FRMCS/5G-Datenkommunikation
Der neue Mobilfunkstandard 5G schafft die notwendige Konnektivität, die digitale Zukunftstechnologien benötigen
Durch die Digitalisierung des Bahnsystems wird die Echtzeitdatenübertragung zwischen Zug und Strecke durch eine hochleistungsfähige, drahtlose Verbindung immer wichtiger. Neben schnell getakteten Steuerinformationen durch die Verwendung des Europäischen Zugsicherungssystems ETCS in Verbindung mit z. B. Technologien des automatisierten Fahrens (Automatic Train Operation) müssen auch die von Sensoren und Kameras gesammelten Daten verarbeitet und übertragen werden. Dies führt zu steigenden Datenraten im Bahnbetrieb. Zudem fordern Systeme zur Vorbeugung und zum Management von Störungen geringe Latenzzeiten und eine hohe Zuverlässigkeit der Kommunikation.
Voraussetzung hierfür ist ein leistungsfähiges Mobilfunknetz auf Basis des ultraschnellen neuen Mobilfunkstandards 5G.
Aus GSM-R wird FRMCS
Der aktuell im Bahnsystem verwendete, 2G-basierte Mobilfunkstandard GSM-R aus den 1990er-Jahren reicht für die Technologien der Zukunft nicht aus. Für eine digitale Bahninfrastruktur im gesamten Streckennetz setzen wir deshalb auf das Future Railway Mobile Communication System (FRMCS), das auf der 5G-Mobilfunktechnologie basiert. Es ist der Nachfolger des einheitlichen europäischen Digitalfunks für den Betrieb im Schienenverkehr. FRMCS erfüllt die hohen Ansprüche an künftige Datenraten, Latenzzeiten, Verfügbarkeit und Verschlüsselung. Ein zentrales Design-Paradigma ist die maximale Nutzung von kommerziellen Standardkomponenten, die den Anforderungen der Bahn entsprechen, ohne explizit für die Bahn entwickelt zu werden. Zusätzlich zur 5G Technologie wird FRMCS die sog. „Mission Critical Services“ (MCX) nutzen, ein standardisiertes Framework, welches den Applikationen im Eisenbahnbereich spezifische Funktionalitäten bietet.
5G Demonstration bei der Digitalen S-Bahn Hamburg
Für die Digitale Schiene Deutschland ist es wichtig, durch frühzeitiges Prototyping und Testen praktische Erfahrungen mit FRMCS und 5G zu sammeln. Als einen ersten Schritt in diese Richtung hat sich die DB im Jahr 2018 mit Siemens, der S-Bahn Hamburg und Nokia im Projekt Digitale S-Bahn Hamburg zusammengetan, um zu demonstrieren, wie ein vollautomatisierte Rangierbetrieb (GoA4) über 5G realisiert werden kann. In diesem Setup, das eine der weltweit ersten 5G-Standalone-Implementierungen darstellt, wurden sicherheitskritische Informationen zwischen Zug und Infrastruktur im Rahmen einer vollautomatischen Kehrfahrt in Echtzeit ausgetauscht. Dies wurde auf dem ITS-Weltkongress 2021 demonstriert.
Digitales Testfeld Bahn im Erzgebirge
Neben der temporären Verprobung in Hamburg entsteht im Erzgebirge ein umfangreiches Digitales Testfeld Bahn, in dem der neue Mobilfunkstandard in den nächsten Jahren zahlreichen Tests unterzogen wird. Dort zeigt sich, wie die Integration und Validierung von Applikationen des digitalen Bahnsystems basierend auf FRMCS/5G und Cloud-Technologie in der Praxis funktioniert und wie der Flächenrollout der neuen Technologie möglich ist. Ein wichtiger Bestandteil des Digitalen Testfelds ist der Aufbau einer Mobilfunk-Basisinfrastruktur in einer rund zehn Kilometer langen Teststrecke. Diese ist Basis für die Erprobung von FRMCS/5G und Cloud Equipment verschiedener Hersteller. Die Technologieerprobung umfasst u.a. folgende Projekte:
- Feldstudie zu innovativen Antennensystemen für FRMCS bei 1.9 GHz
- FRMCS Tests unter Nutzung eines 5G Standalone Netzes und der standardisierten „Mission-Critical Service (MCX)“ Funktionalitäten
Weiterführende Informationen zum Digitalen Testfeld Bahn finden Sie hier.
Validierung von FRMCS Prototypen im EU-Projekt 5GRAIL
Im Projekt 5GRAIL (5G for future RAILway mobile communication system), gefördert durch die EU im Rahmen des Horizon 2020 Programms, arbeiten 18 europäische Partner gemeinsam an der Validierung der ersten FRMCS/5G Spezifikationen. Im Fokus liegt die Entwicklung und Erprobung von Prototypen des künftigen Bahnfunkstandards sowohl im Zug sowie entlang der Strecke. Für die Erprobung ist die Testinfrastruktur im Digitalen Testfeld Bahn im Erzgebirge vorgesehen.
Weiterführende Informationen zum Thema FRMCS/ 5G Datenkommunikation
- FRMCS Erprobungsprojekt realisiert erste Ende-zu-Ende Übertragung mit 5G im Digitalen Testfeld Bahn im Erzgebirge
- Gemeinsam schneller digital – Digitale Schiene Deutschland und Nokia arbeiten am zukünftigen Bahnfunk FRMCS
- Digitale Schiene Deutschland und Partner entwickeln FRMCS-Systemdesign für das digitale Bahnsystem
- Erprobung von innovativen Antennensystemen für das zukünftige Bahnfunknetz FRMCS startet
- Artikel in „Signal + Draht“ 03/22 | 5G für das digitalisierte Bahnsystem der Zukunft – ein Ausblick auf FRMCS
Weitere Veröffentlichung und Fachartikel zum Thema 5G/FRMCS finden Sie in auch in unserem Downloadbereich.
