GSM-R e FRMCS: la radio che fa viaggiare i treni
Il GSM-R è la rete radio dedicata delle ferrovie: collega il macchinista, la centrale operativa e il personale di terra su frequenze riservate, e trasporta i dati del sistema di controllo marcia treno ETCS. Il suo successore designato si chiama FRMCS ed è basato sul 5G: la transizione è attesa a partire dal 2030, con un lungo periodo di coesistenza tra le due reti. Vediamo cos'è il GSM-R, su quali frequenze lavora, quali funzioni lo distinguono dalla rete dei telefoni comuni e cosa cambierà con FRMCS.
Cos'è il GSM-R
GSM-R significa GSM-Railway: è l'adattamento ferroviario dello standard cellulare GSM, definito a livello europeo dall'UIC (l'unione internazionale delle ferrovie) attraverso le specifiche EIRENE. È la rete con cui il macchinista parla con la centrale operativa, riceve le chiamate di emergenza e scambia i dati di segnalamento lungo la linea.
A differenza di una rete cellulare pubblica, il GSM-R è costruito e gestito dal gestore dell'infrastruttura ferroviaria: ogni paese ha la propria rete, curata dal proprio gestore nazionale (in Italia RFI). Le stazioni radio base sono disposte lungo i binari, la copertura è progettata sulla linea ferroviaria e non sul territorio, e i requisiti di disponibilità sono quelli di un sistema per le comunicazioni critiche, non di un servizio commerciale.
Le frequenze del GSM-R
Il GSM-R lavora in una porzione riservata della banda 900 MHz, separata da quella degli operatori pubblici:
| Banda | Uplink (treno → rete) | Downlink (rete → treno) |
|---|---|---|
| GSM-R | 876–880 MHz | 921–925 MHz |
| E-GSM-R (estensione, su base nazionale) | 873–876 MHz | 918–921 MHz |
La vicinanza con la banda 900 MHz degli operatori pubblici non è un dettaglio: le portanti 4G e 5G commerciali adiacenti possono interferire con i ricevitori GSM-R di bordo, ed è uno dei motivi per cui la qualità radio delle linee va verificata con misure sul campo e non solo a progetto.
Le funzioni che il GSM pubblico non ha
Il GSM-R aggiunge allo standard GSM un pacchetto di funzioni pensate per l'esercizio ferroviario, note come ASCI:
- Chiamate di gruppo (VGCS): tutti gli operatori di una tratta partecipano alla stessa conversazione, come in una rete radio professionale.
- Chiamate broadcast (VBS): un annuncio raggiunge in un colpo solo tutti i treni di un'area.
- Priorità e prelazione (eMLPP): le chiamate critiche passano sempre, anche a rete carica, sospendendo quelle meno urgenti.
- Chiamata di emergenza ferroviaria (REC): raggiunge in pochi secondi tutti i treni e i posti di controllo della zona interessata.
- Numerazione funzionale: si chiama «il treno 9615» o «il macchinista del binario 3», non un numero di telefono personale: l'indirizzamento segue la funzione e la posizione, non la SIM.
A bordo queste funzioni passano dalla cab radio, il terminale GSM-R installato in cabina di guida, mentre il personale di terra usa telefoni GSM-R portatili omologati per l'ambiente ferroviario.
GSM-R, ERTMS ed ETCS: come lavorano insieme
Il GSM-R è uno dei due pilastri dell'ERTMS, il sistema europeo di gestione del traffico ferroviario. L'altro pilastro è l'ETCS, il sistema di controllo della marcia del treno: ai livelli più avanzati (ETCS Livello 2), la posizione del treno e le autorizzazioni al movimento viaggiano proprio sulla rete GSM-R, in modo continuo tra bordo e terra.
Per questo le specifiche EIRENE impongono requisiti di copertura più severi sulle linee ETCS: a parità di probabilità di copertura (95%), sale il livello minimo di segnale richiesto, da −98 dBm per la voce a −95 dBm sulle linee ETCS, fino a −92 dBm oltre i 280 km/h. Un buco radio non è solo una chiamata persa, è un dato di segnalamento che non arriva.
La copertura GSM-R in galleria
Il punto più delicato di una rete GSM-R è la galleria: il segnale delle stazioni radio base esterne non penetra sotto la montagna, e la copertura va ricostruita con impianti dedicati, tipicamente cavi radianti o sistemi DAS alimentati da ripetitori.
È il terreno su cui Teleproject lavora da vent'anni: progettazione della copertura radio in galleria, installazione degli impianti, monitoraggio dei cavi radianti e verifiche sul campo, per ferrovie e infrastrutture critiche. Le stesse competenze descritte nelle nostre soluzioni per ferrovie e metropolitane.
FRMCS: cos'è e quando arriva
FRMCS (Future Railway Mobile Communication System) è lo standard definito dall'UIC per sostituire il GSM-R. È basato sul 5G, è interamente IP e nasce per trasportare molti più dati: non solo la voce e il segnalamento, ma anche telemetria, video e applicazioni di automazione della marcia.
Per FRMCS l'Europa ha destinato nuove frequenze dedicate: la banda 1900–1910 MHz (n101) e una porzione della banda 900 MHz (n100). Le prime sperimentazioni sono in corso in diversi paesi europei; la migrazione vera e propria è attesa a partire dal 2030 e sarà graduale, con le due reti in esercizio in parallelo sulla stessa linea per anni: il supporto del GSM-R è previsto fino al 2035 circa.
FRMCS vs GSM-R: cosa cambia
| GSM-R | FRMCS | |
|---|---|---|
| Tecnologia | 2G (GSM) | 5G |
| Frequenze | 876–880 / 921–925 MHz | 1900–1910 MHz (n101), 900 MHz (n100) |
| Trasporto | Voce a circuito, dati limitati | Interamente IP, banda larga |
| Applicazioni | Voce, ETCS L2 | Voce, ETCS, telemetria, video, automazione |
| Stato | In esercizio | Sperimentazioni in corso, migrazione dal 2030 |
In sintesi: FRMCS non è un aggiornamento del GSM-R, è una rete nuova su frequenze nuove. Chi gestisce una linea dovrà progettare, coprire e collaudare di nuovo, gallerie comprese.
Dal progetto alla verifica sul campo
Che la rete sia GSM-R oggi o FRMCS domani, il punto fermo resta lo stesso: la copertura dichiarata a progetto va verificata e mantenuta nel tempo. Per il come, abbiamo dedicato una guida al monitoraggio della rete GSM-R, con i parametri da osservare e le soglie EIRENE; il monitoraggio continuo dei livelli lungo linea si fa con sonde fisse come il TP-CELLX.
Domande frequenti
Cosa significa la sigla GSM-R?
GSM-Railway: è la versione ferroviaria dello standard cellulare GSM, definita dall'UIC con le specifiche EIRENE. La «R» sta per Railway, ferrovia.
Che cos'è un telefono GSM-R?
È un terminale radio omologato per la rete GSM-R: la cab radio installata in cabina di guida per il macchinista, oppure il portatile usato dal personale di terra. Rispetto a un telefono comune supporta le funzioni ferroviarie: chiamate di gruppo, priorità, chiamata di emergenza e numerazione funzionale.
Perché le ferrovie non usano la normale rete cellulare?
Perché una rete pubblica non garantisce ciò che serve all'esercizio ferroviario: copertura progettata sulla linea, priorità assoluta delle chiamate critiche, chiamate di gruppo e di emergenza, disponibilità da sistema mission-critical. Il GSM-R usa frequenze riservate e una rete dedicata, gestita dal gestore dell'infrastruttura.
Che frequenze usa FRMCS?
La banda dedicata 1900–1910 MHz (n101) e una porzione della banda 900 MHz (n100), definite a livello europeo. Sono frequenze diverse da quelle del GSM-R: per questo la migrazione richiede una nuova progettazione della copertura, gallerie comprese.