The design of RFID sensor network for bus fleet monitoring

17
_______________________________________________________________ BAL-Labs.com Innovation for tomorrow 1 The Design of RF Sensor Network for Bus Fleet Monitoring Wiroon Sriborrirux 1 , Panuwat Danklang 1 , Nakorn Indra-Payoong 2 1 Department of Electrical Engineering, 2 Faculty of Logistics, Burapha University, Chonburi, Thailand {sriborrirux, eepanuwatdk, [email protected]} 1. Introduction (Okunieff, 1997) กก กก กก (Eberlein, 1995; Scemama et al., 2000) กก ก GPS, Image processing, RFID ก กก ก 2 ก ก กก (Gomez et al.,1998) กกกก กก 1) ก กก 5,000 กก 2) ก ก ก กก ก ก ก () 3) กก ก ก ก กกกก (Oh, 2007) ก ก, , ก ก GPS ก ก กก กก GPS (Black box) ก ID กก, 433 MHz, FM, ( GPRS/Edge), ก กก

Transcript of The design of RFID sensor network for bus fleet monitoring

_______________________________________________________________ BAL-Labs.com Innovation for tomorrow 1

The Design of RF Sensor Network for Bus Fleet Monitoring

Wiroon Sriborrirux1, Panuwat Danklang1, Nakorn Indra-Payoong2

1Department of Electrical Engineering, 2Faculty of Logistics, Burapha University, Chonburi, Thailand

{sriborrirux, eepanuwatdk, [email protected]}

1. Introduction ก��������� �������������������������� �������������� � !� ���"��#$����%������&#%$�����ก���#$�����#�����%$�'$(�) (Okunieff, 1997) �ก��ก��6��#��"�����$ก����%��%�'��7� %����������� #&�ก �� ���!��ก����&���8������� ��#$�������9 �������%�� �%#9 �ก&�%(�)ก����������7��&6� (Eberlein, 1995; Scemama et al., 2000) ก������8ก���!��9G�G ���)�H���#��IJH���� ��������������������� 7 � ��#K �&6������� �� $'� ��$�!�� ก������8ก���!��9G�G �� GPS, Image processing, ������� RFID ��V��� ������กW��� ก��� �ก�!��9G�G ����ก���$#�������������������������&6� G#��&H �����J6����ก&����H���� &กK 2 ���ก���#�ก� 9 ��98�9����ก�� ��8� � �9 �������%���ก�������9G�G ��������8ก���!��� (Gomez et al.,1998) ����� $�&���6 ���)$���7��Z��&���H%��9&[��ก��ก���� �)&\������ก��ก���$#�������������������ก�8���)����9��#�ก� 1) �������7��ก�� ��8� %����&���������������� ���กก �� 5,000 9&� 9���!��%&[[�7%�H%�� � �9���!������ก��#�� ����8��&ก]� 2) &ก]7����ก��(�) � �%(�)ก��������&#���������� ����#��[� ก���#�&�ก��%����� �����%���&6����� ���� ��� #$H� ��$�!�� ก���#������̂����8#�����I�9&� � �ก�� $H���������"���������ก��#&� (������__^�) ��V��� � � 3) ก��%����� 9���)$H���ก���!���� � �ก������" %����) $�9!&��H�K ��$�!�� ��� ก�������������� �����������H����������� $H�"��� � �ก���$#�������$ก��%�'��7� �����ก���&H����)����%� ��899 �H�K �����$#����������������V����H���H���ก��9�9 � $�&������V�� ���� ���Z��8�&� 9 ��� �ก� ���������$#����������������H�!�J6����ก&�9 ����ก����ก���!���� �����ก&#�������a�&6�K (Oh, 2007) �ก�& �����!�� ��� ��K�����a��$�!�� ���$ก�, [�H�8c�, � �&�กd] ����8ก���!��9G�G �� GPS �)�H�!��ก���$#��������������������� ���� ����������G#�ก���&�9��)$ก&#���������������ก#� ����� ��ก�&6�8�ก�7� GPS (Black box) (��������������������ก��%����� ID � �)$ก&#�������������"���9 �H�9 ����H $��8�������K���8กK!� �����, �!�� 433 MHz, FM, ���9 �H�9 ����H������G��a&)������ (�!�� GPRS/Edge), ���&��9��H�9�)$ ����%� �ก �� �ก��ก��6 ����������a �!�� % ��#� � ��#�����9 �������������������a����8G��

_______________________________________________________________ BAL-Labs.com Innovation for tomorrow 2

� ����$ก�กW��ก������8ก���!��9G�G ���9��������%�� ������� RFID ��ก���ก�������������������������� ���� ������6������9��H��&�%&[[�7���$#�&6�� ��H%��������K� ��$#�9��H�%��%&[[�7��� Vehicle tag � ��H����������� �#���ก���!������9G�G �� RF �&6� �����%����&��������#� WกK��H���������� ���%�����������ก&���ก�&ก �������� ����#��[���H��%(�)ก��������&# ����� $�&���6 ���ก���� �)&\�������9�������IW��I����%�� �)�H�!��ก���$#�������������������ก�8���)����9� G#���%#9 �ก&� &��8���%�9�� ����H������Z[�������H�#ก �� ������� ����#����%�ก��ก���%���Z��ก���������, G��G�9 � �& ก�$�J���H�!��ก���&�%����� � ��&6�" ก���#%������n$�&�$ก�� � �ก���#%���(�9%������6��� 2. System Architecture ����� $�&���6 �������%��� 9$#��ก��)&\�������$#�������������������ก�8���)����9�G#��a&��9�������IW��I����%�� #&��%#��������H 1

Internet

Database

Enterprise-based

Control Center

ADSL Telephone line

ADSL Telephone line

Base Station #2

Base Station #1

Base Station #3

!"#$%& 1 �����$#��������������G#��!�9�������IW��I����%��

��ก�����H 1 ��������������$#�&6��9��H��%#���# �9 �H�9 ����H $��8 (B-Mov) IJH���������H��ก��%������� ��%#��& �� (ID) ���&��9��H��&� (B-Base) IJH��$#�&6���������G��a&)��%�'��7���H����$�������%������H����������� $H�"��� %&��ก�# � �� %�����&� B-Base ����ก�&6�����)���qZr��#qZr���JH������ ����&6����% &�ก&��&6�%�qZr����9��9 8��%�����#$������&6�%��$a��� G#��� &��8���%�9��)�H #9���!������ก�� ��8�� �ก��#����$���� ��� ��������� �� ����������������H $H�"���

_______________________________________________________________ BAL-Labs.com Innovation for tomorrow 3

%������ก�9��H��&�����ก%�����&�a����9 �98�ก ��"�������9������9 ����W %����G��a&)��%�'��7� (TOT public phone) �)�H�!��ก������ " ���� �)�H��%��������&��� 9$#����� ก��ก���� �)&\�������9�������IW��I����%�������ก���# � 3 %� �� &กK �#�ก�

1. �����%#���# �9 �H�9 ����H $��8 (B-Mov) 2. �����9������%�����&� (B-Base) 3. ���� Enterprise server

�������%�G��G�9 ����t����H��กก���)�H���&������H�9 ��� #(&������ (Security), 9 ��%�������ก�������& ������ (Scalability) � �9 ��%�������ก������J��#��� (Accessibility) G#�����G��G�9 ก��V� 2 %� ���H%��9&[9� 1. G��G�9 �)�Hก���%#������ ��������������� �%�����&� 2. G��G�9 %�H%����� ���%�����&�� �a����9 �98�ก �� 2.1 !'((ก*!+,-./012*0345&036*78%&69$:;

�)�H��ก���� ��&��������������H $H�������������H��%(�)ก�������9&�9&H���9 ������!�H��� ���9 ����ก����ก��H%8# ก��� �ก����9 ����H $��8� �8�ก�7�%�H%����H�����%��)�H�!��ก��)&\�������9�������IW��I����%����V�%$H���H��9 ��%��9&[��ก � &���กก�� $�9������ �ก���#%����6��� ������ $�&��#� �ก�!����9 ����H UHF 433 MHz ���H���ก9 ����H#&�ก �� %�������������8ก���!����#G#��������&����8[����ก97�ก���ก��G�����9�����!��$ (ก�!.) � ��&6��&��#�&�9 ���$����ก������8ก���!������������IW��I����%���&6���� ����������a � �%������!����� �ก&�ก&������IW��I����%���H�K�#���H��ก����&�!��%&[[�7 � �G��G�9 %�H%�������ก&� �ก��ก��6 �����IW��I����%����H�a&�����9 ����H 433 MHz �&�%��������&�&���ก��%����� #$�$� 9 ����W %�� (High bit rate) �# ���ก���� �)&\���& %��� ��& �&�%&[[�7 � ��&6�)&\��& ก�$�J��)�H9 �98�ก����������8�ก�7��&6�%� ��H%��������������������9 ����H 433 MHz 2.2.1 RF Transceiver

��V�8�ก�7���H����ก�$#�&6�� �&6�������������� (B-Mov) � �%�����&� (B-Base) %����&�8�ก�7� B-Mov ���������������กก����������#� Wก� ��$#�&6�����G#��a&�) &������ก�������H�������� � �%����&�8�ก�7� B-Base ��qZr�%�����&�����������H� &กK%�%� ��#�ก� 1) ก�� Broadcast %&[[�7��9� � � 2) ��V��& �&���� ID ��H%����ก &�����ก����������� IJH�G�#� RF ��H������!����� $�&���6��V� ����&�%����� FSK ������9 ����H 433MHz IJH���9 �������%������9�$9��ก��������!ก&����(���ก�9�����H���ก��9 ���� 9 �H���H���%&6���ก���������ก����ก ���ก

_______________________________________________________________ BAL-Labs.com Innovation for tomorrow 4

%(�)� # �(���ก� �%�# ก��ก��ก����%��ก�a�������#� Wกก��&#�&# G�#� RF ��H� �ก�!��ก�� &�%��%��%8#��H 5mW � �9 ��� ��ก���&����� ��H -105 dBm �!�� �������_ก���%��� 5V �����H 2 �%#�ก����������8�ก�7�G#��!G�#� RF Transceiver 433 MHz

!"#$%& 2 8�ก�7� RF Transceiver (���� B-Mov � � B-Base

���H�#�#%�G�#� RF ��)�6���H��z#G �� G#���8�ก�7����ก&��%��ก�a��� Monopole quarter

wavelength �������� ��H��ก�� &����� 0 dBm � �%����� ��� Pseudo-random bit sequence (PRBS) �)�H�����$�9 ��"$#) �#��H�ก$#�J6���� ���ก���&�%���������� Bit Error Rate (BER) ���ก����#����������� ��� B-Mov � � B-Base ����ก&� 70 ���� IJH�������%��������H�����ก&�������# 6 � � �������H 1 �%#�9�� BER ��H &#�#��9����ก �� 1e-3 bps ����HG �� (�ก�a!�6�� &�q��ก) � �(����%(�)ก���������$���������# 6 � � 9�� BER ��H &#�#��9����ก �� 1e-3 bps �!��ก&� IJH�9 ��"$#) �#��H�ก$#�J6���9������ก� ����%��" ��ก������8ก���!�����ก���$#����������������ก�8���)~��������#

/*!*.$%& 1 " ก���#%�ก���&�%�����

Scenario Distance (m) BER

0-60 < 1.22x10-4 bps ��HG �� (�ก�a!�6�� &�q��ก)

60-70 < 1.00x10-3 bps �����H��ก�������9&�9&H� 30 < 1.00x10-3 bps

ก���)$H����%$�'$(�)ก���&�%����� ��� ��� B-Mov � � B-Base �)�H�������%�ก&�%(�)

ก���������������� 2 %� �� &กK��H����9 ��%��9&[ %� ���ก9� ก��ก���%���ก�a�� B-Mov � � B-Base ��%(�)ก���!�����$�8�ก�7� B-Base ����ก�$#�&6����(������G��a&)��%�'��7�IJH����qZr��#qZr���JH������ #&��&6� �%��ก�a�� B-Base ������กก�������ก�� &����� (Radiation pattern) ���#�������ก�J6� � ��&6������ Broadcast %&[[�7��9�

_______________________________________________________________ BAL-Labs.com Innovation for tomorrow 5

ก�����#��� &�%���� �)�����������ก ������ก��ก ���ก�� ��ก����$#9 �H�9 ����H�H�K #&��%#��& �����������H 3

!"#$%& 3 ������ก��%��9 �H�9 ����H�� B-Base

��ก����%#�����W�ก�� &�������� ����8� 0-180 �a� ���� ��#&���ก�� &�������H 3.31 dBi � ��%#�" ��%���� S domain ���%��ก�a�� B-Base � �������H 4

!"#$%& 4 " ��%��� S domain �� B-Base

%����&��%��ก�a�� B-Mov ������กก�����%������$#��ก&� B-Base ��ก�&6�%�#��

������������� � ���ก��ก�� &�������ก��%��$a���#&��%#��& �����������H 5 IJH�����W��# ��ก�� &�������ก��H%8#�ก$#�J6����������� 90 � � -90 �a����� ��#&� G#���ก�� &�%�������H 2.2 dBi � ��%#�" ��%���� S domain �%#��������H 6

_______________________________________________________________ BAL-Labs.com Innovation for tomorrow 6

!"#$%& 5 ������ก��%��9 �H�9 ����H�� B-Mov

!"#$%& 6 " ��%��� S domain �� B-Mov

���H�#%��!�%��ก�a��Hก���J6���������������� Coverage area ��%&[[�7���#�ก ก ���#$� (60-70 ����) %����� 9������7 120-150 ����

2.2 B-Base Sensor Network

(���� B-Base �����ก���# �8�ก�7� 4 %� ��#�ก� 1) Embedded board, 2) RF Module, 3) CCTV Camera � � 4) ADSL Router G#� Embedded board ����������H� &ก��ก��9 �98�� ��&#ก����� ID � �� ���H����������� $H�"��� B-Base G#�"����&6����� �%�9 ��"$#) �#����� ��H�#��กG�#� RF � ���� 9 ������������������กG�#� DSP-based car detector ��H�� ��&����� �����H $H�"���ก � CCTV ������ � &���ก�&6� ��� #&�ก �� ����ก%�����&�a����9 �98�ก ���&���"��� ADSL Router ��ก�7�ก���!�H���%&[[�7 ADSL � 8#���"$#) �# 8�ก�7� Embedded Linux unit ���&��Jก��� ���t����� ���& ���#��V������ ������ก �� 72 !&H G�� ���H B-Base %������!�H���%&[[�7 ADSL ���&�a����9 �98��#กW�������� ��H�&��Jก� �&6���#

_______________________________________________________________ BAL-Labs.com Innovation for tomorrow 7

%�����&�a����9 �98�ก ��G#�&�G��&�$ �ก��ก��6 ก��%����� "��� ADSL Router G#��!� &กก�� Port forwarding �� Firewall �� Router ����!� ��)$H�9 ��� #(&���ก&� B-Base IJH��J6����ก&��G����ก��ก����# Firewall (�����& Router �����H 7 �%#�_Z�ก�!&�ก���������� B-Base

!"#$%& 7 _Z�ก�!&�ก���������� B-Base

%&��ก�# � �� ���� �ก�!�����n$�&�$ก�� ��8กI����)�H��V��& 9 �98�ก���������� B-Base

���H���ก�����n$�&�$ก�� ��8กI���G9��%��� Kernel ��H���I&�I�� ������%$�'$(�)%�� ���H�������&�

Linux Kernel version 2.6.20 �� Patch � � Recompile ��%������������� Embedded board

(ARM9 CPU) � ��&6���&����� Device driver � � Feature ก���������H�K��H�����V������ #&��%#���

�����H 8 ��!&6���� ����� �!&6� Linux Kernel G#����#�� Root file system ���& Embedded

Linux �J������#��ก �� 8 MB �����&6�

_______________________________________________________________ BAL-Labs.com Innovation for tomorrow 8

!"#$%& 8 %���Z��ก��������� B-Base

�����H 8 �%#�%���Z��ก�����H���(�����& B-Base ��H����#���� ���� Open source ��H%�&�%�8�

�����n$�&�$ก�� ��8กI� G#����&���9G�G ����H%��9&[����K��H���������ก&�%���� B-Base �ก��ก��6

����#)&\��_Z�ก�!&��&#ก������K�)�H�� B-Base %������&#ก����� ��H�#�&���ก������������ �

���� ���&6����)�H������%����� �����&�a����9 �98�ก ��"��� ADSL �#������ก��������� � �

����!�H����ก��H%8#

2.3 Enterprise Server

����#ก���� �)&\�������$#���� ��&#������ ��������������%(�)ก����������

���� ����IJH������ก���� 9$# �Enterprise System� ���)&\�������� Enterprise Application

Server (JavaEE) #&��%#��������H 9

_______________________________________________________________ BAL-Labs.com Innovation for tomorrow 9

:#

Enterprise JAVA

Bean

Web-based Service

Administration

Server Service Management ConsoleServer Service Management Console

Primary

Database

Secondary

Database

Base Station

Transaction/

Connection

Authentication

Manager

NIO-based Server

GatewayData

Encapsulate/

Decapsulate

Handling

Manager

Socket Port

Enterprise JAVA

Application Server

Application Integration Services

(XML/SOAP, JMS, HTML, Custom)

Reactive Bus

Scheduling System

(BMTA)

Bus Monitoring

System

!"#$%& 9 Enterprise Application Server

ก���������� Enterprise Application Server ����ก���!�H���ก&������H�K(���ก �J������

%��������&�ก��� ก�� �H����� ก&�����(���ก��H�!��9G�G ����ก����ก&� # �������ก��

%�H%����H��V�����t�� ��$�!�� Web Service (XML/SOAP), HTML, � � JMS ��V���

3. Transmission Protocols ����� $�&���6 ����#ก���� �)&\��G��G�9 %����&�ก��%�H%���� 2 %� �� &กK�#�ก�

G��G�9 �)�Hก���%#������ �������������� (B-Mov) � �%�����&� (B-Base) � � G��G�9 %�H%����� ���%�����&�� �a����9 �98�ก ��

3.1 MB-Protocols (B-Mov & B-Base)

�� 9$#��ก��ก��� MB-Protocols ����ก�#��V� 3 %� ��#�ก�

_______________________________________________________________ BAL-Labs.com Innovation for tomorrow 10

- ก��%��ก�����%&[[�7��9� �������ก �� ACK (Acknowledge) ��ก B-Base �)�H�� ��&������������ (B-Mov) (�����&a����%&[[�7

- ก��%�� ID �� B-Mov ��H%������&�%&[[�7��9��# ก &����&� B-Base (������� ���%&[[�7��9�

- %� ��� ��&� ID ��H��ก%���������ก B-Mov �&6���#����$� 7�&6� � Verify ��� ก &����)�H���������������� �9&��&��� �� ID ���& ��%���#%����W�� ���ก�� �����H 10 �%#�������� ��&6���ก��%����� ��� ��� B-Mov � � B-Base

(a) (b)

!"#$%& 10 Message � � Time Diagram

��ก���#�������H B-Base (RF base station) ��$H�ก�����%&[[�7��9����8กK!� �� � t1 IJH���9�������7 700 �$ $ $���� ก�����&a�������7 200 ���� G#��& B-Mov (RF Mobile) ��H�$#�&6�������������������������% &�ก&����(���� 2 G��#�#�ก� 1) Listen mode � � 2) Transmit mode ���H�������������H $H���������&a��%&[[�7� ��#�&� ACK message ��กก���� ��&��� Listen mode � �& B-Mov ���� �H�����%�� Transmit mode �)�H�������&#��� ���������� Packet Format #&��%#��������H 10 (b) G#���ก���%� CRC field �)�H��%���� B-Base �#�� �%�9 ����ก������� (���� � �%8���& � ���H�����!� � 1-45 � �����9�7ก&�t��� ���H��9��9���H����ก&� 15 �$ $ $�����)�H��V�� ��� B-Mov %�� Packet ��ก &����&� B-Base G#���ก" ก���#%� ���� ������������%��%8#��H��%�����%�� Packet ���&�%�����&� (����� � t1 (700 �$ $ $����) �#�����ก �� 8 9&� (G#���� �����ก��!�ก&�) #&��&6���!� ������ ������7 7-8 $���� ก ���������������� �9&� $H�"���!� � Coverage Area ��%&[[�7��ก%���� �� # �9 ����W %��%8#����ก$� 120 ก$G ����/!&H G�� ���� ������������%��%8#��H)�����%����� ���&�%�����&� �� ���������8ก��7���� !�ก&� � �)�����%�������� ��%������%#����#�����ก �� 100 9&� #&��%#��������H 11 "

_______________________________________________________________ BAL-Labs.com Innovation for tomorrow 11

ก����� ������ ���H�!��ก��%����� G#��� �H� ��ก���&H�%�����&��#�&� ID �������������9���8ก9&�

!"#$%& 11 " ก���#%�!� �� �ก���&�%����� ��� ��� B-Mov � � B-Base

��กก����� ���V����� � 1,000 9�&6�G#��! B-Base (RF base station) %�� ACK message ���8กK 700 �$ $ $���� ก&����� ��������������H�)$H��J6����J� 100 9&� �ก�& �����!�� ���� $H��������H%�����&� B-Base �����7 20 9&���� ��ก �9���ก&�� ��#�&� ACK )��ก&� G#�������������8ก9&���%8��!� �� ���H��%�� ID ���&�%�����&� " ��กก���# ��%#�����W� �� �� �����ก$#ก��!�ก&������ ������H���ก%8��9��!� �� ��#�� ก&� ���8�ก�7� B-Mov กW)�����%����� �������ก9�&6� ���#�&� ACK �& ���� IJH��!� ���ก������ " G#��� �H������7 1.5 $���� ���ก �� �ก�&���JH� 9� %�����&� (RF base station) %�����%�H%��ก&�������������#������� �%��%8# 7-8 $���� IJH���ก)��H�����&���������������� ���ก�J� 100 9&���H��"���%������JH���!� �� ��#�� ก&� �ก��ก��6 %�����&� B-Base �&���กก�����%������� ��&�9 ��"$#) �#����� ��H%������ก�����������G#��!� &กก�� LFSR (Linear Feedback Shift Register) (Walma, 2007) IJH���V� $'�ก����H�!��� �9 ���������������%$�'$(�)%��%����&�����%��ก qZ��& �& %�����&� B-Base �����%�� ID ��H�ก$#9 ��"$#) �#(��ก &�����H����������� #&��&6� �����������������#�&� ID ���& ���� ACK ������H�� ��&��# �&H�����9 �� �� ก�������6�����������%����� ���&�%�����&����%����W� �J������%��ก���&#��������� � �%8��!� �� ������H�#'$�����������ก9�&6� ��ก ����������������#�&� ID ��H��)�� ACK message �& ��H��ก��

_______________________________________________________________ BAL-Labs.com Innovation for tomorrow 12

3.2 BE Protocols (B-Base & Enterprise Server)

G��G�9 %�H%����� ���%�����&� (B-Base) � ��9��H��������a����ก �� (Enterprise server) %���������ก��V� 2 %� �� &กK �#�ก� 1) Packet Format � � 2) Protocol Mechanism

3.2.1 Packet Format

��%� ���6 ���'$����J� &ก]7���������ก��%����� ��� ���%�����&�� ��9��H��������a����ก �� IJH������G#�(�]� C++ qZ������8�ก�7�%��ก qZ��& (Embedded board) ��qZr�%�����&� #&��%#��& �����������H 12

Version 4 bits

Packet Type 8 bits

Station Identification 16 bits

Bus Identification 32 bits

Timestamp 32 bits

Payload Length 16 bits

Command Set 8 bits

Option 8 bits

Transaction Key 128 bits

!"#$%& 12 C++ Style packet format

#ifndef PACKET_H_ #define PACKET_H_ typedef unsigned char uint8; typedef unsigned long uint32; class Packet { public: static const int PKT_HEADER_LENGTH = 0x03; static const int MAX_PKT_LENGTH = 0xff; //packet header static const unsigned char PKT_HEADER = 0xb0; //packet type static const unsigned char PKT_AUTHEN = 0x01; static const unsigned char PKT_INFO = 0x02; static const unsigned char PKT_RFID = 0x03; static const unsigned char PKT_ERROR = 0x04; static const unsigned char PKT_CMD = 0x05; //command type static const unsigned char CMD_INFO = 0x01; static const unsigned char CMD_SETKEY = 0x02; static const unsigned char CMD_SHELL = 0x03; }; #endif /*PACKET_H_*/

#ifndef PACKETDATA_H_ #define PACKETDATA_H_ #include "Packet.h" class PacketData { public: . . . private: // Packet information string id; uint8 pkt_type; // Base Station and received ID information string station_id; string bus_id; uint32 timestamp; // Key information string transaction_key; string commandset; }; #endif

_______________________________________________________________ BAL-Labs.com Innovation for tomorrow 13

3.2.2 Protocol Mechanism

Authentication Protocol

����#ก���G�G�9 Authentication �)�H�%�$�9 ��� #(&����������H�#��H��%�����&� (B-Base) ����)�H��ก���!�H������ ก&�a����9 �98� (Enterprise server) ���� ��#&�ก�� Authentication #&��%#��������H 13

!"#$%& 13 Authentication protocol

�����H 13, Trust Authority Server ��������H%��� Transaction Key ���# 64-128 �$� ���!&H 9�� %����&���� �ก���!�H��� (Connection) ��H�ก$#�J6�����ก&�%�����&� (Base station) �&6�K G#����!��V�ก8[���)�H�����&%��� ��H���!%�H%����� ���ก&� ��)����������%����&���� �ก���!�H��� ���H��กW�����Hก���!�H����&6�%$6�%8# � �& Transaction key กW����#��8�����# ��&��� Secured Transaction Protocol

�)�H9 ��� #(&���ก���&�%����� "����9������$�������W� ���)$���7��J�ก�������&%��� (Cryptography) G#�����8ก���!��9G�G �� Elliptical key cryptography (ECC) (Blake et al., 1999) ���H���ก �����9��������%�� B-Mov � � B-Base ��H�!��ก���$#����������������H�!����� $�&���6)&\�����������%��ก qZ��& ���#� Wก IJH�������ก&#��#����&)��ก���ก������ " �������H 2 �%#����# Key Size ������ ECC ��H�����������8ก���!���

_______________________________________________________________ BAL-Labs.com Innovation for tomorrow 14

/*!*.$%& 2 ���# Key Size ��H�!������ ECC

Symmetric Key Size (bits)

RSA and Diffie-Hellman Key Size (bits)

Elliptic Curve Key Size (bits)

80 1024 160

112 2048 224

128 3072 256

192 7680 384

256 15360 521

� &���ก��Ha����9 �98��#���&�ก�����ก���!�H��� � �"����&6���ก�� Authenticate �& ���������� �&6�%�qZr���%��� Temporal transaction key ���� #&��&6�ก����H%�����&� B-Base ��%��Packet ���&�a����9 �98�ก �� �& B-Base �������ก�������&%��� ����H�����%�ก&� Embedded board #&��%#��������H 14

!"#$%& 14 �&6���ก���� �%�9 ����ก�������

��ก��� ก�������&%G#��!��9G�G �� ECC IJH����� Key ��H�ก�H� ����� 2 �& 9� Transaction key ���# 128-bit � � Unique Base Station Key ���# 128-bit IJH���V���&% &���)����H%�����&� B-Base �#��กก����#� � ��&6��& Station Key ����ก�&��Jก ��� ROM ��������%���������ก��� ก���# G#���� ����ก%��"��� Data bus IJH���V� ���(����������%��ก qZ��& (Embedded system) �����&6�

_______________________________________________________________ BAL-Labs.com Innovation for tomorrow 15

Heartbeat Protocol

�� 9$#��ก��ก���� �)&\��G��G�9 Heartbeat 9� �)�Ha����9 �98� (Enterprise server) %������� �%�ก��9���� (Heartbeat) ��%�����&��&6���# G��G�9 #&�ก �� ��%����� (Packet) ���#� Wก��H����ก �� Heartbeat message "���!�� (Channel) �� Connection ��� ��& ������� �%�����&���Hก�� &��!�H���������7��&6� ���H%�����&� B-Base �#�&� Heartbeat message (#��������� B �������H 15 ���ก�) กW����ก &�# � Alive message (�������� A �������H 15) ���8" ��ก������8ก���!G��G�9 Heartbeat ���H���ก����ก&#�� TCP protocol IJH������������ Transport Layer �������t�� TCP/IP ����#�� �%� Alive message ������9��H�������� (Enterprise server) ���%����������# ��%�����&�����������ก�$������ �$���&6����ก$#���8ก��7� Zombie (Idle) connection #&��%#��������H 15

!"#$%& 15 &ก]7�ก���������� Heartbeat protocol

�����H 15 �%#�"&� Finite State Machine (FSM) ��G��G�9 Heartbeat %&��ก� �� ���Ha����9 �98�ก ������#�&� Alive message ��ก &����$#��ก&��ก$� 3 9�&6� (�������� A1 � � A1.1) IJH��� �� Timeout ����กW�����%�� Zombie (Idle) State � ��&#ก���!�H���%�H%����ก�& %�����&� (Base station) ��H�����%���&6��&��� (�������� A2) � ���ก�7���H %�����&�����#�&� Heartbeat message ��ก &����$#��ก&��ก$� 3 9�&6� (�������� B1 � � B1.1) ����กW�����%�� Idle State �& %�����&�กW�� Disconnect � ��$H���ก�����ก���!�H���ก&�a����9 �98�ก ������G#�&�G��&�$ (�������� B2 � � B3)

4. Operational Modes ก��#����$�ก��� ��&#ก������K �)�H���&�ก����������G9��������%�����&� B-Base ��9 ��%��9&[��ก%����&�����ก���$#��������������������� ���� ��$�!�� ก��� 8#ก���!�H���

_______________________________________________________________ BAL-Labs.com Innovation for tomorrow 16

��� ���%�����&�� �a����9 �98�ก �� ก���q^��� &�ก�� ��� ������ ��� ก�������9 �98�ก����������G���I%(�����& %�����&���� ����� ��V��� ����#ก����&6����)�H�!��ก���&#ก�������������%$�'$(�)��ก�$H��J6� G#��)$H�ก���������� 3 %� ��#�ก� 1) Offline Mode, 2) Failure Preventive Mode � � 3) Remote Access Control Mode 4.1 Offline Mode

���H�ก$#���8ก��7���H%�����&�� �a����9 �98�ก ����#ก���!�H��� ��� ����# �%����8��ก�& %�����&�, Gateway service ��a����9 �98�ก �� ���%����8��ก"�����$ก���9������9 ����W %�� (ADSL) ������กW��� ก���� ��&� ID ���������������H $H�"���%����กW�&�9����������� #� � ��� ID ��������������&6���#��H�#�&�������&� Embedded Linux (����%�����&� B-Base ����ก�&��Jก�����t����� G#��!��9G�G �� SQLite ���H��กW�����H%�����&�%������$#��ก&�a����9 �98�ก ���# G�#� Database Manager �������� ��H��ก�&��Jก�����t����� � %������G�#� Data Encap/Decapsulation Manager �)�H%����� ���&�a����9 �98�ก �������&��� ��ก��%����� %����W� ���������ก�� ���� !&H 9�� ��H�กW�� Embedded Linux �$6��� 4.2 Failure Preventive Mode

�)�H��%���ก��7���������%�����&���H�$#�&6���������ก ก��%�������กa����9 �98�ก �� (Enterprise server) �q^��$#���#��#� #� � � �������ก7��%(�)ก����������#&��ก�$ a����9 �98�ก ������V�"�ก����#�G���� Failure Preventive ����K � ���������H $�9�����%����ก��������G#��!��� ��H����ก%�����&� ��$�!�� CPU usage, Memory free, Memory overload, Context switch ratio, ramdisk free space, � � USB storage free space 4.3 Remote Access Control Mode a����9 �98�ก ��%�������H����J��& %�����&��)�H#�� � ��ก���Z[����H�ก$#�J6��������ก G#�"��� Secured Protocol (SSH)

5. Conclusion ��� $�&���6 ���ก �� �J��� 9$#��ก��ก���� �)&\�������9�������IW��I����%���)�H�!��ก���$#��������������������� ���������ก�8���)����9�G#�)$���7��J�9 ��98�9����ก�� ��8�� �%(�)ก���!�����V�� &ก �������%��� 9$#��� �ก�!9 �H�9 ����H��ก���&�%����� ก��ก����%�

_______________________________________________________________ BAL-Labs.com Innovation for tomorrow 17

�ก�a � ���� ����#��ก��)&\��G��G�9 %�H%����� ��������������� �%�����&� IJH��#���ก�� $�9������#%����%$�'$(�)��������H)&\���J6��&6������n$�&�$ก��� ���(�9%������6��� �ก��ก��6 ����&�ก �� ��%� ���ก��ก���� �)&\�������$#����������������%� ���%����� �a����9 �98�ก �� (����ก���� 9$# �Enterprise System� �)�H���&�_Z�ก�!&�ก�������� � �9 ����ก�����������������%$�'$(�) References Blake, I., Seroussi, G., Smart, N.: Elliptic Curves in Cryptography,� Cambridge University Press (1999) Eberlein, X.J.: Real-time Control Strategies in Transit Operations: Model and Analysis, PhD thesis, MIT (1995) Gomez, A., Zhao, F., Shen, L.D.: Benefits of Transit AVL and Transit AVL Implementation in the U.S., the 77th Annual Meeting of the Transportation Research Board, Washington DC (1998) Oh, S.: The Vehicle Location Tracking System Using Wireless Network, In: T.-J. Cham et al. (eds.) MMM 2007, LNCS 4352, Part II, pp. 651 � 661, Springer (2007) Okunieff, P.E.: TCRP Synthesis 24: AVL Systems for Bus Transit, Transportation Research Board, Washington DC, National Academy Press (1997) Scemama, G., Balbo, F. Caruso, M., Rodriguez, J., Tendjaoui, M.: Real-time Aid to Decision System for Bus Operators, Road Transport Information and Control, Publication No. 472, pp. 200 � 204 (2000) Walma, M.: Pipelined Cyclic Redundancy Check Calculation, In: Proceedings of 16th International Conference on Computer Communications and Networks (2007)

Appendix

�����H 16 8�ก�7� B-Mov � � B-Base