Soluciones Banda Ancha: LTE para Transporte ESTRATEGIA DE PRODUCTO

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1 2016 Soluciones Banda Ancha: LTE para Transporte ESTRATEGIA DE PRODUCTO

2 TELTRONIC, como fabricante de sistemas de radiocomunicaciones profesionales, y complementando sus actuales soluciones basadas en tecnología TETRA, lanza al mercado su nueva línea de productos LTE (Long Term Evolution), anticipándose así a la creciente demanda de aplicaciones que requieren mayores anchos de banda, experimentada en entornos críticos como la Seguridad Pública o el Transporte. Sistemas de autobuses, tranvías, metros, ferrocarriles convencionales o de alta velocidad, incluyendo también los cada vez más sofisticados vehículos automáticos sin conductor, necesitan de sistemas de comunicaciones que soporten cada vez mayores volúmenes de datos, y que mejoren significativamente tanto la gestión y seguridad de la operación como la calidad del servicio al pasajero. La solución LTE de TELTRONIC está diseñada para respetar los exigentes parámetros de disponibilidad y seguridad requeridos en entornos de misión crítica, y está además adaptada a las particularidades de cada segmento de aplicación. En concreto, la solución LTE para Transporte es capaz de dar servicio a las distintas aplicaciones empleadas en la operativa de la red, como, por ejemplo, transmisión de datos de los sistemas de señalización ferroviaria, video vigilancia en tiempo real, monitorización y mantenimiento remoto, sistemas de información, internet para el pasajero, etc. LTE para Transporte Página 1 de 25

3 Tabla de Contenido 1. TECNOLOGÍA LTE: INTRODUCCIÓN POR QUÉ BANDA ANCHA EN ENTORNOS DE TRANSPORTE? POR QUÉ TECNOLOGÍA LTE? SISTEMAS LTE ESPECÍFICOS PARA ENTORNO PROFESIONAL ENEBULA: INFRAESTRUCTURA LTE PROFESIONAL DE TELTRONIC ELEMENTOS DE LA SOLUTION LTE DE TELTRONIC ENEBULA APLICACIONES LTE EN EL SECTOR DEL TRANSPORTE LTE para sistemas de video-vigilancia (CCTV) LTE para sistemas de señalización ferroviaria ETCS LTE para sistemas de señalización CBTC LTE para otras aplicaciones DIFERENCIADORES DE LA SOLUCIÓN LTE DE TELTRONIC LTE para Transporte Página 2 de 25

4 Abreviaturas 3GPP AuC CBTC CCTV DTO ENC enodeb EPC ERA ERTMS ETCS E-UTRAN FDD GoA GSM-R HSDPA HSS IEEE LTE MIMO MME NMS OFDM PCRF PGW PMR PTT QAM QoS QPSK SC-FDMA SGW SISO SIV STO TDD TETRA UE UMTS UTO VoIP Third Partnership Programme Authentication Centre Communication Based Train Control Circuito Cerrado de Televisión Driverless Train Operation Evolved Node Controller Evolved Node B Enhanced Packet Core European Railway Agency European Rail Traffic Management System European Train Control System Evolved Universal Terrestrial Radio Access Network Frequency Division Duplex Grade of Automation Global System for Mobile Communication - Railway High Speed Downlink Packet Access Home Subscriber Server Institute of Electrical and Electronics Engineers Long Term Evolution Multiple-Input Multiple-Output Mobility Management Entity Network Management System Orthogonal Frequency Division Multiple Access Policy Charging Rules Function Packet Data Network Gateway Professional Mobile Radio Push To Talk Quadrature Amplitude Modulation Quality of Service Quadrature Phase Shift Keying Single Carrier Frequency Division Multiple Access Serving Gateway Single Input Single Output Sistema de Información al Viajero Semi-automatic Train Operation Time Division Duplex TErrestrial Trunked RAdio User Equipment Universal Mobile Telecommunications System Unattended Train Operation Voice over IP LTE para Transporte Página 3 de 25

5 1. TECNOLOGÍA LTE: INTRODUCCIÓN LTE (Long Term Evolution) es un estándar de comunicaciones radio de banda ancha, desarrollado por el 3GPP (3 rd Generation Partnership Project) como evolución a los sistemas UMTS (Universal Mobile Telecommunications System). La nueva arquitectura especificada reduce el número de elementos de red simplificando su diseño, mejora la eficiencia espectral y obtiene mayores tasas de transmisión de datos. Una de las principales diferencias de la tecnología LTE frente a sus predecesoras es la gestión del interfaz radio, el cual está basado en modulación OFDMA (Orthogonal Frequency Division Multiple Access) para el enlace descendente y SC-FDMA (Single Carrier Frequency Division Multiple Access) en el ascendente. Estos esquemas de modulación pueden ser usados en modo FDD (Frequency Division Duplex), con las frecuencias uplink y downlink separadas por un offset, o en modo TDD (Time Division Duplex), donde las transmisiones uplink y downlink comparten las frecuencias en distintos momentos del tiempo. Estos aspectos junto con otros como el empleo de técnicas MIMO (Multiple-Input Multiple-Output), convierten a LTE en la nueva generación de tecnologías de banda ancha, tanto para el mercado comercial, como para el sector profesional., gracias a una serie de beneficios como: Bajas latencias, tanto en establecimientos de conexión cómo en transmisión de datos. Incrementos de las tasas de datos. Mejora de la eficiencia espectral. Mayor flexibilidad en la gestión y uso del espectro. Simplificación de la arquitectura de red. Mejoras de la movilidad LTE para Transporte Página 4 de 25

6 2. POR QUÉ BANDA ANCHA EN ENTORNOS DE TRANSPORTE? POR QUÉ TECNOLOGÍA LTE? Las necesidades de comunicación de voz y datos críticos en el entorno de transporte están cubiertas a día de hoy a través de tecnologías digitales de banda estrecha como TETRA, las cuales, aun aportando un alto grado de seguridad y disponibilidad, presentan una capacidad de datos limitada. La creciente demanda de aplicaciones y servicios consumiendo grandes volúmenes de datos, tales como, la video vigilancia embarcada y la visualización en tiempo real de las imágenes desde el centro de control, hace necesario invertir en la ampliación y extensión de los sistemas existentes para proporcionar un nuevo acceso radio de banda ancha que cubra los requisitos de las citadas aplicaciones. Dentro del panorama de tecnologías actuales, LTE es la nueva generación de comunicaciones ampliamente esperada para cubrir las necesidades de banda ancha en todas las redes móviles. En entornos de misión crítica, como el sector Transporte, LTE presenta una serie de beneficios que la hacen especialmente adecuada, como son su eficiente arquitectura basada en conmutación de paquetes, la cual proporciona una rápida gestión interna de la red, bajas latencias y unas tasas de datos mucho más altas. La siguiente tabla muestra las principales características técnicas de la tecnología LTE: PARÁMETRO Tasa máxima de transferencia downlink VALORES 4/4 y MIMO 2x2 Tasa máxima de transferencia uplink QAM 4/4 Tipos de datos Canalizaciones posibles (MHz) Esquemas de duplexado Latencia Transmisión de paquetes IP tanto para datos como para voz 1.4, 3, 5, 10, 15 y 20 MHz FDD y TDD De estado idle a activo < 100 mseg. LTE para Transporte Página 5 de 25

7 PARÁMETRO VALORES Utilizando paquetes pequeños ~10mseg. Eficiencia espectral Downlink: 3-4 veces la de HSDPA (Rel 6) Uplink: 2-3 veces la de HSDPA (Rel 6) Acceso al medio Tipos de modulación soportados OFDMA en downlink y SC-FDMA en uplink QPSK, 16QAM, 64QAM Tabla 1. Características técnicas de la tecnología LTE. A partir de esta tabla con valores teóricos, en un despliegue real confluyen una serie de variables para establecer valores reales de capacidad en celda o latencia como la distancia del usuario a la célula, velocidad del usuario, características de canal de propagación, etc. Al ser en LTE la modulación adaptativa, el estado de dichas variables condicionará la modulación asignada en cada caso, encontrándonos con modulaciones muy robustas, pero poco eficientes (QPSK ½), para los usuarios en las peores condiciones de la célula, por ejemplo, en los límites de cobertura, o bien modulaciones muy eficientes (64QAM 5/6) con MIMO 2x2 para usuarios en buenas condiciones de señal. Todo ello hace que la tasa de transferencia media de una célula se aproxime a 1bps/Hz en UL y 2bps/Hz en DL. Por ejemplo, en un caso práctico utilizando canalización de 10MHz, se obtendría una tasa media del orden de: 10 Mbps en UL y 20 Mbps en DL. Además, LTE ofrece una buena plataforma sobre la cual podrán implementarse a futuro y conforme las especificaciones del estándar avancen, algunas funcionalidades específicas de las comunicaciones críticas profesionales, como las llamadas de grupo o la gestión de prioridades y emergencias. Gracias a estas mejoras, los sistemas ferroviarios pueden contar con un amplio rango de nuevos servicios de datos, los cuales mejorarán tanto la seguridad de la operación, por ejemplo, a través de los sistemas de CCTV o la actualización de las redes de datos para señalización ferroviaria, así como la experiencia del pasajero, a través de nuevos servicios de internet a bordo o la modernización de los sistemas de información y multimedia. Y todo ello, compartiendo una misma infraestructura y asegurando la calidad de servicio a las aplicaciones con mayor criticidad. LTE para Transporte Página 6 de 25

8 3. SISTEMAS LTE ESPECÍFICOS PARA ENTORNO PROFESIONAL Las redes de operador de banda ancha, como los actuales sistemas 4G desplegados para telefonía comercial, no están preparadas para dar respuesta a las necesidades de entornos críticos de comunicación, donde se requiere disponer de una serie de aspectos clave: Rápidos establecimientos de llamada Máxima disponibilidad y fiabilidad Control de congestión: prioridades de acceso y gestión de los recursos Interrupción por emergencia Comunicaciones de grupo Llamadas en modo directo Las redes comerciales están diseñadas para dar cobertura generalizada y proporcionar servicio al máximo número de usuarios que sea posible, maximizando así el beneficio del operador. Sin embargo, un sistema de banda ancha LTE profesional, no está enfocado a maximizar el beneficio, sino a garantizar el servicio, asegurando la capacidad de datos y la máxima disponibilidad de la red a todos los usuarios durante todo el tiempo, incluidos los momentos de máxima congestión. Los sistemas de transporte (ferrocarriles, metros, tranvías, etc.), son parte de las infraestructuras críticas cuyo servicio debe ser garantizado, por ello, la solución LTE profesional de TELTRONIC está específicamente diseñada para cubrir las necesidades de banda ancha de dicho entorno, proporcionando comunicaciones continuas y fiables entre los trenes y los distintos centros de control en vía. Las diferencias clave entre un diseño basado en sistemas comerciales o privados puede observarse en la siguiente tabla: LTE para Transporte Página 7 de 25

9 SISTEMA LTE COMERCIAL SISTEMA LTE PRIVADO Objetivo Maximizar beneficio Garantizar servicio Cobertura Optimizada para las zonas de mayor concentración de usuarios, lo que redunda en mayores beneficios comerciales. Asegurar un 100% de cobertura aún en zonas de baja densidad de población para garantizar la continuidad del servicio. P/e en trazados de líneas ferroviarias Densidad Muchos usuarios por km 2. Pocos usuarios por km 2. Congestión Datos Banda Ancha Aceptable y tolerada por los usuarios. Diseño y planificación de red para asegurar una capacidad típica. Fundamentalmente aplicaciones de descarga (acceso a internet). Balance de tráfico optimizado para este uso. Inaceptable. Diseño para asegurar el servicio en el peor caso y en la situación más crítica. Las aplicaciones vitales de transporte exigen máxima disponibilidad. Tráfico asimétrico, tomando más importancia la conexión ascendente (o uplink), en aplicaciones de carga de datos desde los vehículos al centro de control. Tabla 2. Diferencias entre un sistema LTE comercial y un sistema LTE privado. LTE para Transporte Página 8 de 25

10 4. ENEBULA: INFRAESTRUCTURA LTE PROFESIONAL DE TELTRONIC Evolved NEBULA (enebula) es el nombre comercial de la nueva infraestructura de comunicaciones de TELTRONIC, cuya plataforma permite el suministro de sistemas de banda estrecha TETRA, sistemas de banda ancha LTE, o sistemas híbridos. Se trata de una plataforma digital de comunicaciones diseñada específicamente para usuarios profesionales (PMR), y que permite además la posibilidad de integrar en una misma red múltiples tecnologías radio, proporcionando un servicio unificado que de soporte a las distintas necesidades de comunicación identificadas en el entorno de transporte público en general y en particular en el ferroviario. El diseño final de la red de banda ancha LTE deberá adaptarse a las necesidades de cada proyecto, variando en función de distintos aspectos, entre los que destacan tres en concreto: Modelo de tráfico de datos de las aplicaciones que van a operar. Típicamente se hablará de tráfico medio esperado en la celda, y del tráfico mínimo a garantizar en el extremo de la celda (o frontera de cobertura). Número de usuarios que requieren aplicaciones banda ancha y concentración media esperada de usuarios en cada celda. Características del terreno y consiguiente diseño de coberturas por alcance geográfico. La arquitectura del Sistema enebula se muestra en la siguiente figura. Se trata de una arquitectura plana dónde existe una jerarquía muy sencilla en 4 niveles: Terminales de equipo o UE (User Equipment) Red de Acceso Radio, también llamada E-UTRAN, dónde las estaciones base o enodeb son las entidades fundamentales responsables de gestionar el medio radio. LTE para Transporte Página 9 de 25

11 Firewall Nodo central denominado de forma genérica EPC. Se estructura en diferentes entidades funcionales implementado la funcionalidad establecida en el estándar: - MME (Mobility Management Entity). - SGW (Serving Gateway). - PGW (Packet Data Network Gateway). - ENC (Evolved Node Controller). Todas estas entidades lógicas, así como el resto de la infraestructura son configuradas y monitorizadas a través del Sistema de Gestión de Red o NMS. Capa de servicios, que pueden basarse en soluciones suministradas por TELTRONIC o por terceros. EQUIPOS DE USUARIO (UE) RED DE ACCESO RADIO E-UTRAN NODO DE CONTROL LTE (EPC) ENC HSS PCRF SERVICIOS LTE Servidor VoIP enodeb MME SGW PGW EPC Servidor Video/CCTV Servidor de Grabación Servidor de Mensajes enodeb NMS Otros Figura 1. Arquitectura del sistema enebula. La tecnología LTE contempla su despliegue en diferentes bandas de frecuencia a lo largo del espectro radioeléctrico. En modo de operación FDD hay bandas estandarizadas en diferentes rangos como 450 / 700 / 800 / 850 / 900 / 1000 / 1600 / 1800 / 2100 / 2600 / 4900 / 5200 MHz En modo de operación TDD hay bandas estandarizadas en rangos de frecuencia como 1800 / 2300 / 2600 / 3500 / 3700 / 5800 MHz LTE para Transporte Página 10 de 25

12 Para entornos críticos como los sistemas de transporte ferroviario, se recomienda trabajar en bandas de frecuencia lo más bajas posible, ya que permitirán unos diseños de cobertura mucho más óptimos. La primera generación de la solución enebula de TELTRONIC se encuentra disponible en las bandas por debajo de 1GHz, concretamente con productos disponibles en todas las sub-bandas estándares que se encuentran en el intervalo entre 693MHz y 803MHz. Y bajo demanda, TELTRONIC puede ofrecer estaciones base en otras sub-bandas, de forma que podemos adecuarnos a las diferentes normas de regulación a nivel mundial para el uso y operación privada de los sistemas de transporte público. LTE para Transporte Página 11 de 25

13 5. ELEMENTOS DE LA SOLUTION LTE DE TELTRONIC ENEBULA Se ha detallado anteriormente en este documento que la solución ofrecida por la infraestructura enebula LTE de TELTRONIC se compone de cuatro bloques principales: terminales de usuario, estaciones base enodeb, nodo de control EPC y aplicaciones de usuario externas. A continuación, se describen en detalle. UE Los terminales de usuario reciben la denominación general de User Equipment, y pueden ser de diferentes tipos y factores forma: smartphones, tablets, módulos embebidos LTE, equipos vehiculares, y también por supuesto unidades de tipo embarcado cumpliendo las más rigurosas normativas ferroviarias. La infraestructura LTE de TELTRONIC se implementa siguiendo las especificaciones del estándar 3GPP y por tanto sobre ella podrán utilizarse terminales estándares del mercado que operen en las bandas de frecuencia adecuadas. Como paso previo será necesario validar el uso del equipo de usuario en la infraestructura. TELTRONIC ha homologado diferentes tipos de terminales para ser utilizados sobre la plataforma enebula. Para nuevos modelos (o nuevas versiones de un modelo), que un cliente final requiera utilizar bajo petición, TELTRONIC puede ofrecer un servicio de validación previa. enodeb En terminología LTE, la estación base se denomina enodeb, y el conjunto de todas las estaciones base de un sistema conforman la RAN (Radio Access Network), que el estándar llama también E-UTRAN (Evolved Universal Terrestrial Radio Access Network) Las enodeb o estaciones base LTE se instalan en los emplazamientos desde los que se da cobertura radio. Forma parte de la red de acceso y es responsable de la LTE para Transporte Página 12 de 25

14 transmisión y recepción radio desde/hacia los terminales de usuario, así como de la comunicación con los dispositivos de la red troncal. Los enodeb de la solución enebula están diseñados con formato y mecánica outdoor tal y como se muestran en la siguiente figura. Figura 2. Factor forma de estaciones base LTE de intemperie. Actualmente TELTRONIC puede suministrar diferentes versiones de las estaciones base LTE para ofrecer cobertura en cualquier sub-banda estándar del rango de los 700 MHz, y en concreto: B MHz en DL y MHz en UL B MHz en DL y MHz en UL B MHz en DL y MHz en UL B MHz en DL y MHz en UL B MHz en DL y MHz en UL B MHz en DL y MHz en UL EPC Nodo de control de red encargado del encaminamiento de datos IP de unas estaciones base a otras, y entre estaciones base y redes IP externas. En terminología LTE, recibe el nombre general de Evolved Packet Core y es la entidad fundamental de la red troncal de la infraestructura LTE. LTE para Transporte Página 13 de 25

15 El EPC contiene los elementos de control y de encaminamiento de comunicaciones IP. Las principales entidades funcionales definidas por 3GPP para el EPC son: MME, entidad encargada de controlar la ubicación de los terminales (UEs) en las celdas de cobertura y de facilitar la movilidad de estos de unas zonas a otras. SGW, que encamina el tráfico de usuario entre ENBs y PGWs. Es responsable del establecimiento y gestión de las conexiones de datos o bearers de acuerdo a las condiciones de calidad de servicio que se definan. PGW, que actúa de pasarela del tráfico de usuario hacia redes IP externas a la Infraestructura LTE. Además de estos elementos principales, la red troncal de la infraestructura LTE de TELTRONIC la componen: ENC, responsable de controlar el acceso a la infraestructura LTE implementando mecanismos de autorización de usuario y gestionando la aplicación de políticas de calidad de servicio y prioridades por parte del EPC. Bajo esta entidad se integran dos funciones esenciales de la infraestructura LTE: HSS (Home Subscriber System) para la provisión y registro de usuarios LTE y PCRF (Policy Charging Rules Function), para la definición de las políticas de acceso a los servicios LTE. También centraliza otras funciones de control de la infraestructura como la sincronización de todas las entidades hardware y captura de estadísticas. Servidor NMS, módulo responsable de la gestión de la red, configuración de elementos, asignación de permisos a los suscriptores, monitorización de alarmas, etc. Firewall: Punto de entrada y salida de conexiones IP hacia redes IP externas. Elementos físicos de configuración e instalación como: - Chasis y switches del EPC, que interconectan los módulos del nodo entre sí y con los enlaces hacia las estaciones base. - Bastidores, fuentes de alimentación y cableados. LTE para Transporte Página 14 de 25

16 La solución EPC de TELTRONIC puede adecuarse a las dimensiones del despliegue LTE, pudiéndose suministrar en plataformas de alta disponibilidad basadas en arquitecturas hardware ATCA, o bien en servidores dónde la funcionalidad está virtualizada. Figura 3. Factor forma del equipamiento de la red troncal LTE. Aplicaciones Externamente a los bastidores del EPC, pero con conectividad hacia éste mediante IP, se ubican otros servidores o herramientas informáticas, agrupables conceptualmente en dos categorías: Herramientas para la operación y gestión de la propia infraestructura. Por ejemplo, la aplicación Cliente para la gestión de la red y de los usuarios que la conforman, también denominada de forma general NMS (Network Management System). Bajo esta denominación también se incluyen otras herramientas utilizadas en la puesta en marcha o actualización de la red como la herramienta de Telecarga de Software (NPM). Servidores que ejecutan la lógica de servicio requerida por los abonados LTE. Algunos ejemplos son los aplicativos de un Centro de Control, un servidor de Base de Datos, un acceso a Intranet Corporativa, o un servidor de vídeo LTE para Transporte Página 15 de 25

17 6. APLICACIONES LTE EN EL SECTOR DEL TRANSPORTE La solución LTE profesional de TELTRONIC es capaz de dar servicio de manera unificada a las necesidades de banda ancha de un conjunto de aplicaciones específicas del entorno de transporte: Sistemas de Video vigilancia en estaciones y trenes Conexión a internet para los pasajeros Carga de ficheros de operación: Actualización de los datos del Sistema de Información al Viajero (SIV) o de los sistemas multimedia embarcados Comunicaciones de datos para sistemas de señalización: ETCS: Evolución de los actuales sistemas radio GSM-R CBTC: Mejora frente a los actuales sistemas WiFi Envío de ficheros de operación: Obtención de datos de ticketing, conteo de pasajeros, informes y estadísticos, etc. Figura 4. Aplicaciones de las soluciones de Banda Ancha Profesional de TELTRONIC. Se repasan a continuación algunas de estas aplicaciones y la arquitectura típica. LTE para Transporte Página 16 de 25

18 6.1 LTE para sistemas de video-vigilancia (CCTV) Los sistemas de video-vigilancia constituyen un elemento importante dentro de los sistemas de seguridad ferroviarios, ayudando a disminuir el tiempo de respuesta ante incidencias, y mejorando la eficiencia de las distintas operaciones, tanto en la explotación de la línea como en las tareas de mantenimiento. Algunas de las funciones que componen estos sistemas son las siguientes: Video vigilancia fija en estaciones y en puntos críticos del trazado Video móvil para monitorizar el tiempo real desde el Centro de Control las imágenes del interior de los trenes Video móvil para visualizar en tiempo real en la cabina del conductor las imágenes de la estación al aproximarse el tren A través del sistema de comunicaciones LTE, estas aplicaciones podrán transmitir y recibir las imágenes desde/hacia los trenes y el Centro de Control. LTE proporcionará un valor añadido adicional en la seguridad de la red ferroviaria. Garantizar la seguridad de los pasajeros es uno de los retos principales de las operaciones ferroviarias. Asimismo, la protección de los trabajadores y de la propiedad ante vandalismos, delincuencia e incluso ataques terroristas, es otra de las prioridades de los operadores ferroviarios. Sin comprometer la funcionalidad de la infraestructura, la cual debe asegurar la movilidad de miles de pasajeros, será fundamental implantar LTE para Transporte Página 17 de 25

19 medidas de seguridad que protejan los múltiples espacios abiertos, los accesos, los puntos de venta, los trenes, etc En este contexto, una aplicación CCTV soportada por un sistema de comunicaciones de banda ancha profesional LTE que permita la monitorización remota y en tiempo real desde el Centro de Control, se convierte en una función esencial. Características de la solución LTE profesional de TELTRONIC, como su alta fiabilidad, mecanismos de QoS (calidad de servicio), o la posibilidad de redundar todos y cada uno de los elementos, la hacen especialmente adecuada para dar servicio a este tipo de aplicaciones. APLICACIÓN EMBARCADA OPERADOR Conexión de datos con ancho de banda garantizado enodeb NODO CENTRAL LTE (EPC) CENTRO DE CONTROL E-UTRAN Figura 5. Arquitectura típica de soluciones de comunicación para el Transporte sobre infraestructura LTE de misión crítica. LTE para Transporte Página 18 de 25

20 6.2 LTE para sistemas de señalización ferroviaria ETCS ETCS (European Train Control System) es el sistema de seguridad y protección definido dentro del estándar de señalización ferroviaria europeo ERTMS (European Rail Traffic Management System). Es fundamentalmente usado en trenes de alta velocidad o ferrocarriles de media distancia, y con el objetivo de lograr la interoperabilidad entre los sistemas ferroviarios de los distintos países europeos, la normativa europea fija también el sistema de comunicaciones inalámbrico, el cual a día de hoy debe ser basado en tecnología GSM-R. El protocolo de señalización ferroviaria ETCS proporciona información crítica para la conducción del tren (límites de velocidad, autoridades de movimiento, etc.) y supervisa los movimientos del tren. Puede ser implementado con distintos niveles de seguridad. En el nivel 1, el sistema GSM-R es empleado exclusivamente para voz y la comunicación tren-tierra es puntual y realizada a través de elementos de la vía (balizas, circuitos, etc.). En el nivel 2, la comunicación tren-tierra se hace de forma continua a través del sistema GSM-R. Ante la anunciada obsolescencia de la tecnología GSM-R, esperada para 2025, Europa ha decidido mirar al futuro y plantearse cómo será el sistema sucesor que dé soporte de comunicaciones al estándar de señalización ETCS. La principal tecnología candidata para cubrir este puesto, es el estándar de banda ancha LTE. Entre los aspectos ya concretados por parte de la ERA (European Railway Agency) se encuentra el que el futuro estándar ETCS estará basado en IP, requisito completamente alineado con la arquitectura de los sistemas de comunicaciones de TELTRONIC, tanto en su versión de banda estrecha TETRA, como en la de banda ancha LTE. LTE presenta una serie de ventajas claras frente a los actuales sistemas basados en GSM-R. Estas ventajas incluyen su eficiente arquitectura basada en conmutación de paquetes, la cual proporciona una rápida gestión interna de la red, bajas latencias y unas tasas de datos mucho más alta (9.6Kbps en GSM-R frente a decenas de Mbps en LTE). LTE para Transporte Página 19 de 25

21 Además de estas características, unos sofisticados mecanismos de calidad de servicio (QoS), permiten priorizar flujos de datos de distintas aplicaciones sin comprometer la fiabilidad y la seguridad de la operación de la red. Además de la funcionalidad estándar, la solución LTE para Transporte de TELTRONIC está preparada para incorporar una serie de funciones específicas del entorno profesional y ferroviario, las cuales estarán asimismo en línea con los trabajos de estandarización que está llevando a cabo el 3GPP. Algunos ejemplos de estas funciones son: Llamadas de grupo Modo de operación Push-to-talk Gestión de prioridades y pre-emptividad Llamadas de emergencia Las significativas mejoras en capacidad que presenta LTE, permitirán sentar las bases de una plataforma de comunicaciones que pueda absorber futuras innovaciones de los sistemas ETCS en materia de seguridad, operación y servicios al pasajero 6.3 LTE para sistemas de señalización CBTC A diferencia de ETCS, empleado generalmente en ferrocarriles de media y larga distancia, los sistemas de señalización empleados en entornos de transporte masivo (metros, tranvías, trenes ligeros) pueden enmarcarse en la denominación común CBTC (Communications Based Train Control). Se puede decir que los sistemas CBTC no constituyen a día de hoy un estándar de señalización, ya que cada fabricante dispone de su solución particular, no siendo interoperables entre ellas. A pesar de ello, la mayoría de las implementaciones de CBTC disponibles en el mercado emplean la misma tecnología de comunicaciones tren-tierra: Redes WiFi basadas en la familia IEEE Estos sistemas soportarán las comunicaciones de datos entre los equipos de protección embarcados y los elementos de control en vía. LTE para Transporte Página 20 de 25

22 La tecnología WiFi puede ser una opción válida en términos de coste, simplicidad y disponibilidad comercial, sin embargo, confiar las comunicaciones vitales de un sistema de señalización CBTC en un sistema de esas características presenta algunas desventajas claras: Uso de bandas de frecuencia libres, con el consecuente riesgo de interferencias entre canales y entre redes desplegadas en las mismas áreas. Por consiguiente, no es posible garantizar parámetros de disponibilidad, al emplear bandas de acceso libre y no tener control sobre lo que otros usuarios u otras redes pueden emitir en esas mismas bandas. Se requiere un alto número de puntos de acceso (cada m) para cubrir todo el trazado de la línea. WiFi IEEE fue diseñado inicialmente para entornos domésticos y no soporta la gestión de la movilidad de forma nativa. Por ello, se requieren de soluciones propietarias que se encarguen de gestionar la movilidad y reducir así las altas tasas de error de transmisión en el caso de haberla. No hay políticas nativas de calidad de servicio (QoS). Todos los usuarios están compitiendo por los recursos aire según una base de acceso aleatorio, y no hay manera de garantizar que un usuario específico tenga acceso preferencial. En consecuencia, con tecnología WiFi estándar, es difícil garantizar ancho de banda o latencias máximas para servicios críticos de seguridad. La tecnología LTE resuelve todos estos inconvenientes que presenta WiFi en la operación de los sistemas de señalización CBTC, proporcionando las siguientes ventajas: Rangos de cobertura del orden de Km en lugar de unos pocos cientos de metros Gestión nativa de la movilidad: tiempos de handover entre células del orden de milisegundos Mecanismos avanzados de calidad de servicio (QoS): diferentes recursos radio podrán ser asignados de forma dinámica a diferentes perfiles de usuario Bandas de frecuencia licenciadas, lo que minimiza el riesgo de potenciales interferencias Además, la mayor capacidad de datos que ofrece LTE, permitirá una mayor flexibilidad para dar soporte a la creciente demanda de transmisión de datos en los cada vez más LTE para Transporte Página 21 de 25

23 en auge sistemas CBTC de conducción automática. Este grado de automatización (Grade Of Automation) se establece en tres niveles: STO: Operación de Tren semi-automática, con conductor en cabina que supervisa la conducción y podría actuar de forma manual en caso de necesidad. DTO: Operación de Tren sin conductor, con un operario supervisor a bordo del tren, pero no en cabina UTO: Operación de Tren sin atención, totalmente automático, sin ningún personal a bordo. 6.4 LTE para otras aplicaciones LTE puede servir como soporte de comunicaciones para otras aplicaciones adicionales que también contribuyen a la mejora de la operación ferroviaria, tanto en aspectos de seguridad como en atención al usuario. Algunas de ellas se recogen en la siguiente tabla: APLICACIONES Actualización de los datos del sistema de información al viajero (SIV): Carga de los ficheros del Sistema de Anuncio de estaciones Notificación de incidencias en la línea Textos de paneles destino del tren Textos de paneles en estaciones Etc. Actualización de los Sistemas multimedia embarcados: Carga de los ficheros del sistema de infotainment Carga de ficheros publicitarios Etc. LTE para Transporte Página 22 de 25

24 APLICACIONES Descarga de ficheros de operación: Obtención de datos de ticketing Obtención de datos del sistema de conteo de pasajeros Obtención de históricos de alarmas e incidencias Obtención de informes y estadísticos de uso de la red Etc. Tabla 3. Ejemplos de aplicaciones utilizando tecnología LTE. Estas aplicaciones y otras más que pueden ir surgiendo, aun no siendo vitales, contribuyen a mejorar la eficiencia de la red, aumentando los parámetros de puntualidad, fiabilidad, optimizando los tiempos de viaje, y aumentando la capacidad de las líneas en términos de número de pasajeros a desplazar, y por tanto maximizando el beneficio de la operación. Para la consecución de estos objetivos, una pieza clave será la disponibilidad de un sistema LTE de banda ancha que permita una gestión remota y dinámica desde el Centro de Control de las mencionadas aplicaciones. Los mecanismos de QoS que aporta la tecnología LTE y en particular la solución enebula de TELTRONIC, permitirán asignar a este conjunto de aplicaciones un ancho de banda acotado de forma que el resto de aplicaciones críticas o vitales, como, por ejemplo, los sistemas de señalización en primer lugar, o la aplicación CCTV en segundo, tengan garantizados sus recursos y no vean afectada su actividad. LTE para Transporte Página 23 de 25

25 7. DIFERENCIADORES DE LA SOLUCIÓN LTE DE TELTRONIC Algunos de los aspectos diferenciadores de la solución LTE enebula de TELTRONIC, se reflejan en la siguiente tabla: CARACTERÍSTICAS Tecnología LTE propia de TELTRONIC, sin dependencia de terceras empresas ni partners. Control sobre el diseño y la fabricación. Solución LTE enfocada a redes privadas con funcionalidades específicas del entorno profesional PMR de Transporte. Integración con sistemas TETRA de TELTRONIC existentes. Sistema unificado multiservicio. Sistema de gestión de red unificado para TETRA & LTE (Network Management System). Escalabilidad. Movilidad. Redundancia de todos los elementos de la solución. Servicios de cifrado. BENEFICIOS Garantía de suministro y continuidad. Flexibilidad y Personalización del producto y de la solución. Disponibilidad de funciones requeridas en entornos críticos de transporte, como gestión de prioridades y emergencias, llamadas de grupo, etc. Gestión de la infraestructura a través de una aplicación con interfaz único y sencillo. Prestación de servicios al usuario por el acceso radio más conveniente gracias a un Gestor de Comunicaciones interno. Rentabilidad y viabilidad económica. Facilidades para el mantenimiento y la administración de las redes radio. Posibilidad de desplegar redes desde entornos metropolitanos hasta redes nacionales. Tecnologías radio especialmente adaptadas al entorno móvil Máxima disponibilidad y fiabilidad. Seguridad e integridad de los datos. LTE para Transporte Página 24 de 25

26 CARACTERÍSTICAS Equipos adaptados al entorno de los transportes. Servicios profesionales PMR: Llamadas de grupo, emergencias, gestión de prioridades, etc. BENEFICIOS Cumplimiento de normativas ferroviarias en los sistemas embarcados, como EN ó EN Funcionalidad específica para el sector Transporte. Tecnología con capacidad de crecimiento. Integración con nuevos servicios que se definan en el futuro. Posibilidad de evolución. Amplia experiencia en el despliegue de sistemas de comunicaciones en el entorno ferroviario. Capacidad técnica y amplios recursos para la puesta en marcha de proyectos de transporte, los cuales generalmente presentan requisitos particulares y específicos. Tabla 4. Características y Ventajas de la solución LTE de TELTRONIC. LTE para Transporte Página 25 de 25