O GSM-R (em inglês: Global System for Mobile Communications – Railway ou GSM-Railway) é o subsistema de comunicação do Sistema Europeu de Gestão do Tráfego Ferroviário (ERTMS). É um padrão internacional de comunicações sem fio para as comunicações ferroviárias e as suas aplicações.
Por determinação da UIC, o GSM-R terá de transitar para o Sistema de Comunicação Móvel Ferroviária do Futuro (Future Railway Mobile Communication System, FRMCS) baseado no 5G NR. A Agência Ferroviária da União Europeia (ERA) está a avaliar as medidas necessárias para uma transição suave para este sistema sucessor da UIC, sendo que a versão Nível 3 do ETCS já contém funcionalidades para tal transição. SubsistemasSistema Europeu de Gestão do Tráfego FerroviárioEuropean Rail Traffic Management System (ERTMS)GSM-RSistema Europeu de Controlo FerroviárioCamada Europeia de Gestão do TráfegoRegras Operacionais EuropeiasComunicaçãoSinalização e ControloGestão do TráfegoMétodos Comuns de SegurançaEspecificações Técnicas de Interoperabilidade (ETI)Nome em inglêsGlobal System for Mobile Communications – RailwayEuropean Train Control System (ETCS)European Traffic Management Layer (ETML)European Operating Rules (EOR) O GSM-R é usado para a comunicação entre os comboios (trens) e os centros do controlo de regulação ferroviária e está baseado nas especificações GSM e EIRENE - MORANE que garantem um desempenho para velocidades de até 500 km/h (310 mph), sem qualquer perda de comunicação.
O GSM-R poderia ter sido suplantado pelo LTE-R, cuja primeira implementação deste produto ocorreu na Coreia do Sul. No entanto, o LTE é geralmente considerado um protocolo 4G, e o programa FRMCS (Future Railway Mobile Communication System) da UIC está a considerar adotar um produto baseado em 5G (especificamente 3GPP R15/16), saltando assim duas gerações tecnológicas. miniaturadaimagem|Repetidor GSM-R em Dean Clough, Bolton, Inglaterra. miniaturadaimagem|Antenas direcionais GSM-R apontando para a extremidade leste do túnel Freudenstein, Alemanha. miniaturadaimagem|Antena móvel GSM-R "Shark's-Fin" adaptada a uma quantidade substancial da energia ferroviária do Reino Unido.
História O GSM-R baseia-se na tecnologia GSM e beneficia-se das economias de escala da sua antecessora tecnologia GSM, com o objetivo de ser um substituto digital de baixo custo para as redes existentes de cabo incompatíveis e as redes ferroviárias de rádio analógicas. Há relatos que confirmam a existência de mais de 35 sistemas diferentes de comunicação apenas na Europa.
Este padrão é o resultado de mais de dez anos de colaboração entre as várias companhias ferroviárias europeias, com o objetivo de alcançar a interoperabilidade através de uma plataforma de comunicação única. O GSM-R faz parte da norma Sistema Europeu de Gestão do Tráfego Ferroviário (European Rail Traffic Management System, ERTMS) e transporta as informações da sinalização diretamente para o maquinista, possibilitando velocidades e densidade de tráfego mais altas e com um alto nível de segurança.
As especificações foram finalizadas em 2000, com base no projeto MORANE (Rádio Móvel para Redes Ferroviárias na Europa, em inglês: Mobile Radio for Railways Networks in Europe) financiado pela União Europeia. A especificação está a ser atualizada pelo projeto ERTMS da União Internacional dos Caminhos-de-Ferro (UIC). O GSM-R foi o padrão selecionado por 38 países em todo o mundo, incluindo todos os estados membros da União Europeia e países da Ásia, Eurásia e norte de África.
GSM-R é uma plataforma segura para a comunicação de voz e dados entre a equipa operacional ferroviária, incluindo maquinistas, factores, despachantes, membros da equipa de manobras, engenheiros ferroviários e controladores de estação. Ele oferece recursos como chamadas em grupo (VGCS), transmissão de voz (VBS), ligações baseadas em localização e preferência de chamada em caso de emergência. Isto oferece suporte a aplicações como o rastreamento da carga, a vigilância por vídeo nos comboios (trens) e nas estações e serviços de informação aos passageiros.
O GSM-R é tipicamente implementado usando antenas dedicadas nas estações base próximas à linha férrea, com a cobertura nos túneis efetuada utilizando antenas direcionais ou através da transmissão por cabo radiante (leaky feeder). A distância entre as estações base é de 7–15 km (4,3–9,3 mi). Isto cria um alto grau de redundância e uma maior disponibilidade e confiabilidade. Na Alemanha, Itália e França, a rede GSM-R tem entre 3.000 e 4.000 estações base. Em áreas onde são utilizados os Níveis 2 e 3 do Sistema Europeu de Controlo Ferroviário (ETCS Níveis 2 e 3), o comboio (trem) mantém uma ligação por modem digital com comutação de circuito para o centro de controlo do comboio (trem) em todos os momentos. Este modem opera com uma maior prioridade do que os utilizadores normais (eMLPP). Se a ligação do modem for perdida, o comboio (trem) irá parar automaticamente.
Sistema superior O GSM-R é uma camada do ERTMS (Sistema Europeu de Gestão do Tráfego Ferroviário, em inglês: European Rail Traffic Management System) que é composto por:
GSM–R: comunicação, ETCS (Sistema Europeu de Controlo Ferroviário, European Train Control System): sinalização, ETML (Camada Europeia de Gestão do Tráfego, European Train Management Layer): gestão do tráfego. EOR (Regras Operacionais Europeias, European Operating Rules).
Bandas de frequência O GSM-R está padronizado para ser implementado na banda de frequência E-GSM (900 MHz-GSM) ou DCS 1800 (1.800 MHz-GSM), ambas usadas em todo o mundo.
Europa miniaturadaimagem|358x358px|Sinal de Anúncio de entrada na rede GSM-R dos Países Baixos, na fronteira de Weener. A Europa inclui os estados membros da CEPT (Conferência Europeia das Administrações de Correios e Telecomunicações), que engloba todos os membros da UE e Albânia, Andorra, Azerbaijão, Bielorrússia, Bósnia e Herzegovina, Geórgia, Islândia, Liechtenstein, Macedónia do Norte, Moldávia, Mónaco, Montenegro, Noruega, Rússia, San Marino, Sérvia, Suíça, Turquia, Ucrânia, Reino Unido e Cidade do Vaticano.
O GSM-R usa uma banda de frequência específica, que pode ser descrita como a banda GSM-R padrão:
Uplink: 876-880 MHz usado para a transmissão dos dados Downlink: 921-925 MHz usado para a receção dos dados
Na Alemanha, esta banda foi estendida com canais adicionais na faixa dos 873-876 MHz e 918-921 MHz. Sendo usada anteriormente para os sistemas de rádio troncalizados regionais, o uso total das novas frequências iniciou em 2015.Meldung DB darf zusätzliche GSM-R-Frequenzen für Bahnfunk nutzen. In: DB Welt, Heft 12/2009, v. 15.
miniaturadaimagem|333x333px|Sinal de Anúncio de entrada na rede GSM-R da Alemanha, na fronteira de Weener. miniaturadaimagem|280x280px|Estação exterior do GSM-R do fabricante Nokia Siemens Networks, em frente à entrada sul do Túnel Zelgenberg da Linha Ferroviária do Vale de Nagold, no estado de Bade-Vurtemberga, na Alemanha. A placa tem escrito um aviso que diz: "É proibido permanecer perto desta antena de rádio durante uma tempestade".
China O GSM-R ocupa uma ampla faixa dos 4 MHz da banda E-GSM (900 MHz-GSM).
Uplink: 885-889 MHz Downlink: 930–934 MHz
Índia O GSM-R ocupa uma ampla faixa dos 1,6 MHz da banda P-GSM (900 MHz-GSM) cuja manutenção é assegurada pela agência Ferrovias Indianas:
Uplink: 907,8-909,4 MHz Downlink: 952,8-954,4 MHz
Austrália O GSM-R está a ser implementado na banda DCS 1800:
Uplink: 1.770-1.785 MHz Downlink: 1.865-1.880 MHz
A banda DCS 1800 foi inicialmente dividida e leiloada em parcelas emparelhadas cada uma de 2 × 2,5 MHz com espaçamento duplex de 95 MHz. Os operadores ferroviários estaduais adquiriram seis parcelas, na sua maioria não agrupadas, que cobrem 2 × 15 MHz do espetro para implementar o GSM-R.
Os operadores ferroviários estaduais re-licenciaram 2 x 10 MHz do espectro de 1800 MHz, em Adelaide, Brisbane, Melbourne, Perth e Sydney, para assegurar a segurança ferroviária e as comunicações para o controlo ferroviário. Todos, exceto o Departamento do Planeamento dos Transportes e Infraestrutura da Austrália do Sul (Adelaide), re-licenciaram 2 x 5 MHz de espectro de 1800 MHz a taxas comerciais estabelecidas pelo governo australiano.
Uso da frequência técnica no GSM-R
A modulação usada é a modulação GMSK (Gaussian Minimum-Shift Keying). O GSM-R é um sistema de Acesso Múltiplo por Divisão de Tempo (em inglês: Time-division multiple access, TDMA). A transmissão dos dados é feita por quadros (frames) TDMA periódicos (com período de 4,615 ms), para cada frequência portadora (canal físico). Cada quadro (frame) TDMA está dividido em 8 intervalos de tempo, denominados canais lógicos (577 µs de comprimento, em cada intervalo de tempo), transportando 148 bits de informação.
Há preocupações de que a comunicação móvel LTE afete o GSM-R, uma vez que lhe foi atribuída uma banda de frequência bastante próxima à do GSM-R. Isto poderia causar distúrbios no ETCS, travagem de emergência aleatória devido à perda das comunicações, etc.
Como resultado, há uma tendência crescente para monitorizar e gerir a interferência no GSM-R usando testes ativos e automatizados a bordo dos comboios (trens) e ao longo da via férrea.
Versão atual do GSM-R A especificação do padrão GSM-R está dividida em duas especificações EIRENE:
Especificação do Requisito Funcional (em inglês: Functional Requirement Specification, FRS): a definição dos requisitos funcionais de alavanca mais elevados Especificação dos Requisitos do Sistema (em inglês: System Requirement Specification, SRS): a definição das soluções técnicas que suportam os requisitos funcionais
O EIRENE define as Especificações Técnica de Interoperabilidade (ETI) como o conjunto das especificações obrigatórias a cumprir para manter a compatibilidade com as outras redes europeias; as ETI atuais são o FRS 7 e o SRS 15. O EIRENE também define as especificações não obrigatórias, designadas como a versão provisória, que definem as características extras que se tornarão obrigatórias nas próximas ETI. As versões provisórias atuais são FRS 7.1 e SRS 15.1. As especificações do GSM-R são bastante estáveis.
A versão atual do GSM-R pode ser executada tanto nas redes R99 como nas R4 3GPP.
Usos do GSM-R miniaturadaimagem|Um telefone GSM-R fixo montado nas cabinas das automotoras e locomotivas da SNCB da Bélgica. direita|miniaturadaimagem|Painel de rádio GSM-R montado numa cabina de um comboio (trem). O GSM-R permite novos serviços e aplicações para as comunicações móveis em vários domínios:
transmissão dos anúncios do Long Line Public Address (LLPA) para as estações remotas ao longo da linha controle e proteção (Controlo Automático do Comboio / ETCS) e ERTMS comunicação entre o maquinista e o centro da regulação ferroviária comunicação dos funcionários a bordo envio das informações para o ETCS comunicação entre as estações de comboio (trem), pátio de triagem ou manobras e os carris (trilhos)
Uso principal É usado para transmitir dados entre os comboios (trens) e os centros da regulação ferroviária com os Níveis 2 e 3 do ETCS. Quando o comboio (trem) passa por uma eurobaliza, ele transmite a sua nova posição e a sua velocidade, recebe de retorno a autorização (ou a recusa) para entrar na próxima linha e a sua nova velocidade máxima. Além disso, os sinais da via tornam-se redundantes.
Outros usos miniaturadaimagem|Um telefone GSM-R móvel utilizado pela SNCB da Bélgica. Tal como outros dispositivos GSM, o equipamento GSM-R pode transmitir dados e voz. Os novos recursos GSM-R para a comunicação móvel são baseados em GSM e são especificados pelo projeto EIRENE. Os recursos da operação de chamada são:
Chamada PtP: Chamada Ponto a Ponto (em inglês: Point-to-Point Call), o mesmo tipo de chamada que uma chamada GSM normal