Ved slutten av forrige århundre ble mer enn 35 ulike systemer for jernbanekommunikasjon brukt i Europa. Dette var naturligvis ikke den beste måten å sikre driften på, ettersom antallet togpassasjerer stadig økte.
Europas jernbaneselskaper samarbeidet for å skape en kostnadseffektiv, interoperabel og digital standard for jernbanekommunikasjon. Formålet var å erstatte alle de analoge systemene som ble brukt på den tiden. De fastsatte kravene i de såkalte EIRENE-MORAINE-spesifikasjonene, som danner grunnlaget for dagens GSM-R-standard.
Disse kravene inkluderte:
– Operativ kommunikasjon for – Trafikkleder og fører
– Automatisk togkontroll
– Skifting
– Fjernkontroll
– Broadcast i nødsituasjonsområder
– Togstøttekommunikasjon
– Lokal kommunikasjon ved stasjoner og depoter
– Tjenester for passasjerer
ERTMS og ETCS
Ti år etter arbeidsgruppenes innledende arbeid ble ERTMS-standarden grunnlagt. Den bestod av to deler:
ETCS: brukes for jernbanesikkerhet og kontroll om bord på tog.
GSM-R: brukes til all slags kommunikasjon i og rundt tog- og jernbanesporene; dette inkluderer kommunikasjonen som kreves for at ETCS skal fungere. GSM-R spiller dermed en viktig rolle for togsikkerheten.
ERTMS er for øyeblikket tatt i bruk eller i ferd med å bli tatt i bruk av jernbaneselskapene i de fleste europeiske land. GSM-R ble pålagt som standard for jernbanekommunikasjon av Europakommisjonen (EF) i 1997. Men i mangel av andre standarder for digital jernbanekommunikasjon, blir GSM-R raskt ikke bare en europeisk standard, men en global en. Dette kommer tydelig frem når vi ser på listen over land som i dag bruker eller implementerer GSM-R.
Hvordan implementeres GSM-R?
GSM-R tilbyr en sikker overføring av tale, data og applikasjoner, og brukes derfor som det laget sikkerhets- og sporingsapplikasjoner kjører på. Radiodelsystemet i GSM-R-nettverket implementeres vanligvis med basestasjoner og kommunikasjonstårn med antenner som plasseres ved siden av jernbanen med intervaller på omtrent åtte til tjue kilometer. Gjennom GSM-R har tog en konstant kretskoblet digital modemforbindelse til det respektive togstyringssenteret. Hvis modemforbindelsen brytes, bremses toget automatisk. Dette modemet fungerer med høyere prioritet enn vanlige brukere. Den forbedrede tjenesten for prioritering og forrang på flere nivåer (eMLPP) gir ulike prioritetsnivåer for samtaleoppkobling og kontinuitet ved overlevering, noe som gir tog høyere prioritet enn andre brukere. I tillegg til dette brukes GSM-R også til applikasjoner som videoovervåking, passasjerinformasjonssystemer og godssporing.
GSM-R-frekvensspektrum
Frekvensen for GSM-R-nett kan variere noe fra land til land. GSM-R bruker en lavere utvidelse av 900 MHz-frekvensen: 876 MHz – 915 MHz for opplink og 921 MHz – 960 MHz for nedlink. I Europa brukes båndene 876 MHz til 880 MHz og 921 MHz til 925 MHz for datatransmisjon og mottak av data. Kanalavstanden er 200 kHz. I Kina opptar GSM-R et 4 MHz bredt område av E-GSM-båndet (900 MHz-GSM). Modulasjonen som brukes i GSM-R er GMSK. GSM-R er et TDMA-system, noe som betyr at dataoverføring består av periodiske rammer med perioder på 4,615 ms for hver fysisk kanal. Hver TDMA-ramme består av 8 logiske kanaler (tidsluker) som bærer 148 biter med informasjon. Hvert GSM-R-nettverk krever konstant, uavbrutt tjeneste og høy tilgjengelighet – spesielt ved bevegelse i høye hastigheter gjennom ulikt terreng. GSM-R-standarden gir en feilfri overlevering og garantert ytelse ved hastigheter opp til 500 km/t. Siden GSM-R-signalinformasjonen transporteres direkte til selve toget, muliggjør GSM-R høyere hastigheter og en større trafikkthet samtidig som sikkerhetsnivået øker.
GSM-R-funksjoner
Voice Group Call Service (VGCS) Gruppesamtale
Gruppesamtale, som ligner på radiokommunikasjonen som tidligere ble brukt som jernbanekommunikasjon. Et antall brukere kan delta i en samtale. Brukere snakker ved å trykke på PTT-knappen (push-to-talk) akkurat som på en vanlig radio. Fordelen med VGCS fremfor vanlige GSM-konferansesamtaler er spektrumeffektiviteten. Når flere brukere befinner seg i samme celle, bruker de ikke mer enn én frekvens for alle lyttere og to for den som snakker.
Point-to-point (PtP) calls
Dette er i utgangspunktet vanlige fulldupleks-samtaler mellom to enheter på GSM-R-nettverket.
Broadcast calls
Én person snakker mens de andre lytter. En spesiell type kringkastingsanrop er jernbanenødanropet eller REC = Railway Emergency Call. Dette er et kringkastingsanrop med høyeste prioritet (REC-prioritetsnivå 0) som brukes ved en nødsituasjon.
Skiftemodus
For brukere som arbeider på sporene, vil programmet regulere og styre brukertilgangen til skiftekommunikasjon. Et «Link Assurance Signal» (LAS) gir føreren bekreftelse på at radioforbindelsen fungerer.
Prioritetskontroll
Multi-Level Precedence and Pre-emption Service (eMLPP) tillater innstillinger for samtaleprioritering. Standardnivået er 4, som brukes for vanlige punkt-til-punkt-samtaler. Det høyeste nivået er 0, som hovedsakelig brukes til nødanrop. Det finnes høyere prioritetsnivåer (kjent som A og B); disse er reservert for nettverksmeldinger.
Funksjonell adressering
Funksjonell adressering er et alias-system som brukes for å ringe noen i en midlertidig funksjon snarere enn en bestemt person. Dette gjør det mulig for innringere å nå føreren av et spesifikt tog, et spesifikt trafikkledersenter eller andre i en bestemt rolle uten å vite hvem som fyller den rollen i det aktuelle øyeblikket.
Stedsavhengig adressering
Er en utvidelse av funksjonell adressering, som gjør det mulig å nå en person i en spesifikk funksjon som er nærmest et bestemt sted. For eksempel: Ring nærmeste fører, ring ombordansvarlig, ring cateringansvarlig, osv.
Visste du at GSM-R:
– er en internasjonal standard med et minimum av endringer for jernbaneapplikasjoner
– integrerer alle jernbanetjenester i ett kommunikasjonsnettverk
– er kostnadseffektiv, både i realisering og drift ved hjelp av standardiserte transmisjonssystemkomponenter, slik at ingen jernbanespesifikk implementering er nødvendig og investeringer kan minimeras
– kan sikre høy pålitelighet, tilgjengelighet og overføringskvalitet i opptil 500 km/t
– er kompatibelt
– er stabilt, men under aktiv utvikling
Les mer om GSM-R her:
Sikker GSM-R-kommunikasjon
