铁路和客户特定的功能可以通过开放接口实现,包括调度台、移动无线电和其他接口点。这些接口允许不同的供应商在底层TETRA网络和终端基础设施上构建自己的列车调度和控制应用程序。
TETRA设备还可以与车上的列车控制和信号系统集成,以提供位置监测和控制信息,包括GPS坐标和实时状态更新。
铁路部门常用的一种语音应用程序是向列车上的乘客发布公告。这需要TETRA系统与列车的公共广播系统接口,可以在单趟列车上完成,也可以在多趟列车上同时完成。另一个利用TETRA的语音应用程序是乘客紧急呼叫。这要求TETRA系统建立到控制中心指定调度控制器的全双工音频路径。TETRA的高性能群呼,具有非常快的呼叫设置时间(通常为300毫秒的高效通信),以及对无线电频道的高效使用,这意味着火车系统上的紧急呼叫始终可以快速可靠地发出。
TETRA对铁路的另一个特别有效的领域是火车遥测。TETRA允许通过同一台无线电同时传输声音和数据。因此,遥测数据可以报告给控制和维护系统,而不会中断列车司机或控制室同时发出的其他语音呼叫。TETRA还可用于为乘客信息系统提供一些数据服务和更新列车信息系统。
TETRA设备还可以与车上的列车控制和信号系统集成,以提供位置监测和控制信息,包括GPS坐标和实时状态更新。这些语音和数据应用程序需要与外部系统接口,这些系统通常位于一个中心点,例如铁路使用的主控制中心的机房。
符合铁路标准
正如其中一些特性所提供的那样安全, TETRA系统满足基于EN 50128标准的所需软件安全完整性级别(SIL)是非常重要的。这对于无人驾驶列车来说尤其重要。TETRA也已在GOA(自动化等级)4级的地铁轨道系统中实施,用于无人值守的列车运行。
TETRA移动无线电通常设计为满足军事和车辆的坚固性标准。因此,它们通常也满足铁路的特定要求(例如EN50155)。
此外,部署在站点中的TETRA基站通常通过认证,满足严格的轨道EMC标准(例如EN50121)。
TETRA已用于哈萨克斯坦铁路(KTZ)的列车控制。
应对网络安全威胁
关键基础设施成为恶意网络攻击者的潜在目标已成为现实。这就是为什么网络警戒现在是许多新铁路实现的关键设计考虑和功能。因此,我们看到对TETRA系统更严格的网络安全要求,包括用于集群模式和后备(本地集群和直接)操作模式的空中接口加密(AIE)。
身份验证和密钥管理也是体系结构中不可分割的一部分,应该集中控制以提高安全性和操作效率。
ETSI最近宣布新的加密算法,以应对后量子密码世界中的此类威胁。除了加密,TETRA系统还必须“加固”,有最新的系统补丁和最新的防病毒软件,适当的防火墙和入侵保护系统,特别是在系统接口点。
网络安全对于移动网络也很重要,因为它们携带着与安全相关的关键信息,如列车控制数据、警报、指令和其他信息。几家铁路运营商已经实施了空中接口加密,而此前只有公共安全机构实施了这一加密。随着我们对网络风险的意识和理解不断增强,加密技术的应用只会越来越广泛。
系统可靠性和弹性
关键任务用户,包括铁路运营商,需要他们的无线电系统具有高水平的可用性和可靠性。TETRA制造商主要在核心交换机和基站级别设计了冗余系统。这允许系统在全广域集群、区域回退和单个基站回退模式下运行,以及在不需要支持基础设施的设备之间以直接点对点模式运行。这意味着通信可以在不同级别的系统故障中继续进行,有助于提高整个通信系统的安全性。
TETRA铁路部署
TETRA已成功部署在干线铁路,如台湾铁路局,马来西亚铁路和台湾的高铁线路2韩国(时速可达300公里)。
TETRA已被部署在欧洲、亚太、澳大利亚、中东和非洲的许多地铁和轻轨系统中。仅亚太地区就有100多个铁路项目使用TETRA,而且这个数字还在继续增长。
在欧洲以外,由于没有强制要求使用ETSI GSM-R标准,频谱可用性受到限制,TETRA已被证明是许多干线和高速铁路通信的可行解决方案。TETRA已成功部署在干线铁路,如台湾铁路局,马来西亚铁路和台湾的高铁线路韩国(时速可达300公里)。
在GPRS(通用分组无线业务)上引入ETCS(欧洲列车控制系统),为ETCS部署在TETRA的分组数据业务(PDS)和其他无线分组数据网络上提供了可能性。这已经被ETCS和TETRA的供应商测试过了。
TETRA还被用于哈萨克斯坦铁路公司(KTZ)、哥伦比亚北部铁路公司(FENOCO)以及澳大利亚罗伊山站港铁路网的列车控制。
利乐的未来是什么?
3GPP MCX(关键任务服务)标准已经取得了巨大的进步,早期的MCX系统已经部署在公共安全环境中。ETSI的FRMCS(未来铁路移动通信系统)规范第一代技术也取得了进展,预计将是基于3GPP R17的5G系统。
大多数关键任务组织都采用了混合网络方法,操作现有的TETRA无线电系统,并继续并行升级,通过网关实现与MCX系统的互操作通信。对于拥有现有TETRA系统的运营商,以及那些计划在未来部署TETRA的运营商来说,这是最有可能部署MCX的场景。对于运营商来说,最可行的选择是继续依靠他们的TETRA系统进行关键任务通信,同时利用4G/5G来满足他们的宽带数据需求。
因此,这两种技术很可能在未来10年甚至更长的时间内同时使用。然而,已有几个MCX标准早期版本的采用者在继续发展。
TETRA的主要市场包括空中交通管制。
与此同时,一些运营商采取了更加谨慎和务实的步骤,继续使用TETRA来满足其关键任务需求,同时使用4G/5G用于其他基于数据的应用。
对于大多数铁路运营商来说,现实是他们不会拥有自己的私有4G/5G频谱,也无法证明私有4G/5G网络的成本是合理的。唯一的例外是,频谱是专门为铁路保留的,可以转移到4G技术(正如欧洲计划的那样)。许多运营商将不得不利用公共蜂窝网络基础设施,这需要仔细考虑、规划和投资,以确保运营商在其通信系统中具有足够的弹性和安全性。
随着3GPP标准的不断发展,宽带蜂窝网络最终将满足铁路运营商的移动通信需求。然后,向4G/5G网络的过渡将取决于确保蜂窝网络能够与TETRA网络目前提供的弹性、控制和频谱可用性水平相匹配,以及与网络提供商签订适当的商业合同。
有用的来源:
- www.doapagi.com/article/71364/present-and-future-tetra-use/
- www.etsi.org/technologies/tetra
- https://tcca.info/about-tcca/tcca-resources/tcca-pocket-guides/
- https://uic.org/com/enews/article/forging-the-future-of-rail
阿尔文Lim是系统业务的业务拓展主管吗摩托罗拉解决方案亚太运输市场。他在关键通信行业拥有超过25年的经验,包括大型基础设施项目的预售和项目管理,包括捷运、铁路、公路、机场和海港的许多控制系统和通信系统。他的专业兴趣包括移动和宽带通信以及网络安全。Alvin拥有新加坡国立大学电气与电子工程学士学位和工商管理硕士学位。