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Multi-GBit/s-Verbindungen für schnelle Züge 5G-Einsatz im Schienennetz

| Autor / Redakteur: Bernhard Lück / Dipl.-Ing. (FH) Andreas Donner

ADVA hat in Barcelona eigenen Angaben zufolge Europas ersten 5G-Einsatz für den Schienenverkehr im Regelbetrieb demonstriert. Im Versuchsnetz habe eine Kombination aus Glasfaser- und Funktechnologien Verbindungen mit Datenraten von mehreren GBit/s zu schnell fahrenden Zügen ermöglicht.

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Die Edge-Aggregations-Lösung FSP 150 von ADVA spielte eine Schlüsselrolle bei der 5G-Netzarchitektur für schnell fahrende Züge.
Die Edge-Aggregations-Lösung FSP 150 von ADVA spielte eine Schlüsselrolle bei der 5G-Netzarchitektur für schnell fahrende Züge.
(Bild: ADVA / Business Wire)

Bislang sei es eine große Herausforderung gewesen, die für eine unterbrechungsfreie Breitbandverbindung erforderlichen schnellen Übergaben (Handover) zwischen Zügen und Basisstationen umzusetzen. Unter Nutzung von ADVAs passiver optischer G.metro-Technologie sowie der Edge-Aggregations-Lösung FSP 150 konnte eine integrierte, alle im Zugverkehr notwendigen Kommunikationsanwendungen abdeckende Netzarchitektur aufgebaut werden. Mobilfunkzugangspunkte (Access Points, APs) mit Millimeterwellentechnologie (mmWave) stellten die Verbindung zu den Zügen her, um breitbandige Mobilfunkdienste für die Fahrgäste aber auch für betriebliche Anwendungen bereitzustellen. Die Vorführung von ADVA, Blu Wireless Technology, CNIT, Comsa Industrial und dem örtlichen Eisenbahn- und Infrastrukturbetreiber Ferrocarrils de la Generalitat de Catalunya (FGC) sei als Teil des EU-Projekts H2020 Project 5G-PICTURE durchgeführt worden.

„Mit dieser Vorführung haben wir einen interessanten Ansatz für zukünftige Telekommunikationslösungen im Schienennetz vorgestellt. Wir haben gezeigt, wie eine kombinierte Netzarchitektur aus optischer Übertragungstechnik und 5G-Mikrowellentechnologie sowohl kritische als auch unkritische Kommunikationsdienste auf einfache und kostengünstige Weise bereitstellen kann“, sagte Jim Zou, Senior Engineer, Advanced Technology bei ADVA. „Im Gegensatz zu herkömmlichen Telekommunikationsnetzen für den Schienenverkehr, die auf separaten Netzen für betriebliche Daten und Kommunikation ihrer Kunden basieren, bieten wir mit diesem Aufbau ein einheitliches, automatisiertes Netz, das alle Anwendungen unterstützt und durch seine hohe Verfügbarkeit Störungen der Dienste verhindert. Die Lösung ermöglicht den Fahrgästen einen Internetzugang mit hoher Bandbreite und bietet den Zugbetreibern hohe Sicherheit, indem Zugführer auf Kontrollsysteme zugreifen, Kameras die Abteile überwachen und kritische Betriebsparameter in Echtzeit gesteuert werden können. Jetzt kann ein einziges 5G-Netz alle Telekommunikationsdienste für Bahnunternehmen, den Güterfernverkehr und Fahrgäste bereitstellen.“

Das 5G-PICTURE-Versuchsnetz sei an drei Stationen des FGC-Netzes in Barcelona aufgebaut worden und habe eine Vielzahl von Endgeräten und Servern unter Verwendung modernster optischer Übertragungstechnik und drahtloser Mobilfunktechnologien verbunden. Zum ersten Mal in Europa habe der Versuchsaufbau unter normalen Betriebsbedingungen bewiesen, dass eine einzige integrierte Infrastruktur eine sichere und zuverlässige Datenübertragung für kritische Anwendungen, Betriebssteuerung und Kundenkommunikation bieten könne. Entlang der Strecke seien Funksysteme mit Wellenlängen im Millimeterbereich eingesetzt worden. Adaptive Antennensysteme hätten sich selbstständig auf die Dachantennen des Zuges ausgerichtet, um maximale Übertragungsbandbreite zu erzielen. Die Funkzellen seien mit passiven Wellenlängenmultiplex-Add/Drop-Knoten (WDM, Wavelength Division Multiplexing) angebunden gewesen. ADVAs G.metro-System unterstützt laut Hersteller eine Datenrate von 10 GBit/s mit sehr niedriger Signallaufzeit. Entlang des Streckennetzes sei der Datenverkehr mit einer paketoptimierten Übertragungstechnik von ADVA und Datenraten von 100 GBit/s an das Kernnetz des Eisenbahnbetreibers angebunden worden.

„Wir bei FGC wissen, wie wichtig es ist, innovative Technologien zu nutzen, um maximale Effizienz zu erzielen und unseren Passagieren die besten verfügbaren Dienstleistungen zu bieten. Aus diesem Grund sind wir von den Möglichkeiten dieser Vorführung so begeistert. Es wurde gezeigt, wie wir ein intelligentes, offenes und skalierbares 5G-Netz für alle Anwendungen im Zugverkehr nutzen können, von der Überwachung über die Kundenkommunikation bis hin zum Zugriff auf unternehmenskritische Betriebsdaten“, kommentierte Carles Teres Casals, Direktor für Forschung und Entwicklung bei FGC. „Unsere Fahrgäste möchten jederzeit auf breitbandige Datendienste zugreifen. Ob Videostreaming, Bearbeitung von E-Mails, Teilnahme an Social Media oder Planung der nächsten Etappe ihrer Reise – sie erwarten stets Zugriff auf alle Dienste. Mit einem sehr zuverlässigen mobilen Breitbandnetz für alle Anwendungen kann diese Nachfrage auf einfache Weise befriedigt werden. Gleichzeitig wird die Komplexität verringert und wir können die Kosten erheblich reduzieren.“

„Bei diesem Projekt geht es um eine neue Strategie für die Verbindung zu schnell fahrenden Zügen. Es geht darum, den Zügen breitbandige, qualitativ hochwertige Mobilfunkdienste zur Verfügung zu stellen. Damit werden auch cloudbasierte Anwendungen ermöglicht und die Leistungsfähigkeit und Sicherheit im Schienenverkehr verbessert. Es geht auch darum, neue Geschäfts- und Passagieranwendungen zu ermöglichen“, sagte Manuel Alfageme, Leiter Smart Systems Innovation bei Comsa Industrial. „Wir bei Comsa haben eine beeindruckende Erfolgsgeschichte in Sachen Bahninnovation. Indem wir gemeinsam die technische und wirtschaftliche Realisierbarkeit dieser Technologie in einem realen Betriebsumfeld demonstrieren, zeigen wir Bahnunternehmen und Bahninfrastrukturbetreibern, dass offene, skalierbare und agile 5G-Netze jetzt in der Schienenverkehrsbranche möglich sind. Es ist Zeit für eine neue Generation integrierter Kommunikationssysteme für den Schienenverkehr.“

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