ASAM Message Services for C-ITS

Hos Europa Kommisjonen sitt Samferdselsdepartement (DGMOVE) er det stort fokus på utvikling av CCAM (Cooperative, Connected and Automated Mobility). En hovedkomponent av CCAM er C-ITS (Cooperative Intelligent Transport Systems), der kjøretøy sender ut en CAM (Cooperative Awareness Message) opptil ti ganger per sekund. Denne meldingen inneholder GNSS-koordinater, hastighet, kurs og mer som kan fanges opp av andre kjøretøy eller veikantstasjoner. Hvis det oppstår en kollisjon, vil kjøretøyene sende ut DENM (Decentralized Environmental Notification Message), som også kan fanges opp av andre kjøretøy eller veikantstasjoner. Vegtrafikksentraler kan sende ut trafikkmeldinger til kjøretøy via veikantstasjonene som kommuniserer med kjøretøyene via 5.9GHz ITS-G5 kommunikasjon. Les mer om C-ITS (Car2X) her: https://www.volkswagen-newsroom.com/en/press-releases/technical-milestone-in-road-safety-experts-praise-volkswagens-car2x-technology-5914 I tillegg til ITS-G5, så kan vegtrafikksentralene kommunisere med kjøretøyene via mobilnettet, og kombinasjonen av ITS-G5 og mobilnettet kalles ofte for hybrid C-ITS kommunikasjon. Et stort antall C-ITS pilot prosjekt har blitt gjennomført i Europa de siste 20 årene basert på internasjonale standarder, og mye av dette arbeidet har blitt del av spesifikasjonene til C-Roads: https://www.c-roads.eu To aspekt av C-ITS standardene hadde ikke blitt testet i noen særlig grad i forkant av dette prosjektet - SAM (Service Announcement Message) og Central ITS Server i skyen med høy kapasitet. Disse to tingene har blitt grundig testet i Aventi sitt Pilot-T prosjekt. Meldingstypene CAM og DENM fungerer på samme måte i alle europeiske land, mens SAM egentlig er en tom meldingsboks der Norge eller Oslo kan putte inn eget innhold tilpasset lokale behov. Dette kan for eksempel være dynamisk veiprising, piggdekkavgift, dieselforbud i sentrumsgater og annonsering av ledige ladestasjoner. Det som i praksis skjer er at en tjenestetilbyder med adgang til Central ITS Server legger inn en SAM med ITS-AID (ITS Application Identifier) og f.eks IP-adressen til sin tjeneste. Central ITS Server sørger for at denne SAM blir sendt til korrekte geografiske områder og korrekte typer kjøretøy. Som del av dette prosjektet har Statens Vegvesen (NPRA) reservert flere ITS-AID som kan brukes til slike formål. For å kunne håndtere meldingsutveksling med 500000 kjøretøy i Oslo regionen eller 2500000 kjøretøy i hele Norge, så har vi utviklet en Central ITS server som kjører i Microsoft Azure. Denne kommuniserer med veikantstasjoner eller direkte med kjøretøy ved hjelp av MQTT. Internt så behandles meldingsstrømmen i Kafka. SINTEF har publisert en paper med tittel «Bridging MQTT and Kafka to support C-ITS: a feasibility study» som beskriver denne arkitekturen, og som kan lastes ned her: https://ieeexplore.ieee.org/document/9162327 Dette systemet kommuniserer med våre testkjøretøy, men for å teste arkitekturen med et stort antall kjøretøy, så har vi utviklet en simulator. SINTEF har publisert en paper med tittel «Towards a Simulation Framework for Edge-to-Cloud Orchestration in C-ITS»s om beskriver denne simulatoren, og som kan lastes ned her: https://www.researchgate.net/publication/342109659_Towards_a_Simulation_Framework_for_Edge-to-Cloud_Orchestration_in_C-ITS

Vi har i flere sammenhenger (demonstratorer for norske myndigheter, internasjonale ITS konferanser, YouTube videoer) fått demonstrert at Service Announcement Messages er fleksible og nyttige C-ITS melding. Etter at dette Pilot-T prosjektet startet har vi sett flere andre prosjekt som også tok i bruk denne ETSI og ISO standardiserte meldingstypen. Vi har også fått demonstrert at vår skybaserte og dynamisk skalerbare arkitektur (basert på MQTT, Kafka og MongoDB kjørende i Azure Kubernetes Services) er svært pålitelig. I 2022 tok vi i bruk arkitekturen for vise at den også er velegnet til dynamisk veiprising, og løsningen ble tatt med som eksempel i Skatteetaten og Statens Vegvesen sin Konseptvalgutredning for veiprising som de utarbeidet på oppdrag fra Samferdselsdepartementet og Finansdepartementet. Produktet har også vekket interesse blant aktører innen tolling (bom-stasjoner) som ser etter teknologi for effektiv omlegging til dynamisk veiprising.

Aventi har gjennomført et Pilot-T forprosjekt finansiert fra Forskningsrådet, som har ledet frem til søknad om hovedprosjekt. I forprosjektet har vi undersøkt utfordringer og forutsetninger for å gjennomføre et hovedprosjekt med å utvikle og teste SAM (Service Announcement Message) for transportsystemet. Et viktig forhold å undersøke var om utstyr som leveres i C-ITS-løsningen vil ha tilgjengelig område i ITS-stacken for SAM-tjenester. Vår konklusjon etter endt forprosjektet ble at dette kan realiseres og at det er grunnlag for å gå videre i et hovedprosjekt. Innenfor EU arbeides det med å etablere åpne og globale standarder for datautveksling mellom trafikanter, kjøretøy og infrastrukturen, med målsetting om å oppnå bedre sikkerhet, fremkommelighet og mobilitet. Denne kommunikasjonsløsningen for transportsystemet kalles i Europa for C-ITS (på norsk: Samvirkende Intelligente Transportsystem). EU krever utrulling av C-ITS i 2019. Aventi har designet og utviklet en C-ITS-plattform som er rotfestet i internasjonale standarder og anerkjente IT-løsninger, og basert på sentrale pilotprosjekt som er gjennomført i Europeiske C-ITS-korridorer de siste årene. C-ITS-plattformen inneholder flere standard meldingstjenester som CAM (kjøretøyposisjon, hastighet m.m), DENM (trafikkmeldinger), IVI (virtuelle veiskilt), SpAT (lyskryss) og MAP (kartdetaljer). En annen meldingstype som er definert som C-ITS-standard er SAM (Service Announcement Message). Selv om SAM er definert som standard meldingstype, så har ingen utviklet og tatt den i bruk ennå. Aventi sin ide er å utvikle og teste SAM meldingstjeneste for egendefinerte meldinger og tjenester tilrettelagt for trafikantene. SAM vil gjøre det mulig med egendefinerte løsninger i C-ITS-arkitekturen uten at disse må sirkulere i lange tider i standardiseringsorganene før de kan implementeres. Aventi vil i prosjektet utvikle sin egen SAM løsning basert på ITS-standarden og som vil integreres på C-ITS-plattformen.