EU-krav tvinger 20 år gammel teknologi ind i danske tog
more_vert
close
close

Vores nyhedsbreve

close
Ved at tilmelde dig accepterer du vores Brugerbetingelser og accepterer, at Mediehuset Ingeniøren og IDA-gruppen lejlighedsvis kan kontakte dig om arrangementer, analyser, nyheder, tilbud mm via telefon, SMS og email. I nyhedsbreve og mails fra Mediehuset Ingeniøren kan findes markedsføring fra samarbejdspartnere.

EU-krav tvinger 20 år gammel teknologi ind i danske tog

ertms
Med ERTMS får lokomotivføreren alle informationer fra displayet i kabinen. Banedanmark begynder i år at installere systemet, som erstatter det gamle ATC-førerrumssignal. Toget på billedet er fra Schweiz, hvor ERTMS er indført. (Foto: Alstom) Foto: Alstom

Fjernbanens nye signalsystem, ERTMS, er baseret på en kommunikationsteknologi, der er forældet og tilbyder for lav båndbredde. Sådan lyder dommen fra forskere på Danmarks Tekniske Universitet, hvor et netop afsluttet ph.d.-projekt belyser problemerne i kommunikationsteknologien GSM-R, som er standard i EU, og som Danmark begynder at implementere i år.

GSM-R er en tilpasning af mobilkommunikationsstandarden GSM, så den er tilpasset jernbaner, heraf navnet GSM-Railway. Teknologien har ifølge forskerne to hovedproblemer: Dels er teknologien så gammel, at den ikke supporteres af producenterne i særlig mange år endnu, og dels er der ikke kapacitet til særlig store datamængder på et GSM-R-netværk.

Kun få kanaler og lille kapacitet

Kapacitetsproblemerne skyldes, at ERTMS-systemet kræver, at GSM-R-standarden både bliver brugt til tale og data. Datakapaciteten for GSM-R er meget begrænset, da hvert tog, der bruger systemet til at sende data, optager en kanal på radiosystemet i lighed med et gammeldags modem, der optager en hel telefonlinje, ligegyldigt hvor stor en datamængde det skal modtage.

»Det begrænsede antal kanaler betyder, at der er grænser for, hvor mange brugere eller togsæt der kan være på systemet ad gangen. Man kan lave forskellige tilpasninger, men den begrænsning vil der altid være på et GSM-R-netværk,« forklarer José Soler, lektor på DTU Fotonik.

Der er typisk 14 tilgængelige ‘kanaler’ ved hver mast, da en mast normalt sender på to såkaldte frekvenskanaler, som hver spænder over 200 kHz, en teknik der er kendt som Frequency Division Multiple Access (FDMA).

Hver frekvenskanal giver plads til syv brugere ved at opdele taletiden på kanalen i tidsintervaller ved hjælp af såkaldt Time Division Multiple Access (TDMA). Hvis der er behov for det, kan man tildele flere frekvenskanaler til en sendemast, men det kan give interferensproblemer.

Begrænsningen betyder ifølge José Soler, at tog ikke kan komme ind i områder, der i forvejen er meget befolkede af tog og personale. Konkret vil det betyde, at togenes GSM-R-radioer bliver den begrænsende faktor for, hvor mange tog der eksempelvis kan nærme sig Københavns Hovedbanegård.

Banedanmark vogter over kanaler

Banedanmark er ganske klar over problemerne og har af samme grund forsøgt at gardere sig mod problemer med antallet af kanaler ved at sørge for, at dataforbindelserne fra de danske tog bliver pakkekoblet og dermed ikke konstant optager en hel kanal på radioen.

Det skyldes, at en rapport udarbejdet af bl.a. Rambøll for Banedanmark allerede i 2008 viste, at signalprogrammet kunne støde ind i problemer med antallet af kanaler, når GSM-R-radionettet ikke blot skulle bruges til taleopkald, men også til data­transmission.

»Rent teknisk er GSM-R et gammelt system. Det er alle enige om. I moderne telekommunikation er det uhensigtsmæssigt, at en datatransmission optager en hel kanal,« siger Morten Søndergaard, program­direktør for Banedanmarks signalprogram, som står for implementeringen af ERTMS-systemet.

»For at sikre os mod kapacitetsproblemer besluttede vi derfor, at leverandørerne skulle levere en pakkekoblet radio til det danske system. Alternativet var at undgå at bruge systemet, når toget er på stationerne. Det har man valgt i flere andre lande,« forklarer han.

Morten Søndergaard påpeger dog, at også denne løsning giver problemer, fordi den kræver et parallelt signalsystem ved stationerne.

Udenlandske tog optager en kanal

Ulempen ved den danske løsning er først og fremmest, at udenlandske tog fortsat vil optage en hel kanal til datatransmission, når de passerer gennem Danmark. Hertil kommer, at det ikke bliver muligt at sende større mængder data gennem netværket, hvis togoperatører eksempelvis vil streame videoovervågning fra togene via systemet. Det skyldes, at hver kanal kun understøtter en datastrøm på op til 9,6 kbps.

»Der er mange forslag til, hvordan man kunne bruge GSM-R til andre ting. Der var på et tidspunkt tale om at give beredskabet adgang også, men hvis vi løber tør for kanaler, standser alle tog i området. Derfor afholder vi os fra at bruge systemet til andre formål. Det er ikke acceptabelt,« siger Morten Søndergaard.

En anden oplagt anvendelse af de mange nye sendemaster, der allerede i dag står langs de danske jernbaner, er at bruge systemet til at forbedre internet i togene, men af samme årsag mener Banedanmark heller ikke, at togenes kommunikationsnetværk skal bruges. Masterne åbner dog for, at teleudbydere kan installere deres sendere langs jernbanen for at forbedre dækningen.

Radioer supporteres ti år endnu

Problemerne med teknologien skyldes først og fremmest, at den er gammel. Det er nu omkring 20 år siden, at GSM-R blev vedtaget som kommunikationsstandard i ERTMS, og den næste version af standarden er netop nu ved at blive forhandlet på plads.

Af samme årsag har producenterne af GSM-R-radioer også meddelt, at teknologien inden for omkring ti år ikke længere vil blive supporteret. Brancheorganisationen UNIFE vurderer, at teknologien supporteres frem til 2025, mens European Railway Agency anslår, at supporten vil stoppe i 2028.

»Det betyder, at supporten fra leverandørerne kan være meget begrænset eller utroligt dyr, når det gælder vedligehold eller udskiftning af udstyr efter 2030, medmindre der ligger en specifik aftale med leverandørerne om det modsatte,« påpeger José Soler.

De udsigter vækker dog ikke bekymring hos Banedanmark. Her påpeger Morten Søndergaard, at levetiden for radioerne alligevel ikke er meget længere.

»Vores tankegang er, at det vil være for gammelt i 2030. Det skal udskiftes efter ca. 15 år. Jeg regner ikke med, at radioerne har en levetid, der er længere end det – i lighed med andre it-komponenter. Vi har på de fleste af vores ting bedt leverandørerne om at supportere i 25 år, men jeg tror ikke på, at vi har en radio med GSM-R til den tid,« vurderer han.

Desuden arbejder Banedanmark for at gøre pakkekobling på GSM-R til den kommende standard i ERTMS-systemets næste version. Ifølge Morten Søndergaard er der opbakning omkring standarden i en række andre lande, selv om beslutningen endnu ikke er taget.

Alternative teknologier er klar

Et netop afsluttet ph.d.-projekt fra DTU Fotonik viser, at LTE, som bl.a. er kendt fra mobiltelefoners 4G-netværk, er en brugbar afløser for GSM-R-teknologien.

Den kinesiske telekommunika­tions-gigant Huawei tilbyder allerede teknologien til interesserede købere, men i Danmark betyder EU-standarden, at det ikke er muligt at vælge en teknologi, der er mere moderne end den 20 år gamle GSM-R-teknologi.

»Da beslutningen om GSM-R blev taget, var det den bedste tilgængelige teknologi, men i dag er der mange alternativer. LTE er klar til at blive brugt, og i Kazakhstan har man implementeret et Tetra-baseret system, og i Australien er forskellige teknologier er i brug samtidig,« siger Aleksander Sniady, som er forfatter til ph.d.-projektet på DTU Fotonik.

Hos Banedanmark er Morten Søndergaard grundlæggende enig i kritikpunkterne af GSM-R-teknologien, men han påpeger, at teknologi af ældre dato ofte er prisen for standardisering på tværs af lande.

»En gammel teknologi er prisen, vi betaler for den standardisering, vi har i EU. Selv om den europæiske standard er gammel teknologi, så vækker den misundelse, når man møder kolleger fra andre områder. I USA er der f.eks. ingen standardisering, hvilket giver andre store problemer,« fortæller han.

Kommentarer (20)

I GSM er det også kun netværket som autentificerer mobilen, ikke omvendt også, så du kunne sådan set sætte dit eget GSM netværk op og snakke med toget.

  • 2
  • 1

OSI modellen fra 1984 opdeler netværksstakken i lag, så man kan udskifte fx transportteknologi uden at påvirke resten.

Dem der laver et stort system eller en standard baseret på een underliggende transport (gsm-r), som ikke kan skiftes ud, bør på hjul og stejle til skræk og advarsel.

Den gode løsning er redundans+failover i transportlaget via. alle tilgængelige transporter, som fx gsm-r, traditionel gsm, tetra, mesh netværk m.v.

  • 6
  • 1

OSI modellen fra 1984 opdeler netværksstakken i lag, så man kan udskifte fx transportteknologi uden at påvirke resten.

Dem der laver et stort system eller en standard baseret på een underliggende transport (gsm-r), som ikke kan skiftes ud, bør på hjul og stejle til skræk og advarsel.

Den gode løsning er redundans+failover i transportlaget via. alle tilgængelige transporter, som fx gsm-r, traditionel gsm, tetra, mesh netværk m.v.

Det er jo en af de helt fundamentale fejl, vi ser i mange systemer, der udtænkes af de mennesker, der skal bruge systemet 'til noget bestemt'. Det er integrationen, der skal mindskes til fordel for et meget mere strengt LEGO-klods princip. Integration skal nærmest blot være det sidste lag 'glanslak' på løsningen. Ja, og så skal det nok være LEGO klodser uden knopper, så hvert lag endnu lettere kan udskiftes.

Der er fx ingen grundlæggende forskel på at broadcaste 'bits' til radio og til fjernsyn, bortset fra den nødvendige datahastighed og lidt forskellige frekvenser, antenner ol.

Alligevel har radio-folket lavet og krampagtigt fastholdt deres helt egen DAB standard og tv-folket har (nødvendigvis) bygget deres egne og bedre standard for digitalt tv. Begge standarder var alt for anvendelses-integrerede - optimeret til vores formål - og så alligevel slet ikke blot 5-7 år senere - hvilket tv-folket dog siden har indset og derfor åbnet for en mere ren lagstruktur i deres nyeste DVB versioner.

Begge standarder er imidlertid udtænkt længe efter 1984, hvor OSIs lagdeling var blevet en standard og endnu længere efter at OSI modellens lagdeling var 'talk of the town'. Alle med bare lidt indsigt i digital kommunikation var allerede sidst i 1970'erne ganske klar over det helt nødvendig i opbygningen i lag.
Lag der hver for sig kun kommunikere med samme lag i andre noder og i egen node kun med nabolag efter en aftalt standard.
Men hvad vidste folk der kendte til AM, FM radio eller PAL fjernsyn om det? De tænkte vel i lyd og billede og 'analogt' vi plejer.

Dur ikke ... Væk!

Ja, det er vel også meget den samme type udvikling, man har set indenfor fx container transport. Her er de gamle fragtskibe, mange typer togvogne og lastbiler afløst at enheder, der kan transportere standard 20/40 fods containere - stort set uanset indhold eller med et indhold, der kræver en speciel, men veldefineret 'Quality of Service' fx køle-containere.

Det er således ikke smart blot at overgå fra en hel mobilteknologi (GSM) til en anden (LTE). Det er de enkelte kommunikationslag, der skal kunne udskiftes hver for sig - og evt. udskiftes on the fly, hvis fx den normale fysiske transmission svigter og man må bruge en anden.

Kunne man fx tænke sig, at bruge en meget lav frekvens - måske en meget langrækkende FM kanal - som nødkommunikation, når nu det første togsammenstød med det nye signalsystem er sket og syv-nitten politikere er gået i panik på TV2News?
Jeg ved ikke om lige dette er nødvendigt, men det er et eksempel på nytten af altid at bruge standarder som lag og veldefinerede byggeklodser.

Lars :)

  • 12
  • 0