Painéis de Mensagens Variáveis com NTCIP

Publicado: 7 de junho de 2015 em Assuntos Técnicos
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Introdução

Como já foi detalhado no artigo técnico O que é o protocolo NTCIP de comunicação? [1], existe uma resolução da ANTT que tornou obrigatória a conformidade das novas aquisições de equipamentos de ITS (Intelligent Transportation Systems) com o NTCIP a partir de novembro de 2009 (Resolução nº 3.323-A/2009 [2]) para as rodovias federais. Isso afeta a todos os agentes em torno desses equipamentos: fabricantes, desenvolvedores, compradores, concessionários e homologadores. Neste artigo será apresentado o PMV (Painel de Mensagens Variáveis) e alguns detalhes sobre a estrutura interna de dados e a comunicação no padrão NTCIP.

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O que é um PMV?

Um PMV é um equipamento utilizado nas ruas e rodovias para sinalização e informação aos motoristas. Na Figura 1 está destacado um painel desses, do tipo fixo, que normalmente encontra-se instalado na beira da rodovia, projetando-se por sobre a pista. Existem outros tipos, os móveis por exemplo, que podem ser montados sobre carretas (Figura 2).

pmv fixo dba

Figura 1: Painel de Mensagem Variável do tipo fixo (Fonte: DBA Tecnologia)

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PMV Movel

Figura 2: Painel de Mensagem Variável do tipo móvel (Fonte:Sinamóvel).

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Apesar do seu aspecto externo bastante simples, o equipamento é extremamente complexo e sofisticado.

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PMV com NTCIP

Na Figura 3 pode-se observar uma seleção de aplicação típica para um perfil de um PMV com NTCIP, destacando-se os blocos que devem compor o protocolo e portanto o caminho que a comunicação deve percorrer. A essa composição de blocos dá-se o nome de pilha ou perfil do protocolo. Ou seja, a pilha destacada na Figura 3 é composta pelos seguintes blocos dos níveis correspondentes:

  • Nível de Informação  – PMV             – NTCIP 1203
  • Nível de aplicação      – SNMP           – NTCIP 2301
  • Nível de transporte   – UDP/IP        – NTCIP 2202
  • Nível de subrede       – ETHERNET – NTCIP 2104

 Figura 3

Figura 3: Perfil típico para um PMV

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Os detalhes de como escolher ou identificar os blocos necessários estão descritos no artigo técnico O que é o protocolo NTCIP de comunicação? [1] (Diagrama de Seleção de Perfil – Figura 5) ou na especificação NTCIP 9001 v04.06 – THE NTCIP GUIDE [3] (Profile Selection Chart).

É importante frisar, que a conformidade de um equipamento de ITS com as especificações NTCIP não se restringe apenas à conformidade com o dicionário de dados específico de cada equipamento, por exemplo as especificações NTCIP 1203 – NTCIP Object Definitions for Dynamic Message Signs (DMS)[5] para um PMV, mas implica na conformidade do equipamento com todos os níveis da pilha do perfil de implementação.

Para aprofundar seu conhecimento sobre PMVs com NTCIP  é recomendável que se realize a leitura da norma técnica NEMA TS-4:2005 Hardware Standards for Dynamic Message Signs (DMS) With NTCIP Requirements [4] . Nessa norma são especificados  requisitos ambientais, mecânicos, ópticos, eletroeletrônicos entre outros, inclusive são indicados os ensaios apropriados para a verificação desses requisitos.

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Estrutura interna do Sistema do PMV com NTCIP

Todo equipamento com NTCIP deve implementar uma estrutura interna de endereçamento de objetos e variáveis conhecida como MIBs (Management Information Bases).

Segundo definição encontrada na Wikipedia, MIB é um banco de dados usado para gerenciamento de entidades em uma rede de comunicação. Mais frequentemente associada com o Simple Network Management Protocol (SNMP), o termo também é usado mais genericamente em contextos como no modelo de gerenciamento de rede OSI/ISO. Uma vez que sua intenção é de referir-se à coleção completa de informação de gerenciamento disponível em uma entidade, ele é frequentemente utilizado para se referir a um subconjunto particular, mais corretamente referenciado como módulo MIB.

Objetos na MIB são definidos usando um subconjunto da Abstract Syntax Notation One (ASN.1), em português Notação de Sintaxe Abstrata Um, chamada “Structure of Management Information Version 2 (SMIv2)” RFC 2578, em português Estrutura de Informação de Gerenciamento Versão 2.

O banco de dados é hierárquico (estruturado em árvore) e cada entrada é endereçada através de um identificador de objeto. Os RFCs de documentação na Internet discutem os MIBs, notavelmente o RFC 1155, “Estrutura e Identificação de Informação de Gerenciamento para redes baseadas no TCP/IP”, e seus dois complementares, RFC 1213, ‘Base de Informações de Gerenciamento para Gerenciamento de Redes baseadas no TCP/IP” e RFC 1157, “Um Protocolo Simples de Gerenciamento de Rede”.

Os objetos e parâmetros das MIBs do NTCIP estão incluídos na árvore de endereçamento da NEMA (National Electrical Manufacturers Association), que é a retratada na Figura 4. Ela está registrada na árvore de nomes globais da internet. A rede definida pela árvore é numerada nos seus subníveis, formando assim o endereço 1.3.6.1.4.1.1206 como prefixo ou endereço do nó da rede de comunicação de toda informação de gerenciamento pertencente à NEMA . Esse endereço também é conhecido como OID (Object Identifier), ou seja identificador de objeto. Para conhecer os detalhes dessa estrutura, consulte o documento NTCIP 8004 – NTCIP Structure & Ident. of Management Info (SMI) [6].

MIB Tree1Figura 4: Árvore de endereçamento do banco de dados de informação da NEMA

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A árvore continua abaixo do nó NEMA e divide-se em 4 blocos. Os equipamentos NTCIP estão abaixo do quarto bloco, Transportation (Figura 5).

MIB Tree2

Figura 5: Nós da rede imediatamente abaixo do nó NEMA

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Descendo mais um nível, abaixo do nó Transportation, nos leva à estrutura mostrada na Figura 6.

MIB Tree3

Figura 6: Nós abaixo de Transportation

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Descendo mais um nível pelo nó devices, chegamos aos nós referentes aos equipamentos de NTCIP, sendo que o PMV é o nó 3 (DMS – Dynamic Message Sign). Assim, o endereço da raiz do PMV é 1.3.6.1.4.1.1206.4.2.3. Veja a Figura 7.

Devices

Figura 7: Árvore correspondente aos equipamentos com NTCIP

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Na Figura 8 podemos ver os detalhes dos objetos definidos para o PMV, mostrados no aplicativo gratuito MIB Browser[7].

MIB Browser II

Figura 8: Detalhes da MIB do PMV

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Nas especificações dos equipamentos NTCIP é comum, no corpo do documento, estar impressa a MIB correspondente àquele equipamento. Você pode consultar a MIB para o PMV no documento NTCIP 1203 – NTCIP Object Definitions for Dynamic Message Signs (DMS) [5]. Na Figura 9 pode-se observar a descrição do objeto dmsSignType. São definidos o tipo de objeto, se é de apenas leitura, se é obrigatório, os limites, os valores que esse objeto pode assumir e uma descrição explicativa para melhor compreensão.

MIB DMS

Figura 9: Detalhe do parâmetro dmsSignType

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Onde conseguir as MIBs?

A descrição de todos os objetos e parâmetros da MIB do PMV é muito longa, estende-se por dezenas de páginas, dificultando a sua transcrição para uso. Para nossa sorte, existe um site na internet que nos permite baixar as MIBs do NTCIP. Esse site está hospedado no site da NEMA. O acesso é realizado por FTP:

endereço do site: http://www.nema.org/ntcip [8] usuário: speedway senha: metro11 (metro-onze)

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Comunicação com o PMV

Toda a comunicação com o PMV é realizado por meio do protocolo de comunicação SNMP, que segundo definição do Wikipedia é Simple Network Management Protocol (SNMP), em português Protocolo Simples de Gerenciamento de Rede, é um “protocolo do padrão da Internet para gerenciamento de dispositivos em redes IP”. Dispositivos que normalmente suportam SNMP incluem roteadores, comutadores, servidores, estações de trabalho, impressoras, racks modernos e etc. SNMP é usado na maioria das vezes em sistemas de gerenciamento de rede para monitorar dispositivos ligados a rede para condições que garantem atenção administrativa. O SNMP é um componente do conjunto de protocolos da Internet como definido pela Internet Engineering Task Force (IETF). Ele consiste de um conjunto de padrões de gerenciamento de rede, incluindo um protocolo da camada de aplicação, um esquema de banco de dados, e um conjunto de objetos de dados.

O software de gerência de redes não segue o modelo cliente-servidor convencional pois para as operações GET e SET a estação de gerenciamento se comporta como cliente e o dispositivo de rede a ser analisado ou monitorado se comporta como servidor, enquanto que na operação TRAP ocorre o oposto, pois no envio de alarmes é o dispositivo gerenciado que toma iniciativa da comunicação. Por conta disso, os sistemas de gerência de redes evitam os termos ‘cliente’ e ‘servidor’ e optam por usar “gerente” para a aplicação que roda na estação de gerenciamento e “agente” para a aplicação que roda no dispositivo de rede.

O número de comandos desse protocolo é reduzido. São basicamente os seguintes:

  • GET, para obter um valor de um dispositivo;
  • SET, para colocar um valor num dispositivo.

O comando que especifica uma operação de GET ou SET deve especificar o nome ou endereço do objeto, que é único. O conjunto completo de comandos do SNMP é:

  1. GET, usado para ler uma variável ou parâmetro de gerenciamento;
  2. GETNEXT, usado interativamente para ler sequências de variáveis ou parâmetros de gerenciamento;
  3. GETBULK, usado para ler variáveis ou parâmetros de um grupo de objetos;
  4. SET, usado para escrever em variáveis ou parâmetros  do subsistema gerenciado;
  5. TRAP, usado para reportar uma notificação ou para outros eventos assíncronos sobre o subsistema gerenciado para o sistema administrador.

Na situação atual do protocolo NTCIP, o uso do comando TRAP foi abandonado, podendo-se utilizar os demais. Para ler os detalhes do protocolo SNMP no contexto do NTCIP, leia o documento NTCIP 2301 – Simple Transportation Management Framework (STMF) Application Profile (AP) (AP-STMF)[9].

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Resumo

Neste artigo foram apresentados os principais aspectos do protocolo NTCIP relacionados com Painéis de Mensagens Variáveis (PMVs). No próximo artigo serão abordados aspectos técnicos específicos para o teste de conformidade de um PMV com a especificação NTCIP 1203.

Uma ótima fonte de treinamento gratuito sobre NTCIP você encontra nos cursos online do ITS Professional Capacity Building Program (ITS-PCB)[10], oferecidos pelo Departamento Norte Americano de Transportes.

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Referências

[1] https://consulteengenheiroeletronico.wordpress.com/2015/05/29/o-que-e-o-protocolo-ntcip-de-comunicacao/

[2] http://www.antt.gov.br/index.php/content/view/4323/Resolucao_3323.html

[3] https://www.ntcip.org/library/documents/pdf/9001v0406r.pdf

[4] https://www.nema.org/Standards/ComplimentaryDocuments/TS4.pdf

[5] http://www.ntcip.org/library/documents/pdf/1203v03-04_part_1_dms2011.pdf

[6] http://www.ntcip.org/library/documents/pdf/8004v0215.pdf

[7] http://www.ireasoning.com/mibbrowser.shtml

[8] www.nema.org/ntcip

[9] https://www.ntcip.org/library/documents/pdf/2301v0218.pdf

[10] http://www.pcb.its.dot.gov/stds_training.aspx

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Licença Creative Commons

Esta obra, “Painéis de Mensagens Variáveis com NTCIP”, de Henrique Frank W. Puhlmann, foi licenciada sob uma Licença Creative Commons Atribuição-NãoComercial-CompartilhaIgual 3.0 Não Adaptada.

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