Rail

Automatisierung, Digitalisierung, Industrie 4.0 – es handelt sich hier um gängige Schlagworte für innovative Ansätze und die Modernisierung gegenwärtiger Technologien. In den Medien werden diese Bereiche meist im Umfeld der Industrie beleuchtet.

Beispielhaft für solche Industrieanlagen steht der Bahnverkehr. Knapp 5.000 km umfasst das österreichische Schienennetz! Umso mehr scheint es an der Zeit, sich mit dem Thema „Automatisierung“ in diesem Kontext näher zu beschäftigen. Soviel vorweg: Die Potenziale der Automatisierung im Bahnverkehr sind enorm – vom verbesserten und nachfragegerechten Fahrplanangebot, über die Attraktivitätssteigerung im Transportwesen Bahn, Energieeinsparungen, bis hin zur Reduktion weiterer Ressourcen. Zur näheren Betrachtung werden in diesem Blog zwei mögliche Anwendungsgebiete näher erforscht:

Ein Mix aus Alt und Neu: der aktuelle Bestand an Infrastrukturanlagen
Die Bahn ist seit mehr als einem Jahrhundert ein etablierter Verkehrsträger. Im Bestand der Infrastrukturanlagen ist ein bunter Mix aus Alt- und Neusystemen zu finden, bahntypisch mit einer sehr hohen Lebenszyklusdauer. Als Voraussetzung zur Automatisierung eines Prozesses ist es notwendig, dass alle Regelgrößen zuverlässig digital verfügbar und steuerbar sind.
Das birgt jedoch auch Herausforderungen: Die Weichenlagen und Signalzustände eines traditionsreichen, 100-jährigen Stellwerks lassen sich nicht ohne Weiteres digital erfassen bzw. steuern. Länderspezifische Vorgaben und Regelwerke sind ebenso verpflichtend einzuhalten.

Automatische Steuerung von Bahnen
Vielversprechende Pilotprojekte für den Nahverkehr und U-Bahnbetrieb haben bereits gezeigt, wie die automatische Steuerung – also der fahrerlose Betrieb – umgesetzt werden kann. Als Beispiele dienen die U-Bahnen in Nürnberg und Lille sowie die Hochbahn in Dortmund.
Infrastrukturanlagen im Fernverkehr zeichnen sich durch fünf wesentliche Merkmale aus: 1. kein abgegrenzter Fahrbereich, 2. ein großes Streckennetz, 3. mehrere Infrastrukturbetreiber, 4. mehrere Eisenbahnverkehrsunternehmen (EVU) sowie ein großer Fuhrpark unterschiedlicher Fahrzeugtypen u.a. Das Gesamtsystem wiederum besteht aus den beiden Komponenten Fahrzeug und Infrastruktur (Eisenbahnstrecke). Diese Beschaffenheit macht die Automatisierung im Fernverkehr jedoch zu einem herausfordernden Unterfangen.

Von der Zugsicherung zur Zugautomatisierung
Für die Sicherheit einer Zugfahrt ist weiterhin das bestehende Zugsicherungssystem verantwortlich. Bei der Infrastruktur wiederum wird zwischen der Zugsicherung und der Zugautomatisierung unterschieden. Wesentlich ist, dass auf Grundlage des Zugsicherungssystems ein System zur Automatisierung von Zugfahrten aufgesetzt wird.
Auf EU-Ebene werden dazu im Programm „Shift2Rail“ die Optimierungspotentiale aus den Technologiefeldern Automatisierung, Digitalisierung und „Künstliche Intelligenz“ für den Transportträger Bahn untersucht. Daraus wurde die Notwendigkeit zur Standardisierung abgeleitet und mit der Arbeitsgruppe „ATO over ETCS“ (Automatic Train Control over European Train Control System) eine entsprechende Maßnahme eingeleitet. Ziel war es, die Anforderungen an ein europäisch einheitliches System zu spezifizieren. Diese Spezifikation zu „ATO over ETCS“ befindet sich derzeit noch in Ausarbeitung.

Automatisierung im Verschub
Zur Automatisierung von Vorgängen im Verschub wurden bereits erste Forschungsprojekte im Flachrangieren (ohne Abrollberg) umgesetzt. Mittels 1. hochpräziser GPS-unterstützter Lokalisierung von Verschublok und Waggon sowie 2. der Verwendung einer Schnappkupplung zur Kopplung von Waggon und Lok, erforschte das BMWi-Förderprojekt „Galileo Online: GO!“ ein Konzept für den automatisierten Verschub. Die im Rahmen dieses Projekts entwickelte, zuverlässige und hochpräzise Positionsbestimmung ermöglicht eine permanente Zugvollständigkeitsprüfung – bei Wagenverlust erfolgt eine sofortige Sperre des betroffenen Streckenabschnitts.

Fazit
Zusammenfassend lässt sich festhalten: Die Automatisierung im Bahnverkehr wird in Zukunft erforderlich, um im Vergleich zu anderen Verkehrsträgern wettbewerbsfähig zu bleiben. Zur automatischen Steuerung der Bahn im Fernverkehr bildet ein europäisches, einheitliches Zugsystem die Grundlage. Die Einführung von ETCS auf dem Streckennetz in Österreich ist damit eine solide Vorbereitung hin zur automatischen Steuerung von Zügen in Österreich. team unterstützt ihre Kunden auf diesem hochspannenden Weg.

Von 24.- 25. Oktober 2019 war es wieder so weit.
Die Frequentis Rail Days, ein hochkarätiges Forum der Bahnindustrie, gingen in Wien über die Bühne. Auch diesmal lud die Frequentis AG internationale Vertreterinnen und Vertretern der Eisenbahnindustrie ein, um über Trends und aktuelle Branchenentwicklungen zu konferieren.
team war vor Ort, um die Bedeutung des IT-Bereichs für die Bahnindustrie zu unterstreichen.

FRMCS und GSM-R im Fokus  
Alle zwei Jahre lädt die Frequentis AG zu diesem Forum, um in Vorträgen und Podiumsdiskussionen aktuelle Entwicklungen der Bahnbranche zu diskutieren.
Den Schwerpunkt heuer bildeten die Themen FRMCS (Future Railway Mobile Communication System) und die Migration von GSM-R zu FRMCS. Dazu hielten Vertreter der Bahnindustrie im DACH-Verband sowie internationale Expertinnen und Experten der „Finnischen Bahnen“, der Europäischen Eisenbahnagentur und der Universidad del País Vasco (Bilbao) spannende Vorträge. Beleuchtet wurde der Bereich FRMCS sowohl aus dem Blickwinkel der akademischen Forschung als auch der praktischen und der regulatorischen Umsetzung.

Der Blick über den Tellerrand lohnt sich
Die diesjährigen Raildays blickten auch über den Tellerrand: Im Fokus standen einerseits benachbarte Industriezweige, andererseits auch Themen, die im Bahnbetrieb an Bedeutung gewinnen könnten. So gab es einen Vortrag über zukünftige Herausforderungen in der Flugsicherung, einen Vortrag über Cyber-Security bei der englischen Polizei sowie auch einen lehrreichen Input über den Einsatz von Drohnen zur Kontrolle und Überwachung von Leitungen.

Neue Entwicklungen, innovative Zugänge
Die Frequentis AG stellte in diesem Forum ihre neuesten Entwicklungen vor. Einen neuen Programmpunkt bildete heuer der Marketplace: Hier konnten sich die Tochterfirmen der Frequentis präsentieren und über innovative Projekte informieren.
Selbstverständlich war auch team bei den Rail Days vertreten und informierte die interessierte Besucherschar sowohl über Projekte aus dem Bahnbereich, wie etwa ETCS oder die Mitarbeit an der FRMCS-Standardisierung. Vorgestellt wurden auch die aktuellen IT-Projekte im Verkehrs- und Energiesektor von team. 

Ziel dieser Konferenz war es, über die Zukunft der Mobilkommunikation im Eisenbahnwesen und über das zukünftige Mobilfunksystem „Future Railway Mobile Communication System“ (FRMCS) zu konferieren. Die über rund 200 Delegierten kamen aus Europa und Asien, und sie vertraten Eisenbahngesellschaften (z.B. ÖBB, SBB, DB, SNCF etc.), Hersteller (z.B. Nokia, Frequentis, Huawei, Funkwerk etc.), Verwaltungen (z.B. EU Kommission, Europäische Eisenbahnagentur (ERA) etc.), Ministerien, Regulatoren, Notified Bodies und Berater.

Ende der 1990er Jahre wurde GSM‑R (GSM‑Rail) von der EU als System für den betrieblichen Bahnfunk bestimmt. GSM‑R basiert auf dem GSM Standard für öffentliche Mobilfunknetze. Während in öffentlichen Netzen nach GSM (2G), UMTS (3G) und LTE (4G) nun die Errichtung von Mobilfunknetzen der fünften Generation (5G) beginnt, ist bei Bahnen noch immer GSM-R (zweite Generation) erfolgreich im Einsatz.

Da in manchen öffentlichen Mobilfunknetzen GSM bereits außer Betrieb genommen wird, schränken auch die Hersteller die Produktion von GSM Equipment bereits ein. Damit tickt auch die Uhr für GSM‑R, da für Hersteller die Produktion von GSM‑R Equipment nur im Zusammenhang mit der Herstellung von GSM Equipment rentabel ist. Die Industrie hat eine Garantie abgegeben, dass Ersatzteile und Wartung für GSM‑R bis 2030 verfügbar bleiben. Bis dahin sollten die betrieblichen Netze von GSM‑R auf FRMCS umgestellt sein. Dieser Zeitplan ist allerdings aus Sicht der Bahnen sehr ambitioniert.

FRMCS basiert auf dem 5G Standard der 3GPP (3rd Generation Partnership Program) und verwendet für bahnspezifische Anwendungen (z.B. funktionale Adressierung von Zügen) auf der Applikationsebene MCPTT (Mission Critical Push-to-talk). FRMCS wird als ein Enabler gesehen, der für eine Vielzahl von Anwendungen eingesetzt werden kann, wie etwa der betriebsnotwendige Bahnfunk (eine conditio sine qua non), aber auch Anwendungen wie autonomes Fahren (ATO = Automatic Train Operation), Fahrgast-Informationssysteme, und vieles, wovon wir heute noch gar nicht wissen, dass es kommen könnte.

Drei Punkte wurden auf der Konferenz besonders intensiv diskutiert:

1. die Verfügbarkeit der Spezifikationen: Die Spezifikationen werden als Teil der 3GPP R17 Anfang der 2020er Jahre verfügbar werden. Für Anfang der 2020er Jahre soll es auch von der EU eine neue TSI CCS (Technical Specification für Interoperability – Command, Control and Signalling Subsystem) sowie eine neue FRS (Functional Requirement Specification) und SRS (System Requirement Specification) unter Berücksichtigung von FRMCS geben. Nach Vorlage der Spezifikationen kann Equipment hergestellt werden, und erste Teststellungen werden ab 2023 erwartet.

2. die Verfügbarkeit von Frequenzen: Die Bahnen haben nach wie vor ein Spektrum von 4 MHz (876-880 MHz) zur Verfügung, obwohl bei 5G (wie auch schon bei 3G und 4G) die minimale Blockbreite 5 MHz beträgt. Daher kämpfen die Bahnen um mehr Spektrum, im Kampf um Spektrum gibt es aber viele sehr erfolgreiche Lobbies. Von den 3 MHz erweiterten GSM-R Band werden die Bahnen 1,6 MHz bekommen, sodass sich mit 5,6 MHz (4 MHz +1,6 MHz) wenigstens ein Frequenzblock ausgeht. Hochkapazitäre Anwendungen, wie etwa Video aus dem Führerstand lassen sich damit aber nicht realisieren, und auch ein Parallelbetrieb von FRMCS und GSM‑R ist damit schwierig.

3. die Migration von GSM‑R zu FRMCS: Viele Bahnverwaltungen sind derzeit in einem Reinvestitionsphase für GSM‑R, da das installierte Equipment bereits end-of-live hat. Da neues GSM‑R Equipment auf 15 Jahre abgeschrieben wird, ist mit einer langen Übergangsphase zu rechnen, in der bereits FRMCS aber auch noch GSM‑R in Betrieb sein werden. Dies ist eine besondere Herausforderung wegen der fehlenden Frequenzen, aber auch, weil in dieser Phase 2 Systeme existieren und betrieben werden müssen. Die Migration von einem leitungsvermittelten System zu einem rein IP basierenden System betrifft alle Bereiche eines Eisenbahnunternehmens und muss dementsprechend umsichtig geplant werden.

Wir sehen als notwendig und zweckmäßig, unsere Erfahrungen im Bereich Bahnkommunikation als Mobilkommunikation für eine aktive Mitarbeit an FRMCS zu nutzen. team arbeitet bei ETSI im Technical Committee Railway Telecommunications mit und war damit auch auf der UIC Global FRMCS Konferenz vertreten. Gerade in der Phase der Entstehung von Standards ist der Bedarf an Kommunikation und Austausch immens hoch. Sie sind eine wesentliche Voraussetzung für eine bedarfsgerechte Realisierung und Migration neuer Technologien. Die Konferenz war damit auch dieser Hinsicht ein wichtiger Baustein für die Umsetzung und Transformation von GSM-R nach FRMCS – einzig der Zungenbrecher wird uns noch eine Zeit verfolgen ;).

Alle zwei Jahre trifft sich die Bahnwelt auf der InnoTrans in Berlin. Die InnoTrans ist die größte internationale Fachmesse für Bahn- und Verkehrstechnik und fand dieses Jahr im Zeitraum 18. -21. September statt. Aufgeteilt in die fünf Messesegmente „Railway Technology“, „Railway Infrastructure“, „Public Transport“, „Interiors“ und „Tunnel Construction“ präsentierten knapp 3000 Aussteller den rund 160.000 Fachbesucherinnen und Fachbesucher aus über 60 Ländern ihre Produkte, Lösungen und Dienstleistungen, einschließlich Kommunikationslösungen für den Einsatz bei Bahnen.

Die team war auch dieses Jahr am Stand der Frequentis im Segment „Public Transport“ vertreten, um sich zu präsentieren, um über Branchenneuigkeiten zu informieren, und um sich vor Ort über aktuelle und mittel- bzw. langfristige Trends mit bestehenden und potentiellen neuen Kunden auszutauschen.

Die intensive Zusammenarbeit mit EVU und Infrastrukturbetreibern konnten wir für eine Vielzahl anregender Gespräche nutzen und über die praktischen Erfahrungen aus unserem Projekt- und Beratungsportfolio berichten. Insbesondere die mit der fortschreitenden Digitalisierung im Bahnsektor wie ATO (Automatic Train Operation), IoT-Anwendungen für „Predictive Maintenance“, Next Generation Train Control aber auch ETCS L2/L3 und nicht zuletzt die Kommunikationstechnologien FRMCS und LTE boten ausreichend Gesprächsstoff.

Umfassendes Know-how, europaweite Referenzen sowie ein starkes Team und Netzwerk von Experten machen uns zu einem erfolgreichen Unternehmen mit langjähriger Erfahrung und Expertise und zum idealen Partner, wenn es darum geht, Bahnprojekte termin- und zeitgerecht mit der höchsten Qualität abzuwickeln.

Im März 2018 trafen sich mehrere hundert Teilnehmer aus 4 Kontinenten zur ersten UIC Konferenz über Global Signalling und die Entwicklung von ERTMS.

ERTMS (European Rail Traffic Management System) wurde in den 1990er Jahren mit dem Anspruch spezifiziert, ein europaweit einheitliches Zugbeeinflussungssystems zu entwickeln, um die Interoperabilität im Bahnverkehr zwischen den verschiedenen Ländern zu verbessern. ERTMS besteht aus einem Zugsteuerungssystem (ETCS = European Train Control System), das für die Übertragung das betriebliche Mobilfunksystem GSM-R (GSM-Rail) nutzt. GSM-R basiert auf dem weltweit erfolgreichen und interoperablen GSM-Standard, weshalb auch bei GSM‑R die Interoperabilität gegeben ist. Bei ETCS ist die Wechselwirkung mit den betrieblichen Anforderungen und der Schieneninfrastruktur groß, dementsprechend schwierig ist das Ziel der Interoperabilität auf den europäischen Korridoren erreichbar. Obwohl ETCS in Europa in 20 Ländern bereits in Betrieb ist kann damit nicht automatisch ein ETCS ausgerüstetes Fahrzeug auf allen ETCS Strecken betrieben werden.

Für die weitere Entwicklung von ERTMS gibt es mehrere Herausforderungen.

• ERTMS ist eine europäische Lösung, der Zugverkehr, wächst jedoch in vielen Regionen der Welt, etwa auch in Russland und China, rasant an. UIC (Union internationale des chemins de fer) ist eine weltweite Organisation für die Zusammenarbeit der Eisenbahnen, und daher ist UIC bemüht, in der Zukunft eine stärkere Konvergenz zwischen Zugbeeinflussungssystemen aus verschiedenen geopolitischen Regionen zu erreichen. Dies manifestierte sich auch auf der Konferenz durch Vortragende aus Russland, aus China und aus USA. Gerade in China wurden in den letzten Jahren viele neue Hochgeschwindigkeitsstrecken in Betrieb genommen und entsprechende Erfahrungen mit Zugbeeinflussungssystemen gesammelt.
• Der ERTMS-Ausbau in Europa verläuft langsam, und die mangelnde Interoperabilität ist ein leidiges Thema. 2016 hat man sich auf eine gemeinsame Basis geeinigt (ETCS Level 2, Baseline 3, Maintenance Release 2), die in Zukunft Interoperabilität ermöglichen soll. Dementsprechend wird in Europa der ETCS Rollout wieder an Schwung gewinnen, und viele Bahnbetreiber zeigten ambitionierte ETCS Rollout Pläne bis 2030, wofür aber auch entsprechende finanzielle Mittel notwendig sind.
• ETCS benutzt GSM-R als Übertragungsmedium. GSM-R wird aber in den 2020er Jahren durch FRMCS (Future Railway Mobile Communication System) abgelöst werden. Bei einem ETCS Rollout bis 2030 kann also davon ausgegangen werden, dass nicht mehr GSM-R sondern FRMCS als Übertragungsmedium fungiert. Dementsprechend muss sichergestellt werden, dass die Übertragung von ETCS über FRMCS auch möglich ist.
• Im städtischen Verkehr (auch auf einer U-Bahnlinie in Mailand) sind bereits selbstfahrende Züge im Einsatz. ATO (Automatic Train Operation) ist auch im Eisenbahnwesen ein wichtiges Thema und wird von einigen Bahnverwaltungen bereits getestet, z. B. in Russland im Verschub. ATO stellt besondere Herausforderungen u. A. an die Erkennung der Fahrwege (in Russland sind Geleise oft verschneit) und von Hindernissen, und an die Lokalisierung der Züge, weswegen auch der Einsatz von satellitengestützten Positionierungssystemen erforscht wird. Hier ist das Problem die Genauigkeit, d. h. auf welchem Geleise sich ein Zug (bei nebeneinanderliegenden Geleisen) befindet.

In rund 40 Vorträgen wurden die mannigfaltigen Herausforderungen für ERTMS von Spezialisten von Bahnverwaltungen, Verbänden, Herstellern, Forschungseinrichtungen und auch von der Politik aus verschiedenen Blickwinkel beleuchtet. Zusammenfassend herrscht ein Konsens, dass:

• der Rollout von ETCS L2 langsam, aber ohne Alternative für die weitere Entwicklung des Bahnbetriebs ist.
• mit der Definition von ETCS Level 2, Baseline 3, Release 2 eine Basis geschaffen wurde, um das Thema der mangelnden Interoperabilität zu lösen.
• ERTMS die Basis für ATO und der weitere Ausbau von ERTMS unabdingbar für die Einführung von ATO ist.
• es eine Migration von ERTMS heute (ETCS+GSM-R) zu ERTMS zukünftig (ATO + ETCS + FRMCS) gibt.

Auf Grund der Erfahrungen, die team sowohl im Bereich ETCS bei Projekten in Österreich und in der Schweiz wie auch im Bereich GSM-R/FRMCS bei Projekten in Österreich und Deutschland sowie bei der Mitarbeit im ETSI Rail Technology Committee gesammelt hat, ist team ein kompetenter Partner für Bahnverwaltungen auf deren Weg zur weiteren Einführung und Entwicklung von ERTMS.

Die Normung von Funktionalitäten und Schnittstellen bildet die Basis für die Interoperabilität verschiedener Systeme und verschiedener Produkte von verschiedenen Herstellern. Daher leisten Normen einen wichtigen Beitrag für einen freien und fairen Wettbewerb und für eine florierende Wirtschaft. Vor 30 Jahren, im Jahr 1988 wurde von der Europäische Union das Europäisches Institut für Telekommunikationsnormen (ETSI = European Telecommunications Standards Institute) gegründet, um in einer Zeit, als staatliche Telekommonopole aufbrachen und auch in der Telekommunikation der freie Wettbewerb Einzug hielt, die Grundlagen für einen blühenden Telekommunikationsmarkt zu legen. Der Erfolg ließ nicht lange auf sich warten, und besonders die Normen für GSM, die aus einer kleinen Arbeitsgruppe hervorgingen (GSM war ursprünglich die Abkürzung für „Groupe Spécial Mobile“), erlangten bereits Mitte der 1990er Jahre eine weltweite Bedeutung. Für den Einsatz von GSM als Bahnfunksystem wurden unter dem Namen GSM-R (GSM-Rail) zusätzliche Funktionen, wie etwa Gruppenruf oder funktionale Adressierung genormt, und bereits 1997 verpflichteten sich 32 europäische Bahnverwaltungen zur Einführung von GSM-R.

Während in öffentlichen Netzen nach GSM (2G) bereits UMTS (3G) und seit einigen Jahren LTE (4G) eingesetzt wird und 5G bereits am Horizont dämmert, sind die Bahnen auf GSM‑R geblieben. In den 20 Jahren seit der Einführung von GSM-R hat sich das Umfeld von GSM-R grundlegend geändert.

• Öffentliche Netzbetreiber beginnen in den nächsten Jahren, GSM außer Betrieb zu nehmen. Damit stellen auch Hersteller die Produktion von GSM Systemen und damit auch von GSM-R ein. Die Industrie garantiert GSM-R Support nur noch bis 2030. Bahnfunksysteme müssen also schon vorher umgestellt sein.
• Für die Standardisierung von UMTS wurde 3GPP (3^rd Generation Partnership Project) gegründet, eine Zusammenarbeit von ETSI und den Standardisierungsinstituten aus den USA, aus, Japan, Korea und aus China. UMTS ist ein System der 3. Generation (daher der Namen 3GPP), mittlerweile wurde auch 4G (LTE) und 5G von 3GPP standardisiert, und auch die GSM Spezifikationen wurden zu 3GPP transferiert Der Namen 3GPP wurde beibehalten. Die Standardisierung umspannt nun wirklich den ganzen Erdball.
• Mitte der 1990er Jahre hat sich GSM als Bahnfunksystem gegen TETRA (TErrestrial Trunked Radio) durchgesetzt. Seit 2014 gibt es eine Zusammenarbeit zwischen der TCCA (TETRA and Critical Communications Association) und 3GPP. Damit werden typische TETRA-Funktionen, wie etwa sicherheitskritischer Gruppenruf, von 3GPP standardisiert.

Bahnfunksysteme basieren auch heute noch auf GSM-R (oder auf noch älteren Analogsystemen). Mit der Standardisierung des Future Railway Mobile Communication System (FRMCS) wird ein Generationensprung von 2G auf 4G plus TCCA Funktionen, man könnte sagen, auf 4,5G vollzogen. Dabei gibt es eine intensive Zusammenarbeit der Internationalen Eisenbahnunion (UIC = Union internationale des chemins de fer), von ETSI von 3GPP und der Europäischen Eisenbahnagentur (ERA = European Union Agency for Railways).

UIC legt die Anforderungen an FRMCS fest (in UIC sind nur Bahnverwaltungen vertreten). Basierend auf den Anforderungen werden in ETSI genaue Use Cases beschrieben. Diese werden bei 3GPP als Change Requests eingebracht, und 3GPP prüft, ob die Use Cases mit bereits standardisierten Funktionen erfüllt werden können, oder ob eine zusätzliche Standardisierung notwendig ist. Eine zusätzliche Standardisierung kann dann im Rahmen von 3GPP oder auch von ETSI erfolgen (für 3GPP sind Bahnen nur ein kleines Nischensegment).

Weitgehend herrscht die übereinstimmende Meinung, dass FRMCS auf der Funktechnologie LTE (Long Term Evolution) aufsetzen wird, dass IMS (IP Multimedia Subsystem) als Vermittlungstechnologie eingesetzt werden wird, und dass bahnspezifische Anwendungen auf der Applikationsebene mit MCPTT (Mission Critical Push-to-talk) gelöst werden. Aber der Teufel schlummert im Detail. Zum Beispiel: Wie schaut die FRMCS Architektur unter dem Blickwinkel von Bearer Independent Communication aus? Wie schaut funktionale Adressierung bei IP-Adressen aus? Wie schauen Schnittstellen zu externen Systemen (z.B. zu Dispatchersystemen) aus? Wie schaut die Interoperabilität des IP-basierenden FRMCS zu GSM-R und zu anderen legacy-Systemen aus? Diese und noch viele andere Fragen sind noch offen.

Auf Grund der Erfahrungen, die team sowohl im Bereich Bahnkommunikation wie auch im Bereich Mobilkommunikation hat, arbeitet team im Auftrag von Frequentis aktiv im Rahmen des ETSI Rail Technology Committee an der Standardisierung von FRMCS mit. Vier Mal im Jahr gibt es ein 4-tägiges Meeting (neben zahlreichen Telephonkonferenzen), und beim ersten Meeting dieses Jahres in Jänner war team wieder vertreten, um gemeinsam mit Eisenbahngesellschaften (SBB, DB, SNCF, RATP, Televerket), mit Herstellern (Nokia, Huawei, Kapsch, Triorail, Funkwerk, Iskratel) und mit der UIC und ERA, die Standardisierung von FRMCS voranzutreiben.

Am 24. und 25. Oktober 2017 fand unter Einladung des Geschäftsbereiches Public Transport der Frequentis AG die siebente Auflage der Frequentis Rail Days im Sofitel Wien Stephansdom statt. Unter dem Motto „Digital Railways“ trafen sich knapp 100 Vertreter aus dem Bahn-, IT- und Telekommunikationssektor und diskutierten über die digitale Zukunft der Bahn.

Angeführt durch die Schweizerischen Bundesbahnen (SBB), welche die Bahn unter einem groß angelegten SmartRail 4.0 Programm bestmöglich am zukünftigen Mobilitätssektor positionieren möchten, wurde die Industrie sowie Eisenbahninfrastruktur- und Eisenbahnverkehrsunternehmen aufgefordert gemeinsam das digitale Zeitalter im Bahnbereich einzuläuten. Der Fokus liegt dabei zukünftig auf intelligente, effiziente und kostengünstige Systeme.

Die digitale Transformation hat das klare Ziel die Bahn am wachsenden Mobilitätsmarkt gegenüber den anderen Verkehrsträgern (Schlagwort: Gigaliner, autonom fahrende Straßenfahrzeuge) nicht nur konkurrenzfähig, sondern auch zu einem wichtigen Player mit klaren Vorteilen am Markt zu machen.

Eines kann bereits jetzt festgehalten werden – dieses im Moment (noch) nicht vollumfänglich greifbare Thema bietet in den nächsten Jahren enormes Potential für neue Systeme, Lösungen und Produkte.

Aufgrund der Erfahrungen und dem Know-How der team, sowohl im Bereich komplexer Bahnsysteme als auch in der Bahnkommunikation, ist team für eine aktive Rolle und Mitarbeit in der Digitalisierung im Bahnbereich prädestiniert. Im Zuge der Rail Days wurde mit Kunden und Partnern der team bereits über das bevorstehende digitale Zeitalter diskutiert und die Leistungen der team präsentiert.

Das Programm Mobilfunk („PROGMO“) wurde bereits im Blog „teams Beitrag zum Programm Mobilfunk der ÖBB“ vorgestellt. PROGMO hat den Zweck, die Mobilfunkversorgung entlang der Bahnstrecken zu verdichten und damit auch eine Rückfallebene für GSM-R zu bilden. PROGMO dient damit der Eisenbahnsicherheit, da Betriebsprozesse und sicherheitskritische Applikationen vom Mobilfunknetz abhängig sind und zukünftige Bahnfunksysteme die Verdichtung nutzen werden können. team unterstützt dabei von Beginn an das zentrale Projektteam der ÖBB. Von besonderer Bedeutung sind teams integrative Aufgaben in dem Projekt, welche sich durch die komplexe Struktur des Split-of-Work und die zahlreichen beteiligten Stakeholder ergeben.

Die Mobilfunknetz-Betreiber und die ÖBB sind in diesem Projekt Partner auf Augenhöhe, wenngleich die ÖBB (mit der Expertise von team) den Großteil der planerischen und koordinativen Projektaufgaben übernimmt. Dazu gehören die Messung und Auswertung, Rolloutplanung, Detailplanung und Umsetzung. Die Betreiber beeinflussen in der Rolloutplanung Lage und technische Parameter (Frequenzen, Ausrichtung, Antennenschwerpunkthöhe, Aufteilung der Sektoren etc.) der Standorte. Nachdem in Planungsrunden ein Konsens für die Umsetzung gefunden wurde, erstellt das Projektteam der ÖBB die Pläne für die Ausführung und plant Platzbedarf, Strom, Übertragungs- und HF-Technik für die Anlagen. Die Detailplanung erfolgt dank des von team erstellten Planungshandbuchs standardisiert, denn es galt Grundkonzepte zu Antennentypen, Koppelfeldschemata, Einhausungen, Energieversorgung oder Zutrittssystemen zu entwickeln und für die Umsetzung zu dokumentieren. Erfahrungen aus dem Piloten und der nahezu abgeschlossenen Phase 1 des Projekts flossen und fließen immer noch in dieses Planungshandbuch ein.

Die Projektaufgaben von team gliedern sich schwerpunktmäßig in die Bereiche Projektmanagement, Konzepte, Kommunikation, Beschaffung, Budget, Rechtliches, Naturschutz und Rolloutkoordination, welche von zentralen Abteilungen der ÖBB Infrastruktur AG erledigt werden. Die Planung und Umsetzung von einzelnen Maßnahmen erfolgt durch regionale Projektmitglieder der „Strecken und Anlagenentwicklung“ die ihrerseits alle Lieferanten und Dienstleister am Bau, sowie Betreiber-GUs koordinieren. Ein wichtiges Tool im Rollout und zugleich Schnittstelle stellt daher die von team konzipierte und gepflegte „Standortliste“ dar, eine web-basierte Oberfläche welche den aktuellen Status jeder Maßnahme wiederspiegelt und den Freigabe-Workflow steuert.

In Eisenbahntunnels und teilweise auch im Freifeld wird Remote Unit Technologie eingesetzt, die von ÖBB selbst beschafft und betrieben wird. Die damit zusammenhängende betriebliche Verantwortung erfordert eine klar strukturierte Übergabe (Transition) vom Projekt in den Betrieb (Prozesse und Arbeitsanweisungen, Datenpflege und Toolunterstützung), für die team integrative Konzepte erstellt.

Im Mai 2017 trafen sich nach 2013 und 2015 zum dritten Mal Spezialisten für betrieblichen Bahnfunk am Hauptsitz der Internationalen Eisenbahnunion (UIC = Union internationale des chemins de fer), um über Mobilkommunikation im Eisenbahnwesen zu konferieren. Die über 100 Delegierten kamen aus Europa, aber auch aus Indien und aus China, und sie vertraten Eisenbahngesellschaften (z.B. ÖBB, SBB, DB, SNCF, etc.), Hersteller (z.B. Nokia, Frequentis, ZTE, Funkwerk, etc.), Verwaltungen (z.B. EU Kommission, Europäische Eisenbahnagentur (ERA), etc.), Ministerien, Regulatoren, Notified Bodies und Berater.

Ende der 1990er Jahre wurde GSM‑R (GSM‑Rail) von der EU als System für betrieblichen Bahnfunk bestimmt. GSM‑R basiert auf dem GSM Standard für öffentliche Mobilfunknetze. Während in öffentlichen Netzen nach GSM bereits UMTS und seit einigen Jahren LTE eingesetzt wird, sind die Bahnen auf GSM‑R geblieben. Nun ist es an der Zeit, den Weg zu einem Nachfolgesystem zu beschreiten. Das zukünftige Mobilfunksystem heißt „Future Railway Mobile Communication System“ (FRMCS), und dementsprechend stand die Konferenz unter dem Titel „Von GSM‑R zu FRMCS“.

FRMCS wird in mehreren Arbeitsgruppen in der UIC, der ERA, der ETSI (Europäischen Normungsinstitut für Telekommunikation) und des 3GPP (3^rd Generation Partnership Program = Standardisierungsgremium für Mobilkommunikation) standardisiert, und der Rollout soll Anfang der 2020er Jahre beginnen.

In 28 Vorträgen mit anschließenden Diskussionen wurden Fragen der zukünftigen Dienste, der Architektur, der Konvergenz, der Endgeräte, der Synergien mit anderen Industriebereichen (z.B. Intelligent Transport Systems), der Frequenzen, der Evolution und der Migration erörtert. Weitgehend herrscht die übereinstimmende Meinung vor, dass FRMCS auf der Funktechnologie LTE (Long Term Evolution) aufsetzen wird, dass IMS (IP Multimedia Subsystem) als Vermittlungstechnologie eingesetzt werden wird, und dass bahnspezifische Anwendungen auf der Applikationsebene mit MCPTT (Mission Critical Push-to-talk) gelöst werden.

Auf Grund der Erfahrungen, die team sowohl im Bereich Bahnkommunikation wie auch im Bereich Mobilkommunikation hat, ist team für eine aktive Mitarbeit an FRMCS prädestiniert. Daher arbeitet team bei ETSI im Rail Technology Committee mit, und daher war team auch auf der UIC Konferenz „Von GSM‑R zu FRMCS“ vertreten. Da auch viele Kunden und Partner von team auf der Konferenz waren, bot diese eine ideale Plattform für eine vertiefte Vernetzung von team mit seinen Kunden.

Mit einem Investitionspaket von 100 Mio. Euro verbessern die ÖBB, das Bundesministerium für Verkehr, Innovation und Technologie (BMVIT) sowie die Mobilfunkunternehmen A1, T-Mobile und Drei die Mobilfunk‑Netzabdeckung mit GSM (2G), UMTS (3G) und LTE (4G) entlang der wichtigsten Bahnstrecken Österreichs.

Bis Ende 2015 wurden bereits die Südbahnstrecke zwischen Wien Meidling und Wiener Neustadt (als Pilotstrecke) sowie die Schnellbahnstrecke zwischen Wien Mitte und dem Flughafen Wien Schwechat (S7) ausgebaut. Bis Ende 2016 wurde die Netzabdeckung entlang der meisten Schnellbahnstrecken in Wien ausgebaut. Bis Mitte 2017 wird die Versorgung entlang der Weststrecke Wien – Salzburg (Neubaustrecke durch das Tullnerfeld) ausgebaut (Phase 1, im Bild rot). Danach werden weitere Abschnitte der Südbahnstrecke in Niederösterreich und in der Steiermark und die Schnellbahnstrecken in Niederösterreich, Steiermark, Kärnten, Tirol und Vorarlberg mit einer verbesserten Mobilfunkversorgung ausgestattet (Phase 2, im Bild blau).

Für den Ausbau einer durchgehenden Netzabdeckung entlang rund 1.500 Kilometern Bahnstrecke wird bevorzugt die bestehende Infrastruktur der Mobilfunkbetreiber sowie der ÖBB, wie etwa die GSM-R Sendemasten oder etwa auch Fahrleitungsmasten genützt. Wo es keine bestehende Infrastruktur gibt werden neue Sendestandorte errichtet.

Die Infrastruktur für Mobilfunkstandorte (Fundament, Einhausung, Übertragungstechnik, Stromversorgung, Antennensystem) wird von der ÖBB gebaut, sodass die Betreiber an diesen Standorten ihre Systemtechnik (Basisstationen) errichten und so Lücken in ihren Netzen schließen können. Der Ausbau der Mobilfunkinfrastruktur erfolgt im laufenden Betrieb.

team unterstützt das Projekt ProgMo bei

• Projektmanagement (Projektplanung, Projektdokumentation, Projekttools, Kommunikationsstruktur)
• Prozesse (Prozesse für Standortfindung, Rollout, Abnahmen, Inbetriebnahmen und den Betrieb)
• Ausschreibungen (Erstellung technisches Leistungsverzeichnis für die Bauausschreibung)
• Vertragsverhandlungen (Verhandlungen technische Teile des Vertrags mit den Betreibern)
• Projektmarketing (Beiträge für Newsletter, Telekom-Report, Signal&Draht)
• Projektreporting (Aufbereitung von Information für Vorstand, Holding und Ministerium)
• Standortfindung (Planungsmeetings, Dokumentation der Standorte)
• Einreichungen (naturschutzrechtlich, wasserrechtlich und luftfahrtsrechtlich)
• Technische Konzepte (Erstellung eines Planungs- und Technologiehandbuchs)
• Betriebliche Konzepte (Erstellung eines Betriebshandbuchs)
• QM Konzepte (Messung und Sicherstellung der erreichten Mobilfunkversorgung)