迈向瑞士的FRMCS

瑞士联邦铁路(SBB - Schweizerischen Bundesbahnen)成立于1902年。在其3265公里的轨道上，SBB每天接待超过90万名乘客。让乘客或货物按时到达目的地是瑞士铁路的首要目标之一，2021年列车的实际准点率将达到91.9%整体．作为欧洲最环保的铁路公司之一，SBB引以为豪:作为基础设施管理者，SBB管理着一个100%的电气化网络。

我们在瑞士铁路通信方面处于什么位置

SBB使用GSM-R作为语音和数据的移动电信标准。在主要线路上有GSM-R完全覆盖，在ETCS线路上有冗余。为了在一些农村地区提供服务，SBB目前与一家全国移动公共提供商合作。该服务基于3G，由于SBB的合作伙伴计划在2025年底关闭3G，该服务正在向4G迁移。一些系统，如乘客信息系统，是基于公共供应商的网络服务和专用天线在机车车辆上进行通信。
与欧洲其他国家类似，瑞士目前的FRMCS路线图预计GSM-R将在2035年底结束使用。在那之前，SBB计划全面覆盖FRMCS。通过与Bundesamt für Verkehr (BAV)、瑞士联邦运输局的合作，SBB目前正在评估不同的部署场景，包括与国家移动公共提供商之一合作的全功能私有独立FRMCS网络和混合解决方案。所选择的解决方案方案将经历一个招标阶段。

FRMCS的商业案例

一般来说，支持的用例FRMCS采用的是“常见的”铁路用例:语音通信、铁路紧急呼叫和ETCS。然后还有其他的，比如分流通信(SBB也与GSM-R一起使用)。此外，更换过时的电信技术，引入新的运营流程，如高GoA水平的ATO/ATS(例如无人驾驶列车)，优化成本和铁路网络时刻表，所有这些都迫切地推动铁路电信基础设施能够经得起未来的考验，可扩展，灵活，具有成本效益，并保证宽带通信的支持。SBB承认，这可以从FRMCS开始，它将支持基于5G及其后续技术的新一代移动通信，也可以支持其他无线通信技术。支持FRMCS的最重要的一点是，它将不受单一一代无线电技术或专用无线电技术的限制。

网络部署和迁移

瑞士联邦安全局几年前开始研究并进行了采用FRMCS的测试。目的是确定无线电规划、招标、部署和FRMCS运行中需要考虑的最重要参数。这些研究的结论是，基于欧盟在1900MHz频段为FRMCS分配的专用无线电频谱块(900MHz目前分配给GSM-R，只有在GSM-R关闭后才能用于FRMCS)，从投资和无线电性能的角度来看，站间距离是所有参数中最需要考虑的参数。由于1900MHz大约是当前GSM-R工作频率的两倍，因此保证有足够带宽支持关键铁路用例的站间距离大约是当前GSM-R站间距离的一半(根据麦克斯韦传播定律，这是可以预期的)。这大致相当于目前天线站点数量的两倍，或者就投资而言，在现有GSM-R网络的基础上建立一个全新的网络。欧洲其他基础设施管理机构进行的类似研究和测试也得出了类似的结论。通过使用新技术(5G及其后续技术、新天线等)可以实现优化，但总的来说，没有巨大的利润来减少投资需求。在大约7到10年内将网络扩大一倍是SBB非常重视的一个大项目，其中包括:

• 招标(推出服务、硬件、无线电规划服务等)
• 无线网络规划
• 迁移计划
• 取得建筑许可证
• 测试和生产线的推出
• 新操作流程的介绍
• 引进新的技术和人员。

车辆迁移

在当前的路线图方案中，7年的车辆迁移周期可能看起来很长，但其中包括移动天线和设备的安装和/或更换。这既耗时又昂贵，因此需要对每个舰队进行仔细规划。迁移的开始受到外部限制:预计CCS TSI 2025将出台ETCS优于FRMCS的完整标准;ETCS和FRMCS设备供应商可能需要长达两年的时间来调整其现有的产品组合或开发新产品;工业化可能还需要一年，批准进程可能还需要一年。这表明，实现路线图里程碑需要流程的协同和并行化。

车载迁移。

挑战

总的来说，FRMCS面临的挑战主要来自铁路和电信技术生命周期的匹配。铁路的生命周期为30至50年，而移动电信的生命周期从25年缩短至7年(从2G到5G)，并且预计将随着下一代的到来进一步缩短。在今天的一般移动市场上，基于2g的GSM-R早就被认为过时了。GSM-R设备供应商“承诺”能够继续生产/支持到2030/2035年(成本不断增加)。FRMCS承诺从底层移动技术中“抽象”(从5G开始支持任何一代)，为这一问题提供了解决方案，但在GSM-R变得无法管理之前实施它的时间框架很紧。目前，电信芯片组生产商和设备供应商还不能提供FRMCS产品，而且可能要到2025年才能提供。这是因为目前可用的规范没有涵盖基础设施管理者和铁路经营者引入FRMCS所需的全部功能。一方面，当前的FRMCS V1规范是成功的，因为它标志着FRMCS在欧盟规范框架(CCS TSI 22)中作为欧洲移动通信系统的选择的“法律锚定”。另一方面，它只包括对主要功能的支持:ETCS, REC和语音。计划于2023年底发布的FRMCS规范第2版将带来使系统完全可用和可互操作所需的其余功能:过境管理，GSM-R和FRMCS在迁移期间的并行运行，边界上不同网络的共存(对于SBB来说是一个问题，有两个三重边界地区和与5个国家接壤)，使用公共提供商的移动网络进行FRMCS(所谓的国家漫游)。 V2 availability at the end of 2023 means that telecom chipsets producers and equipment providers will not start prototyping before 2024, and infrastructure managers and railway undertakings testing, and subsequent rollout will not start before 2025/2026 (for ‘early adopters’). SBB, in agreement with BAV, which finances the railway infrastructure in Switzerland, doesn’t plan for early adoption, though there is small margin for delaying the introduction of FRMCS to be ready for 2035. In this sense, SBB will start tendering for what is possible in terms of equipment and services as soon as 2024. In addition to these challenges, not to forget are also:

• 将当前车载设备迁移为支持双模式GSM-R/FRMCS的设备，以支持FRMCS推出期间混合场景下的操作
• 对数字化的高期望已经预示着高带宽需求，但直到今天才分配给铁路的频率区块是不可能的。额外的带宽将是必要的，无论是通过使用许可或未许可的频谱，还是从公共提供商(漫游)“租用”带宽。
• 专有技术的流失:GSM-R的过时也意味着它不再出现在大学的课程中，因此在未来12年里，活跃的专家人口将随着退休而慢慢减少。

摘要

GSM-R在瑞士已经使用了大约20年。基础的2G标准可以追溯到20世纪80年代，因此保持这种通信系统的运行越来越昂贵，也越来越具有挑战性。新的电信标准是必要的。不仅是出于技术和财务原因，也是为了降低未来迁移的障碍。
事实上，FRMCS也将成为进一步创新的基础，如自动列车运营(ATO)，这可能有助于降低总体运营成本，优化瑞士铁路网的容量。FRMCS还满足数字化和未来准备的要求。

SBB和BAV充分意识到投资和实施的挑战FRMCS但人们相信，这些障碍是可以克服的，从长远来看，这些投资将获得回报。

本文中所表达的信息和观点仅代表作者个人观点，绝不代表瑞士联邦铁路(SBB)或相关组织的官方声明。本文中包含的数字/图形是基于作者知识的预测。