FRMCS: Nowoczesne Technologie Cyfrowe

11 miesięcy temu

Jednym z priorytetowych kierunków rozwoju transportu kolejowego na świecie oraz w Unii Europejskiej jest tworzenia nowoczesnych technologii cyfrowych w taki sposób, aby były przyjazne dla środowiska naturalnego i dostępne dla użytkowników systemu transportowego. Mam tutaj na myśli zarządców infrastruktury kolejowej oraz przewoźników, zarówno pasażerskich jak i cargo.

Rola Technologii Cyfrowych w Kolejnictwie

Ważną rolę w tym systemie przypisuje się transportowi szynowemu, który potrzebuje technologii cyfrowych do wypełnienia pełnego komponentu – od zakupu biletu i zarzadzania informacją pasażerską, po bardziej skompilowane systemy takie jak zarządzanie ruchem kolejowych i jego bezpieczeństwem. Jednocześnie radykalne i bardzo dynamiczne zmiany w otoczeniu cyfrowym, jakie niesie technologia 5G, a w przyszłości 6G, powodują, iż katalizatorem zmian stają się technologie teleinformatyczne.

Wyzwania Nowoczesnej Kolei

Wymagają̨ one jednak dokonania modyfikacji dotychczasowych modeli biznesowych i strategii przedsiębiorstw kolejowych. W ewolucji tej wiodącą rolę będzie odgrywał FRMCS – Future Railway Mobile Communication System. FRMCS to standard łączności obejmujący systemy komunikacji mobilnej wymagającej 5G. FRMCS umożliwi zwiększenie pojemności i przepustowości istniejących sieci kolejowych, oraz zoptymalizują się ich koszty.

Nowy Model Współpracy i Budowy Infrastruktury

Nie boję się powiedzieć, iż przed nami rewolucja wspólnego budowania systemów – model wspólnej budowy i współpracy, gdzie operatorzy infrastruktury mobilnej i operatorzy kolejowi będą wspólnie planować, budować i utrzymywać sieci FRMCS na poziomie RAN (Radio Access Network – część radiowa systemu, czyli zasięg radiowy wzdłuż linii kolejowych i w pociągach). Tego typu rozwiązania w PL i UE to nowość na rynku telekomunikacyjnym. W takim modelu współpracy w Polsce w latach 2011 – 2015 były budowane sieci FO (światłowody), gdzie T- Mobile wspólnie z TK Telekom z grupy PKP S.A. prowadziły taki projekt w charakterze pilotażu. w tej chwili możemy budować całe systemy cyfrowe, potrzebna jest tylko odpowiedzialna decyzja wszystkich interesariuszy po stronie spółek Skarbu Państwa związanych z sektorem kolejowym oraz MNO w Polsce (operatorzy mobilni).

Korzyści dla Transportu Kolejowego

Skorzysta na tym cały sektor, a pasażer wreszcie będzie miał dostęp do prawdziwych cyfrowych usług. Koszty budowy, a co za tym idzie koszty utrzymania, rozłożą się na kilu interesariuszy, zatem końcowo zyska cały sektor, zmniejszymy ślad węglowy, nie dublując budowanej infrastruktury. Docierają do mnie sygnały, iż firmy sektora kolejowego, planują swoje rozwiązania chmurowe, chcą budować swój oddzielny CLOUD, co uważam za niewłaściwe podejście. Menadżerowie rynku kolejowego odpowiedzialni za Telekomunikacje i IT w sektorze kolejowym muszą zacząć odważnie mówić o oszczędnościach. FRMCS jest kluczowym czynnikiem umożliwiającym cyfryzację transportu kolejowego zaprojektowanym przez UIC (Międzynarodowy Związek Kolei).

Historia i Przyszłość Cyfrowej Kolei

W marcu 2016 roku branżowe organizacje kolejowe CER, CIT, EIM i UIC opublikowały dokument pt. A Roadmap for Digital Railways, w którym za główne kierunki wykorzystania technologii cyfrowych w transporcie kolejowym w Europie uznano już w tamtym czasie:

kreowanie oferty usieciowionej kolei, wykorzystującej niezawodną łączność, zapewniającej bezpieczeństwo, wydajność i atrakcyjność usług kolejowych;
poprawę̨ satysfakcji klientów poprzez oferowanie wartości dodanej dla pasażerów, zwiększenie przepustowości, niezawodności i efektywności kolei m.in. poprzez automatyzację procesów, poprawę konkurencyjności kolei poprzez optymalne wykorzystywanie danych.

Od 2021 prowadzone są badania i certyfikacje nad dokumentami pod następcę GSM-R. FRMCS jest następcą GSM-R do komunikacji operacyjnej na sieciach kolejowych i on będzie mógł również zapewnić pasażerom łączność mobilną. Czy zostanie wdrożony? Również powraca pytanie, w jaki sposób zostanie sfinansowany? Ze względu na koszty naturalne byłoby współdzielenie budowy sieci i wykorzystanie jej potencjału. Wyzwania związane z wprowadzeniem i rozbudową sieci FRMCS są z pewnością porównywalne z wprowadzeniem GSM-R. Począwszy od wprowadzenia FRMCS, przez całą fazę migracji, tabor będzie musiał być kompatybilny z obydwoma systemami zarówno GSM-R jak i FRMCS. Dlatego ważne jest jak najszybsze zdefiniowanie pokładowych rozwiązań GSM-R/FRMCS i uwzględnienie tych wymagań w ciągłym rozwoju nowych platform pojazdów. Skoordynowane działania na rzecz pierwszego zastosowania i pilotażu na rynku europejskim stanowiłyby istotny krok w kierunku pomyślnego wprowadzenia nowego systemu komunikacji do sieci kolejowych.

Kluczowe Zadania w Implementacji FRMCS

Działania te mogą obejmować następujące zadania:

walidację określonych systemów technicznych FRMCS w rzeczywistym środowisku kolejowym (przytorowe i pokładowe),
weryfikację podejścia sieci hybrydowej łączącej różne radiowe sieci dostępowe RAN i różne technologie,
analizę konsekwencji planowania radiowego FRMCS pod względem zasięgu, jakości usług i zakłóceń dla rzeczywistych sieci,
optymalizację odpowiednich parametrów systemu dla zastosowań kolejowych w różnych warunkach,
ocenę koncepcji migracji umożliwiającej płynne przejście z GSM-R do FRMCS, co obejmuje ewolucję pokładowego systemu łączności w celu obsługi aplikacji ERTMS w fazie przejściowej,
ocenę profili bezpieczeństwa komunikacji kolejowej.

Wspólne projekty zarządców infrastruktury w Europie zapewniłby adekwatną koncentrację wszystkich zaangażowanych stron oraz wsparcie dostawców i laboratoriów w celu pomyślnego uruchomienia FRMCS w krajach europejskich. Podejście takie pozwoliłoby również na wykorzystanie wyników i ustaleń z projektów przygotowywanych w UE i przełożenie ich na optymalne do wdrożenia rozwiązania komercyjne, prezentujące korzyści płynące z intensywnych prac badawczych UE. Mamy za sobą pilotaże FRMCS na sieci DB z Ericsson i DigitaleSchiene w Niemczech, oraz we Francji na sieci SNCF z Alstom.

Przyszłość Sieci FRMCS i Znaczenie Technologii 5G dla Kolei

Jak powinna wyglądać przyszłość sieci FRMCS na kolei? Sieć 5G i rozwój technologii FRMCS na infrastrukturze kolejowej pozwoli na jeszcze szybszą mobilna łączność w systemach pokładowych i przytorowych, które są w tej chwili oczekiwane przez większość zarządców infrastruktury jak również pasażerów w Polsce i UE. Szybka i stabilna transmisja danych jest także niezbędna dla eksploatacji kolejowych systemów bezpieczeństwa. Jednak zapewnienie niezawodnej, ekonomicznej łączności radiowej nie jest łatwe. Prace nad polskim GSM-R jeszcze trwają, nie znamy terminu ich zakończenia, a oddanie samego systemu do końca 2023 w skali całego kraju raczej nie będzie możliwe. Z inicjatywy NetWorkS!, Instytutu Kolejnictwa, Alstom i Ericsson pojawiła się inicjatywa pilotażu nowego rozwiązania sygnalizowanych powyżej wyzwań w Polsce. Sygnatariusze listu intencyjnego opracują wspólne projekty badawczo-rozwojowe, przeprowadzą weryfikację wymagań i rozwiązań w rzeczywistych warunkach kolejowych, tj. na pełnowymiarowym torze, oraz stworzą i rozwiną modele szkoleniowe i certyfikacje systemu FRMCS.

„Zgodnie z postanowieniami listu intencyjnego: Alstom dostarczy nowoczesny podsystem sterowania dla pojazdów. Ericsson dostarczy rozwiązanie radiowej sieci telekomunikacyjnej. NetWorkS! zapewni kompetencje w zakresie rozwiązań telekomunikacyjnych w sektorze transportu kolejowego oraz budowy i utrzymania sieci testowej FRMCS. Instytut Kolejnictwa dostarczy niezbędną infrastrukturę badawczą, gdzie system FRMCS będzie poddawany testom.” Wszystko to jako realizacja pilotażu technologii FRMCS, który przyniesie wymierne odpowiedzi w zakresie możliwości, koordynacji i stosowania konkretnych technologii.

Zatem patrząc na przedłużająca się niemiłosiernie budowę GSM-R w Polsce, jest światło w tunelu na prawdziwą cyfryzację z partnerami, którzy sieci krytyczne budują z powodzeniem w całej Polsce i UE od wielu lat.

Znaczenie Rozwoju Technologicznego dla Konkurencyjności i Innowacyjności

Technologia 5G daje liczne możliwości rozwoju wielu obszarom gospodarki. Powstaje coraz więcej pytań o strategię rozwoju, wykorzystanie ogromnego potencjału 5G w budowaniu innowacyjności i konkurencyjności poszczególnych sektorów. W jakim stopniu wykorzystamy potencjał 5G do zniwelowania długu technologicznego i budowania przewagi konkurencyjnej? Z ciekawością będę się przyglądał w jakim kierunku podążymy.

Perspektywy Na Przyszłość

Branża dostawców związanych z systemami telekomunikacyjnymi dla kolei w Europie jest przekonana, iż inicjatywa wspierająca pierwsze zastosowania rynkowe oraz projekty pilotażowe dotyczące wprowadzenia FRMCS utoruje drogę do przyszłej komunikacji systemu i jako taka znacząco przyczyni się do osiągania korzyści płynących ze zmian w kolejnictwie. Zauważmy, iż 10 sierpnia 2023 pojawiło się ROZPORZĄDZENIE WYKONAWCZE KOMISJI (UE) 2023/1695 w sprawie technicznej specyfikacji interoperacyjności w zakresie podsystemów „Sterowanie” systemu kolei w Unii Europejskiej i uchylające rozporządzenie (UE) 2016/919, zatem FRMCS 1900 MHz – 1910 MHz staje się faktem. CPK już powinno rozważyć zmianę w planowaniu strategicznym i podjeść do planowania radiowego pod FRMCS wspólnie z operatorami MNO w PL. Przyszedł czas modrego gospodarowania budżetem z zachowaniem strategii innowacyjności i bezpieczeństwa sieci IT/OT.

Piotr Kubicki
Dyrektor ds. Rozwoju Projektów Kolejowych NetWorkS!
Przewodniczący Komisji ds. 5G i telematyki na Kolei – przy Polskiej Izbie Kolei