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GSM-R

GSM-R , Sistema Global para Comunicaciones Móviles – Ferrocarril o GSM-Ferrocarril es un estándar internacional de comunicaciones inalámbricas para comunicaciones y aplicaciones ferroviarias .

Se trata de un subsistema del Sistema Europeo de Gestión del Tráfico Ferroviario (ERTMS), que se utiliza para la comunicación entre los trenes y los centros de control de regulación ferroviaria. El sistema se basa en las especificaciones GSM y EIRENE – MORANE , que garantizan el funcionamiento a velocidades de hasta 500 km/h (310 mph), sin ninguna pérdida de comunicación.

GSM-R podría ser reemplazado por LTE-R, [1] con la primera implementación de producción en Corea del Sur. [2] Sin embargo, LTE generalmente se considera un protocolo " 4G ", y el programa Future Railway Mobile Communication System ( FRMCS ) de la UIC [3] está considerando pasar a algo basado en " 5G " (específicamente 3GPP R15/16, es decir, 5G NR ), [4] saltándose así dos generaciones tecnológicas. [5] [6]

Mástil y gabinete GSM-R, Abergavenny, Gales
Repetidor GSM-R en Dean Clough, Bolton, noroeste de Inglaterra
Antenas direccionales GSM-R apuntando hacia el extremo este del túnel Freudenstein, Alemania
Antena móvil GSM-R 'Shark's-Fin' instalada en una cantidad sustancial de sistemas de transmisión ferroviaria del Reino Unido

Historia

El sistema GSM-R se basa en la tecnología GSM y se beneficia de las economías de escala de su herencia tecnológica GSM, con el objetivo de ser un sustituto digital rentable de las redes de radio ferroviaria analógicas y de cables en vía existentes, que son incompatibles. Se informa de que existen más de 35 sistemas diferentes de este tipo tan solo en Europa. [7]

El estándar es el resultado de más de diez años de colaboración entre las distintas compañías ferroviarias europeas, con el objetivo de lograr la interoperabilidad mediante una única plataforma de comunicación. GSM-R forma parte del estándar ERTMS ( European Rail Traffic Management System ) y transmite la información de señalización directamente al conductor del tren, lo que permite una mayor velocidad y densidad del tráfico con un alto nivel de seguridad.

Las especificaciones se ultimaron en el año 2000, sobre la base del proyecto MORANE (Mobile Radio for Railways Networks in Europe), financiado por la Unión Europea . La especificación está siendo mantenida por el proyecto ERTMS de la Unión Internacional de Ferrocarriles . El GSM-R ha sido seleccionado por 38 países de todo el mundo, incluidos todos los estados miembros de la Unión Europea y países de Asia, Eurasia y el norte de África.

GSM-R es una plataforma segura para la comunicación de voz y datos entre el personal operativo ferroviario, incluidos los conductores, los despachadores, los miembros del equipo de maniobras, los ingenieros de trenes y los controladores de estaciones. Ofrece funciones como llamadas grupales ( VGCS ), transmisión de voz (VBS), conexiones basadas en la ubicación y supresión de llamadas en caso de emergencia. Esto es compatible con aplicaciones como el seguimiento de carga, la videovigilancia en trenes y estaciones y los servicios de información a los pasajeros.

El GSM-R se implementa normalmente utilizando mástiles de estación base dedicados cerca de la vía férrea, con cobertura de túneles realizada mediante antenas direccionales o transmisión de alimentación "con fugas" . La distancia entre las estaciones base es de 7 a 15 km (4,3 a 9,3 mi). Esto crea un alto grado de redundancia y mayor disponibilidad y confiabilidad. En Alemania, Italia y Francia, la red GSM-R tiene entre 3.000 y 4.000 estaciones base . En áreas donde se utiliza el Sistema Europeo de Control de Trenes (ETCS) Nivel 2 o 3, el tren mantiene una conexión de módem digital conmutada por circuitos con el centro de control del tren en todo momento. Este módem opera con mayor prioridad que los usuarios normales (eMLPP). Si se pierde la conexión del módem, el tren se detendrá automáticamente.

Sistema superior

GSM-R es una parte del ERTMS (Sistema Europeo de Gestión del Tráfico Ferroviario) que se compone de:

Banda de frecuencia

GSM-R está estandarizado para implementarse en la banda de frecuencia E-GSM (900 MHz-GSM) o DCS 1800 (1800 MHz-GSM), que se utilizan en todo el mundo.

Europa

Europa incluye los estados miembros de la CEPT , que incluyen a todos los miembros de la UE y Albania, Andorra, Azerbaiyán, Bosnia Herzegovina, Georgia, Islandia, Liechtenstein, Macedonia del Norte, Moldavia, Mónaco, Montenegro, Noruega, San Marino, Serbia, Suiza, Turquía, Ucrania, el Reino Unido y la Ciudad del Vaticano.

Aunque anteriormente eran miembros de la CEPT, Bielorrusia y Rusia vieron suspendida su membresía, indefinidamente, a partir de las 00:00 (CET), 18 de marzo de 2022. La Asamblea de la CEPT tomó esta decisión luego de una encuesta de miembros realizada por la Presidencia de la CEPT y publicó su decisión el 17 de marzo de 2022. [8] )

GSM-R utiliza una banda de frecuencia específica , que puede denominarse banda GSM-R "estándar": [9]

En Alemania, esta banda se amplió con canales adicionales en el rango de 873–876 MHz y 918–921 MHz. [10] Las nuevas frecuencias, que antes se utilizaban para sistemas de radio troncalizados regionales, se prevé que se utilicen plenamente en 2015. [11]

Porcelana

GSM-R ocupa un rango amplio de 4 MHz de la banda E-GSM (900 MHz-GSM). [12]

India

GSM-R ocupa un rango amplio de 1,6 MHz de la banda P-GSM (900 MHz-GSM) propiedad de Indian Railways : [13] [14]

Australia

GSM-R se está implementando dentro de la banda DCS 1800 [15]

La banda DCS 1800 se dividió y subastó inicialmente en parcelas pareadas, cada una de 2 × 2,5 MHz con un espaciamiento dúplex de 95 MHz. Los operadores ferroviarios estatales adquirieron seis parcelas, en su mayoría no agrupadas, que cubren 2 × 15 MHz de espectro para implementar GSM-R. [16]

Los operadores ferroviarios estatales renovaron sus licencias para 2 x 10 MHz del espectro de 1800 MHz en Adelaida, Brisbane, Melbourne, Perth y Sídney para comunicaciones de control y seguridad ferroviaria. Todos, excepto el Departamento de Planificación, Transporte e Infraestructura de Australia del Sur (Adelaida), renovaron sus licencias para 2 x 5 MHz del espectro de 1800 MHz a tarifas comerciales establecidas por el Gobierno australiano. [17] [18]

Uso técnico de frecuencias en GSM-R

La modulación utilizada es la modulación GMSK (Gaussian Minimum-Shift Keying). GSM-R es un sistema TDMA ("Time-Division Multiple Access"). La transmisión de datos se realiza mediante tramas TDMA periódicas (con un periodo de 4,615 ms), para cada frecuencia portadora (canal físico). Cada trama TDMA se divide en 8 intervalos de tiempo, denominados canales lógicos (577 μs de duración cada intervalo de tiempo), que transportan 148 bits de información.

Existe la preocupación de que la comunicación móvil LTE perturbe el funcionamiento del GSM-R, ya que se le ha asignado una banda de frecuencia bastante cercana al GSM-R. Esto podría causar perturbaciones en el ETCS, frenadas de emergencia aleatorias debido a la pérdida de comunicaciones, etc. [19]

Como resultado, existe una tendencia creciente hacia el monitoreo y la gestión de interferencias GSM-R mediante pruebas activas y automatizadas a bordo de los trenes y en las vías. [20]

Versión actual de GSM-R

La especificación estándar GSM-R se divide en dos especificaciones EIRENE: [21]

EIRENE define la "Especificación Técnica de Interoperabilidad" (TSI) como el conjunto de especificaciones obligatorias que deben cumplirse para mantener la compatibilidad con otras redes europeas; las ETI actuales son FRS 7 y SRS 15. EIRENE también define especificaciones no obligatorias, que se denominan "versión provisional", que definen características adicionales que probablemente se convertirán en obligatorias en las próximas ETI. Las versiones actuales son las versiones FRS 8.0.0 y SRS 16.0.0 del 21 de diciembre de 2015 [22] Las especificaciones GSM-R son bastante estables; la última actualización obligatoria fue en 2006. La cronología completa de las versiones GSM-R es: [23]

La versión actual de GSM-R puede funcionar en redes 3GPP R99 y R4.

Usos del GSM-R

Panel de radio GSM-R montado en cabina

GSM-R permite nuevos servicios y aplicaciones para comunicaciones móviles en varios dominios:

Se utiliza para transmitir datos entre trenes y centros de regulación ferroviaria con nivel 2 y 3 de ETCS. Cuando el tren pasa por una Eurobaliza , transmite su nueva posición y su velocidad, luego recibe de vuelta el acuerdo (o desacuerdo) para entrar en la siguiente vía y su nueva velocidad máxima.

Un teléfono móvil GSM-R utilizado por la Compañía Nacional de Ferrocarriles de Bélgica

Al igual que otros dispositivos GSM , los equipos GSM-R pueden transmitir datos y voz. Las nuevas características GSM-R para comunicaciones móviles se basan en GSM y están especificadas por el proyecto EIRENE. Las funciones de llamada son:

Hay otras características adicionales:

Características GSM-R

Sistema de radio portátil GSM-R para cabina
Radio compacta para cabina GSM-R
Radio de cabina de modo dual (GSM-R y UIC 751–3) en formato rack de 19"
Una interfaz gráfica de radio de cabina GSM-R, capaz de mostrar diferentes idiomas
Interfaz de usuario GSM-R con pantalla a color
Panel de control GSM-R para SBB

Características de ASCI (Elementos de llamada de voz avanzados)

Las siguientes definiciones son parte de la Especificación de requisitos del sistema (SRS) según lo define el estándar EIRENE. [24]

VGCS (Servicio de llamadas grupales de voz)

VGCS permite que un gran número de usuarios participen en la misma llamada. Esta función imita la llamada grupal analógica PMR (Radio Móvil Privada) con la tecla PTT (Push-to-Talk).
Se definen tres tipos de usuarios: el hablante, el oyente y el despachador. El hablante puede convertirse en oyente soltando la tecla PTT y el oyente se convierte en hablante presionando la tecla PTT.
Una ventaja de VGCS en comparación con las llamadas multipartidistas (la función de conferencia telefónica GSM) es la eficiencia del espectro. De hecho, cuando muchos usuarios están en la misma celda, utilizarán solo una frecuencia para todos los oyentes y dos frecuencias para el hablante (como en una llamada punto a punto). En una llamada multipartidista, se dedica un intervalo de tiempo a cada usuario. La segunda ventaja en comparación con las llamadas multipartidistas es que no es necesario saber qué móviles van a participar en la llamada. Una llamada VGCS se establece sobre una base puramente geográfica, sujeta a que un móvil haya habilitado previamente la recepción del grupo en cuestión.

VBS (Servicio de transmisión de voz)

VBS es una llamada grupal de difusión: esto significa que, a diferencia de VGCS, solo el iniciador de la llamada puede hablar. Los demás que se unan a la llamada solo pueden ser oyentes. Este tipo de llamada se utiliza principalmente para difundir mensajes grabados o para hacer anuncios.

REC (Llamada de emergencia ferroviaria)

REC es una llamada grupal, o VGCS, dedicada a urgencias. Es una llamada de mayor prioridad (la prioridad de REC es de nivel 0; consulte a continuación: eMLPP).

SEC (Llamada de emergencia de maniobras)

La llamada de emergencia de maniobras es una llamada de grupo dedicada con el número 599. La llamada se establece con un nivel de prioridad de emergencia cuyo nivel es el más alto posible: 0. La SEC está habilitada y es utilizada por dispositivos registrados para operaciones de maniobras. El establecimiento de una llamada de este tipo conduce a la aceptación automática de la llamada en todos los dispositivos habilitados dentro del área actual o grupo de celdas configurado. [24]

Servicio de precedencia y prelación multinivel (eMLPP)

Esto define la prioridad del usuario. Los diferentes niveles de prioridad son:
  • A y B: niveles de prioridad más altos (no utilizados por redes GSM-R)
  • 0: niveles de prioridad más altos para ASCI y llamadas normales (se utilizan principalmente para llamadas REC)
  • 1: Prioridad menor que el nivel 0
  • 2: Prioridad menor que el nivel 1
  • 3: Prioridad menor que el nivel 2
  • 4: Nivel de prioridad más bajo (prioridad predeterminada, asignada a llamadas punto a punto)
También está disponible una función de respuesta automática con temporizador para llamadas con prioridad 0, 1 y 2.

Plan de Numeración GSM-R

El documento EIRENE SRS define un plan de numeración fijo para GSM-R. Se define mediante prefijos numéricos.

Estos números se utilizan para el registro funcional y las entradas fijas para MSISDN o códigos de marcación cortos, tal como se definen en el HLR. Por ejemplo, 807660 define un MSISDN de un abonado móvil. El número 23030301 sería un número funcional asociado con el número de tren 30303 y el rol del usuario 01.

Características de Eirene

Gestión de números funcionales

  • Numeración funcional
    • Permite llamar a una estación móvil por su función: conductor del tren xxx, ...
    • Se utiliza:
      • USSD y Sígueme
      • UUS1 (para visualización de números)
  • Direccionamiento dependiente de la ubicación
    • Establece una llamada desde una estación móvil a (normalmente) un suscriptor/despachador fijo que realiza una función en el área donde se encuentra ubicada la estación móvil.

Confirmación de finalización de llamada

La función de confirmación de finalización de llamada solo está disponible para llamadas grupales (VGCS) y llamadas de difusión (VBS) de máxima prioridad (nivel de prioridad 0) (consulte eMLPP).
Consiste en un informe de fin de llamada que envían todas las estaciones móviles que se unieron a la llamada de alta prioridad (incluido el iniciador). Este informe informa sobre:
  • Tipo de llamada
  • Duración de la llamada
  • Identidad de la estación móvil
  • Causa de finalización de llamada Normal, finalizada por el usuario, apagado de la estación móvil por parte del usuario, apagado debido a batería baja, …)
Si no se puede enviar el informe (la estación móvil se apaga por el usuario o se apaga debido a batería baja), la estación móvil intentará nuevamente (varias veces si es necesario) enviar el informe en el próximo encendido.

Modo de derivación

El modo de derivación es la aplicación que regulará y controlará el acceso de los usuarios a las comunicaciones de derivación.
Se proporciona una señal de garantía de enlace (LAS) para garantizar al conductor que el enlace de radio está funcionando.

Modo directo

El modo directo es el modo walkie-talkie (estaciones móviles que hablan entre sí sin la red) y fue propuesto en Eirene, sin embargo nunca se ha aplicado ya que se basa en la radio analógica.
Sagemcom afirma haber desarrollado un modo directo GSM, actualmente no reconocido en la especificación GSM-R y no tiene asignación de frecuencia.

Mercado GSM-R

Grupos de mercado GSM-R

El mercado GSM-R está compuesto por diferentes grupos: [25] [ necesita actualización ]

Los operadores de red y los operadores ferroviarios

Ferrocarriles que utilizan GSM-R

Australia

Transport NSW está instalando un sistema de radio digital para trenes (DTRS) en toda la red ferroviaria electrificada de 1.455 kilómetros (904 millas), incluidos 66 túneles que cubren 70 kilómetros (43 millas), delimitados por Kiama , Macarthur , Lithgow , Bondi Junction y Newcastle con GSM-R para reemplazar la radio ferroviaria analógica MetroNet existente. El reemplazo cumplirá las recomendaciones de la Comisión Especial de Investigación sobre el accidente ferroviario de Waterfall para proporcionar una plataforma común de comunicación para el personal que trabaja en el ferrocarril. El equipo se instalará en alrededor de 250 ubicaciones y más de 60 sitios en túneles. La antigua red analógica se desmanteló en 2020. [29]

Public Transport Victoria ha instalado un sistema de radio digital para trenes (DTRS) en la red ferroviaria de Melbourne con GSM-R para reemplazar el antiguo sistema llamado Urban Train Radio System (UTRS). El equipo se instaló en alrededor de 100 lugares y costó 152 millones de dólares. [30]

TGV POS , que une París con Alemania y Suiza

Francia

ICE 3M en la Gare de l'Est de París

En Francia, la primera línea ferroviaria comercial abierta con cobertura GSM-R completa es la LGV Est européenne, que une la estación de París-Est con Estrasburgo . Se inauguró el 10 de junio de 2007.

Italia

En 2008, en Italia, más de 9.000 kilómetros de líneas ferroviarias estaban cubiertas por la infraestructura GSM-R: esta cifra incluye tanto líneas de alta velocidad como líneas ordinarias, así como más de 1.000 kilómetros de túneles. Los acuerdos de roaming con otros operadores móviles italianos permiten cubrir líneas que no están directamente cubiertas por GSM-R. También se han firmado acuerdos de roaming con compañías ferroviarias francesas y suizas y se prevé extenderlos a otros países. [32]

Países Bajos

En los Países Bajos hay cobertura en todas las líneas y el antiguo sistema llamado Telerail fue abandonado en favor de GSM-R en 2006.

Noruega

En Noruega, la red GSM-R se inauguró en todas las líneas el 1 de enero de 2007, sustituyendo a la antigua red Scanet .

Reino Unido

Radio de cabina GSM-R de Siemens UK instalada en una unidad multipropósito Sprinter de Northern Rail
Teléfono GSM-R para vías de tren
Teléfono GSM-R de DAC Limited en la vía del norte de Gales

La implementación de más de 14.000 km (8.700 mi) de ferrocarriles habilitados con GSM-R, destinados a reemplazar sus sistemas heredados de Red de Radio Nacional (NRN) VHF 205 MHz y Radio Segura de Cabina (CSR) suburbana UHF 450 MHz, se completó en enero de 2016.

A partir de la primavera de 2016 , las únicas áreas de la red ferroviaria británica que todavía emplean comunicaciones por radio en VHF para trenes son las secciones de las líneas Highland y Far North en Escocia, donde se utiliza el sistema Radio Electronic Token Block , que utiliza frecuencias Ofcom modificadas en torno a los 180 MHz, que se han excluido del plan nacional GSM-R debido a las dificultades prácticas que implica la implementación del sistema GSM-R en esta región. Actualmente, el 100% de la red del Reino Unido tiene cobertura GSM-R. [33]

Galería

Referencias

  1. ^ Tracy, Phillip (15 de noviembre de 2016). «Conozca LTE-R, la red responsable de los trenes inteligentes de próxima generación». RCR Wireless News .
  2. ^ "Nokia instalará LTE-R para servicios ferroviarios en Corea del Sur". Mobile Europe . 14 de noviembre de 2016. Archivado desde el original el 4 de diciembre de 2018 . Consultado el 14 de agosto de 2017 .
  3. ^ Mandoc, Dan; Evanghelou, Jean-Michel (4 de mayo de 2020). "FRMCS: más que un simple reemplazo sucesivo de GSM-R". Global Railway Review . Russell Publishing Ltd.
  4. ^ Kessell, Clive (30 de enero de 2019). «GSM-R: ¿una estrategia de migración hacia su sucesor?». Rail Engineer . Archivado desde el original el 22 de febrero de 2019.
  5. ^ Smith, Kevin (1 de marzo de 2017). «Más allá de GSM-R: el futuro de la radio ferroviaria». International Rail Journal . Simmons-Boardman Publishing Inc. Archivado desde el original el 8 de mayo de 2017.
  6. ^ Kessell, Clive (14 de mayo de 2018). «Una perspectiva general de 5G». Rail Engineer . Archivado desde el original el 12 de octubre de 2018. Consultado el 4 de diciembre de 2018 .
  7. ^ "Siemens gana el concurso belga GSM-R". Light Reading . 14 de mayo de 2003 . Consultado el 11 de enero de 2014 .
  8. ^ "CEPT.ORG – CEPT – Almacenamiento de noticias – Suspensión de la Federación Rusa y Bielorrusia de la membresía de la CEPT". cept.org . Consultado el 27 de mayo de 2022 .
  9. ^ "Tecnologías – GSM-R". Willtek. Archivado desde el original el 11 de enero de 2014. Consultado el 11 de enero de 2014 .
  10. ^ "Frequenznutzungsplan" [Plan de uso de frecuencias] (PDF) (en alemán). Abril de 2008. Archivado desde el original (PDF) el 28 de noviembre de 2009. Consultado el 20 de diciembre de 2009 .
  11. ^ Meldung DB darf zusätzliche GSM-R-Frequenzen für Bahnfunk nutzen . En: DB Welt, Heft 12/2009, pág. 15
  12. ^ "Representación al proyecto de asignación de espectro de radiofrecuencia" (PDF) . Regulador de seguridad ferroviaria. 25 de septiembre de 2012. Consultado el 7 de abril de 2013 .
  13. ^ "Frecuencias GSM-R en India" (PDF) . CAPÍTULO XVIII COMUNICACIONES MÓVILES – GSM-R . Ferrocarriles de la India. Archivado desde el original (PDF) el 21 de mayo de 2012 . Consultado el 13 de abril de 2013 .
  14. ^ "Frecuencias GSM-R en India" (PDF) . GSM-R como estándar global . Unión Internacional de Ferrocarriles (UIC), Conferencia UIC ERTMS 2004, Roma. Archivado desde el original (PDF) el 29 de mayo de 2013 . Consultado el 13 de abril de 2013 .
  15. ^ "Espectro - Licencias de banda de 1800 MHz". Registro de licencias de radiocomunicaciones de la ACMA . Consultado el 23 de agosto de 2019 .
  16. ^ "Presentación de la industria ferroviaria australiana al Ministro de Banda Ancha, Comunicaciones y Economía Digital sobre licencias de espectro de 1800 MHz" (PDF) . Asociación de Ferrocarriles de Australasia . Archivado desde el original (PDF) el 28 de marzo de 2019 . Consultado el 23 de agosto de 2019 .
  17. ^ "Determinación de 2012 (n.º 1) sobre radiocomunicaciones (tarifas de acceso al espectro, banda de 1800 MHz)". Registro Federal de Legislación del Gobierno de Australia . Consultado el 23 de agosto de 2019 .
  18. ^ "Determinación de 2013 (n.º 2) sobre radiocomunicaciones (tarifas de acceso al espectro, banda de 1800 MHz)". Registro Federal de Legislación del Gobierno de Australia . Consultado el 23 de agosto de 2019 .
  19. ^ "El taller sobre frecuencias GSM-R". UIC eNews . No. 143. UIC. 19 de mayo de 2009. Archivado desde el original el 14 de marzo de 2012.
  20. ^ Comtest Wireless. «Soluciones para interferencias». Comtest Wireless . Archivado desde el original el 14 de julio de 2016. Consultado el 12 de julio de 2016 .
  21. ^ "El camino desde la idea hasta el GSM-R". UIC. 13 de marzo de 2013. Archivado desde el original el 11 de enero de 2014 . Consultado el 11 de enero de 2014 .
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  23. ^ "Tecnología GSM-R". Grupo de la industria GSM-R . Archivado desde el original el 11 de julio de 2011. Consultado el 11 de enero de 2014 .
  24. ^ ab "EIRENE SRS Versión 15.3.0" (PDF) . Archivado desde el original (PDF) el 16 de abril de 2014.
  25. ^ "Planificación y progreso de la implementación". GSM-R . 23 de mayo de 2006. Archivado desde el original el 14 de octubre de 2007 . Consultado el 11 de enero de 2014 .
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  27. ^ "Rautateiden liikenneviestintä". Väylävirasto (en finlandés). 8 de junio de 2020 . Consultado el 8 de junio de 2020 .
  28. ^ "Digirata-selvitysprojektin välijulkaisu 2" (PDF) . Finrail Oy. 12 de noviembre de 2019 . Consultado el 8 de junio de 2020 .
  29. ^ "Sistema de radio digital para trenes". Transport for NSW . 15 de abril de 2020 . Consultado el 10 de junio de 2020 .
  30. ^ "Sistema de radio digital para trenes". PTV Corporate . Gobierno del estado de Victoria . 2012. Archivado desde el original el 29 de junio de 2013 . Consultado el 13 de enero de 2014 .
  31. ^ Réf. SNCF – Agencia France Presse de París (AFP), domingo 10 de junio de 2007, 07.13 horas.
  32. ^ "GSM-R, per la telecomunicazione mobile" [GSM-R para la telecomunicación móvil] (en italiano). Rete Ferroviaria Italiana . Archivado desde el original el 18 de diciembre de 2013. Consultado el 21 de diciembre de 2008 .
  33. ^ "El qué, el porqué y el cómo del sistema GSM-R" (PDF) . Network Rail .

Enlaces externos