Come funziona il GSM-R ? Direttamente dal nostro forum storia , presente e futuro della rete mobile dedicata alle ferrovie italiane. Qualsiasi domanda e confronto , sul nostro forum direttamente con l’ autore dell’ articolo QUI
STORIA
Un po’ di storia ,superata la fase pioneristica dello sviluppo delle ferrovie , quindi quando si passo dal singolo treno che faceva su e giu sulla stessa tratta ferroviaria ai primi convogli che contemporaneamente percorrevano la stessa tratta si pose il problema di evitare che 2 treni percorressero la stessa tratta ferroviaria in direzioni opposte nello stesso momento con le ovvie conseguenze , all’inizio si operò in maniera molto semplice con un bastone detto bastone pilota che veniva dato dal capostazione al macchinista che solo avendolo poteva percorrere quella tratta , arrivato alla stazione di scambio il bastone veniva dato al capostazione che lo dava al convoglio che percorreva la stessa tratta appena percorsa ma in senso opposto , chiaro che il sistema permetteva il transito di un solo treno alla volta , venne quindi sdoppiato , da come si puo comprendere il sistema non era ne pratico ne efficente , quindi con lo sviluppo del telegrafo si inizio a passare alle comunicazioni punto punto , quindi per esempio la stazione B si trova su una tratta dove e’ preceduta dalla stazione A e la stazione successiva C sistema che poi sarebbe evoluto nel sistema detto a blocco telefonico , quindi prima di dare l’Ok alla partenza di un treno dalla stazione A verso la stazione B il responsabile della movimentazione / Capostazione doveva accertarsi che il treno che gli era stato segnalato in partenza dalla stazione B verso la sua stazione fosse arrivato, tutte le segnalazioni venivano registrate su un apposito registro bollato dove ogni riga corrispondeva ad una segnalazione di treno in partenza dalla stazione successiva se la colonna orario di arrivo era vuota era chiaro che il treno non era ancora arrivato ergo la linea era impegnata una volta che il treno era arrivato veniva dato il via libera al treno in attesa e il capostazione segnalava alla stazione successiva che il treno stava per partire e impegnare la linea , il sistema e’ considerato ancora di backup per eventuali fault del sistema di controllo linea ma non e’ a rischio errori vedasi il disastro ferroviario tra Andria e Corato dovuto ad un errore dei 2 capostazione ,chiaro che il sistema non permette efficenti comunicazioni terra/Bordo ne un controllo ottimale delle linee ferroviarie .
Ora dagli anni 60/70 si iniziò a ragionare per dei sistemi di comunicazione terra/bordo e viceversa , e si sviluppò il sistema ad onde convogliate , praticamente il segnale telefonico veniva inserito con una portante a 300 Khz sulla linea elettrica di trazione, sul treno appositi filtri di banda scindevano il segnale telefonico dalla linea di alimentazione del treno , il sistema entrato in funzione a metà degli anni 70 venne esteso ad circa 2.000 Km di linee ferroviarie delle FFSS e dal 1990 con il miglioramento tecnico venne estesa la possibilità di usare il telefono anche ai passeggeri e il sistema in Italia venne installato su tutti i treni ETR 450 “Pendolino” .
Il sistema ad onde convogliate inoltre permetteva di inviare e ricevere segnalazioni da e per la sala operativa di gestione dando la prima concreta possibilità di interazione treno / terra e quello che in gergo militare si chiama Situational awareness ovvero la sala operativa riesce a sapere cosa sta succedendo sulla linea , quindi convogli effettivamente in transito loro velocità media ecc.ecc. .
Chiaramente con lo sviluppo della telefonia mobile , partendo dai sistemi analogici a 450 Mhz e con evoluzione all’E-TACS in Italia le FFSS videro la possibilità di migliorare le comunicazioni terra/treno dotando buona parte dei convogli di apparati che potevano usare il doppio sistema a 450 Mhz e 900 Mhz su rete commerciale , la particolarità era che non erano normali telefoni ma telefoni dotati di una tastiera particolare chiamata PIB (Pulsantiera Integrata di Bordo) che aveva dei tasti preimpostati per chiamare determinati numeri , invece nella rete telefonica interna delle FFSS c’era un centralino che permetteva alle sale operative di tronco di mettersi in contatto direttamente con il treno semplicemente digitando il numero del treno stesso , chiaramente non si parlava per nulla di interoperabilità a livello Europeo .
Ora nel 1992 la UIC (Union internationale des chemins de fer) lancio il progetto di avere un sistema unico Europeo il progetto denominato EIRENE (European Integrated Radio Enhanced NEtwork) L’obiettivo di questo progetto era specificare i requisiti per le reti mobili che avrebbero soddisfatto le esigenze delle ferrovie e garantito l’interoperabilità transfrontaliera.
Il tutto si tradusse in specifiche tecniche emanate nel 1995 e stante le peculiarità del sistema con la richiesta al CEPT tramite l’ETSI (European Telecommunications Standards Institute) di banda dedicata , quindi abbiamo 876–880 MHz (uplink) e 921–925 MHz.
La sperimentazione dei nuovi sistemi MORANE (MObile radio for RAilway Networks in Europe) avvenne nel periodo 1997/2000 sulle seguenti tratte :
Firenze – Arezzo
Stoccarda – Mannheim
Parigi (Linea ad alta velocità Nord e linee ad alta velocità bypass Est)
La sperimentazione ebbe esito positivo e dal 2004 iniziò l’implementazione sulla rete di RFI e delle reti Francese e Tedesca e poi successivamente hanno aderito al sistema altre 34 nazioni anche Extraeuropee tipo India , Algeria ecc.ecc.
Peculiarità del sistema :
La differenza fondamentale con il normale GSM e’ che e’ implementato un sistema di priorità con valori A-B (proiorita di rete) e da 0 a 4 (0 massima priorità 4 minima priorità) un chiamata inoltrata con priorità 0 provoca, sul terminale dell’utente chiamato, la chiusura o la messa in attesa di eventuali chiamate in corso a più bassa priorità e l’inclusione automatica della nuova chiamata in arrivo, inoltre nel caso di chiamate ad alta priorità originate in aree con congestione di rete, la rete radio libera le risorse occupate da chiamate a più bassa priorità. La priorità 1 e per i sistemi ERTMS/ETCS che sono quelli con i quali gli apparati di bordo dei treni trasmettono/ricevono informazioni con i sistemi di controllo della rete . Tutte le chiamate generate dai normali cellulari sono a priorità 4 tranne che al momento della chiamata non venga impostato un livello piu’ elevato per qualche emergenza , motivazione chiara se io della sala di controllo devo parlare con il Capotreno o con altro personale per una emergenza non posso aspettare che completino la loro chiamata .
Un utente GSM-R (identificato dal suo MSISDN) può essere associato, ad un numero che rappresenta la funzione svolta in un determinato momento. Tramite tale servizio, l’utente può essere chiamato tramite il Numero Funzionale, senza necessità di conoscere il numero MSISDN , quindi il capotreno del treno 2950 viene contattato digitando dalla sala operativa il numero del treno + codice funzione quindi la sala operativa digitera 2 (indicazione che si chiama un numero per funzione) + 02950 (0 perchè deve essere sempre a 5 cifre se non lo e’ va completato con gli 0) + 90 (dovrebbe essere il codice funzione per i capitreno) nel caso di treni supplementari i famosi BIS per l’associazione a numero funzionale e per le relative chiamate ad essi dirette si devono utilizzare i seguenti codici funzionali:
– treno Bis: 82 e 85 per il personale di condotta e 91 per ilcapotreno;
– treno Ter: 83 e 86 per il personale di condotta e 92 per il
capotreno.
Ad esempio per generare una chiamata verso il personale di condotta del treno 2950 bis, si dovrà digitare il numero 2 + 02950 + 82.
Viceversa il capotreno che volesse chiamare una determinata funzione della rete ferroviaria digiterà codicetratta + codice funzione .
E’ possibile poi fare chiamate di gruppo verso il personale di un determinato treno, opzione riservata ai Capitreni e ai responsabili di esercizio semplicemente digitando sempre 2 + codice treno + codice chiamate di gruppo .
Il GSM R chiaramente dispone di un canale riservato alle comunicazioni dei dati tra treno e sale operative , in particolare la posizione e la velocità vengono rilevate e trasmesse tramite il passaggio su apposite boe, chiamate Eurobalise , posizionate sui binari ,il sistema a bordo rileva la boa e trasmette il segnale del suo passaggio alla sala operativa , il tempo di passaggio tra 2 boe consecutive da la velocità media
del treno chiaramente tutte le informazioni trasmesse dal treno contribuiscono al controllo della rete , non solo ma il treno riceve anche informazioni , quindi per esempio se tra 5 km c’e’ un segnale di stop questa informazione viene riportata al conduttore e nel caso di sistema ERTMS di livello 2 se lui non effettua le manovre previste si avvia la procedura automatica di stop del treno e da questo ricevute tutti i sottoassiemi di questo tipo di gestione passano con il nome di ‘ERTMS/ETCS (European Rail Traffic Management System/European Train Control System) e sono standardizzati a livello Europeo permettendo l’interoperabilità dei treni sulle reti ferroviare Europee, mi ricordo che nel 1995 nel corso di un viaggio di ritorno dalla Spagna in Italia a Ventimiglia venne cambiato il locomotore con uno Italiano perchè i 2 locomotori non avevano sistemi per lavorare sulle reti degli altro paesi .
Rete
Attualmente la rete copre 11700 km di ferrovie , il sistema ‘ERTMS/ETCS di livello 2 invece 1071 Km . Le specifiche di sistema prevedono copertura integrale delle tratte con gallerie dell’alta velocità , per altre tratte e’ prevista la copertura solo per le gallerie piu’ lunghe di 200 metri, con un livello costante su almeno il 95% delle tratte coperte di -85 Dbm sulle linee standard e -92 Dbm per l’alta velocità , valori minimi tranne casi particolari i valori sono più alti .
Ove non vi sia copertura diretta di RFI vanno in Roaming su TIM e VO .
Tutte le BTS sono appoggiate su una rete dati di RFI con – Backbone 10Gbit/s con una lunghezza media della sezione ottica di circa 50-60 Km. e sezioni locali a 2,5Gbit/s – 155Mbit/s – con un passo medio di circa 6-10 Km
I punti di uscita invece sulla rete telefonica pubblica sono di TIM per la interconnessione Internazionale e direttamente sulle reti fisse di TIM/VO/Wind per le reti nazionali .
Futuro
E’in fase di sviluppo Future Railway Mobile Communication System (FRMCS) che viaggerà su rete 5G e a cuisono state assegnate le frequenze 874,4–880,0 MHz e 919,4–925,0 MHz , RFI conta di rendere operativo il tutto sulla propria rete a partire dal 2030 .
