GSM-R und FRMCS: der Zugfunk, der die Züge fahren lässt
GSM-R ist das eigene Funknetz der Eisenbahn: Es verbindet Triebfahrzeugführer, Betriebszentrale und Streckenpersonal auf reservierten Frequenzen und überträgt die Daten der Zugbeeinflussung ETCS. Sein designierter Nachfolger heißt FRMCS und basiert auf 5G: Der Übergang wird ab 2030 erwartet, mit einer langen Phase der Koexistenz beider Netze. Wir zeigen, was GSM-R ist, auf welchen Frequenzen es arbeitet, welche Funktionen es vom öffentlichen Mobilfunk unterscheiden und was sich mit FRMCS ändert.
Was ist GSM-R
GSM-R steht für GSM-Railway: Es ist die bahnspezifische Ausprägung des Mobilfunkstandards GSM, europaweit von der UIC (dem internationalen Eisenbahnverband) über die EIRENE-Spezifikationen festgelegt. Über dieses Netz läuft der gesamte betriebliche Bahnfunk: Der Triebfahrzeugführer spricht mit der Betriebszentrale, empfängt Notrufe und tauscht entlang der Strecke die Daten der Zugsicherung aus.
Anders als ein öffentliches Mobilfunknetz wird GSM-R vom Betreiber der Eisenbahninfrastruktur errichtet und betrieben: Jedes Land hat sein eigenes Netz, verantwortet vom jeweiligen nationalen Infrastrukturbetreiber (in Italien RFI). Die Basisstationen stehen entlang der Gleise, die Funkversorgung wird auf die Strecke geplant und nicht auf die Fläche, und die Verfügbarkeitsanforderungen sind die eines Systems für kritische Kommunikation, nicht die eines kommerziellen Dienstes.
Die Frequenzen von GSM-R
GSM-R arbeitet in einem reservierten Ausschnitt des 900-MHz-Bands, getrennt von den Frequenzen der öffentlichen Netzbetreiber:
| Band | Uplink (Zug → Netz) | Downlink (Netz → Zug) |
|---|---|---|
| GSM-R | 876–880 MHz | 921–925 MHz |
| E-GSM-R (Erweiterung, national vergeben) | 873–876 MHz | 918–921 MHz |
Die Nähe zum 900-MHz-Band der öffentlichen Netzbetreiber ist kein Detail am Rande: Benachbarte kommerzielle 4G- und 5G-Träger können die GSM-R-Empfänger an Bord stören. Das ist einer der Gründe, warum die Funkqualität einer Strecke mit Messungen im Feld überprüft werden muss und nicht nur in der Planung.
Funktionen, die der öffentliche Mobilfunk nicht bietet
GSM-R ergänzt den GSM-Standard um ein Paket von Funktionen für den Eisenbahnbetrieb, zusammengefasst unter der Bezeichnung ASCI:
- Gruppenrufe (VGCS): Alle Beteiligten eines Streckenabschnitts nehmen an derselben Konversation teil, wie in einem professionellen Funknetz.
- Rundrufe (VBS): Eine Durchsage erreicht auf einen Schlag alle Züge eines Gebiets.
- Priorität und Vorrangschaltung (eMLPP): Kritische Rufe kommen immer durch, auch bei ausgelastetem Netz, und verdrängen weniger dringende Gespräche.
- Eisenbahnnotruf (REC): erreicht in wenigen Sekunden alle Züge und Betriebsstellen des betroffenen Bereichs.
- Funktionale Adressierung: Gerufen wird „Zug 9615“ oder „der Triebfahrzeugführer auf Gleis 3“, nicht eine persönliche Rufnummer: Die Adressierung folgt der Funktion und dem Ort, nicht der SIM-Karte.
An Bord laufen diese Funktionen über die Cab Radio, das im Führerstand installierte GSM-R-Endgerät; das Streckenpersonal nutzt tragbare GSM-R-Handfunkgeräte, die für den Bahnbetrieb zugelassen sind.
GSM-R, ERTMS und ETCS: das Zusammenspiel
GSM-R ist eine der beiden Säulen von ERTMS, dem europäischen System für das Eisenbahnverkehrsmanagement. Die andere Säule ist ETCS, das System zur Zugbeeinflussung: Auf den fortgeschrittenen Stufen (ETCS Level 2) laufen die Position des Zuges und die Fahrterlaubnisse genau über das GSM-R-Netz, kontinuierlich zwischen Fahrzeug und Strecke.
Deshalb stellen die EIRENE-Spezifikationen auf ETCS-Strecken strengere Versorgungsanforderungen: Bei gleichbleibender Versorgungswahrscheinlichkeit (95 %) steigt der geforderte Mindestsignalpegel, von −98 dBm für die Sprachkommunikation auf −95 dBm auf ETCS-Strecken und bis auf −92 dBm oberhalb von 280 km/h. Ein Funkloch ist dann nicht nur ein verlorenes Gespräch, sondern ein Datenpaket der Zugsicherung, das nicht ankommt.
Die GSM-R-Versorgung im Tunnel
Der heikelste Punkt eines GSM-R-Netzes ist der Tunnel: Das Signal der äußeren Basisstationen dringt nicht unter den Berg, und die Versorgung muss mit dedizierten Anlagen neu aufgebaut werden, typischerweise mit Strahlungskabeln oder DAS-Systemen, die von Repeatern gespeist werden.
Genau auf diesem Terrain arbeitet Teleproject seit zwanzig Jahren: Planung der Funkversorgung im Tunnel, Installation der Anlagen, Überwachung der Strahlungskabel und Messungen vor Ort, für Eisenbahnen und kritische Infrastrukturen. Dieselben Kompetenzen, die unsere Lösungen für Bahn und Metro beschreiben.
FRMCS: was es ist und wann es kommt
FRMCS (Future Railway Mobile Communication System) ist der von der UIC festgelegte Standard, der GSM-R ablösen soll. Er basiert auf 5G, ist durchgehend IP-basiert und ist darauf ausgelegt, weit größere Datenmengen zu übertragen: nicht nur Sprache und Zugsicherung, sondern auch Telemetrie, Video und Anwendungen zur Automatisierung des Fahrbetriebs.
Für FRMCS hat Europa neue eigene Frequenzen vorgesehen: das Band 1900–1910 MHz (n101) und einen Teil des 900-MHz-Bands (n100). In mehreren europäischen Ländern laufen bereits Erprobungen; die eigentliche Migration wird ab 2030 erwartet und wird schrittweise verlaufen, mit beiden Netzen jahrelang parallel im Betrieb auf derselben Strecke: Die Unterstützung von GSM-R ist bis etwa 2035 vorgesehen.
FRMCS gegen GSM-R: was sich ändert
| GSM-R | FRMCS | |
|---|---|---|
| Technologie | 2G (GSM) | 5G |
| Frequenzen | 876–880 / 921–925 MHz | 1900–1910 MHz (n101), 900 MHz (n100) |
| Übertragung | Leitungsvermittelte Sprache, begrenzte Daten | Durchgehend IP, Breitband |
| Anwendungen | Sprache, ETCS L2 | Sprache, ETCS, Telemetrie, Video, Automatisierung |
| Status | Im Betrieb | Erprobungen laufen, Migration ab 2030 |
Kurz gesagt: FRMCS ist keine Ausbaustufe von GSM-R, sondern ein neues Netz auf neuen Frequenzen. Wer eine Strecke betreibt, muss neu planen, neu versorgen und neu abnehmen, Tunnel eingeschlossen.
Von der Planung zur Messung im Feld
Ob das Netz heute GSM-R heißt oder morgen FRMCS, der Fixpunkt bleibt derselbe: Die in der Planung zugesagte Funkversorgung muss überprüft und dauerhaft gehalten werden. Wie das geht, haben wir in einem eigenen Leitfaden zur Überwachung des GSM-R-Netzes beschrieben, mit den zu beobachtenden Parametern und den EIRENE-Schwellen; die kontinuierliche Überwachung der Pegel entlang der Strecke übernehmen fest installierte Messsonden wie der TP-CELLX.
Häufig gestellte Fragen
Wofür steht die Abkürzung GSM-R?
GSM-Railway: die Eisenbahnvariante des Mobilfunkstandards GSM, von der UIC über die EIRENE-Spezifikationen festgelegt. Das „R“ steht für Railway, also Eisenbahn.
Was ist ein GSM-R-Funkgerät?
Ein für das GSM-R-Netz zugelassenes Funkendgerät: die Cab Radio, die für den Triebfahrzeugführer im Führerstand installiert ist, oder das Handfunkgerät des Streckenpersonals. Gegenüber einem gewöhnlichen Telefon beherrscht es die bahnspezifischen Funktionen: Gruppenrufe, Priorität, Notruf und funktionale Adressierung.
Warum nutzt die Bahn nicht das normale Mobilfunknetz?
Weil ein öffentliches Netz nicht leistet, was der Bahnbetrieb braucht: eine auf die Strecke geplante Funkversorgung, absolute Priorität kritischer Rufe, Gruppen- und Notrufe, die Verfügbarkeit eines Mission-Critical-Systems. GSM-R nutzt reservierte Frequenzen und ein eigenes Netz, betrieben vom Infrastrukturbetreiber.
Welche Frequenzen nutzt FRMCS?
Das eigens vorgesehene Band 1900–1910 MHz (n101) und einen Teil des 900-MHz-Bands (n100), europaweit festgelegt. Es sind andere Frequenzen als die von GSM-R, das technisch noch aus der 2G-Welt stammt und voraussichtlich bis etwa 2035 unterstützt wird: Deshalb erfordert die Migration eine neue Planung der Funkversorgung, Tunnel eingeschlossen.