Mm-golfcommunicatie als basis voor toekomstige spoorwegdiensten

PARTNER – De millimetergolf (mm-golf) range, met name de 71-86 GHz E-band, is in opkomst als een fundamentele technologie voor trein-naar-grond (T2G) communicatie. Met een datasnelheid van 10 gigabit gaat het verder dan alleen het verbeteren van de internettoegang voor passagiers: “Het maakt transformatieve nieuwe diensten mogelijk voor spoorwegexploitanten en passagiers, waarmee de weg wordt vrijgemaakt voor toepassingen en realtime diensten die vandaag de dag ondenkbaar zijn.”

Met de snelle ontwikkeling van transporttechnologie neemt de vraag naar snelle, betrouwbare connectiviteit in treinen toe, vooral in Europa. Ondanks hun nut hebben traditionele draadloze oplossingen zoals 4G/5G en 5-6 GHz Wi-Fi beperkingen om te voldoen aan de groeiende vraag van passagiers naar snel internet aan boord, om maar een voorbeeld te noemen. In dit toekomstbeeld zal mm-golftechnologie een cruciale rol spelen in T2G-connectiviteit.

Wat belangrijk is voor passagiers die voor hun werk of bedrijf reizen, is dat ze dankzij ultrasnelle internettoegang in de trein kunnen werken zonder productieve uren te verliezen tijdens het reizen. Maar daar houden de toepassingen van mmgolf niet op. Volgens ELVA-1, een gespecialiseerd bedrijf dat millimetergolfcomponenten en -systemen ontwerpt en produceert, kan de technologie een belangrijke bijdrage leveren aan de digitalisering van het spoor en de bedrijfsvoering en veiligheid verbeteren.

De voordelen voor trein-naar-grond connectiviteit

Het millimetergolfbereik, met name het 71-86 GHz spectrum, is zeer geschikt voor trein-naar-grond communicatie, omdat het hoge datasnelheden kan ondersteunen over afstanden van enkele kilometers met minimale interferentie. De E-band is relatief ongestoord, waardoor een efficiëntere gegevensoverdracht mogelijk is en er minder signaalconcurrentie is in vergelijking met lagere frequentiebanden, legt ELVA-1 uit.

Het PPC-10G-Rail systeem van ELVA-1 maakt optimaal gebruik van deze voordelen, meldt het bedrijf, en bereikt datasnelheden tot 10 Gbps per radio, die veel hoger liggen dan de 1 Gbps die doorgaans wordt aangeboden door 5G en 0,5 Gbps wifi-technologieën langs het spoor. Deze mogelijkheid is vooral waardevol voor toepassingen die consistente hogesnelheidsgegevensoverdracht vereisen, zoals realtime videobewaking vanuit de bestuurderscabine, beveiligingstoezicht en internetdiensten voor passagiers.

“Door gebruik te maken van mm-golf frequenties levert PPC-10G-Rail snellere en betrouwbaardere datatransmissie dan concurrerende technologieën, waardoor het een superieure keuze is voor Europese spoorwegen die hun infrastructuur willen moderniseren en verbeteren”, zegt Mykhailo Vaitman, CEO van het in Estland gevestigde bedrijf.

Enkele belangrijke kenmerken van het PPC-10G-Rail systeem zijn:

• Full-Duplex 10 Gbps connectiviteit: Elke trein is uitgerust met dubbele radio’s op de kop en de achterkant, die een totale bandbreedte tot 20 Gbps bieden. “Deze hoge verwerkingscapaciteit maakt vloeiende streaming in realtime mogelijk voor bewakings- en controlesystemen aan boord.”
• Geen overdrachtsvertragingen: “Een van de opvallende aspecten van de PPC-10G-Rail is de naadloze handover-functie, die zorgt voor een nul-overgang wanneer de trein van het ene basisstation naar het andere gaat. Concurrerende technologieën, zoals 5G, hebben meestal korte maar merkbare handover-vertragingen, die de videostreams en connectiviteit voor honderden passagiers kunnen verstoren.”
• Lange afstand bereik: De PPC-10G-Rail heeft een typisch bereik van 2 kilometer tussen basisstations, met een maximaal bereik tot 4 kilometer op rechte trajecten. “Hierdoor zijn er minder installaties langs het spoor nodig, waardoor de infrastructuurkosten dalen en de installatie eenvoudiger wordt.”

Voordelen voor passagiers en spoorwegexploitanten

De hoge datasnelheid van het ELVA-1 systeem heeft verschillende praktische voordelen voor zowel spoorwegexploitanten als passagiers. “Met een consistente verbinding van 10 Gbps kunnen operators bijvoorbeeld high-definition videobewaking bieden in de hele trein, wat zorgt voor betere veiligheid en respons bij incidenten.” Volgens Vaitman “biedt realtime bewaking vanuit de bestuurderscabine een extra beveiligingslaag, waardoor spoorwegmaatschappijen eventuele veiligheidsproblemen direct kunnen aanpakken.”

Voor passagiers maakt de PPC-10G-Rail een verbeterde ervaring aan boord mogelijk met “snelle, stabiele internettoegang”. In tegenstelling tot andere systemen, waar alleen VIP-passagiers betrouwbaar internet hebben vanwege bandbreedtebeperkingen, ondersteunt het systeem van ELVA-1 alle gebruikers, zodat passagiers kunnen streamen, browsen en verbinding kunnen maken zonder onderbrekingen. Vaitman: “Dit maakt het ideaal voor hogesnelheidstreinen over lange afstanden, waar internettoegang van hoge kwaliteit een belangrijke factor is voor de tevredenheid van passagiers.”

Groeiende interesse

Wereldwijd groeit de interesse in multi-gigabit mm-golf communicatie vanwege de aanzienlijke frequentiebronnen en beschikbaarheid van geavanceerde draadloze apparatuur. Het PPC-10G-Rail Train-to-Ground Communication System bijvoorbeeld wordt momenteel geïnstalleerd als onderdeel van een commercieel project en is operationeel in een ondergrondse spoorweg in een stad in China. Het is ook met succes getest op hogesnelheidstrajecten in China en Rusland.

De Japanse exploitant van de Tokaido Shinkansen hogesnelheidsspoorweg heeft bovendien een project gelanceerd om 1-gigabit trein-naar-grond (T2G) communicatie te implementeren op het gehele routenetwerk, dat meer dan 500 kilometer beslaat. In de VS heeft de spoorwegexploitant Amtrak een aanbesteding in 2023 aangekondigd voor de levering van multi-gigabit train-to-ground technologie. Deze aanbesteding volgt op de mislukte lancering van een eerder 5 GHz T2G-communicatieproject. ELVA-1 neemt deel aan deze nieuwe aanbesteding van Amtrak.

Volgens Vaitman betekent de toepassing van het PPC-10G-Rail systeem door de spoorwegen een stap in de richting van een meer verbonden, veilig en passagiersvriendelijk transportsysteem. “Omdat de eisen aan spoorwegnetwerken blijven groeien, zal investeren in robuuste systemen met hoge capaciteit zoals ELVA-1’s mm-golf oplossing de sleutel zijn om aan toekomstige behoeften te voldoen en gepersonaliseerd AI-entertainment te ondersteunen, evenals voorspellende AI om spoorschema’s te optimaliseren en de veiligheid te garanderen.”

RailTech is verheugd te kunnen aankondigen dat ELVA-1’s Chief Technology Officer Daniel Korneev deel zal uitmaken van een panel op de Intelligent Rail Summit 24. Onze conferentie vindt plaats van 12-13 november in Tallinn en zal het gesprek over de nieuwste doorbraken in spoorwegtechnologie en hun praktische toepassing voortzetten, van AI tot Big Data tot BIM. Je kunt het themaprogramma van Rail Baltica – we zijn tenslotte in Tallinn – hier bekijken en je hier registreren voor de conferentie.