Banedanmark skal velge ny radio: Valget står mellom wifi og 5G

En historisk stor utvidelse av ulisensiert wifi i nedre del av 6 GHz tvinger nå Banedanmark til å oppgradere den trådløse nettverksteknologien på S-togets signalsystem før signalsystemet i det hele tatt er fullt tatt i bruk.

Det er tyske Siemens Mobility som leverer signalsystemet (CBTC) på hovedstadens S-tog, som i dag kjører over wifi i frekvensområdet 5925-5975 MHz.

Siden desember 2021 har imidlertid frekvenser over 5945 MHz vært fritt tilgjengelig for åpen og ulisensiert bruk av wifi, og derfor risikerer signalsystemet å bli forstyrret av wifi-signaler fra mobiltelefoner, datamaskiner og annen forbrukerelektronikk.

Ingeniøren avdekket først problemet i februar, men det var først i oktober 2021 at Siemens Mobility var klar med to konkrete løsninger på problemet.

480 MHz mer for wifi

Europeiske myndigheter og standardiseringsorganer har blitt enige om en felles utvidelse av wifi i nedre del av 6 GHz-frekvensbåndet på 480 MHz fra 5945 MHz til 6425 MHz. Utvidelsen trådte i kraft 1. desember i Danmark.

S-tognettets signalsystem, CBTC, sender i området 5925-5975 MHz og overlapper derfor med det nye åpne wifi-overføringsområdet.

Enten må Banedanmark fortsette med dagens wifi-løsning, som vil kreve en del oppgraderinger, fordi signalsystemet vil snevre inn det tilgjengelige frekvensspekteret fra 50 MHz til 20 MHz, altså i frekvensområdet 5915-5935 MHz. EU har utpekt dette som et spesielt frekvensbånd for bybaner i forbindelse med den store wifi-utvidelsen.

Et alternativt forslag fra Siemens er å omorganisere signalsystemet til å sende over teleselskapenes kommersielle 4G- og 5G-nettverk.

Det viser en tilgang til dokumenter som Ingeniøren har fått etter flere måneders venting. De to forslagene ble overlevert av Siemens Mobility til Banedanmark i oktober 2021.

Mindre båndbredde krever flere tilgangspunkter

Selv om Banedanmark velger å investere i den eksisterende wifi-løsningen, krever det en del oppgraderinger som Banedanmark må gjennomføre.

Den største kostnaden vil trolig være en økning i antall aksesspunkter langs S-Bahn. I dag er det 650 fysiske aksesspunkter langs S-tognettet, som ligger drøyt 600 meter fra hverandre.

Men det vil være behov for en rekke nye aksesspunkter, lyder det fra Siemens Mobility, da det tilgjengelige frekvensspekteret blir mindre. Fremover vil rekkevidden kun være rundt 400 meter.

I dag er radioene satt opp i kanaler på 2x20 MHz, og 2x5 MHz. I det nye frekvensbåndet er kun 20 MHz totalt tilgjengelig. Det vil også være nødvendig å utvide antall aksesspunkter i depotområder fordi det modifiserte systemet kun vil kunne levere en datahastighet per radioenhet som er fire ganger mindre enn det eksisterende signalsystemet.

Samtidig må det trekkes nye fiberforbindelser mellom de nye aksesspunktene, på samme måte som det vil være behov for å oppgradere datakraften i prosessorene (CPUene) i de 270 radioenhetene i S-togene som kommuniserer med aksesspunktene langs ruten.

For å unngå driftsforstyrrelser er planen at de nye aksesspunktene skal etableres selvstendig med egen kabling av fiberforbindelser og strømforsyning.

I forbindelse med at Folketinget vedtok den store infrastrukturplanen sommeren 2021, ble det satt av 100 millioner kroner til å endre overføringsområdet for S-togets signalanlegg. Ingeniøren har ikke fått tilgang til dokumenter i Siemens Mobilitys prissetting av oppgraderingen, så det er ukjent om de 100 millioner danske kronene vil være nok til den foreslåtte løsningen.

Wi-Fi 6E er ennå ikke utbredt

Så langt er bruken av de ulisensierte wifi-frekvensene i den nedre delen av 6 GHz relativt begrenset, da den er relativt begrenset til kommersielt tilgjengelig forbrukerelektronikk som kan sende på disse frekvensene. Kun såkalt Wi-Fi 6E-sertifisert utstyr, som telefoner og bærbare datamaskiner, kan bruke frekvensbåndet.

Apples populære Iphoner støtter ennå ikke Wi-Fi 6E, mens Samsungs nyeste flaggskipmodell Galaxy S21 Ultra har Wi-Fi 6E. Forventningen er at de fleste nye toppmodeller av både smarttelefoner og bærbare datamaskiner vil støtte Wi-Fi 6E om ett til to år, og da begynner S-togets signalsystem å bli presset.

«Vi er klar over at det teoretisk sett kan være en risiko for interferens med CBTC-systemets radiofrekvens ved åpning av 6 GHz-frekvensbåndet, noe som potensielt kan påvirke punktligheten. I Banedanmark er vi derfor i full gang med vår leverandør for å finne en teknisk løsning, og vi jobber med å løse problemet før det kan påvirke radiofrekvensen», forklarte Janus Steen Møller, direktør for Signalsystemer i Banedanmark til Ingeniøren tilbake i desember 2021.

S-toget på 5G

I forbindelse med tvungen oppgradering av S-togets signalsystem har Siemens Mobility åpnet for å flytte hele signalsystemet til 4G / LTE og på sikt 5G, som de danske mobiloperatørene er i ferd med å oppgradere til i hele landet.

Det vil bety at Banedanmark kan overlate driften av signalanleggets radiodel til mobiloperatører, som allerede har et forgrenet nett av mobilmaster i hovedstaden.

Det krever imidlertid at mobiloperatørene kan leve opp til en rekke tekniske spesifikasjoner.

Oppetiden må være like høy som på dagens signalsystem som krever 99,9 prosent tilgjengelighet per tilkobling. Så det må ikke være et eneste feilpunkt. Det må være maks <= 1,7 feil per år, responstiden, dvs. forsinkelsen, må være mindre enn 100 millisekunder. Pakketap bør holde seg under 1 prosent. Datakapasiteten er imidlertid begrenset til 160 kbit/s per tog, med mulighet for å skalere opp til 30 Mbit/s.

Samtidig foreslår Siemens Mobility bruk av to uavhengige mobilnettverk med ulike frekvenser og nettverk for å sikre oppetid og redundans.

Siemens Mobility opplyser at to danske mobiloperatører har akseptert de tekniske kravene, men at de trenger 1-2 år før de kan koble signalanlegget på mobilnettet sitt, blant annet fordi det må etableres nye masteposisjoner langs S-tognettet.

Bygging av en LTE/5G-løsning vil ta en del år, da ikke alle S-tog kan tas ut av drift samtidig for å erstatte radiosystemene. Først når den nye LTE/5G-teknologien er satt i drift kan du begynne å demontere wifi-komponenter som aksesspunkter, fiberkabler og strømforsyning.

Siemens Mobility forventer at en overgang fra wifi til LTE/5G vil ta 3-4 år, og at demontering av wifi-utstyr i etterkant vil ta ett år.

Samlet sett påpeker Siemens Mobility at en LTE/5G-løsning er teknisk mulig, og at Banedanmark dermed slipper å drifte egne radionett i fremtiden.

Siemens Mobility understreker imidlertid samtidig at prisen for å etablere og drifte denne typen nettverk er ukjent. Neste valg av enten wifi eller LTE/5G vil skje før det nye signalsystemet på S-linjen i det hele tatt er rullet ut.

Dette skjer først i slutten av 2022, da de siste strekningene mellom Sydhavn og Køge samt mellom Carlsberg og henholdsvis Høje Taastrup og Frederikssund tas i bruk.

Oslo har kjøpt et signalanlegg i 2027

Selv om wifi-standardene faktisk er utviklet for stasjonære formål, er løsningen i dag den mest utbredte for signalsystemer på bytog som S-tog og T-banetog. I 2020 vant mobiloperatøren Telia oppdraget med å levere mobilnett til signalanlegget til T-banen i Oslo. Selve signalsystemet er levert av Siemens Mobility.

Den gang sa Sporveiens toppsjef Cato Hellesjø i en pressemelding:

– Ved å styre det nye signalsystemet over eksisterende mobilnett bruker vi velprøvd teknologi på en ny og smart måte. Ved å utnytte utviklingen i mobilmarkedet får vi en bedre og mer framtidsrettet løsning med høyere driftssikkerhet, og vi unngår å bygge og vedlikeholde egne wifi-nett. Norges mobilnett er allerede bygget og kostnadene deles mellom ulike kunder.

Etter timeplanen i Oslo skal det nye LTE-baserte signalsystemet være i drift i 2027.

Banedanmark opplyser til Ingeniøren at de ennå ikke har tatt stilling til hvilken løsning de vil foretrekke og går videre med.

Denne artikkelen ble først publisert på Ingeniøren for deres abonnenter. Den er tilgjengelig på norsk for abonnenter av Ekstra gjennom vår samarbeidsavtale.