Abstract/Hauptbeschreibung (Italienisch)

Ad oggi più di 100.000 km di linee ferroviarie (11.000 km in Italia) sono fornite di copertura radio GSM-Railway (GSM-R). Tale infrastruttura di rete assicura la fondamentale comunicazione radio (voce e dati) Terra- Treno. Tuttavia, le caratteristiche trasmissive dell’attuale standard GSM-R limitano l’implementazione di quelle nuove tecnologie ferroviarie sostenute dalla digital transformation, come ad esempio il monitoraggio o il controllo real-time della marcia dei treni e l’Internet of Things degli impianti ferroviari, nonché nuove applicazioni per il distanziamento dei treni, in particolare nei nodi ferroviari. Queste tecnologie necessitano infatti di alti livelli di affidabilità, latenza e throughput. In quest’ottica, l’introduzione del nuovo standard basato sulle reti mobili di quinta generazione (5G) denominato Future Railway Mobile Communication System (FRMCS) si rende necessaria per il superamento dei limiti del GSM-R e per sviluppare il sistema ferroviario del futuro. Diverse sono le ragioni alla base della scelta della tecnologia 5G per il futuro delle comunicazioni ferroviarie. Oltre a fornire banda larga, le reti 5G possono garantire un’altissima affidabilità e una latenza molto bassa. Inoltre, il 5G offre metodi per costruire reti massive di sensori IoT e di conseguenza permette di ottimizzare i processi e i servizi ferroviari sfruttando i dati collezionati da tale moltitudine di sensori. Infine, ma non meno importante, il 5G e quindi l’FRMCS potranno offrire agli operatori ferroviari una notevole flessibilità nelle comunicazioni, consentendo di dedicare sottoreti virtuali a diverse tipologie di traffico, per esempio critico/non-critico. Un ulteriore grado di flessibilità potrà essere ottenuto tramite l’utilizzo del cloud e del Multi-Access Edge Computing (MEC). In questo articolo, verranno illustrate le principali caratteristiche del nuovo standard FRMCS/5G e come queste potranno accelerare la trasformazione digitale dell’industria ferroviaria. In particolare, nella prima parte, saranno descritte le novità relative all’accesso radio e alla core network di nuova generazione, e il loro potenziale impatto sul sistema ferroviario. Successivamente, saranno esposte le soluzioni adottate in un caso reale di design di una rete mobile FRMCS/5G nel contesto del progetto preliminare per gara della Rail Baltica, una strategica linea ad alta velocità (AV) di 870 km che si estende dall’Estonia fino alla Polonia, percorrendo i 3 Stati baltici (Estonia, Lettonia e Lituania). Attualmente, il processo di standardizzazione del sistema FRMCS prevede un rilascio delle specifiche tecniche finali per il primo trimestre del 2026. Questo articolo tiene conto delle versioni preliminari di tali specifiche tecniche, di studi teorici e di laboratorio prodotti dall’UIC, e di proposte architetturali comunicate dai vendor in diversi incontri. Seppur non definitivi, tali input permettono di trattare gli argomenti esposti nel seguito con un orientamento prossimo a quanto sarà stabilito nelle future direttive.

Abstract/Hauptbeschreibung (Englisch)

To date, more than 100,000 km of railroads (11,000 km in Italy) are equipped with GSM-Railway (GSM-R) radio coverage. This network infrastructure ensures the fundamental track-to-train radio communication (including voice and data). However, the transmissive characteristics of the GSM-R limit the adoption of new rail technologies associated with the digital transformation. These technologies include real-time train operations monitoring and control, the Internet of Things (IoT) for rail facilities, as well as novel applications for train spacing, especially in rail junctions/hubs. Indeed, these technologies require high levels of reliability, latency, and throughput. To overcome the limitations of GSM-R and develop the future railway system, a new standard based on fifth-generation (5G) mobile networks known as the Future Railway Mobile Communication System (FRMCS) must be implemented. There are several reasons for choosing 5G networking for the future of rail communications. In addition to bandwidth, 5G networks can offer extremely high reliability and minimal latency. Furthermore, 5G provides methods for building massive networks of IoT sensors, allowing for the optimization of railway processes and services by leveraging the data acquired from such a multitude of sensors. Finally, 5G and hence FRMCS will provide significant flexibility in communications to rail operators by allowing virtual subnets to be dedicated to different categories of traffic, such as critical/non-critical. A further degree of flexibility can be achieved using cloud networking and the so-called Multi-Access Edge Computing (MEC).This article will describe the main features of the new FRMCS/5G standard and how these features can accelerate the rail sector’s digital transition. The first part will outline the new features associated with the next-generation radio access and core network, as well as their potential impact on the railway system. Then, the solutions adopted in a real-world design case of an FRMCS/5G mobile network in the context of the Rail Baltica’s tender project, a strategic 870 km long high-speed (HS) line stretching from Estonia to Poland, and traversing the 3 Baltic states (Estonia, Latvia, and Lithuania), will be exposed. At present, the FRMCS standardization process envisions the release of final technical specifications in the first quarter of 2026. This article considers preliminary versions of these technical specifications, theoretical and laboratory studies carried out by the UIC, and architectural proposals presented by vendors at several meetings. Although non-definitive, these inputs allow the topics outlined in the following to be addressed in a manner similar to what will be established in future directives.