Sistema y método para mejorar las comunicaciones entre vehículos,

cuyo objetivo es mejorar globalmente las comunicaciones entre vehículos y proporcionarles la seguridad adecuada, mediante el empleo de un enlace celular y las capacidades del operador, incluyendo IMS, así como por el uso de un canal celular seguro

Sistema y método para mejorar las comunicaciones entre vehículos.

Sector de la técnica

La presente invención está relacionada con el área de las comunicaciones móviles e inalámbricas en entornos vehiculares y, más en particular, con un sistema y un método para hacer más seguras y eficientes las comunicaciones entre vehículos, también conocidas como comunicaciones "VANET" (Vehicular Ad-Hoc Networks) o V2V (Vehicle to Vehicle), mediante el uso del subsistema IMS (IP Multimedia Subsystem).

Estado de la técnica

El entorno vehicular presenta unas características que lo hacen especialmente complejo para el despliegue de comunicaciones:

- Elevado número de nodos accediendo a la red de forma simultánea

- Topología dinámica y muy variable en el tiempo

- Altas velocidades de los nodos

- Capacidad variable de los enlaces inalámbricos

- Dificultad para proveer comunicaciones seguras; cifrado, control de acceso, autenticación, privacidad, no repudio, detección de intrusiones, etc.

Debido a esto, se está realizando un gran esfuerzo (de investigación, estandarización y promoción) en todos los niveles con el objetivo de disponer un sistema de comunicaciones fiable que de respuesta a los exigentes requisitos de los servicios en este entorno.

En lo referente a tecnologías inalámbricas (capas 1 y 2 del modelo OSI) se está estandarizando WAVE (IEEE 802.11p) [Project IEEE 802.11 Task Group p. Wireless Access in Vehicular Environments (WAVE). http://grouper.ieee.org/groups/802/11/Reports/tgp_update.htm]. WAVE se ha diseñado dentro de la familia WiFi para optimizar su rendimiento entre nodos embarcados en vehículos con todo lo que ello conlleva.

El organismo europeo C2CCC (CAR 2 CAR Communication Consortium) [Car 2 Car Communications Consortium Manifestó. http://www.car-to-car.org/index.php?id=570] tiene como objetivo impulsar la estandarización y el despliegue de este tipo de sistemas para conseguir una interoperabilidad a nivel europeo que permita el despliegue de servicios de seguridad vial. En EEUU y Japón existen iniciativas paralelas impulsadas por los gobiernos basadas en una tecnología similar: DSRC (Dedicated Short Range Communications) [EN 12253:2004 Dedicated Short-Range Communication - Physical layer using microwave at 5.8 GHz].

Es importante destacar la arquitectura de referencia CALM [CALM Architecture. ISO TC204 WG16. http://www.calm.hu/], en proceso de estandarización por el organismo ISO [ISO. International Organization for Standardization. http://www.iso.org/]. CALM persigue el objetivo de dar la mejor conexión a los nodos embarcados en todas las situaciones teniendo en cuenta los requisitos de cada tipo de servicio. Este concepto, conocido como ABC (Always Best Connected), implica disponer de varias tecnologías inalámbricas y celulares (WAVE, UMTS [UMTS. Universal Mobile Telecommunications System, http://www.3gpp.org/], WiMAX [WiMAX. IEEE 802.16e Task Group. http://www.ieee802.org/16/tge], RFID [RFID. Radio Frequency IDentification. http://www.epcglobalinc.org]...) y utilizarlas de forma transparente para el usuario dependiendo de las necesidades en cada momento.

Por otro lado, la Comisión Europea está fomentando estas tecnologías mediante el foro eSAFETY [eSAFETY Forum. http://www.esafetysupport.org/] de la iniciativa i2010 "Intelligent Car" [Í2010 Intelligent Car Initiative. http://europa.eu/scadplus/leg/en/lvb/l31103.htm] y financiando proyectos de investigación en esta línea como son SAFESPOT [SAFESPOT Project. http://www.safespoteu.org], CVIS [CVIS Project. http://www.cvisproject.org/], COOPERS [COOPERS Project. http://www.coopers-ip.eu/], PREVENT [PREVENT Project. http://www.preventip.org/], SEVECOM [SEVECOM Project. http://www.sevecom.org/], GST[GST Project. http://www.gstforum.org], CARTALK2000 [CARTALK2000 Project. http://www.cartalk2000.net/] y COM2REACT [COM2REACT Project. http://www.com2react-project.org/].

A pesar de esto, las soluciones propuestas hasta la fecha están enfocadas a proporcionar el mejor tipo de conexión al nodo embarcado en todo momento, no a optimizar la comunicación entre vehículos por el interfaz VANET mediante la información obtenida de un sistema centralizado.

Por otra parte, las capacidades IMS se encuentran actualmente en fase de estandarización y adaptación a las necesidades de los operadores por diferentes organismos (principalmente 3GPP [3GPP. 3rd Generation Partnership Project. http://www.3gpp.org/], OMA [OMA. Open Mobile Alliance. http://www.openmobilealliance.org/] y Liberty Alliance[LibertyAlliance. http://www.projectliberty.org]). Esto significa que es el momento idóneo para proponer nuevas mejoras y complementos a las funcionalidades de dicho subsistema.

En el estado de la técnica se han encontrado algunos documentos anteriores a la invención, entre los que pueden citarse:

La solicitud internacional de patente número WO2008/022142-A1, publicada el 21.02.2008, describe en su resumen un sistema y un método para administrar dispositivos inalámbricos. El dispositivo móvil incluye un módulo 306 de tecnología celular, configurado para comunicarse con una red celular utilizando tecnología celular, y un módulo 308 configurado para comunicarse con una red de banda ancha, utilizando tecnología de banda ancha. Los servicios IMS se proporcionan en una sesión de comunicaciones con tecnología de banda ancha, a través de la red de banda ancha.

Este documento no describe la utilización del dispositivo móvil para las comunicaciones V2V, ni la utilización de las capacidades de la operadora para conseguir las distintas funciones que se describen en la presente invención como, por ejemplo, configurar automáticamente el interfaz de comunicaciones basado en IEEE 802.11 y otras funcionalidades recogidas en las distintas reivindicaciones.

La solicitud de patente en Estados Unidos número US2007/0213078, publicada el 13.09.2007 describe un método y un sistema de comunicaciones inalámbricas para iniciar el establecimiento, la modificación y la terminación de servicios de difusión y multidifusión, utilizando el Subsistema Multimedia del Protocolo de Internet (IMS).

Sin embargo, en este sistema no se hace mención alguna a que el dispositivo móvil tenga dos interfaces, ni que aproveche las capacidades del operadora para las funciones que se describen en la presente invención.

La solicitud de patente en Estados Unidos número US2007/0198140, publicada el 23.08.2007, describe un sistema que tiene, entre otras funcionalidades, al menos un sub-sistema localizador configurado para determinar las coordenadas de posición actuales del vehículo "host" en múltiples puntos a lo largo del itinerario. El dispositivo móvil no dispone de dos interfaces ni hace uso de las capacidades de ninguna operadora.

Objeto de la invención

Con el fin de mejorar globalmente las comunicaciones entre vehículos, la presente invención describe un método y un sistema, para la mejora cuantitativa del rendimiento de comunicaciones vehiculares y proporcionarles la seguridad adecuada, caracteriza- dos por el uso de un enlace celular y las capacidades del operador, incluyendo IMS, y por el uso de un canal celular seguro.

Los objetos principales de la invención, un sistema y un método, quedan recogidos en las reivindicaciones independientes 1 y 2 respectivamente.

Otras características y objetos de la invención quedan recogidos en las reivindicaciones dependientes.

El sistema y método están definidos en detalle en la descripción siguiente así como en la Figura 1.

Breve descripción de los dibujos

La figura 1 muestra el diagrama de bloques del sistema y método objeto de la presente invención.

Descripción detallada de la invención y modo de realización

La presente invención se refiere a un sistema y un método para hacer seguros y más eficientes las comunicaciones entre vehículos, VANET, utilizando una conexión celular y el subsistema IMS entre otras capacidades de operadora.

Este mecanismo tiene como objetivo paliar las carencias (seguridad, escalabilidad y eficiencia principalmente) de las comunicaciones vehiculares que impiden su implantación a día de hoy de forma efectiva así como facilitar la penetración en estos entornos de sistemas de comunicación sin disponer de una masa crítica elevada de vehículos con capacidades de comunicación...

1. Sistema para hacer más seguras y eficientes las comunicaciones entre vehículos de una red VANET, red de comunicaciones ad-hoc vehiculares, donde los vehículos tienen nodos de comunicaciones embarcados en los mismos, caracterizado porque comprende un enlace celular entre al menos dos nodos, utilizando un canal celular seguro, y un subsistema IMS, proporcionados por las capacidades de una operadora de telecomunicaciones donde la operadora comprende al menos los siguientes componentes:

- Módulo (10) de seguridad,

- Módulo (12) de recolección,

- Módulo (13) de predicción,

- Módulo (14) de distribución de información sobre la topología de la red vehicular o PHOTO, e

- Interfaz (ICO) entre las capacidades de la operadora y la red celular.

y los nodos embarcados comprenden al menos los siguientes componentes:

- Interfaz celular (C),

- Módulo sensor (1),

- Módulo (4) de configuración,

- Módulo VANET (8),

- Interfaz VANET (V).

y donde los nodos embarcados disponen de, al menos, dos interfaces de comunicación inalámbricas; una destinada a la comunicación Ad-Hoc entre vehículos (VANET) típicamente mediante tecnología de la familia IEEE 802.11 y otra celular que conectará en todo momento con las capacidades de la operadora y mediante la cual obtendrá información útil para el rendimiento del interfaz VANET.

2. Método para hacer más seguras y eficientes las comunicaciones entre vehículos de una red VANET, red de comunicaciones ad-hoc vehiculares, donde los vehículos tienen nodos de comunicaciones embarcados en los mismos, caracterizado porque consta de las etapas siguientes:

1) Conexión inicial del nodo de comunicaciones embarcado en un vehículo a una red celular para poder acceder a las distintas capacidades, incluyendo IMS, de una operadora de telecomunicaciones,

2) Autenticación del usuario por medio de las capacidades de la operadora, para posteriormente generar y enviar, una vez autenticado, la información de configuración del interfaz VANET (direccionamiento e información de seguridad), solicitando al nodo autenticado la información necesaria,

3) Configuración por parte del nodo embarcado, tras recibir los datos de configuración por el interfaz celular, de su interfaz VANET y envío de información a las capacidades de la operadora,

4) Recolección de dicha información por parte de las capacidades de la operadora, y procesamiento de toda la información junto con los datos existentes hasta ese momento del resto de los nodos que forman la red vehicular,

5) Obtención tras el procesamiento anterior de los datos de la información de la topología de red vehicular o PHOTO,

6) Disgregación de la información de la topología de red vehicular o PHOTO, una vez que el sistema dispone de una nueva versión de ésta, en diferentes partes asociadas a distintos tramos de las vías y envío de las diferentes partes a los nodos atendiendo al área geográfica en la que se encuentran,

7) Actualización de los datos de los nodos, mejora de la predicción de la situación del tráfico y actualización de la información de la topología vehicular o PHOTO mediante un mecanismo periódico, de frecuencia configurable por el administrador del sistema, y

8) Obtención bajo demanda, de la información de la topología vehicular o PHOTOs desde los nodos, bien cuando los usuarios o los servicios así lo requieran bien de forma periódica y ordenada.

3. Método, según la reivindicación 2, caracterizado porque la autenticación de la etapa 2 se realiza haciendo uso de los mecanismos basados en SIM, o USIM en el caso de UMTS, y el envío de la información de configuración del interfaz VANET a través de una conexión UMTS.

4. Método, según la reivindicación 2, caracterizado porque la información enviada en la etapa 3 a las capacidades de la operadora puede consistir en todas o alguno de los siguientes campos o características: Perfil de terminal y equipamiento embarcado; Tipo de vehículo; Posición y velocidad; Ruta; Información sobre el tipo de servicio de interés para los ocupantes; y Uso de los recursos.

5. Método, según la reivindicación 2, caracterizado porque si alguno de los nodos no es capaz de enviar todos los campos, el sistema usará solo aquellos que consiga.

6. Método, según la reivindicación 2, caracterizado por utilizar un enlace celular entre al menos dos nodos, un canal celular seguro y un subsistema IMS proporcionados por las capacidades de una operadora de telecomunicaciones.

7. Método, según reivindicaciones 2 a 6, caracterizado porque recoge y almacena de forma centralizada la información relevante de vehículos, mediante el uso de un canal celular seguro y de las capacidades de la operadora, incluyendo IMS.

8. Método, según las reivindicaciones 2 a 7, caracterizado porque la comunicación ad-hoc se realiza mediante tecnología de la familia IEEE 802.11.

9. Método, según las reivindicaciones 2 a 8, caracterizado por generar un fichero en formato digital con la información de la topología vehicular o PHOTO, y por disponer de información para la predicción de: la situación de los nodos embarcados en los vehículos; los recursos de comunicación disponibles de dichos nodos e información de seguridad de las comunicaciones (pseudónimos, claves y certificados), estando basado el método en la información previamente recopilada y almacenada en capacidades de la operadora, incluyendo IMS.