FRMCS (Jövő Vasúti Mobil Kommunikációs Rendszer)

A Jövő Vasúti Mobil Kommunikációs Rendszer (FRMCS) az új globális vezeték nélküli kommunikációs szabvány a vasút számára, amelyet a korszerűtlen GSM-R rendszer leváltására és a biztonságos, hatékony, digitálisan átalakított vasúti üzemeltetés következő generációjának technológiai gerinceként fejlesztettek ki. A fejlesztést a Nemzetközi Vasútegylet (UIC) vezeti, az ETSI, a 3GPP és globális ipari partnerek közreműködésével.

Meghatározás és áttekintés

Az FRMCS egy nyílt, szélessávú, IP-alapú mobilkommunikációs platform, amelyet a modern vasút szigorú követelményeire terveztek. A GSM-R keskenysávú, hangközpontú 2G architektúrájával szemben az FRMCS az 5G New Radio (NR) és fejlett távközlési technológiák felhasználásával nyújt kritikus küldetésű hang-, nagy sebességű adat-, videó-, IoT- és automatizálási szolgáltatásokat egy egységes, biztonságos és skálázható rendszeren keresztül.

Fő jellemzők:

• Kritikus küldetésű szolgáltatások (MCX): Integrálja a push-to-talk, videó és adat funkciókat a 3GPP szabványok szerint, megbízható, priorizált kommunikációt támogatva a vasúti személyzet és üzemeltetés számára.
• Rádiófüggetlen architektúra: Bár az 5G NR az elsődleges, az FRMCS működhet LTE, Wi-Fi, műholdas vagy más rádiótechnológiákon is, lehetővé téve a rugalmas telepítést különböző környezetekben.
• Nyílt szabványok és interoperabilitás: Nemzetközi nyílt szabványokat alkalmaz a szállítófüggetlenség, a globális alkalmazhatóság és a zökkenőmentes határon átnyúló működés érdekében.
• Biztonság és rugalmasság: Robusztus, többrétegű biztonsági megoldásokat, végponttól végpontig terjedő titkosítást és földrajzi redundanciát alkalmaz a kibertámadások elleni védelemért és a magas rendelkezésre állásért.
• Integrációs képességek: Összeköthető a biztosítóberendezésekkel (pl. ETCS), automatizálással, eszközfelügyelettel és utasrendszerekkel, lehetővé téve a digitális átalakulást és az okosvasút-koncepciókat.

Történeti áttekintés: a GSM-R-től az FRMCS-ig

A GSM-R a 1990-es évek vége óta a vasúti kommunikáció alapja, elengedhetetlen az Európai Vasúti Forgalomirányítási Rendszer (ERTMS) és az Európai Vonatbefolyásoló Rendszer (ETCS) számára. Annak ellenére, hogy hozzájárult az európai és globális vasúti üzemeltetés harmonizálásához, a GSM-R 2G technológiája mára elavult:

• Csak hangot és nagyon alacsony sebességű adatokat (9,6 kbps/csatorna) támogat.
• Elavulási kockázatok, támogatás vége várhatóan ~2035, és csökkenő gyártói támogatás.
• Nem alkalmas valós idejű adatok, videó, IoT, automatizálás kezelésére.

Az FRMCS ezen korlátok leküzdésére készült, lehetővé téve a digitális vasúti üzemeltetést, az automatizálást, és az új technológiák, szolgáltatások integrálását, amelyek elengedhetetlenek a biztonságos, hatékony és versenyképes vasutak számára.

Az FRMCS céljai

• Folytonosság: Biztosítsa a kritikus küldetésű kommunikációt a GSM-R kivezetése mellett.
• Digitális átalakulás: Tegye lehetővé a nagy sebességű, alacsony késleltetésű adatokat, valós idejű elemzéseket és automatizálást.
• Egységes platform: Hang-, adat-, videó- és IoT-szolgáltatások konszolidációja egyetlen, skálázható infrastruktúrán.
• Jövőállóság: Rádiófüggetlen, moduláris tervezés 5G, 6G és későbbi technológiákhoz.
• Interoperabilitás: Zökkenőmentes határon átnyúló és szállítófüggetlen működés.
• Biztonság: Átfogó kiberbiztonság és szabályozási megfelelés.

Műszaki jellemzők és architektúra

Következő generációs kommunikáció

• 3GPP 5G NR alapokon: Ultraalacsony késleltetés, nagy sávszélesség, több ezer eszköz támogatása cellánként.
• Több hozzáférési támogatás: 5G, LTE, Wi-Fi, műhold – biztosítva az üzemeltetési rugalmasságot és széles lefedettséget.
• Dinamikus átváltás és többes kapcsolódás: Zökkenőmentes átváltás nagyon nagy sebességnél is (>500 km/h).
• Kritikus küldetésű szolgáltatások (MCX):
  • MCPTT (push-to-talk)
  • MCVideo (valós idejű videó)
  • MCData (adatszolgáltatások)
• Hálózati szeletelés és virtualizáció: Dedikált logikai hálózatok a biztosítóberendezések, üzemeltetés vagy utasszolgáltatások számára közös infrastruktúrán.
• Edge computing: Valós idejű feldolgozás a vonatok közelében automatizálás és elemzés céljából.

Spektrum és frekvenciasávok

• Elsődleges európai sávok: 874,4–880,0 MHz / 919,4–925,0 MHz (párosított, 2x5,6 MHz) és 1900–1910 MHz (párosítatlan).
• Globális alkalmazkodóképesség: Rugalmas telepítés különböző szabályozási és spektrumkörnyezetben.
• Hatékony spektrumhasználat: Dinamikus spektrummegosztás, hordozó aggregáció, adaptív moduláció.

Megbízhatóság és redundancia

• Földrajzilag redundáns architektúra: A mag- és rádióhálózati elemek duplikálva, különálló helyszíneken.
• Automatizált hibaátvitel: Gyors helyreállítás és skálázás virtualizáció és felhőalapú technológiák segítségével.
• Magas rendelkezésre állás: Cél a 99,9999%-os üzemidő, beleértve a természeti katasztrófákkal és hibákkal szembeni ellenállást.

Biztonság és kiberbiztonság

• Végponttól végpontig terjedő titkosítás: A jelzés- és felhasználói adatok védelmére.
• Robusztus hitelesítés: Csak jogosult felhasználók/eszközök férhetnek hozzá a kritikus küldetésű szolgáltatásokhoz.
• Többrétegű védelem: Tűzfalak, behatolásmegelőzés és folyamatos felügyelet.
• Szabályozási megfelelés: Összhangban a CENELEC, ISO/IEC 27001, IEC 62443 és az EU NIS irányelvvel.

Migráció és interoperabilitás

• Zökkenőmentes átmenet: Kettős üzemmódú működés a GSM-R és FRMCS párhuzamos használatához a migráció során.
• Infrastruktúra újrahasznosítás: A meglévő telephelyek, kábelezés és energiaellátás gyakran hasznosítható.
• Nyílt interfészek: Integráció az ETCS, forgalomirányítási és eszközfelügyeleti rendszerekkel.
• Nemzetközi harmonizáció: Támogatja a határokon átnyúló vasúti működést és a szállítói sokszínűséget.

Fedélzeti és pálya menti integráció

• TOBA (On-board Telekommunikációs Architektúra): Szabványosítja a rádiómodulokat, hálózati végpontokat és a vonat/alrendszerek elektronikájával való interfészt.
• Pályamenti interfészek: Szabványosított protokollok a rádió-hozzáférési pontokhoz, maghálózathoz és biztosítóberendezési integrációhoz.
• Határátlépés támogatása: Zökkenőmentes átváltás a nemzeti hálózatok között.

Fő előnyök a vasúttársaságok és az ipar számára

• Üzemeltetési hatékonyság: Egységes kommunikációs platform csökkenti a komplexitást, költségeket, támogatja az automatizálást.
• Fejlett automatizálás: Lehetővé teszi az automatizált vonatüzemeltetést (ATO), prediktív karbantartást és valós idejű elemzéseket.
• Biztonság és védelem: Megbízható, mindig elérhető kommunikáció a biztosítóberendezésekhez, vonatvezérléshez és incidenskezeléshez.
• Digitális átalakulás: IoT, mesterséges intelligencia és digitális ikrek támogatása az okosvasúti működéshez.
• Skálázhatóság és rugalmasság: Alkalmazkodik a helyi szabályozási és üzemeltetési igényekhez világszerte.
• Szállítófüggetlenség: A nyílt szabványok elősegítik a versenyt és az innovációt.

Gyakorlati alkalmazások

• Vonatvezérlés és biztosítóberendezések: Támogatja az ETCS-t, ATO-t és más biztonságkritikus rendszereket.
• Videómegfigyelés: Valós idejű CCTV közvetítés a biztonság és üzemeltetési tudatosság érdekében.
• Eszközfelügyelet: IoT kapcsolat prediktív karbantartáshoz és infrastruktúra menedzsmenthez.
• Utas szolgáltatások: Nagy sebességű kapcsolat infotainmenthez, jegykezeléshez és vészhíváshoz.
• Autonóm működés: Alap a vezető nélküli vonatokhoz és okos infrastruktúrához.

Bevezetés és megvalósítás

• Fokozatos migráció: Támogatja a lépcsőzetes bevezetést, a GSM-R-rel való együttműködést és a kockázatkezelést az átállás során.
• Globális pilotok: Az első telepítések és pilot projektek Európában és Ázsiában már zajlanak, a teljes bevezetés a GSM-R kivezetésével párhuzamosan várható.
• Ökoszisztéma-fejlesztés: A világ vezető gyártói, üzemeltetői és szabványosító szervezetei támogatják.

Jövőbeli kilátások

Az FRMCS több, mint technológiai frissítés – ez a vasúti szektor digitális jövőjének lehetővé tevője. Ahogy az 5G és a következő generációs technológiák érnek, és a vasutak nagyobb hatékonyságra, biztonságra és automatizálásra törekednek, az FRMCS biztosítja a szükséges biztonságos, alkalmazkodóképes és nagy teljesítményű kommunikációs alapot a globális átalakuláshoz és innovációhoz.

További információk és források

• UIC FRMCS hivatalos oldal
• ETSI FRMCS szabványok
• 3GPP kritikus küldetésű szolgáltatások
• EU Bizottság 2021/1730 FRMCS spektrum döntés
• UIC TOBA Architektúra dokumentáció

Összefoglalás

A Jövő Vasúti Mobil Kommunikációs Rendszer (FRMCS) a következő generációs szabvány, amely biztonságos, nagy sebességű, kritikus küldetésű kapcsolattal alakítja át a vasúti üzemeltetést. Kulcsfontosságú az automatizálás, digitalizáció és üzemeltetési hatékonyság támogatásában, világszerte segítve a vasutakat abban, hogy okosabbá, biztonságosabbá és fenntarthatóbbá váljanak.

Ha Ön a vasúti kommunikáció jövőjét tervezi, vagy készül a GSM-R kivezetésére, az FRMCS a megoldás, hogy működése biztonságos, hatékony és versenyképes maradjon a digitális korban.