La technologie

ITS-G5 :

• L'ITS-G5 est une technologie de communication sans fil spécifiquement conçue pour les systèmes de transport intelligents coopératifs (C-ITS). Il s'agit d'un standard européen basé sur le Wi-Fi, connu également sous le nom de IEEE 802.11p.
• La technologie est conçue pour fournir des communications à faible latence sur une courte portée, jusqu'à 1000 mètres et dispose d’une bande de fréquence dédiée de 5,9 GHz réservée aux applications de sécurité routière et d'efficacité du trafic.
• Les données transmises sont des messages C-ITS signés, afin de garantir l’intégrité et l’authenticité des données.
• Dans cette architecture les informations sont envoyées par le gestionnaire (SAGT) en DATEX II à la PFro. La Pfro les transmet en DATEX CITS aux UBR, qui convertissent ces données en messages C-ITS sur le lien ITS-G5.

Cellulaire :

• Le cellulaire est utilisé lorsque le véhicule ne dispose pas d’équipement ITS-G5 ou en l’absence d’UBR. De par la technologie, la connexion s’effectue en point à point.
• Les données sont transmises via le Nœud National aux clients autorisés à se connecter : serveur d’application Smartphone, plateforme de constructeurs automobile, véhicules connectés en direct…
• Dans cette architecture les informations sont envoyées par le gestionnaire (SAGT) en DATEX II à la PFro. La Pfro les transmet en DATEX C-ITS au NFr qui les convertit en message C-ITS signés, afin de garantir l’intégrité et l’authenticité des données.

Architecture complète :

• Pour rendre un service complet, d’autres serveurs peuvent être connectés au Nœud National : le serveur SNCF peut transmettre les états des passages à niveaux connectés ; des systèmes de gestion des carrefours à feux permettent de transmettre les topologies des intersections et l’état des feux associés ; sur les barrières de péages, les systèmes peuvent faciliter le franchissement par les véhicules automatisés en donnant les informations des topologies et les états des voies, voire traiter les transactions de paiements, des serveurs de logistique peuvent aussi être reliés au système pour optimiser les flottes de véhicules de transports de marchandises.
• Dans ces architecture les informations peuvent être dans des formats spécifiques et elles sont transmises au Nœud National en DATEX C-ITS ou en message C-ITS directement au travers d’une liaison internet sécurisée.

On désignera par composants de l’écosystème C-ITS tous les éléments physiques qui permettent à des utilisateurs de produire ou d’échanger des messages nécessaires à la réalisation des cas d’usage.

• Le SAGT (ou SAE) est le Système informatique d’Aide à la Gestion du Trafic ou Terminal de Gestion (TG) sous responsabilité des gestionnaires d’infrastructure. Les données émises ou reçues sont en DATEX II.
• Le CIGT est le Centre d’Information et de Gestion du Trafic ou Centre d’Ingénierie et de Gestion du Trafic. Il s'agit d'un centre global de gestion de trafic routier. Le périmètre exact de cette structure varie d’un gestionnaire routier à un autre.
• La station ITS centrale, notée ITSS-C, ou plateforme SCOOP reçoit et traite les informations reçues du terminal de gestion ou système d’aide à la gestion de trafic du gestionnaire routier. Elle envoie des informations aux équipements coopératifs du gestionnaire déployés sur le terrain (stations bord de route, ou stations dans les véhicules des gestionnaires), mais ne communique pas directement avec les véhicules des usagers. Elle traite les informations reçues des stations bord de route et les met à disposition du gestionnaire.
• Les stations (ou unités) bord de route, UBR reçoivent des informations de la PFro qu’elles diffusent localement à destination des véhicules connectés. Elles reçoivent aussi des informations et requêtes émises par les véhicules connectés, qui sont ensuite traitées (pour stockage, routage, ou envoi) et envoyées au SAGT via la PFro pour construire l’info trafic. Selon les réseaux, on rencontre des UBR relais qui recueille uniquement les données véhiculaires ou (en milieu urbain ou complexe) des UBR multifonctions qui recueille les données véhiculaires et les données des équipements (feux tricolores, panneaux à messages variables, …) alentour ou capteurs (caméras vidéo, boucles, …)
• La Plateforme des gestionnaires routiers (PFro), anciennement plateforme SCOOP sert d'intermédiaire entre un SAGT et des UBR dans la remontée et la descente des informations et traduit les messages provenant du SAGT pour les adapter à la communication véhiculaire. Elle permet aussi de relayer les informations du SAGT vers le NFr.
• Les unités embarquées véhicules pour les usagers, UEVu sont les stations ITS installées dans les véhicules des usagers. Elles sont reliées à une interface homme-machine (IHM) standard du véhicule ou au système automatisé de conduite dans le cas de véhicule automatisés. Elles sont capables de diffuser des messages à destination des autres stations ITS, de manière automatique et par saisie manuelle du conducteur via son IHM. Elles reçoivent les informations envoyées par les autres véhicules ou stations bord de route, les traitent pour affichage éventuel au conducteur via l’IHM. Les V-ITS-S ne peuvent pas communiquer (envoyer et recevoir des messages) directement avec la PFro, ni le NFr.
• Les unités embarquées véhicules pour les gestionnaires, UEV gestionnaires (UEVg) sont les stations ITS installées dans les véhicules des gestionnaires qui sont dotées d’une interface homme-machine (IHM) complémentaire. Les UEVg comportent toutes les fonctionnalités des UEVu, ainsi que des fonctionnalités spécifiques au gestionnaire (mode « opérateur » ou fonction « UBR mobile »). Ainsi, elles sont également capables de diffuser des messages à destination des autres stations ITS, de manière automatique et par saisie manuelle de l’opérateur gestionnaire via son IHM. Elles reçoivent les informations envoyées par les autres véhicules ou stations bord de route, les traitent pour affichage éventuel au conducteur via l’IHM. Mais les UEVg peuvent aussi communiquer (envoyer et recevoir des messages) directement avec la PFro. Elles remplissent alors la fonction d’une « UBR mobile » qui désigne la remontée à la plateforme des messages événementiels transmis par les véhicules usagers ou créés par l’UEVg elle-même, à l’instar des UBR. En revanche, la fonction UBR mobile ne remonte pas d’information trafic issues de traitements d’agrégation dans la première version des UEV gestionnaires.
• Le nœud national, ou NFr, Nfr-ITS-S assure la connectivité à l’échelle nationale entre les éléments de l’écosystème C-ITS : avec la PFro de chaque gestionnaire (via son réseau), avec les véhicules connectés directement en cellulaire ou avec les autres équipements (feux tricolores, passage à niveaux, …). Il assure aussi la transmission vers les autres nœuds nationaux en Europe et l’alimentation du serveur d’application smartphone (COOPITS).
• COOPITS et son serveur d’application est une application smartphone déployée par le ministère au niveau national depuis avril 2023. Cette application s’exécute en superposition du navigateur de l’usager et affiche les alertes et événements C-ITS. L’usager peut aussi signaler des événements qui sont remontés aux SAGT des gestionnaires. Ces événements ne seront rediffusés aux usagers qu’après confirmation.
• Le Serveur PKI (Public Key Infrastructure = Infrastructure à clés publiques) a pour objectif de sécuriser les échanges entre stations ITS et ceci en leurs délivrant des certificats électroniques. Les communications des systèmes coopératifs ITS, exposées à des menaces de cyber attaques, doivent être sécurisées et de confiance. Cette confiance numérique est assurée par le système PKI utilisé en vue de garantir l’intégrité et l’authenticité des messages échangés. Afin de rendre les échanges de données confidentiels et non traçables, les certificats distribués par le système PKI aux stations ITS sont anonymes et renouvelés très fréquemment. Dans la pratique, les stations ITS s’approvisionnent auprès de la PKI d’un réservoir de certificats « pseudonymes » de durée de vie limitée dans le temps avec des droits définis. Ce système PKI est conforme aux standards de sécurité des communications ITS de l’ETSI. Il est hébergé et opéré au sein d’un data center sécurisé conformément aux pratiques d’un opérateur de services de certification électronique.
• Le ToMS est le système de gestion de la barrière de péage. Les données transmises sont toutes celles nécessaires à un véhicule automatisé pour le franchissement de la barrière de péage (état des voies, moyen de paiement, paiement).
• Le système de gestion des carrefours à feux relaie aux UBR et au NFr toutes données relatives aux intersections : topologie, état, durée. Il peut aussi modifier le cadencement des feux lors des demandes de véhicules prioritaires.
• Les unités embarquées véhicules pour les véhicules automatisés, UEVva sont les stations ITS installées dans les véhicules automatisés. Ces véhicules peuvent être des navettes ou des prototypes de véhicules automatisés utilisés pour tester les cas d’usage de franchissement de zone de travaux, franchissement de barrière de péage, ou de carrefours à feux.
• Le serveur SNCF permet de transmettre l’état des passages à niveaux connectés sur le lien cellulaire via une connexion au NFr.
• Le serveur MAP est un serveur distribuant des données de topologies, notamment pour les barrières de péages.
• La serveur logistique assure l’optimisation du transport de marchandises vers les plateformes logistiques (heure d’arrivée prévue, réservation de quai, guidage sur le port…)
• La plateforme constructeur réceptionne les informations du NFr et les transmet à la flotte de véhicules du constructeur.

Figure ci-dessous : architecture fonctionnelle des projets C-ITS français.

Les messages sont les unités de données échangées entre les différents éléments du système C-ITS, tels que les véhicule, l’infrastructure et ses équipements, les centres de contrôle… Ils prennent plusieurs formes en fonction de leur support et du type de message délivré. Ces messages sont soumis à différentes normes qui fournissent des directives sur leur format, leur contenu, leur transmission, les champs de données à inclure… Le tout dans un objectif d’interopérabilité entre les systèmes et les équipements, notamment à l’échelle européenne.

On différenciera deux types de messages émis:

• les messages émis qui sont destinés à être diffusés dans une zone géographique pertinente et qui n’identifient pas de destinataires au préalable (toute station ITS passant dans la zone géographique est susceptible d’être destinataire du message). C’est le mode diffusion ou “broadcast” pouvant être assigné à une zone géographique précise ou non définis. Les messages coopératifs entre véhicules et infrastructure CAM et DENM rentrent dans cette catégorie.
• les messages émis qui sont adressés à un destinataire pré-identifié. C’est le mode “unicast” (point à point). Ce mode est majoritairement effectué selon un autre protocole que celui de l’ITS G5.

Les exemples ci-dessous sont les principaux types de messages échangés par les systèmes C-ITS français :

CAM (Cooperative Awareness Message) :

• Les CAM permettent aux véhicules et aux infrastructures de partager des informations de base sur leur état et leur position. Cela peut inclure des données telles que la vitesse, la direction, l'accélération, etc.

DENM (Decentralized Environmental Notification Message) :

• Ces messages fournissent des informations en temps réel sur l'environnement routier aux véhicules et aux infrastructures environnantes. Les informations peuvent inclure des alertes sur les conditions météorologiques, les travaux routiers, les accidents, etc.

SPaTEM (Signal Phase and Timing Message) :

• Ces messages fournissent des informations sur l'état actuel des feux de signalisation, notamment la phase actuelle (vert, jaune, rouge) et les temps restants pour chaque phase. Cela aide les véhicules à ajuster leur vitesse pour optimiser la fluidité du trafic et améliorer la sécurité.

MAPEM (Message Access Profile Message) :

• Les messages MAP décrivent la topologie du réseau routier, notamment les informations sur les voies, les intersections, les limitations de vitesse, les panneaux de signalisation, etc. Ces données permettent aux véhicules de planifier leurs itinéraires de manière plus efficace et sécurisée.

IVIM (In-Vehicle Information Message) :

• Les messages IVIM fournissent des informations en temps réel aux conducteurs à bord des véhicules. Cela peut inclure des alertes sur les conditions de circulation, les travaux routiers, les accidents, les conditions météorologiques, les itinéraires alternatifs, etc.

POIM (Point Of Interest Message) :

• Les messages POIM transmettent des informations sur des points d'intérêt spécifiques le long d'un itinéraire. Cela peut inclure des détails sur les stations-service, les restaurants, les attractions touristiques, les aires de repos, les stations de recharge pour véhicules électriques, etc.

SSEM (Service-Specific Extension Message) :

• Les messages SSEM sont des extensions à des messages C-ITS existants. Ils permettent d'ajouter des informations ou des fonctionnalités supplémentaires et peuvent être utilisés pour personnaliser les services C-ITS en fonction des besoins spécifiques d'une application ou d'un fournisseur de services.

SREM (Safety-Related Extension Message) :

• Les messages SSEM sont eux-aussi des extensions à des messages C-ITS existants. Ils permettent d'inclure des informations liées à la sécurité, telles que des avertissements sur les zones de danger, les limitations de vitesse temporaires, les conseils de conduite sécuritaire, etc.

CPM (Collective Perception Message) :

• Les messages CPM sont des messages dont l’origine est un senseur sur le terrain. Selon la nature et l’emplacement du senseur, ils peuvent fournir, entre autres, des informations d’obstacle sur la chaussée, de piétons aux abords des arrêts de transport en commun, de véhicules en phase d’insertion sur des chaussée. Parmi les informations dans ces messages, on retrouve le type de l’obstacle, son emplacement ainsi que sa vitesse et sa direction. Ces données permettent ensuite l’affichage adéquat au conducteur.

Le document suivant présente la liste des standards validés et publiés utilisés dans les projets C-ITS français «2.4.1_M_bis List of standards». Ces standards sont classés comme tels :

• Standards des couches d’accès ITS-G5 ;
• Standards des couches transport et réseaux ;
• Standards des couches « équipements »
• Standards des couches « applications »
• Standards de sécurité
• Cartographie
• Standards DATEX II
• Standards pour les tests de conformité et d’interopérabilité
• Standards pour les communications hybrides