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Title:
METHOD FOR OPERATING AN ETCS (EUROPEAN TRAIN CONTROL SYSTEM) RAIL VEHICLE HAVING A GSM-R COMMUNICATIONS ASSMEBLY, AND ETCS (EUROPEAN TRAIN CONTROL SYSTEM) RAIL VEHICLE HAVING A GSM-R COMMUNICATIONS ASSEMBLY
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2018/033319
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a method for operating an ETCS (European Train Control System) rail vehicle having a GSM-R communications assembly in an on-board unit (1) with at least one GSM-R mobile radio antenna (2, 3) for a GSM-R mobile radio network with at least one connected GSM-R mobile radio device (4, 5). In order to increase the communications possibilities in a method of this type, commands of an ETCS application unit (9) and of further application units (10 to 12) connected on the input side are detected in a priority-dependent manner by means of a mobile multiplexer (8) with a control logic and arranged upstream of the mobile radio device (4, 5). In addition, a GSM-R network control and the establishment of a connection in the GSM-R mobile radio network are brought about via the GSM-R mobile radio device (4, 5) depending on the application units (9 to 12). The invention also relates to an ETCS rail vehicle having a GSM-R communications assembly.

Inventors:
KENDELBACHER DETLEF (DE)
STEIN FABRICE (DE)
WIERTH DETLEF (DE)
Application Number:
PCT/EP2017/067970
Publication Date:
February 22, 2018
Filing Date:
July 17, 2017
Export Citation:
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Assignee:
SIEMENS AG (DE)
International Classes:
H04B1/38; B61L15/00; H04M3/42
Foreign References:
DE10041509A12002-02-21
Other References:
KENDELBACHER D ET AL: "Ein Kommunikationsbasissystem für ETCS (Teil 1)", SIGNAL + DRAHT, DVV, no. 94, 1 June 2002 (2002-06-01), pages 6 - 11, XP002495555, ISSN: 0037-4997
JOHN HARMER ET AL: "EuroRadio and the RBC", IRSE (INSTITUTE OF RAILWAY SIGNAL ENGINEERS) PROCEEDINGS 2002/2003, 6 November 2002 (2002-11-06), pages 32 - 41, XP055125701
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Claims:
Patentansprüche

1. Verfahren zum Betreiben eines ETCS (European Train Control System) -Bahnfahrzeugs mit einer GSM-R-Kommunikationsanordnung in einer On-Board-Unit (1) mit mindestens einer GSM-R-

Mobilfunkantenne (2,3) für ein GSM-R-Mobilfunknetz mit mindestens einem angeschlossenen GSM-R-Mobilfunkgerät (4,5), bei dem mittels eines dem Mobilfunkgerät (4,5) vorgeordneten Mo- bile-Multiplexers (8) mit einer Steuerungslogik Kommandos ei- ner ETCS-Applikations-Einheit (9) und von eingangsseitig an¬ geschlossenen weiteren Applikations-Einheiten (10 bis 12) prioritätsabhängig erfasst und prioritätsabhängig über das GSM-R-Mobilfunkgerät (4,5) eine GSM-R-Netzwerksteuerung und ein Verbindungsaufbau in dem GSM-R-Mobilfunknetz in Abhängig- keit von den Applikations-Einheiten (9 bis 12) veranlasst werden .

2. Verfahren nach Anspruch 1,

d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass

bei mindestens einem weiteren GSM-R-Mobilfunkgerät (4,5) des ETCS-Bahnfahrzeugs mit dem Mobile-Multiplexer (8) der Zustand aller Mobilfunkgeräte (4,5) des ETCS-Bahnfahrzeugs überwacht und prioritätsabhängig gesteuert wird. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,

d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass

bei dem Mobile-Multiplexer (8) eingangsseitig frei mit den angeschlossenen Applikations-Einheiten (9 bis 12)

verknüpfbare Eingänge und ausgangsseitig frei mit Schnitt- stellen der Mobilfunkgeräte (4; 5) in Verbindung stehende Aus¬ gänge verwendet werden.

4. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche,

d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass

die Applikations-Einheiten (9 bis 12) jeweils Prioritätsmerkmale generieren, mittels deren prioritätsabhängige Verbin- dungs- und Netzsteuerungsaktivitäten durch den Mobile- Multiplexer (8) erfolgen.

5. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche,

d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass

Kommandos zur GSM-R-Netzwerksteuerung ausschließlich von der ETCS-Applikations-Einheit (9) generiert werden, wobei beste¬ hende Verbindungen mit niedriger Priorität in nicht kommandierten Netzen durch den Mobile-Multiplexer (8) ausgelöst werden . 6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4,

d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass

Kommandos mit Prioritätsmerkmalen zur GSM-R-Netzwerksteuerung von allen Applikations-Einheiten erzeugt werden, wobei bestehende Verbindungen mit niedriger Priorität in nicht komman- dierten Netzen durch den Mobile-Multiplexer ausgelöst werden.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4,

d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass

Kommandos mit Prioritätsmerkmalen zur GSM-R-Netzwerksteuerung von allen Applikationseinheiten erzeugt werden und Kommandos zur GSM-R Netzwerksteuerung mit niedriger Priorität von dem Mobile-Multiplexer ignoriert werden.

8. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche,

d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass

Kommandos der ETCS-Applikations-Einheit (9) zu Verbindungs¬ aufbauanforderungen und zur Netzwerksteuerung stets priori- siert werden. 9. ETCS (European Train Control System) -Bahnfahrzeug mit ei¬ ner Kommunikationanordnung in einer On-Board-Unit (1) des ETCS-Bahnfahrzeugs mit mindestens einer GSM-R- Mobilfunkantenne (2,3) für ein GSM-R-Mobilfunknetz mit einem angeschlossenen GSM-R-Mobilfunkgerät (4,5), bei dem

mindestens einem Mobilfunkgerät (4,5) ein mit einer Steue¬ rungslogik versehener Mobile-Muliplexer (8) vorgeordnet ist, der geeignet ist, Kommandos von mehreren eingangsseitig angeschlossenen Applikations-Einheiten (9 bis 12) prioritätsabhängig zu erfassen und

prioritätsabhängig über das nachgeordnete Mobilfunkgerät (4,5) eine GSM-R-Netzwerksteuerung und einen Verbindungsauf¬ bau in dem GSM-R-Mobilfunknetz in Abhängigkeit von den Applikations-Einheiten (9 bis 12) zu veranlassen.

10. Anordnung nach Anspruch 9,

d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass

bei mindestens einem weiteren GSM-R-Mobilfunkgerät (4,5) des ETCS-Bahnfahrzeugs der Mobile-Multiplexer (8) geeignet ist, den Zustand aller Mobilfunkgeräte (4,5) des ETCS- Bahnfahrzeugs zu überwachen und prioritätsabhängig zu steu- ern.

11. Anordnung nach Anspruch 9 oder 10,

d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass

sich der Mobile-Multiplexer (8) in einem nichtsicherheitsre- levanten Vorverarbeitungsrechner der On-Board-Unit (1) des ETCS-Bahnfahrzeugs befindet.

12. Anordnung nach einem der Ansprüche 9 bis 11,

d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass

die weiteren Applikations-Einheiten (9 bis 12) in der On- Board-Unit (1) installiert sind.

13. Anordnung nach einem der Ansprüche 9 bis 11,

d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass

zumindest eine weitere Applikations-Einheit außerhalb der On- Board-Unit in einer externen Einrichtung installiert ist, die über eine Schnittstelle mit dem nichtsicherheitsrelevanten Vorverarbeitungsrechner verbunden ist.

Description:
Beschreibung

Verfahren zum Betreiben eines ETCS (European Train Control System) -Bahnfahrzeugs mit einer GSM-R-Kommunikationsanordnung und ETCS (European Train Control System) -Bahnfahrzeug mit ei ¬ ner GS -R- ommunikationsanordnung

Bahnfahrzeuge, die mit dem standardisierten ETCS (European Train Control System) ausgerüstet sind und im ETCS Level 2 oder 3 fahren, nutzen für die Kommunikation mit der jeweils zuständigen Streckenzentrale das digitale Mobilfunknetz GSM (Global System for Mobile Communications) -R, wobei „R" für Railway steht. Um eine lückenlose Zugsicherung zu gewährleisten, sind die sogenannten On-Board-ünits jeweils mit zwei GSM-R-Mobilfunkgeräten bestückt, so dass während des Übergangs zur nächsten örtlich zuständigen Streckenzentrale parallele Mobilfunkverbindungen (zur vorherigen und nachfolgenden Streckenzentrale) verfügbar sind. Die beiden Mobilfunkgeräte einer On-Board-Unit sind nur zu einem geringen Teil der ETCS-Betriebszeit parallel in Verwendung, nämlich während des Nachbarzentralenübergangs . In der · überwiegenden Betriebszeit wird für ETCS Level 2 bzw. 3 nur ein GSM-R-Mobilfunkgerät belegt. Daneben gibt es Streckenab- schnitte, die nicht mit ETCS Level 2 oder 3 ausgerüstet sind und auf denen der Bahnbetrieb mit anderen Zugsicherungssystemen abgewickelt wird, so dass die GSM-R-Mobilfunkgeräte während der Fahrt über diese Streckenabschnitte für ETCS nicht benötigt werden. In dieser Zeit könnten ein oder ggf. beide GSM-R-Mobilfunkgeräte für andere Dienste verwendet werden.

Dabei ist allerdings zu berücksichtigen, dass im Falle einer Anforderung von Mobilfunkgeräten durch ETCS diese sofort wieder für ETCS bereitgestellt werden müssen. Außerdem muss die Qualität der Mobilkommunikation, auch als „Quality of Ser- vice" bezeichnet, für ETCS jederzeit vorhanden sein.

Um die für ETCS benötigte Qualität der Mobilkommunikation sicherzustellen, wird auf dem Fahrzeugdach für jedes GSM-R- Mobilfunkgerät eine eigene Dachantenne installiert. GSM-R- Dachantennen und ihre Zuleitungen müssen eine Reihe von Anforderungen erfüllen, die den Aufbau und die Platzierung der Antennen auf dem Dach beschränken. Diverse elektrische und mechanische Anforderungen sowie Mindestabstände zwischen den Antennen müssen eingehalten werden. Dadurch ist die mögliche Anzahl von Mobilfunkantennen auf den Schienenfahrzeugen begrenzt. Sollen neben den GSM-R-Mobilfunkantennen weitere An ¬ tennen auf einem Dach eines Bahnfahrzeugs nachgerüstet wer- den, entstehen oftmals Platzprobleme oder technisch aufwändige Lösungen werden notwendig.

Neben der Zugsicherung ETCS gibt es eine Reihe weiterer Bahndienste im ERTMS (European Kail Traffic Management System) und außerhalb des ERTMS mit Kommunikationsbedarf über Mobilfunk. Ein Beispiel dafür ist der Sprachdienst Zugfunk, über den der Fahrzeugführer mittels bahnspezifischen Erweiterungen des GSM Mobilfunkstandards { location dependent adressing) mit dem zuständigen Fahrdienstleiter kommunizieren kann.

Der Ausbau mobiler Bahndienste mit Sprach- und Datenkommuni- kat.ion wird sich zukünftig stark weiterentwickeln, beispielsweise auch hinsichtlich neuer Dienste für Bahnfahrgäste. Dies betrifft sowohl das ETCS System selbst, als auch andere auf dem Fahrzeug vorhandene Infrastruktur- und Steuerungssysteme. Um ETCS Fahrzeuge wirtschaftlich zu betreiben, müssen künftig diverse Zusatzdienste für ERTMS über Mobilkommunikation bereitgestellt werden. Beispiele hierfür sind:

Übertragung von (verschlüsselten) Schlüsseldaten für die sig- naitechnisch gesicherte Funkkommunikation an Fahrzeuge, beispielsweise aufgrund von zeitlich eingeschränkter Schlüsselgültigkeit oder für das Befahren neuer Streckenabschnitte durch Mietfahrzeuge, Übertragung von Software bzw. Konfigurationsdaten an Fahrzeuge (z.B. zur Anpassung an Bet; riebss i tua- tionen oder zur Fehlerkorrektur) , Übertragung von Status Informationen des ETCS Systems oder anderer Fahrzeugkomponenten (Ort, Geschwindigkeit, Level etc.) an streckenseitige Dispatcher und Übertragung von Diagnosedaten des ETCS-Systems oder anderer Fahrzeugkomponenten an streckenseitige Wartungseinrichtungen.

Neben den ETCS-Datendiensten im bahneigenen GSM-R-Netz be- steht für neue Bahndienste auch der Bedarf, öffentliche Mo ¬ bilfunknetze mit Services der 3. und 4. Generation (z.B. UMTS (Universal Mobile Telecommunications System) zu nutzen.

Es ist aus technischen und wirtschaftlichen Gründen nicht möglich, für jeden Bahndienst eine eigene Mobilfunkantenne zu installieren. Auch eine gleichzeitige Nutzung der vorhandenen GSM-R-Mobilfunkantennen für die Anschaltung weiterer Mobilfunkgeräte mit UMTS oder LTE (Long Term Evolution) -Datendiensten, beispielsweise durch Nutzung eines Diplexers, ist wegen der überlappenden bzw. zu nahe beieinander liegenden Frequenzbereiche nicht möglich.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Betreiben eines ETCS-Bahnfahrzeugs mit einer GSM-R-Kommunika- tionsanordnung anzugeben, mit dem sich die bisher vorhandenen Kommunikationsmöglichkeiten erweitern lassen.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß ein Verfahren zum Betreiben eines ETCS (European Train Control System) - Bahnfahrzeugs mit einer GSM-R-Kommunikationsanordnung in einer On-Board-Unit mit mindestens einer GSM-R-Mobilfunkantenne für ein GSM-R-Mobilfunknetz mit mindestens einem angeschlossenen GSM-R-Mobilfunkgerät vorgeschlagen, bei dem mittels ei ¬ nes dem Mobilfunkgerät vorgeordneten Mobile-Multiplexers mit einer Steuerungslogik Kommandos einer ETCS-Applikations-Ein- heit und von eingangsseitig angeschlossenen weiteren Applika ¬ tions-Einheiten prioritätsabhängig erfasst werden; prioritätsabhängig werden über das GSM-R-Mobilfunkgerät eine GSM-R- Netzwerksteuerung und ein Verbindungsaufbau in dem GSM-R- Mobilfunknetz in Abhängigkeit von den Applikations-Einheiten veranlasst . Ein wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, dass die zu einem großen Teil der Betriebszeit von ETCS-Bahnfahrzeugen frei verfügbaren GSM-R-Mobilfunk- geräte für andere Applikationen, wie beispielsweise zur Über- tragung von Diagnosedaten von den Bahnfahrzeugen an ortsfeste Einrichtungen, mitbenutzt werden können. Zusätzliche GSM-R- Mobilfunkgeräte und -Antennen sind dafür nicht notwendig.

Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens wird darin gesehen, dass vom ETCS-Bahnfahrzeug aus die Anzahl der Kommunikationsmöglichkeiten vergleichsweise hoch ist, weil vom ETCS-Bahnfahrzeug nicht nur ETCS-Applikations-Einheiten und auch Diagnose-Applikations-Einheiten auswählbar sind, sondern auch weitere Applikations-Einheiten integrierbar sind, indem mittels des Mobile-Multiplexers eine Verbindung mit allen Übertragungsprotokollen bzw. Protokollstapeln der beteiligten Applikations-Einheiten gegeben ist. Es können somit die für ETCS eingebauten Mobilfunkgeräte für eine Viel ¬ zahl von Sprach- und Datendiensten verwendet werden, weil - wie oben bereits angemerkt - zu einem großen Teil der mögli ¬ chen Einsatzzeiten die GSM-R-Mobilfunkgeräte bisher ungenutzt sind. Die Anzahl der in das erfindungsgemäße Verfahren integ ¬ rierbaren Applikationen ist somit flexibel und erweiterbar und nur von den Dienstgüteanforderungen abhängig.

Die Prioritäten können bei dem erfindungsgemäßen Verfahren darüber hinaus flexibel definiert werden, so dass das Verfah ¬ ren an die Bedürfnisse unterschiedlicher Applikationen im Rahmen der verfügbaren Mobilfunkressourcen angepasst werden kann.

Hinzu kommt, dass in vorteilhafter Weise durch die Integrati ¬ on mehrerer Applikationen in die ETCS-Datenübertragungsinfra- struktur das Problem des begrenzten Einbauraums für die GSM- R-Antennen auf den Dächern der ETCS-Bahnfahrzeuge entfallen kann . Ferner ist bei dem erfindungsgemäßen Verfahren in vorteilhafter Weise sicher gestellt, dass bei seinem Ablauf keine Ab ¬ bruche von ETCS-Kommunikationsverbindungen entstehen. In der Regel sind - wie oben bereits angemerkt - die ETCS- Bahnfahrzeuge mit zwei GSM-R-Mobilfunkgeräten ausgerüstet; mindestens ein GSM-R-Mobilfunkgerät ist unbedingt erforder ¬ lich. In diesem Falle ist es vorteilhaft, wenn bei dem erfindungsgemäßen Verfahren mit mindestens einem weiteren GSM-R- Mobilfunkgerät des ETCS-Bahnfahrzeugs mit dem Mobile-Multi- plexer der Zustand aller Mobilfunkgeräte des ETCS-Bahnfahrzeugs überwacht und prioritätsabhängig gesteuert wird. Dazu sind die Mobilfunkgeräte alternativ mit der ETCS-Applikation oder weiteren Applikationen verbunden.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es ferner vorteilhaft, wenn bei dem Mobile-Multiplexer eingangsseitig frei mit den angeschlossenen Applikations-Einheiten verknüpfbare Eingänge und ausgangsseitig frei mit Schnittstellen der GSM-R- Mobilfunkgeräte in Verbindung stehende Ausgänge verwendet werden. Die logischen Verbindungen zwischen den Applikationen und den Schnittstellen der GSM-R-Mobilfunkgeräte sind somit nicht mehr fest bzw. konstant, sondern werden mittels des Mo- bile-Multiplexers flexibel und nach Bedarf eingerichtet.

Als vorteilhaft hat es sich ferner erwiesen, wenn bei dem erfindungsgemäßen Verfahren die Applikations-Einheiten jeweils Prioritätsmerkmale generieren, mittels deren prioritätsabhängige Verbindungs- und Netzsteuerungsaktivitäten durch den Mo- bile-Multiplexer erfolgen. Damit ist die Möglichkeit gegeben, zu entscheiden, welche Verbindungsanforderungen oder Netzwerkkommandos zu bevorzugen sind und welche vorhandenen Ver ¬ bindungen gegebenenfalls auszulösen bzw. abzubrechen sind, wenn der Bedarf an Mobilfunkverbindungen größer als die ver- fügbaren Mobilfunkressourcen ist oder wenn niederpriore Verbindungen in bestehenden GSM-R-Netzwerken den Wechsel in neue GSM-R-Netzwerke blockieren. Zum sicheren Ablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens trägt ferner bei, wenn Kommandos zur GSM-R-Netzwerksteuerung ausschließlich von der ETCS-Applikations-Einheit generiert wer ¬ den, wobei bestehende Verbindungen mit niedriger Priorität in nicht kommandierten Netzen durch den Mobile-Multiplexer ausgelöst werden. Dabei sind unter nicht kommandierten Netzen solche Netze zu verstehen, in welche die GSM-R-Mobilfunk- geräte aktuell eingebucht sind und welche abweichend zu den aktuell angeforderten GSM-R-Netzen sind.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird es auch als vorteilhaft angesehen, wenn Kommandos zur GSM-R-Netzwerksteuerung von allen Applikations-Einheiten erzeugt werden, wobei bestehende Verbindungen mit niedriger Priorität in nicht komman- dierten Netzen durch den Mobile-Multiplexer ausgelöst werden.

Andererseits kann es auch vorteilhaft sein, wenn Kommandos zur GSM-R-Netzwerksteuerung von allen Applikations-Einheiten erzeugt werden und Kommandos zur GSM-R-Netzwerksteuerung mit niedriger Priorität von dem Mobile-Multiplexer ignoriert werden .

Das erfindungsgemäße Verfahren ist ferner vorteilhaft, wenn Kommandos der ETCS-Applikations-Einheit zu Verbindungsaufbau- anforderungen stets priorisiert werden.

Die Erfindung betrifft ferner ein ETCS (European Train

Control System) -Bahnfahrzeug mit einer GSM-R-Kommunikations- anordnung in einer On-Board-Unit des ETCS-Bahnfahrzeugs mit mindestens einer GSM-R-Mobilfunkantenne für ein GSM-R-Mobil- funknetz mit mindestens einem angeschlossenen GSM-R-Mobil- funkgerät, und stellt sich die Aufgabe, ein ETCS-Bahnfahrzeug mit erweiterten Kommunikationsmöglichkeiten zu schaffen. Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß im ETCS-Bahn- fahrzeug ein mit einer Steuerungslogik versehener Mobile- Multiplexer vorhanden , der geeignet ist, Kommandos von mehreren eingangsseitig angeschlossenen Applikations-Einheiten prioritätsabhängig zu erfassen und prioritätsabhängig über das mindestens eine nachgeordnete GSM-R-Mobilfunkgerät eine GSM-R-Netzwerksteuerung und einen Verbindungsaufbau in dem GSM-R-Mobilfunknetz in Abhängigkeit von den Applikations- Einheiten zu veranlassen.

Die Vorteile des erfindungsgemäßen Bahnfahrzeugs entsprechen sinngemäß den Vorteilen, die zum oben behandelten Verfahren angeführt sind.

Ist das ETCS-Bahnfahrzeug mit mindestens einem weiteren GSM- R-Mobilfunkgerät versehen, dann ist der Mobile-Multiplexer in vorteilhafter Weise geeignet, den Zustand aller Mobilfunkge ¬ räte des ETCS-Bahnfahrzeugs zu überwachen und prioritätsab- hängig zu steuern.

Bei dem erfindungsgemäßen ETCS-Bahnfahrzeug ist es vorteil ¬ haft, wenn sich der Mobile-Multiplexer in einem nichtsicherheitsrelevanten Rechner der On-Board-Unit des ETCS-Bahnfahr- zeugs befindet. Dabei kann die Funktionalität des Mobile-

Multiplexers in einem nichtsicherheitsrelevanten Vorverarbeitungsrechner der On-Board-Unit als Softwarekomponente bereit gestellt werden, so dass Hardwareerweiterungen hierfür nicht notwendig sind.

Die weiteren Applikations-Einheiten können unterschiedlich untergebracht sein. Vorteilhafterweise sind die weiteren App ¬ likations-Einheiten in der On-Board-Unit installiert. Es kann aber auch vorteilhaft sein, zumindest eine weitere

Applikations-Einheit außerhalb der On-Board-Unit in einer ex ¬ ternen Einrichtung zu installieren, die über eine Schnittstelle mit dem nichtsicherheitsrelevanten Vorverarbeitungsrechner verbunden ist.

Zur weiteren Erläuterung sind in der Figur die erfindungswesentlichen Elemente der On-Board-Unit eines erfindungsgemäßen ETCS-Bahnfahrzeugs dargestellt. Die in der Figur dargestellte On-Board-Unit 1 eines im Weite ¬ ren nicht gezeigten ETCS-Bahnfahrzeugs weist neben einem ferner nicht gezeigten signaltechnisch sicheren Rechner und ei- nem nichtsicherheitsrelevanten Vorverarbeitungsrechner in der On-Board-Unit 1 eine GSM-R-Kommunikationsanordnung auf, die eine GSM-R-Mobilfunkantenne 2 und eine weitere GSM-R-Mobil- funkantenne 3 enthält. Mit den GSM-R-Mobilfunkantennen 2 und 3 ist jeweils ein GSM-R-Mobilfunkgerät 4 und ein weiteres GSM-R-Mobilfunkgerät 5 verbunden. Sowohl die GSM-R-Mobilfunkantennen 2 und 3 als auch die GSM-R-Mobilfunkgeräte 4 und 5 sind zum Einsatz in einem GSM-R-Mobilfunknetz geeignet.

Den GSM-R-Mobilfunkgeräten 4 und 5 ist jeweils ein Mobile- Adapter 6 sowie ein weiterer Mobile-Adapter 7 vorgeordnet.

Eingangsseitig sind die Mobile-Adapter 6 und 7 mit einem Mo ¬ bile-Multiplexer 8 verbunden, der mit verschiedenen Applikationen in Verbindung steht. Eine Applikation ist eine ETCS- Applikation 9 für die Zugsicherung; für ETCS ist der Mobile- Multiplexer 8 dabei mit dem Euroradio-Protokollstapel CFM

(Communication Functional Module) gemäß UNISIG Subset 37 ver ¬ bunden, wobei unter UNISIG ein Normierungsstandard europäi ¬ scher Bahnhersteller zu verstehen ist. Außer der ETCS-Appli- kation 9 können über das CFM zusätzliche Unisig-Applikationen 10 kommunizieren. Außerdem existieren unabhängig von dem Mobile-Multiplexer 8 unisig-konforme Protokollstrukturen im CFM. Das Verfahren und die Funktion des Mobile-Multiplexers sind also für die ETCS-Datenübertragung und den Euroradio- Standard zur Datenübertragung transparent.

Ferner ist mit dem Mobile-Mulitiplexer 8 eine Diagnose-Applikation 11 verbunden, die mittels spezifischer Diagnose-Protokolle DG kommuniziert und über den Mobile-Multiplexer 8 Verbindungen zu einer streckenseitigen Einrichtung aufbauen kann. Daneben können weitere Applikationen 12 im Fahrzeug vorhanden sein und unter Verwendung weiterer Protokolle WG GSM-R Verbindungen über den Mobile-Multiplexer 8 aufnehmen. Die weiteren Applikationen 11 und 12 und deren Übertragungsprotokolle bzw. deren Protokollstapel können entweder direkt im nichtsicherheitsrelevanten Vorverarbeitungsechner oder in externen Komponenten innerhalb oder außerhalb der On-Board- Unit 1 angeordnet sein und über geeignete Schnittstellen mit dem Mobile-Multiplexer 8 verbunden werden.

Mit dem Pfeil Pll ist in der Figur angedeutet, dass mit der ETCS-Applikation 9 Verbindungen mit hoher bzw. höchster Prio- rität gebildet werden, um sicher zu stellen, dass Kommunika ¬ tionsverbindungen zur Zugsicherung in jedem Falle Vorrang genießen. Die Prioritäten der übrigen Applikationen 10, 11 und 12 mit Pfeilen P12 bis P14 sind hier nicht vorbestimmt, son ¬ dern richten sich nach der erforderlichen Quality of Service für die jeweilige Applikation.

Mit Pfeilen P15 und P16 sind von dem Mobile-Multiplexer 8 den Mobile-Adaptern 6 und 7 zugewiesene Netz-Prioritäten bezeichnet .

Netzseitig ist der Mobile-Multiplexer 8 mit den in das Verfahren integrierten Mobile Adaptern 6 und 7 der On-Board-Unit 1 des ETCS-Bahnfahrzeugs verbunden. In einer minimalen Ausstattung des Bahnfahrzeugs kann auch ein Mobile-Adapter vor- gesehen sein.

Die Mobile-Adapter 6 und 7 setzen abstrakte Kommandos der Applikationen (beispielsweise Verbindungsaufbauanforderungen) in konkrete AT-Kommandos , also Kommandos an der Schnittstelle zum Mobilfunkgerät, zur Ansteuerung der GSM-R-Mobilfunkgeräte 4 und 5 um. Damit stellen die Mobile-Adapter 6 und 7 die spezifischen Geräteschnittstellen zu den verwendeten GSM-R- Mobilfunkgeräten dar. Jedem GSM-R-Mobilfunkgerät ist genau ein Mobile-Adapter 6 bzw. 7 fest zugeordnet.

In dieser Anordnung werden alle Kommandos und Daten zwischen den Applikationen und den GSM-R-Mobilfunkgeräten 4 bzw. 5 über den Mobile-Multiplexer 8 geführt. Der Mobile-Multiplexer 8 untersucht die applikationsseitig eintreffenden Kommandos zur Netzwerksteuerung und zum Verbindungsaufbau und steuert in Abhängigkeit seiner Logik, des aktuellen Zustandes der GSM-R-Mobilfunkgeräte, der eintreffenden Kommandos und deren Prioritäten die Einbuchung der GSM-R-Mobilfunkgeräte 4 und 5 in GSM-R-Netzwerke und den GSM-R Verbindungsaufbau. Weiterhin verwaltet der Mobile-Multiplexer 8 Zustandsinformationen über die aktuelle Netzeinbuchung der GSM-R Mobilfunkgeräte 8, über deren Belegungszustand und über die Priorität der bestehenden Verbindungen.

Verbindungsanforderungen, die von den Protokollstapeln bzw. Applikationen eintreffen, werden vom Mobile-Multiplexer 8 den verfügbaren Mobile-Adaptern 6 bzw. 7 zugeteilt. Da heißt, dass keine starren Verbindungen zwischen den Übertragungsprotokollen bzw. Protokollstapeln und den jeweiligen Mobile- Adaptern 6 bzw. 7 bestehen, sondern im Zeitpunkt ihrer Anforderung durch den Mobile-Multiplexer 8 für die Dauer der Verbindung eingerichtet werden.

Um die verfügbaren GSM-R-Mobilfunkgeräte 4 bzw. 5 neben ETCS für weitere Applikationen ohne Qualitätsverlust für die ETCS- Datenübertragung bereit zu stellen, muss die Zuteilung von Mobilfunkressourcen zu Verbindungsanforderungen und Kommandos der Netzwerksteuerung nach einem speziellen Verfahren erfolgen. Dabei müssen ETCS-Kommunikationsanforderungen stets mit höchster Priorität behandelt werden, um negative Auswirkungen auf den ETCS-Betriebsablauf zu vermeiden. Dafür benötigt der Mobile-Multiplexer 8 eine - nicht gezeigte - Steuerungslogik und zusätzliche Informationen, mit denen er entscheiden kann, ob und wie Kommandos zur Netzwerksteuerung und zum Verbindungsaufbau umgesetzt werden können. In Einzelfällen muss der Mobile-Multiplexer 8 für die Realisierung von Kommandos zur Netzwerksteuerung oder zum Verbindungsaufbau bestehende Ver- bindungen mit niedriger Priorität abbrechen.

Um Kommandos zum Verbindungsaufbau korrekt umsetzen zu kön ¬ nen, benötigt der Mobile-Multiplexer 8 jeweils eine Informa- tion über die Priorität der angeforderten Verbindung. Die Information zur Verbindungspriorität kann dem Mobile-Multi- plexer 8 auf unterschiedliche Art und Weise bereitgestellt werden .

Eine mögliche Variante besteht darin, separate Schnittstellen zwischen den beteiligten Applikationen 9 bis 12 und dem Mobi- le-Multiplexer 8 einzuführen, über welche die Applikationen ein Prioritätskennzeichen an den Mobile-Multiplexer 8 über- tragen. Nur die ETCS-Applikation 9 darf die höchste Priorität zum Verbindungsaufbau benutzen. Alle anderen Applikationen 10 bis 12 müssen Verbindungen mit niedriger Priorität anfordern, damit die ETCS-Datenübertragung nicht unzulässig behindert wird. Zwischen der zusätzlichen Applikation 10 und den weite- ren Applikationen 11 und 12 können bei Bedarf abgestufte Prioritäten festgelegt werden. Der Mobile-Multiplexer 8 muss in der Lage sein, die Priorität aller eintreffenden Kommandos zum Verbindungsaufbau in Bezug auf die bestehenden Verbindun ¬ gen zu bewerten. Dazu müssen im Mobile-Multiplexer 8 alle de- finierten Prioritäten hinterlegt sein.

Alle im Mobile-Multiplexer 8 eintreffenden Steuerungsbefehle der Applikationen 9 bis 12 werden auf enthaltene Kommandos zur Netzwerksteuerung und zum Verbindungsaufbau analysiert. Trifft ein Kommando zum Verbindungsaufbau im Mobile-Multi ¬ plexer 8 ein, führt der Mobile-Multiplexer 8 zustandsabhängig folgende Aktivitäten durch:

Ermittlung von Priorität und Netzwerkkennung der an- geforderten Verbindung

Prüfung, ob mindestens ein GSM-R-Mobifunkgerät 4 bzw. 5 im GSM-R-Netz mit der angeforderten Netzwerkkennung eingebucht ist.

Falls das nicht der Fall ist, weist der Mobile- Multiplexer 8 die Verbindungsaufbauanforderung zurück . Falls das der Fall ist, prüft der Mobile-Multiplexer 8, ob mindestens ein GSM-R Mobilfunkgerät 4 bzw. 5 aktuell keine Verbindung hält, d.h. frei ist.

Falls das der Fall ist, wählt der Mobile-Multiplexer 8 ein freies GSM-R-Mobilfunkgerät 4 bzw. 5 aus, stellt eine logische Verbindung zwischen dem rufenden Protokoll bzw. Protokollstapel der ausgewählten Mobi ¬ le-Schnittstelle her und leitet die Verbindungsanfor ¬ derung weiter an die Mobile-Schnittstelle; im Falle mehrerer freier GSM-R Mobilfunkgeräte 4 bzw. 5 kann der Mobile-Multiplexer 8 ein beliebiges GSM-R-Mobil- funkgerät 4 bzw. 5 auswählen oder einer festgelegten Belegungsstrategie folgen.

Falls das nicht der Fall ist, prüft der Mobile- Multiplexer 8, ob ein GSM-R Mobilfunkgerät 4 bzw. 5 eine Verbindung mit niedriger Priorität hält (d.h., keine ETCS Datenverbindung ist) .

Falls das der Fall ist, wählt der Mobile-Multiplexer 8 das GSM-R-Mobilfunkgerät 4 bzw. 5 aus, welches eine Verbindung mit der niedrigsten Priorität hält und sendet an dieses GSM-R-Mobilfunkgerät 4 bzw. 5 nach ¬ einander Kommandos:

o 1. Zum Abbruch der bestehenden Verbindung o 2. Zur Wiederherstellung und Prüfung der Mobil- funk-Bereitschaft

o 3. Zum Verbindungsaufbau im angeforderten GSM-R- Netz

Die angeforderte GSM-R-Verbindung wird daraufhin eingerichtet und die Priorität der neuen Verbindung wird im Mobile-Multiplexer 8 registriert.

Falls das nicht der Fall ist, weist der Mobile- Multiplexer 8 das Kommando zum Verbindungsaufbau zu ¬ rück .

Für Kommandos zur Netzwerksteuerung sieht das erfindungsgemä- ße Verfahren zwei unterschiedliche Varianten vor: Bei einer ersten Variante dürfen Kommandos zur Netzwerksteue ¬ rung ausschließlich durch die ETCS-Applikation 9 generiert werden. Andere Applikationen können Verbindungen nur in den GSM-R-Netzen aufbauen, in denen die GSM-R-Mobilfunkgeräte aktuell eingebucht sind.

Trifft ein Kommando zur Netzwerksteuerung im Mobile- Multiplexer 8 ein, führt der Mobile-Multiplexer 8 zustandsab- hängig folgende Aktivitäten durch:

Ermittlung, ob mindestens ein GSM-R Mobilfunkgerät 4 bzw. 5 aktuell im angeforderten GSM-R-Netz eingebucht ist .

Falls das der Fall ist, führt der Mobile-Multiplexer 8 keine weitere Aktivität aus; ebenso erfolgt keine Aktivität im Mobile-Multiplexer 8, wenn statt einer Kommandierung in ein spezifisches GSM-R-Netz ein Automatik-Mode durch ETCS vorgegeben wird falls das nicht der Fall ist, prüft der Mobile- Multiplexer 8, ob mindestens ein GSM-R-Mobilfunkgerät 4 bzw. 5 aktuell keine Verbindung hält, d.h. frei ist .

Falls das der Fall ist, leitet der Mobile-Multiplexer 8 das Kommando zu Netzwerksteuerung an ein freies GSM-R-Mobilfunkgerät 4 bzw. 5 weiter.

Falls das nicht der Fall ist, prüft der Mobile- Multiplexer 8, ob ein GSM-R Mobilfunkgerät 4 bzw. 5 eine Verbindung mit niedriger Priorität hält (d.h. keine ETCS Datenverbindung aufrecht erhält) .

Falls das der Fall ist, wählt der Mobile-Multiplexer 8 das GSM-R-Mobilfunkgerät 4 bzw. 5 aus, welches eine Verbindung mit der niedrigsten Priorität hält und sendet an dieses GSM-R-Mobilfunkgerät nacheinander Kommandos :

o 1. Zum Abbruch der bestehenden Verbindung o 2. Zur Wiederherstellung und Prüfung der Mobilfunk-Bereitschaft o 3. Zur Netzwerksteuerung in das angeforderte GSM-R-Netz

Das GSM-R-Mobilfunkgerät 4 bzw. 5 wechselt daraufhin in das angegebene Netz und meldet seinen neuen Netz ¬ werkstatus zurück, welcher im Mobile-Multiplexer 8 registriert wird.

Bei einer weiteren Variante zur Netzwerksteuerung dürfen Kommandos zur Netzwerksteuerung von allen Applikation 9 bis 12 generiert werden. Jede Applikation 9 bis 12 generiert ein spezifisches Prioritätsmerkmal für ihre Kommandos zur Netz ¬ werksteuerung und sendet dieses an den Mobile-Multiplexer 8, welcher die Kommandos prioritätsgerecht umsetzt. Die ETCS- Applikation 9 sendet Kommandos mit der höchsten Priorität, während die übrigen Applikationen 10 bis 12 Kommandos zur Netzwerksteuerung mit niedrigerer Priorität generieren. Der

Mobile-Multiplexer 8 muss in der Lage sein, eintreffende Kommandos zur Netzwerksteuerung hinsichtlich ihrer Priorität zu bewerten . Trifft ein Kommando zur Netzwerksteuerung im Mobile- Multiplexer 8 ein, führt der Mobile-Multiplexer 8 zustandsab- hängig folgende Aktivitäten durch:

Ermittlung, ob mindestens ein GSM-R-Mobilfunkgerät 4 bzw. 5 aktuell im angeforderten GSM-R-Netz eingebucht ist bzw. der geforderte Netzwerk-Modus (automatisch bzw. kommandiert) besteht.

Falls das der Fall ist, führt der Mobile-Multiplexer 8 keine weitere Aktivität aus.

Falls das nicht der Fall ist, prüft der Mobile- Multiplexer 8, ob das Kommando zur Netzwerksteuerung von der ETCS-Applikation 9 mit der höchsten Priorität gesendet wurde.

Falls das der Fall ist, prüft der Mobile-Multipl 8, ob mindestens ein GSM-R-Mobilfunkgerät 4 bzw.

aktuell keine Verbindung hält, d.h. frei ist. Falls das der Fall ist, leitet der Mobile-Multiplexer 8 das Kommando zu Netzwerksteuerung an ein freies GSM-R-Mobilfunkgerät 4 bzw. 5 weiter.

Falls das nicht der Fall ist, prüft der Mobile- Multiplexer 8, ob mindestens ein GSM-R-Mobilfunkgerät 4 bzw. 5 eine Verbindung mit niedriger Priorität hält, die keine ETCS Datenverbindung ist.

Falls das der Fall ist, wählt der Mobile-Multiplexer 8 ein GSM-R-Mobilfunkgerät 4 bzw. 5 aus, welches eine Verbindung mit der niedrigsten Priorität hält und sendet an dieses GSM-R-Mobilfunkgerät 4 bzw. 5 nach ¬ einander Kommandos:

o 1. Zum Abbruch der bestehenden Verbindung o 2. Zur Wiederherstellung und Prüfung der Mobilfunk-Bereitschaft

o 3. Zur Netzwerksteuerung in das angeforderte

GSM-R-Netz bzw. in den geforderten Netzwerk- Modus .

Das GSM-R Mobilfunkgerät wechselt daraufhin in das angegebene GSM-R-Netz und meldet seinen neuen Netzwerkstatus zurück, welcher im Mobile-Multiplexer 8 registriert wird.

Falls das nicht der Fall ist, prüft der Mobile- Multiplexer 8, ob mindestens zwei GSM-R- Mobilfunkgeräte 4 und 5 aktuell keine Verbindung hal ¬ ten, d.h. frei sind.

Falls das der Fall ist, leitet der Mobile-Multiplexer 8 das Kommando zu Netzwerksteuerung an ein freies GSM-R-Mobilfunkgerät weiter.

Falls das nicht der Fall ist, prüft der Mobile- Multiplexer 8, ob ein GSM-R-Mobilfunkgerät eine Ver ¬ bindung mit niedrigerer Priorität als das vorliegende Kommando zur Netzwerksteuerung hält.

Falls das der Fall ist, wählt der Mobile-Multiplexer 8 ein GSM-R Mobilfunkgerät aus, welches eine Verbin ¬ dung mit der niedrigsten Priorität hält und sendet an dieses GSM-R-Mobilfunkgerät nacheinander Kommandos: o 1. Zum Abbruch der bestehenden Verbindung o 2. Zur Wiederherstellung und Prüfung der Mobil funk-Bereitschaft

o 3. Zur Netzwerksteuerung in das angeforderte

GSM-R-Netz bzw. in den geforderten Netzwerk- Modus

Das GSM-R-Mobilfunkgerät wechselt daraufhin in das angegebene GSM-R-Netz und meldet seinen neuen Netzwerkstatus zurück, welcher im Mobile-Multiplexer 8 registriert wird.

Falls das nicht der Fall ist, führt der Mobile- Multiplexer 8 keine weitere Aktivität aus.

Für das Trennen bestehender GSM-R-Verbindungen und das Wie- derherstellen der Bereitschaft von GSM-R-Mobilfunkgeräten besitzt der Mobile-Multiplexer 8 eine zusätzliche Funktionali ¬ tät, welche Kommandos zur Verbindungssteuerung generieren kann. Eine abzubrechende GSM-R-Verbindung, die sich aktuell in der Datenphase befindet und auf der Daten übertragen wer- den, wird vom Mobile-Multiplexer 8 mit geeigneten Befehlen zur Verbindungssteuerung abgebrochen. Weiterhin generiert der Mobile-Multiplexer 8 eine Meldung an den zur abgebrochenen Verbindung zugehörigen Protokollstapel, mit welcher die entsprechende Applikation über den Verbindungsabbruch informiert wird.

Bei dem vom Mobile-Multiplexer 8 ausgelösten Verbindungsabbruch können Daten der korrespondierenden Protokolle bzw. Applikationen verloren gehen. Da Verbindungsabbrüche im Mobil- funk grundsätzlich nicht ausgeschlossen werden können, müssen Mobilfunk-Applikationen ohnehin daraufhin ausgelegt sein.

Durch die Möglichkeit zusätzlich initiierter Verbindungsab ¬ brüche ist die Dienstgüte der Mobilfunkverbindungen für ande- re Applikationen gegenüber ETCS eingeschränkt. Ob die außerhalb der ETCS-Datenübertragung verfügbare Servicequalität für die weiteren Applikation ausreichend ist, muss im Einzelfall untersucht und bewertet werden. Andere Applikationen, deren Mobilfunkübertragung durch moderate Datenmengen mit geringen Latenzzeitanforderungen gekennzeichnet sind, wie beispiels- weise Diagnose-Applikationen, sind potentiell geeignet, die freien Übertragungsressourcen von ETCS zu nutzen.

Nach einem vom Mobile-Multiplexer 8 ausgelösten Verbindungsabbruch sorgt der Mobile-Multiplexer 8 dafür, dass das zuge- hörige GSM-R-Mobilfunkgerät 4 bzw. 5 schnellst möglich wieder in Bereitschaft für eine neue GSM-R-Verbindung kommt. Das kann beispielsweise durch Senden einer geeigneten Initialisierungssequenz oder durch das Abwarten einer festgelegten Zeitdauer erfolgen. Die Bereitschaft des GSM-R- Mobilfunkgerätes für eine neue GSM-R-Verbindung kann durch den jeweiligen Mobile-Adapter 6 bzw. 7 an den Mobile- Multiplexer 8 gemeldet werden.

Nach dem Absetzen der Kommandos zur Netzwerksteuerung oder zum Verbindungsaufbau an den jeweiligen Mobile-Adapter 6 bzw.

7 ist der Mobile-Multiplexer 8 transparent für den weiteren Kommunikationsablauf. Kommandos und Daten der kommunizieren ¬ den Applikationen werden über bestehende Verbindungen in beide Richtungen unverzögert übermittelt.

Bestehende Verbindungen können auf unterschiedliche Art been ¬ det werden. Im regulären Fall wird eine Mobilfunkverbindung durch die kommunizierenden Applikationen beendet, nachdem die Datenübertragung erfolgreich abgeschlossen wurde. Irregulär können Verbindungen durch die GSM-R-Infrastruktur, die beteiligten Übertragungsprotokolle bzw. Protokollstapel oder durch den Mobile-Multiplexer 8 abgebrochen werden. In allen Fällen wird beim Beenden einer Verbindung der im Mobile-Multiplexer

8 registrierte Verbindungszustand zurückgesetzt.

Um die Netzwerksteuerung zu ermöglichen, registriert der Mobile-Multiplexer 8 für jedes verfügbare GSM-R-Mobilfunkgerät , in welches GSM-R-Netz es aktuell eingebucht ist. Diese Infor- mation entnimmt der Mobile-Multiplexer 8 den Meldungen zum Status der Netzwerkregistrierung. Falls sich der Registrierungsstatus eines GSM-R-Mobilfunkgerätes im GSM-R-Netz bei ¬ spielsweise durch Fehler im Netzwerk ändert, wird die Regist- rierung im Mobile-Multiplexer 8 auf Basis einer ETCS-

Statusmeldung automatisch angepasst. Damit hat der Mobile- Multiplexer 8 jederzeit die aktuellen Informationen über die Belegung der GSM-R-Ressourcen .