用ÖBB-Infrastruktur AG为奥地利的FRMCS供电

ÖBB-Infrastruktur AG计划、开发、维护和运营整个ÖBB铁路基础设施、主要车站、路线、建筑、终端、电信系统和水力发电厂，为奥地利的环保铁路服务。2007年，ÖBB-Infrastruktur AG开始推出自己的GSM铁路(GSM- r)网络，从那时起就一直运营得很成功。截至今天，已覆盖约3500公里轨道，相当于整个铁路网的75%。

在20世纪90年代末，GSM-R被欧洲联盟(EU)指定为运行铁路通信的无线电系统，并因此被欧盟在互操作性技术规范(TSI)中强制使用。

GSM-R基于2G全球移动通信系统（GSM），该系统于20世纪80年代末和90年代初为公共移动通信而设计。与此同时，公共移动网络运营商（PMNOs）开始实施3G通用移动通信系统（UMTS）和4G长期演进（LTE）。截至今天，他们已经开始推出5G，而铁路仍然成功运营GSM-R。

时钟正在为GSM-R滴答

目前，PMNOs正计划慢慢淘汰GSM和UMTS。因此，供应商也在关闭相关设备的开发和生产。由于生产GSM- r设备在经济上是合理的，只有结合生产面向公众市场的GSM设备，GSM- r的时钟正在滴答作响。制造商向铁路公司提供了保证，保证GSM-R技术能够持续使用到2030年，包括备件和维护。在那之前，铁路应该开始将GSM-R网络迁移到新的标准未来铁路移动通信系统(FRMCS)。这被认为是铁路部门雄心勃勃的时间表。

GSM-R与欧洲电信标准研究所（ETSI）密切合作。与第三代合作伙伴计划（3GPP）密切合作，FRMCS正在标准化，其中ETSI是主要利益相关者之一。

2012年，国际铁路联盟(UIC)发起了一项全球计划，以使frmc标准化。大约100名来自铁路、工业和标准化机构的专家，正与多个委员会合作，制订用户需求规格(URS)和功能需求规格(FRS)。铁路规范作为3GPP的输入，实际标准由3GPP编写。由于3GPP专注于公共移动通信，所以3GPP可能会在一些领域放弃标准化。这些空白由ETSI填补。

除了UIC、ETSI和3GPP，其他机构也参与其中，如欧洲铁路供应行业协会(UNIFE)和Shift2Rail (S2R)。欧盟铁路局(ERA)承担了不同机构之间的协调角色。

FRMCS作为促成者

FRMCS的一个基本要求是运输技术的灵活性。这是通过将frmc划分为三个解耦层来实现的:传输层、服务层和应用层。这使得FRMCS能够跟上电信市场快速发展的步伐。从今天的角度来看，FRMCS的首次部署将使用3GPP 5G标准作为传输系统。

铁路的特定服务，如功能寻址、组调用等，是在服务层实现的，并将使用关键任务服务(MCS)。MCS也通过3GPP进行标准化。在服务层之上是应用层，其中包括铁路的具体应用，如欧洲列车控制系统(ETCS)和铁路紧急呼叫(REC)。FRMCS被视为众多不同应用的推动者，如操作无线电(这是必要条件)、自动列车操作(ATO)、乘客信息系统和许多未知的新应用。

目前，以下三个主题在FRMCS计划中进行了大量讨论：

1.规格的可用性和相关的时间计划

FRMCS规范是3GPP第17版的一部分，将在2020年可用。对于2022/2023，欧盟宣布了互操作性技术规范的新版本——命令、控制和信号子系统（TSI CCS）、新功能需求规范（FRS）和新系统需求规范（SRS）草案。这些文件的可用性是FRMCS设备开发的先决条件。根据第一次试验的结果，预计最终FRMCS文件将于2024/2025年提供。

2.可用性的频率

铁路的频谱为4MHz (876-880MHz, 921-925MHz)，但5G的最小块大小为5MHz。因此，铁路目前正在竞争更多的频谱。主要竞争对手是其他大型行业，如汽车行业。通过所谓的“挤压选项”，铁路有望从3MHz GSM-R扩展频段中获得1.6MHz。因此，它们将至少有5.6MHz (4MHz + 1.6MHz)，这允许适合至少一个频率块。这种大小的块只能提供基本的服务，对于容量要求很高的应用来说太小了，比如驾驶室的实时视频。块大小也太小，无法在过渡阶段并行操作GSM-R和FRMCS。

3.从GSM-R到FRMCS的迁移

许多基础设施管理人员目前正处于GSM-R的再投资阶段，因为已安装的基础设施往往已经到了生命的尽头。新设备的折旧周期一般为15年。因此，铁路预计将有几年的过渡期，在此期间，GSM-R和FRMCS将并行运行。这是具有挑战性的各种原因:没有足够的频率并行操作;两个系统同时运行;而从电路交换系统向纯粹基于ip的系统的迁移会影响到铁路事业的所有领域，因此，需要提前精心规划。

目前，ÖBB-Infrastruktur AG研究了以下三个FRMCS迁移场景:

1. 将GSM-R迁移到干线上的FRMCS
2. 通过使用PMNOS的传输资源在分支线上实施FRMCS
3. 由于专用FRMCS频谱的稀缺，将FRMCS流量卸载给PMNOs的传输资源。

自2015年以来,ÖBB基础设施公司与所有三个PMNOS合作，不断完善公共移动覆盖范围。到2020年底，大约1,500公里的主线轨道将充分覆盖广泛的技术。这些包括GSM，UMTS和LTE在频带800,900,1,800,2,100和2,600MHz中。

为此，合作伙伴没有部署专门的铁路覆盖网络，而是沿着轨道建造站点，以填补覆盖漏洞。因此，ÖBB-Infrastruktur AG提供基础设施，包括桅杆、天线和外壳，以及通过光纤电缆供电和宽带骨干。供应商共享这个基础设施，提供他们的基站，并将它们集成到自己的网络中。

为效率，现有的GSM-R站点在可能的任何地方重复使用。使用较高的频率将需要比GSM-R更低的场地间距离。此外，较小的细胞会导致更高的切换频率。因此，必须实现大细胞。这是通过使用光学远程单元系统实现的，并在衔接支架上或小桅杆上安装相应的天线。

部署的一个主要挑战是在不干扰现有运营系统（如GSM-R）的同时保证高质量宽带。因此，考虑了以下规划标准：

• 操作和公共移动通信系统的物理分离——例如，通过使用单独的交换网络和天线
• 使用模块化组件系统，简单快速地安装组件
• 专注于采用射频分量的高质量和可靠性 - 例如，考虑低无源互调值
• 使用多频带系统进行远程单元，天线等，以考虑各种技术和频段
• 足够的信号干扰加上噪声比以实现适当的切换，特别是在上行链路路径中。

随着高质量的公共宽带在铁路沿线可用，新的服务和应用程序也开始可用，其中一些是未知的。在任何情况下，PMNO运输资源被认为是至关重要的，从铁路可用的稀缺资源中卸下FRMCS运输。

目前还调查了与PMNOS的合作，以便在分支机线上使用。目标是利用“作为服务作为服务”，即，不必沿着轨道投资成本密集的布线和网站基础设施。此外，维护人员可以集中在主要联系上。

当然，该项目也显著改善了列车乘客的客户体验。如今，连接不再被认为是“有就好”，而是一种基本服务。

通过所有这些措施，特别是利用PMNO运输资源，ÖBB Infrastructure Tur AG正在为下一代铁路应用以及下一代客户做好准备。