高度道路交通システムのための国家交通通信プロトコル

高度道路交通システムプロトコル( NTCIP ) の国家交通通信は、さまざまなメーカーのコンピューターと電子交通管制機器間の相互運用性と互換性を実現するために設計された標準ファミリです。

NTCIP は 20 年以上前から存在していますが、スマート シティの取り組みやテクノロジー サプライヤーでますます利用されるようになっています。たとえば、シアトルなどのシーメンスの取り組みでは、次のバスが自分の停留所に到着する場所を知りたい乗客が NTCIP を使用するアプリを使用しています。^[1] 将来的には、SinWaves が行っているようにバスが信号を制御する機能など、車両と信号機の間の双方向通信に NTCIP が使用されるようになります。^[2]

このプロトコルは、全米電気工業会（NEMA）、米国州間高速道路交通局（AASHTO）、運輸技術者協会（ ITE）からそれぞれ6名の代表者で構成されるNTCIP合同委員会が主導する共同標準化プロジェクトの成果です。合同委員会は、標準の開発と維持のために14の技術ワーキンググループを結成し、50を超える標準と情報レポートを開始または作成しました。^[3]

このプロジェクトは、米国運輸省（USDOT）との契約に基づいて資金提供を受けており、包括的なインテリジェント交通システム（ITS）標準規格群を開発するための広範な取り組みの一環である。 ^[4]

NEMA は 1992 年に NTCIP の開発を開始しました。1993 年初頭、米国連邦道路管理局 (FHWA) は運輸業界の代表者を集め、新しい高度道路交通システム (ITS) 用の現場機器の設置に関する障害について話し合いました。代表者は、最優先事項は業界標準のデータ通信プロトコルの必要性であると述べました。NEMA 運輸部門のメンバーは既に新しい業界標準の作業を開始していたため、活動範囲の迅速化と拡大を提案しました。

新しい NTCIP プロトコルの主な目的は、類似の路側デバイスの互換性と、同じ通信チャネル上の異なるタイプのデバイスの相互運用性でした。

1996年、FHWAはユーザーと業界の関与を拡大するために、規格策定組織のパートナーシップを提案しました。AASHTOとITEはNEMAと協定を締結し、NTCIPの合同委員会を設立し、NTCIP規格の策定と維持に協力することになりました。^[3]

NTCIPにより、センターはさまざまなメーカーの機器の現場通信とコマンド/コントロールを指定、調達、展開、テストできるようになりました。現場機器のNTCIP通信規格は次のとおりです。（対応するNTCIP文書番号は括弧内に表示されます）^[5]

• 交通信号（NTCIP 1202）
• ダイナミックメッセージサイン（NTCIP 1203）
• 環境センサーステーション（NTCIP 1204）
• 閉回路テレビカメラ (NTCIP 1205)
• 車両カウントステーション（NTCIP 1206）
• 高速道路ランプメーター (NTCIP 1207)
• ビデオスイッチ（NTCIP 1208）
• 交通センサーシステム（NTCIP 1209）
• 交通信号用フィールドマスターステーション（NTCIP 1210）
• 交通信号における交通優先（NTCIP 1211）
• 街路灯（NTCIP 1213）

センター間 (C2C) 通信は、多対多ネットワークにおけるリアルタイム輸送管理の情報交換に関与するコンピュータ間のピアツーピア通信です。このタイプの通信は、任意のセンターが任意の数の他のセンターに情報を要求したり、任意の数の他のセンターに情報を提供したりできる点で、インターネットに似ています。

センター間通信の例としては、交通管制装置の在庫と状態に関するリアルタイム情報を交換する2つの交通管理センターが挙げられます。これにより、各センターシステムは、例えば、他のセンターシステムがどのようなタイミングプランを実行しているかを把握し、センターの地理的境界を越えて交通信号を調整することができます。このタイプの通信の他の例としては、次のものがあります。^[5]

• 2 つ以上の交通信号システムが情報（秒単位の状態変化を含む）を交換し、異なるシステムによって管理される交通信号の協調操作を実現し、あるセンターの担当者が別のセンターから操作される信号の状態を監視できるようにする。
• 交通システムが、交通顧客情報システムと地域旅行者情報システムにスケジュール遵守の例外を報告すると同時に、交通信号管理システムに、スケジュールに遅れている交通車両を優先するように信号を指示するよう依頼する。
• 高速道路管理システム、交通信号管理システム、2 つの交通管理システム、および旅行者情報システムにインシデントを報告する緊急管理システム。
• 高速道路管理システムが、事故の通知に応じて高速道路上の動的メッセージ標識に表示された警告メッセージを緊急管理システムに通知する。
• 道路上に氷が形成されていることを高速道路管理システムに通知する気象監視システム (環境センサー) により、高速道路管理システムは必要に応じて動的メッセージ標識に警告メッセージを表示できます。

センター間通信のためのNTCIP通信規格は以下のとおりです（対応するNTCIP文書番号は括弧内に表示されます）: ^[5]

• データ交換 - DATEX-ASN (NTCIP 2304)
• Web サービス - XML (NTCIP 2306)

NTCIP は、センター間アプリケーション プロファイルの開発中に他の情報レベル標準開発組織と連携し、ITE トラフィック管理データ ディクショナリ (ITE TMDD)、IEEE 1512 インシデント管理 (IEEE 1512)、APTA トランジット通信インターフェイス プロファイル (APTA TCIP)、および SAE J2354 高度旅行者情報システム標準をサポートしています。

NTCIP フレームワークは、主にインターネット技術タスクフォース(IETF)、ワールド ワイド ウェブ コンソーシアム(W3C)、およびISOのオープン スタンダードと、ITS デバイス通信のタスクに固有の NTCIP データ ディクショナリ スタンダードに基づいています。通信標準に対する階層化またはモジュール化のアプローチは、2 台のコンピューターまたはその他の電子デバイス間のデータ通信を表すために使用されます。

NTCIPでは、ISOの開放型システム間相互接続参照モデル（ OSIモデル）やインターネット技術特別調査委員会（IETF）で定義された階層型アーキテクチャと区別するために、「レイヤー」ではなく「レベル」を使用しています。NTCIPの5つのレベルは、情報レベル、アプリケーションレベル、トランスポートレベル、サブネットワークレベル、プラントレベルです。^[5]

下の図 (許可を得て使用) は、NTCIP 情報、アプリケーション、トランスポート、サブネットワーク、およびプラント レベルの構造を示しています。

システムが確実に機能するためには、導入者は各レベルで少なくとも1つのNTCIPプロトコルまたはプロファイルを選択して指定する必要があります。各レベルとそのレベルに適用されるNTCIP標準については、以下で説明します。^[5]

• NTCIP 情報レベル— 情報標準はデータとメッセージの意味を定義し、一般的には ITS 情報 (通信ネットワークに関する情報ではなく) を扱います。これは、言語内で辞書とフレーズ リストを定義することに似ています。これらの標準は、従来の ISO 7 層OSI モデルより上位にあります。情報レベル標準は、実装されるシステムの機能を表します。
• NTCIP アプリケーション レベル— アプリケーション標準は、情報データを交換するためのルールと手順を定義します。ルールには、1 つのステートメントの適切な文法と構文の定義、および許可されるステートメントのシーケンスが含まれる場合があります。これは、単語とフレーズを組み合わせて文や完全な考えを形成し、お互いに挨拶したり情報を交換したりするためのルールを定義することに似ています。これらの標準は、OSI モデルのセッション層、プレゼンテーション層、アプリケーション層にほぼ相当します。
• NTCIP トランスポート レベル— トランスポート標準は、ネットワーク上のポイント「A」とポイント「X」の間でアプリケーション データを交換するためのルールと手順を定義します。これには、必要なルーティング、メッセージの分解/再アセンブリ、およびネットワーク管理機能が含まれます。これは、電話会社が 2 台の遠隔地にある電話を接続するために使用するルールと手順に似ています。トランスポート レベルの標準は、OSI モデルのトランスポート層とネットワーク層にほぼ相当します。
• NTCIP サブネットワーク レベル— サブネットワーク標準は、通信メディアを介して 2 つの「隣接する」デバイス間でデータを交換するためのルールと手順を定義します。これは、電話会社が携帯電話リンクを介してデータを交換するために使用するルールと、ツイストペア銅線を介してデータを交換するために使用するルールに相当します。これらの標準は、OSI モデルのデータ リンク層と物理層にほぼ相当します。
• NTCIP プラント レベル— プラント レベルは、NTCIP について学習する人への参照ポイントとしてのみ、NTCIP フレームワークに示されています。プラント レベルには、NTCIP 通信標準が使用される通信インフラストラクチャが含まれており、選択された通信インフラストラクチャで使用する適切なサブネットワーク レベルの選択に直接影響します。NTCIP 標準では、特定のメディア タイプが他のメディア タイプよりも優れているとは規定されていません。ほとんどの場合、通信メディアの選択は設計段階の早い段階で行われます。

NTCIP フレームワークは、図に明示的に示されているもの以外の組み合わせを排除するものではありません。

• NTCIP（公式サイト）
• NTCIP ガイド (NTCIP 9001 v04)
• NTCIP センターツーフィールド通信のテスト ガイド (NTCIP 9012 v01)
• 米国運輸省ITS標準プログラム（USDOT）
• 全米電気工業会 (NEMA)
• アメリカ州間高速道路交通局協会 (AASHTO)
• 運輸技術者協会 (ITE)