Nokia haalt FRMCS uit het lab met ‘eerste commerciële’ 5G-communicatiesysteem voor spoorwegen

Nokia heeft de eerste commerciële 5G-radio voor de 1900 MHz-band gelanceerd, ontworpen voor het Future Railway Mobile Communication System (FRMCS). De stap wordt beschreven als een verschuiving van testen naar implementeren nu Europa zich voorbereidt op de vervanging van het verouderende GSM-R netwerk in de komende tien jaar.

Nokia heeft een doorbraak aangekondigd voor spoorwegcommunicatie: de lancering van de eerste commerciële 5G-radio voor de 1900 MHz (n101) band, speciaal ontworpen ter ondersteuning van het Future Railway Mobile Communication System (FRMCS). De nieuwe oplossing van het Finse bedrijf, in combinatie met zijn cloud-native Core Enterprise Solution for Railways, belooft spoorwegexploitanten een commercieel pad te bieden om over te stappen van de verouderde GSM-R standaard die al meer dan twee decennia de basis vormt van de Europese treincommunicatie.

Het is een potentiële grote stap in de FRMCS-wereld, die nog in de kinderschoenen staat. Tot nu toe is het testen van 5G-gedreven spoorwegcommunicatiesystemen grotendeels beperkt gebleven tot prototypes en laboratoriumtests. Hoewel bedrijven als Ericsson en Qualcomm bijvoorbeeld succesvolle interoperabiliteitstesten hebben uitgevoerd met een aangepaste radio en de X85-modem van Qualcomm, waren dit eerder demonstraties dan marktklare oplossingen. Nokia daarentegen positioneert zijn product als de eerste commercieel beschikbare optie die klaar is om ingezet te worden.

Een nieuwe standaard voor spoorwegcommunicatie

FRMCS is de opvolger van GSM-R, het op 2G gebaseerde systeem dat machinisten, seingevers en treinbesturingscentra in een groot deel van Europa met elkaar verbindt. Het wordt al sinds het begin van de jaren 2000 gebruikt langs 130.000 kilometer spoor, met ongeveer 90.000 actieve cabineradio’s en levert betrouwbare spraakcommunicatie. De technologie raakt echter snel verouderd. De industrie zal naar verwachting niet meer ondersteund worden in 2030 en de Europese Unie heeft 2035 als deadline gesteld voor de volledige uitfasering.

De nieuwe FRMCS-standaard, aangedreven door 5G-technologie, is ontworpen om sneller, veiliger en gegevensrijker te zijn. Het zal operators in staat stellen om geavanceerde toepassingen te gebruiken zoals realtime videobewaking, voorspellend onderhoud en volledig digitale treinoperaties. Belangrijk is ook dat het de toekomst van signalering ondersteunt via het European Rail Traffic Management System (ERTMS) en essentieel wordt geacht voor automatische treinbesturing.

Volgens de Internationale Spoorwegunie (UIC) zal FRMCS naar verwachting in 2028 commercieel klaar zijn, wat betekent dat spoorwegbeheerders in heel Europa al bezig zijn met het voorbereiden van migratiestrategieën. Zoals gezegd was de technologie tot voor kort echter nog lang niet klaar voor implementatie.

Wat biedt Nokia dat anders is?

De kern van Nokia’s aankondiging is een nieuwe AirScale 5G-radio voor de 1900 MHz (n101) band, het frequentieblok dat internationaal is geoormerkt voor FRMCS. De radio wordt commercieel aangeboden, in plaats van in prototypevorm, en is gebouwd voor missiekritische communicatie, met een lage latentie en een hoge capaciteit om veiligheidskritische gegevens en operationeel verkeer in realtime te verwerken.

Daarnaast introduceert Nokia een voor spoorwegen geoptimaliseerde 5G Standalone (SA) core, aangeduid als de Core Enterprise Solution for Railways. Dit cloud-native systeem ondersteunt de volledige suite van FRMCS-functionaliteiten en is ontworpen om naast de bestaande GSM-R-infrastructuur te bestaan. Dat betekent dat operators beide systemen parallel kunnen gebruiken tijdens de migratie – een cruciale functie aangezien GSM-R nog een decennium in gebruik zal blijven.

“Onze commerciële 5G-oplossing weerspiegelt Nokia’s jarenlange inzet voor spoorweginnovatie en -modernisering”, zegt Tommi Uitto, President Mobile Networks bij Nokia. “Nu spoorwegexploitanten worden geconfronteerd met toenemende eisen op het gebied van digitalisering, hogesnelheidsdata en verbeterde veiligheid, biedt deze technologie de basis voor een nieuw tijdperk van spoorvervoer dat efficiënt, duurzaam en passagiersgericht is.”

Wanneer wordt er getest?

De oplossing is ontworpen om modulair en schaalbaar te zijn, wat betekent dat het klein kan beginnen op regionale proeflijnen en kan worden uitgebreid naar volledige nationale netwerken. Het is ook gekoppeld aan Nokia’s bredere reeks technologieën voor kritieke communicatie – waaronder IP-netwerken, optische vezelsystemen en datacenterapparatuur – en is verpakt in wat het bedrijf een “best-in-class” cyberbeveiligingsraamwerk noemt om gevoelige spoorwegactiviteiten te beschermen.

De nieuwe radio en kern zullen worden getest in het kader van het door de EU gefinancierde FP2-MORANE-2 project. FP2-MORANE-2, kort voor Mobile Radio for Railway Networks in Europe 2, is een van de vlaggenschiponderzoeksprogramma’s van de Europese gemeenschappelijke onderneming Rail. Het wordt gecoördineerd door de UIC en brengt infrastructuurbeheerders uit Spanje, Duitsland, Nederland en Zweden samen om FRMCS in de praktijk te valideren. Het doel is om de betrouwbaarheid en interoperabiliteit van het systeem aan te tonen voordat het in heel Europa wordt ingevoerd, voortbouwend op het oorspronkelijke MORANE-project dat de basis legde voor GSM-R in de jaren 1990.

Waar staat Europa met FRMCS?

In heel Europa begint een reeks nationale FRMCS-pilots vorm te krijgen. In Spanje heeft Adif een aanbesteding van 6,78 miljoen euro uitgeschreven voor het eerste FRMCS-proefproject op een regionale lijn van 25 kilometer in León, met verdere proeven gepland op de hogesnelheidscorridor Albacete-Alicante. Deze proefprojecten zullen direct worden opgenomen in FP2-MORANE-2. Frankrijk heeft ondertussen al grote bedragen toegezegd, waarbij SNCF Réseau een langetermijncontract van “driecijferige miljoenen euro’s” heeft getekend met Kontron Transportation voor het upgraden van het telecommunicatiekernnetwerk. En in het Verenigd Koninkrijk heeft Systra van de Rail Safety and Standards Board de opdracht gekregen om het eerste FRMCS migratiedraaiboek van het land op te stellen.

Maar het leveren van de technologie zal niet eenvoudig zijn. Nieuwe 5G-frequenties vereisen een dichter netwerk van masten en een verbeterde grondinfrastructuur. Grensoverschrijdende compatibiliteit zal moeilijk te beheren zijn omdat landen met verschillende snelheden werken en exploitanten jarenlang GSM-R en FRMCS naast elkaar zullen moeten gebruiken. Rollend materieel zal ook moeten worden uitgerust met apparatuur die beide systemen kan ondersteunen, waardoor de rekening volgens schattingen van het Europees Spoorwegbureau in de miljarden loopt.

Pieter Verlinden, hoofd Data & Digital bij Infrabel, vatte het onbehagen van de sector samen tijdens een RailTech webinar eerder dit jaar. “Eigenlijk zijn er heel wat uitdagingen – ik voorspel heel wat problemen. Omdat je te maken hebt met de grensoverschrijdende compatibiliteitskwestie, moet alles wat je doet een link hebben met verschillende landen. We hebben bijvoorbeeld veel verkeer naar Frankrijk, Nederland en Duitsland. … Aangezien er meer frequenties zullen zijn, zal dat een invloed hebben op de afstand tussen de masten, wat betekent dat we een dichter netwerk en extra infrastructuur nodig hebben. Dus, terwijl ETCS misschien een kleine nachtmerrie was, denk ik dat FRMCS erger zal zijn.”