Telecomunicazioni Ferroviarie

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1 Genova, 21 Novembre 2014 TECNICA E CULTURA FERROVIARIA Telecomunicazioni Ferroviarie

2 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

3 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

4 Telecomunicazioni ferroviarie Telefonia Automatica Telefonia di Linea Comunicazioni Mobili Comando Controllo Supervisione Servizi PABX Network Circuiti Selettivi GSM-R Network DCN Rete Cavi in rame Apparati di trasmissione dei dati Fibre Ottiche Trasmissione e Trasporto 4

5 Rete di cavi Fibra Ottica 5

6 Rete Cavi in Fibra Ottica Rete Ferroviaria Italiana dispone di una rete di cavi in fibra ottica che si estende per più di 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

7 Rete Cavi in Fibra Ottica 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 km 7

8 Rete Cavi in Fibra Ottica Posa in cunicolo affiorante 8

9 Rete Cavi in Fibra Ottica Posa in cunicolo affiorante 9

10 Rete Cavi in Fibra Ottica Cavo FO 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

11 Rete Cavi in Fibra Ottica 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

12 Rete Cavi in Fibra Ottica 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

13 Rete Cavi in Fibra Ottica 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 tubetti con fibre/tubetti riempitivi 4/4 8/0 6/2 8/0 numero di fibre per ciascun tubetto b) Cavi per posa aerea su palificata TE numero fibre del cavo tubetti con fibre/tubetti riempitivi - 8/0 6/2 8/0 numero di fibre per ciascun tubetto Le fibre ottiche sono di tipo SM (single mode) conformi alla specifica ITU-T G

14 Rete di trasporto dei dati SDH 14

15 Rete di trasporto dei dati SDH 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

16 Rete di trasporto dei dati SDH 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 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

17 Rete di trasporto dei dati SDH 1 Livello STM64 10Gbit/s STM-64 STM-16/1 Livello Backbone STM-64 STM-16/1 (Synchronous Transmission Mode - STM 64) STM-64 DXC 64 STM-64 ADM 64 ADM 64 DXC 64 STM-64 STM-16/1 ADM ADM ADM ADM STM-16/1 ADM ADM ADM ADM STM-16/1 Livello Acccesso 2Mb/s Access 2 Livello STM16/1 2,5Gbit/s - 155Mb/s Nodi Ferroviari DXC (Local Cross Connect) Sedi principali (stazioni) Apparati lungo linea 17

18 Rete di trasporto dei dati SDH Principali Nodi Ferroviari Nodi metropolitani STM-64 STM-16/1 STM-64 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-16/1 STM-64 STM-16/1 STM-16/1 STM-16/1 STM-16/1 STM-16/1 Livello di accesso Livello di accesso 18

19 Rete di trasporto dei dati SDH Protezioni SDH di percorso End user A End user Z Path Protection - SNCP (Sub-Network Connection Protection) 19

20 Rete di trasporto dei dati SDH Protezioni SDH Normale / Riserva End user A 2Mb/s Tributaries 2Mb/s Tributaries End user Z Doppio link su connessioni geograficamente separate L end user seleziona il link Normale o Riserva 20

21 Rete di trasporto dei dati SDH BRENNERO Richiusure SBB Leased Line TARVISIO LUINO CHIASSO Leased Line UDINE MODANE DOMODOSSOLA ARONA LAVENO GALLARATE MILANO BORGOMANERO GRECO TORINO VIGNALE NOVARA MILANO RHO MILANO ROGOREDO CHIVASSO MILANO VERONA MILANO LAMBRATE TREVISO CASTELFRANCO VENETO BRESCIA VICENZA PADOVA NOGARA MONSELICE VOGHERA PIACENZA MORTARA CASARSA MONFALCONE PORTOGRUARO VENEZIA TRIESTE Leased Line ASTI ALESSANDRIA TORTONA PARMA FERRARA Leased Line ARQUATA SCRIVIA Acqui Terme Ovada RONCO SCRIVIA BOLOGNA RAVENNA SAVONA VENTIMIGLIA GENOVA PISA EMPOLI FIRENZE RIMINI FALCONARA Leased Line CHIUSI ANCONA SIENA ORVIETO 1 livello (10Gbit/s) Circa 250 Siti MONTEPESCALI ORTE DD. ORTE LL PESCARA ROMA TIBURTINA 2 livello (2,5Gbit/s o 155Mbit/s) Circa 1300 Siti ROMA OSTIENSE ROMA ROMA TERMINI CTA FOGGIA CASERTA BENEVENTO BARLETTA BARI ROCCHETTA AVELLINO SPINAZZOLA Gioia del Colle BRINDISI Leased Line NAPOLI SALERNO POTENZA TARANTO METAPONTO BATTIP AGLIA LECCE ADM/DXC 64 PAOLA SIBARI LAMETIA TERME CATANZARO L PALERMO CAVO RFI Leased Line FIUMETORTO REGGIO CALABRIA ROCCAPALUMBA MESSINA ARAGONA CANICATTì LENTINI DIRAMAZIONE AGRIGENTO GELA SIRACUSA 21

22 Rete di trasporto dei dati SDH 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

23 Rete di trasporto dei dati SDH Esempio: tratta AC/AV Bologna Firenze Rilegamenti 155Mbit/s (Fabbricati) PCS BOLOGNA Catena di Lunga Distanza 622 Mbit/s (Cavo f.o. Lato Binario Dispari) Lunga Distanza (Rete Trasporto Dati SDH) Richiusura di Lunga Distanza 2,5 Gbit/s (Cavo f.o. Lato Binario Pari) Firenze Castello 3 Via: Richiusura su Linea Storica 2,5 Gbit/s (Cavo f.o. LS) 23

24 Rete di trasporto dei dati SDH Esempio: tratta AC/AV Bologna Firenze PCS BOLOGNA BTS Anello C (155Mbit/s) BTS Anello B (155Mbit/s) BTS Anello A (155Mbit/s) 24

25 Rete di comunicazione radio GSM-R 25

26 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 -Latecnologia 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

27 Rete GSM-R architettura di principio GSM-R Global System Mobile - Railways OMC-S NSS Network Switching Subsystem MSC Mobile Switching Centre HLR Home Location Register AuC Authentication Centre VLR Visitor Location Register OMC-R OSS Operations Subsystem BSS Base Station Subsystem TRAU Transcoder and Rate Adaption Unit BSC Base Station Controller BTS Base Transceiver Station 27

28 Rete GSM-R architettura di principio GSM-R Global System Mobile - Railways MSC OMC-S NSS Network Switching Subsystem MSC Mobile Switching Centre HLR Home Location Register AuC Authentication Centre VLR Visitor Location Register OMC-S OSS Operations Subsystem 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 BSS Base Station Subsystem TRAU Transcoder and Rate Adaption Unit BSC Base Station Controller BTS Base Transceiver Station 28

29 Rete GSM-R architettura di principio GSM-R Global System Mobile - Railways MSC OMC-S NSS Network Switching Subsystem MSC Mobile Switching Centre HLR Home Location Register AuC Authentication Centre VLR Visitor Location Register OMC-S OSS Operations Subsystem 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). TRAU OMC-R BSS Base Station Subsystem TRAU Transcoder and Rate Adaption Unit BSC Base Station Controller BTS Base Transceiver Station 29

30 Rete GSM-R architettura di principio GSM-R Global System Mobile - Railways MSC OMC-S NSS Network Switching Subsystem MSC Mobile Switching Centre HLR Home Location Register AuC Authentication Centre VLR Visitor Location Register OMC-S OSS Operations Subsystem BSC Supervisione e controllo delle BTS Allocazione delle risorse radio Gestione delle comunicazioni verso TRAU e BTS Gestione connessioni con OMC-R BSC TRAU OMC-R BSS Base Station Subsystem TRAU Transcoder and Rate Adaption Unit BSC Base Station Controller BTS Base Transceiver Station OMC-R 30

31 Rete GSM-R architettura di principio GSM-R Global System Mobile - Railways MSC OSS Operations Subsystem OMC-S NSS Network Switching Subsystem BTS MSC Mobile Switching Centre HLR Home Location Register AuC Authentication Centre Canali radio VLRdi Visitor comunicazione Location Register Gestisce le comunicazioni verso il BSC (Abis) BTS Rete di Trasporto SDH OMC-S BSC TRAU OMC-R BSS Base Station Subsystem TRAU Transcoder and Rate Adaption Unit BSC Base Station Controller BTS Base Transceiver Station OMC-R 31

32 Rete GSM-R architettura di principio GSM-R Global System Mobile - Railways MSC OMC-S NSS Network Switching Subsystem MSC Mobile Switching Centre HLR Home Location Register AuC Authentication Centre VLR Visitor Location Register OMC-S OSS Operations Subsystem BTS Rete di Trasporto SDH BSC TRAU OMC-R BSS Base Station Subsystem TRAU Transcoder and Rate Adaption Unit BSC Base Station Controller BTS Base Transceiver Station OMC-R 32

33 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 km su un totale di circa km di linee di cui è previsto il GSM-R. 33

34 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 Torino Milano Interconnesione Operatori Pubblici Bologna Il sottosistema Radio è basato su: BSC: 24 di cui 4 su AV BTS: circa 1825 (240 AV) (pianificate 1878) Interconnesione Operatori Pubblici MSC AC/AV Roma MSC Linea Storica 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. E disponibile il Roaming con gli Operatori TIM e Vodafone (copertura radio nelle aree non ferroviarie e back-up). 34

35 Architettura Core Network AC/AV Torino Novara (Milano) Settimo Torinese BSS HLR MSC Core Network Milano GP HLR IN SGSN GPRS GGSN MSC BSS AC/AV Milano Bologna Firenze Bologna MSC MSC HLR BSS Bologna BSS AC/AV Roma Napoli Roma Tni BSS HLR MSC IN HLR GGSN GPRS Roma Tna MSC SGSN BSS SMS VMS Billing MSC BSS Napoli 35

36 Architettura dell HLR (Home Location Register) AC/AV Torino Milano LS Milano GP AC/AV HLR MSC HLR MSC AC/AV Milano Bologna Firenze MSC HLR AC/AV AC/AV AC/AV Roma Napoli HLR MSC LS HLR MSC Roma Tna MSC MSC LS LS Bologna Napoli Alta Velocità: HLR integrato in MSC Mobile Subscribers: Treni ETCS I Scelta: HLR Roma Tni II Scelta: HLR locale Linea Storica: HLR su 2 Nodi geograficamente ridondati Mobile Subscribers: Utenti NON-ETCS I Scelta: Nodo HLR Roma Tna II Scelta: Nodo HLR Milano GP 36

37 Architettura dell HLR (Home Location Register) AC/AV Torino Milano LS Milano GP AC/AV HLR MSC HLR HLR MSC AC/AV Milano Bologna Firenze MSC HLR AC/AV AC/AV AC/AV Roma Napoli HLR MSC LS HLR MSC Roma Tna MSC MSC LS LS Bologna Napoli 37

38 Sottosistema radio BSS HLR VLR NSS BSS MSC Auc / VLR TRAU BSC ADM ADM ADM BTS Base Transceiver Station (BTS) BTS BSC: 24 BTS: 1825 (240 AV) 38

39 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

40 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

41 Rete GSM-R esempio AV Milano-Bologna-Firenze PCS Bologna MSC Milano G.P. LS MSC Roma Tuscolana LS RBC1 RBC2 MSC HLR / Auc / VLR MSC Settimo Torinese AV MSC Roma Termini AV RBC1 RBC2 RBC3 AV/AC Bologna Firenze ADM-1 BTS TRAU ADM-1 BSC ADM-1 BTS ADM-1 Ridondanza di Copertura Radio ADM-1 ADM-1 BTS ADM1 ADM1 ADM1 TRAU BTS LS migrate sotto MSC AV Bologna Nodo Bologna Nodo Firenze BSC ADM1 ADM1 ADM1 Nodo Bologna Nodo Milano Sottosistema Radio TRAU ADM-1 ADM-1 BTS BSC ADM-1 ADM-1 ADM-1 BTS ADM-1 BTS AV/AC Milano Bologna Ridondanza di Copertura Radio 41

42 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

43 Banda di Frequenze GSM-R Up-link (Mobile trasmette Base riceve) UIC E-GSM900 Down-link (Base trasmette Mobile riceve) UIC E-GSM MHz 873 MHz 880 MHz 915 MHz 921 MHz 918 MHz 925 MHz 960 MHz R-GSM900 ER-GSM900 E-GSM900 Canalizzazione: 200kHz 43

44 Copertura radio GSM-R - tratte AV Condizioni Nominali: -92 dbm (95%) -92dBm BTS -92dBm 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

45 Copertura radio GSM-R - tratte AV 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

46 Copertura radio GSM-R - tratte AV Ridondanza di copertura radio GSM-R in Gallerie > -92dBm 46

47 Copertura radio GSM-R - tratte AV - gallerie Impiego di Antenne per la copertura Radio GSM-R delle Gallerie Antenna Antenna ϕ Sfasatore BTS Base Transceiver Station (BTS) 47

48 GSM-R - applicazioni ERTMS/ETCS ERTMS/ETCS System (European Rail Traffic Management System) / (European Train Control System) SST Terra Sottosistema Terra-Treno SSB Bordo RBC Radio Block Centre Ifix GSM-R GSM-R Network SDH Data Transport Network IUm Igsm MT-RTM-EVC Mobile Terminal Radio Transmission Module European Vital Computer NVC Nucleo Vitale Centrale Interlocking 48

49 GSM-R - applicazioni ERTMS/ETCS Il GSM-R è il Sistema di Telecomunicazioni per la trasmissione dei Dati Vitali ERTMS/ETCS System del Sistema di Segnalamento (European Rail Traffic Management ERTMS System) / ETCS / (European tra Train il SST Control System) Radio Block Centre (RBC) SST ed il Sottosistema SSB European di Terra Vital Computer (EVC). Sottosistema Terra-Treno RBC Radio Block Centre Ifix GSM-R GSM-R Network SDH Data Transport Network SSB Sottosistema di Bordo NVC Nucleo Vitale Centrale RFI adotta il Livello 2, senza Interlocking sistema di segnalamento di back-up IUm Igsm MT-RTM-EVC Mobile Terminal Radio Transmission Module European Vital Computer 49

50 GSM-R - applicazioni ERTMS/ETCS MSC HLR / Auc / VLR RBC2 MA Handover di RBC RBC1 MA TRAU BSC ADM-1 Cell Change GSM-R ADM-1 BTS HO GSM-R ADM-1 BTS HO GSM-R ADM-1 BTS Base Transceiver Station (BTS) MT1 MT2 MT1 Idle MT2 RTMIdle EVC MT1 Chiama in chiude comunicazione la RBC1 comunicazione con RBC1 con RBC1 MT2 in chiama comunicazione RBC2 con RBC2 RBC1 Zona di HO RBC RBC2 50

51 GSM-R - applicazioni ERTMS/ETCS MSC Auc / VLR HLR ADM-1 BTS Base Transceiver Station (BTS) HLR VLR Richiesta di Accesso RBC3 Accesso Concesso MSC RBC2 Auc / VLR RBC1 Richiesta di Servizio ISUP TRAU BSC ADM-1 DTAP MT2 MT1 RTM-EVC BSSMAP ADM-1 BTS LAP-Dm LAP-D Autenticazione Cifratura Riallocazione del TMSI Set-up connessione Assegnazione TCH Instradamento su PSTN/ISDN Avviso squillo Avviso sgancio Conversazione MS BTS+BSC MSC/VLR CH REQ IMM ASSIGN CM SERV REQ LAP-Dm DTAP ACK LAP-Dm AUTH REQ AUTH RESPONSE CM SERV REQ ACK CIPH MODE CMD CIPH MODE CMD BSSMAP CIPH MODE COM CIPH MODE COM DTAP DTAP TMSI REALLOC CMD TMSI REALLOC COM SETUP(num.chiamato) ASSIGN CMD ASSIGN COM DTAP BSSMAP BSSMAP CALL PROC ALERT CONNECT CONNECT ACK ASSIGN REQ ASSIGN COM BSSMAP L MSC/VLR Sul canale logico avvisa AGCH la MS (Access che il telefono Grant Control del chiamato CHannel) sta squillando la rete ordina (Alert). alla MS di spostarsi (Immediate accesso Assignment) (Channel Request) sul canale sul logico canale SDCCH logico Il La (Stand MSUB invia La MS compone la viene richiesta avvisata il numero di servizio appena MSISDN (CM il chiamato del service chiamato request) risponde all entità (connect) CM la La L MSC/VLR La (Connection RACH rete connette inizi (Random Alone assegna la avvia Management) la procedura Dedicated chiamata alla la procedura MS un Access Control di CHannel) sul Set-up canale dell MSC TCH di CHannel) connessine cifratura assegnato autenticazione (numero di traffico che gestisce assegnato, ed chiamato) e TCHe con eventuale conferma la ordina centrale le connessioni affinchè riallocazione alla di rete venga PSTN/ISDN sintonizzarsi (connect del eseguita TMSI ack) la del procedura su chiamato di esso di (Assign autentificazione Command) traffico BSSMAP DTAP DTAP DTAP BSSMAP DTAP DTAP ISUP IAM (cifre) ACK PSTN/ISDN 51

52 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

53 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 (DC- DCO/DM e DOTE) sono riportati nei FL Sez 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) Adobe Acrobat Document 53

54 Funzioni GSM-R NUMERO FUNZIONALE NF Permanente: 7 + <località> + <ruolo> Es NF temporaneo: 2 + <numero treno> + <ruolo> IN Codici Ruolo: 01 DCO/DC; 02 DM; 03 DOTE 13 CEI/CI; 14 DCCM; Es 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

55 Funzioni GSM-R NUMERO FUNZIONALE l utente GSM-R digitando il numero parla con il Capotreno (codice funzionale 10) del treno Numero Treno Numero Treno il controllore componendo il numero funzionale viene messo in comunicazione con il macchinista (codice funzionale 01) del treno 12345; 55

56 Funzioni GSM-R CHIAMATE CON PRIORITA Lo standard GSM-R definisce 5 livelli di priorità delle chiamate: Livello di Priorità 0 (più alta) (più bassa) Tipologia di chiamata Emergenza Ferroviaria (Segnale di prudenza generalizzata) ETCS (Comando e Controllo per linee AV) Emergenza Pubblica e Chiamata Gruppo Treni Tra PdC e personale della circolazione / trazione Altro Autorisposta Sì Sì, per i Cab Radio e palmari Sì, per i Cab Radio No 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

57 Funzioni GSM-R CHIAMATE di GRUPPO VGCS 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

58 Funzioni GSM-R CHIAMATE di GRUPPO VGCS 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: gli utenti standard (SS=Service Subscriber, utenti del servizio) gli 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

59 Funzioni GSM-R CHIAMATE di GRUPPO VGCS 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 SS Dispatcher SS SS Gli utenti standard accedono allo stesso canale (contesa) tramite uso del PTT. Rete GSM-R Dispatcher 59

60 Funzioni GSM-R CHIAMATE di GRUPPO VGCS 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

61 Funzioni GSM-R CHIAMATE di GRUPPO VGCS 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

62 Funzioni GSM-R CHIAMATE di GRUPPO VGCS 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 Rete GSM-R x *** 62

63 Funzioni GSM-R CHIAMATE di GRUPPO VGCS Il criterio generale utilizzato per definire l estensione di ogni area è stato quello di includere mediamente 3 o 4 località di servizio (mediamente Km). La pianificazione delle aree prevede la sovrapposizione delle celle di confine: ciò garantisce che la chiamata di emergenza sia diffusa almeno nelle R celle adiacenti a quella di origine O O O O R R R R O O O O R Celle di origine Celle di origine O O Celle di origine 63

64 Funzioni GSM-R Service Area SA: SA:

65 Funzioni GSM-R CHIAMATE di EMERGENZA TRENI (REC) 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. La chiamate viene diffusa nella GCA (al minimo include la cella di origine e dalle 2 celle adiacenti) PdC1 Il DCO1 e il DOTE1, essendo Dispatcher, possono parlare in qualsiasi momento, senza PTT DM2 DM1 DM3 Rete GSM-R DOTE1 Il PdC, il PdA e i DM accedono allo stesso canale (contesa) tramite uso del PTT. DCO1 65

66 Funzioni GSM-R CHIAMATE di EMERGENZA TRENI (REC) 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). DM3 DM2 DOTE1 DM1 Rete GSM-R DCO1 66

67 Funzioni GSM-R CHIAMATE di EMERGENZA TRENI (REC) 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

68 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: 50xxxxx

69 Sistema di Radiopropagazione GSM in galleria 69

70 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

71 GSM Pubblico Radiopropagazione in Galleria Sito GSM Operatore Pubblico Sito GSM Operatore Pubblico Copertura naturale delle galleria Soglia di ricezione 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

72 GSM Pubblico Radiopropagazione in Galleria Copertura mediante sistema di Radiopropagazione Sito GSM Operatore Pubblico Stazione di Testa Estensore GSM Pubblico Sito GSM Operatore Pubblico Cavo Radiante Soglia di ricezione Comunicazioni GSM Pubblico OK 72

73 GSM Pubblico Radiopropagazione in Galleria Impianto di Radiopropagazione GSM all interno delle Gallerie CAVO RADIANTE Sito GSM Pubblico 73

74 GSM Pubblico Radiopropagazione in Galleria Cavo radiante GSM (pubblico) BTS GSM (pubblico) Node-B (UMTS) Master-Unit Fibra ottica Remote-Unit Antenna UMTS 74

75 GSM Pubblico Radiopropagazione in Galleria CAVO RADIANTE CAVO RADIANTE 75

76 Direzione Tecnica Standard Tecnologici e Sperimentali Sistemi di Comando e Controllo Applicazioni TLC Ing. Diego Schiavoni 76