Kubicki: Budowa 5G na rynku kolejowym

Zadając to pytanie zastanawiam się nad przyszłością i kosztami utrzymania zdublowanych sieci radiowych. Czy publiczne systemy komercyjne obsługiwane przez operatorów sieci komórkowych (MNO) powinny być częścią kolejowej sieci przyszłości związanej z 5G? To przewoźnicy kolejowi zapewniają dziś pasażerom dostęp do internetu za pośrednictwem pokładowych systemów Wi-Fi z kartami SIM od różnych operatorów oraz systemami wzmacniaczy ostatecznie zarządzanymi przez operatorów sieci mobilnych. Pokazuje to, iż współpraca pomiędzy koleją i operatorami istnieje i nie ma z nią problemów technicznych.

MNO chcą sprzedawać usługi transmisji danych w dowolnym miejscu. Przewoźnicy kolejowi w państwach UE i ich rządy chcą zapewnić pasażerom gigabitowe prędkości, ale pozostaje pytanie w jaki sposób zostanie to sfinansowane? Jaki poziom zasięgu dla tras kolejowych jest wykonalny z ekonomicznego punktu widzenia? Czy budowanie przez wszystkich wszystkiego, przez to zwielokrotnianie tych samych zasięgów, ma sens? Najbliższe lata powinny zmienić podejście do ekonomii budowy sieci.

Obecny system GSM-R w Polsce posiada dużą liczbę OR (obiektów radiowych) zlokalizowanych przytorowo, ale przenosi stosunkowo niewielki ruch radiowy w porównaniu do systemów operatorów mobilnych. GSM-R jest ogromnym zasobem narodowym, który kosztuje, a po finalnym oddaniu do użytku będzie dużym kosztem operacyjnym. Wiemy z projektów w UE, że u innych operatorów kolejowych GSM-R okazał się bardzo udany, zwiększył bezpieczeństwo ruchu kolejowego i jego niezawodność. Czy inwestycje w tysiące stacji radiowych i światłowodów łączących można lepiej wykorzystać do celów operacyjnych na kolei i dla pasażerów? Trendy związane z kosztami utrzymania pokazują, iż to dobry kierunek.

Future Railway Mobile Communication System (FRMCS) to przyszły światowy system telekomunikacyjny projektowany do kolejowych systemów sterownia ruchem kolejowym, który będzie oparty na standardzie 5G. FRMCS ma być kolejną technologią i następcą GSM-R do komunikacji operacyjnej na sieciach kolejowych, ale może będzie mógł również zapewnić pasażerom łączność mobilną? FRMCS zostanie wdrożony, ale powraca pytanie w jaki sposób zostanie sfinansowany? Ponieważ koszty będą ogromne, naturalne będzie współdzielenie budowy sieci i wykorzystanie jej potencjału, co zostało już udowodnione przez operatorów MNO w Europie i na całym świecie.


Pasażerowie i przewoźnicy kolejowi oczekują już teraz lepszej łączności, zatem niektórzy operatorzy pracują nad zbudowaniem sieci 5G we współpracy z operatorami kolejowymi.

Przykładem może być firma FirstGroup, która przeprowadziła skuteczną próbę rozwiązania łączności pociągowej Blu Wireless 2,5 Gbps na wyspie Wight pod koniec 2020 r. Przy użyciu 82-letnich pociągów klasy 483 na linii Island Line. Jest to przypadek najstarszych pociągów w sieci i najnowocześniejszego radia. FirstGroup pokazała, że system jest w stanie zapewnić łączność o przepustowości 2,5 Gbps dla połączeń pasażerskich i kolejowych, a prawdopodobnie więcej w przyszłości. Próba odbyła się na dziesięciomilowym odcinku Island Line z pociągami wyposażonymi w anteny na części dachu. Maszty znajdowały się w odległościach od 400 m do 2 km – w zależności od topologii toru i terenu – aby zapewnić zasięg. Przytorowe stacje bazowe były połączone pojedynczym światłowodowym i wymagały tylko 40 W mocy, ale w przyszłości stacje bazowe będą zasilane samodzielnie, wykorzystując zielona energie.

W niedalekiej przyszłości technologia 5G znacząco wpłynie na transport kolejowy. Przewiduje się, że będzie ona podstawą wielu nowoczesnych systemów. Wyniki badań zrealizowanych na zlecenie firmy Orange pokazują, że ponad 80 proc. polskich firm postrzega 5G jako technologię atrakcyjną i potrzebną w codziennym biznesie. Ponad 70 proc. ocenia, że sieć nowej generacji pomoże w ulepszeniu oferty i stworzeniu nowych możliwości dla rozwoju biznesu. Wykorzystanie technologii 5G przy budowie kampusów 5G dla fabryk już dziś przynosi inwestorom szereg korzyści. Umożliwia ona szkolenie pracowników przy użyciu wirtualnej rzeczywistości (VR), optymalizację produkcji przy pomocy połączonych ze sobą czujników i analizy danych w czasie rzeczywistym albo cyfrowe wsparcie stanowisk pracy dzięki inteligentnym okularom z systemem rozszerzonej rzeczywistości (AR). To już nie fantazja naukowców, ale przyszłość nowoczesnych fabryk kolejowych, magazynów, pracy techników i inżynierów w centrach obsługi logistycznej sieci kolejowej. 5G to technologia transformacyjna, niezawodna komunikacja bezprzewodowa jest dla wielu branż kluczowa w realizacji celów transformacji cyfrowej. 5G w niedalekiej przyszłości to nie tylko centra biurowe, ale również dworce oraz fabryki produkujące pociągi i komponenty dla rynku kolejowego. Odpowiedzią na wyzwania ciągle zmieniającego się środowiska są właśnie sieci kampusowe 5G. Tradycyjnie sieci prywatne (wifi przemysłowe) miały ograniczony zasięg i obejmowały kilka budynków, z których każdy miał własną sieć lokalną. 5G oznacza jednak nowe otwarcie także w ich rozwoju. Oferują lepszy zasięg, zapewniają odpowiednio wysokie przepustowości transmisji danych, niskie opóźnienia, wysoki poziom bezpieczeństwa, niezawodności i dostępności. W skrócie: dostosowują się do aktualnych i przyszłych potrzeb gospodarki, między innymi rynku kolejowego, który jak żaden inny w Polsce potrzebuje profesjonalnej cyfryzacji wszystkich procesów.

Prywatną sieć mobilną dzielimy na dwa rodzaje:

Pierwszym jest prywatna sieć mobilna dedykowana krytycznym procesom biznesowym, np. w fabrykach, centrach logistycznych czy portach lotniczych, które wymagają najwyższej jakości bezpieczeństwa. W jej ramach przedsiębiorstwo otrzymuje zasoby sieci komórkowej do wyłącznej dyspozycji, a operator zapewnia, że nikt z zewnątrz nie będzie się mógł z taką siecią połączyć. Często osiąga się to z wykorzystaniem dedykowanych kart SIM. Sieć działa autonomicznie, a klient zyskuje pewność, że dane nie wychodzą na zewnątrz, co jest kluczowe np. przy przesyłaniu materiałów z kamer wideo czy danych z czujników i sensorów monitorujących pracę urządzeń.

Drugim jest sieć kampusowa. Nieco inaczej działają sieci kampusowe zapewniające prywatny zasięg w lokalizacji klienta. To on jest jej głównym użytkownikiem, ale jeśli abonent firmy telekomunikacyjnej znajdzie się w zasięgu nadajnika, to również będzie mógł się z nim połączyć. Używa się tu standardowych kart SIM, a sama sieć jest zintegrowana z siecią operatora. Klient może więc korzystać z usług publicznych, co nie jest możliwe w przypadku prywatnej sieci mobilnej. Ten drugi rodzaj sieci kampusowej świetnie wpisuje się więc w potrzeby np. szpitali czy banków.

Wydzielone sieci kampusowe 5G służą do obsługi krytycznych procesów biznesowych, pozwalają na wdrażanie rozszerzonej i wirtualnej rzeczywistości czy obsługi pojazdów kolejowych autonomicznych. Tego typu rozwiązania coraz częściej stosuje się w zakładach produkcyjnych, w fabrykach, kopalniach czy portach lotniczych i morskich dla lepszej organizacji pracy.

Podsumowując - co powinno stać się z przyszłością sieci GSM-R na kolei? Kampusy 5G i rozwój technologii FRMCS na infrastrukturze kolejowej pozwoli na jeszcze szybszą mobilna łączność w systemach pokładowych i przy torowych, które są obecnie oczekiwane przez większości zarządców infrastruktury jak i pasażerów w Polsce i UE. Szybka i stabilna transmisja danych jest również niezbędna dla eksploatacji kolejowych systemów bezpieczeństwa. Jednak zapewnienie niezawodnej, ekonomicznej łączności radiowej nie jest łatwe. Prace nad polskim GSM-R jeszcze trwają, nie znamy terminu ich zakończenia, a oddanie samego systemu do końca 2023 w skali całego kraju raczej nie będzie możliwe. Europejskie agencje unijne, takie jak ERA, już wieszczą koniec wspierania GSM-R na rok 2030. Ewidentnie w tym temacie Europa znacznie nas wyprzedza. Warto zadać pytanie o kierunek rozwoju 5G. Czy zatem kolejowe sieci 5G do użytku pasażerskiego i kolejowego, wraz z systemem FRMCS, to dobry kierunek na przyszłość? Zarządcy kolejowi i operatorzy może już powinni planować wspólne czerpanie korzyści z podziału sieci i neutralnego współdzielenia infrastruktury kolejowej?

Technologia 5G daje liczne możliwości rozwoju wielu obszarom gospodarki. Powstaje coraz więcej pytań o strategię rozwoju, wykorzystanie ogromnego potencjału 5G w budowaniu innowacyjności i konkurencyjności poszczególnych sektorów. W jakim stopniu wykorzystamy potencjał 5G do zniwelowania długu technologicznego i budowania przewagi konkurencyjnej? Z ciekawością przyglądam się w jakim kierunku podążymy.