TFM_JMLC

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Trabajo Final de Máster en 
Electrónica, Tratamiento Digital de la Señal y 
Comunicaciones 
 
Implantación de Nuevas Tecnologías de los 
Sistemas Inteligentes de Transporte en un 
Vehículo Eléctrico 
Autor: José María León Coca 
Tutor: Federico José Barrero García 
Departamento de Ingeniería Electrónica 
Escuela Técnica Superior de Ingeniería 
Universidad de Sevilla 
Sevilla, 2013 
 
 
 
 
 
Trabajo Final de Máster en 
Electrónica, Tratamiento Digital de la Señal y Comunicaciones 
 
 
 
 
 
Implantación de Nuevas Tecnologías de los Sistemas 
Inteligentes de Transporte en un Vehículo Eléctrico 
 
 
 
 
 
 
Autor: 
José María León Coca 
 
 
 
 
 
Tutor: 
Federico José Barrero García 
Profesor titular 
 
 
 
 
 
Departamento de Ingeniería Electrónica 
Escuela Técnica Superior de Ingeniería 
Universidad de Sevilla 
 
Sevilla, 2013 
 
 
Trabajo Final de Máster: Implantación de Nuevas Tecnologías de los Sistemas Inteligentes de 
Transporte en un Vehículo Eléctrico 
 
 
 
 
 
Autor: José María León Coca 
Tutor: Federico José Barrero García 
 
 
El tribunal nombrado para juzgar el Trabajo Final de Máster arriba indicado, compuesto por los 
siguientes miembros: 
Presidente: 
 
 
 
Vocales: 
 
 
 
 
Secretario: 
 
 
 
 
Acuerdan otorgarle la calificación de: 
Sevilla, 2013 
 
 
 
El Secretario del Tribunal 
 
 
v 
 
 
 
 
 
 
A mi prima María, 
A mi tía Mili, 
Y a mi Padre, nuevamente, Ella 
estaría orgullosa. 
 
 
 
Agradecimientos 
A lo largo de este año han ocurrido muchísimas cosas, grandes retos que superar y muy poco 
tiempo para ello. Aún así, siempre es bueno pensar que todo esto no cae en saco roto y que servirán 
para formarme como persona y profesional. Es por ello que debo agradecerle a toda la gente que 
hizo posible que siguiera hacia delante, dándome consejo y ofreciéndome su mano para volverme a 
levantar: Juanma, Juanjo, Pepe, Diego, Jose… A mi familia, siempre apoyándome y facilitándome el 
camino. A todos mis compañeros del grupo de investigación, hacéis que parezcamos una familia y 
en especial a mi tutor Federico, guía en mi carrera investigativa, siempre dispuesto a poner sobre la 
mesa su experiencia y mostrarme las opciones existentes. 
Para terminar, lo más importante, mi Angelita, siempre seguiré creyendo en nuevo un 5 de Junio. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
“Al final, todo va a acabar bien... Y si no acaba bien 
es que aún no es el Final.” 
-Película El Exótico Hotel Marigold- 
 
 
 
Resumen 
Este trabajo final de máster expone la implantación en un vehículo eléctrico de las nuevas 
tecnologías de la información aplicadas a entornos vehiculares. Estas tecnologías permiten un 
nuevo concepto de conducción: la conducción cooperativa. Este nuevo paradigma tiene la 
capacidad potencial de evitar los accidentes y por tanto aumentar la seguridad en las carreteras. 
Además de otros beneficios que permitirían una mejora y optimización de las infraestructuras de 
transporte. Para poder habilitar esta tecnología es necesario disponer de una tecnología de 
comunicación inalámbrica que permita una comunicación vehículo-a-vehículo y vehículo-a-
infraestructura. Esta tecnología ha sido tema de estudio durante la última década, llegando a estar 
al fin terminada y estandarizada bajo el nombre de WAVE (IEEE 802.11p/IEEE 1609). Por tanto este 
proyecto supone un trabajo de investigación para conseguir desarrollar una plataforma 
demostradora de estas nuevas tecnologías vehiculares. 
 
 
viii 
 
Abstract 
This final master job describes the implementation of new information technologies related with 
vehicular environment in an electric vehicle. These technologies provide a new driving concept: The 
cooperative driving. This new paradigm has been designed to have the potential capability to 
avoide and prevent traffic accidents enhancing the road safety. In addition to offers other benefits 
that allowan improvement and optimization on transportation infrastructures. In order to enable 
this technology is necessary to have a wireless communication technology that supports vehicle-to-
vehicle and vehicle-to-infrastructure communications. This technology has been the subject of study 
in the last decade, becoming finally finmished and standardized under the name WAVE (IEEE 
802.11p/IEEE 1609). So this project is a research work for developing a new vehicular technologies 
demonstrator platform. 
 
ix 
 
Índice 
Agradecimientos vi 
Resumen vii 
Abstract viii 
Índice ix 
Siglas y Acrónimos xi 
1 Introducción 13 
2 Marco tecnológico 15 
2.1 Comunicaciones Inalambricas para ITS 17 
2.1.1 Bluetooth 19 
2.1.2 IEEE 802.11 22 
2.1.3 WAVE 24 
2.1.4 Tecnologías Adaptadas por ISO CALM 28 
2.2 Comunicación Interna del Vehículo 31 
2.2.1 Protocolo CAN 31 
2.2.2 OBD II 42 
2.3 Estudio Controlador CAN Stand Alone 44 
2.3.1 Microcontrolador 8051 44 
2.3.2 Controlador SJA1000 46 
2.3.3 Registros Controlador CAN 48 
2.3.4 Modo PeliCan. 60 
2.3.5 Registros comunes 83 
2.4 Proyectos ITS 89 
2.4.1 Proyectos ITS Americanos 89 
2.4.2 Proyectos ITS Europeos 91 
3 Arquitectura y Elementos del Sistema 97 
3.1 OBU 98 
3.1.1 Arquitectura Base 98 
3.1.2 Arquitectura del Demostrador 98 
3.1.3 Mobile Router 99 
3.1.4 Vehicle Host 103 
3.1.5 Vehicle Gateway 105 
3.1.6 Human Media Interface 107 
3.2 RSU 109 
3.2.1 Arquitectura Base 109 
3.2.2 Arquitectura del Demostrador 110 
4 Trabajo Realizado 111 
4.1 Red Externa del Vehículo 112 
4.1.1 Elección Sistema Operativo para Mobile Router 112 
4.1.2 Primeros Pasos con Open-WRT 114 
4.1.3 Modo GCDC 120 
4.2 Integración SmartPhone 121 
4.2.1 Creación Aplicación Servidora 121 
4.2.2 Creación Aplicación Cliente 122 
4.3 Red Interna del Vehículo 123 
4.3.1 Creación de los Sensores/Actuadores 123 
4.3.2 Soporte STK500 en Versiones Actuales de AVR-Studio 124 
4.3.3 Test CAN 125 
 
4.4 PC de Abordo 127 
5 Conclusiones y Trabajo Futuro 129 
Referencias 131 
Índice de Figuras 133 
Índice de Tablas 135 
 
 
Siglas y Acrónimos 
CEN European Committee for Standardization 
CENELEC European Committee for Electrotechnical Standardization 
CEPT European Conference of Postal and Telecommunications Administrations 
EN European Norm 
ES ETSI Standard 
ESO European Standardization Organization 
ETSI European Telecommunications Standards Institute 
FCC Federal Communications Commission 
GPS Global Positioning System 
ITS Intelligent Transport System 
ITS-G5 ITS-G5 Set of protocols and parameters in the ETSI Standard ES 202 663 
MAC Medium Access Control 
NSO National Standards Organization 
OFDM Orthogonal Frequency-Division Multiplexing 
PHY Physical 
STA Station 
TC Technical Committee 
UMTS Universal Mobile Telecommunications System 
WAVE Wireless Access in Vehicular Environments 
WiFi Brandname of the Wi-Fi Alliance, normally used with IEEE 802.11 
WiMAX Worldwide Interoperability for Microwave Access, used with IEEE 802.16 
WG Work Group 
WLAN Wireless Local Area Network 
 
 
 
 
 
 
13 Implantación de Nuevas Tecnologías de los Sistemas Inteligentes de Transporte en un Vehículo Eléctrico 
 
 
1 INTRODUCCIÓN 
 
 
 
 
 
 
 
ste documento es el trabajo final de máster, TFM en adelante, en Electrónica, 
Tratamiento de Señal y Comunicaciones que es impartido de forma conjunta por el 
Departamento de Ingeniería Electrónica y el Departamento de Teoría de la Señal de 
la Escuela Técnica Superior de Ingeniería (ETSI) de la Universidad de Sevilla. En el mismo 
se desarrolla un proyecto de investigación y desarrollo en el cual se encuentra trabajando 
el propio autor, éste se engloba dentro del ámbito de los Sistemas Inteligentes de 
Transporte (ITS) que pueden definirse brevemente como aquellos sistemas que tratan de 
optimizar los productos y recursos de las infraestructuras de transporte mediante el uso de 
las tecnologías de la información. Elproyecto trata concretamente d e la implantación y el 
desarrollo de las nuevas tecnologías de comunicaciones existentes en la industria en un 
vehículo eléctrico, en pos de conseguir un prototipo que sirva como demostrador de 
dichas tecnologías. Se trata de un proyecto ambicioso, con varias partes y tecnologías 
diferentes a desarrollar. Su horizonte temporal, se extiende más allá de lo que se recoge en 
este trabajo final de máster, en el que se explicarán los mimbres, las bases, que permitirán 
crear la infraestructura de comunicaciones necesaria para realizar un sistema demostrador 
de la tecnología ISO-CALM (Communication Access for Land Mobiles). Ésta tecnología 
hace referencia al recién licenciado estándar de comunicaciones para entornos vehiculares, 
que será explicado más adelante en el siguiente capítulo. 
El proyecto se realiza en el seno del grupo de investigación ACE-TI (Aplicaciones 
Cibernéticas de la Electrónica a las Tecnologías de la Información) creado en 2006 por 
profesores de la ETSI, Este grupo de investigación, compuesto por profesores y estudiantes 
adscritos a los departamentos de Ingeniería Electrónica e Ingeniería de Sistemas y 
Automática, está compuesto por 23 investigadores agrupados en dos líneas de 
investigación. Entre los miembros de este grupo, cabe destacar la presencia de 5 doctores. 
Actualmente el director del grupo de investigación es el tutor de éste proyecto. Las líneas 
de investigación del grupo ACE-ti se centran en los sistemas empotrados y sus 
aplicaciones a áreas tan diversas como el procesamiento de video, el control de máquinas 
eléctricas o las redes de sensores, y la optimización de los sistemas de producción, 
principalmente plantas termosolares, invernadores o demanda. 
 
 
E 
Figura 1: Logotipo Grupo de Investigación ACE-TI 
 
14 Implantación de Nuevas Tecnologías de los Sistemas Inteligentes de Transporte en un Vehículo Eléctrico 
 
 
La mejor presentación posible para dar a conocer el trabajo que se realiza, es definir qué le 
rodea. Éste sigue la influencia y directrices de algunos proyectos europeos más 
importantes, como el CVIS, COOPERS, SAFESPOT y la iniciativa GCDC. Además se 
seguirán y estudiarán los estándares IEEE 802.11p, IEEE 1609, ISO-CALM, CAN, 
Bluetooth, WiFi. También se seguirá la estela de proyectos realizados por el grupo de 
investigación como son VisioWay y AudioZity. 
El punto de partida del proyecto se inició con un vehículo eléctrico “vacío”, el modelo 
cross-ryder, disponible en el grupo de investigación, sobre éste se decidieron instalar una 
serie de elementos que mejoraran de forma notable sus prestaciones. Al comenzar el 
estudio de las últimas propuestas tecnológicas más actuales en la industria de la 
automoción, para decidir qué instalar en el vehículo, comenzaba a expandirse más y más 
el concepto de conducción cooperativa: dicho de forma breve, comunicaciones de todos los 
vehículos entre ellos y con la infraestructura permitiendo el trasiego de información 
relevante, tanto para la conducción y como para la mejora de la seguridad en la carretera. 
Fue entonces cuando se decidió a seguir un modelo de desarrollo y una arquitectura 
similares a la propuesta por el proyecto CVIS, tal y como puede verse en la Figura 2: 
 
 
 
Todas estas entidades han de ser desarrolladas y hacerlas funcionar como una sóla para 
conseguir el objetivo del proyecto. En éste TFM se recoge el trabajo hasta la fecha en la que 
aún se encuentran en vías de desarrollo algunas de las entidades, comenzando a 
interactuar entre ellas, por ello que anteriormente se describiera como las bases del 
proyecto. 
El TFM se organizará de la siguiente manera, primero un marco teórico el cual ayude a 
situar tecnológicamente el proyecto y sean explicadas algunas de las tecnologías utilizadas 
en el mismo. En el tercer capítulo, se describe más en profundidad los elementos 
utilizados, tanto hardware como software, que serán empleados en la realización del 
proyecto. El siguiente capítulo, se explicará el desarrollo realizado en cada una de las 
partes del proyecto. El último capítulo expresará las conclusiones y el trabajo futuro a 
realizar. 
Figura 2: Arquitectura Vehículo Eléctrico 
 
15 Implantación de Nuevas Tecnologías de los Sistemas Inteligentes de Transporte en un Vehículo Eléctrico 
 
 
2 MARCO TECNOLÓGICO 
 
 
 
 
 
 
 
esde finales del siglo XX y principios del XXI, la tendencia de la población mundial 
ha ido encaminada a establecerse en zonas urbanas. En la actualidad un 50% de la 
población, reside en ciudades. Según estudios de Naciones Unidas [1], se estima 
que ésta población, aumente hasta el 70%, 5,5 mil millones, en 2050. 
El incremento en la población urbana ha traído consigo el aumento de la movilidad, como 
puede verse en la Figura 3 [2]. En la mayoría de los casos, no existe la infraestructura 
necesaria para satisfacer la demanda requerida por el número de vehículos, lo que acarrea 
graves problemas de congestión tráfico y un importante aumento de la siniestralidad y la 
contaminación. 
 
El impacto directo de estos problemas en el aspecto económico ha sido materia de estudio. 
Según datos recopilados por la Fundación Instituto Tecnológico para la Seguridad del 
Automóvil (FITSA), el coste acumulado de los accidentes de tráfico en España desde 1991 
a 2002 ascendió a 108.000-150.000 millones. Actualmente supone más de 16.000 millones de 
euros, alrededor de un 2% del PIB. Además se sabe que la congestión del tráfico tiene un 
coste económico igualmente profundo, que puede alcanzar entre el 1 y el 3% del PIB tanto 
en países desarrollados como en vías de desarrollo [3]. 
En materia sanitaria, la contaminación por culpa del tráfico supone un 25% del total de 
emisiones de CO2 en Europa. El volumen del tráfico de vehículos a motor, es la principal 
D 
Figura 3: Transporte de Personas por Regiones del Mundo 
 
16 Implantación de Nuevas Tecnologías de los Sistemas Inteligentes de Transporte en un Vehículo Eléctrico 
 
causa de la degeneración del aire que respiramos. La contaminación atmosférica afecta a 
nuestra salud de una manera intensa pero lenta, no siempre apreciable en cortos lapsos de 
tiempo. Diversas investigaciones han puesto de relieve su relación con la aparición y 
agravamiento de enfermedades respiratorias, así como de otras dolencias asociadas, como 
las vasculares y los cánceres. También es muy clara su relación con el incremento de las 
alergias que tanto merman la calidad de vida de muchas personas. 
El problema es de una enorme magnitud: según el Ministerio de Medio Ambiente 16.000 
personas mueren prematuramente cada año en el Estado español a causa de la 
contaminación atmosférica, según la UE, se producen 370.000 muertes al año por esta 
causa en la zona europea, ocho veces más que los muertos en accidentes de tráfico [4]. 
Es evidente que la expansión tradicional de las infraestructuras urbanas ha sido ineficaz, 
lo que ha obligado a realizar una gestión más eficiente de los recursos mediante la 
implantación de Sistemas de Trafico Inteligentes. Los ITS se pueden definir como un 
conjunto de aplicaciones avanzadas dentro de la tecnología informática, electrónica y de 
comunicaciones que, desde un punto de vista social, económico y medioambiental, están 
destinadas a mejorar la movilidad, seguridad y productividad del transporte, optimizando 
la utilización de las infraestructuras existentes, aumentando la eficiencia del consumo de 
energía y mejorando la capacidad del sistema de transportes para la disminución de las 
emisiones. 
Los ITS se emplean para diversas tareas, entre las que se incluyen: 
 Mejora de la vigilancia, videovigilancia y autovigilancia 
 Sistemas de seguridad avanzada intravehiculares, intervehiculares y entre vehículo 
e infraestructura 
 Mejora de las condiciones de seguridad en el transporte por carretera 
 Mejora de la captura de datos y servicios de monitorización 
 Mejora de la difusión de información Coordinación entre sistemas ITS 
 Mejora de la vialidad urbana y Gestión de determinadas mercancías y de los 
terminales modales 
 Administración electrónica y E-movilidad 
Actualmente, las ciudades, se encuentran en un periodo de comprensión y materialización 
del potencial de los sistemas ITS. La implantación de estos sistemas se debe desarrollar de 
una manera flexible y a largo plazo. Un aspecto clave en el desarrollo de dichos sistemas es 
el económico. La inversión que requieren es grande y los países buscan la financiación 
mediante capital privado o la aplicación directas de impuestos. La situación actual de crisis 
que se vive en el mundo, ha traído consigo políticas de austeridad, por lo que la inversión 
en campos de investigación y desarrollo se ha visto gravemente afectada. Esto supone un 
frenazo en la evolución de los ITS. Aun así, la Unión Europea continua ofreciendo planes 
de acción [5] en materia de ITS que afecta al ámbito del transporte por carretera y a las 
interfaces con otros medios de transporte. El objetivo consiste en coordinar los recursos e 
instrumentos disponibles existentes mediante el desarrollo de las siguientes acciones: 
 Un sistema europeo de información en tiempo real sobre tráfico y 
desplazamientos. Se trata de dar fluidez al tráfico por carretera y de poner a 
disposición de todos los ciudadanos europeos una información común. 
 Continuidad de los servicios ITS de gestión del tráfico y mercancías en los 
corredores de transporte europeos y en las aglomeraciones urbanas mediante un 
marco común. 
 Fomento de buenas prácticas en materia de protección y seguridad viaria, en 
particular, promoviendo el despliegue de sistemas de asistencia a la conducción 
más avanzados y sistemas ITS de seguridad y protección. 
 
17 Implantación de Nuevas Tecnologías de los Sistemas Inteligentes de Transporte en un Vehículo Eléctrico 
 
 Integración de los vehículos en las infraestructuras de transportes, por ejemplo, 
mediante una plataforma de servicios y aplicaciones ITS. 
 Protección de la seguridad de los datos de carácter personal. 
 Cooperación y coordinación eficaz de todos los sectores interesados a escala 
europea, en concreto por medio de la creación de un marco jurídico. 
Así mismo los Estados miembros deberán proporcionar acceso a aplicaciones y servicios 
ITS interoperables en la Comunidad Europea que incluyan: 
 Datos sobre el transporte por carretera. 
 Datos sobre el tráfico. 
 Sistemas de protección y seguridad en los vehículos y en la infraestructura viaria. 
 Información entre vehículos e infraestructuras viarias. 
Un ejemplo del desarrollo en España es el “Plan Nacional de consolidación de los ITS de 
carretera en España”, cuya evolución puede verse en la Figura 4 [6]. 
 
 
Para lograr este propósito, los vehículos deben integrar la tecnología necesaria. En este 
campo la industria automovilística ha realizado una gran inversión para conseguir fabricar 
vehículos inteligentes, que aumenten la seguridad y comodidad de conductores y 
pasajeros. En 2011 la empresa automovilística Ford, duplicó su inversión en el desarrollo 
de sistemas que permitan reducir la colisión entre vehículos. Estos sistemas se basan en la 
utilización de sensores y algoritmos de control para la evaluación de las situaciones y la 
actuación autónoma. 
La tecnología inalámbrica por la que se ha apostado para la realización de los sistemas ITS 
ha sido 802.11p, más conocida como WAVE, comentada posteriormente en esta 
documentación. 
2.1 Comunicaciones Inalambricas para ITS 
Las tecnologías de comunicación inalámbricas están llamadas a desempeñar un papel 
importante en el ámbito de los sistemas inteligentes de transporte [7], [8], [9]. Actualmente, 
los entornos urbanos poseen una infraestructura dotada de gran multitud de equipos 
como cámaras de vigilancia y detección, reguladores de tráfico, paneles, equipos de 
estimación de parámetros de tráfico, todos ellos conectados a una red Ethernet urbana, 
capaz de recibir toda la información de estos sistemas incluyendo datos en tiempo real, 
imágenes y video [10], [11]. Como elementos móviles de estos entornos urbanos se 
encuentran los vehículos y los ciudadanos, lo que da lugar a las comunicaciones vehículo-
infraestructura (V2I) y vehículo-vehículo (V2V) y vehículo-persona (V2P). Cuando se 
Figura 4: Número de Secciones de Control Puestas en Producción por año 
 
18 Implantación de Nuevas Tecnologías de los Sistemas Inteligentes de Transporte en un Vehículo Eléctrico 
 
quiere hacer referencia al conjunto de ellas, sin distinguir entre los protagonistas de la 
comunicación, se utiliza el acrónimo V2X. En la Figura 5, se ilustran las interacciones entre 
los elementos que forman los entornos urbanos inteligentes. 
 
Existen varias iniciativas europeas centradas en el desarrollo de aplicaciones y la capa 
middleware para infraestructuras cooperativas en entornos urbanos. Dentro del Sexto 
Programa marco (FP6) destacan CVIS (Cooperative Vehicle Infrastructure Systems, 
http://www.cvisproject.org/), SAFESPOT (Cooperative systems for Road Safety, 
http://www.safespot-eu.org/pages/page.php) y COOPERS (COOPerative systEms for 
Intelligent Road Safety, http://www.coopers-ip.eu/). Sirviendo como referencia y prueba 
del concepto de conducción cooperativa para los test diseñados por cuerpos de 
estandarización europeos, en pos de conseguir una arquitectura única europea para 
entornos vehiculares. No obstante, estas iniciativas no profundizan en el despliegue de 
estas redes y en las dificultades y limitaciones referentes a entornos urbanos. 
Las redes móviles Ad Hoc (MANETs) son redes inalámbricas descentralizadas con nodos 
móviles en las que cada uno actúa como pasarela de otro, permitiendo el trasiego de 
mensajes sin el establecimiento de una red inalámbrica local, realizando el rol de punto de 
acceso y cliente a la vez [12]. Es por ello que las redes Ad Hoc encajan perfectamente en las 
limitaciones que presentan las redes en entornos urbanos. Cuando los nodos se 
corresponden con vehículos (coches, camiones, autobuses…etc.) y su movimiento se 
restringe a las carreteras y pasos hábiles, se denominan VANET o Vehicular Ad-Hoc 
Network. Desde el punto de vista funcional, las redes Ad Hoc se consideran sistemas 
colaborativos en las que los elementos de la red colaboran para alcanzar un objetivo 
común. Este modelo de comunicaciones parece adaptarse perfectamente al un entorno 
vehicular, pero también se ha querido tener en cuenta la adición del concepto clásico de 
red celular en la que los nodos de comunicaciones instalados en las infraestructuras 
públicas y carreteras actúan como puntos de acceso. Estos puntos de acceso sirven como 
sumidero o fuente de datos. 
Dependiendo del tipo de aplicación, las dos arquitecturas de comunicaciones comentadas 
en el párrafo anterior podrían ser utilizadas en un entorno vehicular inteligente. Todo ello 
dependerá de la naturaleza de la propia aplicación, siendo determinantes los tiempos de 
latencia para implementar una u otra. Por ejemplo, todas las aplicaciones relativas a la 
seguridad en carretera, requieren unos tiempos de latencia muy bajos y un establecimiento 
de la comunicación prácticamente inexistente. Es por ello que para este tipo de 
comunicaciones se utilizará una comunicación ad-hoc descentralizada. Por otro lado, si la 
aplicación a implementar es del tipo de acceso a contenidos de Internet, la latencia no es un 
factor crítico y el establecimiento de una sesión sí que es necesario. Por tanto, las 
comunicaciones centralizadas o celulares serían idóneas para este tipo de aplicaciones. 
Como resultado, para conseguir los objetivos ha sido necesario establecer una arquitectura 
mixta para las comunicaciones que ha quedado patente en los estándares desarrollados 
para este tipo de entornos. 
Figura 5: Entorno Urbano Inteligente 
http://www.cvisproject.org/
http://www.safespot-eu.org/pages/page.php
http://www.coopers-ip.eu/19 Implantación de Nuevas Tecnologías de los Sistemas Inteligentes de Transporte en un Vehículo Eléctrico 
 
Para poder conseguir habilitar este tipo de comunicaciones ha sido necesario el desarrollo 
de una nueva tecnología de comunicaciones que permita sobrepasar las dificultades que 
presenta este estilo de entornos. Dificultades tales como permitir comunicaciones 
inalámbricas continuadas a altas velocidades (250 km/h), que presenten una latencia 
menor a los 100ms y una frecuencia de retransmisión de paquetes de 10 Hz. Esta 
tecnología es WAVE (Wireless Access in Vehicular Environmet). Pero además de éstas 
otras tecnologías son utilizadas en un entorno ITS como se observa en la Figura 5. Éstas 
han sido especialmente adaptadas por los cuerpos de estandarización para poder ser 
utilizadas de forma transparente en las plataformas ITS europeas y son: 
 CALM Sistemas Móviles 2G. 
 CALM Sistemas Móviles 3G. 
 CALM Sistemas Infrarrojos. 
 CALM M5 es el sistema WAVE europeo. 
 CALM MM. 
 CALM Mobile wireless broadband usando IEEE 802.16 (WiMAX). 
 CALM Usando tecnologías de difusión. 
 CALM mediante redes Satellite. 
A continuación serán explicadas las tecnologías inalámbricas las cuales manejaran en el 
projecto, para una mayor comprensión de las acciones realizadas. 
 
2.1.1 Bluetooth 
Bluetooth es una tecnología de red de área personal inalámbrica (WPAN). Son redes de 
corto alcance, bajo coste y bajo consumo. Estas características han sido favorables para que 
la tecnología se haya extendido de forma rápida en el ámbito de la interconexión de 
dispositivos móviles o periféricos. Opera en la banda ISM (Industrial Scientific Medical) de 
2.4 GHz. Existen varias normativas y perfiles de uso que cambian sus características de 
transmisión. Cada revisión de la norma aporta nuevas características a éste estándar de 
comunicación que muchos veían acabado: 
 Bluetooth v1.0 y v1.0b: Las versiones 1.0 y 1.0b han tenido muchos problemas, y los 
fabricantes tenían dificultades para hacer sus productos interoperables. Todo 
radicaba en la dependencia hardware que exigía esta versión del protocolo. 
 Bluetooth v1.1 (2002): Esta versión fue finalmente ratificada como un estándar 
IEEE 802.15.1-20022. Se consiguió subsanando los errores en las especificaciones 
anteriores, añadiendo soporte para canales no cifrados e indicador de señal 
recibida (RSSI). 
 Bluetooth v1.2 (2005): Esta versión es compatible con USB 1.1 y mejora en ser capaz 
de establecer una conexión más rápidamente, mejora las interferencias al añadir 
saltos de señal, un aumento en la velocidad de transmisión y por tanto una mejora 
en la calidad de la voz. Se definió el Host Controller Interface (HCI) el apoyo a tres 
hilos UART. Fue nuevamente ratificado como estándar IEEE 802.15.1-20054. 
 Bluetooth v2.0 + EDR (2004): Es la versión que puede considerarse como estándar 
al ser compatible con la versión anterior 1.2. El termino EDR (Enhanced Data Rate) 
"mayor velocidad de transmisión de datos" aumentando la tasa de transferencia de 
datos práctica es de 2,1 Mbit / s. 
 Bluetooth v2.1 + EDR (2007): Nuevamente es totalmente compatible con 1.2, y fue 
adoptada por el Bluetooth SIG ( Bluetooth Special Interest Group) el 26 de julio de 
2007.5. Su principal mejora es el Secure Simple Pairing (SSP) mejorando la 
experiencia de emparejamiento de dispositivos Bluetooth y reduce el consumo de 
 
20 Implantación de Nuevas Tecnologías de los Sistemas Inteligentes de Transporte en un Vehículo Eléctrico 
 
energía al mejorar en la búsqueda de dispositivos. 
 Bluetooth v3.0 + HS (2009): Esta versión soporta velocidades de transferencia de 
datos teórica de hasta 24 Mbit / entre sí, aunque no a través del enlace Bluetooth 
propiamente dicho. La conexión Bluetooth nativa se utiliza para la negociación y el 
establecimiento mientras que el tráfico de datos de alta velocidad se realiza 
mediante un enlace 802.11. 
 Bluetooth v4.0 (2010): Esta versión incluye varios modos de funcionamiento: 
Bluetooth clásico, Bluetooth de alta la velocidad y protocolos Bluetooth de bajo 
consumo. Bluetooth de alta velocidad se basa en Wi-Fi, y Bluetooth clásico consta 
de protocolos Bluetooth legado. Bluetooth baja energía (BLE) es un subconjunto de 
Bluetooth v4.0 con una pila de protocolo nueva para realizar enlaces sencillos. 
 
La clasificación de los dispositivos dependerá de la potencia de los mismos, Tabla 1. 
Tabla 1: Clases de Transmisión Buetooth 
Clase Potencia (pérdida de señal) Alcance 
I 100 mW (20 dBm) 100 metros 
II 2,5 mW (4 dBm) 15-20 metros 
III 1 mW (0 dBm) 10 metros 
 
La comunicación, Bluetooth se basa en un modelo maestro/esclavo. La red formada por un 
dispositivo y los que se encuentran a su alrededor se denominada piconet. En cada red 
piconet un dispositivo actúa de maestro y permite conectarse a un máximo de 7 
dispositivos esclavos activos o de 255 en modo de espera, Figura 6. El estándar permite 
que coexistan hasta un máximo de 10 redes piconet en un mismo área de cobertura. Otra 
posibilidad que ofrece Bluetooth es el conexionado de 2 piconets para formar una red más 
extensa, denominada scatternet. 
 
Los pasos que llevan a cabo los dispositivos para su interconexión son: 
 Activación de modo pasivo. 
Figura 6: Esquema Bluetooth 
 
21 Implantación de Nuevas Tecnologías de los Sistemas Inteligentes de Transporte en un Vehículo Eléctrico 
 
 Búsqueda de puntos de acceso. 
 Sincronización con los puntos de acceso. 
 Descubrimiento del servicio del punto de acceso. 
 Creación de un canal con el punto de acceso. 
 Emparejamiento mediante el PIN (seguridad). 
 Utilización de la red. 
 
La implementación del protocolo Bluetooth irá en función del uso y de los recursos que 
disponga el dispositivo. La pila de protocolos (Figura 7), diferirá en el orden donde se 
implementa cada capa: 
 Hosted (anfitrión) 
 Embedded (empotrado) 
 Fully embedded (completamente empotrado) 
 
 
El estándar Bluetooth define un cierto número de perfiles de aplicación (denominados 
perfiles Bluetooth) para definir qué tipos de servicios ofrece un dispositivo Bluetooth. Por 
lo tanto, cada dispositivo puede admitir múltiples perfiles. Con esto se consigue la 
interoperatibilidad entre varias unidades Bluetooth que cumplan los mismos perfiles. 
Cada dispositivo Bluetooth tiene al menos un perfil, es decir, una aplicación para la cual se 
puede utilizar el dispositivo. Cuando dos dispositivos deben comunicarse entre ellos, 
deben tener un perfil compartido. Si por ejemplo quiere transferir un archivo desde un 
ordenador preparado para Bluetooth a otro, ambos ordenadores deben admitir el perfil de 
Figura 7: Pila de Protocolos 
Bluetooth 
 
22 Implantación de Nuevas Tecnologías de los Sistemas Inteligentes de Transporte en un Vehículo Eléctrico 
 
transferencia de archivos. Todos los dispositivos Bluetooth deben soportar el perfil de 
acceso genérico (Generic Access Profile) como mínimo. Este perfil en particular define el 
descubrimiento o hallazgo de dispositivos, procedimientos de conexión y procedimientos 
para varios niveles de seguridad. También se describen algunos requerimientos de interfaz 
al usuario. Otro perfil universal, aunque no es requerido, es el perfil de acceso a 
descubrimiento de servicios (Service Discovery Access Profile), el cual define los 
protocolos y parámetros asociados requeridos para acceder a los perfiles. 
 
2.1.2 IEEE 802.11 
El estándar nace en 1997. Se trata de un conjunto de normas cuyo propósito fue sustituir al 
protocolo Ethernet para las zonas donde no interesase usar cableado. Desde su creación 
esta norma ha ido evolucionando y ha sido mejorada como puede verse en la Tabla 2. La 
primera versión, se basaba en la misma modulación utilizada en IR, con unas velocidades 
máximas de 2Mbps. Debido a la alta frecuencia, era necesario que los dispositivos tuvieran 
una visión directa para su enlace. El estándar implementa la capa físicay la capa de enlace 
sobre un canal inalámbrico, según el modelo de capas OSI. 
 
Tabla 2: Familia de Protocolos IEEE 802.11 
Protocolo Publicación Frecuencia Capacidad Alcance 
Legacy 1997 2,4 GHz 2 Mbps 100 m 
802.11a 1999 5 GHz 54 Mbps 120 m 
802.11b 1999 2,4 GHz 11 Mbps 140 m 
802.11g 2003 2,4 GHz 54 Mbps 140 m 
802.11n 2008 2,4 GHz 300 Mbps 250 m 
802.11y 2008 3,7 GHz 54 Mbps 5000m 
802.11p 2009 5,9GHz 27 Mbps 
 
Las modulaciones utilizadas por las distintas versiones del estándar pueden verse en la 
Tabla 3. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Estándar Modulación 
802.11 FHSS, DSSS, IR, PPM 
802.11b DSSS 
802.11g DSSS, OFDM 
802.11a OFDM 
802.11n OFDM-MIMO 
802.11p OFDM 
 
23 Implantación de Nuevas Tecnologías de los Sistemas Inteligentes de Transporte en un Vehículo Eléctrico 
 
2.1.2.1 IEEE 802.11a 
Se trata de la tercera revisión del estándar, tras 802.11 y 802.11b. Opera en la banda de 
5GHz y permite una velocidad de enlace de 54Mbps. 802.11a utiliza OFDM (Orthogonal 
Frequency Division Multiplexing). OFMD es una técnica de transmisión multiportadora 
que se basa en dividir el espectro disponible en varios subcanales. El flujo de datos se 
divide en varios flujos de datos más lentos que se transmiten simultaneamente en estos 
subcanales. OFDM tolera mejor problemas como la atenuación selectiva en frecuencia, 
propagación multitrayecto e interferencias, con técnicas como la del barajado de chunk. 
Tras realizar varios estudios, puede encontrarse en la literatura, varios proyectos que 
utilizan o parten de 802.11a, para conseguir desarrollar el estándar 802.11p. Los cambios a 
realizar para conseguir esto se limitan a modificaciones en el tiempo de guarda y en la 
anchura de canal. 
 
2.1.2.2 IEEE 802.11g 
Este estándar surgió como una extensión del 802.11b con el que se pretendía mejorar la 
capacidad de transmisión del enlace usando el mismo rango de frecuencias, es decir, la 
banda de 2,4 Ghz. Para ello, lo que se hizo fue introducir un segundo modo de acceso 
basado en OFDM usado ya en las redes 802.11a que permitió aumentar la capacidad del 
enlace hasta los 54 Mbps. De esta forma, al disponer de las dos técnicas de modulación, las 
usadas en 802.11b y la usada en 802.11a, este estándar podía dar servicio a dispositivos que 
cumpliesen la normativa 802.11b y a la vez a los nuevos dispositivos compatibles con el 
estándar 802.11g. Por tanto, la principal ventaja de las redes 802.11g es el aumento 
considerable de la capacidad de transmisión, hasta 54 MBPS. No obstante, al compartir la 
misma banda que 802.11b presenta las mismas desventajas. 
 
2.1.2.3 IEEE 802.11p 
Esta es la normativa central de todas las tecnologías inalámbricas estudiadas fue 
específicamente concebida para la comunicación entre vehículos, siendo esta tecnología 
inalámbrica la que soporta las nuevas aplicaciones y servicios de los ITS. Esta tecnología 
Figura 8: Comparación 802.11a y 802.11p ¡Error! No se encuentra el origen de la 
referencia. 
 
24 Implantación de Nuevas Tecnologías de los Sistemas Inteligentes de Transporte en un Vehículo Eléctrico 
 
trabaja en la banda de los 5.9 GHz, con un espaciado de canal variable 5 MHz, 10 MHz y 
20 MHz. Esta tecnología soporta tanto comunicaciones ad-hoc como WLAN permitiendo 
distintos roles a la hora de realizar la comunicación. 
En este apartado se han realizado algunos comentarios, pero será más adelante cuando se 
analice WAVE cuando se darán más datos sobre ésta. 
 
2.1.3 WAVE 
WAVE son las siglas de Wireless Access in Vehicular Environments, es decir acceso 
inalámbrico en entornos vehiculares. Es un estándar prácticamente recién estandarizado 
en su versión completa, está formado por el conjunto formado por los estándares IEEE 
1609 y, como se comentó anteriormente, el estándar IEEE 802.11p. 
 
Como puede observarse esta pila de protocolos tiene dos partes bien diferenciadas, una 
que permite el tráfico de paquetes IP y la otra que realiza un protocolo especial de 
mensajes llamado WAVE Small Message Protocol (WSMP). Los distintos estándares no se 
encargan sólo de una capa si de una o varias funciones específicas. Comenzamos a 
describir cada uno de estos estándares: 
2.1.3.1 IEEE 802.11p 
es un anexo que pertenece al grupo de protocolos wifi, y cumple las funciones de capa 
física y buena parte de las funciones de capa mac. Está especialmente diseñado para 
comunicaciones inter-vehiculares y presenta las siguientes particularidades: 
o Define un modo de operación especifico para comunicaciones vehiculares 
o El transmisor emplea OFDM en la banda ISM libre de 5.9 Ghz 
o Define canales de 10 y 20 MHz de ancho de banda 
o Define especificaciones de frecuencia más ajustadas para el transmisor 
o Agrega requerimientos de rechazo de canales adyacentes para al receptor 
o Permite comunicaciones con y sin un WBSS (WAVE Basic Service Set) 
o Define un rango extendido de temperaturas en las cuales debe ser capaz de 
operar 
2.1.3.2 IEEE 1609.4 
Es una extensión al estándar IEEE 802.11p con el objetivo de lograr una operación del 
Figura 9: Pila de Protocolos WAVE 
 
25 Implantación de Nuevas Tecnologías de los Sistemas Inteligentes de Transporte en un Vehículo Eléctrico 
 
sistema en múltiples canales. Posibilita mecanismos efectivos para controlar operaciones 
de capas superiores (IEEE 1609.3) a través de múltiples canales sin la necesidad de conocer 
datos de capa física. En particular se definen 2 tipos de canales, 
 De control (CCH – Control Channel) se usa para transmitir mensajes de tipo WSM 
(WAVE Short Message), mensajes característicos del estándar de alta prioridad, 
principalmente orientados a aplicaciones de seguridad. También en este canal es 
posible anunciar servicios WAVE. 
 De servicios (SCH – Service Channel). Es un tipo de canal es donde se hacen 
efectivos esos servicios una vez solicitados en el CCH, soportando el manejo tanto 
de mensajes WSMP (WAVE Short Message Protocol) como de mensajes IP. Existen 
varios canales de servicio. 
En general, el canal CCH es monitoreado a intervalos regulares para poder atender sin 
demoras mensajes de alta prioridad. Se realiza un ranurado en el tiempo en intervalos de 
50 ms y se asigna a cada canal un intervalo de manera alternativa. La existencia de varios 
canales de servicios distintos en el espectro permite atender varios servicios 
simultáneamente una vez que han sido apropiadamente coordinados en el canal de 
control. Las funcionalidades provistas por IEEE 1609.4 son las siguientes: 
 Channel routing: controla el ruteo de paquetes provenientes de la capa LLC a su 
canal designado, ya sea de control o de servicios, sin necesidad de realizar 
operaciones de coordinación de canal por parte de la capa mac. 
 User priority: IEEE 1609.4 soporta una variedad de aplicaciones seguras y no 
seguras con hasta 8 niveles de prioridad predefinidos. Estos son utilizados por 
algoritmos de contención a la hora de ganar el acceso al medio, siendo los de 
mayor prioridad los mensajes relacionados a la seguridad. Existe un buffer para 
cada uno de estos 8 niveles donde los paquetes son encolados. A su vez, estos 
buffers tienen 3 parámetros característicos: 
o AIFS (Arbitration Inter-Frame Space) – Tiempo mínimo entre que el canal 
esta libre y se puede comenzar a transmitir 
o CW (Contention Window) – Ventana para implementar un backoff 
aleatorio 
o TXOP (Transmit Oportunity) limit – Tiempo máximo durante el cual se 
puede transmitir luego de haber obtenido un TXOP. Si el límite es 0 solo se 
podrá trasmitir un MSDU. 
Mediante el uso de estos parámetros, los paquetes provenientes de los diferentes 
buffers participan primero en un mecanismo de contención interno para luego 
realizar otro externo y así ganar el acceso al medio. 
 Channel coordination: coordina los intervalos activos de cada canal acorde a las 
operaciones de sincronización de la capa mac para que los paquetes se transmitan 
en el canal adecuado. Es necesario para soportarintercambio de datos entre 
dispositivos que no son capaces de monitorear el canal de control a la vez que 
intercambian datos en canales de servicios. Cuando un dispositivo se une a una 
WBSS (WAVE BSS) es imprescindible la sincronización y la coordinación de canal 
para asegurar que todos los dispositivos están monitoreando el CCH 
adecuadamente, donde se transmiten los mensajes de mayor prioridad 
relacionados a seguridad vehicular. 
 MSDU data transfer: servicios de capa mac para la transferencia de datos ya sean 
de control o de servicio, mediante IPv6 o WSMP. Pueden enviarse tramas WSMP 
directamente entre dos nodos sin conexión previa en el canal de control mientras 
que para comunicaciones en un canal de servicio primero el proveedor del servicio 
debe anunciarlo en el canal de control, generando una WBSS. 
 
 
26 Implantación de Nuevas Tecnologías de los Sistemas Inteligentes de Transporte en un Vehículo Eléctrico 
 
2.1.3.3 IEEE 1609.3 
Este protocolo se encarga de la capa de red por encima de la capa MAC. Se distinguen dos 
áreas definidas como el plano de datos y el plano de administración. 
 El plano de datos contiene los protocolos y hardware usados en la transmisión de 
datos, y se encarga generalmente del tráfico generado o destinado a aplicaciones, 
aunque soporta también tráfico entre planos de administración de diferentes 
maquinas o tráfico entre el plano de administración y el de datos. 
 El plano de administración en cambio lleva a cabo tareas de configuración y 
mantenimiento del sistema. Sus funciones emplean servicios del plano de datos 
para intercambiar tráfico de administración entre dispositivos. Se definen 
entidades específicas de administración para ciertas capas como son PLME 
(Physical Layer Management Entity) y MLME (Mac Layer Management Entity), 
además de WME que es una colección más general de los servicios de 
administración. 
Se ve entonces que el estándar IEEE 1609.3 consiste en las capas intermedias del plano de 
datos y la totalidad del plano de administración y se hace cargo de los siguientes servicios: 
 Servicios de datos: 
o LLC (Logical Link Control) 
o IPv6 
o UDP y TCP 
o WSMP (WAVE Short Message Protocol) 
 Servicios de administración: 
o Mecanismos de registro para las aplicaciones 
o Administración de WBSS (WAVE Basic Service Set) 
o Monitoreo del uso del canal 
o Configuración IPv6 
o Monitorización del RCPI (Received Channel Power Indicator) 
o Mantenimiento del MIB (Management Information Base) 
Los dos protocolos posibles de comunicación a nivel de red son WSMP o IPv6. WSMP 
(WAVE Short Message Protocol) está diseñado específicamente para operaciones del 
entorno vehicular, siendo muy eficientes en la utilización del canal. Los mensajes WSM 
pueden ser transmitidos en cualquier canal y permite a las aplicaciones controlar 
directamente parámetros de capa física como ser el canal utilizado y la potencia de 
transmisión, a diferencia de IPv6 que controla estos parámetros a través de los diferentes 
perfiles que define el protocolo. Las aplicaciones pueden elegir el intercambio de datos en 
el contexto de un WBSS o no. Si se establece un WBSS, es posible utilizar tanto WSM como 
IPv6 sobre algún canal de servicio (aunque el anuncio y coordinación de una WBSS se 
realiza en el canal de control). El dispositivo que anuncia un WBSS y por ende los 
respectivos servicios asociados (pueden existir más de un servicio asociado a un mismo 
WBSS) se denomina “proveedor”. Cualquier dispositivo que se una a ese WBSS para 
utilizar sus servicios se denomina “usuario” (pueden haber varios usuarios utilizando 
distintas combinaciones de servicios dentro del mismo WBSS). Al operar sin un WBSS, la 
aplicación prepara mensajes WSM con una primitiva tipo request y los manda a la 
dirección MAC de broadcast en el CCH. 
2.1.3.4 IEEE 1609.2 
Ya sea debido al carácter crítico que pueden tener los mensajes relacionados a la seguridad 
vehicular, o simplemente para mantener la confidencialidad de la información difundida, 
 
27 Implantación de Nuevas Tecnologías de los Sistemas Inteligentes de Transporte en un Vehículo Eléctrico 
 
es necesario contar con mecanismos que aseguren el intercambio seguro y confiable de 
mensajes entre las diferentes entidades. Sumando además que las pruebas realizadas en 
los proyectos ITS anteriores era una de las mayores carencias del sistema. Es por ello que 
define los servicios usados para proteger los mensajes de ataques tales como acceso a la 
información por personas no autorizadas, alteración de los mensajes, o repetición de los 
mismos, entre otros. Se definen funciones de seguridad tanto para la capa de red como 
para la capa de aplicación. Aparte de los servicios típicos de seguridad como son la 
confidencialidad, autenticidad e integridad, el sistema WAVE impone que se provean 
mecanismo para mantener el anonimato del usuario final, ya que información propia 
puede llegar a ser difundida, y también porque se puede llegar a tener en memoria 
información de otros usuarios. Para cumplir con estos requisitos, el estándar utiliza 
ampliamente los mecanismos conocidos de criptografía como ser: algoritmos simétricos, 
algoritmos asimétricos, funciones hash, y certificados y autorizaciones digitales. La 
utilización de cada uno de ellos depende de los requerimientos y restricciones de cada 
situación en particular, ya que, por ejemplo, existe un compromiso entre velocidad de 
codificación-decodificación y nivel de seguridad, que determina que un algoritmo sea 
mejor que otro según la situación. 
2.1.3.5 Capas superiores 
Sobre esta pila, se han comenzado a estandarizar nuevos protocolos de la “suite” de 1609 
que realizan aplicaciones específicas como por ejemplo el IEEE 1609.11 que realiza todo lo 
necesario para establecer mecanismos de pago electrónico sobre WAVE. 
2.1.3.6 Situación de WAVE 
Para comprender mejor el concepto de WAVE y poder marcar su área de aplicación hay 
que definir dos conceptos previamente: 
 OBU (On Board Unit) hace referencia a la entidad embarcada, a la plataforma 
capaz de dar soporte a los servicios ITS sobre WAVE en movilidad. 
 RSU (Roadside Unit) hace referencia a la entidad fija situada en la infraestructura 
que provee de acceso a red e información a la entidad embarcada mediante 
WAVE. 
 
Por tanto WAVE puede identificarse como aquella tecnología inalámbrica que permite 
comunicaciones V2V y V2I de vehículos en movimiento. En la queda retratado el ámbito 
de aplicación de los sistemas WAVE: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Otro aspecto interesante a tratar al hablar de WAVE es la banda asociada dentro del 
espectro de comunicaciones. Tanto en Europa como en Estados Unidos se están acercando 
las posturas lo máximo posible para conseguir realizar dispositivos lo más parejos posibles 
para poder ser utilizados en ambas regiones, aún así las bandas dedicadas a los sistemas 
Figura 10: Ejemplo de un Sistema WAVE y sus Componentes 
 
28 Implantación de Nuevas Tecnologías de los Sistemas Inteligentes de Transporte en un Vehículo Eléctrico 
 
de transporte siguien siendo un poco diferentes, dejando sin servicio a algunos canales: 
 
 
Comentar que en Europa WAVE se ha estandarizado bajo el nombre ISO CALM-M5 (hace 
referencia a la banda de los 5GHz) o bajo el nombre ITS-G5. Existe cierto problema con la 
tecnología DSRC CEN, utilizada sobre todo para el pago electrónico en carreteras de peaje. 
Ésta funciona en la banda de los 5.8GHz y existen problemas de interferencias entre ellas. 
Para esta tecnología se han definido una serie de aplicaciones de seguridad en la carretera 
específicas, ya que es la única capaz de cumplir los requisitos de: 
 latencia menor a 100 ms 
 frecuencia de 10 Hz 
 A alta velocidad 
 En situaciones de corto alcance, próximas 
 
Todas estas han sido recogidas en un catálogo de uso para la seguridad vial, puede ser 
consultado en el ANEXO 1. 
2.1.4 Tecnologías Adaptadas por ISO CALM 
La arquitecturaCALM (Communication Access for Land Mobiles) resultante del proyecto 
europeo CVIS (explicado más adelante) proporciona la comunicación I2I, V2I y V2V. 
CALM está basado en IPv6 y proporciona un conjunto de protocolos y parámetros 
estandarizados para las comunicaciones inalámbricas de medio y largo alcance de alta 
velocidad. Además, constituye una capa de alto nivel que define reglas que rigen sobre 
protocolos y tecnologías inalámbricas ad-hoc ya existentes y/o desarrolladas. 
Los métodos de transmisión usados por CALM que quedarán recogidos a continuación 
son: 
 WiMax 
 Sistemas celulares 
 Comunicación Infrarroja 
 DSRC CEN 
 CALM M5. 
 
 
 
Figura 11: Distribución Frecuencial reservada a ITS 
 
29 Implantación de Nuevas Tecnologías de los Sistemas Inteligentes de Transporte en un Vehículo Eléctrico 
 
 
Esta arquitectura es capaz de determinar en todo momento qué tecnología inalámbrica 
está disponible en una cierta localización y decidir cuál utilizar para una comunicación 
óptima. Por otra parte siempre garantiza varios canales de comunicación de forma 
simultánea, de esta forma los vehículos y la infraestructura pueden mantener una 
comunicación de forma continua, incluso si por algún motivo algún canal individual no se 
encuentra disponible. Este hecho es muy importante para aplicaciones relacionadas con la 
seguridad. Aun no existe una solución satisfactoria para algunos aspectos relevantes de las 
comunicaciones vehiculares como puede ser el acceso inalámbrico simultáneo por parte de 
un alto número de vehículos, ubicación y redistribución de frecuencias, identificación de 
Gateway e infraestructuras disponibles o mecanismos de priorización en la transmisión de 
datos. A continuación se analizan con más detenimiento algunas de las tecnologías más 
destacables recogidas por CALM. 
2.1.4.1 CALM WiMax 
Se trata de una tecnología bastante parecida a la WiFi, solo que WiMax puede cubrir zonas 
de hasta 50 Km. Se velocidad de transmisión de datos oscila entre 1 y 75 Mbps y opera 
entre las bandas de 2.5 a 5.8 GHz con y sin licencia de operación. A pesar de que aun esta 
en desarrollo se espera que pueda dar servicio a redes vehiculares a velocidades entre 20 
km/h y 200km/h con el objetivo de satisfacer comunicaciones I2V, V2I, I2I y hasta V2V. 
2.1.4.2 CALM 2G 
Bajo la ISO 21212 incluye las redes móviles GSM de segunda genaracion (2G) o de segunda 
generación extendida (2.5G). Emplean la tecnología de servicio general de paquetes vía 
radio o GPRS (Global Packet Radio Service) para la comunicación V2I y viceversa. Cabe 
destacar su rango de alcance alrededor de los 10 km, su velocidad para la transmisión de 
datos, entre 80 y 384 kbps, y su banda de operación, entre 0.8 a 1.9 GHz. 
2.1.4.3 CALM 3G 
Bajo la ISO 21213 que es similar a la anterior con la diferencia de que se trata de redes 
UMTS, es decir, de tercera generación (3G) o de tercera generación extendida (3.5G). 
Figura 12: Arquitectura de ISO CALM 
 
30 Implantación de Nuevas Tecnologías de los Sistemas Inteligentes de Transporte en un Vehículo Eléctrico 
 
Ambas redes emplean la tecnología para el acceso de paquetes de alta velocidad HSPA 
(High Speed Packet Access) para los mismos escenarios de la tecnología 2G. Cabe destacar 
el aumento de ancho de banda que pasa a ser de hasta 7.2 Mbps con alcances que oscilan 
entre los 10-35 km operando en el rango de 0.8, 1.9, 2.1 GHz. 
 Es importante hacer mención dentro de las redes móviles a la tecnología LTE 
(Long Term Evolution) que postula como la cuarta generación (4G) y que 
actualmente se estudiando su integración al estándar CALM. 
2.1.4.4 CALM-IR 
Bajo la ISO 21214 es utilizado principalmente para las comunicaciones entre los mismos 
vehículos o entre el vehículo y la infraestructura. Esta tecnología es utilizada con 
frecuencia en los sistemas de peaje automático en los países asiáticos tales como Japón. 
Entre sus características destacamos su ancho de banda entre 1Mbps hasta 128 Mbps, su 
tiempo de enlace entre 1 a 10 ms y su funcionamiento para distancias de 10 m, 100 m o 1 
km. 
2.1.4.5 CALM DSRC 
El DSRC (Dedicated Short Range Communication) CEN es una tecnología que pretende 
ser un complemento a las redes de móviles al proveer velocidades de transferencia muy 
altas en circunstancias en las que es importante minimizar la latencia del enlace de 
comunicaciones en zonas relativamente pequeñas. Una de las condiciones más 
importantes para lograr estos propósitos es minimizar la latencia. 
DSRC tiene dos usos principales: 
 Seguridad vial: sistema de alertas de emergencia para vehículos, prevención de 
colisiones en intersecciones, alertas de aproximación de vehículos de emergencias, 
inspecciones de seguridad de vehículos, señalización de prioridad de vehículos, 
etc. 
 Transacciones comerciales e información de viaje: pago automático de servicios 
como autovías parkings, etc. Información en ruta sobre tráfico, restaurantes, etc. 
2.1.4.6 CALM M5 
Se encuentra en la ISO 21215, está orientado a satisfacer las comunicaciones entre 
vehículos, es decir, contribuirá a la formación de redes vehiculares o VANETs. CALM M5 
es muy cercano a las tecnologías de la iniciativa WAVE, es decir, IEEE 802.11p y la familia 
de estándares IEEE 1609.X. Dicha iniciativa ofrece velocidades promedio de 6 a 27 Mbps, 
rango de alcance de un 1km y latencias bajas de 200µs y opera en los 5.9GHz. 
 
 
 
31 Implantación de Nuevas Tecnologías de los Sistemas Inteligentes de Transporte en un Vehículo Eléctrico 
 
2.2 Comunicación Interna del Vehículo 
La red interna de comunicaciones que se quiere montar en el vehículo está basada en el 
protocolo de comunicaciones CAN, para su realización se seguirá la siguiente arquitectura: 
 
El bus CAN (Controller Area Network), el cual es un bus serie creado para la transmisión 
de mensajes en entornos distribuidos. Se ha elegido este protocolo porque está presente en 
la industria automovilística desde 1992, por lo que está sobradamente justificado su uso en 
este proyecto. El otro protocolo que se usará en el proyecto es OBD (On Board Diagnostic). 
Este sistema de diagnosis permite localizar los errores producidos en el vehículo, 
ahorrando tiempo en la localización y reparación de averías. En caso de fallo, este 
protocolo es el encargado de almacenar toda la información referida a dicho fallo, así como 
avisar al conductor del mal funcionamiento. Como medio físico, utiliza el bus CAN y se 
comunica con el exterior mediante un conector estandarizado. Desde 2008 todos los 
vehículos llevan incorporado un sistema OBD. 
2.2.1 Protocolo CAN 
La especificación CAN (versión 2.0) de Bosch fue sometida a la estandarización 
internacional a comienzos de los 90. Concretamente en Noviembre de 1993, después de 
diversos conflictos políticos, se publicó el estándar ISO 11898, que definía además una capa 
física para velocidades de hasta 1 Mbps. Paralelamente, un formato de CAN tolerante a 
fallos se incluyó en la ISO 11519-2. En 1995, el estándar se amplió con la descripción del 
identificador CAN de 29 bits. Desafortunadamente, todas las especificaciones y 
estandarizaciones publicadas acerca de CAN contenían errores o estaban incompletas. 
Para evitar incompatibilidades, Bosch se cercioró, y sigue haciéndolo, de que todos los 
microcontroladores CAN cumplen con el modelo de referencia que ellos definieron. 
Las especificaciones CAN han sido revisadas y estandarizadas con el tiempo en diferentes 
secciones: 
 La norma ISO 11898-1 describe la capa de transmisión de datos CAN, la ISO 11898-
2 la capa física CAN no tolerante a fallos. 
 La ISO 11898-3 la capa física CAN tolerante a fallos. 
 Los estándares de ISO 11992 (referente a la interfaz para camiones y remolques). 
 ISO 11783 (referente a la maquinaria agrícola y forestal) definen los perfiles del uso 
Figura 13: Arquitectura de la Red Interna del 
Vehículo 
 
32 Implantación de Nuevas Tecnologías de los Sistemas Inteligentes deTransporte en un Vehículo Eléctrico 
 
de CAN basados en el US-protocol J1939. 
 
A modo de ejemplo, en la siguiente figura se puede ver una arquitectura típica del bus de 
comunicaciones internas de un vehículo: 
 
A continuación se explicará el protocolo CAN capa a capa según la pila OSI. 
2.2.1.1 Capa Física 
La capa física de CAN, es responsable de la transferencia de bits entre los distintos nodos 
que componen la red. Define aspectos como niveles de señal, codificación, sincronización y 
tiempos en que los bits se transfieren al bus. En la especificación original de CAN, la capa 
física no fue definida, permitiendo diferentes opciones para la elección del medio y niveles 
eléctricos de transmisión. Las características de las señales eléctricas en el bus, fueron 
establecidas más tarde por el ISO 11898 para las aplicaciones de alta velocidad (hasta 
1Mbps) destinadas para controlar el motor e interconectar las unidades de control 
electrónico (ECU) y, por el estándar ISO 11519 para las aplicaciones de baja velocidad 
(hasta 125 Kbps) tolerante a fallos dedicada a la comunicación de los dispositivos 
electrónicos internos como son control de puertas, techo corredizo, luces y asientos. 
 Estándar 11519 (baja velocidad): Los nodos conectados en este bus interpretan dos 
niveles lógicos denominados dominante y recesivo: 
o Dominante: la tensión diferencial (CAN_H - CAN_L) es del orden de 2V, 
con CAN_H = 3.5V y CAN_L = 1.5V (nominales). 
o Recesivo: la tensión diferencial (CAN_H - CAN_L) es del orden de 5V, con 
CAN_H = 0V y CAN_L = 5V (nominales). 
 
 
 
Figura 14: Esquema de comunicaciones internas de SEAT Altea 
basado en Bus CAN 
 
33 Implantación de Nuevas Tecnologías de los Sistemas Inteligentes de Transporte en un Vehículo Eléctrico 
 
 
 
A diferencia del bus de alta velocidad, el bus de baja velocidad requiere dos resistencias en 
cada transceptor: RTH para la señal CAN_H y RTL para la señal CAN_L. Esta 
configuración permite al transceptor de bus de baja velocidad (fault-tolerant) detectar 
fallas en la red. La suma de todas las resistencias en paralelo, debe estar en el rango de 100-
500Ω. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 Estandar 11898 (alta velocidad): 
 
 
Figura 15: Niveles de los Buses en Baja Velocidad 
Figura 16: Colocación del bus en Baja Velocidad 
Figura 17: Niveles de los buses en Alta Velocidad 
 
34 Implantación de Nuevas Tecnologías de los Sistemas Inteligentes de Transporte en un Vehículo Eléctrico 
 
Los nodos conectados en este bus interpretan los siguientes niveles lógicos: 
o Dominante: la tensión diferencial (CAN_H - CAN_L) es del orden de 2V, 
con CAN_H = 3.5V y CAN_L = 1.5V (nominales). 
o Recesivo: la tensión diferencial (CAN_H - CAN_L) es del orden de 0V, con 
CAN_H = CAN_L = 2.5V (nominales). 
El par de cables trenzados (CAN_H y CAN_L) constituyen una transmisión de línea. Si 
dicha transmisión de línea no está configurada con los valores correctos, cada trama 
transferida causa una reflexión que puede originar fallos de comunicación. Como la 
comunicación en el bus CAN fluye en ambos sentidos, ambos extremos de red deben de 
estar cerrados mediante una resistencia de 120Ω. Ambas resistencias deberían poder 
disipar 0.25W de potencia. 
 
 
A continuación se muestran los buses y las velocidades dependiendo de su naturaleza, 
todo dependerá de la prioridad de los nodos que estén incluidos: 
 
Tabla 3: Velocidades CAN Según Bus 
Bus Velocidad 
máxima 
Nodos 
Tracción Alta (1Mbps) Motor (ECU), ABS, Dirección, Cambio, 
Airbag 
Confort Baja (125Kbps) Cierre centralizado, Alarma, Climatizador 
Infotenimiento Baja (125Kbps) Radio, Pantalla 
Cuadro de 
instrumentos 
Baja (125Kbps) Cuadro de instrumentos 
Diagnosis Media (500Kbps) 
Baja (125Kbps) 
Motor (ECU), Cambio automático 
 
 
 
 
Figura 18: Configuración del bus en Alta Velocidad 
 
35 Implantación de Nuevas Tecnologías de los Sistemas Inteligentes de Transporte en un Vehículo Eléctrico 
 
 Formato de codificación y sincronización de datos 
La codificación de bits se realiza por el método NRZ (Non-Return-to Zero) que se 
caracteriza por que el nivel de señal puede permanecer constante durante largos periodos 
de tiempo y habrá que tomar medidas para asegurarse de que el intervalo máximo 
permitido entre dos señales no es superado. Esto es importante para la sincronización (Bit 
Timing). Este tipo de codificación requiere poco ancho de banda para transmitir, pero en 
cambio, no puede garantizar la sincronización de la trama transmitida. Para resolver esta 
falta de sincronismo se emplea la técnica del “bit stuffing”: cada 5 bits consecutivos con el 
mismo estado lógico en una trama (excepto del delimitador de final de trama y el espacio 
entre tramas), se inserta un bit de diferente polaridad, no perdiéndose así la 
sincronización. Por otro lado este bit extra debe ser eliminado por el receptor de la trama, 
que sólo lo utilizará para sincronizar la transmisión. No hay flanco de subida ni de bajada 
para cada bit, durante el tiempo de bit hay bits dominantes (“0”) y recesivos (“1”) y 
disminuye la frecuencia de señal respecto a otras codificaciones. 
2.2.1.2 Capa de Enlace de Datos 
Esta capa es la responsable de controlar el flujo de información entre los nodos de la red. 
Es decir, se encarga de la transmisión de los bits en “frames” o tramas de información, se 
ocupa de que los mensajes lleguen al destino sin errores, controla las secuencias de 
transmisión, los acuses de recibo y si en determinado caso no se recibe un mensaje 
correctamente se encarga de retransmitirlo. Se puede dividir esta capa en dos subcapas 
que se ocupan de diferentes tareas: 
 Subcapa LLC (Control de Enlace Lógico) 
La subcapa LLC describe la parte alta de la capa de enlace de datos y define las tareas 
independientes del método de acceso al medio, asimismo proporciona dos tipos de 
servicios de transmisión sin conexión al usuario de la capa LLC (LLC user): 
o Servicio de transmisión de datos sin reconocimiento: proporciona, al 
usuario LLC, los medios para intercambiar unidades de datos de servicio 
de enlace (LSDU, Link Service Data Units) sin establecer una conexión de 
enlace de datos. La transmisión de datos puede ser punto a punto, 
multidifusión o difusión. 
o Servicio de petición de datos remota sin reconocimiento: proporciona, al 
usuario LLC, los medios para solicitar que un nodo remoto transmita sus 
LDSUs sin establecer una conexión de enlace de datos. 
De acuerdo con los tipos de servicios, se definen dos formatos de tramas, de datos LLC y 
remota LLC. Ambos formatos definen identificadores de 11 bits (estándar) y de 29 bits 
(extendida). 
Las funciones de la subcapa LLC son las siguientes: 
o Filtrar mensajes (frame acceptance filtering): el identificador de una trama 
no indica la dirección destino pero define el contenido del mensaje, y 
mediante esta función todo receptor activo en la red determina si el 
mensaje es relevante o no para sus propósitos. 
o Notificar sobrecarga (overload notification): si las condiciones internas de 
un receptor requieren un retraso en la transmisión de la siguiente trama de 
datos o remota, la subcapa LLC transmite una trama de sobrecarga. 
Solamente se pueden generar dos tramas de sobrecarga como máximo. 
o Proceso de recuperación (recovery management): la subcapa LLC 
proporciona la capacidad de retransmisión automática de tramas cuando 
una trama pierde el arbitraje o presenta errores durante su transmisión, 
dicho servicio se confirma al usuario hasta que la transmisión se completa 
con éxito. 
 
36 Implantación de Nuevas Tecnologías de los Sistemas Inteligentes de Transporte en un Vehículo Eléctrico 
 
 Subcapa MAC (Control de Acceso al Medio): 
Esta subcapa representa el núcleo del protocolo CAN. Por un lado presenta los mensajes 
recibidos a la subcapa LLC y acepta los mensajes para ser transmitidos a dicha subcapa y 
por otro lado es responsable del mecanismo de arbitraje de accesoal medio. 
Unas de las características que distingue a CAN con respecto a otras normas, es su técnica 
de acceso al medio denominada como CSMA/CD+CR o "Carrier Sense, Multiple 
Access/Collision Detection + Collision Resolution" (Acceso Múltiple con detección de 
portadora, detección de colisión más Resolución de colisión). Cada nodo debe vigilar el 
bus en un periodo sin actividad antes de enviar un mensaje (Carrier Sense) y además, una 
vez que ocurre el periodo sin actividad cada nodo tiene la misma oportunidad de enviar 
un mensaje (Multiple Access). En caso de que dos nodos comiencen a transmitir al unísono 
se detectará la colisión. 
El método de acceso al medio utilizado en bus CAN añade una característica adicional: la 
resolución de colisión. En la técnica CSMA/CD utilizada en redes Ethernet ante colisión de 
varias tramas, todas se pierden. CAN resuelve la colisión con la supervivencia de una de 
las tramas que chocan en el bus. Además la trama superviviente es aquella a la que se ha 
identificado como de mayor prioridad. La resolución de colisión se basa en una topología 
eléctrica que aplica una función lógica determinista a cada bit, que se resuelve con la 
prioridad del nivel definido como bit de tipo dominante. Definiendo el bit dominante 
como equivalente al valor lógico '0' y bit recesivo al nivel lógico '1' se trata de una función 
AND de todos los bits transmitidos simultáneamente. Cada transmisor escucha 
continuamente el valor presente en el bus, y se retira cuando ese valor no coincide con el 
que dicho transmisor ha forzado. Mientras hay coincidencia la transmisión continua, 
finalmente el mensaje con identificador de máxima prioridad sobrevive. Los demás nodos 
reintentarán la transmisión lo antes posible. 
Se ha de tener en cuenta que la especificación CAN de Bosh no establece cómo se ha de 
traducir cada nivel de bit (dominante o recesivo) a variable física. Cuando se utiliza par 
trenzado según ISO 11898 el nivel dominante es una tensión diferencial positiva en el bus, 
el nivel recesivo es ausencia de tensión, o cierto valor negativo, (los transceptores no 
generan corriente sobre las resistencias de carga del bus). Esta técnica aporta la 
combinación de dos factores muy deseados en aplicaciones industriales distribuidas: la 
posibilidad de fijar con determinismo la latencia en la transmisión de mensajes entre nodos 
y el funcionamiento en modo multimaestro sin necesidad de gestión del arbitraje, es decir 
control de acceso al medio, desde las capas de software de protocolo. La prioridad queda 
así determinada por el contenido del mensaje, en CAN es un campo determinado, el 
identificador de mensaje, el que determina la prioridad. 
En un bus único, un identificador de mensaje ha de ser asignado a un solo nodo concreto, 
es decir, se ha de evitar que dos nodos puedan iniciar la transmisión simultánea de 
mensajes con el mismo identificador y datos diferentes. El protocolo CAN establece que 
cada mensaje es único en el sistema, de manera que por ejemplo, si en un automóvil existe 
la variable “presión de aceite”, esta variable ha de ser transmitida por un nodo concreto, 
con un identificador concreto, con una longitud fija concreta y coherente con la 
codificación de la información en el campo de datos. 
En la siguiente figura se ve un ejemplo de arbitraje en un bus CAN. 
 
 
 
 
 
 
37 Implantación de Nuevas Tecnologías de los Sistemas Inteligentes de Transporte en un Vehículo Eléctrico 
 
 
 Tramas 
El protocolo CAN está basado en mensajes, no en direcciones. El nodo emisor transmite el 
mensaje a todos los nodos de la red sin especificar un destino y todos ellos escuchan el 
mensaje para luego filtrarlo según le interese o no. Existen distintos tipos de tramas 
predefinidas por CAN para la gestión de la transferencia de mensajes: 
o Trama de datos: se utiliza normalmente para poner información en el bus y 
la pueden recibir algunos o todos los nodos. 
o Trama de información remota: puede ser utilizada por un nodo para 
solicitar la transmisión de una trama de datos con la información asociada 
a un identificador dado. El nodo que disponga de la información definida 
por el identificador la transmitirá en una trama de datos. 
o Trama de error: se generan cuando algún nodo detecta algún error 
definido. 
o Trama de sobrecarga: se generan cuando algún nodo necesita más tiempo 
para procesar los mensajes recibidos. 
o Espaciado entre tramas: las tramas de datos (y de interrogación remota) se 
separan entre sí por una secuencia predefinida que se denomina espaciado 
inter-trama. 
Figura 19: Arbitraje del Bus CAN 
 
38 Implantación de Nuevas Tecnologías de los Sistemas Inteligentes de Transporte en un Vehículo Eléctrico 
 
o Bus en reposo: En los intervalos de inactividad se mantiene constantemente 
el nivel recesivo del bus. 
En un bus CAN los nodos transmiten la información espontáneamente con tramas de 
datos, bien sea por un proceso cíclico o activado ante eventos en el nodo. La trama de 
interrogación remota sólo se suele utilizar para detección de presencia de nodos o para 
puesta al día de información en un nodo recién incorporado a la red. Los mensajes pueden 
entrar en colisión en el bus, el de identificador de mayor prioridad sobrevivirá y los demás 
son retransmitidos lo antes posible. 
Análisis de las tramas: 
 Trama de Datos: Es la utilizada por un nodo normalmente para poner información 
en el bus. Puede incluir entre 0 y 8 bytes de información útil. Los mensajes de datos 
consisten en celdas que envían datos y añaden información definida por las 
especificaciones CAN: 
 
o Inicio de trama (SOF): el inicio de trama es una celda de un sólo bit siempre 
dominante que indica el inicio del mensaje, sirve para la sincronización con 
otros nodos. 
o Celda de Arbitraje (Arbitration Field): es la celda que concede prioridad a 
unos mensajes o a otros: 
o En formato estándar tendrá 11 bits seguidos del bit RTR (Remote 
Transmisión Request) que en este caso será dominante. 
o En formato extendido serán 11 bits de identificador base y 18 de extendido. 
El bit SRR substituye al RTR y será recesivo. La trama en formato estándar 
prevalece sobre la extendida. 
 
 
Figura 20: Formato de la trama de datos 
 
39 Implantación de Nuevas Tecnologías de los Sistemas Inteligentes de Transporte en un Vehículo Eléctrico 
 
 
o Celda de control (Control Field): el campo de control está formado por dos 
bits reservados para uso futuro y cuatro bits adicionales que indican el 
número de bytes de datos. En realidad el primero de estos bits (IDE) se 
utiliza para indicar si la trama es de CAN Estándar (IDE dominante) o 
Extendido (IDE recesivo). el segundo bit (RB0) es siempre recesivo. Los 
cuatro bits de código de longitud (DLC) indican en binario el número de 
bytes de datos en el mensaje (0 a 8). 
o Celda de Datos (Data Field): es el campo de datos de 0 a 8 bytes. 
o CRC (Código de redundancia cíclica): tras comprobar este código se podrá 
comprobar si se han producido errores. 
o Celda de reconocimiento (ACK): es un campo de 2 bits que indica si el 
mensaje ha sido recibido correctamente. El nodo transmisor pone este bit 
como recesivo y cualquier nodo que reciba el mensaje lo pone como 
dominante para indicar que el mensaje ha sido recibido. 
o Fin de trama (EOF): consiste en 7 bits recesivos sucesivos e indica el final de 
la trama. 
o Espaciado entre tramas (IFS): consta de un mínimo de 3 bits recesivos. 
 Trama Remota: Los nodos tienen habilidad para requerir información a otros 
nodos. Un nodo pide una información a los otros y el nodo que tiene dicha 
información envía una comunicación con la respuesta que puede ser recibida 
además por otros nodos si están interesados. 
 
Figura 21: Formatos de Tramas Normal y Extendida 
Figura 22: Formato de Trama Remota 
 
40 Implantación de Nuevas Tecnologías de los Sistemas Inteligentes de Transporte en un Vehículo EléctricoEn este tipo de mensajes se envía una trama con el identificador del nodo requerido, a 
diferencia con los mensajes de datos, el bit RTR toma valor recesivo y no hay campo de 
datos. En caso de que se envíe un mensaje de datos y de petición remota con el mismo 
identificador, el de datos ganará el acceso al bus puesto que el RTR lleva valor dominante. 
 Trama de Error: Las tramas de error son generadas por cualquier nodo que detecta 
un error. Se basan en el valor de dos campos: 
o Indicador de error ("Error Flag"): es distinto según el estado de error del 
nodo que detecta el error. 
o Delimitador de error (“Error Delimeter”): consta de 8 bits recesivos 
consecutivos y permite a los nodos reiniciar la comunicación limpiamente 
tras el error. 
 
Si un nodo en estado de error "Activo" detecta un error en el bus interrumpe la 
comunicación del mensaje en proceso generando un "Indicador de error activo" que 
consiste en una secuencia de 6 bits dominantes sucesivos. Esta secuencia rompe la regla de 
relleno de bits y provocará la generación de tramas de error en otros nodos. Por tanto el 
indicador de error puede extenderse entre 6 y 12 bits dominantes sucesivos. Finalmente se 
recibe el campo de delimitación de error formado por los 8 bits recesivos. Entonces la 
comunicación se reinicia y el nodo que había sido interrumpido reintenta la transmisión 
del mensaje. 
Si un nodo en estado de error "Pasivo" detecta un error, el nodo transmite un "Indicador de 
error pasivo" seguido, de nuevo, por el campo delimitador de error. El indicador de error 
de tipo pasivo consiste en 6 bits recesivos seguidos y, por tanto, la trama de error para un 
nodo pasivo es una secuencia de 14 bits recesivos. De aquí se deduce que la transmisión de 
Figura 23: Formato de la Trama de Error 
 
41 Implantación de Nuevas Tecnologías de los Sistemas Inteligentes de Transporte en un Vehículo Eléctrico 
 
una trama de error de tipo pasivo no afectará a ningún nodo en la red, excepto cuando el 
error es detectado por el propio nodo que está transmitiendo. En ese caso los demás nodos 
detectarán una violación de las reglas de relleno y transmitirán a su vez tramas de error. 
Tras señalar un error por medio de la trama de error apropiada cada nodo transmite bits 
recesivos hasta que recibe un bit también recesivo, luego transmite 7 bits recesivos 
consecutivos antes de finalizar el tratamiento de error. 
La regla de relleno de bits, consiste en que cada cinco bits de igual valor se introduce uno 
de valor inverso tal y como se ve en la figura siguiente: 
 
 Trama de Sobrecarga: Una trama de sobrecarga tiene el mismo formato que una 
trama de error activo. Sin embargo, la trama de sobrecarga sólo puede generarse 
durante el espacio entre tramas. De esta forma se diferencia de una trama de error, 
que sólo puede ser transmitida durante la transmisión de un mensaje. 
 
 
Figura 24: Relleno de Bits 
Figura 25: Formato de la Trama de Sobrecarga 
 
42 Implantación de Nuevas Tecnologías de los Sistemas Inteligentes de Transporte en un Vehículo Eléctrico 
 
La trama de sobrecarga consta de dos campos, el Indicador de Sobrecarga, y el 
delimitador. 
 El indicador de sobrecarga consta de 6 bits dominantes que pueden ser seguidos 
por los generados por otros nodos, dando lugar a un máximo de 12 bits 
dominantes. 
 El delimitador es de 8 bits recesivos. 
Una trama de sobrecarga puede ser generada por cualquier nodo que debido a sus 
condiciones internas no está en condiciones de iniciar la recepción de un nuevo mensaje. 
De esta forma retrasa el inicio de transmisión de un nuevo mensaje. Un nodo puede 
generar como máximo 2 tramas de sobrecarga consecutivas para retrasar un mensaje. 
Otra razón para iniciar la transmisión de una trama de sobrecarga es la detección por 
cualquier nodo de un bit dominante en los 3 bits de "intermission". 
 Espacio entre Tramas: El espacio entre tramas separa una trama (de cualquier tipo) 
de la siguiente trama de datos o interrogación remota. El espacio entre tramas ha 
de constar de, al menos, 3 bits recesivos. Esta secuencia de bits se denomina 
"intermission". Una vez transcurrida esta secuencia un nodo en estado de error 
activo puede iniciar una nueva transmisión o el bus permanecerá en reposo 
(manteniendo constante el nivel recesivo del bus). Para un nodo en estado error 
pasivo la situación es diferente, deberá esperar una secuencia adicional de 8 bits 
recesivos antes de poder iniciar una transmisión. De esta forma se asegura una 
ventaja en inicio de transmisión a los nodos en estado activo frente a los nodos en 
estado pasivo. 
2.2.2 OBD II 
Durante los años 70 y principios de los 80 algunos fabricantes empezaron a usar 
componentes electrónicos de control y diagnóstico de errores en sus automóviles. Al 
principio fue solo para conocer y controlar las emisiones del vehículo y adaptarlas a los 
estándares exigidos, pero con el paso del tiempo estos sistemas fueron volviéndose cada 
vez más sofisticados. Para reducir la contaminación del aire, la "California Air Resources 
Board" (CARB) determinó en 1988 que todos los automóviles a gasolina contaran con OBD 
(On Board Diagnostics), para que controlara los límites máximos de emisiones. Medidas 
más estrictas en los límites de emisiones en 1996 llevó a la creación del estándar OBD II 
(On Board Diagnostic Second Generation). Este sistema permite diagnosticar los errores 
que se producen en el vehículo sin necesidad de desmontar partes para descubrir la 
procedencia de dicho error. A diferencia de otros sistemas desarrollados antes de 1996, 
OBD II se caracteriza por ser un sistema estandarizado, que permite, de manera fácil, ver 
que errores se han producido en un vehículo cualquiera utilizando una única codificación 
y claro está, un conector estandarizado. 
En Europa se introdujo el OBD ajustándose al OBD-II americano. Desde 1996 el OBD II es 
un requisito legal para automóviles nuevos en Estados Unidos. En base a esta regla 
americana se impuso en los noventa la inclusión de sistemas de diagnóstico también para 
los automóviles destinados al mercado europeo. Según la Directiva 98/69EG, los 
automóviles a gasolina del año 2000 en adelante, los diésel de 2003 en adelante, y los 
 
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camiones de 2005 en adelante tienen que estar provistos de un OBD. La interfaz estándar 
del OBD-II no solamente es utilizada por el fabricante para sus funciones avanzadas de 
diagnóstico sino también por aquellos que van más allá de lo que la ley exige. 
La siguiente etapa planeada es el OBD-III, en el que los propios automóviles se comunican 
con las autoridades si se produce un empeoramiento de las emisiones de gases nocivos 
mientras está en marcha. Si esto sucede, se pedirá a través de una tarjeta indicativa, que se 
corrijan los defectos. 
Actualmente se emplean los estándares que se emplean son: 
 OBD-II en Estados Unidos. 
 EOBD en Europa. 
 JOBD en Japón. 
2.2.2.1 Funciones OBD II 
Todos los vehículos actuales, disponen de una o varias ECU (Engine Control Unit), que se 
encargan de gestionar ciertos parámetros del motor del vehículo para asegurar su correcto 
funcionamiento. Las relaciones entre estos parámetros deben mantenerse acotadas, 
dependiendo de las condiciones externas varían ciertos rangos, en caso contrario es que se 
está produciendo algún mal funcionamiento en nuestro vehículo. 
Los parámetros principales que dictan como debe estar funcionando nuestro motor, y si 
verifican si todo funcionando correctamente son: 
 Velocidad 
 Carga 
 Temperatura del motor 
 Consumo de combustible 
 Temperatura ambiente 
 Caudal de aire 
 Emisiones 
Para conocerlos, los automóviles actuales, incorporan una gran cantidad de sensores, que 
permiten a la ECU conocer cuáles son las condiciones externas, y decidir cómo actuar 
sobre el motor. En caso