Rete GSM-R

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Rete GSM-R

Genova, 21 Novembre 2014
TECNICA E CULTURA FERROVIARIA
Telecomunicazioni Ferroviarie
Premessa
Le Telecomunicazioni rivestono un ruolo di fondamentale importanza per le Ferrovie sia nei settori più
tradizionali delle comunicazioni operative a supporto dei processi e dei sistemi tecnologici ferroviari, sia
nei settori innovativi, il più significativo dei quali, è rappresentato dal sistema di controllo della marcia
dei treni ad Alta Velocità per il quale le informazioni vitali di terra e di bordo sono veicolate da una rete
di telecomunicazioni radiomobili.
Nel corso degli ultimi anni Rete Ferroviaria Italiana ha operato un progressivo processo di
ammodernamento e di razionalizzazione dei propri sistemi di telecomunicazioni che hanno interessato
tutta l’infrastruttura nazionale, a partire dai collegamenti in fibra ottica, dalle reti di trasmissione dei
dati, ai servizi di telefonia mobile GSM-R, alla realizzazione di moderni ed efficienti centri di gestione
e supervisione, fino allo sviluppo di servizi e funzioni mirati all’efficientamento dei processi produttivi
ferroviari.
2
Programma

Rete cavi in fibra ottica e sistema di trasmissione dei dati SDH.

Rete di comunicazione radio GSM-R – Funzioni, Architetture.

Servizi di rete GSM-R e applicazioni a supporto dei processi ferroviari.

Il processo di rinnovamento tecnologico delle piattaforme di rete radio
GSM-R.
Evoluzioni future.
3
Telecomunicazioni ferroviarie
Telefonia
Automatica
Telefonia di
Linea
Î
Î
Î
Apparati di trasmissione dei dati
Cavi in rame
Servizi
DCN
Rete
Î
Î
GSM-R Network
Comando
Controllo
Supervisione
Î
Î
Circuiti
Selettivi
Î
PABX
Network
Comunicazioni
Mobili
Trasmissione
e
Trasporto
Fibre Ottiche
4
Rete di cavi Fibra Ottica
5
Rete Cavi in Fibra Ottica
Rete Ferroviaria Italiana dispone di una rete di cavi in
fibra ottica che si estende per più di 10.000 km.
La posa dei cavi in fibra ottica ha avuto inizio a partire
dalla seconda metà degli anni ‘80 contribuendo, con
notevole impulso, allo sviluppo di soluzioni tecniche di
trasporto dei dati ad alta capacità, in linea con le
crescenti esigenze dei sistemi tecnologici a supporto dei
processi ferroviari.
6
La rete dei cavi in Fibra Ottica è di proprietà
di RFI. Una piccola percentuale dei cavi posati
sul sedime ferroviario è di proprietà degli
Operatori Pubblici, dai quali RFI attinge ove non
sono presenti risorse proprietarie
Potenzialità dei cavi: da 8 FO a 32/48 FO
I cavi sono posati (generalmente) in cunicoli
affioranti posti lungo il tracciato ferroviario.
Circa 1700 km di cavi FO sono posati sulle
palificate TE della trazione elettrica.
La Rete dei cavi in Fibra Ottica di
RFI si estende per circa 10.000 km
7
Posa in cunicolo affiorante
8
Posa in cunicolo affiorante
9
O
F
vo
a
C
Sospensione del cavo FO su palo TE
Posa aerea
Il cavo FO è auto-portante con campate di lunghezza
massima di 70 metri circa, posato senza funi ausiliarie per il
supporto del cavo stesso.
10
Posa aerea
Il cavo FO è ormeggiato al palo TE ogni circa 500m. In
corrispondenza dell’ancoraggio è prevista una scorta di
25m di cavo FO
11
Posa aerea
Le giunzioni di pezzatura sono ogni circa 4km.
In corrispondenza del giunto è prevista una scorta di 12
metri di cavo FO per consentire le lavorazioni al livello
del terreno
12
E’ stata recentemente emessa la nuova specifica tecnica dei cavi FO (TT528)
a) Cavi per posa a terra (con armatura metallica o dielettrica)
numero fibre del cavo
16
32
48
64
tubetti con fibre/tubetti riempitivi
4/4
8/0
6/2
8/0
numero di fibre per ciascun tubetto
4
4
8
8
numero fibre del cavo
-
32
48
64
tubetti con fibre/tubetti riempitivi
-
8/0
6/2
8/0
numero di fibre per ciascun tubetto
-
4
8
8
b) Cavi per posa aerea su palificata TE
Le fibre ottiche sono di tipo SM (single mode) conformi alla specifica ITU-T G.652.
13
Rete di trasporto dei dati SDH
14
La rete di trasporto dei dati SDH (Synchronous Digital Hierarchy) ha avuto il suo
massimo sviluppo in RFI a partire dai primi anni 2000 in concomitanza con l’avvio
del progetto GSM-R.
Lo scopo era quello di realizzare una piattaforma di trasmissione e trasporto digitale
dei dati, estesa a livello nazionale e governabile da un unico centro nazionale,
capace di soddisfare le esigenze oltre che della costruenda rete GSM-R anche di
altri sistemi ferroviari che altrimenti avrebbero dovuto far ricorso alle risorse degli
operatori pubblici (sono esempi: collegamenti per la rete telefonica automatica FS,
circuiti per apparati e sistemi di Comando e Controllo, collegamenti di trasporto per
reti LAN, ecc…)
Il protocollo SDH (rispondente a standard internazionali ITU) consente la trasmissione e la multiplazione di
flussi di dati aggregati a vari livelli gerarchici (ad esempio 2Mbit/s; 155Mbit/s…10Gbit/s), in modalità
sincrona, consentendo l’inserimento (add) e l’estrazione (drop) del singolo tributario senza la necessità di
demultiplare la trama. L’aggiunta di overhead di servizio consente la gestione della rete e l’implementazione di
meccanismi di protezione a fronte di malfunzioni che rendono il protocollo altamente disponibile.
15
L’architettura della rete di trasporto dei dati SDH è basata su due livelli gerarchici:
1°
Livello – Backbone 10Gbit/s – Dorsale STM-64
Il primo livello di “backbone” di lunga distanza, ha una capacità di 10Gbit/s (STM64) ed è
realizzato con apparati ADM/DXC64 installati in Locali Tecnologici, con una lunghezza media
della sezione ottica di circa 50-60 Km.
2°
Livello – Accesso 2,5Gbit/s – 155Mbit/s – Anelli STM-16/1
Il sistema di secondo livello di “accesso”, ha una capacità di 2,5Gbit/s (STM-16) o 155 Mb/s
(STM1) – per gli anelli realizzati nelle prime fasi costruttive - ed è costituito da una serie di
apparati installati nella maggior parte dei casi direttamente entro gli shelter che ospitano le BTS
(Base Transceiver Station), con un passo medio di circa 6-10 Km.
16
1° Livello STM64 – 10Gbit/s
STM-64
Livello Backbone
STM-16/1
STM-64
STM-16/1
(Synchronous Transmission Mode - STM 64)
STM-64
STM-64 DXC
DXC
ADM
ADM
64
64
64
64
STM-16/1
STM-16/1
ADM
ADM
ADM
ADM
ADM
ADM
ADM
ADM
STM-64
DXC
DXC
64
64
ADM
ADM
64
64
STM-16/1
ADM
ADM
ADM
ADM
ADM
ADM
ADM
ADM
2Mb/s Access
Livello Acccesso
Nodi Ferroviari
DXC (Local Cross Connect)
2° Livello STM16/1
2,5Gbit/s - 155Mb/s
Sedi principali (stazioni)
Apparati lungo linea
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Principali Nodi Ferroviari – Nodi metropolitani
STM-64
STM-64
STM-16/1
STM-16/1
STM-16/1
STM-16/1
STM-16/1
STM-16/1
Fibra Ottica
Livello di accesso
Livello di accesso
Anello SDH – STM64 - 10Gb/s
STM-64
STM-64
STM-16/1
STM-16/1
STM-16/1
Livello di accesso
STM-16/1
STM-16/1
STM-16/1
Livello di accesso
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Protezioni SDH – di percorso
End user A
End user Z
Path Protection - SNCP (Sub-Network Connection Protection)
19
Protezioni SDH – Normale / Riserva
2Mb/s Tributaries
End user A
2Mb/s Tributaries
End user Z
Doppio link su connessioni geograficamente separate
L’end user seleziona il link “Normale” o “Riserva”
20
BRENNERO
Richiusure SBB
Leased Line
Leased Line
LUINO
CHIASSO
TREVISO
DOMODOSSOLA
ARONA
GALLARATE
MILANO
GRECO
MILANO
MILANO
LAMBRATE
VIGNALE
NOVARA
MILANO
RHO
TORINO
CHIVASSO
MODANE
CASARSA
CASTELFRANCO
VENETO
LAVENO
BORGOMANERO
MONFALCONE
VERONA
PORTOGRUARO
TRIESTE
BRESCIA
VENEZIA
MILANO
ROGOREDO
VICENZA
NOGARA
PIACENZA
VOGHERA
TARVISIO
UDINE
PADOVA
MONSELICE
MORTARA
ALESSANDRIA
Leased Line
PARMA
TORTONA
FERRARA
Leased Line
ASTI
ARQUATA
SCRIVIA
RONCO
SCRIVIA
Acqui
Terme
BOLOGNA
RAVENNA
Ovada
SAVONA
VENTIMIGLIA
EMPOLI
GENOVA
FIRENZE
FALCONARA
RIMINI
PISA
Leased Line
ANCONA
CHIUSI
SIENA
1° livello (10Gbit/s) – Circa 250 Siti
ORVIETO
ORTE LL
ORTE DD
.
PESCARA
MONTEPESCALI
ROMA
TIBURTINA
ROMA OSTIENSE
2° livello (2,5Gbit/s o 155Mbit/s) – Circa 1300 Siti
ROMA
ROMA
TERMINI CTA
FOGGIA
BARLETTA
CASERTA
BARI
BENEVENTO
ROCCHETTA
Gioia del Colle
AVELLINO
BRINDISI
Leased Line
SPINAZZOLA
NAPOLI
TARANTO
METAPONTO
SALERNO
POTENZA
LECCE
BATTIP AGLIA
ADM/DXC 64
PAOLA
SIBARI
LAMETIA
TERME
CATANZARO L
Leased Line
PALERMO
REGGIO
CALABRIA
FIUMETORTO
CAVO RFI
ROCCAPALUMBA
MESSINA
ARAGONA
LENTINI
DIRAMAZIONE
CANICATTì
AGRIGENTO
GELA
SIRACUSA
21
Le reti SDH a servizio delle tratta Alta Velocità hanno seguito uno sviluppo differente e
sono basate su:
Anello STM-4 (622Mbit/s) e rilegamenti STM-1 (155Mbit/s) a servizio dei Posti Tecnologici e dei
Fabbricati lungo linea
Anelli STM-1 (155Mbit/s) a servizio del sottosistema radio GSM-R (BTS)
22
Rete di trasporto dei dati SDH Esempio: tratta AC/AV Bologna Firenze
PCS BOLOGNA
Rilegamenti 155Mbit/s (Fabbricati)
Catena di Lunga Distanza 622 Mbit/s (Cavo f.o. Lato Binario Dispari)
Lunga Distanza
(Rete Trasporto Dati SDH)
Firenze Castello
Richiusura di Lunga Distanza 2,5 Gbit/s (Cavo f.o. Lato Binario Pari)
3° Via: Richiusura su Linea Storica 2,5 Gbit/s (Cavo f.o. LS)
23
PCS BOLOGNA
Rete di trasporto dei dati SDH Esempio: tratta AC/AV Bologna Firenze
BTS – Anello C (155Mbit/s)
BTS – Anello B (155Mbit/s)
BTS – Anello A (155Mbit/s)
24
Rete di comunicazione radio GSM-R
25
Rete di comunicazioni radio GSM-R
Il sistema GSM-R rappresenta la soluzione standard di rete radiomobile adottata dalle ferrovie
europee che risponde alle esigenze di comunicazione mobile di varia natura presenti nel contesto
ferroviario. Si basa sulla tecnologia standard GSM ed è caratterizzato da funzionalità specifiche
ferroviarie.
Con la fine degli anni ’90 ed i primi anni 2000, RFI ha intrapreso una importante processo di
ammodernamento tecnologico nel campo delle telecomunicazioni, dando avvio alla realizzazione della
rete radiomobile GSM-R la cui declinazione progettuale è stata parte di due importanti iniziative di
sviluppo:
progetto Alta Velocità Italiana - La tecnologia radiomobile GSM-R come risposta alle esigenze
(peraltro definite in standard europei) di veicolare la trasmissione dei dati funzionale al sistema di
segnalamento ERMTS/ETCS tra il Sistemi di Segnalamento di Terra e quello di Bordo Treno ed al
contempo come sistema per le comunicazioni foniche terra-treno tra personale a bordo dei treni e
centri di controllo a terra, ivi comprese le comunicazioni di emergenza.
progetto GSM-R Nazionale - La rete radiomobile GSM-R come risposta all’esigenza di innovazione
e razionalizzazione nel settore delle comunicazioni radio a supporto del servizio ferroviario, superando
la eterogeneità tecnologica, funzionale e gestionale dei molteplici impianti pre-esistenti adottati nel
corso degli anni per far fronte a specifiche esigenze di comunicazione dei vari settori aziendali, dalla
circolazione alla manutenzione, al supporto dei processi operativi dell’esercizio ferroviario.
26
Rete GSM-R – architettura di principio
GSM-R
Global System Mobile - Railways
OMC-S
Network Switching Subsystem
OMC-R
MSC Mobile Switching Centre
HLR Home Location Register
AuC Authentication Centre
VLR Visitor Location Register
BSS
TRAU Transcoder and Rate Adaption Unit
Base Station Subsystem
BSC Base Station Controller
Operations Subsystem
OSS
NSS
BTS Base Transceiver Station
27
GSM-R
OMC-S
NSS
OMC-S
MSC/HLR/AuC/VLR
Funzioni di commutazione
Processamento di chiamata
Interworking
Gestione mobilità.
Funzioni di HLR, VLR, AuC, GCR
Gestione delle comunicazioni verso TRAU-BSC
Gestione connessioni con OMC-S
OMC-R
OSS
MSC
BSS
28
GSM-R
OMC-S
NSS
OMC-S
TRAU
TRAU
Provvede alla codifica e alla decodifica dei canali
per voce e dati da 16 Kbit/s (Interfaccia Ater verso il
BSC) a 64 Kbit/s (Interfaccia A verso il MSC).
OMC-R
OSS
MSC
BSS
29
GSM-R
OMC-S
NSS
OMC-S
TRAU
BSC
Supervisione e controllo delle BTS
Allocazione delle risorse radio
Gestione delle comunicazioni verso TRAU e BTS
Gestione connessioni con OMC-R
OMC-R
OSS
MSC
BSS
BSC
OMC-R
30
GSM-R
MSC
Network Switching Subsystem HLR Home Location Register
BTS
Canali radio
comunicazione
VLRdiVisitor
Location Register
Gestisce le comunicazioni verso il BSC (Abis)
OMC-S
TRAU
BTS
BSC
Rete di Trasporto SDH
OMC-R
OSS
OMC-S
NSS
BSS
OMC-R
31
GSM-R
OMC-S
NSS
OMC-S
TRAU
BTS
BSC
Rete di Trasporto SDH
OMC-R
OSS
MSC
BSS
OMC-R
32
La rete GSM-R di RFI
Le linee ferroviarie di RFI attrezzate (ad oggi)
con il Sistema GSM-R sulle quali è attiva la
Chiamata di Emergenza Ferroviaria (REC)
sono circa 10.000 km su un totale di circa
11.200 km di linee di cui è previsto il GSM-R.
33
La rete GSM-R di RFI
La “Core Network” GSM-R è basata su n.7 MSC
n.3 MSC sono dedicati alle Linee AC/AV
n.4 MSC sono dedicati alle Linee Convenzionali
Milano
Interconnesione Operatori Pubblici
Torino
BSC: 24 di cui 4 su AV
BTS: circa 1825 (240 AV) – (pianificate 1878)
Bologna
Roma
Interconnesione
Operatori Pubblici
Il sottosistema Radio è basato su:
Napoli
La rete di trasporto dati SDH a servizio del
Sistema GSM-R è proprietaria.
La rete GSM-R è interconnessa con gli
Operatori Pubblici di rete Mobile e Fissa.
MSC AC/AV
MSC Linea Storica
E’ disponibile il Roaming con gli Operatori
TIM e Vodafone (copertura radio nelle aree
non ferroviarie e back-up).
34
HLR
BSS
SG
Milano GP
HLR
MSC
IN
GPRS
GGSN
AC/AV Torino Novara (Milano)
Settimo Torinese
SN
Architettura – Core Network
MSC
BSS
AC/AV Milano Bologna Firenze
Bologna
HLR
MSC
“Core Network”
Bologna
MSC
IN
HLR
HLR
Roma Tna
SN
GPRS
SG
MSC
MSC
GGSN
AC/AV Roma Napoli
Roma Tni
BSS
BSS
BSS
BSS
SMS
VMS
Billing
Napoli
MSC
BSS
35
Architettura dell’HLR (Home Location Register)
LS
AC/AV Torino Milano
HLR
HLR
MSC
MSC
AC/AV
Milano GP
MSC
HLR
AC/AV
HLR
MSC
MSC
HLR
Bologna
LS
MSC
Napoli
AC/AV
AC/AV Roma Napoli
Alta Velocità: HLR integrato in MSC
Mobile Subscribers: Treni ETCS
LS
Roma Tna
MSC
LS
Linea Storica: HLR su 2 Nodi geograficamente ridondati
Mobile Subscribers: Utenti NON-ETCS
I Scelta: HLR Roma Tni
I Scelta: Nodo HLR Roma Tna
II Scelta: HLR locale
II Scelta: Nodo HLR Milano GP
36
Architettura dell’HLR (Home Location Register)
LS
AC/AV Torino Milano
Milano GP
HLR
HLR
MSC
MSC
AC/AV
MSC
HLR
HLR
HLR
AC/AV
MSC
HLR
MSC
Bologna
LS
MSC
Napoli
AC/AV
AC/AV Roma Napoli
LS
Roma Tna
MSC
LS
37
Sottosistema radio BSS
HLR
VLR
MSC
Auc / VLR
NSS
BSS
TRAU
BSC
ADM
ADM
ADM
ADM
ADM
ADM
BTS
BTS
Base Transceiver Station (BTS)
BSC: 24
BTS: 1825 (240 AV)
38
Sottosistema Radio un esempio: tratta DD Firenze Roma
Rete GSM-R Nazionale
Tratta “Direttissima” Firenze-Roma
Distanza media tra le BTS ~ 7÷10 km
39
Sottosistema Radio un esempio: Milano-Bologna
AC/AV Milano-Bologna
MSC
Area Alta Velocità
MSC
MSC
AV BTS
LS BTS connesse a MSC AV
LS BTS
Linee AC/AV
Linee Convenzionali
Distanza media tra le BTS ~ 4 km
40
Rete GSM-R esempio AV Milano-Bologna-Firenze
MSC Settimo Torinese AV
MSC Milano G.P. LS
MSC Roma Tuscolana LS
RBC1
RBC2
RBC1
RBC2
RBC3
MSC
HLR / Auc / VLR
TRAU
ADM-1
ADM-1
ADM-1
ADM-1
BSC
ADM1
BSC
ADM1
ADM1
ADM-1
ADM-1
ADM1
BSC
ADM1
TRAU
ADM-1
ADM-1
BTS LS migrate sotto MSC AV Bologna
Nodo Bologna
Nodo Firenze
Nodo Bologna
Nodo Milano
ADM-1
ADM-1
ADM-1
ADM-1
ADM-1
ADM-1
ADM-1
ADM-1
ADM-1
ADM-1
BTS
ADM-1
ADM-1
ADM-1
ADM-1
BTS
Ridondanza di Copertura Radio
AV/AC Milano Bologna
TRAU
ADM1
AV/AC Bologna Firenze
PCS Bologna
MSC Roma Termini AV
BTS
“Sottosistema Radio”
BTS
ADM-1
ADM-1
BTS
BTS
Ridondanza di Copertura Radio
41
Requisiti di copertura radio GSM-R
Rete GSM-R Nazionale
Spazio Aperto
Classi di copertura:
Class 2: Mobile Terminal, 8 Watt, Dipole Antenna sull’imperiale del treno, sensitivity: -104dBm
Class 4: Handheld Mobile Terminal, 2 Watt, sensitivity: -102dBm
Livelli di copertura:
Class 2: -85 dBm (downlink, 95% in ogni tratto di 100m)
Class 4: -92 dBm (downlink, 95% in ogni tratto di 100m)
Gallerie
Lunghezza Galleria < 200 metri
Livello di copertura GSM-R: > -85dBm (all’ingresso della galleria) - Estensori GSM-R: Non previsti
Lunghezza Galleria >200 metri
Livello di copertura GSM-R: > -85dBm (all’ingresso della galleria) - Estensori GSM-R: Previsti
Livello di copertura GSM-R all’interno della Galleria: > -85 dBm (Sistema di antenna: Cavo Radiante)
Ridondanza di Copertura: Non prevista
Alta Velocità: -92 dBm; 95% in ogni tratto di 100m anche in caso di fuori servizio di BTS non adiacenti
Ridondanza di Copertura: Prevista
42
Banda di Frequenze GSM-R
Up-link
Down-link
(Mobile trasmette – Base riceve)
(Base trasmette – Mobile riceve)
UIC
UIC
E-GSM900
880 MHz
E-GSM900
915 MHz
876 MHz
925 MHz
960 MHz
921 MHz
873 MHz
918 MHz
R-GSM900
ER-GSM900
E-GSM900
Canalizzazione: 200kHz
43
Copertura radio GSM-R - tratte AV
Condizioni Nominali: -92 dBm (95%)
-92dBm
-92dBm
BTS
BTS
BTS
BTS
I livelli di copertura reali sono ben più
alti del valore nominale di -92dBm
(il margine di sistema è consistente,
dell’ordine di 20 dB)
44
Condizioni di Guasto di una BTS
-92dBm
-92dBm
BTS
BTS
BTS
BTS
I livelli di copertura reali conservano un
buon margine sopra il valore nominale
45
Ridondanza di copertura
radio GSM-R in Gallerie
> -92dBm
46
Copertura radio GSM-R - tratte AV - gallerie
Impiego di Antenne per la copertura
Radio GSM-R delle Gallerie
Antenna
Antenna
ϕ
Sfasatore
BTS
47
GSM-R - applicazioni ERTMS/ETCS
ERTMS/ETCS System
(European Rail Traffic Management System) / (European Train Control System)
SST
Terra
SSB
Bordo
Sottosistema Terra-Treno
Igsm
RBC
Ifix
Radio Block Centre
NVC
Nucleo Vitale Centrale
GSM-R
GSM-R Network
SDH Data Transport Network
IUm
MT-RTM-EVC
Mobile Terminal
Radio Transmission Module
European Vital Computer
Interlocking
48
Il GSM-R è il Sistema
di Telecomunicazioni
per la trasmissione dei Dati Vitali
ERTMS/ETCS
System
(European Rail Traffic Management
System)
/ (European
Control System)
del Sistema di Segnalamento
ERTMS
/ ETCS
traTrain
il SST
Radio Block Centre
(RBC)SST
ed ilSottosistema
SSB European
Vital Computer (EVC).
di Terra
SSB Sottosistema di Bordo
Sottosistema Terra-Treno
Igsm
RBC
Ifix
Radio Block Centre
GSM-R
GSM-R Network
SDH Data Transport Network
IUm
MT-RTM-EVC
Mobile Terminal
Radio Transmission Module
European Vital Computer
NVC il Livello 2, senza Interlocking
RFI adotta
sistema di segnalamento di back-up
Nucleo Vitale Centrale
49
MSC
RBC2 MA
HLR / Auc / VLR
Handover di RBC
RBC1 MA
TRAU
BSC
ADM-1
ADM-1
ADM-1
ADM-1
Cell Change GSM-R
ADM-1
ADM-1
HO GSM-R
BTS
ADM-1
ADM-1
HO GSM-R
BTS
BTS
MT2
MT1
MT1 Idle
RTM
MT2
Idle
EVC
in
chiude
comunicazione
laRBC1
comunicazione
con RBC1
con RBC1
MT1 Chiama
MT2 in
comunicazione
con RBC2
chiama
RBC2
RBC1
Zona di HO RBC
RBC2
50
MS
HLR
VLR
Richiesta di Accesso
MSC
Auc / VLR
ISUP
MSC
HLR
Auc / VLR
RBC3
RBC2
RBC1
Accesso Concesso
TRAU
CH REQ
IMM ASSIGN
CM SERV REQ
LAP-Dm
Richiesta di Servizio
Autenticazione
MSC/VLR
BTS+BSC
ACK
CM SERV REQ
BSSMAP
ACK
LAP-Dm
BSSMAP
AUTH REQ
DTAP
AUTH RESPONSE
DTAP
CIPH MODE CMD
BSSMAP
CIPH MODE CMD
Cifratura
BSSMAP
CIPH MODE COM
CIPH MODE COM
BSC
BSSMAP
TMSI REALLOC CMD
Riallocazione del TMSI
PSTN/ISDN
DTAP
TMSI REALLOC COM
DTAP
SETUP(num.chiamato)
ADM-1
ADM-1
Set-up connessione
DTAP
CALL PROC
DTAP
LAP-D
ADM-1
ADM-1
ASSIGN CMD
ADM-1
ADM-1
Assegnazione TCH
ASSIGN COM
BTS
BSSMAP
IAM (cifre)
Instradamento su PSTN/ISDN
MT2
MT1
RTM-EVC
BSSMAP
ASSIGN COM
DTAP
BTS
ASSIGN REQ
ISUP
ALERT
CONNECT
Avviso squillo
LAP-Dm
Avviso sgancio
ACK
DTAP
CONNECT ACK
DTAP
DTAP
Conversazione
traffico
L’MSC/VLR
avvisaAGCH
la MS (Access
che il telefono
del chiamato
sta squillando
Sul canale logico
Grant Control
CHannel)
la rete ordina
(Alert).
La
avvisata
appena
il chiamato
risponde
(connect)
la
alla
MSinvia
di MS
spostarsi
(Immediate
Assignment)
sul
canalesul
logico
SDCCH
La rete
MS
invia
laviene
richiesta
di
accesso
(Channel
Request)
canale
logico
La
MS
la
richiesta
di
servizio
(CM
service
request)
all’entità
CM
L’MSC/VLR
avvia
la
procedura
di
cifratura
ed
eventuale
riallocazione
La
assegna
alla
MS
un
canale
di
traffico
TCHe
ordina
di
L’MSC/VLR
avvia
la
procedura
di
autenticazione
avvia
la
procedura
di
connessine
con
la
centrale
IlL’MSC/VLR
MSUB
compone
il
numero
MSISDN
del
chiamato
MS
connette
la
chiamata
sul
TCHCHannel)
assegnato
e conferma
alla rete
(Stand
Alone
Dedicated
Control
assegnato,
affinchè
venga
La
MS
inizi
laManagement)
procedura
di
Set-up
(numero
chiamato)
RACH
(Random
Access
CHannel)
(Connection
dell’MSC
che gestisce
le connessioni
del
TMSI
sintonizzarsi
su
di
esso
(Assign
Command)
PSTN/ISDN
del
chiamato
(connect
eseguita ack)
la procedura di autentificazione
51
Funzioni GSM-R
Principali servizi e funzioni del GSM-R
NUMERO FUNZIONALE
CHIAMATE CON PRIORITA’
PRE-EMPTION
CHIAMATE di GRUPPO VGCS
CHIAMATE di EMERGENZA TRENI (REC)
CHIAMATE di GRUPPO TRENI
52
Funzioni GSM-R
NUMERO FUNZIONALE
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, disponibile sia su rete RFI sia in roaming su rete
TIM o VODAFONE, l’utente può essere chiamato tramite il Numero
Funzionale, senza necessità di conoscere il numero MSISDN.
L’associazione a Numero Funzionale può essere permanente o
temporanea.
La registrazione a numero funzionale permanente viene effettuata da
Operatore NOC. Non è possibile deregistrare un NF permanente. I
numeri funzionali permanenti degli operatori della circolazione (DCDCO/DM e DOTE) sono riportati nei FL Sez.4.20 .
Un numero funzionale temporaneo viene registrato e deregistrato
dall’utente stesso (o da altro utente in caso di deregistrazione forzata)
tramite apposita procedura: allo spegnimento, il terminale GSM-R,
deregistra automaticamente tutti i NF temporanei associati.
IL FASCICOLO LINEE RIPORTA I DATI
RELATIVI AGLI UTENTI DELLA RETE
GSM-R (ai fini dell’esercizio ferroviario –
FL 4.20 FL 4.21)
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53
Funzioni GSM-R
NUMERO FUNZIONALE
NF Permanente:
7 + <località> + <ruolo>
Es. 2 00045 01
NF temporaneo:
2 + <numero treno> + <ruolo>
IN
Es. 7 01354 01
Codici Ruolo:
01 – DCO/DC;
02 – DM;
03 – DOTE
13 – CEI/CI;
14 – DCCM; …
Codici Ruolo:
01 – PdC 1;
02 – PdC 2;
10 – Capo Treno
11 – CST 1;
12 – CST 2;
Nel terminale dell’utente chiamato viene visualizzato il NF del chiamante: il numero telefonico (MSISDN) non
viene visualizzato
54
Funzioni GSM-R
NUMERO FUNZIONALE
l’utente GSM-R digitando il numero “2
54321 10” parla con il Capotreno
(codice funzionale 10) del treno 54321.
e
Num
o 543
n
e
r
ro T
21
345
2
1
eno
r
T
ero
Num
il controllore componendo il numero
funzionale “2 12345 01” viene messo in
comunicazione con il macchinista (codice
funzionale 01) del treno 12345;
55
Funzioni GSM-R
CHIAMATE CON PRIORITA’
Lo standard GSM-R definisce 5 livelli di priorità delle chiamate:
Livello di Priorità
Tipologia di chiamata
Autorisposta
0
Emergenza Ferroviaria
(Segnale di prudenza generalizzata)
Sì
(più alta)
1
ETCS
(Comando e Controllo per linee AV)
2
Emergenza Pubblica e
Chiamata Gruppo Treni
Sì, per i Cab Radio e
palmari
3
Tra PdC e personale della
circolazione / trazione
Sì, per i Cab Radio
4
Altro
No
(più bassa)
Pre-emption (disponibile solo su rete RFI)
Una chiamata entrante 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.
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.
56
Funzioni GSM-R
La chiamata di gruppo è una comunicazione del
tipo “canale a contesa”, cioè gli utenti richiedono
l’acquisizione del canale tramite l’uso del pulsante
PTT (Push To Talk).
Una chiamata di gruppo emessa in una Group Call
Area interessa gli utenti dello specifico gruppo
presenti nella GCA, compresi gli utenti dotati di
dispatcher abilitati a questo gruppo ed area.
Gli utenti di tipo dispatcher (ad esempio DCO, DC,
DOTE) possono inserirsi in una comunicazione in
atto e parlare senza la necessità di ricorrere al
pulsante PTT.
La chiamata di Gruppo può essere chiusa
dall’utente che l’ha originata o da utenti con console
telefonica di tipo “dispatcher” (DCO, DC, etc.).
57
Funzioni GSM-R
Prerequisito:
Prerequisito per l’utilizzo delle Chiamate di Gruppo è la presenza di copertura della rete RFI (tale
servizio non è accessibile per utenti localizzati in rete TIM o Vodafone) e l’utilizzo, per gli utenti
“standard”, (si veda sotto definizione di “standard”) di terminali GSM-R dotati di tasto PTT (p.e. OPH
SAGEM, Tigr150R/155R SAGEM, ROG100 Selex, Cab Radio, RDT SIEMENS).
Categorie di utenti nella chiamata di gruppo:
Il servizio “Chiamate di gruppo” è disponibile per due categorie di utenti:
9gli utenti “standard” (SS=Service Subscriber, utenti del servizio)
9gli utenti Dispatcher.
Mentre gli utenti standard (SS) ricevono ed originano la chiamata di gruppo solo se localizzati
nell’area dove la chiamata di gruppo è diffusa (Service Area), gli utenti dispatcher possono ricevere e
originare e terminare la chiamata di gruppo anche se localizzati in aree differenti da quella dove la
chiamata è diffusa (se localizzati in copertura roaming la chiamata potrebbe non presentare l’identità
del chiamante)
58
Funzioni GSM-R
Utenti standard (terminali con PTT) e dispatcher
Un utente SS (“standard”) genera una chiamata di Gruppo
(GID=XXX) e preme il PTT per parlare.
La chiamate viene diffusa nell’area (GCA), in questo
esempio nelle 3 celle radio colorate di azzurro
I 2 utenti Dispatcher, ricevono la chiamata e
possono parlare in qualsiasi momento, senza uso
del PTT
Dispatcher
SS
SS
SS
Rete GSM-R
Dispatcher
Gli utenti standard accedono allo stesso canale (contesa) tramite uso del PTT.
59
Funzioni GSM-R
Quanti utenti “standard” possono partecipare alla stessa chiamata?
Non c’è alcun limite tecnico al numero degli utenti SS in una chiamata di gruppo, a
condizione che gli utenti si trovino localizzati nell’area dove la chiamata viene diffusa
(GCA)
Gli utenti dispatcher possono invece essere fino ad un massimo di 6 per chiamata di
gruppo.
Quante risorse radio occupano le chiamate di gruppo?
Ogni chiamata di gruppo occupa 2 canali radio, più un canale radio per ogni
eventuale dispatcher dotato di cellulare.
Chi può parlare in una chiamata di gruppo?
Per gli utenti SS l’accesso alla chiamata è a contesa, cioè premendo il pulsante PTT,
può parlare solo un utente per volta.
I dispatcher sono invece sempre inclusi nella chiamata, cioè possono parlare in
qualsiasi istante, anche contemporaneamente, senza uso del PTT
60
Funzioni GSM-R
Come si configura l’appartenenza di un utente ad gruppo?
Per gli utenti SS, la sottoscrizione ai gruppi avviene configurando
opportunamente la SIM-Card ed il profilo utente in HLR. Tramite opportuno
menù implementato nel terminale GSM-R l’utente può decidere di attivare o
disattivare la ricezione e l’invio delle chiamate associate ad un determinato
Gruppo (ad eccezione delle chiamate di emergenza che non possono essere
disattivate). Per gli utenti dispatcher la configurazione per l’affiliazione ad un
gruppo risiede esclusivamente nei nodi centrali di rete (MSC=Mobile Switching
Centre)
Le chiamate di gruppo sono già attive nella rete RFI?
Ad oggi tale funzione è attiva nella rete di RFI per le chiamate di Emergenza
Treni (Group ID=299 e priorità ‘0’) e Gruppo Treni (Group ID=200 e priorità
‘2’). In queste chiamate gli utenti dispatcher sono i DC/DCO ed i DOTE, gli
utenti Service Subscriber sono il Personale di Condotta, il Personale di
Accompagnamento, e i Dirigenti Movimento e l’Agente della Manutenzione
incaricato di “vigilanza” cantiere o “scorta carrelli”.
61
Funzioni GSM-R
Chi può chiudere una chiamata di gruppo?
Se originata da un utente “standard”, la chiamata può essere chiusa dallo stesso
utente che l’ha originata. Inoltre può essere chiusa in qualsiasi istante da uno
qualsiasi degli utenti dispatcher digitando velocemente
una sequenza di almeno 3 asterischi (***).
Se non sono presenti dispatcher nella chiamata
la rete attiva un timer configurabile da
1 a 255 secondi ogni volta che il canale
comune viene liberato (PTT rilasciato):
Allo scadere del timer la
rete chiude la chiamata
x
Rete GSM-R
***
62
Funzioni GSM-R
Il criterio generale utilizzato per definire l’estensione di ogni area è stato quello di
includere mediamente 3 o 4 località di servizio (mediamente 10 -20 Km).
La pianificazione delle aree prevede la sovrapposizione delle celle
di confine: ciò garantisce che la chiamata
di emergenza sia diffusa almeno nelle
ne
R
i
g
i
r
celle adiacenti a quella di origine
di o
C
el l e
O
R
O
O
O
R
C
el l e
d
gi n
i
r
io
O
O
O
R
lle
Ce
d
gi n
i
r
io
e
R
O
R
O
O
e
63
Funzioni GSM-R
Service Area
SA: 71200
SA: 71256
64
Funzioni GSM-R
Le chiamate di “Emergenza” sono chiamate di Gruppo con priorità “0”
Il PdC1 origina una chiamata di Emergenza Treni (GID=299)
e preme il PTT per parlare.
PdC1
La chiamate viene diffusa nella GCA (al minimo include la cella
di origine e dalle 2 celle adiacenti)
Il DCO1 e il DOTE1, essendo Dispatcher,
possono parlare in qualsiasi momento, senza
PTT
DM1
DM2
DM3
Rete GSM-R
DOTE1
DCO1
Il PdC, il PdA e i DM accedono allo stesso canale (contesa) tramite uso del PTT.
65
Funzioni GSM-R
Informazioni visualizzate sui terminali GSM-R degli utenti
Il terminale OPH del DM2, il terminale RDT del DM1 e DM3, così come
qualsiasi altro terminale GSM-R assegnato ad utente “standard” della
chiamata di emergenza treni, localizzato nell’area dove la chiamata viene
diffusa, squilla per qualche secondo, va in auto-risposta, attiva
l’altoparlante viva-voce, visualizza, nel campo chiamante: Gruppo 299.
PdC1
Il terminale FDT del DCO1 ed il terminale OPH del
DOTE1,
squillano,
autorisposta,
attivano
l’altoparlante vivavoce e visualizzano il
chiamante nel formato: 50 xxxxx 299 ,
ove xxxxx è il numero identificativo
dell’area dove la chiamata
è stata diffusa: nel
terminale FDT viene
anche visualizzato il NF
dell’originatore della
chiamata di emergenza (se associato a NF).
DM1
DM2
DM3
DOTE1
Rete
GSM-R
DCO1
66
Funzioni GSM-R
Stato operativo dei terminali durante una chiamata di Emergenza Treni
Un telefono mobile coinvolto in una chiamata di Emergenza Treni rimane “vincolato” alla chiamata
fino al suo termine: anche spegnendo il terminale, alla successiva ri-accensione il terminale effettuerà
l’inclusione automatica nella chiamata di emergenza in corso.
Lo stesso comportamento si ha quando il terminale entra nell’area dove è già in corso una chiamata
di emergenza.
Un terminale in roaming sulla rete di un gestore pubblico (Vodafone, TIM) non riceve le Chiamate di
Emergenza Treni
67
Funzioni GSM-R
CHIAMATE di GRUPPO TRENI
La chiamata di Gruppo Treni (GID=200) è una chiamata di tipo VGCS con priorità 2.
Si differenzia dalla Chiamata di Emergenza Treni per il livello di priorità associato e
per il fatto che un utente “standard” della chiamata dotato di terminale palmare può
escludersi dalla chiamata.
Le aree dove la chiamata viene diffusa, gli agenti coinvolti, le modalità di emissione,
inclusione e termine coincidono con quelle della Chiamata di Emergenza Treni
(GID=299).
Alla ricezione di una chiamata di gruppo treni il terminale dei DM, visualizza “Gruppo
200”.
Il terminale dei DC/DCO e DOTE visualizza le informazioni relative all’area dove la
chiamata è stata diffusa: 50xxxxx200.
68
Sistema di Radiopropagazione GSM in galleria
69
GSM Pubblico – Radiopropagazione in Galleria
Gli impianti di Radiopropagazione hanno la funzione di estendere la copertura GSM degli Operatori
Pubblici presente sul territorio all’interno delle Gallerie Ferroviarie.
I primi impianti di Radiopropagazione in galleria del GSM pubblico furono realizzati da RFI nei primi
anni ’90 per consentire le comunicazioni tra il personale di bordo treno ed i controllori a terra che
utilizzavano il sistema GSM dell’operatore pubblico
Oggi, sulla base degli accordi di Roaming tra RFI e gli Operatori Pubblici, gli utenti della rete GSM-R di
RFI possono usufruire della copertura radio GSM degli operatori qualora il segnale della rete GSM-R
sia assente o l’utente si trovi in un luogo non servito dalla rete radio GSM-R.
L’impianto di Radiopropagazione può essere considerato come un sistema di back-up per il GSM-R
all’interno delle Gallerie ferroviarie.
70
Sito GSM
Operatore Pubblico
Sito GSM
Operatore Pubblico
Copertura “naturale” delle galleria
lia
Sog
ione
z
e
c
di ri
Livello di Copertura Radio Insufficiente
Comunicazioni GSM Pubblico KO
La copertura radio dei siti degli Operatori Pubblici non è sufficiente a garantire le
comunicazioni all’interno della galleria ferroviaria
71
Copertura mediante sistema di Radiopropagazione
Sito GSM
Operatore Pubblico
Sito GSM
Operatore Pubblico
Stazione di Testa
Estensore GSM Pubblico
iante
d
a
R
Cavo
lia
Sog
ione
z
e
c
di ri
Comunicazioni GSM Pubblico
OK
72
Impianto di Radiopropagazione GSM
all’interno delle Gallerie
CAVO RADIANTE
Sito GSM Pubblico
73
Cavo radiante
GSM (pubblico)
BTS GSM
(pubblico)
Fibra ottica
Remote-Unit
Node-B
(UMTS)
Antenna
UMTS
Master-Unit
74
CAVO RADIANTE
CA
VO
RA
DI
A
NT
E
75
Direzione Tecnica
Standard Tecnologici e Sperimentali
Sistemi di Comando e Controllo
Applicazioni TLC
Ing. Diego Schiavoni
76

Rete GSM-R

Transcript

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