Perchè la mia Auto non Può Essere Più Intelligente?

Integrazione di Internet in Ambiente Automobilistico – Perchè la mia Auto
non Può Essere Più Intelligente?
By (Steve Kolokowsky, Cypress Semiconductor Corp. and
Trevor Davis)
Sommario
Perché non è possibile connettersi a Internet dall’automobile? Quali sono i problemi tecnici che impediscono di navigare
in modo affidabile viaggiando in autostrada? Ecco le problematiche legate alle piattaforme mobili e gli standard wireless
che oggi possono aiutare a risolvere tali problemi.
Introduzione
Oggi è possibile entrare in internet in quasi tutti gli aeroporti. È possibile accedere da una qualsiasi delle reti wireless dei
vicini. È possibile eseguire il login dagli hotspot degli internet caffè e dei ristoranti. Perché allora non è possibile
connettersi dall’automobile? Quali sono i problemi tecnici che impediscono di navigare in modo affidabile viaggiando in
autostrada? Perchè la nostra vettura non ci aiuta ad accedere alle reti che corrono accanto alle strade? Questo articolo
illustrerà le problematiche legate alle piattaforme mobili e presenterà i vari standard wireless che oggi possono aiutare a
risolvere tali problematiche, approfondendo gli aspetti relativi alla qualificazione degli autoveicoli che possono impedire
l’evoluzione delle prestazioni disponibili a bordo.
A prima vista l’idea di internet nell’automobile può apparire fuori contesto. Nella maggior parte delle nazioni è illegale
guardare la televisione mentre si guida. Navigare su web comporta un impegno e un’interattività ben maggiori rispetto ad
assistere a un semplice video, perciò è più che lecito chiedersi se accedere a internet dall’auto abbia un senso.
La rispostà è sì, un senso ce l’ha, almeno non per il guidatore. Oltre questo ha un senso anche dal punto di vista
economico. In un’indagine del settembre 2006 di CNW Marketing Research è stato rilevato che il 14 percento degli
acquirenti nella fascia inferiore ai 30 anni desidererebbe disporre sul proprio veicolo di e-mail e accesso Web. Si tratta
di una quota più che doppia rispetto al 2004.
A dettare questa esigenza non sono tanto i guidatori quanto i passeggeri, i quali già rappresentano il target principale per
i sistemi video e di infotrattenimento veicolari e che ora sembrerebbero rappresentare anche il target principale per
l’internet on-road.
Un altro buon target è rappresentato dai dispositivi. Molti veicoli già sono dotati di computer basati su Windows CE o
Windows Mobile. Tali computer fanno funzionare per esempio il sistema GPS e garantiscono altri servizi di bordo. È
facile immaginare come questi computer possano acquisire facilmente da Internet informazioni in tempo reale sul
traffico. Con un accesso Internet, un GPS può aggiornare dinamicamente i propri contenuti e soddisfare in molti modi la
domanda dei consumatori.
Nei parcheggi di molte città dei grandi pannelli visualizzano i posti disponibili. Questa informazione è già su un computer
e può quindi essere agevolmente messa online e inviata a un GPS. Una volta in possesso del dato, il GPS può anche
occuparsi riservare il posto o di negoziare la tariffa. Questo esempio testimonia ciò che Internet sa fare meglio: creare
nuovi modelli di business.
Un altro esempio riguarda la possibilità del GPS di inviare su internet le informazioni relative alla sua posizione e alla
velocità di marcia, contribuendo a definire le informazioni sul traffico.
La pubblicità rappresenta un’altra opportunità. In tal caso il veicolo può ricevere innumerevoli informazioni, utili al
consumatore.
Ancora, quando il PC presente nel veicolo rileva l’esigenza di cambiare l’olio, grazie a internet è possibile indicare al
conducente il garage più vicino dove eseguire l’operazione senza tempi di attesa.
Quali sono però le ragioni tecniche che non permettono di navigare in modo affidabile sul web quando si viaggia in
autostrada?
In quest’area esistono varie tecnologie che stanno facendo interessanti progressi.
Alcune delle ricerche più promettenti sono state fatte nel campo dei sistemi ferroviari. I sistemi ferroviari sono un terreno
di prova eccellente in quanto il percorso di viaggio e la velocità sono due informazioni note e controllabili. La figura 1
illustra una tipologia combinata che sfrutta sistemi cellulari, satellitari e Wi-Fi. In questo caso una stazione hub terrestre
fornisce la connessione via satellite dalla dorsale direttamente a un antenna del treno. Attraverso delle stazioni cellulari
posizionate sul percorso sono garantite anche le connessioni GPRS e Wi-Fi dal treno alle reti via via disponibili.
All’interno dei vagoni i passeggeri possono invece usufruire di connessioni Wi-Fi.
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Figura 1. Struttura topologica ferroviaria che combina tecnologie cellulari e satellitari
Il valore reale per il passeggero si evidenzia quando la copertura e l’area di spostamento non sono limitate. Per ottenere
questo risultato, il sistema dovrà far parte di una rete o satellitare o mobile. I sistemi satellitari non hanno mai fatto
grande breccia in questo mercato in quanto tutti i fornitori di servizi mobili sono anche fornitori di servizi cellulari e
dispongono di una infrastruttura terrestre consolidata.
Nel settore CDMA e GSM sono disponibili offerte ad alta velocità che fanno parte della famiglia di servizi per telefoni
cellulari “3G”. L’offerta CDMA è rappresentata da EV-DO - o Evolution Data Only/Evolution Data Optimized (o 1xEVDO). 1xEV-DO offre un accesso wireless broadband veloce (3G) ai servizi internet direttamente da un sistema host
anche diverso dal laptop, per esempio dal PC GPS già equipaggiato nel cruscotto dell’auto. EV-DO offre ai dispositivi
mobili una velocità di interfacciamento in aria fino a 2.4 Mb/s con la Rev. 0 (data rate medi di 300 – 600kbps). I carrier
hanno iniziato a installare EV-DO rev A, che migliora il data rate massimo di downlink da 2.4 Mb/s a 3.1 Mb/s e aumenta
il data rate di uplink da 150Kbits/sec a 1.8 Mbits/sec. Con queste velocità, è possibile contare su un accesso al web con
prestazioni simili a quelle di molti servizi DSL. Alla fine del 2005 in tutto il mondo erano attivi oltre 12,9 milioni di
abbonati EV-D O supportati da 16 reti commerciali, tra le quali Verizon Wireless, Sprint PCS (ora Sprint/Nextel), SK
Telecom Korea, e KDDI Japan.
In seguito all’evoluzione degli standard wireless, molte amministrazioni stanno spostando i loro utenti su una nuova
tecnologia. In Australia, Telstra ha annunciato la chiusura della sua rete EV-DO e lo spostamento dei clienti alla rete
High-Speed Downlink Packet Access (HSDPA). In Sud Corea, KTF e SK Telecom hanno fermato gli investimenti nelle
reti CDMA2000 e dall’inizio del 2007 hanno avviato la migrazione dei clienti sulla nuova rete HSDPA.
HSDPA è uno standard 3.5G di telefonia mobile protocol nato dall’evoluzione delle reti 3G basate su UMTS.
Attualmente, le installazioni HSDPA supportano 1.8 MBit/s o 3.6 Mb/s in downlink. Nel prossimo futuro si pensa a
velocità di 14.4 Mb/s e oltre. Evoluzione dello standard UMTS, HSDPA ha reso possibile l’incremento di velocità grazie
alla definizione di un nuovo canale W-CDMA: un downlink ad alta velocità condiviso che opera in modo differente dagli
attuali canali W-CDMA e che è utilizzato per le comunicazioni downlink verso il dispositivo mobile.
Qualcomm ha prodotto una serie di sorprendenti dimostrazioni delle capacità di EV-DO. In una, si è potuto assistere a
una a videoconferenza con uno dei partecipanti posizionato su un veicolo in movimento a 96 km/h. Un’altra
dimostrazione ha avuto per oggetto una chiamata telefonica VoIP generata da un treno in movimento a oltre 240 km/h.
Sfortunatamente, nei blog internet non si dà ancora grosso credito alle installazioni EV-DO. In vari siti è possibile trovare
dichiarazioni tipo questa, del luglio 2006: “Oggi ho chiamato, ma mi sono subito cancellato [dal servizio basato su EVDO]: restituirò la scheda domani… dopo questa esperienza non voglio più avvicinarmi a EV-DO per qualche anno”.
Sembrerebbe che l’esperienza vissuta da questo utente lasci ancora parecchio a desiderare.
Tabella 1.
Nome
Velocità (Kbits/sec)
EDGE
UMTS (3GSM)
70-135
384 Uplink
EVDO or
1xEV-DO
Rev 0 150 uplink 2,400
downlink.
Rev A 1,800 uplink 3,100
downlink.
3,600
10,000
100,000
HSDPA
WiFi – 802.11B
WiFi – 802.11G
Famiglia
(generazione)
GSM (2.5G)
GSM (3G)
CDMA (3G)
GSM (3.5G)
802.11
802.11
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Una delle aree dove l’esperienza vissuta dall’utente non è al vertice rimane quella della “qualità del link”. Nel caso di un
sistema di rete basato su EV-DO, un utente connesso in una sessione può incappare in seri problemi. Se l’utente si
sposta da una tecnologia di rete a un’altra – per esempio da un’area con copertura EV-DO a una con copertura
CDMA2000 1x-only - la connessione viene persa. Questo è altamente probabile se l’utente opera in un’area con
copertura EV-DO parziale.
Quanto l’utente entra nell’area di copertura CDMA2000 1x, il segnale EV-DO decresce gradualmente fino a quando la
connessione dati si interrompe completamente (Figura 2). Benché i Packet Data Serving Node (PDSN) siano un
elemento comune per la gestione del traffico tra due reti, essi non sono in grado di supportare delle sessioni dati
continue durante il passaggio dell’utente mobile alla rete 1x. Questa mancanza di handoff dà origine a esperienze d’uso
carenti in quanto la sessione deve essere riattivata ogni volta che si entra nella nuova area di copertura.
Figura 2. Differenti tecnologie di rete possono originare problemi sui link dati
Quando ci si trova in un’area urbana ad elevata densità, normalmente si hanno a disposizione innumerevoli reti 802.11.
Come può un veicolo collegarsi gratuitamente a queste reti?
L’accesso di un utente mobile alle reti circostanti è ostacolato da vari problemi. Uno è di ordine legale: molte reti
pubbliche per il collegamento richiedono che l’utente concordi i termini di utilizzo. Probabilmente tutti hanno cliccato il
campo “I agree” sulla pagine di accesso della rete wireless talmente tante volte da essere ormai diventato un gesto
automatico. Poiché ognuna di queste schermate è differente e ogni sito prevede termini d’uso diversi, gli utenti si
troverebbero a dover accettare dei nuovi termini legali ad ogni accesso. Anche nel caso i termini d’uso fossero gli stessi,
la procedura di accettazione è differente per ciascun sito.
Figura 3. Topologia potenziale dei dispositivi veicolari. Creazione di un Hotspot di Roaming In-auto
Molte reti Wi-Fi sono lasciate involontariamente aperte in quanto il setting di default di molti router WiFi prevede la
disabilitazione delle funzioni di sicurezza. Benché molti possano non preoccuparsi di un uso momentaneo della loro rete
al passaggio di un veicolo, altri possono considerare l’intrusione del tutto non gradita.
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Inoltre, ogni volta che si utilizzano queste reti ci si affida alle loro misure di sicurezza: quanti virus possono annidarsi in
un sistema come questo? Un operatore quale T-Mobile può essere in grado di risolvere il problema in quanto dispone di
una rete nazionale di Hot Spot 802.11 protetti e di una rete dati cellulare.
Quando il PC sul cruscotto è online, deve comunicare con gli altri dispositivi di bordo. Esistono due interfacce che
soddisfano le varie esigenze del PC di bordo: la 802.11 in-car offre un Hot Spot locale per il PC mentre USB offre un link
dati con associato caricabatteria per il telefono mobile o per qualsiasi dispositivo periferico standard. L’host USB di
questi dispositivi non è il tipico host controller USB che si trova nei PC standard. Molti sistemi – quali GPS, stereo o
strumenti di diagnosi – utilizzano infatti dei processori custom dotati di circuiti integrati con host embedded orientati
all’elettronica di consumo. I sistemi più semplici – per esempio gli stereo di fascia bassa e i kit vivavoce per telefoni
mobili – non richiedono una grossa capacità di calcolo, perciò spesso scelgono di utilizzare microprocessori embedded
basic. In questi casi è possibile aggiungere un host embedded utilizzando un IC discreto.
Figura 4: Architettura Host Embedded
Quando si progetta un host USB di un sistema di infointrattenimento, il modello applicativo e d’uso definirà le specifiche
relative alla banda. Nella maggior parte delle applicazioni automotive, l’ USB da 12 Mbps (Full Speed) è
sufficientemente veloce per supportare le applicazioni standard. Per esempio, il data rate medio MP3 è di 128 Kbps
mentre gli MP3 di alta qualità arrivano a 320 Kbps: in entrambi i casi i valori sono ben al di sotto dei 10Mbps supportati
da USB full-speed. Parimenti, anche lo streaming di un file WAV trasferito da CD a un data rate massimo di 1.5 Mbps
ricade all’interno dei limiti dell’USB full-speed. USB high-speed è però un must se i dati del GPS on-board o i file di
musica sono impegnativi: sincronizzare 1GB di dati al data rate full-speed richiederebbe infatti 20 minuti.
Una delle sfide più significative legate alla creazione di un sistema di elaborazione on-board è legata al fatto che i
sistemi di infotainment automotive devono essere pronti per operare nelle condizioni di temperatura più estreme. Per
garantire una funzionalità adeguata per tutti i dispositivi automotive in qualsiasi condizione, l’Automotive Electronics
Council (AEC) ha definito una specifica nota come AEC Q100, la quale prevede che i componenti automotive siano
specificati per operare su un range di temperatura da -40 gradi Celsius a 150 gradi Celsius. All’interno di questo range
esistono varie categorie. Nonostante questo, è altamente probabile che molti sistemi broadband vengano aggiunti
successivamente o siano prodotti after-market, e siano quindi stati progettati sulla base dei più rilassati standard imposti
dall’elettronica consumer.
La grande sfida tecnica legata alla messa online dei veicoli è già stata risolta. EVDO e UMTS sono oggi disponibili in
molti mercati e assicurano accessi mobili Internet molto più veloci rispetto a quelli garantiti dalle linee commutate.
Sempre più utenti chiedono prestazioni avanzate di video on-board e GPS. L’accesso web on-board è già qui. Quello
che ora ci si può aspettare è che le amministrazioni, gli application provider e gli integratori di sistema si impegnino per
dare vita a soluzioni di elaborazione mobile capaci di garantire esperienze d’uso perfette.
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