Kapsch CarrierCom Evropský železniční rádiový standard GSM-R Ing. Petr Vítek
Obsah 1. GSM-R důvody, vlastnosti a zkušenosti 2. Přehled situace GSM-R ve světě 3. Budoucnost systému GSM-R 4. GSM-R a bezpečnost 5. GSM-R pro regionální tratě
Co je to GSM-R Evropský standard veškeré rádiové komunikace na železnici. Existence 35 různých rádiových systémů v Evropě vedla ke sjednocení veškeré rádiové komunikace používané pro řízení železničního provozu k jedinému systému. Tím se stal systém GSM-R. Směrnice EU (2016/797 o interoperabilitě železničního systému v Evropské unii (tzv. TSI) jasně stanoví povinnost členských zemí nebudovat na železnici jiný rádiový systém než GSM-R. Technické požadavky na GSM-R si specifikovaly drážní správy. Systém vyladěn podle jejich potřeb. Klade se zde velký důraz na bezpečnost a spolehlivost provozu. V současné době neexistuje v Evropě žádná jiná alternativa. Garance a budoucnost je zajištěna aktivitami výrobců a členů UIC.
INTEROPERABILITA Interoperabilita (propojitelnost) GSM-R zajišťuje rádiovou interoperabilitu v celé Evropě. Kdekoliv je možné využít stejný terminál GSM-R a bude fungovat všude stejně. Problémem je pouze migrace z jednoho systému na druhý a s tím související nutnost podporovat 2 systémy. Pro konečné uživatele to způsobuje dvojnásobné náklady na straně vozidlových terminálů. GSM-R přináší výraznou úsporu nákladů na pořízení, provoz a opravy.
Technologie GSM-R vozidlové radiostanice Vozidlové radiostanice (Cab Radio) slouží ke komunikaci mezi strojvedoucími a jinými účastníky MESA 26 MESA 23 Duální (GSM-R a TRS) nutné pro zajištění potřebného rádiového spojení i mimo hlavní tratě V některých místech je zapotřebí ještě doplnění o starší analogové rádio v pásmo 150 MHz STOP důležitá funkce z hlediska bezpečnosti dopravy připravovaná v ČR Lokální výrobci vozidlových radiostanic Radom a T-CZ
Technologie GSM-R mobilní terminály GPH/OPH/OPS GSM-R je bezpečné přenosové prostředí pro zabezpečovací systém ETCS Přenosné terminály GPH (jedno nebo dvousimkové) kancelářský lehký přístroj OPH + OPS odolné provedení, možnost použití stejného přístroje i pro posun, k dispozici různé příslušenství Doplňky Možnost použití jakéhokoliv zařízení s OS Android v síti GSM-R
Technologie GSM-R mobilní terminály GPH/OPH/OPS F-locX rádiový modem pro GSM-R síť GSM-R Android smartphone Laptop / PC s Bluetooth Android tablet
Vlastnosti sítě GSM-R výrazně větší kapacita Frekvenční pásmo Pro GSM-R je alokována šířka pásma 4 MHz: 876 880 MHz pro UPLING 921 925 MHz pro DOWNLINK Používá se 19 kanálů (ch. 955 ch.974) Signalizace Hovorové kanály GPRS Terminály pro GSM-R umožňují i komunikaci ve standardním pásmu GSM T S 0 T S 1 T S 2 T S 3 T S 4 T S 5 T S 6 T S 7 Kanál 1 (frekvence) T S 0 T S 1 Hovorové kanály T S 2 T S 3 T S 4 T S 5 T S 6 T S 7 Kanál 2 (frekvence) Pro větší železniční uzly je použita dvousektorová konfigurace BTS (S22) 8
Použitá technologie Technologické objekty Jako základní řešení se pro umístění technologie využívá zateplený skořepinový betonový objekt. Objekt je klimatizovaný s integrovaným elektroměrovým rozvaděčem, zabezpečeným vchodem a možností instalace sedlové střechy. Vstupy veškeré kabeláže jsou vedeny zemí podlahou přímo do objektu. V těžko přístupných místech, nebo v místech s malým pozemkem vhodným pro instalaci se používá venkovní provedení BTS. Technologie je umístěna v přístrojové skříni a je navíc opatřena ochrannou klecí. 9
Fungování systému GSM-R Celosvětový úspěch systému GSM-R a jeho rychlé nasazení do drážního provozu Systém GSM-R funguje a stal se jasným standardem rádiové komunikace na železnici. Strojvedoucí (a dopravní společnosti na železnici) jednoznačně preferují tento systém Finanční úspora oproti národním řešením Snadná a jednoznačná obsluha oproti jiným rádiovým systémům Veškerá komunikace je nahrávána, lze použít jako důkazní materiál Zaručená kvalita signálu na pokrytých tratích Zaručená bezpečnost a spolehlivost systému jasnými pravidly a parametry dané celosvětově (UIC)
GSM-R v České republice od roku 2005 2075 km (1744 km) 2005 Pilotní projekt GSM-R 2009 Dokončení I.NŽK 2010 II. NŽK (Břeclav - Přerov - Petrovice u Karviné) 2013 Ostrava SK, Přerov Č.Třebová 2013 Děčín Všetaty Kolín 2014 Vstupy do oblasti ETCS: Hohenau Břeclav Kúty Lanžhot Letohrad Ústí nad Orlicí 2015 Beroun Praha Benešov 2016 Cheb Vojtanov 2016 Benešov Votice 2016 - Kolín Havlíčkův Brod Křižanov Brno 2016 - III. koridor Beroun - Plzeň Cheb 1.etapa 2016 - Znojmo Šatov V realizaci (plánované dokončení): 2018/2019 - III. koridor Beroun - Plzeň Cheb 2.etapa 2018 - GSM-R Ústí nad Orlicí - Lichkov 2019 - GSM-R České Velenice České Budějovice Horní Dvořiště 2019 - GSM-R Plzeň - České Budějovice
Technologie GSM-R ATCA Kairos IP ústředna GSM-R založena na technologii R4 Centrální část pro GSM-R v České republice: Plánováno: 2 georedundantní centrální části Postaveno: 2 georedundantní centrální části, 100% hotovo
Použitá technologie Architektura sítě georedundantní řešení s RAN -FLEX RAN Flex zajišťuje možnost připojit BSC na více než jeden MSC server z množiny MSC serverů a má tyto výhody: Zajišťuje lepší rozšiřitelnost sítě a rozložení provozní zátěže Zlepšuje pružnost geografické redundance zachováním geografického pokrytí V GSM-R síti při poruše jednoho MSC serveru. 13
Technologie GSM-R SCP/IN Inteligentní síť sítě GSM-R zajišťuje drážní služby SCP/IN v České republice: Plánováno: 2 redundantní uzle + georedundance Postaveno: 2 uzle včetně georedundance, 100% hotovo
Technologie GSM-R BSC BSC kontrolér základnových stanic BTS BSC pro tratě v České republice: Plánováno: 2 lokality, pro celou síť plánovanou GSM-R v ČR s redundancí: pro 1.200 BTS Postaveno: 2 lokality, pro 1.200 BTS, 100% hotovo
Technologie GSM-R BTS BTS základnová stanice BTS pro tratě v České republice: Plánováno: cca 2.500 km (do roku 2020, poté cca 289 km) Postaveno: cca 1.800 km, 70% hotovo, dalších cca 275 km rozestavěno
GSM-R na Slovensku cca 400 km SŽDC MAV pilotní síť GSM-R stávající síť GSM-R (2015) stávající síť GSM-R + ETCS (2015) probíhající tendr (2017)
GSM-R v Maďarsku 900 km
GSM-R ve Slovinsku 1207 km
GSM-R v Rakousku 3260 km
Situace GSM-R v Evropě
Situace GSM-R ve světě 1998-2017 Realizované projekty Připravované projekty
Budoucnost jednotného rádiového systému Evropa Čína Příprava na FRMCS začala již v roce 2015. Následující generace po LTE. Pilotní projekt LTE-R plánovaný v období 2017 2018. Stávající LTE.
Bezpečnost klíčový prvek v GSM-R Shift²Rail členové v IP2 MERMEC Group EUROC Consortium SMARTRACON Consortium
Bezpečnost klíčový prvek v GSM-R IP2 technology demonstrators TD2.1: Adaptable communications for all railways (quality of service, interfaces to signaling) TD2.2: Railway network capacity increase (ATO up to GoA4 UTO) TD2.3: Moving Block TD2.4: Fail-Safe Train Positioning (including satellite technology) TD2.5: On-board Train Integrity TD2.6: Zero on-site testing (control command in lab demonstrators) TD2.7: Formal methods and standardization for smart signaling systems TD2.8: Virtually Coupled Train Sets (VCTS) TD2.9: Traffic management evolution TD2.10: Smart radio-connected all-in-all wayside objects TD2.11: Cyber Security
Cesta k FRMCS evoluce In-service readiness 2017 2020 Standard GSM-R GSM-R 2022-25 Co-existence enhancement 2030+ NextGen Technology Data Voice GSM-R GPRS GSM-R NextGen GPRS GSM-R NextGen GPRS GSM-R Transmission TDM-centric TDM-centric IP-ready IP-centric TDM-legacy IP-centric Core evolution SCP MSC-S HLR MGW SCP MSC-S HLR MGW FPC SCP(/AS) MSC-S HLR (/HSS) MGW EPC SCP/AS MSC-S/MGCF HSS IM-MGW EPC IMS Access evolution BSC/PCU BTS BSC/PCU DM RRH (NG-NB, GSM-R) BSC/PCU DM RRH (NG-NB, GSM-R) RRH (NextGen) (BSC/PCU) DM RRH (NG-NB, GSM-R) RRH (NextGen) Legend Continuation Evolution 26
Časový harmonogram a milníky 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 2021 2022 2023 2024 2025 Future communication system TD2.1 adaptable communication ERA plánovaná časová osa Funkční požadavky TSI Update NG TSI Trial X2Rail-1 X2Rail-3 X2Rail-5 Migrace Shift2Rail 2 FRMCS URS Případové studie FRMCS2 Rollout UIC UGFA CEPT FM56 TC-RT SRdoc TR/TS Rel 11 Rel 12 Rel 13 Rel 14 Rel 15 Rel 16 Rel 17, Rel 18, Rel 19++ LTE start LTE vylepšení LTE rozšíření 5G prototypy 5G produkty 5G standardizace 5G rozvoj *) Technical Specifications for Interoperability (TSI) 27
Diskuze o rádiovém spektru v Evropě 400 MHz 700 MHz E-UIC pásmo UIC pásmo 2.6 GHz TDD 3.4 GHz / 3.6 GHz 410-430/450-470 MHz 698-703/753-758 733-736/788-791 MHz 873 MHz 876-880 MHz 918 MHz 921-925 MHz PMR PPDR SRD IoT MFCN Rádiové pásmo pod 1 GHz je velmi žádané 2 4 MHz UIC pásmo není dostatečné pro podporu koexistence a pozvolné migrace z GSM-R na FRMCS a mohlo by limitovat rozvoj nových železničních aplikací.
Diskuze o rádiovém spektru v Evropě (stávající status quo) 1.4 MHz FRMCS 400 MHz 700 MHz E-UIC pásmo UIC pásmo 1.4 MHz FRMCS 2.6 GHz TDD 3.4 GHz / 3.6 GHz RFID NB-IOT 410-430/450-470 MHz 698-703/753-758 733-736/788-791 MHz 873 MHz 876-880 MHz 918 MHz 921-925 MHz DG CONNECT / CEPT kompromisní návrh 2 x 4 MHz (GSM-R) + 2 x 1.4 MHz (FRMCS) pro období migrace 5.4 MHz (nebo 5MHz) pro FRMCS až GSM-R doslouží
Garantovaná dlouhodobá podpora systému GSM-R Garantování dlouhodobé podpory servisních služeb a náhradních dílů SERVICE LEVEL AGREEMENT (SLA) Údržba systému Záruční služby Náhradní díly a opravy Školení
GSM-R napájení ze slunce Green Power Solutions Fotovoltaický GSM-R repeater plně autonomní systém v provoze nonstop již cca 6 let, 24 hodin denně inteligentní kontrolní jednotka řídí celý systém všechny provozní stavy lze sledovat on-line prostřednictvím webového prohlížeče
GSM-R Smart House Inteligentní technologická jednotka GSM-R Smart House kontroluje a řídí okolí BTS inteligentní technologická jednotka řídí klimatizaci, topení, baterie, kontroluje senzory dveří, světla, teploty, požáru a externí alarmy BTS, atd. měří spotřebu a umožňuje vzdáleně provádět přesné testy reálné kapacity baterií není závislý na výrobci baterie nebo napájecího systému všechna data jsou k dispozici on-line prostřednictvím prohlížeče nebo dohledového systému závažná chybová hlášení předává přímo do dohledu OMC-R prostřednictvím externích alarmů BTS (OMC-R)
Technologie GSM-R základnové radiostanice BTS-R Nejnovější technologie základnové stanice GSM-R Navrženo přímo na míru pro GSM-R Možnost připojit 6 vzdálených jednotek (RRH) ekonomicky vhodné řešení vhodné nasazení i pro vedlejší tratě Plně kompatibilní se současnými typy BTS a současným BSC a OMC-R
BTS-R nová generace GSM-R komunikace Dodnes + Flexibilita Signaling + GSM-R Location GSM-R Location GSM-R Location GSM-R Location Signaling + GSM-R Location 1 základnová stanice BTS = 1 místo pokrytí možné cca 6-10 km BTS BTS BTS BTS BTS Návrh přenosové techniky je závislý na rádiovém plánování GSM-R BTS Transmission Transmission Transmission Transmission Transmission Nyní možné: 1 základnová stanice BTS může obsloužit 6 míst pokrytí pro cca 36-60 km Návrh přenosové techniky není závislý na rádiovém plánování GSM-R BTS Signaling + GSM-R Location DM Transmission GSM-R Location RRH GSM-R Location RRH GSM-R Location RRH savings GSM-R Location RRH GSM-R Location RRH Signaling + GSM-R Location DM Transmission
Závěr GSM-R tvoří jednotné rádiové prostředí pro veškerou provozní komunikaci na železnici není jiná cesta. Technicky jasně definované standardy Legislativně závazné směrnice EU pro všechny její členy Rozumné náklady na systém podle potřeby Rozšířeno nejen v celé Evropě, ale i celosvětově Připraveno i pro regionální tratě Zajištěna budoucnost dlouhodobá garance.
Děkuji za Vaší pozornost. Ing. Petr Vítek Obchodní ředitel Kapsch CarrierCom s.r.o. Ke Štvanici 656/3 186 00 Praha 8 Czech Republic Phone +420 221 466 339 Mobile +420 604 276 335 E-Mail: petr.vitek@kapsch.net www.kapsch.net