarmee scenario assen) worden gewerkt.
Resultaat stap 1: maatschappelijke ontwikkeling, inclusief mobiliteitsbehoefte, knelpunten in bereikbaarheid en leefbaarheid en eventueel cornrnunicatiebehoefte.
3.4
Stap 2: Stel de comrnunicatiebehoeftevast binnen de maatschappelijke ontwikkeling
Wanneer wordt uitgegaan van maatschappelijke ontwikkelingen, waarbij we1 een indicatie is van de vraag naar transport (en daarrnee de groei in de mobiliteit) en niet van de vraag naar communicatie, kan op basis van bevindingen uit het verleden een relatie worden aangenomen tussen de vraag naar transport en de vraag naar communicatie. Beschouwingen over de jaren heen laten zien dat transport en cornrnunicatie deels elkaars substituut zijn, maar deels ook complementaire diensten zijn. In technologisch opzicht vertonen beide diensten een parallelle ontwikkeling. Zo hebben het openbaar vervoer en de radio de horizon voor grote groepen van mensen vergroot. Auto en telefoontfax individualiseerden het vervoer en de communicatie en maakten directe interactie over grote afstanden mogelijk. Vliegtuig en e-mail verbinden mensen over heel de wereld. De geschiedenis laat een duidelijke relatie zien tussen de groei in mobiliteit en de groei in cornmunicatie [Batten, 19891. In figuur 3.4 is ter illustratie de groei van de vraag naar transport en cornmunicatie geschetst in Frankrijk gedurende de periode van 1800 tot en met 1985. Andere landen laten soortgelijke ontwikkelingen zien.
Figuur 3.4: Schets van de per-capita vraag naar transport en cornmunicatie in Frankrijk 1800-1985 [schets op basis van grafiek uit Batten, 19891.
Indien de maatschappelijke ontwikkeling uit stap ( I ) niet direct een uitspraak doet over de vraag naar comrnunicatie, dan dient in deze stap een aanname te worden gemaakt van de cornmunicatiebehoefte. Een mogelijke aanname is dat er een 6th-op-66n relatie bestaat in de groei tussen de beiden behoeften (zie figuur 3.4). Deze aanname staat overigens 10s van het (te1e)communicatiemedium dat mensen gebruiken voor de communicatie. Met de opkomst van de mobiele telecommunicatie (radiosystemen) en het internet mag worden verwacht dat vooral deze communicatiemedia een groei laten zien. Dit komt terug bij de stap (6),voor wat betreft de telematicadiensten in verkeer en vervoer. De communicatiebehoefte dient vervolgens te worden vertaald naar de potentiele omvang van de gebruikers van telematicadiensten in verkeer en vervoer in zijn algemeenheid (10s van de specifieke aard van de diensten; zie daarvoor stap (5)). Resultaat stap 2: potentiele omvang van de gebruikersgroep van telematicadiensten in verkeer en vervoer passende bij de maatschappelijke ontwikkeling.
3.5
Stap 3: Stel de aard van de beschikbare radiosystemen vast binnen de maatschappeiijke ontwikkeling
Bij een maatschappelijke ontwikkeling hoort ook de penetratiegraad van technologie en in dit geval de radiosystemen in de samenleving. De penetratiegraad wordt (mede) bepaald door de verantwoordelijken voor het 'uitrollen' van radiosystemen. Gegeven de belangen van de verantwoordelijken worden bepaalde radiosystemen we1 en andere niet uitgerold, wordt de geografische dekking van een radiosysteem bepaald en wordt de drempel om van een radiosysteem gebruik te maken (de toegankelijkheid) bepaald.
In deze stap wordt vastgesteld: wie de verantwoordelijken voor de 'uitrol' van radiosystemen zijn (de partners in innovatie) en, wat de beoogde ruimtelijke spreiding is van de radiosystemen. Aansluitend bij het aangereikte handvat voor de rnaatschappelijke ontwikkelingen (zie stap (1) en figuur 3.3), kan voor de vier mogelijke maatschappelijke ontwikkelingen een uitspraak gedaan over beide kenmerken, als weergegeven in tabel 3.2. De achterliggende motivaties zijn opgenomen in bijlage 1.
Tabel 3.2: Aard radiosysteem en ruimtelijke dekking voor de vier maatschappelijke ontwikkelingen. Maatschappelijke ontwikkeling
Partners in innovatie
lndividuele Expansie
marktpartijen nemen voortouw 9 nadruk op generieke radiosystemen marktpartijen en overheid vullen elkaar aan 9 nadmk op generieke radiosystemen; wax nuttig transport specifieke systemen Marktpartijen en overheid voorzien in mix van generieke en eigen behoefte transportspecifieke radiosystemen Overheid investeert mee in de netwerken van de marktpartijen nadruk op generieke radiosystemen
Duurzame Groei
Ieder voor Zich
Samen Schuilen
+
+
Beoogde ruimfelijke dekking radiosysteem Landelijke dekking
Stedelijke gebieden en corridors
Landelijke dekking, met de nadruk op de ontwikkelde gebieden Concentratie in de bestaande stedelijke gebieden en in de Randstad
Resultaat stap 3: aard en ruimtelijke dekking van de radiosystemen passende bij de maatschappelijke ontwikkeling.
3.6
Stap 4: Inventariseer de relevante telematicadienstenin verkeer en vervoer
We hebben nu een beeld van de ma;.,chappelijke ontwikkeling, alsmede van de communicatiebehoefte en penetratiegraad van de radiosystemen binnen deze maatschappelijke ontwikkeling. In de volgende stap worden de relevante telematicadiensten in verkeer en vervoer te worden vastgesteld. Op diverse niveaus in Nederland, in Europa en wereldwijd wordt gewerkt aan zogeheten ITS architecturen. Binnen deze architecturen wordt gepoogd de structuur en samenhang binnen intelligente transportsystemen in beeld te brengen. De ITS-architecturen gaan gepaard met overzichten van relevante telematicadiensten in verkeer en vervoer (ITS-diensten). Dat betekent dan ook dat deze architecturen gebruikt kunnen worden om de relevante teiematicadiensten te inventariseren en uiteindelijk te selecteren. In bijlage 2 is een overzicht gegeven van enkele ITS-architecturen, hun onderlinge samenhang en de aard van de gedefinieerde ITS-diensten. Aan elke telematicadienst zijn binnen architecturen berichtenstromen gekoppeld. Op deze wijze worden met de keuze van telematicadiensten (ITS-diensten) impliciet berichtenstromen gei'nventariseerd.
Als handvat kan bijvoorbeeld worden uitgegaan van de telematica-diensten (ITS-diensten), zoals deze in de Europese architectuur KAREN zijn onderscheiden. KAREN onderscheidt een achttal clusters van ITS-diensten (daar 'Functional Areas' genoemd), zoals weergegeven in figuur 3.3.
1 mer 3.3:
u u s t e r s van t e ~ e m a n c a u ~ e n s i 111 t ; ~verKeer ~ en v e r v o e r v o l g e n s f i A n u u Laossom, ~ v u v j .
Clusters van Telematicadiensten 'Provide Electronic Payment Facilities' (PEPF)
'Provide Safety and Emergency Facilities' (PS&EF) 'Manage Traflc' (MT)
'Manage Public Transport Operations' (MPTO)
'ProvideAdvanced Driver Assistance Systems' (PADAS)
'Provide Traveller Journey Assistance' (PTJA) 'ProvideSupporr for Law Enforcement' (PSLE)
'Manage Freight and Fleet Operations' (MFFO)
Verantwoordeliikheid' van her cluster Nadruk op de collectie en verwerking van gerealiseerde betaaltransacties, welke zijn gebaseerd op vooraf afgesloten contracten. Management van de respons op gedetecteerde incidenten, alsmede van gestolen voertuigen. Management van verkeersstromen over het infrastructure6 netwerk, zowel urbaan als interurbaan. Onder management wordt verstaan informeren, reguleren en faciliteren van het verkeer. Management van het openbaar vervoer, waaronder monitoren en controleren van de vloot, plannen van de OV-diensten en management van aanvullende collecticf personenvervoer diensten. Stelt de voertuigen op de weg in staat autonoom te handelen met in stand houding van de mogelijkheid dat de bestuurder de controle ovemeemt. Stelt mobilisten, c.q. reizigers in staat hun reis te plannen en vervolgens - het reisdan te bewaken en bii te sturen. Gericht op het rapporteren van overtredingen van de verkeersregels. De overtredingen zelf worden in de overig clusters gedetecteerd, met uitzondering van rijden met overgewicht. Stelt transportmanagers in staat hun vloot en de lading te monitoren en controleren en daarmee efficient goederen van herkomst naar bestemming te vervoeren.
KAREN richt zich specifiek op het weggebonden verkeer en vervoer. Indien de systematiek wordt doorlopen voor een ander veld, dan zullen ook andere telematica-diensten dan de KAREN-diensten moeten worden ge'inventariseerd.
Resultaat stap 4: overzicht van relevante telematicadiensten in verkeer en vervoer en bijbehorende berichtenstromen.
3.7
Stap 5: Schat de omvang van de gebruikergroep van de telematicadiensten in
Nu de telernaticadiensten in verkeer en vervoer zijn geselecteerd, inclusief de bijbehorende berichtenstromen, wordt een beeld opgebouwd van: a. de telematicadiensten die ook daadwerkelijk worden gerealiseerd, passende binnen de geschetste maatschappelijke ontwikkeling; b. de penetratiegraad van de gerealiseerde telernaticadiensten in de markt en, c. de omvang van de gebruikersgroep voor de gerealiseerde telernaticadiensten in verkeer en vervoer. Sub a. Realisatie telematicadiensten De systematiek is gestoeld op een tweede premise, namelijk dat: Telematicadiensten in verkeer en vervoer niet op zichzelf worden geiinplementeerd, maar onderdeel uitmaken van een omvangrijker innovatietraject dat wordt ingezet vanuit de maatschappelijke knelpunten in bereikbaarheid en leefbaarheid, behorende bij de gekozen maatschappelijke ontwikkelingen. Ter illustratie zijn hieronder drie voorbeelden aangereikt van dergelijke innovatietrajecten en bijpassende telernaticadiensten. In bijlage 4 is een compleet overzicht gegeven van de onderscheiden innovatietrajecten en de (door experts) ingeschatte kansrijkheid van de trajecten voor de vier maatschappelijke ontwikkelingen (zie figuur 3.3). Eveneens in bijlage 4 zijn, ter illustratie, de telematicadiensten uit KAREN gekoppeld aan deze innovatietrajecten.
Variabele tarieven infrastructuurgebruik Tot op heden is de heffing voor het gebruik van de weginfrastructuur indirect (de wegenbelasting of houderschapsbelasting). Vanuit algemene beleidsdoelstellingen komt meer en meer de wens naar voren de gebruiker daadwerkelijk te belasten voor het werkelijke gebruik van de weginfrastructuur ('fair and efficient pricing'). Dit kan uiteenlopen van een eenvoudige to1 tot een geavanceerde dienst, die naar tijd en plaats differentieert. Ook kan worden gedacht aan doelgroepenbeleid: economisch noodzakelijk verkeer krijgt bijvoorbeeld een lagere heffing gegeven het economisch belang [vrij naar Egeter, 19981. Hieraan gepaard gaat bijvoorbeeld de volgende telematicadienst uit KAREN: 'Provide Electronic Payment Facilities' Rationele taakverdeling vervoersystemen In de huidige situatie komt het vaak voor dat verschillende vervoersystemen voor een belangrijk deel dezelfde vervoermarkt bedienen. Te voorzien valt een innovatief traject dat toegroeit naar een situatie dat verschillende vervoersystemen elkaar niet langer beconcurreren, maar veel eerder complementair zijn. Transferpunten (schakelpunten) tussen vervoersystemen zullen een belangrijke rol gaan spelen. Ook is het denkbaar dat geheel nieuwe vervoersystemen worden 'ingepast', of dat netwerken van bestaande systemen een 'facelift' zullen ondergaan, waarna zij veel meer dan nu gegnt zijn op multimodale transferpunten [vrij naar Egeter, 19981.
Hieraan gaan bijvoorbeeld de volgende telernaticadiensten uit KAREN gepaard: 'Manage Traffic', 'Manage Public Transport Operations' en 'Provide Traveller and Journey Assistance'.
Dynamische verkeersbeheersing Onder druk van toenemende congestie blijven verkeersmanagers investeren in diensten om verkeersstromen beter te beheersen. Deze diensten dragen ertoe bij dat de capaciteit van de weginfrastructuur toeneemt zonder fysieke uitbreiding, dan we1 dat de beschikbare capaciteit efficienter en effectiever wordt gebruikt [vrij naar Egeter, 19981. Hieraan gaan bijvoorbeeld de volgende telernaticadiensten uit KAREN gepaard: 'Manage Traffic' en in mindere mate 'Provide Traveller and Journey Assistance'.
Sub b. Penetratiegraad Telematicadiensten De omvang en penetratiegraad van verkeers- en vervoertelematicadiensten in de markt hangt samen met de bijdrage die deze diensten leveren aan de ingezette innovatietrajecten. Hoe kansrijker het innovatietraject, des te beter zullen ook de samenhangende telernaticadiensten worden ge'implementeerd. Kortom, in deze stap worden de ingezette innovatietrajecten vastgesteld plus de bijbehorende telematicadiensten, alsmede de kwaliteit van deze diensten (directe investering of bijproduct). Sub c. Omvang gebruikersgroep De ingeschatte kwaliteit waarmee de geselecteerde telematicadiensten in verkeer en vervoer worden ge'implementeerd in relatie tot het aantal potentiCle gebruikers van telematicadiensten in het algerneen, wordt nu omgezet in het aantal verwachte gebruikers per geselecteerde telematicadienst. In bijlage 4 is deze inschatting gemaakt voor de telernaticadiensten uit KAREN bij de onderscheiden maatschappelijke ontwikkelingen. Resultaat stap 5: beeld van de gerealiseerde telernaticadiensten in verkeer en vervoer en de omvang van de gebruikersgroep per telematicadienst.
3.8
Stap 6: Schets de opzet en inrichting van de ITS-dienst
We beschikken nu over een indicatie van het aantal gebruikers van de ITS-diensten. Samen met het aantal gebruikers is het aantal en de inhoud van berichten dat wordt uitgewisseld, bepalend voor de cornrnunicatiebehoefte. Het aantal en de inhoud van de berichten dat wordt uitgewisseld en tussen welke partijen deze berichten worden uitgewisseld, wordt bepaald door de wijze waarop de telematicadiensten worden opgezet en ingericht.
In stap (4) zijn de telematicadiensten in verkeer en vervoer geselecteerd, inclusief de berichtenstromen. In stap (5) is de kwaliteit van de diensten vastgesteld (directe investering of bijproduct).
Uitgaande van de selectie van telematicadiensten en de kwaliteit van deze diensten, wordt nu een beeld opgebouwd van: de wijze waarop de dienst wordt opgezet, alsmede, de wijze waarop de dienst wordt ingericht. Een telematicadienst in verkeer en vervoer kan op verschillende wijzen worden opgezet, De keuzemogelijkheden bij de opzet van een telematicadienst kunnen worden samengevat tot: geleiding vanaf de 'wal' (centraal) versus onderlinge afsternming tussen de 'objecten' (decentraal); generieke infonnatie versus op het individu toegespitste informatie. De achterliggende, logische assen hierbij zijn (figuur 3.5): hierarchische benadering (centraal) versus zelfredzaamheid (decentraal); informatie over het verkeers- en vervoerproces (generiek) versus individuele informatiebehoefte.
! Gemeenschappelijke doelen
Generieke, proces infonnatie
b
stwing
Zelfredzaamheid obiecten
+ Informatie toegespitst op het individu
I
lndividuele doelen
I
Figuur 3.5: Vier manieren om een ITS-dienst op te zetten. De positionering van de ITS-dienst ten opzichte van deze assen hangt samen met maatschappelijke ontwikkeling in de zin van: maatschappelijke visie op organiseren van processen (hierarchic versus zelfredzaamheid), economische ontwikkeling (dienstenmaatschappij versus collectieve diensten; persoonlijke budget om technologisch innovaties te adopteren en ook individueel informatie uit te wisselen). In bijlage 5 is hier een voorzet voor gegeven, alsmede is een korte beschrijving gegeven
van de wijze waarop de ITS-diensten in de onderscheiden kwadranten kunnen worden opgezet. Overigens leidt niet ieder kwadrant altijd tot een even zinnige opzet van de telematicadienst.
Een voorbeeld Ter illustratie van de vier kwadranten (de hoeken van het speelveld) geven we een voorbeeld voor 'sturen' op de actuele, gewenste snelheid in het verkeer: Geleiding vanaf de wal versus gemeenschappelijk doel: de verkeerscentrale maakt vanaf de wegkant aan 'het verkeer' (zijnde de verzameling van passerende weggebruikers) kenbaar wat de actuele, maximumsnelheid is; Geleiding vanaf de wal versus individueel doel: de verkeerscentrale legt ieder voertuig (afhankelijk van de locatie weersomstandigheden en voertuigtype) een actuele, maximumsnelheid op; Onderlinge afsternrning tussen objecten versus gemeenschappelijk doel: de verkeerscentrale biedt generieke inforrnatie over de maximumsnelheden onder de huidige omstandigheden op verschillende locaties De voertuigen zijn actief in het kennisnemen van deze generieke, maximale snelheid en scherpen zonodig deze snelheid aan aan de kwaliteiten van het voertuig edof bestuurder; Onderlinge afstemming tussen objecten versus individuele doelen: de verkeerscentrale beperkt zich tot de algemene verkeersregels. Voertuigen en infrastructuur bepalen onderling wat een goede, maximumsnelheid is, gegeven de omstandigheden, de locatie en de deelnemers. Wanneer de opzet van de telematicadienst is vastgesteld, moet de specifieke dienst nog worden ingericht. Bij de inrichting van de dienst gaat het erom nader in te vullen welke partijen inforrnatie met elkaar uitwisselen en wat de aard is van de informatie (en daarmee het aantal en de inhoud van de berichten). Binnen deze stap kan worden vastgesteld welke roi de betrokken partijen hebben in het bewerken van de informatie, bijvoorbeeld: De informatie kan vanaf de wal a h BBn blok worden overgezonden, geschikt voor alle weggebruikers, die vervolgens de eigen informatie er zelf uitfilteren versus, De wal onderkent de informatiebehoefte van het passerende voertuig en zend specifiek naar die weggebruiker de geeigende informatie.
In bijlage 5 zijn enkele voorbeelden opgenomen van hoe een ITS-dienst concreet kan worden ingericht. De inrichting van de dienst staat in deze stap nog geheel 10s van de wijze waarop de informatie in meer technische daadwerkelijk wordt uitgewisseld. Dat is het onderwerp voor stap (1 1).
Resultaat stap 6: beeld van de betrokken partijen bij de beschouwde telernaticadienst(en), de berichtenstroom tussen deze partijen en de omvang en frequentie van de uit te wisselen berichten.
3.9
Stap 7: Beschikbare en verwachte radiosystemen
Er is een groot aantal radiosystemen, die of a1 bestaan en beschikbaar zijn dan we1 in de nabije toekomst op de markt worden verwacht. In bijlage 3 is een overzicht opgenomen van de bestaande en verwachte radiosystemen. Deze radiosystemen zijn als volgt geclusterd: Ornroepsystemen: radio-ornroep en televisie; Publieke netwerken voor mobiele comrnunicatie: GSM, GPRS en UMTS; Gesloten netwerken voor mobiele comrnunicatie: MOBITEX, TRAXYS en TETRA; Speciale radiosystemen: DSRC,Marifoon, DECT, WLAN, Bluetooth, Paging; Comrnunicatie via de satelliet en, Overige radiosystemen: radar, voertuig-voertuig, KAR en straalverbindingen. Resultaat stap 7: overzicht van beschikbare en verwachte radiosystemen (zijnde alle systemen die via een radiogolf informatie overbrengen).
3.10
Stap 8: Schets de opbouw van de radiosystemen
Veel van de toekomstige radiosystemen verruimen in technische zin de mogelijkheden voor ITSdiensten. Alvorens deze mogelijkheden kunnen worden verzilverd, zullen de toekomstige radiosystemen feitelijk moeten worden geaccepteerd door de markt. Geaccepteerd in de zin dat ze daadwerkelijk worden gelmplementeerd en worden aangeboden voor gebruik (a1 dan niet tegen betaling), maar ook in de zin dat de benodigde 'terminals' ('devices' als mobiele telefoon, in-car navigatiesysteem, car-PC, of palmtop) door de uiteindelijke gebruikers worden aangeschaft en gebruikt. We nemen aan dat de acceptatie van nieuwe technologie samenhangt met het innovatiegehalte in de samenleving. Een hoog innovatiegehalte stelt aanbieders en gebruikers van radiosystemen in staat over de eerste hindernissen te komen, zoals de kinderziektes in de technologie of een beperkte dekkingsgraad ten tijde van de uitrol. Deze innovatiedrang verschilt per maatschappelijke ontwikkeling (zie figuur 3.3) in zowel: het innoverend vermogen zelf - dit vermogen vertaalt zich in een drang nieuwe radiosystemen op de markt te brengen, desnoods door binnen de begrensde ruimte in het frequentiespectrum bestaande, smalbandige radiosystemen van de markt te halen en ruimte te scheppen voor nieuwe, breedbandige radiosystemen; de behoefte aan communicatie - deze behoefte bepaald de omvang van de rnarkt voor transportspecifieke (verkeer en vervoer specifieke) radiosystemen. Voor generieke, marktconforme radiosystemen is verkeer en vervoer niet meer dan een deelrnarkt; de partners in innovatie - de partners zijn de verantwoordelijken voor de 'uitrol' van radiosystemen. In figuur 3.2 bij stap (3) is aangegeven bij welke sarnenwerking mag worden bij de vier
maatschappelijke ontwikkelingen. De aanname is dat naarmate overheid en marktpartijen nadrukkelijker gaan samenwerken, de nadruk komt te liggen bij generieke, marktconforme radiosystemen. Teneinde te komen tot de keuze van een set van voorkeursradiosystemen, moet de innovatiedrang in de maatschappij gepositioneerd worden langs een tweetal assen, namelijk (figuur 3.6): langzame acceptatie door de markt (veelal de bestaande radiosystemen) versus snelle acceptatie door de markt (veelal toekomstige radiosystemen) en, transport specifieke radiosystemen versus generieke, marktconforme radiosystemen. De positie langs de twee assen bepaalt welke radiosystemen worden meegenomen om de communicatiebehoefte af te dekken en welke niet bij de geselecteerde maatschappelijke ontwikkeling behoren. In figuur 3.2 bij stap (3) is een voorzet gegeven voor de geografische dekking van deze radiosystemen. Daarmee kan een beeld worden opgebouwd van de reeel beschikbare radiosystemen bij een maatschappelijke ontwikkeling.
Snelle acceptatie nieuwe technologie door de markt
Transport specifieke radiosystemen
Generieke en algemeen toepasbare radiosystemen
Langzame acceptatie nieuwe technologie door de markt
Figuur 3.6: Het mogelijke aanbod aan radiosystemen. Resultaat stap 8: overzicht van de beschikbare mobiele telecomrnunicatienetwerken (uitgerolde en onderhouden radiosystemen) passende bij de maatschappelijke ontwikkeling, alsmede de kwaliteit van deze netwerken (dekkingsgraad, aantal bakens bij transponders, celgrootte bij cellulaire systemen).
3.11
Stap 9: Stel de communicatiebehoefte vast
Wanneer bekend is hoe een ITS-dienst wordt opgezet en ingericht, kan een schatting worden gemaakt van de cornrnunicatiebehoefte. Deze communicatiebehoefte volgt uit: Het aantal momentane gebruikers dat zich in een gebied bevindt of dat een raai passeert; Het percentage (vrijwillige) gebruikers van de ITS-diensten; De omvang en de frequentie van de uit te wisselen berichten; Voor zover relevant, de snelheid waarmee de voertuigen zich verplaatsen. Door deze vier grootheden met elkaar te vermenigvuldigen ontstaat een beeld van het aantal bytes per tijdseenheid dat wordt uitgewisseld. In bijlage 7 zijn enkele voorbeelden opgenomen van het aantal momentane gebruikers in een gebied of dat een raai passeert. De juiste maat hangt uiteindelijk samen met het te kiezen radiosysteem voor de comrnunicatie. Cellulaire radiosystemen gaan uit van het aantal gebruikers in een gebied (per oppervlakte-eenheid).Transponders gaan uit van het aantal gebruikers dat een raai passeert. Wet percentage (vrijwillige) gebruikers van de ITS-diensten is geschat in stap (5). De omvang en de frequentie van de uit te wisselen berichten is vastgesteld in stap (6). Voor een goede toedeling van de cornrnunicatiebehoefte aan de beschikbare radiosystemen, moet bij de uitgewisselde berichten worden aangegeven op welk tijd-ruimte niveau, met welke kwaliteitseisen de berichten worden uitgewisseld en, voor zover relevant, de snelheid waarmee voertuigen zich verplaatsen tijdens het uitwisselen van de berichten. Onder tijd-ruimte niveaus worden verstaan de afstand die de, bij de cornmunicatie betrokken partijen van elkaar scheidt, alsmede de tijdsdruk die gepaard gaat aan de cornrnunicatie. De afstand moet in stap (1 1) overbrugd kunnen worden met het radiosysteem en komt terug in de dekking van de radiosystemen. De tijdsdruk bepaalt de snelheid en directheid waarmee met het radiosysteem moet worden gecommuniceerd. Ter illustratie, zijn in figuur 3.7 verschillende tijd-ruimte niveaus gegeven voor de scheepvaart. Zo kan een schip binnen de telematicadienst verkeersmanagement communiceren met de verkeerspost op strategisch niveau (6th tot enkele uren voor passage van de post) en op tactisch niveau (van 10 tot 60 minuten voor passage van de post). Een schip kan tegelijkertijd op strategisch niveau communiceren met de sluis of terminal om de gewenste aankomsttijd af te stemmen. Onder kwaliteitseisen worden verstaan de eisen die aan de comrnunicatie worden gesteld door de betrokken partijen in termen van: betrouwbaarheid; frequentie van gebruik; beveiliging van de informatie; snelheid van dienstverlening.
De te selecteren radiosystemen in stap (11) moeten, aanvullend op de tijd-ruimte niveaus, aan deze kwaliteitseisen voor de communicatie kunnen voldoen.
f
Netwerkbrede lnforrnatievoorzlening
Figuur 3.7: Illustratie van verschillende tijd-ruimte niveaus in communicatie tussen betrokken partijen [bron: Koningsbruggen, Demkes e.a., 20011. In bijlage 8 is ter illustratie een inschatting gemaakt van de omvang en frequentie van de uit te wisselen berichten in het wegverkeer en goederenvervoer, gebaseerd op de berichten zoals gedefinieerd binnen de Europese architecturen KAREN en COMETA (zie bijlage 2). Eveneens in bijlage 8 is een voorbeeld gegeven van de tijd-ruimte niveaus rond een containerterminal. De snelheid waarmee de voertuigen zich verplaatsen tijden het uitwisselen van berichten, is bovenal van belang voor de radiosystemen die een beperkt bereik hebben. Bij de koppeling in stap 11 moet duidelijk zijn in hoeverre er tijd genoeg is om de communicatie te kunnen opbouwen en afronden. Resultaat stap 9: overzicht van de communicatiebehoefte (aantal bits per seconde) onderscheiden naar tijd-ruimte niveaus, kwaliteitseisen gekoppeld aan de communicatiebehoefte en, voor zover relevant, de snelheid waarmee voertuigen zich verplaatsen.
3.12
Stap 10: Stel de aangeboden communicatiecapaciteitvast
Bij een set van rebel te verwachten radiosystemen hoort een communicatiecapaciteit. Deze capaciteit kan worden uitgedrukt in de volgende karakteristieken: Verspreidingsmethode: a) grootte van de gebruikersgroep; b) individualisering van de informatie; Dekking van dienst; Randvoorwaarden gebruiker: a) relatieve snelheid; b)afstand tot radiosysteem transceiver; Betrouwbaarheid dienstverlening; Karakterisering uitgewisselde informatie: a) tekst; b) images; Frequentie van gebruik; Beveiliging informatie en, Snelheid van dienstverlening.
In bijlage 3 is een overzicht opgenomen van bestaande en toekomstige radiosystemen en hun karakteristieken. Deze karakteristieken moeten op maat worden gesneden voor de geselecteerde maatschappelijke ontwikkeling. Resultaat stap 10: overzicht van de beschikbare communicatiecapaciteit van de beschikbare radiosystemen passende bij de maatschappelijke ontwikkeling.
3.13
Stap 11: Koppel de communicatiebehoefte ('vraag') aan de communicatiecapaciteit ('aanbod')
Op het koppelvlak tussen de karakteristieken van de ITS-diensten aan de ene kant en de technische karakteristieken van de radiosystemen aan de andere, worden de 'communicatiebehoefte' en de 'communicatiecapaciteit' aan elkaar gekoppeld. Dit koppelvlak bestaat uit een tweetal componenten (zie figuur 3.8): object-tot-object relatie: karakteriseren van de relatie tussen de cornmunicerende objecten en, proces-tot-proces relatie: karakteriseren van het proces (de 'taak') dat door de cornmunicerende objecten wordt afgehandeld. De eisen ten aanzien van de object-tot-object relatie en de proces-tot-proces relatie volgen uit stap (9). Deze eisen zijn geformuleerd per beschouwde telematicadienst in verkeer en vervoer. De aangeboden mogelijkheden voor beide relaties volgende uit stap (10). Deze mogelijkheden zijn geformuleerd per geselecteerd radiosysteem binnen de beschouwde maatschappelijke ontwikkeling.
I
Bedrijfsprocessen in verkeer en vervoer
Telernati~&6~stmin-vekeer-e~n ..--_vervoer / ,/'
*.--
object tot object relatie: 1) Verspreidingsmethode a) groorte van de gebritikersgroep b) individualiseriiy van de infornmrie 2) Dekking van dienst 3) Randvoorwaardengeb~iker a) relatieve snelheid b) afstund tor radiosysreentrranreiver
8' #'
I
I
'.
'\.,
-.%
'-.
*.
-. , \
, I
,' ,/'
object 1
object n
,--I
proces n-n #'
',
't
', proces 1- 1
proces n- 1
I
t
!
proces tot proces relatie: 1) Betrouwbaarheid diensverlening 2) Karakterisering uitgewisselde informatie a) tekst b) images 3) Frequentie van gebruik 4) Beveiliging infomtie 5) Snelheid van dienstverlening
Telecommunicatiesystemen
1
Figuur 3.8: Het koppelvlak tussen comrnunicatiebehoefte vanuit de bedrijfsprocessen en de 'communicatiecapaciteit' vanuit de telematicadiensten. Bij de telernaticadiensten in verkeer en vervoer kunnen nu de bijpassende radiosystemen worden geselecteerd. Vervolgens kan voor deze radiosystemen het totale beslag op de aangeboden capaciteit worden vastgesteld. De vervolgvraag is dan in hoeverre de radiosystemen (of beter mobiele telecommunicatienetwerken) zo'n beslag op hun communicatiecapaciteit aan kunnen. Zo niet dan wordt bezien welke aanpassingen aan het radiosysteem nodig zijn om in de comrnunicatiebehoeftete voorzien, respectievelijk in hoeverre een ander radiosysteem we1 in de cornrnunicatiebehoefte kan voorzien. In bijlage 8 is een voorbeeld gegeven van de wijze waarop dit koppelvlak kan worden ingevuld.
Resultaat stap 11: koppeling van radiosystemen aan specifieke telematicadiensten in verkeer en vervoer. Radiosystemen waarmee de communicatiebehoefte kan worden afgedekt.
3.14
Stap 12: Stel de mogelijkheden tot integratie van communicatie vast
De cornrnunicatiebehoefte en aangeboden communicatiecapaciteit zijn in stap (1 1) per beschouwde telematicadienst in verkeer en vervoer aan elkaar gekoppeld. Als laatste stap wordt gekeken naar de mogelijkheden de comrnunicatie zo efficient mogelijk te organiseren door de berichtenuitwisseling tussen mobilist of voertuig en de wal waar mogelijk te bundelen. Deze bundeling speelt op twee niveaus, namelijk: bundeling van de informatiestromen rond een afgebakende set radiosystemen en, bundeling van de berichtenstromen via een infomediair. Een mobilist of voertuig zal veelal actief deelnemen aan meerdere telematicadiensten in verkeer en vervoer, De eerste optie om de communicatie efficient in te richten is het gebruik van complementaire radiosystemen zoveel als mogelijk uit te sluiten. De telematicadiensten worden gebaseerd op een afgebakende set, niet complementaire radiosystemen. Dat houdt concreet in dat een mobilist of voertuig niet hoeft te beschikken over alle denkbare radiosystemen, omdat er altijd we1 een dienstenaanbieder ('service provider') zou zijn die van zo'n radiosysteem gebruik maakt. De benodigde investeringen aan de kant van de mobilist blijven daarmee bevatbaar. Een tweede optie is, zoals gezegd, bundeling van de berichtenstromen. De mobilist of het voertuig wisselt berichten uit met alle betrokken partijen in de verschillende telematicadiensten in verkeer en vervoer. Dat kan door per telematicadienst afzonderlijke berichten te versturen naar, en te ontvangen van alle betrokken partijen. Dat kan ook door de berichtenstroom te bundelen via een infomediair. Op deze wijze ontstaat een zogeheten CCn-loket functie binnen ITS. De mobilist of het voertuig hoeft de berichten maar CCn keer aan te maken en te versturen, d m we1 maar BBn keer te ontvangen en vervolgens te verwerken. Aan walzijde ontvangt de infomediair de gebundelde berichten, ontrafelt deze en verspreidt ze over de feitelijk geadresseerden en vice versa. Met de infomediair wordt mobiele communicatie met de mobilist of het voertuig in omvang teruggebracht, zodat efficienter gebruik wordt gemaakt van de beschikbare cornrnunicatiecapaciteit. Daar staat tegenover dat alle betrokkenen en in ieder geval de mobilist moeten vertrouwen op de integriteit van de infomediair, die opereert als een 'Trusted Third Partry' (TTP). Concreet betekenen deze overwegingen dat bezien moet worden in hoeveme: Complementaire radiosystemen, die bij de koppeling zijn geintroduceerd, kunnen worden vervangen door CCn voorkeursradiosysteem; De inrichting van de telematicadiensten zodanig kan worden aangescherpt, dat de berichten van de verschillende diensten kunnen worden gebundeld in verzenden en ontvangen (bijvoorbeeld: iedere X rninuten wordt een gebundeld pakket berichten verzonden, in plaats dat iedere telematicadienst zelf het ritme van versturen en ontvangen van de berichten bepaald). Resultaat stap 12: overzicht van de mogelijkheden om de communicatiecapaciteit efficienter te benutten.
4
DE CASUS 'ELEKTRONISCHE VOERTUIGINFORMATIE'
4.1
De vraagstelling rond EVi
Telematicadiensten in verkeer en vervoer hebben een 'begin' en een 'einde'. Het begin ligt bij de 'monitoring' teneinde een goed beeld te krijgen van bijvoorbeeld de verkeerssituatie, het reisplan of de positie van de vloot. Het einde ligt bij een advies of een opdracht aan de mobilist. In het verkeer zal het voertuig een steeds dominantere rol gaan spelen als intermediair binnen de telematicadiensten. Zo kan het voertuig helpen bij de monitoring als rijdende sonde ten behoeve van 'floating car data' en als melder van de voertuigpositie, voertuigidentiteit en incidenten. Bij het advies kan het voertuig helpen door de berichten van de verschillende telematicadiensten te ontvangen, te integreren en gedoseerd door te geven aan de voertuigbestuurder. Een dergelijke rol van het voertuig als intermediair in de verschillende telematicadiensten in het verkeer en vervoer vraagt om: een platform in het voertuig waarop de telematicadiensten, die uitgaan van een directe en dynamische interactie tussen voertuig en wegkant, kunnen worden afgehandeld; betrouwbare en efficiente voertuiginformatie, opdat de verschillende service providers ieder naar hun eigen maatstaven kunnen beoordelen met welk voertuig zij te maken hebben. Het Ministerie van Verkeer en Waterstaat stimuleert het tot stand komen van zo'n platform onder de naam Elektronische Voertuig Informatie (EVi) in een publiek-privaat samenwerkingsverband.
Bij EVi is een voertuigcomponent geschetst, die bestaat uit [Van Koningsbruggen e.a., 19981 : een 'terminal' die het communicatieprotocol tussen het voertuig en de wegkant regisseert; C6n of meerdere radiosystemen voor voertuig-wegkant cornmunicatie; een opslagmedium voor identificatiegegevensen beveiligingssleutels; een interface naar 66n of meerdere voertuigfuncties, zoals de kilometerstand, schoksensoren, ; een logboekfunctie, waarin de registraties worden opgeslagen. Via een gebruikersinterface kan de voertuiggebruiker de verrichte registraties aflezen. In figuur 4.1 is de logische opbouw van de voertuigcomponent geschetst.
Figuur 4.1: Logische opbouw van de voertuigcomponent van Evi. Vanuit het idee EVi in publiek-privaat samenwerkingsverband te implementeren, is het streven ernaar zo veel als mogelijk gebruik te maken van generieke, marktconforme radiosystemen. Ook voor telematicadiensten die door de overheid zullen worden gerealiseerd. Voor de korte termijn lijkt GSM daarvoor het meest gebigende radiosysteem, zeker in Europese context bezien. In het licht van deze studie rijst vervolgens de vraag in hoeverre GSM ook daadwerkelijk in staat is de complete berichtenstroom van en naar het voertuig af te handelen, wanneer dit voertuig inderdaad als intermediair in meerdere telematicadiensten in verkeer en vervoer gaat fungeren. Om deze vraag te beantwoorden lopen we de systematiek uit hoofdstuk 3 door, voor zover relevant.
4.2
Uitwerking van de systematiek voor EVi
In deze paragraaf wordt de methodiek zoals zij in hoofdstuk 3 is beschreven toegepast op elektronische voertuiginformatie. Zoals hierboven is beschreven omhelst EVi authenticatie- en communicatiemechanismen waaraan verschillende diensten kunnen worden opgehangen. Voor elk van deze diensten rnoeten in principe de 12 stappen uit hoofdstuk 3 worden uitgewerkt. De verschillende diensten die aan EVi worden opgehangen hebben een aantal van deze stappen gemeenschappelijk. Daarom is er voor gekozen deze stappen slechts een maal uit te werken waarbij verondersteld wordt dat deze uitwerking van toepassing is op het totale gebied dat EVi omvat. Een uitwerking van de overige stappen, waarin verschillende keuzen en aannames gemaakt moeten worden voor de diensten die aan EVi kunnen worden opgehangen, wordt in hierop toegesneden paragrafen beschreven.
Stel de maatschappelijke ontwikkeling vast; stap 1 Toepassing van EVi ondersteunt zowel publieke als private ontwikkeling van ITS diensten. Dit betekent dat het EVi concept valide is binnen zowel een maatschappelijke ontwikkeling van duurzame groei als een ontwikkeling van individuele expansie. In ons rekenvoorbeeld wordt daarom gekozen voor een maatschappelijke ontwikkeling van redelijke groei waarin ruimte is voor marktgerichte cornmerciele diensten. In deze ontwikkeling worden ook randvoorwaarden gesteld vanuit het milieu en de leefomgeving. De gekozen positionering wordt in onderstaande figuur ge'illustreerd. Collectief/duurzaarn georiiinteerd
stagnatie
expansie
Individueel georienteerd
Figuur 4.2: Positionering van de EVi casus binnen maatschappelijke ontwikkeling. Zoals is beschreven in hoofdstuk 3 kan de economische groei die bij een bepaalde maatschappelijke ontwikkeling hoort worden gerelateerd aan de groei in mobiliteit. Mobiliteit kan worden uitgedrukt in bijvoorbeeld het aantal verplaatsingen of in afgelegde kilometrages. Ter illustratie wordt hier gebruikt de groei in mobiliteit, zoals deze in de scenariostudie 'Infrastructuur en mobiliteit op weg naar 2030' [Egeter e.a., 19981 is vastgesteld, voor ieder van de vier maatschappelijke ontwikkelingen (zie hoofdstuk 3 en bijlage 5). In onderstaande tabel 4.1 is een overzicht gegeven van de groei in het aantal verplaatsingen per vervoerwijze.
Tabel 4.1:Aantal verplaatsingen per vervoerwijze (indexcijfer 2030, 1990=100) [bron: Egeter e.a., 19983.
Stel de communicatiebehoefte vast binnen de maatschappelijke ontwikkeling; stap 2 De comrnunicatiebehoefte groeit met de econornische ontwikkeling en de mobiliteitsbehoefte (zie hoofdstuk 3, stap 2). Specifiek voor EVi geldt dat alle voertuigen en daarmee bestuurders ook feitelijk beschikken over de technische mogelijkheden om te comrnuniceren en daarmee gebruik te maken van telematicadiensten in verkeer en vervoer. De potentiele gebruikersgroep ligt daarmee direct in de orde van grootte van 80-100%.
Stel de aard van de beschikbare radiosystemen vast binnen de maatschappelijke ontwikkeling; stap 3 De invloed van de maatschappelijke ontwikkelingen op de wijze van implementatie en operationalisering van radiosystemen is relatief groot. Indien de econornie hard groeit zal een grote behoefte aan mobiele comrnunicatie ontstaan. Het is dan cornrnercieel aantrekkelijk om een landelijk dekkend en generiek netwerk uit te rollen. Indien de nadruk wordt gelegd op duurzaarnheid, vanuit bijvoorbeeld het milieu- en veiligheidsoogpunt, dan mag worden verwacht dat voor specifieke toepassingen in verkeer en vervoer ook transportspecifieke radiosystemen worden uitgerold. Een recessie in de econornie zou in tegenstelling tot economische groei kunnen leiden tot een radiosysteem dat niet landelijk maar regionaal dekkend is. Bovenstaande overwegingen zijn samengevat in tabel 4.2.
Tabel 4.2: Aard radiosysteem en ruimtelijke dekking voor de vier maatschappelijke ontwikkelingen. Maatschappelijke ontwikkeling Individuele Expansie
Partners in innovatie
Beoogde ruimtelijke dekking radiosysteem Landelijke dekking
+
Marktpartijen nemen voortouw nadruk op generieke radiosystemen Marktpartijen en overheid vullen elkaar aan nadruk op generieke radiosystemen; waar nuttig transport specifieke systemen Marktpartijen en overheid voorzien in eigen behoefte mix van generieke en transportspecifieke radiosystemen Overheid investeert mee in de netwerken van de marktpartijen nadruk op generieke radiosystemen
+
Duurzame Groei
Ieder voor Zich
Stedelijke gebieden en corridors
Regionale dekking, met de nadruk op de ontwikkeide gebieden
+
Samen Schuilen
I
+
I
Concentratie in de bestaande stedelijke gebieden en in de Randstad
In de uitwerking van de methodiek in dit rapport wordt verondersteld dat er een landelijk dekkend en generiek radiosysteem, zoals het GSM netwerk van dit moment, beschikbaar is.
Znventariseer de relevante telematicadiensten in verkeer en vervoer; stap 4 EVi is niet een afgebakende telematicadienst in verkeer en vervoer, maar een diensten 'enabler'. Een 'enabler in die zin dat EVi beveiligings- en communicatiemechanismen aanbiedt waar verschillende
diensten aan kunnen worden opgehangen. Binnen KAREN is een soortgelijk platform uitgewerkt als EVi en we1 binnen het 'functional area' (cluster) 'Provide Advanced Driver Assistance System' (PADAS) [Bossom, 2000J. PADAS kent een serie van functies, waarvan voor EVi van direct belang zijn: integratie van telecomrnunicatie in het voertuig ('Provide Vehicle Telematic Integration') en integratie van het voertuig in de telematicadiensten ('Provide Integration of Vehicle in Traffic') (zie figuur 4.3). De overige functies staan voor geavanceerde, voertuiginterne functies, zoals de voertuigfuncties gericht op de controle (lateraal en longitudinaal) van het voertuig, het vergoten van het zichtsveld voor de bestuurder, of op het eenduidig presenteren van alle informatie aan de bestuurder (geihtegreerde mens-machine interface).
KAREN - PADAS
7 Voertuig interne functies
1
Figuur 43: EVi als onderdeel van het intelligente voertuig ('Provide Advanced Driver Assistance'). De integratie van telecommunicatie in het voertuig ('Provide Vehicle Telernatic Integration') is erop gericht de signalen van de verschillende radiosystemen bij elkaar te brengen en om te zetten naar binnengekomen berichten en vice versa (zie figuur 4.4). Dit dienstencluster van groot belang voor de functionaliteit van EVi maar vormt geen bron van communicatie maar juist het platform waarop cornmunicatie kan plaatsvinden. Voor een uitwerking van de systematiek ten behoeve van inzicht in het beslag op frequentiespectrum is het hierom niet noodzakelijk de 'provide vehicle telematics integration' verder uit te werken.
KAREN - PADAS /
I
'External Service providers' en Related Road Systems'
\ t
Vehicle'
It
Provide VelucleInfrast~clure
Provide VehicleVehicle
Provide Velucle Telematic Posilion
en 'exten~alservice provider'
lntenl PADAS
Figuur 4.3 De PADAS functie gericht op integratie van telecommunicatie in het voertuig ('Provide Vehicle Telematic Integration') [bron: Bossom, 20001. De integratie van het voertuig in de telematicadiensten ('Provide Integration of Vehicle in Traffic') is erop gericht het voertuig zijn intermediaire rol te geven in de telematicadiensten. De berichten die uit de telematicadiensten als elektronisch betalen, hulp- en nooddiensten, verkeersmanagement, reisinformatie en reizigersassistentie en handhaving worden uitgewisseld met het voertuig worden binnen deze functie omgezet naar informatie (commando's) voor het voertuig dan we1 de bestuurder, en vice versa. Daarvoor beschikt het voertuig over 'inteiligentie', zijnde functies om de berichten te verwerken en andersom om berichten te produceren (zie figuur 4.4).
-
KAREN PADAS Provide htc&ratlon 5.8.2
Provide Dynamic Route Guidance A
Provide Stolen
5.8.1
5.8.6
5.8.3
Provide Pre-Trip Information
Collect Floating Cars Data
Provide Travel Information
5.8.10
Provide Road Assistance
Provide on Board LAN Interface
Provide Detection of Law Violations
Provide Electronic Financial
Provide Road
Figuur 4.4: De PADAS functie gericht op integratie van het voertuig in de telematicadiensten ('Provide Integration of Vehicle in Traffic') (bron: Bossom, 2000).
Via de PADAS functie 'Provide Integration of Vehicle in Traffic' gaat het voertuig functioneren als intermediair in de volgende clusters van telematicadiensten in verkeer en vervoer: 'Provide Electronic Payment Facilities' (PEPF) (KAREN Area 1); 'Provide Safety and Emergency Facilities' (PEPF) (KAREN Area 2); 'Manage Traffic' (MT) (KAREN Area 3); 'Provide Traveller Journey Assistance' (PTJA) (KAREN Area 6); 'Provide Support for Law Enforcement' (PSLE) (KAREN Area 7). Het voertuig participeert in deze telematicadiensten, ontvangt daarbij informatie via de functie 'Provide Vehicle Telematic Integration' (zie figuur 4.3)' verwerkt deze informatie (zie figuur 4.4) en speelt informatie terug naar andere betrokkenen binnen deze telernaticadiensten. De berichtenset bij deze telernaticadiensten is opgenomen in bijlage 5. De overige clusters van telernaticadiensten uit KAREN zijn voor EVi zijn rninder interessant omdat deze zich richten op openbaar vervoer ('Manage Public Transport Operations') of goederenvervoer ('Manage Freight and Fleet Operations).
Schat de omvang van de gebruikersgroep van telematicadiensten in; stap 5 Uitgaande van de potentiele omvang van de gebruikersgroep van 80-loo%, is een verdere verfijning aangebracht per geselecteerde telematicadienst. Hieronder volgt eerst een tabel waarin de ingeschatte omvang overzichtelijk is gepresenteerd. Deze tabel is vervolgens toegelicht per telematicadienst. Tabel 4.3: Omvang gebruikersgroep per telematicadienst bij toepassing Evi. type dienst
Dienst
gebaseerd GCeT 1 Electronic Payment Facilities: puntheffing Electronic Payment Facilities: ritheffing Safety and Emergency Facilities: melding indicent Safety and Emergency Facilities: afhandeling incident Manage Traffic, Floating Car Data Manage Traffic, Verkeersmanagementmaatregelen [wal voertuigen) Traveller Journey Assistance
I
Aanral
I
een cel
X
10%
+
KAREN Area 1, Provide Electronic Payment Facilities De uitwerking van de dienst ' Provide Electronic Payment Facilities' kan op fundamenteel verschillende wijzen plaats vinden. In navolgende tabel worden de meest belangrijke opties weergegeven.
-
-
p p
Tabel 4.4: Mogelijke opties op het betalen in het verkeer op te zetten. Registratie aan wal betalen voor- Direct betalen aflachteraf Verplaatsingsgebonden deel van de verplaatsing wegvak lijn kordon over tussenafstanden > route bij oprit-afrit aantal kilometers - zone > bij inluitrijden > verblijfstijd gehele verplaatsing - per rit - per tijdseenheid
Registratie in voertuig Betalen voor- Direct aflachteraf betalen -
A
B
D
C
Ten behoeve van het rekenvoorbeeld worden aparte aannames gemaakt voor optie A en optie C. De overige opties worden niet verder uitgewerkt. Er is gekozen voor deze twee opties om het onderscheid aan te geven tussen de problernatiek die optreedt indien gebruik wordt gemaakt van een puntheffing (hoe detecteer je de passage met generieke radiosystemen) en een verplaatsingsgebonden heffing (er moet initiatief bij het voertuig worden gelegd). KAREN area 1 optie A, Provide Electronic Payment Facilities: punthefing Er wordt verondersteld dat alle voertuigen die een bepaald punt passeren eenmalig gebruik maken van de dienst. Het veronderstelde percentage is daarom 100%. KAREN area 1 optie C, Provide Electronic Payment Facilities, rithefing Er wordt verondersteld dat 10% van de voertuigen, die op een druk moment in een cel aanwezig zijn, de rit begindigt en eenrnalig gebruik maakt van de dienst.
KAREN area 2, Provide Safety and Emergency Facilities, melding incident Er wordt verondersteld dat gedurende de eerste 5 minuten 20% van de voertuigen die een plaats van een ongeval passeren (in twee richtingen) eenmalig een melding maakt van het ongeval.
KAREN area 2, Provide Safety and Emergency Facilities, afhandeling incident Er wordt verondersteld dat alle hulpverlenende diensten (dit zijn er 15) door de centrale op de hoogte worden gehouden van nieuwe ontwikkelingen. KAREN area 3, Manage Traffic, Floating Car Data Er wordt verondersteld dat 10% van de automobilisten gebruik maakt van de dienst.
KAREN area 3, Manage Traffic, verkeersmanagementmaatregelen (wal 3 voertuigen) Er wordt verondersteld dat alle voertuigen in een gebied gebruik rnaken van de dienst en op de hoogte worden gebracht van nieuwe verkeersmanagementmaatregelen. In totaal zijn er zo'n 30 verkeersmanagementmaatregelen.
KAREN area 6, Provide Traveller Journey Assistance Er wordt verondersteld dat 10% van de automobilisten gebruik maakt van de dienst. Schets de opzet en inrichting van de ITS-dienst; stap 6 In deze stap wordt de inrichting en opzet van de fictieve dienst bepaald. In bijlage 5 wordt informatie aangereikt waaruit blijkt dat de positionering van de EVi casus binnen het scenario van de vraagzijde bepalend is voor belangrijke inrichtingsdilemma's. Voor de beschrijving van de inrichting van de dienst worden twee vragen gesteld: 'is er sprake van ge'individualiseerde ITS dienstverlening of wordt er gebruik gemaakt van generieke ITS diensten' en 'worden de aan EVi opgehangen diensten hierarchisch aangestuurd (via een centrale) of is er sprake van zelfsturing (voertuigen onderling)'. De maatschappelijke ontwikkeling kan sterk op het individu gericht zijn of juist meer op duurzame ontwikkeling waarbij het collectieve belang uitgangspunt vormt. In een zeer individuele samenleving krijgt iedere ITS gebruiker op maat gesneden advies dat voor hem op dat moment het beste resultaat oplevert. In een samenleving die meer op duurzaamheid is ingesteld wordt een advies gegenereerd dat van toepassing is voor een groep ITS gebruikers en evenwichtig gebruik van de weginfrastructuur nastreeft (collectief belang). De maatschappij kan sterk geneigd zijn tot zelfredzaamheid of meer gericht zijn op hierarchische sturing. Indien zelfredzaamheid wordt nagestreefd wordt een belangrijk deel van de ITS processen door de voertuigen onderling afgehandeld. De wal-infrastructuur is dan slechts in beperkte mate betrokken bij de processen in verkeer en vervoer. Indien voor de onderlinge comrnunicatie netwerktechnologieen worden toegepast waarbij gebruikersterminalsmet elkaar kunnen cornrnuniceren zonder de tussenkomst van een centrale, is het niet noodzakelijk gebruik te maken van het netwerk van de operator. Deze ontwikkeling kan dus aanzienlijke invloed hebben op het beslag van frequentiespectrum.
De wijze waarop de telematicadiensten worden ingericht is binnen deze casus per dienst verschillend. Daarom zijn aannames en bijbehorende inrichting beschreven. Hieronder volgt eerst een tabel waarin de waarden afkomstig uit onderstaande paragrafen worden gepresenteerd.
Tabel 4.5: Omvang berichtenstroom per telematicadienst, gebruik makende van Evi. Dienst Electronic Payment Facilities: puntheffing Electronic Payment Facilities: ritheffing Safety and Emergency - - Facilities: aanmelding Safety and Emergency - - Facilities: afhandelingManage Traffic, Floating Car Data Manage Traffic, Verkeersmanagementmaatregelen (wal 3 voertuigen) Traveller Joumev Assistance
Aantal bytes 10,3 Kbytes 10,3 Kbytes 2,1 Kbytes 1 Kbyte 50 bytes 21 Kbytes 9.4 Kbvtes
Frequentie van uitwisseling 1 maal totaal 1 maal totaal 1 maal totaal 1 maal per minuut 1 mad per 50 minuten 30 stuks totaal in een minuut
I
1 maal ~ e 5rminuten
KAREN Area 1 optie A, Provide Electronic Payment Facilities: puntheffing De uitgewisselde informatie is individueel van aard en wordt vanuit de wal ge'initieerd. Bovendien zal een vorm van identificatie en authenticatie noodzakelijk zijn. Optie A kenmerkt zich door de volgende inrichting: vaststellen van de passage van een voertuig bij een heffingspunt; het heffingspunt houdt het tarief bij, afhankelijk van tijdstip, locatie, drukte en doelgroep; ieder passerend voertuig maakt 'doelgroep' kenbaar en betaalt opgegeven tarief bij het passeren van het heffingspunt; de complete betaaltransactie wordt gedurende de passage afgehandeld. De berichten die worden uitgewisseld zijn terug te vinden in bijlage 5: aanvraag (100 byte); elektronische betaling (2 kbyte); controle en toegang betaling (2,2 kbyte); informatie over contract (6 kbyte). De totale lengte van de berichten bedraagt dus 10,3 kbyte. Optie A laat alle voertuigen die een bepaald punt passeren berichten uitwisselen. De frequentie waarmee berichten worden uitgewisseld is dus gelijk aan het aantal passerende voertuigen per tijdseenheid.
KAREN Area 1 optie C, Provide Electronic Payment Facilities: ritheffing De cornmunicatie die ten grondslag ligt aan deze dienst valt uiteen in drie delen. De voertuigen worden verondersteld zelf de verreden kilometers tijdens een rit bij te houden. Deze informatie wordt gedifferentieerd naar tijd, locatie en categorie van het voertuig. Op het moment dat het voertuig de rit
11
beeindigt meldt het zich af en geeft de verzamelde gegevens door. Aan walzijde wordt op basis van de registratie van het voertuig het tarief berekend. Als laatste wordt een betalingstransactie afgewerkt tussen voertuig en de wal. Optie C kenmerkt zich dus door de volgende inrichting: het voertuig houdt zelf de verreden kilometers tijdens een rit bij, gedifferentieerd naar tijd en locatie en koppelt deze aan de actuele 'doelgroep'status; het voertuig meldt zichzelf af en geeft registratie door; de complete betaaltransactie wordt afgehandeld. De berichten die worden uitgewisseld zijn terug te vinden in bijlage 5: aanvraag (100 byte); elektronische betaling (2 kbyte); controle en toegang betaling (2,2 kbyte); informatie over contract (6 kbyte). De totale lengte van de berichten bedraagt dus 10'3 kbyte. Optie C gaat uit van een situatie dat het voertuig aan het einde van de rit de registratie doorgeeft. Dit betekent dat voor een goede inschatting van het aantal voertuigen dat gebruik maakt van deze dienst bekeken moet worden wat het aantal voertuigen is dat een rit beeindigt en binnen de dekking van het gekozen radiosysteem valt. De aanname wordt gemaakt dat een percentage van 10% van de voertuigen in een specifieke cel per minuut haar rit beeindigt (zie ook stap 5).
KAREN Area 2, Provide Safety and Emergency Facilities, melding incident De berichten die worden uitgewisseld zijn terug te vinden in bijlage 5: melding ongeval(10 byte); informatie over aard ongeval(1 kbyte); informatie van ongeval(1 kbyte); aanvraag voorrang in verkeer (100 byte); regelen voorrang in verkeer (20 byte). De totale lengte van deze berichten bedraagt dus 2,l kbyte. Er wordt tevens aangenomen dat gedurende de eerste 5 rninuten 20% gebruik maakt van deze dienst (zie ook stap 5).
KAREN Area 2, Provide Safety and Emergency Facilities, afhandeling incident De berichten die worden uitgewisseld zijn terug te vinden in bijlage 5: coordinatie hulpdiensten (lkbyte); monitoren afwikkeling ongeval(20 byte). De totale lengte van deze berichten bedraagt dus 1 kbyte.
Ten behoeve van de afhandeling wordt aangenomen dat er ieder minuut uitwisseling van de berichten plaats vindt tussen de centrale en alle hulpverlenende voertuigen (dit zijn er 15, zie ook stap 5).
KAREN Area 3, Manage Traffic, Floating Car Data Er wordt aangenomen dat de volgende berichten t.b.v. FCD worden uitgewisseld (zie bijlage 5): verkeersinfonnatie; actuele snelheid en intensiteit (samen met verkeersinformatie 50 byte). De totale grootte van berichten voor FCD bedraagt dus 50 bytes. Er wordt aangenomen dat ieder voertuig iedere 50 minuten informatie ten behoeve van FCD wordt gecommuniceerd, hetgeen neerkomt op zo'n tien procent van de voertuigen dat om de 5 minuten FCD-informatie overzendt.
+
KAREN Area 3, Manage Traffic, Verkeersmanagementmaatregelen (wal voertuig) Er wordt aangenomen dat de volgende berichten voor verkeersmanagementmaatregelen naar voertuigen worden overgezonden (zie bijlage 5): regulerende maatregelen (20 kbyte); informatie over bruggen en tunnels (2 byte); beschikbaarheid service area (1 kbyte). De totale grootte van berichten voor de cornrnunicatie van maatregelen naar de voertuigen bedraagt dus 21 kbytes. Er wordt aangenomen dat verkeersmanagementmaatregelen alleen worden gecomrnuniceerd indien ze nieuw zijn, Er wordt verondersteld dat er 30 maatregelen worden verzonden in 1 minuut tijd.
KAREN Area 6, Provide Traveller Journey Assistance Er wordt aangenomen dat de dienst de volgende berichten cornmuniceert (zie ook bijlage 5): informatie over weg (20 byte); informatie over zicht (40 byte); on-trip informatie (4,l kbyte); bijstellen reisschema (2 kbyte). Dit betekent dat er 60 byte informatie over wegdelen wordt verstrekt en 6,l kbyte t.b.v. een reisadvies. Het aantal wegdelen waarvan bovenstaande eigenschappen moeten worden gecomrnuniceerd wordt als volgt ingeschat: het voertuig legt 75 krn af,
er zijn 2 alternatieve routes (samen dus 3 routes met een totale afstand van 225 krn), 114de deel van de weg is 'interessant' (van de 225 lun betekent dit 56 stukjes interessante informatie). Combinatie van bovenstaande gegevens levert: 56 informatie-eenheden van 60 bytes is ongeveer 3360 bytes; Samen met de adviezen bedraagt de totale grootte van berichten voor de communicatie van reisinformatie dus 9,4 kbytes. Er wordt aangenomen dat de reisinformatie eens in de 5 minuten wordt gecommuniceerd.
Znventariseer de beschikbare en verwachte radiosystemen; stap 7 Een uitgebreid overzicht van beschikbare radiosystemen en bijbehorende karakteristieken wordt gegeven in bijlage 4. Vanuit het streven EVi in een publiek-privaat samenwerkingsverband te realiseren, is binnen de casus de nadruk gelegd op het verkennen van de mogelijkheden om met GSM de gehele cornmunicatiebehoefte rond EVi voor personenauto's af te dekken. Schets de opbouw van de radiosystemen; stap 8 Ten behoeve van de positionering van de EVi case binnen het scenario van de aanbodszijde worden twee vragen beantwoord: 'welke nieuwe technologieen kunnen worden toegepast voor de radiosystemen' en 'zijn deze radiosystemen voor algemene toepassingen beschikbaar of zijn zij afgestemd op ITS toepassingen'. De technische ontwikkeling en de snelheid waarmee nieuwe technologie&ngeaccepteerd worden door de gebruiker is bepalend voor de duur van de technologie 'life cycle' en hiermee voor het type radiosysteem dat beschikbaar is in de toekomst. In een maatschappij waarin de technische ontwikkeling zeer snel verloopt zou UMTS op korte termijn verwacht kunnen worden, In een maatschappij waarin de 'life cycle' van een product wat langer is, zal langer gebruik worden gemaakt van GSM-netwerken en GPRS langzaam opkomen. UMTS laat in een dergelijk geval nog geruime tijd op zich wachten. In onderstaande figuur wordt een overzicht gegeven van de huidige verwachting over de introductie van enkele generieke radiosystemen. Belangrijke informatie over de afgebeelde systemen is terug te vinden in bijlage 3 waar tevens minder generieke radiosystemen worden beschreven.
cellulair, unicast adressering
celluiair, broadcast
radiosystemen voor korte afstand
Figuur 4.5: Overzicht van verwachting operationalisering enkele generieke radiosystemen.
In een maatschappij waarin voldoende economische groei zichtbaar is kan de behoefte aan mobiele communicatie toenemen. Voor zover deze behoefte niet al door aanbod van communicatiemedium door commercii3le partijen wordt gestimuleerd, zal zij de ontwikkeling van publiekelijk toegankelijke radiosystemen, die voor vele toepassingen bruikbaar zijn aanwakkeren. In deze maatschappelijke ontwikkeling zal er dus relatief veel behoefte zijn aan algemeen toepasbare radiosystemen. Zoals gezegd, wordt binnen deze casus uitgegaan van GSM. Stel de communicatiebehoefte vast; stap 9 In deze paragraaf wordt de communicatiebehoefte bepaald aan de hand van het aantal ITS gebruikers, de frequentie waannee berichten worden verstuurd en de lengte van deze berichten. Deze drie parameters zijn bekend omdat zij in voorafgaande stappen zijn ingeschat. Niet alleen dataverkeer ten gevolge van ITS toepassingen vormt een belasting voor mobiele netwerken maar ook mobiele diensten die niet aan ITS gerelateerd zijn. Hierom moet een inschatting worden gemaakt van de verhouding van de hoeveelheid ITS dataverkeer ten opzichte van de hoeveelheid generiek verkeer. Hiertoe wordt onderscheid gemaakt tussen een stedelijke en een landelijke omgeving.
Een stedelijke omgeving kenmerkt zich als een gebied waar een grote en geconcentreerde communicatiebehoefte bestaat waardoor strenge capaciteitseisen aan de communicatiesystemen worden gesteld. In een dergelijke omgeving wordt het communicatiesysteem voor veel verschillende doeleinden gebruikt en is er vaak nog maar beperkte capaciteit over voor ITS diensten. Er kunnen hierdoor knelpunten optreden, waarbij men tegen technische beperkingen aanloopt die vaak alleen opgelost kunnen worden door de toepassing van nieuwe technologie.
In dit rapport wordt de vereenvoudigde aanname gebruikt dat de comrnunicatiebehoefte ten gevolge van ITS toepassingen in een stedelijk gebied 10% bedraagt van de behoefte ten gevolge van algemene diensten die gebruik maken van draadloze communicatie. In een landelijke omgeving zal de totale cornrnunicatiebehoefte minder groot zijn. De capaciteit van het netwerk zal hier dan ook minder zijn dan in de stedelijke gebieden. Toch kan het voorkomen dat relatief belangrijke verkeersknooppunten (weg en water) in dit gebied liggen. Het locale en momentane gebruik van ITS kan hierdoor een relatief grote invloed hebben op de belasting van het radiosysteem, waarbij het momentane dataverkeer voor ITS vele rnalen groter kan zijn dan de hoeveelheid gebruikelijke communicatie. Indien dit knelpunt optreedt zou bijvoorbeeld kunnen worden bekeken of het aantrekkelijker kan worden gemaakt voor de netwerkoperators om te investeren in het netwerk op rurale locaties. In dit rapport wordt de vereenvoudigde aanname gebuikt dat de comrnunicatiebehoefte ten gevolge van ITS toepassingen in een landelijk gebied 2 maal groter kan zijn dan de behoefte ten gevolge van algemene diensten die gebruik maken van draadloze cornmunicatie.
In onderstaande paragrafen wordt aangeven wat de communicatiebehoefte per gei'dentificeerde EVidienst is.
KAREN Area 1 optie A, Provide Electronic Payment Facilities: puntheffing communicatie op vast punt: GSM
aantal passerende voertuigen per tijdseenheid percentage voertuigen dat ITS dienst gebruikt lengte van bericht Capaciteitseis
2000 stuks per uur (=0,56 per seconde) 100 % 10,3 Kbytes 5,7 kbytes per seconde per communicatiepunt
KAREN Area 1 optie C, Provide Electronic Payment Facilities, ritheffing communicatie over cel: GSM
dichtheid voertuigen grootte cel (straal) aantal voertuigen in een cel percentage voertuigen dat ITS dienst gebruikt frequentie uitwisseling bericht per ITS gebruiker
1000 stuks per vierkante km 500 Meter 785 Stuks 10 % (dit gebeurt iedere minuut) 1 stuk in een minuut (=0,02 per seconde)
lengte van bericht
10,3Kbytes
Capaciteitseis
13,5 kbytes per seconde per eel
KAREN Area 2, Provide Safety and Emergency Facilities, melding incident melding: GSM aantal passerende voertuigen per tijdseenheid percentage voertuigen dat ITS dienst gebruikt lengte van bericht
4000 stuks per uur (=1,1 per seconde) 20 % (gedurende eerste 5 minuten) 2,l Kbytes 466,7 bytes per seconde per communicatie-
Capaciteitseis
punt
KAREN Area 2, Provide Safety and Emergency Facilities, afhandeling incident Communicatie tbv afhandeling over cel:
GSM aantal voertuigen in een cel percentage voertuigen dat ITS dienst gebruikt frequentie uitwisseling bericht per ITS gebruiker lengte van bericht
15 Stuks 100 % 1 stuks per minuut (=0,02 per seconde)
capaciteitseis
250 bytes per seconde per cel
1 kbyte
KAREN Area 3,Manage Traffic, Floating Car Data communicatie over cel: GSM dichtheid voertuigen grootte cel (straal) aantal voertuigen in een cel
1000 stuks per vierkante km 500 meter 785 stuks
percentage voertuigen dat ITS dienst gebruikt frequentie uitwisseling bericht per ITS gebruiker lengte van bericht
10 % 1 stuks per 5 minuten (=0,003per secondd 50 bytes
capaciteitseis
13 bytes per seconde per cel
KAREN Area 3, Manage Traffic, verkeersmanagementmaatregelen(wal+ voertuigen) communicatie over cel: GSM dichtheid voertuigen grootte cel (straal) aantal voertuigen in een cel
1000 stuks per vierkante km 500 meter 785 stuks
percentage voertuigen dat ITS dienst gebruikt frequentie uitwisseling bericht per ITS gebruiker lengte van bericht
100 % 30 stuks per minuut (=0,5 per seconde)
21 kbytes 8,25 Mbyte per seconde per cel
capaciteitseis:
KAREN Area 6, Provide Traveller Journey Assistance GSM dichtheid voertuigen grootte cel (straal) aantal voertuigen in een cel
1000 500 785
percentage voertuigen dat ITS dienst gebruikt 10 frequentie uitwisseling bericht per ITS 1 gebruiker lengte van bericht 9,4 capaciteitseis ITS
2.5
Stuks per vierkante km Meter Stuks %
Stuks per 5 minuten (=0,003 per seconde) Kbytes Kbytes per seconde per cel
Stel de aungeboden communicatiecapaciteit vast; stap 10 Er is een aanbod van radiosystemen met specifieke karakteristieken. In bijlage 5 wordt beschreven dat enkele belangrijke ontwikkelingen te zien zijn op het gebied van de mobiliteit en de individualiteit van uitgewisselde infonnatie tussen processen en objecten: de dienst gaat zich aanpassen aan de technische omgeving (netwerk en gebruikersterminal) van het proces of de gebruiker die ondersteund wordt; de dienst gebruikt het gebruikersprofiel om de informatie beter af te stemmen op de voorkeur en expertise van de gebruiker; de dienst krijgt de beschikking over aanvullende gegevens om rekening te houden met de actuele situatie waarin de gebruiker zich bevindt;
de dienst gebruikt kennis van de geografische locatie om de informatie beter af te stemmen op de gebruiker; de dienst gaat zich aanpassen aan de karakteristieken van het proces dat ondersteund wordt (beveiliging, real-time karakter, etc). In geval van EVi treedt er een wisselwerking op tussen de eisen die vanuit de dienstenzijde aan de technologie van de radiosystemen worden gesteld en de beschikbare eigenschappen en karakteristieken van de radiosystemen die beschikbaar komen (zie hierom de dubbele pijlen in figuur 3.1). Het streven is imrners EVi in een publiek-privaat samenwerkingsverband te realiseren. Het is reeel te veronderstellen dat in dit samenwerkingsverband telecomoperators deelnemen.
Koppel de communicatiebehoefte aan de communicatiecapaciteit; stap 11 In deze stap wordt op basis van een bepaalde cornrnunicatiebehoefte in termen van vereiste bandbreedte en karakteristieken zoals beveiliging, betrouwbaarheid, individualiteit van de dienst, een keuze gemaakt voor een specifiek radiosysteem. De beschikbaarheid van radiosystemen hangt, zoals is beschreven in de stappen 3 , 7 en 8, af van met name de maatschappelijke ontwikkelingen. De keuze voor het radiosysteem hangt af van de karakteristieken (en inrichting op organisatie niveau) van de dienst. In de uitwerking van de methodiek in dit rapport is de keuze gemaakt om elk van de diensten gebruik te laten maken van GSM. Hieronder staat beschreven dat voor tenrninste een dienst (puntheffing) deze keuze niet de meest logische is, waarmee tevens wordt aangetoond dat de netwerkkeuze niet triviaal is. Het communicatiedeel van de puntheffing (KAREN area 1) kan worden gerealiseerd door toepassing van een radiosysteem dat geschikt is voor korte afstanden. Vanuit infrastructuur langs de kant van de weg kan op deze manier informatie uitgewisseld worden met voertuigen die passeren. Zowel transponder systemen (Dedicated Short Range Communication; DSRC) als Bluetooth zijn ontworpen voor zowel de situatie dat een netwerk terminal van onbekende afkomst verbinding zoekt als de mogelijkheid dat er een verbinding tot stand wordt gebracht met de netwerkterminal. Deze technologieen zijn dus in staat om op het moment dat een terminal zich binnen een bepaalde zone bevindt een verbinding te leggen. Bij DSRC zal de zeer korte tijd, dat een voertuig passeert, voldoende zijn om de informatie uit te wisselen. Bij Bluetooth-systemen is er een langere tijd nodig om de comrnunicatie op te zetten, wat betekent dat het voertuig met aangepast snelheid het baken zal moeten passeren. Cellulaire netwerken met unicast adressering die bidirectioneel zijn, zoals GSM, zijn ontworpen voor een ander scenario. Een GSM verbinding wordt opgestart door de bellende partij ongeacht de toestand van de gebelde partij. Het feit dat een terminal zich binnen een bepaalde zone begeeft is dus geen reden voor het netwerk om speciale acties uit te voeren. Hierop bestaat een uitzondering. Op het moment dat een terminal uit het bereik van een bepaalde cel raakt en binnen de dekking van een ander zal het netwerk automatisch een 'hand-over' actie uitvoeren. Hierbij wordt gebruik gernaakt van een controle kanaal waarover alle besturingsberichten binnen het GSM-netwerk verstuurd worden. Theoretisch gezien zou het ten behoeve van 'puntheffing' mogelijk zijn te detecteren dat een bepaalde
GSM-terminal (in een voertuig) zich binnen een bepaalde cel bevindt. Wanneer deze cel overeenkomt met een zeker weggedeelte kan op deze manier worden vastgesteld dat een voertuig hier rijdt. Hieraan kleven zeker nog behoorlijk wat technische haken en ogen, die verder onderzocht dienen te worden. Om bijvoorbeeld te detecteren of een voertuig op een wegdeel rijdt waarvoor de heffing geldt, en niet op een parallelweg er net naast is voldoende precisie nodig. Dit vraagt om kleine GSM-cellen die alleen het betreffende wegdeel beslaan. Buiten het feit dat dergelijke cellen moeilijker te realiseren zijn, is het bij Meine cellen ook de vraag of de 'hand-over' naar deze cel voldoende snel kan worden uitgevoerd (voordat een voertuig weer uit de cel is). Deze snelle hand-over moet dan ook kunnen worden gerealiseerd wanneer er een groot aantal voertuigen passeert. Een mogelijkheid die wellicht in de toekomst beschikbaar komt is plaatsbepaling binnen GSM-netwerken. Hierbij kunnen de signalen van verschillende GSM-basisstations gebruikt worden om de positie van een terminal te bepalen. Het is de vraag of hiermee voldoende nauwkeurigheid kan worden bereikt om te kunnen vaststellen of een voertuig werkelijk op het wegdeel rijdt waarvoor de heffing geldt. Een tweede vraag die hierbij wordt opgeroepen richt zich op mogelijkheid om deze positionering te initieren opdat niet alle voertuigen continue behoeven te worden gevolgd.
I
I
Voor de EVi casus is steeds aangenomen dat de dienst gebruik maakt van het GSM netwerk. Met de eventuele beschikbaarheid van GPRS en UMTS wordt in dit voorbeeld vooralsnog geen rekening gehouden.
In de uitwerking van de methodiek in dit rapport is dus de keuze gemaakt om elk van de diensten gebruik te laten maken van GSM.
1
I
Stel de mogelijkheden tot integrdie van de communicatie vast; stap 12 De wijze waarop de dienst wordt georganiseerd is bepalend voor de mogelijkheid tot bundeling van berichtenstromen. Elk van de diensten die aan het EVi raamwerk kan worden opgehangen is zender of ontvanger van een aantal berichten tussen voertuig en de walkant. In het algemeen kan het hierdoor voorkomen dat informatie meerdere malen als deel van verschillende berichten wordt uitgewisseld tussen het voertuig en de walkant. De tussenkomst van een infomediair zou hier verandering in aan kunnen brengen. Informatie zou dan slechts een maal worden uitgewisseld tussen het voertuig en de walkant waarna de infomediair zorg draagt voor de comrnunicatie van de informatie naar een vrijwel onbeperkt aantal bestemmingen via het vaste communicatienetwerk.
Figuur 4.6: Illustratie van de rol van een infomediair. De toepassing van infomediairs heeft een verlichtend effect op het beslag op frequentiespectrum. Hierboven is aangegeven hoe deze vermindering van de capaciteitseis in het geval van EVi wordt gerealiseerd, Gezien het ontbreken van een duidelijke Trusted Third Party structuur, de risico's met betrekking tot de bescherming van privacy en een mogelijk conflict met de commercible belangen van de marktpartijen, is de toepassing van een infomediair nog allerminst triviaal. Hierom is er bij de uitwerking van de systematiek voor gekozen uit te gaan van een 'worst case' scenario' waarin geen gebruik wordt gemaakt van infomediairs.
Technische conclusie beslag op de communicatiecapaciteit bij toepassing EM In voorgaande paragrafen is de capaciteitseis die wordt gesteld door de verschillende ITS-applicaties aan het communicatiesysteem bepaald. Hierbij is aangenomen dat de applicaties die aan EVi kunnen worden opgehangen, gebruik maken van GSM voor het uitwisselen van berichten. De capaciteitseis is sterk afhankelijk van de inrichting en opzet van de beschouwde applicatie, en wordt voornarnelijk bepaald door het aantal gebruikers van de ITS-dienst, de lengte van de berichten die ten gevolge van de dienst worden uitgewisseld en de frequentie waarmee deze worden uitgewisseld. De berekende capaciteitseis loopt uiteen van enkele byteslsec per cel, zoals bijvoorbeeld voor 'floating car data', tot ruim 8 Mbytelsec per cel, zoals voor de 'verkeersmanagement van voertuigen' (zie ook onderstaande tabel). In de rekensom wordt alleen gekeken naar de hoeveelheid dataverkeer ten gevolge van de geidentificeerde telematicadiensten rond EVi. In de praktijk zal er ook veelvuldig gebruik gemaakt worden van algemene mobiele communicatie, die niet aan ITS is gerelateerd. Zoals in stap 9 wordt aangegeven is de verhouding tussen dataverkeer ten gevolge van EVi gerelateerde toepassingen en algemene diensten afhankelijk van de mate waarin het netwerk maximaal is uitgerold. De verwachting is dat deze situatie sterk verschillend zal zijn voor een stedelijke omgeving of juist een meer landelijke orngeving.
Tabel 4.6:
Capaciteitseis per telematicadienst bij toepassing Evi. -
Frequer~tie bericht een maal Electronic Payment Facilities: puntheffing een mad Electronic Payment Facilities: ritheffing Safety and Emergency Facilities: aanmelding een maal Safety and Emergency Facilities: afhandeling 1 / min 1 / 5 min Manage Traffic, Floating Car Data Manage Traffic, Verkeersmanagementmaat1 / 2 sec regelen (wal voertuigen) 1 1/5 min Traveller Journey Assistance Applicarie
+
I
Aantal gebruikers 2000 /uur 80 lmin 800 1 uur 15 800 800
Grootte bericht
-
- 10 Kbyte - 10 Kbyte
-
- 2 Kbyte
-
-
- 80
(
-
Capaciteitseis
- 6 Kbyte/sec/cel - 14 Kbytelseclcel - 500 Bytes/sec/cel
- 250 Bytes/sec/cel
- 1 Kbyte - 50 byte - 20 Kbyte
- 15 bytes/sec/cel - 8 Mbytels
- 10 Kbyte
- 3 Kbyte/sec/cel 1
Het gebruik van GSM kent verschillende mogelijkheden voor datacommunicatie. Hieronder wordt kort aangegeven hoe deze vormen zich verhouden tot de uitgewerkte rekensom. GSM SMS Voor het verzenden van kleine berichten kan gebruik gemaakt worden van SMS. SMS rnaakt gebruik van een GSM controlekanaal. Op momenten dat er veel GSM verkeer plaats vindt wordt het controlekanaal vaker bezet en neemt de capaciteit die SMS ter beschikking staat dus af. Een SMS bericht kan maximaal 160 karakters (bytes) lang zijn. Voor het versturen van een bericht dat langer is dan 160 byte zijn meerdere SMS-berichten nodig.
GSM SMS zou gebruikt kunnen worden voor Floating Car Data waarbij korte berichtjes dienen te worden verzonden. De maximale datasnelheid die met SMS over 66n controlekanaal kan worden bereikt is 600 bithec of we1 75 byteslsec. De capaciteitseis voor Floating Car Data ligt hier onder, zodat hierbij naar verwachting geen problemen zullen optreden. Te meer omdat binnen CCn cel vaak meerdere frequentiekanalen (en dus ook controlekanalen) worden ingezet om voldoende capaciteit te realiseren. Hiermee zullen ook de mogelijkheden voor SMS groter zijn. Een bijzonder vorm van SMS is de zogenaamde Cell Broadcast Service (CBS). In dit geval wordt het controle kanaal gebruikt om een bericht dat veel lijkt op een standaard SMS boodschap te broadcasten naar alle terminals die zich in de beschouwde cel bevinden. In tegenstelling tot SMS is CBS uitermate geschikt om voor een regionaal gebied alle voertuigen een en hetzelfde bericht (rnits niet te lang) te sturen. Indien binnen de dienst 'verkeersmanagement' de berichten kunnen worden gebroadcast en de bijbehorende lengte van de berichten drastisch wordt gereduceerd kan gedacht worden aan bijvoorbeeld CBS. Zoals de inrichting en opzet van de fictieve diensten in dit rapport wordt gedefinieerd, is de berichtenstroom overwegend te groot van karakter voor toepassing van CBS.
GSM data-kanaal Binnen een GSM-netwerk is het mogelijk om een verbinding op te zetten voor de transmissie van data. Deze optie is met name geschikt voor het in BCn keer verzenden van grotere hoeveelheden data, zoals bijvoorbeeld het geval is bij Electronic payment, Verkeersmanagementrnaatregelenwegverkeersystemen en voertuigen.
Voor een GSM-data verbinding geldt het volgende: er is 1 communicatiekanaal nodig per 'actieve' gebruiker; er zijn 7 comrnunicatiekanalen (en 1 controle kanaal) beschikbaar per frequentiekanaal van 200 KHz; de datasnelheid die over 1 comrnunicatiekanaal kan worden gerealiseerd is maximaal 9,6 kbidsec, meer realistisch is 4,8 kbitlsec per communicatiekanaal. Binnen een GSM-cel zijn vaak meerdere frequentiekanalen beschikbaar. Zo worden in de praktijk vaak 3 frequentiekanalen per cel ingezet. Samen worden dan 21 cornmunicatiekanalen ondersteund. Er kunnen in een cel op deze manier gelijktijdig 21 verbindingen worden opgezet. Iedere verbinding biedt een maximale datasnelheid van 9,6 kbit/sec. De maximale capaciteit van een cel is in dit geval ongeveer 200 kbidsec of we1 25 kByte/sec waarbij de 'verliezen' door het veelvuldig opbouwen en afsluiten van de verbinding niet worden meegerekend. Hiermee zouden de meeste applicaties, uitgezonderd de 'verkeersmanagement' toepassingen, kunnen worden ondersteund. Samen zouden de overige applicaties vrijwel de totale beschikbare capaciteit in beslag nemen. Gezien het reguliere gebruik van GSM (mobiele telefoniediensten) zou in deze situatie een uitbreiding van de capaciteit in de cel door het inzetten van CCn of meer extra frequenties gewenst zijn. In veel gevallen (bijvoorbeeld landelijk gebied) zal deze uitbreiding mogelijk zijn. In stedelijke gebieden, waar de communicatiebehoefte aanmerkelijk groter is, kunnen echter knelpunten optreden bij een verdere uitbreiding van de capaciteit van het netwerk door gebrek aan frequenties die zonder interferentieproblemen kunnen worden gebruikt. Het zijn juist de stedelijke gebieden waar het beslag dat op mobiele netwerken ten gevolge van generieke toepassingen (niet-ITS gerelateerd) reeds het grootst is. Omdat er veel verbindingen voor zeer korte tijd moeten worden opgezet, is de vorm van communicatie die GSM eigen is niet efficient. Het opzetten van de verbindingen (GSM is circuit-switched) vormt een belasting van de controle kanalen in het netwerk en neemt een zekere tijd in beslag die voor enkele beschouwde gevallen langer kan zijn dan de duur van de werkelijke datatransmissie. Deze inefficiency is nog niet meegenomen in de rekensom. Dit betekent dat de toepassing van het GSM netwerk voor uitwisseling van berichten, ook indien de netwerkconfiguratie of de inrichting van de dienst wordt aangepast aan de capaciteitseisen, geen efficiente oplossing is. GPRS (binnen het GSM netwerk) De GPRS dienst die binnen GSM netwerken wordt ge'introduceerd biedt meer efficignte mogelijkheden voor datacomrnunicatie. Dit komt omdat GPRS, in tegenstelling tot GSM dataverbindingen, packet switched is. Data wordt in pakketjes verdeeld en met hoge transmissiesnelheid over het netwerk getransporteerd zodra hiervoor capaciteit beschikbaar is. Hierdoor kunnen op effectieve en efficiCnte wijze zowel kleine berichtjes als grote hoeveelheden data worden verzonden. Deze verbetering wordt zowel gerealiseerd voor de communicatie vanuit de gebruikersterminal naar het basisstation toe als voor de cornmunicatie vanuit het basisstation naar de gebruikersterminal. De maximale transmissiecapaciteit die voorlopig voor GPRS verwacht wordt is 170 kbidsec per cel (technisch
gezien zou meer mogelijk zijn). Dit komt dus overeen met 21 kByte/s voor toepassingen in verkeer en vervoer. GPRS biedt hiermee mogelijkheden voor de aan EVi opgehangen applicaties maar niet voor de 'verkeersmanagement' toepassingen. GPRS biedt dus een afzonderlijke applicatie meer bandbreedte maar heeft als netwerkoplossing niet meer capaciteit dan het huidige GSM netwerk. Wanneer de beschouwde applicaties via GPRS worden gerealiseerd betekent dit nog steeds dat ongeveer de helft van de capaciteit in beslag genomen wordt door diensten die aan EVi zijn opgehangen. Een uitbreiding van de GPRS-capaciteit of een overgang naar UMTS is dus wenselijk. Ook moet bekeken worden hoeveel efficientie gewonnen kan worden door de inrichting en opzet van de diensten te wijzigen. Hierbij vormt ook de mogelijkheid informatie en diensten te bundelen (stap 12) een belangrijke optie. Hoewel het capaciteitsprobleem niet door GPRS wordt opgelost doordat essentieel meer bandbreedte ter beschikking kan worden gesteld, wordt opgemerkt dat GPRS efficienter met de bandbreedte omgaat en eventuele capaciteitsproblemen hiermee worden verkleind.
+
voertuigen)' wegverVooralsnog kan een applicatie als 'Verkeersmanagementmaatregelen (wal keersystemen' bij de geschetste opzet en inrichting niet zonder meer met GSM worden gerealiseerd. Hiertoe is de capaciteit onvoldoende. De dienst moet dus op maat worden toegesneden op GSMgebruik.
5
CONCLUSIES EN AANBEVELINGEN
Na een toelichting op de systematiek en de uitwerking van een casus met deze systematiek, wordt in dit hoofdstuk de koppeling gelegd met de doelstelling uit hoofdstuk I, om specifiek te zijn: het Nationale Frequentie Plan (NFP), Elektronische Voertuiginformatie (EVi) en Nationale ITS Architectuur.
5.1
Algemene conclusies en beleidsaanbevelingen
Analoog aan het NFP kan onderscheidt worden gemaakt naar vier groepen van telernaticadiensten, namelijk zakelijke diensten, ornroepdiensten, diensten met een vitaal overheidsbelang en overige mobiliteitsdiensten. Ter illustratie zijn de clusters van telernaticadiensten uit KAREN worden gekoppeld aan deze vier 'NFP-groepen': zakelijke diensten - 'Provide Traveller Journey Assistance', 'Manage Public Transport Operations' en 'Manage Freight and Fleet Operations', 'Provide Safety and Emergency Facilities' (terugvinden van gestolen voertuigen); ornroepdiensten - niet direct een dienst uit KAREN. WeIlicht kunnen hier de infotainmentdiensten onder worden geplaatst (zoals het 'downloaden van video's en computerspelletjes), welke veelvuldig met ITS in verband worden gebracht; diensten met een vitaal overheidsbelang - 'Provide Safety and Emergency Facilities' (incidenten), in zekere zin 'Manage Traffic' en 'Provide Support for Law Enforcement' overige mobiliteitsdiensten - niet direct een dienst uit KAREN. Oefenen met de voorgestelde systematiek heeft een aantal lessen naar boven gebracht gericht op telematicadiensten in het algemeen. Deze zijn kort toegelicht.
Les 1. Rond telematicadiensten in verkeer en vervoer lopen een aantal discussies die direct van invloed zijn op elkaar en daarom bij elkaar gebracht moeten worden. Rond telernaticadiensten in verkeer en vervoer lopen verschillende discussies 10s van elkaar. Enkele voorbeelden zijn: kan de privacy en bij voorkeur zelfs de anonirniteit worden gewaarborgd, ook bij locatiegebonden en op het individu toegespitste diensten? kunnen telernaticadiensten worden ingezet als beleidsinstrument bij het verbeteren van de bereikbaarheid en leefbaarheid? kan worden aangesloten bij generieke, marktconforme radiosystemen, ook voor telematicadiensten van de overheid? Waarborgen van de privacy kan ertoe leiden dat een mobilist Ben en hetzelfde bericht meerdere malen moet cornrnuniceren via het radiosysteem, steeds met een andere service provider. Op deze rnanier houdt de mobilist grip op de berichten en de eigen privacy. De service provider mag het ontvangen bericht alleen onder strikte voorwaarden en op verzoek van de mobilist doorsturen via vaste lijnen naar andere service providers. Dit kan tot een forse dubbeling van verstuurde berichten leiden.
Telematicadiensten als beleidsinstrument betekent dat de diensten voor alle mobilisten toegankelijk moeten zijn. De doelgroep kan daarmee een paar keer groter worden, dan vanuit commerciele overwegingen nodig is. Beide overwegingen kunnen leiden tot een grote doelgroep met veel berichtenverkeer, dat zich moeilijk laat afhandelen via generieke, marktconforme radiosystemen. Kortom, het is niet vanzelfsprekend dat de verschillende discussies ook daadwerkelijk naar hetzeifde spoor leiden. Het is dan ook aan te bevelen de verschillende discussies bij elkaar te brengen en de gevolgen van de ene discussie op de andere inzichtelijk te maken.
Les 2: In hoeverre een radiosysteem we1 of niet voldoet hangt samen met de specifieke eisen ten aanzien van de beschikbaarheid en betrouwbaarheid van de ondersteunde telematicadiensten in verkeer en vervoer Iedere telematicadienst in verkeer en vervoer stelt eigen kwaliteitseisen. Zo werkt een dienst als 'verkeersmanagement' alleen wanneer de berichten vanuit de verkeerscentrale bij alle weggebruikers correct en op het juiste moment overkomen. Een dienst als 'noodhulpoproep' werkt alleen als de oproep vanuit een mobilist of voertuig correct en op het juiste moment overkomt bij de alarmcentrale. Het zijn dit soort van specifieke eisen waarop de radiosystemen kunnen beoordeeld op hun geschiktheid voor een telematicadienst. Voor een goede keuze van een radiosysteem moeten dan ook eerst alle kwaliteitseisen worden ge'inventariseerd. Les 3: Knelpunten als gevolg van het 'beslag' op de lokaal beschikbare communicatiecapaciteit kunnen zowel technisch, als economisch van aard zijn. Gegeven een lokale cornrnunicatiebehoefte kunnen zowel technische als economische knelpunten ontstaan in relatie tot de beschikbare radiosystemen. Een technische knelpunten is bijvoorbeeld: zelfs bij de rninimale celgrootte van het cellulaire radiosysteem is de comrnunicatiecapaciteit te klein voor de aanwezige cornmunicatiebehoefte. Een ander voorbeeld van een technisch knelpunt: de passagesneiheden van de voertuigen zijn te hoog of de onderlinge afstanden zijn te klein voor het beschikbare transpondersysteem. Een economisch knelpunt is bijvoorbeeld: vanuit de behoefte aan mobiele telefonie wordt in een dunbevolkt gebied gewerkt met relatief grote cellen voor het cellulaire radiosysteem, daar waar de telematicadiensten in verkeer en vervoer om aanmerkelijk kleinere cellen vragen. De vraag is of het kosteneffectief is voor de telecom-operator Meinere celgroottes te realiseren specifiek voor verkeer en vervoer. Met beide typen van knelpunten moet rekening worden gehouden. Les 4: Knelpunten als gevolg van het 'beslag' op de (lokaal) beschikbare communicatiecapaciteit kunnen ontstaan doordat de inrichting van de telematicadienst niet is afgestemd op het radiosysteem. Bij de inrichting van een telematicadienst gaat het erom keuzes te maken ten aanzien van ondermeer: aantal, aard en omvang van de berichten; bundeling van berichtenstromen met andere telematicadiensten en, de plaats waar informatie wordt verwerkt (bij de afzender, bij de ontvanger of bij beiden).
Bij het maken van deze keuzes moet rekening worden gehouden met de beperkingen die de (potentieel te gebruiken) radiosystemen met zich mee brengen ten aanzien van communicatiecapaciteit. Anders is het niet ondenkbeeldig dat telematicadienst te weinig efficient omgaat met het comrnunicatiekanaal, bijvoorbeeld doordat het te grote berichten hanteert, te veel 'overhead' in cornmunicatie met zich meebrengt, of nodeloos veel informatie door de ether verstuurd. Les 5: Naarmate de samenhang tussen de telematicadiensten toeneemt, neemt de keuzevrijheid in te gebruiken, complementaire radiosystemen a$ In beginsel zijn er diverse complementaire radiosystemen. Uit bijlage 3 bijvoorbeeld volgt dat de cellulaire radiosystemen GSM, MOBITEX en TRAXYS complementair zijn. Stel er zijn drie complementaire radiosystemen. Wanneer nu bijvoorbeeld voor elektronisch betalen wordt gekozen voor radiosysteem A als drager, dan ligt het in de lijn om van datzelfde radiosysteem A gebruik te maken voor verkeersinformatie. Op zo'n manier krijgt radiosysteem A binnen de telematicadiensten een steeds sterkere positie ten opzichte van de overige twee, complementaire radiosystemen. Uiteindelijk wordt radiosysteem A de de-facto standaard. Een soortgelijke ontwikkeling is nu bijvoorbeeld gaande richting GSM, dat door de Automotive industrie wordt geadopteerd.
Deze lessen leiden tot de volgende conclusies: 7. De beperkingen van de beschikbare en verwachte radiosystemen (zowel in technisch als econornische zin) moeten in ogenschouw worden genomen bij het inrichten van telernaticadiensten, opdat de kritische punten in het cornmunicatienetwerk kunnen worden aangeduid; 8. De dekkingsgraad van de radiosystemen en de aangeboden cornmunicatiecapaciteit moet aansluiten bij de 'verkeerskundige kaart' van Nederland (waar lopen welke verkeerstromen, in welke gebieden of langs welke transportassen zijn welke telernaticadiensten gewenst?) 9. Bij een toenemende samenhang in telernaticadiensten zal een aantal radiosystemen als de-facto standaards naar boven komen drijven. Idealiter beschikken deze radiosystemen over extra ruimte om in capaciteit en dekkingsgraad te groeien. De conclusies kunnen worden omgezet in de volgende aanbevelingen voor acties: 10. Breng de mogelijkheden en wettelijke kaders (randvoorwaarden) in beeld voor 'infomediairs' ('Trusted Third Parties'). 'Infomediairs' kunnen helpen bij het verhogen van de efficientie van de cornrnunicatie; 11. Stel per uitgegeven, c.q. uit te geven frequentie vast welke telernaticadiensten in verkeer en vervoer gebruik kunnen maken van het bijbehorende radiosignaal en stel een 'bovengrens' aan de cornmunicatiebehoefte.Een bovengrens die richting telecom providers aangeeft welke cornrnunicatiebehoefte verwacht kan worden, indien de telernaticadiensten in verkeer en vervoer van de grond komen. Een bovengrens ook, die richting service providers aangeeft dat ze efficient moeten omgaan met de beschikbare ruimte bij de inrichting van hun dienst; 12. Schets vanuit de telernaticadiensten in verkeer en vervoer de gewenste kwaliteit (waaronder dekkingsgraad langs de verkeers- en vervoerstromen, beschikbaarheid, betrouwbaarheid en aantal gebruikers) van de verschillende radiosystemen.
5.2
Conclusies en beleidsaanbevelingen rond EVi
Voor EVi is een casus uitgewerkt langs de uitgewerkte systematiek. Deze casus heeft de volgende lessen naar boven gebracht.
Les 6. Het voertuig gaat actief participeren -
in een aantal parallel lopende telematica diensten. Dit slaat terug op de inrichting van de betrokken telematicadiensten. Via EVi gaat het voertuig actief participeren in telematicadiensten in de vorm van een mobiele sonde, een intermediair tussen de service providers en de bestuurder en intermediair tussen de verschillende telematicadiensten. Omgekeerd moeten de telematicadiensten ook zijn ingericht op deze rol. Een telematicadienst als 'verkeersmanagement' bijvoorbeeld, gaat nu veelal uit van inwinnen via de infrastructuur (intensiteiten en snelheden van het passerende verkeer, incidenten) en inzetten van maatregelen, die via lichtsignalen, geluid of fysieke barribres worden overgebracht op de bestuurder. Zo'n dienst kan in geval van EVi zodanig worden ingericht dat verkeersinformatie uit de bewegingen van de voertuigen wordt afgeleid ('floating car data') en maatregelen direct aan het voertuig worden doorgeseind en het voertuig er of zelf op reageert dan we1 ze doorspeelt aan de bestuurder. Les 7. Het is niet zondemzeer mogelijk om voor alle telematicadiensten mee te liften met generieke, marktconforme radiosystemen, zonder dat er (ingrijpende) aanpassingen worden aangebracht in dienst of radiosysteem teneinde aan de specifieke kwaliteitseisen vanuit verkeer en vervoer te kunnen voldoen. Zoals gezegd is, vanuit het idee EVi in publiek-privaat samenwerkingsverband te implementeren, het streven ernaar zo veel mogelijk gebruik te maken van generieke, marktconforme radiosystemen. Dat stelt hoge eisen aan het radiosysteem. Een toets in hoeverre GSM in staat als primaire drager voor EVi te fungeren, laat zien dat er gebieden zijn aan te wijzen (met name stedelijke en landelijke gebieden) waar GSM sec (dus ook zonder 'Cell Broadcasting' extensie) niet de garantie kan bieden dat alle berichtenverkeer naar behoren kan worden afgewikkeld. Met name voor kritische diensten als verkeersrnanagement en noodhulpoproep is dat onaanvaardbaar. Dat betekent dat of de inrichting van de dienst verder moet worden aangepast (minder berichten en kleinere berichten) edof het GSM netwerk moet worden aangepast aan EVi (bijvoorbeeld kleinere cellen langs verkeersdrukke punten en trajecten, of Cell Broadcasting). Beide aanpassingen kunnen als ingrijpend worden betiteld. Soms kan of wil een service provider de inrichting van een telematicadienst niet (verder) aanpassen. Andersom is het de vraag of telecom-operators willen investeren in het GSM-netwerk, daartoe aangezet door EVi. Het resultaat van de uitwerking van de EVi-casus met GSM is breder getrokken en omgezet naar een les, geformuleerd voor generieke, marktconforme radiosystemen in het algemeen. Les 8. De keuze tussen generieke, marktconfome radiosystemen en transportspec@eke radiosystemen is ten dele een keuze tussen investeren in een eigen netwerk, dan we1 'mee-investeren' in een generiek netwerk. Bij de toelichting op les 7 bleek reeds dat het in geval van GSM als drager voor EVi nodig kan zijn het GSM netwerk aan te passen, c.q. te verrijken. Kleinere cellen op verkeersdrukke locaties edof
Cell Broadcasting vragen om extra investeringen. De vraag is wie deze investeringen gaat betalen, wanneer ze bijvoorbeeld nodig zijn voor telematicadiensten van de overheid (denk aan verkeersmanagement of betalen voor gebruik van de infrastructuur). Een alternatief is voor deze diensten een afzonderlijk, transportspecifiek radiosysteem (als DSRC) uit te rollen en te benutten. Ook dit brengt extra investeringen met zich mee, nu direct voor rekening van de service provider. Bij extra investeringen in het GSM netwerk resten voor de overheid nog twee opties, namelijk: (i) direct betalen en mee-investeren in het netwerk en (ii) de extra investeringen laten betalen door de telecom-operators, die ze vervolgens verrekenen in de tarieven voor het gebruik van GSM in de telematicadiensten van de overheid. Les 9. De paradox van EVi is dat volledige vrijheid ten aanzien van het inrichten van de telematicadiensten vraagt om een brede set van radiosystemen in het voertuigplatform, tenvijl de kracht van EVi juist ligt bij een afgebakende set aan radiosystemen. Wanneer EVi op voorhand zo veel mogelijk vrijheid wil laten aan de manier waarop de telematicadiensten (waarin het voertuig gaat participeren) worden ingericht, moet EVi met een brede set aan radiosystemen worden uitgerust. De kracht van EVi ligt nu juist bij het bundelen van alle berichten uitwisseling met het voertuig via een afgebakende set aan radiosystemen. Daarmee lijkt EVi directe invloed uit te oefenen op de wijze waarop de telematicadiensten worden ingericht, nu (ten opzichte van les 6) door de beperkingen in de gekozen set van radiosystemen. Deze les sluit aan bij les 5. Les 10. Na voertuig-wal communicatie zal in de verdere toekomst voertuig-voertuig communicatie zijn intrede doen. In het KAREN cluster 'Provide Advanced Driver Assistance' (PADAS) is opgenomen: voertuig-wal comrnunicatie, voertuig locatiebepaling en voertuig-voertuig communicatie. Voertuig-voertuig communicatie is een logisch te verwachten vervolgstap in de drang naar steeds meer interactie tussen de voertuigen en zo het versterken van. het zelforganiserend vermogen van het verkeer. Een vermogen dat moet helpen bij een optimaler en veiliger benutting van de infrastructuur. In de onderzoeksprogrammrna's is waarneembaar dat dit voor de automotive een nieuwe stap is na de ADA-systemen (Advanced Driver Assistance).
Uit deze lessen kunnen de volgende conclusies worden afgeleid: 13. GSM sec (dus zonder aanvullende afstemrning van het GSM-netwerk op het verkeer en vervoer en ook zonder extensies als 'Cell Broadcasting') als primaire drager voor EVi is minder raadzaam, aangezien er gebieden zullen zijn (met name stedelijke en landelijke gebieden) waar GSM sec niet de garantie kan bieden dat alle berichtenverkeer rond EVi naar behoren kan worden afgewikkeld. Dat beperkt de mogelijkheden om met EVi ook kritische telernaticadiensten als verkeersmanagement en noodhulpoproep naar behoren te ondersteunen; 14. Het radiosysteem dat we1 als primaire drager voor EVi kan fungeren moet beschikken over een grote bandbreedte (veel cornmunicatiecapaciteit) voor data om de berichtenstroom uit de verschillende telematicadiensten tegelijkertijd af te handelen, alsmede de mogelijkheid tot priori-
teitsverlening om belangrijke berichten (als een noodhulpoproep) extra kans van doorkomen te geven en, 15. Het EVi-concept is gebaat bij de rol van een infomediair. De conclusies kunnen worden omgezet in de volgende aanbevelingen voor acties: 1. Schets blauwdrukken voor de wijze waarop die telematicadiensten in verkeer en vervoer kunnen worden ingericht, waarin het voertuig via EVi actief participeert; 2. Vertaal de blauwdrukken in kwaliteitseisen aan de radiosystemen (waaronder de dekkingsgraad en de geografische spreiding in aangeboden communicatiecapaciteit, de beschikbaarheid, betrouwbaarheid en het beoogde aantal gebruikers); 3. Selecteert de voorkeursradiosystemen voor EVi. Verder nog een aanbeveling die hier 10s van staat: 4. Breidt het EVi concept uit met eenduidige locatiebepaling van het voertuig en, met oog op de toekomst, met voertuig-voertuig cornrnunicatie. Op Europees niveau wordt binnen het project Delta-platform (trekker is Ertico) in samenwerking met de industrie toegewerkt naar een in-car architectuur. Dit Delta-platform kan wellicht dienen als platform voor EVi.
5.3
Conclusies en beleidsaanbevelingen rond ITS Architecturen
Bij het inventariseren van telematicadiensten in verkeer en vervoer en de bijbehorende berichten is gebruik gemaakt van Europese ITS architecturen als KAREN en COMETA. Bij de opzet van de systematiek is voortgeborduurd op de voorgestelde werkwijze in het Nationale ITS Referentiemodel (allen zijn in bijlage 2 kort toegelicht). Het werken met de architecturen en het Referentiemodel heeft de volgende les naar voren gebracht. Les 11. De consequenties van de omvang van de gedejnieerde berichtenstromen komen pas naar voren wanneer de berichtenstromen in relatie worden gebracht met de massaliteit van het verkeer en vewoer, zijnde het grote aantal mobilisten en voertuigen. In alle architecturen worden op functioneel niveau berichtenstromen gedefinieerd tussen de verschillende functies of de verschillende rollen. Daarmee wordt de samenhang tussen de diverse telematicadiensten in beeld gebracht en wordt een gemeenschappelijke berichtenset gedefinieerd. De consequenties van deze berichtenstromen worden pas inzichtelijk wanneer ze in relatie worden gebracht met de massaliteit van het verkeer. Bijvoorbeeld met de circa zes miljoen voertuigen, die we in Nederland rijk zijn. Pas dan komen de beperkingen van de radiosystemen naar voren. Beperkingen die technisch van aard zijn, maar ook econornisch van aard kunnen zijn (de wijze waarop de radiosystemen zijn uitgerold in Nederland). Deze beperkingen kunnen afbreuk doen aan de technologic onafhankelijkheid van de architecturen, wanneer blijkt dat slechts een beperkt aantal radiosystemen een dergelijke berichtenstroom af kunnen handelen.
Ten aanzien van het Nationale ITS Referentiemodel [Koningsbruggen, De Smet, e.a. 20011 leidt deze les tot de volgende aanbevelingen: 1. Voeg de systematiek toe als verdieping van de ontwerpstappen uit het ITS Referentiemodel. Het ITS Referentiemodel gaat uit van de volgende vier ontwerpstappen, waarbij de systematiek het best op zijn plaats is als onderdeel van de tweede ('vraag') en derde ('aanbod') ontwerpstap: schets het transportproces - bedoeld om betreffende sector te positioneren en af te bakenen, alsmede om de gewenste ITS diensten te definieren. schets de transportketen - bedoeld om de gedefinieerde ITS-diensten nader in te vullen, opdat de toegevoegde waarde van ITS inzichtelijk wordt gemaakt; vul de 'I' uit ITS (interactie, informatie en intelligentie) in - bedoeld om vast te stellen welke geautomatiseerde 'intelligentie' en welk vermogen tot interactie en informatie-uitwisseling moeten worden toegevoegd om de ITS-diensten te realiseren en, schets het groeiproces. - bedoeld om het groeipad uit te zetten vanuit de huidige situatie naar de beoogde situatie met operationele ITS-diensten 2. Leidt kentallen af die helpen de brug te slaan tussen verkeer en vervoer enerzijds en radiosystemen anderzijds. Daarbij moet worden gedacht aan kentallen voor een aantal karakteristieke situaties, zoals stedelijk gebied of landelijk gebied (zie bijlage 7). Voor elke van deze situaties kunnen voor een vaste celgrootte van het radiosysteem kentallen worden afgeleid voor het vaststellen van de comrnunicatiebehoefte (zoals dichtheid van infrastructuur en dichtheden van mobilisten en voertuigen) en de cornmunicatiecapaciteit (als het aantal bits per seconde dat kan worden afgehandeld inclusief de 'overhead1 en de kwaliteit waarmee de berichten worden afgehandeld).
6
REFERENTIES
[I] Ananasso F. and Francesco Delli Priscoli, The Role of Satellites in Personal Communication Services, IEEE Journal on Selected Areas in Communications, VOL. 13, No. 2, February 1995 [2] Bossom R.A.P. et al., KAREN European ITS framework architecture -Functional Architecture-, Framework Telematics Application Programme, KAREN (TR 4 log), Deliverable D3.1, August 2000 [3] Cai J. and Goodman D.J., General Packet Radio Sewice in GSM, Rutgers University, October, IEEE Communication Magazine, 1997 141 Batten D.F., The Future of Transport and Interface Communicntion: Debating the Scope for Substitution Growth', uitgebracht in 'Transportation for the Future', ISBN 3-540-51347-7, Springer-Verlag Berlin, Heidelberg, 1989 [5] Egeter B., Verroen E., Wilmink I., lnfrastructuur en mobiliteit op weg naar 2030, TNO Inro, Delft, 1999 [6] Koningsbruggen P.H. van, Deleu R., Posterna R., Joanknecht J., Kerk P.J. v.d., Bruijn W. de, Scenariostudie en pilotplanning Elektronische Voertuig Identficatie, CMG I Joanknecht&Vieveen / Technolution B.V., in opdracht van DGTP, Den Haag, 1998 [7] Koningsbruggen P.H. van, De Smet K.S., Boelen A., Dernkes R., Nationaal ITS Referentiemodel, TNO Inro/CMG, uitgave van Connekt, 2001 [8] Koningsbruggen P.H. van, Demkes R.H.J., Katwijk R. van, STIS Referentiemodel voor de Scheepvaart, TNO Inro, uitgave van AVV, Rotterdam mei 2001 [9] Kopitz D. and Marks B., Trafic and Travel Information Broadcasting, EBU Technical ReviewSpring 1999 [IOILoisy C., P. Edin and F.J. Benedicto, European Mobile Satellite Services (EMSS) a Regional Systemfor Europe, European Space Agengy, Directorate of TelecommunicationsPrograms [11]NEI Transport, Mobiele Communicatie in Transport - vergelijk de kosten en baten van diverse systemen voor mobiele communicatie, programma versie 4.0, Rotterdam [12]NREB onderzoeksreeks, Nederland Digitaal - Drie Toekomstbeelden voor Nederland in 2030, opgesteld in opdracht van het Ministerie van Econornische Zaken, Ministerie van Verkeer en Waterstaat en Ministerie van Volkshuisvesting, Ruimtelijke Ordening en Milieubeheer, Den Haag 2000 [13]Peersman G. and Cvetkovic S., Paul Griffiths and Hugh Spear, The Global System for Mobile Message Service, University of Sheffield; Dialogue Communications Ltd, lEEE Personal Communication, June 2000 [14]Theodore S, Wireless Communications, Prentice Hall PTR, 1996 [15]Wenzel D. Diplhg, Digital Audio Broadcasting no. 1, 2 en 4, Elrad, 1996 [16]William W. WU, Edward F. Millar, Wilbur L. Pritchard, Raymond L.Pickholtz, Mobile Satellite Communication,Proceedings of the IEEE, VOL.82, No. 9 September 1994
