Im Jahr 2020 schloss das New York City Department of Transportation unter der Leitung von AT&T ein groß angelegtes Intelligent Transportation System (ITS) ab. Das Projekt erforderte die Zusammenarbeit mehrerer Anbieter und Behörden, die innerhalb eines engen Zeitrahmens zusammenarbeiteten. Das Endergebnis ist ein stadtweites Upgrade des Verkehrssystems mit Digi Remote Manager® (Digi RM), einem Digi-Dual-Router Mobilfunk an jeder Kreuzung und kundenspezifischer Digi-Software und -Dienstleistungen.
Das NYC DOT überwacht eines der komplexesten städtischen Verkehrsnetze der Welt mit 6.300 Meilen an Straßen und Autobahnen, über 12.000 Meilen an Gehwegen, fast 14.000 signalisierten Kreuzungen und 800 Brücken und Tunneln. Ihre erklärte Aufgabe ist es, für den sicheren, effizienten und umweltfreundlichen Transport von Menschen und Gütern in der Stadt New York zu sorgen und die Verkehrsinfrastruktur zu erhalten und zu verbessern, die für die wirtschaftliche Vitalität und die Lebensqualität unserer Hauptkunden, der Einwohner der Stadt, entscheidend ist. Das ist eine enorme Verpflichtung, besonders in der größten und verkehrsreichsten Stadt Amerikas.
NYC Verkehrsmanagement
Das Verkehrsmanagementsystem des New Yorker Verkehrsministeriums steuert die Verkehrssignale an 14.000 Kreuzungen sowie eine Reihe von intelligenten Verkehrssystemen (ITS), darunter Verkehrskameras, Wechselverkehrszeichen und Fahrzeugerkennungsgeräte. Eine intelligente Softwareanwendung, die im Traffic Management Center (TMC) des NYC DOT in Long Island City betrieben wird, passt sich an wechselnde Verkehrsmuster an und entlastet den Verkehr. Sie erfasst die Tiefe der Fahrzeugschlangen und die Bewegungen der Fahrzeuge mit Hilfe verschiedener Sensoren, die in der ganzen Stadt verteilt sind, und passt dann die Zeitsteuerung der Signale an, indem sie sich mit den Advanced Sold-State Controllers (ASTC) koordiniert, die sich an jeder Kreuzung befinden.
Besondere Ereignisse, Baustellen oder Verkehrsstörungen führen typischerweise zu einer Verschlechterung der Verkehrsbedingungen in Städten. Aufgrund dieser Dynamik, insbesondere in dichten und überfüllten NYC, ist ein effektives Verkehrsmanagement ohne ein schnelles und zuverlässiges Kommunikationsnetzwerk und ein zentrales Management nicht möglich.
NYCWiN-Ersatz
Die jahrelange Betriebserfahrung des NYC DOT mit dem vorherigen NYCWiN-Netzwerk und das Wissen über neue Trends führten zu einer detaillierten Spezifikation für das Ersatznetzwerk. Zu den kritischen Bereichen gehörten gleichzeitiges Dual-Carrier-Failover/Fallback, zentralisiertes Gerätemanagement, von NYC Cyber zugelassene Verschlüsselung und Unterstützung für Connected Vehicle (CV). Die von AT&T und Digi vorgeschlagene Lösung durchlief Anfang 2019 eine Pilotphase und wurde dann ab Oktober in Betrieb genommen und vorzeitig im Juni 2020 abgeschlossen. Das vorherige NYCWiN-Netz wurde im selben Monat außer Betrieb genommen.
Digi stellte während der Systemintegration und -bereitstellung fachkundige Unterstützung und engagierte Ressourcen zur Verfügung. Die maßgeschneiderten Implementierungsdienste umfassten Personal vor Ort, das fast ein Jahr lang täglich mit den Netzwerktechnikern und Auftragnehmern des NYC DOT zusammenarbeitete. Planung, Tests und Fehlerbehebung durch den Implementierungsingenieur brachten das Projekt voran, zusammen mit der koordinierten Einbindung von Digi Engineering und technischem Support, falls erforderlich.
In jedem Schrank wurde die bisherige NYCWiN-Ausrüstung durch den Router Digi Mobilfunk , eine PCTEL-Antenne und einen Power-over-Ethernet (POE)-Switch von Transition Networks ersetzt. Der POE-Switch ermöglicht die Kommunikation mit Kameras und erweitert die Anzahl der Ethernet-Ports für den Anschluss an verschiedene ITS-Geräte wie eine CV Roadside Unit (RSU). Die Antenne besteht aus mehreren Antennenelementen, die in einem einzigen schlagfesten Radom untergebracht sind, und unterstützt Mobilfunk, GPS, Wi-Fi und Bluetooth. Der Digi Mobilfunk Router wird an die bestehende Verkehrssteuerung angeschlossen und fungiert als Gateway zum TMC für alle ITS-Geräte. Seine integrierte Edge-Computing-Plattform, die auf einer eingebetteten Python-Umgebung aufbaut, ermöglicht die kundenspezifische Integration mit nicht standardmäßigen ITS-Geräten und eine schnelle Anpassung an sich entwickelnde Systemanforderungen.
Das neue Netzwerk
Der Betrieb eines so großen und vielfältigen Mobilfunk Kommunikationsnetzwerks mit einer Verfügbarkeitsanforderung von 99,99 % erfordert einen hohen Automatisierungsgrad, eine äußerst zuverlässige Hardware-/Softwareplattform und Fehlertoleranz/Redundanz im Netzwerk sowie hervorragende Management-Tools und genaue Leistungsmetriken. Die hybride Netzwerkinfrastruktur mit Cloud-gehostetem Digi RM und einem Digi-Router an jeder Kreuzung liefert die erforderliche Leistung und Skalierbarkeit.
Ein wichtiges Merkmal des Einsatzes, das den schnellen Installationsprozess unterstützte, war die Zero-Touch-Konfiguration, eine Funktion von Digi RM über das Tool Profile Manager. Diese Methode der Konfiguration von Geräten mit ihrer erforderlichen Funktionalität ermöglichte es dem Personal vor Ort, die vorkonfigurierten Geräte schnell zu installieren. Sie ermöglicht es dem technischen Personal des NYC DOT auch weiterhin, alle Geräte zentral zu verwalten und Firmware-Updates schnell auf jedes oder alle installierten Systeme aufzuspielen.
Zentrale Verwaltung mit Digi RM
Das NYC DOT nutzt die Vorteile von Digi RM, der Cloud-basierten Geräteverwaltungs- und Datenerfassungsplattform von Digi. Die Data Enablement-Funktionen ermöglichen die Integration von Legacy- und Komplementärsystemen in das Kommunikationsnetzwerk.
Die Netzwerkautomatisierung ist eine Kernfunktion von Digi RM und wurde entwickelt, um die Sicherheit, Verfügbarkeit und betriebliche Effizienz zu verbessern. Sie hat sich schnell zu einem Muss in der Branche entwickelt, da Netzwerke diversifiziert und angesichts einer wachsenden globalen Sicherheitsbedrohung erweitert werden.
Digi RM automatisiert die Messung der wichtigsten Leistungskennzahlen auf Link-Ebene und ermöglicht so eine schnelle Bewertung und einen Einblick in alle Trends. Dies erleichtert die Fehlersuche und ermöglicht eine effiziente Ermittlung der Grundursache und eine schnellere Behebung.
Netzwerk-Fehlertoleranz
Das neue Netzwerk verfügt über ein Dual-Carrier-Design, das die Netzwerkkonnektivität und -verfügbarkeit maximiert, indem es bei Ausfällen des Netzwerks automatisch auf einen sekundären Carrier umschaltet. Der Digi-Router greift außerdem automatisch auf das primäre AT&T FirstNet® -Netzwerk zurück. Beide Mobilfunk Verbindungen (und die Glasfaserverbindung, wo verfügbar) sind aktiv und werden durchgängig überwacht.
Sicherheit
Das Netzwerk ist auf jeder Ebene durch eine Defense-in-Depth-Sicherheitsstrategie geschützt. Die primäre Verbindung ist FirstNet® und bietet dem NYC DOT eine Lösung für Ersthelfer sowie Priorität und Vorkaufsrecht über die Luft und im FirstNet®-Kern. Darüber hinaus wird die gesamte Datenpaketkommunikation zwischen der Kreuzung und dem TMC verschlüsselt und über ein IPsec VPN mit fortschrittlichen Verschlüsselungsalgorithmen übertragen, wobei der Digi-Router im Schaltschrank als ein Endpunkt und eine Fortinet FortiGate Next Generation Firewall (NGFW) der Carrier-Klasse in den Headend-Rechenzentren eingesetzt wird.
NGFWs filtern den Netzwerkverkehr, um eine Organisation vor internen und externen Bedrohungen zu schützen. Neben der Beibehaltung der Funktionen von Stateful-Firewalls wie Paketfilterung, IPsec- und SSL-VPN-Unterstützung, Netzwerküberwachung und IP-Zuordnungsfunktionen verfügen NGFWs über tiefgreifende Inhaltsprüfungsfunktionen. Diese Funktionen ermöglichen es, Angriffe, Malware und andere Bedrohungen zu identifizieren und die NGFW in die Lage zu versetzen, diese Bedrohungen zu blockieren.
Der Digi-Router enthält eine Reihe von Hardware- und Firmware-Funktionen namens Digi TrustFence®, um sich selbst zu schützen und die Zuverlässigkeit und Integrität seiner Sicherheitsfunktionen zu gewährleisten. Es verwendet einen kryptografischen Co-Prozessor, um besonders sensible Daten wie gespeicherte Passwörter und Verschlüsselungsschlüssel zu schützen, so dass sie selbst für einen Administrator nicht zugänglich sind. Er enthält auch Mechanismen, mit denen der Router selbst aktualisiert werden kann, wobei sichergestellt wird, dass die Updates keine bösartigen oder anderen unerwarteten Änderungen einführen. Eine starke Stateful-Firewall blockiert unautorisierte Zugriffe und überwacht alle Netzwerkverbindungen.
Abbildung zeigt eingesetzte Digi WR54 Mobilfunk Router in New York City
Das Ergebnis
Für die Einführung des Projekts wurde das NYC DOT von der Intelligent Transportation Society of New York (ITS-NY) für das herausragende ITS-Projekt des Jahres - Verkehrsmanagementsysteme - ausgezeichnet. In der Niederschrift der Sitzung, in der das NYC DOT die Auszeichnung erhielt, wird das Projekt wie folgt beschrieben: "Das New York City Wireless Infrastructure Network (NYCWIN) bietet ein stadtweites Kommunikations-Backbone für alle ITS-Geräte, einschließlich Verkehrskameras, VMS, Fahrzeugerkennungsgeräte und 14K-Verkehrssignale. Dieses Projekt umfasste die Außerbetriebnahme der früheren NYCWIN-Infrastruktur, die in alle Verkehrs- und ITS-Geräte des NYC DOT integriert war. Der Ersatz ist ein drahtloses AT&T-Netzwerk, das mit einem Dual-Carrier-Design ausgestattet ist, um die Netzwerkkonnektivität und die Betriebszeit zu maximieren. Bei einem Ausfall des Netzes wird automatisch ein zweiter Netzbetreiber verwendet, wodurch eine Kommunikationszuverlässigkeit von 99,99 % erreicht wird. Es handelt sich um eine schlüsselfertige Lösung für den Betrieb und die Aufrechterhaltung der Integrität der Systeme des NYC DOT. Diese groß angelegte Implementierung wurde in 9 Monaten und unter dem Budget abgeschlossen..."
Heute arbeitet Digi mit Verkehrsministerien in den ganzen USA zusammen, um ähnliche Systeme zu implementieren, um Staus zu beseitigen, die Automatisierung zu etablieren, um den Verkehrsfluss zu verbessern, um sicherzustellen, dass Notfallfahrzeuge schnell auf Zwischenfälle reagieren können, und um den Verkehrsministerien Sichtbarkeit und Management zu bieten.
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