Modernisering van een netwerk infrastructuur dat de verkeersdoorstroming van het verkeer en leefbaarheid van de openbare ruimte helpt verbeteren.
Samenvatting
Uitdaging
Het vervangen van de bestaande huurlijnen, bestaand uit sterk verouderde kabelverbindingen, om deze in beperkte tijd om te zetten naar betrouwbare 4G/LTE verbindingen. Hierbij waren de gestelde eisen aan cybersecurity en stabiliteit vanzelfsprekend van groot belang om de verschillende verkeerssystemen op afstand te beheren. Daarnaast moest er bij de ontwikkeling van de modernisering rekening worden gehouden met het steeds verder verglazen van de netwerkverbindingen om het VOR-IN netwerk nog verder toekomstbestendig in te richten.
Oplossing
Het portfolio van industriële netwerkoplossingen van Westermo sluit bijzonder goed aan om via verschillende media een eenduidig en schaalbare netwerk te realiseren. Dit in combinatie met de applicatiekennis en ervaring van stedelijke infraprojecten binnen MODELEC. De gekozen oplossing en technisch ondersteuning van het MODELEC support team heeft invulling gegeven aan een VOR-IN netwerk infrastructuur die zich naar gelang de toekomstige situatie kan blijven ontwikkelen.
Resultaat
De basis voor de modernisering van het VOR-IN netwerk is gelegd. Een netwerk dat weer bij de tijd is en voorbereid op de toekomst. Zo heeft MODELEC een nuttige bijdrage mogen leveren om de integratie van de verschillende kritische systemen in de openbare ruimte en het verkeer via verschillende infrastructuur mogelijk te maken. Ondertussen zijn we met de klant verder in gesprek over uitbreidingen, ontstaan door behoeften van de gemeente om data te winnen voor verbetering van de doorstroming van het verkeer en inrichting van de openbare ruimte om de stad leefbaar te houden met behoud van economische vooruitgang: nu en in de toekomst.
In de zeventiende eeuw was het kapitein Frans Banninck Cocq, de centrale figuur in Rembrandts meesterwerk ‘De Nachtwacht’ (te bezichtigen in het Rijksmuseum, zie foto hierboven), die waakte over de veiligheid van de stad Amsterdam. Tegenwoordig vertrouwt de stad zich op de Dienst Verkeer en Openbare Ruimte om inwoners en bezoekers veilig door de drukke straten te loodsen.
Eric Bish (senior manager systeem- en projectbeheer) en Albert Scholten (manager systeem- en projectbeheer), zijn twee sleutelfiguren in het team dat verantwoordelijk is voor de ICT-systemen die het verkeer in Amsterdam regelen. “Het bestaande communicatienetwerk dat het verkeerscontrolesysteem ondersteunde heeft jarenlang goed gewerkt, maar het was gedateerd en de dagelijkse kosten om het gehuurde kopernetwerk te onderhouden waren hoog. Gezien de uitdagingen waar Amsterdam in de toekomst mee te maken zou krijgen, was het tijd onze systemen te moderniseren,” zegt Scholten.
Eric Bish en zijn team hebben belangrijke stappen gezet in het moderniseringsproces van de communicatie-infrastructuur voor verkeersmanagement. De upgrade van het netwerk neemt een aantal jaren in beslag, tot uiteindelijk de meeste systemen werken op moderne IP-gebaseerde datacommunicatie.
Projectplanning
“Met elkaar hebben we een stappenplan gemaakt. Ons langetermijnplan is grotendeels gebaseerd op het realiseren van een glasvezelinfrastructuur uitgevoerd met Westermo Lynx en RedFox Ethernet apparatuur. Het aanleggen van nieuwe bekabeling is echter een kostbaar en tijdrovend proces. Op locaties waar glasvezelbekabeling nog niet beschikbaar is, blijkt de Westermo Ethernet Extender uitstekend te presteren. Met deze apparatuur kunnen we een betrouwbare netwerkoplossing met voldoende doorvoersnelheid realiseren, waarmee we het bestaande kopernetwerk die verbindingen tussen verkeersregelsystemen regelt kunnen beheren. Voor remote verbindingen tussen de EDGE-netwerken en de controlekamer maken we gebruik van Westermo MRD 4G/LTE routers die een redundante SIM-optie bieden en het opzetten van IPSEC VPN-verbindingen vereenvoudigen.”
Apparatuurtests
Voordat de implementatie van het nieuwe systeem op grote schaal kon worden doorgevoerd zijn de Lynx switches en Wolverine Ethernet Extenders eerst getest op minder kritische kruispunten. Voor de beoordeling van de draadloze Westermo MRD 4G/LTE routers werd een mobiel testsysteem tijdens Koningsdag op drukbezochte delen van Amsterdam geplaatst. Ondanks de enorme mensenmenigten die massaal gebruik maakten van de mobiele verbindingen, leverden de routers een uitstekende prestatie.
“Daarmee voldeed de apparatuur aan de gestelde eisen en besloten we de routers van Westermo op brede schaal in de stad in te zetten. Op dit moment verzorgen de routers de datacommunicatie voor verschillende verkeerscontrolesystemen. Via het nieuwe netwerk zijn er nu meer dan 1300 apparaten aangesloten en omdat verkeerscontrolesystemen voortdurend worden verbeterd zal dit aantal blijven groeien.”
Het demonstratiemodel dat voor systeemtests werd ontworpen. Het brengt de datacommunicatie-infrastructuur in beeld die nodig is voor de verkeerslichtregulering op drukke kruispunten.
“Westermo heeft een uitgebreid productassortiment met geschikte oplossingen voor verkeersmanagementsystemen en wij vinden de technologie stabiel en betrouwbaar. Het stroomverbruik van de apparatuur is zeer laag, waardoor er weinig hitte vrijkomt. Dat is een belangrijk gegeven, omdat de switches vaak in krappe en ongeventileerde ruimtes worden geïnstalleerd. De daar aanwezige overige elektronica zou beschadigd kunnen raken als de temperatuur in de ruimte stijgt.”
“De Westermo Lynx switch is zeer veelzijdig en biedt met een slimme functieset verschillende netwerkmogelijkheden aan. De SFP-optie stelde ons bijvoorbeeld in staat om eenvoudig om te schakelen tussen koper- en glasvezelbekabeling terwijl de seriële poort voor verbinding met verouderde verkeersregelsystemen zorgt. Daarnaast is de mogelijkheid om tekst-gebaseerde configuratie vanaf de beheerpoort uit te voeren, een prettige manier voor de fijnstelling en het grootschalig wegzetten van apparatuur. In elk apparaat werd de configuratie ingeladen met de flexibiliteit voor eventuele locatie specifieke aanpassingen. Die functionaliteit stelde ons in staat om alle apparatuur in een tijdsbestek van minder dan 12 maanden te installeren. Dat leverde een aanzienlijke geldbesparing op. Want op die manier konden we het gebruik van de prijzige huurlijnen van het datacentrum eerder beëindigen.”
Netwerkvermogen
“Bij de installatie van het nieuwe netwerk moesten we het oude systeem in stand houden en ondertussen de nieuwe functionaliteit implementeren. Daarnaast wilden we graag, vanwege de hoge onderhoudskosten van de oude koperen huurlijnen, dat het nieuwe netwerk eenvoudig en snel te implementeren was. We begonnen met de klassieke tweelagenstructuur die bestond uit een MRD- router en maximaal zes aangekoppelde Lynx switches of Line Extenders. Elke verkeersregelaarautomaat werd daarna verbonden met een Line Extender of Lynx switch, afhankelijk van de bestaande bekabeling ter plaatse.”
Een van de gemoderniseerde schakelkasten met apparatuur voor de verkeersregeling van een druk kruispunt in het centrum van Amsterdam. Een Wolverine Ethernet Extender verbindt de schakelkast via de bestaande koperbekabeling met een volgend kruispunt en een MRD 4G/LTE router verzorgt de draadloze verbinding met de controlekamer.
Het is echter moeilijk, tijdrovend en duur om een dergelijk groot datanetwerk te installeren in een stad die zo groot is als Amsterdam. Het nieuwe netwerk zou uiteindelijk meer moeten bieden dan alleen de ondersteuning van verkeerslichtsystemen. Sterker nog, het netwerk zou cameratoezicht, verkeersinformatie, automatische nummerplaatherkenning en zelfs straatverlichting moeten kunnen ondersteunen. Om veiligheidsredenen is het belangrijk dat deze andere toepassingen onafhankelijk van elkaar werken en daarnaast is het wenselijk dat wijzigingen of toevoegingen aan het netwerk eenvoudig uit te voeren zijn.
“Efficiënt gebruik van de kabelinfrastructuur is daarom van groot belang. Om die reden hebben we bij de start van het project gekozen voor layer 3 switches. Zo konden we een volledig routeerbaar datanetwerk ontwerpen. Een slimme combinatie van OSPF-routing, lokale firewalls en layer 2 en -3 functionaliteiten, heeft geresulteerd in een flexibel, veilig en hoog beschikbaar netwerkontwerp. Het netwerk heeft een hoog zelfherstellend vermogen tegen veelvoorkomende problemen, zoals schade aan bekabeling en stroomonderbrekingen.”
“Met de Westermo RedFox switches kunnen we het vernieuwde netwerk binnenkort koppelen aan de glasvezelringen van de metrolijnen. Dat biedt volledige redundant Gigabit verbindingen met ons datacentrum voor veel van onze bewakingscamera’s en verkeerssystemen.”
“Met de technologie van Westermo hebben we een stabiele en betrouwbare netwerkoplossing in handen welke lang mee zal gaan. De technologie biedt de functionaliteit die nodig is om het netwerk te moderniseren en maakt snelle upgrades mogelijk tijdens de gehele levensduur van het systeem,” zegt Bish. “Voor zover wij weten is dit de meest geavanceerde netwerkinfrastructuur in Nederland en tot op de dag van vandaag functioneert het systeem probleemloos. Wij verwachten dat het industriële netwerk binnen vijf jaar heel Amsterdam en de aangrenzende gebieden ontsluit, vrijwel volledig ondersteunt door Gigabit glasvezellinks waarbij nog slechts een klein aantal 4G-verbindingen nodig is.”
Toepassing 1: verkeersregelsystemen
In Amsterdam zijn er enkele honderden verkeersregelinstallaties. Ze werken zelfstandig, maar kunnen ook centraal aangestuurd worden. Het monitoren van verkeerslichtsystemen is een van de belangrijkste taken van de controlekamer van de Dienst Verkeer en Openbare Ruimte. Bij opstoppingen kunnen verkeersmanagers de doorstroming van verkeer vanuit de controlekamer regelen en eventueel verkeer omleiden via minder drukke wegen.
Verkeersregelsystemen zorgen voor de onderlinge verbinding tussen verkeerslichten. De infrastructuur die de verbinding mogelijk maakt, bestaat uit een combinatie van bestaande koperkabels en nieuwe glasvezelkabels. Voor de aansluiting van verkeerslichten met de verkeerscontrolekamer maakt Amsterdam echter gebruik van huurlijnen. Een dure oplossing die de gemeente jaarlijks ongeveer twee miljoen euro kost en daarnaast onvoldoende betrouwbaar bleek voor een systeem van dergelijke omvang. De vervanging van de huurlijnen door de Westermo draadloze routers levert een kostenbesparing op die, naar verwachting, de kosten van de netwerkupgrade na ongeveer drie jaar heeft terugverdiend.
Toepassing 2: milieuzone handhaving
In het centrum van Amsterdam is een milieuzone ingesteld om de vervuiling door motorvoertuigen in de stad te beperken. Voor niet-milieuvriendelijke voertuigen is het verboden ‘de groene zone’ in te rijden en de gemeente Amsterdam heeft camera’s geplaatst met automatische nummerplaatherkenning (ANPR-camera’s) om ervoor te zorgen dat bestuurders de milieuzoneregels naleven. Er zijn omstreeks 80 controlepunten bij de toegangswegen van de stad, die dagelijks ongeveer drie miljoen auto’s controleren. Tussen de één en vijf ANPR-camera’s fotograferen automatisch nummerplaten van voorbijrijdende auto’s. In de camera wordt de foto geconverteerd naar een eenvoudig tekstbestand en aan de controlekamer verzonden via een versleutelde IPSec VPN-verbinding die tot stand komt met de MRD 4G/LTE router. De gemeente Amsterdam neemt deel aan het Europese programma Coöperatieve Intelligente Transportsystemen (C-ITS), een systeem dat het mogelijk maakt verkeersstromen te optimaliseren. Dat betekent dat er een hogere bandbreedte nodig is met minder vertraging, zodat draadloze verbindingen op termijn vervangen zullen worden door een glasvezelnetwerk, bijvoorbeeld met gebruik van Lynx en RedFox switches.
Toepassing 3: observeren en reguleren van verkeersstromen
Het verkeer in Amsterdam wordt continu gemonitord vanuit de verkeerscontrolekamer om de doorstroom te waarborgen, verkeersopstoppingen te verminderen en het risico op ongelukken tot een minimum te beperken. Verkeersmanagers nemen beslissingen op basis van de informatie van honderden camera’s die in de stad zijn geïnstalleerd. Veel van de gebruikelijke toezichtcamera’s zijn met Westermo verbindingen gekoppeld aan het netwerk. De real-time videobeelden van de ANPR-camera’s worden ook gebruikt om toezicht te houden op het verkeer. De camera’s zijn verbonden met de controlekamer via Westermo MRD 4G/LTE routers, welke IPSec-versleutelde VPN-verbindingen ondersteund. Bij verkeersopstoppingen mogen verkeersmanagers de milieuzonecontrole buiten werking stellen en vooraf ingestelde scenario’s activeren die het verkeer omleiden en de opstopping oplossen.
