Soluções de acesso a zonas históricas com base em comunicações sem fios

Abstract

O elevado tráfego que muitas cidades enfrentam com o aumento da população e do turismo ´e particularmente problemático em centros históricos com ruas estreitas e irregulares. Como consequências de um elevado número de veículos verifica-se um aumento da poluição e da probabilidade de congestionamento, além de uma diminuição da segurança dos peões e dos lugares de estacionamento disponíveis. Em situações de emergência, o congestionamento no trânsito assume um papel crítico pois pode dificultar ou impedir o acesso e a intervenção dos meios de socorro. Nos últimos anos, na tentativa de encontrar soluções para este problema, várias cidades têm optado por limitar o acesso de veículos às zonas históricas a alguns grupos de utilizadores como moradores, transportes públicos, veículos de emergência e outros que justifiquem a necessidade de aceder à zona de tráfego limitado. O trabalho desta dissertação enquadra-se neste contexto propondo uma arquitetura e desenvolvendo um sistema de controlo de acesso a zonas históricas suportado em comunicações sem fios. A proposta de arquitetura para a solução inclui um controlador local em cada entrada/saída da zona limitada que efetua a autenticação do utilizador através de tecnologia BLE, possibilitando a utilização do smartphone como token de acesso. A rede de controladores comunica com a plataforma central através de tecnologia LoRa. A plataforma central armazena a informação relevante do sistema tal como, por exemplo, a lista de utilizadores com autorização para acesso. A utilização destas tecnologias de comunicações sem fios permite reduzir a complexidade na instalação de novos controladores, evitando a passagem de cabos dedicados às comunicações. A rede LoRa utilizada permite ainda reduzir os custos com as comunicações, concentrando todo o tráfego do sistema de controlo de acessos em um só dispositivo (gateway) para uma única ligação paga à Internet. A utilização do smartphone na autenticação evita a compra de um equipamento dedicado para aceder à zona histórica. O sistema implementado permite efetuar a autenticação de utilizadores e registar as informações dos eventos de entrada e saída na base de dados. A análise dos testes realizados permite concluir que a tecnologia LoRa apresenta um alcance e um nível de robustez adequados às comunicações entre controladores e plataforma central constituindo-se como uma alternativa viável às tradicionais comunicações cabladas.

The urban traffic and congestion that many cities face with an increasing population and tourism pressure is notably critical in the historic centers with narrow and irregular shaped streets. Consequences of increasing the number of vehicles are a rise in pollution and in probability of traffic congestion, as well as a decline in pedestrian safety and available parking spaces. Traffic congestion plays a central role in emergency situations as it can make the access and intervention of emergency vehicles difficult or impossible. In recent years, in an attempt to find solutions to this problem, several cities have chosen to restric vehicle access in historical zones to specific user groups such as residents, public transports, emergency vehicles and those with a compelling justification for such access. This dissertation was developed under this scope. It proposes a general architecture capable of enforcing access control to historic zones. The architecture includes a local controller in each entrance/exit of the limited traffic zone, which authenticates the user through BLE technology, enabling the use of the smartphone as an access token. The network of local controllers communicate with the central platform through LoRa technology. The central platform stores the relevant system’s information such as the white list of users. Using a wireless communication technology reduces the complexity of installing new local controllers by avoiding dedicated communication cables. The adoption of a LoRa network allows reducing communication costs by concentrating the traffic generated by the access control system into a gateway and forward it to a single paid Internet connection. The use of a smartphone for authentication avoids the need to purchase dedicated equipment to access the historical zone. The test results analysis allows concluding that the LoRa technology is characterized by a range and robustness suitable to support the communications between the local controllers and the central platform, representing a viable alternative to the traditional wired communications.