Struktura sieci GSM-R

Nowym elementem struktury GSM-R jest jej przystosowanie do obsługi scentralizowanego ruchu teleinformatycznego. Zgodnie z obowiązującymi normami UIC dyspozytor obsługujący duży obszar transportu kolejowego może natychmiast łączyć się bezpośrednio z maszynistami pociągu głosem lub przesyłać odpowiednie komunikaty danych. W przejściowych okresach instalacji sytemu dopuszcza się łączność zdecentralizowaną, w której dyżurny łączy się bezprzewodowo z siecią GSM-R, a dopiero potem sieć łączy go z pociągiem. Podobna procedura - lecz w odwrotnym kierunku - zachodzi podczas inicjowania połączeń od pracowników obsługujących tabor kolejowy do dyżurnego ruchu.

Stacje bazowe sieci publicznej GSM zwykle są połączone z sobą w architekturze gwiazdy. W systemach łączności kolejowej GSM-R, ze względu na bezpieczeństwo pasażerów i inne wymagania, instaluje się zamknięte układy pętlowe z wielopunktowymi (redundancyjnymi) połączeniami między BTS (stacje nadawcze) i BSC (sterowniki). Takie rozwiązania są często używane w miejscach o podwyższonym zagrożeniu, obejmującym tunele lub głębokie wykopy. Są one tak projektowane, aby czas zestawiania połączenia głosowego generowanego w trybie awaryjnym przez dowolną stację ruchomą do jednego lub wielu odbiorców nie przekraczał sekundy (dokładniej 700 ms) i nie mógł być zablokowany przez jakikolwiek inny terminal aktywny, co stanowi istotę działania nowego systemu.

W systemie GSM-R można korzystać z trzech typów komórek obszarowych: obsługujących wyłącznie szlaki kolejowe (liniowe struktury szlakowe), obsługujących linie kolejowe i przyległe tereny (stacyjne struktury sektorowe) oraz komórki przeznaczone do obsługi pozostałych obszarów związanych z koleją. Każda komórka może obsługiwać wszystkie radiotelefony klasy GSM-R, a ewentualne ograniczenia wynikają jedynie z ustalonego systemu priorytetów. Połączenia między kolejowymi centralami radiowymi można tworzyć, wykorzystując istniejącą kolejową sieć telekomunikacyjną lub bezpośrednie łącza radiowe między centralami.

Istotne zmiany wprowadzono w konstrukcji i funkcjach radiotelefonów GSM-R, przystosowanych do szybkiego nawiązywania łączności zarówno w normalnej pracy, jak i w trybie awaryjnym. Oprócz tradycyjnych połączeń głosowych i przesyłania wiadomości kanałami SMS terminale te mają dodatkowe funkcje identyfikacyjne, takie jak: CLIP, CLIR, CoLP i CoLR, wraz z możliwością prowadzenia rozmów grupowych: 3-osobowych, 6-osobowych lub więcej. Ich funkcje użytkowe upodabniają je do walkie-talkie, które umożliwiają natychmiastowe połączenia w ramach grupy, bezpośrednie transmisje między radiotelefonami czy dyspozytorską komunikację rozsiewczą. Standardem stają się często używane dodatkowe funkcje głosowe, obejmujące przekierowanie rozmów, oczekiwanie na połączenia czy ich zawieszanie.

Europejskie wdrożenia GSM-R

Po licznych próbach i pierwszym udanym wdrożeniu komercyjnym kolejowego systemu GSM-R w Szwecji (1998 r.), systemy łączności oparte na tej technologii od kilku lat działają w 12 krajach europejskich (Niemcy, Wlk. Brytania, Włochy, Hiszpania, Holandia, Szwajcaria, Słowacja, Belgia, Finlandia, Norwegia i Francja). Kolejnych 18 krajów rozpoczęło wdrażanie tych systemów w 2003 r. Do końca 2004 r. sieci GSM-R miały funkcjonować w 32 krajach europejskich, a pierwsze próbne instalacje w standardzie GSM-R pojawiły się w krajach azjatyckich (strefa Pacyfiku), Ameryce Północnej, na Środkowym Wschodzie oraz w Afryce.

Największą liczbę zainstalowanych systemów GSM-R na Starym Kontynencie ma Nortel Networks, który rozpoczął wdrożenia (1999 r.) takiej komunikacji dla Deutsche Bahn (DB) w Niemczech. Instalowana przez Nortela sieć łączności GSM-R dla DB (zawierająca ok. 2800 bazowych stacji nadawczych BTS) ma być skompletowana w 2004 r., a pełne jej uruchomienie z przełączaniem w sieci szkieletowej ma nastąpić w 2005 r. Podstawą działania sieci kolejowej Nortela są uniwersalne stacje bazowe BTS S8000, stacje BTS S8002 (zewnętrzne) oraz BTS S8003 (wewnętrzne), współpracujące przez skalowaną platformę sterującą BSC/TCU 3000. Platforma ta zezwala na transport głosu i danych w komplementarnych technologiach transportowych GPRS i EDGE. Kolejowe rozwiązania firmy Nortel obsługiwały w 2003 r. ok. 60 tys. km europejskich traktów torowych, z przewidywanej do takiej obsługi puli ponad 90 tys. km linii szlakowych. W ubiegłym roku firma rozpoczęła kolejne instalacje w Chinach, Hiszpanii i Anglii oraz Republice Czeskiej (wspólnie z Kapschem).

Przy wdrażaniu projektów GSM-R w poszczególnych krajach Europy Środkowo-Wschodniej współpracują ze sobą różne firmy teleinformatyczne, dzięki czemu szybciej postępuje ujednolicenie ponadgranicznej komunikacji kolejowej w tych krajach. Silną pozycję w produkcji terminali komórkowych działających w tym standardzie ma francuska firma Sagem, która specjalizuje się nie tylko w tradycyjnych telefonach GSM, ale również w rozwiązaniach specjalistycznych terminali dla kolei. Firma dostarcza je różnym podmiotom zainteresowanym wdrażaniem kompletnych projektów łączności kolejowej.

Na podobnych zasadach współpracują ze sobą firmy Kapsch CarrierCom AG i Nortel Networks, uzupełniając się wzajemnie firmowymi komponentami potrzebnymi do instalacji systemów kolejowych. W ubiegłym roku Kapsch CarrierCom wygrała międzynarodowy przetarg o wartości 8 mln euro na dostawę jednolitego systemu łączności GSM-R dla Kolei Czeskich, który wspólnie z Nortelem zainstaluje w międzynarodowym korytarzu szynowym od niemiecko-czeskiej granicy przez Pragę do Kolina. Wdrażany system nie tylko umożliwia komunikację między maszynistą a pracownikami służby ruchu, ale przede wszystkim usprawni kierowanie ruchem pociągów w tym rejonie Europy. Podobne systemy łączności GSM-R zostały zainstalowane przez firmę w Hiszpanii i Francji oraz niedawno w Niemczech, Chorwacji, na Węgrzech oraz w Słowacji.

Wspólne projekty kolejowej komunikacji komórkowej oraz sterowania zestawami pociągów realizują również Alcatel i Siemens. Konsorcjum Alcatela, które ma duże doświadczenie w instalowaniu kolejowych systemów transmisyjnych w Europie i Polsce (kilka tys. km zrealizowanych linii teletransmisyjnych), a także we wdrażaniu projektów GSM-R i systemów sterowania ruchem kolejowym ETCS (European Train Control System), jest dla polskiego kolejnictwa naturalnym partnerem przy budowie infrastruktury GSM-R.

Znaczącym dostawcą rozwiązań GSM-R nie tylko dla europejskiego kolejnictwa jest Siemens. Po pierwszym komercyjnym uruchomieniu (2000 r.) łączności na moście Oresund między Danią a Szwecją, firma rozszerzyła działalność tego sektora, wykorzystując w tym celu własne stacje radiokomunikacyjne GSM z transmisją GPRS oraz przyłączane do sieci bezprzewodowej firmowe serwery bazodanowe @vantage CSM-8000 (HLRi). Kolejowe rozwiązania GSM-R Siemensa zainstalowano już w kilku krajach europejskich, m.in. w Hiszpanii, Włoszech, Szwajcarii, Holandii, Belgii, na Węgrzech i krajach skandynawskich. Jeden z ostatnich dużych projektów GSM-R, wykonywanych przez Siemensa dla Szwecji i obejmujący 7500 km traktów kolejowych, miał być ukończony w 2004 r.

Projektowaniem aplikacji w standardzie GSM-R zajmuje się uruchomione niedawno we Wrocławiu centrum projektowe Siemensa SDC (Software Development Center, 400 pracowników), w którym oprócz projektowania aplikacji komórkowych 3G (UMTS), dokonuje się integracji rozwiązań sieci inteligentnych z wszystkimi projektami GSM-R dostarczanymi przez firmę na cały świat. A także integracji sieci pakietowych z rozwiązaniami kolejowymi w krajach północno-wschodniej Europy (kraje skandynawskie, Polska, Republika Czeska). Według firmowych informacji do tej pory rozwiązania GSM-R Siemensa obsługują w Europie 30 tys. km traktów kolejowych, co lokuje firmę w czołówce dostawców takich systemów.

W kraju bez zmian

W Polsce niestety żaden kolejowy system GSM-R nie działa, a więc opóźnienie w stosunku do krajów europejskich jest znaczące. Opracowaniem strategii wdrażania takich systemów w kraju zajmuje się spółka Telekomunikacja Kolejowa. Pierwsze pilotażowe projekty łączności kolejowej, przewidywane do instalacji przed laty na szybkiej trasie międzynarodowej w okolicach Poznania, nie zostały wdrożone. Na taki stan rzeczy niewątpliwie miał wpływ brak dostępu do uzgodnionych przez UIC zakresów częstotliwości radiowych dla kolejnictwa. Nowe pasma radiowe dla systemu GSM-R zostały udostępnione przez służby wojskowe dopiero na początku 2004 r.

Obecnie Telekomunikacja Kolejowa przygotowuje się do sformułowania i ogłoszenia przetargów firmowych na dostawę sprzętu i aplikacji w systemie GSM-R na niektórych odcinkach traktów kolejowych w Polsce (jakich - pozostaje tajemnicą organizatora przetargu). Winny one być ogłoszone najpóźniej w 2005 r., aby nie stracić kolejnych funduszy unijnych wspomagających ten rozwój. Uzyskanie informacji kto ma szansę być głównym dostawcą infrastruktury, kiedy będą zainstalowane pierwsze systemy łączności GSM-R w Polsce i gdzie pojawią się pilotażowe trakty kolejowe w chwili obecnej jest niemożliwe. Wiadomo jedynie, że będą to standardowe usługi sieci GSM-R. Należy mieć nadzieję, że chociaż teraz wyprzedzają nas zarówno zachodni, jak i południowi sąsiedzi (Czechy, Słowacja), za rok lub dwa systemy nowoczesnej łączności kolejowej ruszą jednak z miejsca i jak zwykle dogonimy świat.

A wiadomo przecież, że rozwiązania te zwiększają przepustowość infrastruktury kolejowej, dzięki czemu ten transport staje się bardziej konkurencyjny w stosunku do drogowego, co jest ważnym elementem rozwoju kraju tranzytowego na strategicznym kierunku wschód-zachód. Systemy GSM-R można również stosować w wielu aplikacjach usprawniających przewozy i transport kolejowy poprzez: monitorowanie taboru, logistykę ruchu pojazdów, łączność z telefonów awaryjnych, sterowanie zaporami na przejazdach kolejowych, sterowanie systemami głośników instalowanymi na stacjach wraz z przekazem obrazu ze stacji bezobsługowych.