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 ist für eines der komplexesten städtischen Verkehrsnetze der Welt verantwortlich. Es umfasst 6.300 Meilen an Straßen und Autobahnen, über 12.000 Meilen an Gehwegen, fast 14.000 signalisierte Kreuzungen sowie 800 Brücken und Tunnel. Ihr erklärtes Ziel ist es, für einen sicheren, effizienten und umweltfreundlichen Personen- und Güterverkehr in der Stadt New York zu sorgen und die Verkehrsinfrastruktur zu erhalten und zu verbessern, die für die wirtschaftliche Vitalität und die Lebensqualität unserer wichtigsten Kunden, der Einwohner der Stadt, von entscheidender Bedeutung ist. Dies ist eine enorme Verpflichtung, insbesondere 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 Controllern (ASTC) koordiniert, die sich an jeder Kreuzung befinden.
Besondere Ereignisse, Bauarbeiten oder Verkehrsstörungen führen in der Regel zu einer Verschlechterung der Verkehrsbedingungen in Städten. Aufgrund dieser Dynamik, insbesondere in dichten und überfüllten New Yorker Stadtzentren, ist ein effektives Verkehrsmanagement ohne ein schnelles und zuverlässiges Kommunikationsnetz 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 wurde Anfang 2019 im Rahmen eines Pilotprojekts erprobt und dann im Oktober in Betrieb genommen, so dass sie vorzeitig im Juni 2020 fertiggestellt werden konnte. 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 hielten das Projekt in Gang, 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 die Verbindung mit verschiedenen ITS-Geräten wie einer CV Roadside Unit (RSU). Bei der Antenne handelt es sich um mehrere Antennenelemente, die in einem einzigen stoßfesten Radom untergebracht sind, und sie 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 eine kundenspezifische Integration mit nicht standardisierten ITS-Geräten und eine schnelle Anpassung an sich entwickelnde Systemanforderungen.
Das neue Netz
Der Betrieb eines so großen und vielfältigen Mobilfunk Kommunikationsnetzes mit einer Verfügbarkeitsanforderung von 99,99 % erfordert ein hohes Maß an Automatisierung, eine äußerst zuverlässige Hardware-/Softwareplattform und Fehlertoleranz/Redundanz im Netzwerk sowie hervorragende Management-Tools und genaue Leistungskennzahlen. Die hybride Netzwerkinfrastruktur mit dem in der Cloud gehosteten Digi RM und einem Digi-Router an jeder Kreuzung bietet 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 zur Konfiguration der Geräte mit den erforderlichen Funktionen 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 für jedes oder alle installierten Systeme bereitzustellen.
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 älteren und ergänzenden Systemen in das Kommunikationsnetzwerk.
Die Netzwerkautomatisierung ist eine Kernfunktion von Digi RM und dient der Verbesserung von Sicherheit, Verfügbarkeit und betrieblicher Effizienz. Sie hat sich schnell zu einem Muss in der Branche entwickelt, da die Netzwerke diversifiziert und angesichts der wachsenden globalen Sicherheitsbedrohung erweitert werden.
Digi RM automatisiert die Messung der wichtigsten Leistungskennzahlen auf Verbindungsebene und ermöglicht so eine schnelle Bewertung und einen Einblick in etwaige Trends. Dies nimmt dem Rätselraten bei der Fehlersuche ein Ende und ermöglicht eine effiziente Ursachenermittlung und schnellere Abhilfe.
Fehlertoleranz im Netzwerk
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®-Netz zurück. Beide Mobilfunk Verbindungen (und die Glasfaserverbindung, sofern 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 Aktualisierungen keine bösartigen oder anderen unerwarteten Änderungen einführen. Eine starke Stateful-Firewall blockiert unbefugte Zugriffe und überwacht alle Netzwerkverbindungen.
Die Abbildung zeigt den Einsatz von Digi WR54 Mobilfunk Routern 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 eingesetzt, 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 Verkehrsbehörden in den gesamten USA zusammen, um ähnliche Systeme zu implementieren, um Staus zu beseitigen, die Automatisierung zur Verbesserung des Verkehrsflusses einzuführen, sicherzustellen, dass Notfallfahrzeuge schnell auf Zwischenfälle reagieren können, und den Verkehrsbehörden Transparenz und Management zu bieten.
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