La transformación digital ha llegado al sector ferroviario. Los operadores de trenes de todo el mundo han empezado a plantearse la evolución de sus actuales redes hacia nuevas tecnologías de banda ancha capaces de soportar servicios de voz y aplicaciones de control automático de los convoyes.
Y es que, teniendo en cuenta que se ha avanzado mucho en la velocidad de este medio de transporte, su comodidad y otras prestaciones, la conectividad no podía quedar fuera en el mundo hiperconectado en el que vivimos. El tren del futuro necesita sistemas de comunicaciones fiables y seguros que permitan la transmisión de cada vez más volúmenes de datos y la tecnología vigente, el GSM-R (Global System for Mobile Railways), se ha quedado obsoleta para atender estas demandas. Su relevo ya está en marcha: FRMCS.
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En qué consiste el FRMCS y por qué es importante
FRMCS son las siglas del Future Railway Mobile Communication System, la tecnología sucesora del GSM-R y que permitirá digitalizar el transporte ferroviario.
Su despliegue se considera como un paso crucial hacia la modernización de las infraestructuras ferroviarias, mejorando no sólo la seguridad y eficiencia de las operaciones, sino también la capacidad de adaptación a futuros avances.
La digitalización del sistema ferroviario, impulsada por el FRMCS, promete un futuro más seguro, eficiente y conectado para el transporte público y de mercancías
Este nuevo sistema de comunicaciones mejorará la gestión de las redes ferroviarias y su interoperabilidad a través de distintas regiones y tecnologías, facilitando un futuro más conectado y eficiente.
El Proyecto de la Unión Internacional de Ferrocarriles (UIC)
Todo empezó con la arrolladora llegada de 5G, la generación de redes móviles de despliegue más rápido hasta la fecha. Con esta revolución, el sector ferroviario se dio cuenta de que GSM-R, el sistema de comunicación digital inalámbrico desarrollado específicamente para la comunicación ferroviaria entre un puesto de mando/control y los trenes y que provee a los convoyes de radiotelefonía y línea de datos, no era válido para las nuevas necesidades comunicativas de la sociedad. Había que idear una nueva propuesta que se edificara sobre 5G.
Así las cosas, la Unión Internacional de Ferrocarriles (UIC) se puso a trabajar en la definición de un sistema de comunicaciones móviles para entornos ferroviarios que, partiendo de las normas del 3GPP (Release 16), sirviera de remplazo al GSM-R como estándar de radio para ETCS, el sistema de control ferroviario europeo. Esto supuso el nacimiento del FRMCS (Future Railway Mobile Communication System) como tecnología habilitadora que dé soporte a todas las aplicaciones que surjan en el ámbito de la digitalización ferroviaria. Más allá de su aplicación para señalización en las líneas de larga distancia (objetivo del GSM-R), el FRMCS aspira a convertirse en el sistema de comunicación de referencia también en entornos urbanos (tranvías, metros, etc), ofreciendo nuevas funcionalidades y aplicaciones como apoyo a las conexiones de IoT.
Ventaja del FRMCS
Analizando el surgimiento de este sistema, podríamos apuntar una serie de ventajas que aportará para la revolución de la industria ferroviaria.
Menor latencia y alta capacidad de datos
La reducción en el tiempo de respuesta mejorará la comunicación en situaciones críticas, aumentando la seguridad y la eficiencia operativa. Además, FRMCS permitirá la transmisión de grandes volúmenes de datos, esenciales para aplicaciones avanzadas como la supervisión en tiempo real de las condiciones del tren y la infraestructura.
Soporte de IoT y sensorización
La digitalización del sector ferroviario contempla la introducción masiva de elementos de IoT y la sensorización tanto del material rodante como de la propia infraestructura. Esta incorporación unida a las bajas latencias permitirá que las labores de mantenimiento y seguridad puedan ser automatizadas, mejorando la eficiencia de la operación.
Optimización de costes y procesos con la digitalización
El objetivo principal de FRMCS es digitalizar completamente las operaciones ferroviarias respaldando un nivel cada vez mayor de tareas automáticas en trenes. La posibilidad que tiene de manejar grandes volúmenes de datos optimizará costes y procesos para los propietarios y explotadores de la infraestructura ferroviaria.
Aprovechar las bondades de 5G
Este sistema surge con la intención de aprovechar las posibilidades de ofrece la quinta generación de redes móviles sin crear una tecnología de red celular específica para ferrocarriles.
Seguridad y calidad de servicio para los usuarios
Su incorporación también aumentará la seguridad y los niveles de calidad de servicio para todos los usuarios.
Comunicación con otros sistemas de transporte
FRMCS eliminará las barreras que existen entre distintos sistemas de transporte, lo que conducirá hacia un nuevo modelo de movilidad.
Flexibilidad y escalabilidad
FRMCS está diseñado para ser adaptable y escalable, permitiendo la integración de futuras innovaciones tecnológicas sin necesidad de revisiones completas del sistema.
FRMCS y 5G
5G se considera como la primera generación de redes móviles que va a revolucionar en profundidad el entorno empresarial y esto atañe principalmente al sector de los transportes y la movilidad. Con la evolución tan acelerada de estas conexiones, el sector ferroviario empezó a plantearse si debía darse continuidad a GSM-R o si había que diseñar un modelo nuevo. La respuesta fue clara: había que construir un nuevo sistema y se debía construir sobre el pilar de 5G.
Tal es así que, de hecho, en las comunicaciones ferroviarias hay un área más específica en la que esta tecnología va a ser fundamental. No en vano, su combinación garantizará la seguridad y la eficiencia en las operaciones en estos entornos al gestionar de forma prioritaria y segura las comunicaciones de voz, datos y vídeo.
Cómo va el FRMCS a sustituir al GSM-R
El GSM-R es una tecnología que no está capacitada para respuesta a los nuevos requisitos del sector. En otras palabras, no ofrece el ancho de banda suficiente para todos esos servicios que los operadores de transporte comienzan a incorporar. Diseñado hace algo más de 20 años con el objetivo de ofrecer la máxima interoperabilidad, este modelo cubre 130.000 kilómetros de vías en Europa y 210.000 kilómetros en todo el mundo. Pese a estas magnitudes, no está preparado para transmitir los volúmenes de datos que requiere el tren digital. Eso no es todo, la industria ya ha anunciado que en 2023 finalizará su vida útil.
En 2030 la tecnología GSM-R habrá llegado al final de su vida útil
Su sustituto será FRMCS en cuya definición trabaja la UIC con la colaboración tanto de representantes del sector ferroviario como de las telco. Tal y como hemos explicado, el nuevo sistema debe formularse sobre los estándares globales de telecomunicaciones, para contar así con esa flexibilidad que le haga permanecer en el tiempo y salvaguardar la inversión que realicen los operadores ferroviarios.
A tal fin, se trabaja sobre la tecnología 5G, para que sea compatible con generaciones futuras. Además, se pretende que pueda integrarse con sistemas complementarios, como Wi-Fi, redes 5G públicas e incluso redes satelitales; tiene que basarse en protocolos IP para garantizar una capacidad óptima de actualización de aplicaciones y, por supuesto, es absolutamente necesario que permita la interoperabilidad, asegurando la comunicación entre equipos de diferentes fabricantes y en recorridos transfronterizos.
Sin embargo, la transición del GSM-R al FRMCS supone un gran salto tecnológico que requerirá una planificación meticulosa. Se desarrollarán componentes y arquitecturas de red para configurar una solución de extremo a extremo y se requerirá de pruebas de campo (que ya se están llevando a cabo), para validar estos elementos y garantizar que el sistema pueda funcionar a plena capacidad en condiciones reales. Un proceso realmente complejo en el que intervienen cuestiones como estandarización, aplicaciones, bandas de frecuencia y espectro radioléctrico. En este sentido, ha sido necesaria la armonización europea de frecuencia para que todos los países empleen la misma banda del espectro.
Como señalan desde la UIC esta migración se focaliza en cuatro ámbitos de actuación:
- El diseño interior de los trenes;
- El espacio radioeléctrico;
- Los sistemas de señalización;
- Convivencia temporal entre GSM-R y FRMCS.
Ya hay varios grupos de trabajo con altos niveles de especialización que se encargan de distintas áreas, desde las especificaciones y frecuencias, hasta cómo deberán ser los procesos de migración. Además, se han estudiado en torno a un centenar de casos de uso que están en procesos de normalización.
Planificación de la ejecución del proyecto
Se espera que las primeras migraciones de GSM-R a FRMCS se produzcan entre 2025 y 2035. Será un sistema basado en la Release 17 del 3GPP y desde la UIC se está trabajando para que todos los servicios estén disponibles.
Se espera que las primeras migraciones de GSM-R a FRMCS se produzcan entre 2025 y 2035
En concreto, las pruebas de FRMCS ya están en curso y partes del sistema están lo suficientemente maduras como para comenzar a implementarse, mientras que la especificación de la primera edición de esta tecnología concluirá por completo a finales de 2026. Es más, está previsto que el ensayo europeo FRMCS (MORANE 2) concluya a principios de 2026. Esto marcará un hito importante en la verificación de la madurez de la especificación, incluidas las especificaciones de la banda de espectro ferroviario dedicada y las bandas del operador compartidos, así como la interoperabilidad del producto de los componentes FRMCS. En este contexto, el proyecto MORANE 2 no sólo es relevante para el trabajo de estandarización, sino que también significa el comienzo de la implementación de FRMCS.
No obstante, hay otro componente en el que se tiene que trabajar: el despliegue del FRMCS de misión crítica. Hay varias opciones para hacerlo, especialmente teniendo en cuenta que esto debe producirse mientras GSM-R todavía está en funcionamiento y ocupa partes de una de las dos bandas de espectro (a 900 y 1900 MHz) que se utilizarán para FRMCS eventualmente. Aprovechar las amplias características de 5G NR de manera efectiva en la nueva banda de espectro ferroviario desocupada de 1900 MHz, y colaborar con los operadores de redes móviles (CSP) según sea necesario, es una forma rentable y preparada para el futuro de comenzar a implementar FRMCS junto con GSM-R y expandirlo a largo plazo.
