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InnoTrans Blog

Die Bahnkommunikation der Zukunft – FRMCS

Februar 2020

FRMCS
Foto: Siemens Mobility GmbH

Als vor rund 30 Jahren GSM-R, basierend auf der 2G-Technologie GSM, zum Standard für die Bahnkommunikation wurde, hat kaum jemand geahnt, wie rasant sich der technologische Wandel vollziehen würde.

Heute muten manche Funktionalitäten von 2G nahezu antik an, und es wird aus unterschiedlichen Gründen Zeit, auch die Bahnkommunikation den geänderten Realitäten anzupassen. Einer dieser Gründe ist, dass die Anbieter die 2G-Technologie nur noch bis 2030, in einigen Ausnahmefällen bis 2035 unterstützen wollen. Aber auch die fortschreitende Digitalisierung, nicht nur der Bahnwelt, schraubt die Anforderungen an die unterstützende Telekommunikation besonders hinsichtlich der benötigten Breitbandnetze in die Höhe. Durch die Vielzahl der Anwendungen, die eine zuverlässige, schnelle und störungsfreie Kommunikationsplattform benötigen, werden große Bandbreiten und kleine Latenzen – also Verzögerungen in der Signalübertragung – benötigt, die 2G nicht leisten kann. Zwar werden die unterstützenden Systeme und Applikationen dem heutigen Stand der Technik angepasst, allerdings sind sie durch die Grundtechnologie dennoch begrenzt. Das Internet mit seinen Funktionalitäten ist für den Anwender tagtäglicher Begleiter geworden, und das vor allem außerhalb der Privatnutzung mit Social Media, E-Mail- Abruf, Routenplanung et cetera. Auch und besonders die Industrie benötigt Breitbandnetze, um die Datenmengen der gemeinhin als Industrie 4.0 bezeichneten Technologien zu bewältigen. Bezogen auf die Bahn muss eine Bahnkommunikationstechnologie nicht (mehr) nur die Kommunikation eines Triebfahrzeugführers mit der Betriebsleitzentrale ermöglichen, sondern muss die Datenmengen zuverlässig verarbeiten können, die zum Beispiel durch vernetzte Infrastruktur und Züge, durch das Signalsystem ERTMS/ETCS oder Automatic Train Operation anfallen.

FRMCS: die Herausforderung

Future Railway Mobile Communication System, kurz FRMCS, lautete das 2014 vom Internationalen Eisenbahnverband UIC initiierte Projekt zur Entwicklung eines Systems, das den Herausforderungen einer vernetzten (Bahn-)Welt gewachsen ist. Zeichnete für die Standardisierung der GSM- und somit auch der GSM-R-Technologie noch das von der Europäischen Union ins Leben gerufene Europäische Institut für Telekommunikationsnormen (ETSI – European Telecommunications Standards Institute) verantwortlich, kamen mit der 3. Generation der Mobilfunknetze UMTS die Standardisierungsinstitute aus den USA, aus Japan, Korea und aus China zusätzlich mit ins Boot; daher wird dieses Projekt auch als 3rd Generation Partnership Project (3GPP) bezeichnet. Mittlerweile wurden auch 4G (LTE) und 5G von 3GPP standardisiert, und auch die GSM-Spezifikationen wurden zu 3GPP transferiert. Somit gilt diese Standardisierung inzwischen weltweit. Bezogen auf FRMCS heißt das nun, dass hier viele Institutionen zusammenarbeiten müssen, um das Optimum zu erreichen. Während die einen die Anforderungen der Bahnen definieren (UIC), müssen diese von anderen in Use Cases beschrieben (ETSI) und als sogenannte Change Requests bei 3GPP eingereicht werden, die wiederum prüfen, ob diese Use Cases bereits mit standardisierten Funktionalitäten erfüllt werden können. 3GPP und das zugehörige Rahmenwerk MCX für sicherheitskritische Anwendungen bieten damit für FRMCS einen idealen Einstiegspunkt, um vorhandene sicherheitskritische Dienste nutzen zu können. Dies bedeutet einen deutlichen Gewinn an Standardisierung und schafft mehr Flexibilität für die künftigen digitalen Anwendungen. Was sich bislang kompliziert liest, wird nicht einfacher: Zusätzlich muss genau definiert werden, welche Vermittlungstechnologien und welche Applikationsebenen genutzt werden sollen. Als besondere Herausforderung kommt auf die Bahnbranche die Koexistenz von GSM-R und FRMCS zu, da eine solch grundlegende Änderung nicht von einem auf den anderen Tag umgesetzt werden kann. Den besten Migrationspfad zu entwickeln, ist hier die besondere Aufgabe der Community.

FRMCS: die Zukunft

Im vergangenen Jahr wurden die 5G-Lizenzen versteigert, mit denen Daten ultra-schnell und zuverlässig übermittelt werden können: Die Latenzzeit der 5G-Technologie soll nur noch eine Millisekunde betragen (zum Vergleich: 3G-Netz rund 100 Millisekunden); das bedeutet Datenübertragung nahezuin Echtzeit. Allerdings ist nach wie vor nicht abschließend geklärt, welche Bandbreiten und Frequenzbereiche den Bahnen zur Verfügung stehen werden. Das soll im Laufe dieses Jahres entschieden und dann von den nationalen Regulierungsbehörden umgesetzt werden. Erst auf dieser Grundlage ist die abschließende Ausgestaltung von FRMCS als künftiges Kommunikationssystem für die europäischen Bahnen möglich.