GSM-R

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:[11]

• 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).

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.[2]

O GSM-R usa uma banda de frequência específica, que pode ser descrita como a banda GSM-R padrão[12]:

• 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[13]. Sendo usada anteriormente para os sistemas de rádio troncalizados regionais, o uso total das novas frequências iniciou em 2015.[14]

O GSM-R ocupa uma ampla faixa dos 4 MHz da banda E-GSM (900 MHz-GSM).[15]

• Uplink: 885-889 MHz
• Downlink: 930–934 MHz

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[16]:

• Uplink: 907,8-909,4 MHz
• Downlink: 952,8-954,4 MHz

O GSM-R está a ser implementado na banda DCS 1800[17]:

• 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.[18]

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.[19]

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.[20]

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[21].

A especificação do padrão GSM-R está dividida em duas especificações EIRENE[22]:

• 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[23]. 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[24].

A versão atual do GSM-R pode ser executada tanto nas redes R99 como nas R4 3GPP.[24]

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[1].

Um telefone móvel GSM-R usado pela Sociedade Nacional dos Caminhos de Ferro 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[1]:

• Chamada PtP: Chamada Ponto a Ponto (em inglês: Point-to-Point Call), o mesmo tipo de chamada que uma chamada GSM normal
• VGCS: Sistema de Chamada de Voz em Grupo (em inglês: Voice Group Call System), bastante semelhante à comunicação walkie-talkie, mas com um único uplink administrado pela rede (apenas uma pessoa pode falar de cada vez)
• VBS: Sistema de Transmissão de Voz (em inglês: Voice Broadcast System), como um VGCS, mas apenas o iniciador da chamada pode falar (os outros são apenas ouvintes)
• REC: Chamada de Emergência Ferroviária (em inglês: Railways Emergency Call), é um VGCS especial definido como um 299 com a maior prioridade possível (0)
• SEC: Chamada de Emergência de Manobramento (em inglês: Shunting Emergency Call), é um VGCS especial definido como um 599 com a maior prioridade possível (0)
• Controlo da prioridade de todas as chamadas diferentes (chamadas PtP, VGCS, VBSm, REC e SEC)

Existem outros recursos adicionais[1]:

• Endereçamento Funcional (em inglês: Functional Addressing), sistema alias para chamar alguém registado na rede GSM-R, apenas conhecendo o utilizador da função temporária (maquinista do comboio senhor tal e tal,...)
• Endereçamento Dependente da Localização (em inglês: Location Dependent Addressing), sistema de roteamento para chamar o controlador ferroviário mais apropriado em relação à posição atual do comboio (trem) marcando um código de acesso pré-definido
• Modo de Manobramento (em inglês: Shunting Mode), quando os utilizadores trabalham nos carris (trilhos).