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Überblick
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Frequenzbänder
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GSM-R
Kanäle 955 – 1024; 0 – 124
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876,2 bis 915 MHz (Uplink),
921,2 bis 960 MHz (Downlink)
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Kanalabstand
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200 kHz
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Modulation
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GMSK (Gaussian Minimum Shift Keying), Phasensprung von π/2 (90 °) bei Symbolübergängen
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Symbolrate
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270.833 Symbole/s
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Bits pro Symbol
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1
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Zugriffsarten
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TDMA (Time-Division Multiple Access)
TDD/FDD (Time and Frequency Division Duplex)
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Anzahl Kanäle/Träger
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8 Zeitschlitze pro TDMA-Rahmen (4,615 ms)
148 Bits pro Zeitschlitz, entspricht 577 µs
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Sprache
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Digitale Übertragung mit Full Rate Speech Codec (13 kbit/s) RPE-LTP (Regular Pulse Excited Code with Long Term Prediction)
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Leistungsregelung
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Ja, in 2-dB Schritten über einen 30-dB-Bereich
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Geschichte
Seit den Anfängen der Eisenbahnkommunikation hat jede nationale Eisenbahngesellschaft mindestens ein eigenes Funkkommunikationssystem, meist im Frequenzband von 440 bis 470 MHz, jedoch mit zahlreichen unterschiedlichen Modulationen, Codes und Signalisierungen betrieben. Aufgrund der steigenden Anzahl von Hochgeschwindigkeitsstrecken in ganz Europa und des grenzüberschreitenden Verkehrs entstand ein Bedarf nach einem einheitlichen europäischen Funksystem für die Eisenbahnkommunikation.
1993 beschloss die internationale Union der Eisenbahnverwaltungen (UIC, Union Internationale des Chemins de Fer) die Einführung eines neuen Kommunikationssystems. Es wurde entschieden, dafür nicht auf TETRA zurückzugreifen, sondern eine geringfügig modifizierte GSM 900-Technologie zu verwenden. 32 Eisenbahngesellschaften aus 24 Ländern Europas stimmten in der EIRENE (European Integrated Railway radio Enhanced NEtwork) genannten Grundsatzvereinbarung zu, GSM-R-Netze (das "R" steht für "Railway" - Eisenbahn) einzuführen. 1999 wurde GSM-R dann von der ETSI und 2000 von EIRENE spezifiziert.
Zusätzliche Funktionen
GSM-R ermöglicht Sprach- und Datenverbindungen über leitungsvermittelte Datendienste (bis 14,4 kbit/s). Bedingt durch die hohen Sicherheitsanforderungen des Eisenbahnbetriebs wurden gegenüber den traditionellen GSM-Verbindungsverfahren für GSM-R die folgenden speziellen Dienste eingeführt:
- Advanced Speech Call Items (ASCI)
Beinhalten Notruf-, Gruppen- und Broadcast-Verbindungsdienste zur Verteilung von Informationen unter mehreren Teilnehmern des GSM-R-Netzes.
- Enhanced Multi Level Precedence and Preemption (eMLPP) zur Unterscheidung verschiedener Ruftypen (hohe/niedrige Priorität, Notrufe) in Abhängigkeit von der dem Teilnehmer zugewiesenen Priorität.
- Funktionelle Adressierung
ermöglicht den Verbindungsaufbau zu einem Teilnehmer einer "Funktion", z.B. im Führerstand der Bahn. Der Anrufer muss lediglich die Zugnummer kennen. Alle anschließenden Schritte werden vom intelligenten Netz innerhalb des GSM-R-Netzes übernommen, das den zu diesem Zeitpunkt in dieser "Funktion" registrierten Teilnehmer "sucht".
- Aufenthaltsabhängige Adressierung
bietet dem Anrufer die Möglichkeit, einen diensthabenden Teilnehmer, z.B. den verantwortlichen Dispatcher der Strecke, an einem bestimmten Aufenthaltsort durch Anwahl einer z.B. im Führerstand gespeicherten Kurzwahlnummer zu erreichen. In Abhängigkeit von der Funkzelle, in der sich der Anrufer befindet, wird der Ruf dann zu einer programmierten Festnetznummer umgeleitet. Ein Beispiel: Ein Lokführer im Gebiet der Stadt A nimmt automatisch Kontakt zum verantwortlichen Dispatcher auf, indem er im Führerstand die Dispatcher-Taste drückt. Hinter der Stadt B wird der Lokführer nach Drücken der gleichen Taste dann mit einem anderen Dispatcher verbunden, der für dieses Gebiet verantwortlich ist.
- Zugangsmatrix
Diese Funktion ermöglicht das Sperren ausgewählter Kommunikationspfade. So kann zum Beispiel nur der Streckenfahrdienstleiter den Zugführer als Mobilfunkteilnehmer erreichen. Für andere Teilnehmer sind die Funktionsnummern von Zügen gesperrt.
- Railway Emergency Calls (REC)
Hierbei handelt es sich um Prioritätsverbindungen im Notfall, z.B. für die Kommunikation mit dem Zug bei Gleisbau- und Rangierarbeiten.
Weiterhin wird es solche Anwendungen, wie Diagnose-Funk und Datenübertragung zur Zugsteuerung und Zugsicherheit (ETCS), geben.
GSM-R-Kurzporträt
GSM-R basiert auf dem GSM 900-Standard, nutzt aber Frequenzen, die direkt unterhalb des klassischen GSM 900-Bandes liegen. GSM-R ist ebenfalls ein TDMA-System mit acht Zeitschlitzen (Kanälen) pro Träger. Eine normale Sprechverbindung nutzt einen Kanal. Audio wird normalerweise in einem Kanal je Rahmen übertragen. Jede Basisstation stellt einen Basiskanal mit den wichtigsten Angaben zum Netz und zur Basisstation im ersten Zeitschlitz des Trägersignals bereit.
Die im Zug selbst verwendeten GSM-R-Telefone ("Cab Radio") sind mit einer speziellen Benutzeroberfläche für professionelle Bahnbetreiber sowie mit Schnittstellen ausgestattet, die eine Kommunikation mit der Zuginfrastruktur, z.B. mit Fahrgast-Informationssystemen oder Diagnosetechnik, erlaubt.
Für Bahnarbeiter oder Rangierpersonal gibt es Mobiltelefone, die den normalen Handys zwar sehr ähneln, die jedoch weitaus robuster sind und auch einen größeren Funktionsumfang bieten.
Typische Messungen
Willtek hat Messanwendungen entwickelt, die in Hinblick auf die Genauigkeit und Geschwindigkeit der Testausführung auf die spezifischen Anforderungen der Bahnunternehmen zugeschnitten sind, um eventuelle Ausfallzeiten möglichst gering zu halten und eine maximale Betriebssicherheit der GSM-R "Cab Radios" zu gewährleisten.
Aufgrund des hohen Sicherheitsstandards, der im Bahnbetrieb einfach unerlässlich ist, müssen bei jeder Routinewartung eines Zuges neben den klassischen Messungen wie Spitzen-Pegel, Phasenfehler (Spitze und effektiv), Frequenzfehler, Pegel und Phase als Funktion der Zeit und Modulationsspektrum eine Vielzahl spezieller Verbindungsaufbauverfahren (z.B. Notruf, Gruppenruf und Broadcast) überprüft werden.
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