Zielbild
Die Gigabitgesellschaft als technologischer Motor
In der Gigabitgesellschaft verändert sich der Anspruch der Fahrgäste an das Reisen. Bewusstere und nachhaltigere Formen wie das Reisen mit dem Zug werden relevanter, der Zug entwickelt sich in Richtung eines multimedialen Wohnzimmers, eines mobilen Büros oder virtuellen Hörsaals. Der Bedarf nach schnellem, sicherem und stabilem Internet im Zug steigt kontinuierlich. In den kommenden Jahren ab etwa 2030 wird der Datenratenbedarf in einem mit 1.000 Fahrgästen besetzten Zug auf mehr als 3 Gbit/s ansteigen (Studien Greenrail und Ofcom).
Mit dem von der Bundesregierung geförderten Innovationsprojekt „Gigabit-Zugausrüstung 2030“ haben es sich die Deutsche Bahn und ihre Partnerin Icomera zur Aufgabe gemacht, innovative Zugausrüstungslösungen für die Datenversorgung mit WLAN im Zug weiterzuentwickeln und unter realen Bedingungen zu erproben, um WLAN im Zug auf Gigabitgeschwindigkeiten zu bringen.
Die Nutzung von WLAN als Zugangsnetz hat sich in weiten Teilen Deutschlands etabliert und wird von den europäischen Bahnen wie auch den Aufgabenträgern für den SPNV in Deutschland als Teil der Fahrzeugausrüstung zur Fahrgastversorgung betrachtet. Parallel entwickelt die Deutsche Bahn mit Partnern die Möglichkeit weiter, mobilfunktransparente Scheiben in Zügen einzusetzen und es so zu ermöglichen, dass Fahrgäste ohne WLAN-Nutzung direkt mit ihrem Mobilfunknetzbetreiber telefonieren und Datenservices nutzen können.
Für WLAN-Bandbreiten im Gigabitbereich sind neue technologische Antworten notwendig.
Im Innovationsprojekt „Gigabit-Zugausrüstung 2030“ wurden neueste Technologien für die Zugausrüstung mit WLAN erprobt und technologische Konzepte für die Zug-Land-Verbindung entwickelt und erforscht:
- Die neuen Generationen von WiFi 7 Access Points für mehr Bandbreite im WLAN-Zugangsnetz im Wagen und ein besseres User Management
- Sektorisierte Antennen für mehr verfügbare Bandbreiten entlang verschiedener Bahnstreckensituationen
- Hybride WLAN-Systeme zur Bereitstellung der Bandbreiten unterschiedlicher gleisseitiger Funksysteme im Zug. Konkret wurde die Nutzbarkeit US-amerikanischer LEO-Satelliten in Zügen technisch verprobt.
Technologie
Antennen
Das nächste Level!
Die neuesten WLAN-Standards bringen Highspeed in den Zug.
WiFi 7 Access Point verbinden die Mobilfunknetze mit dem WLAN-System. Die neueste Generation von Access Points nutzt alle verfügbaren WiFi Frequenzen (2,4 GHz, 5 GHz & 6 GHz) und verwendet mit dem aktuellen WiFi 7 Protokoll innovative Funktionalitäten. Sie ermöglichen höhere Datenübertragungsraten, effizienteres Management tausender Endgeräte, schnellere Verbindungen und eine sichere Datenversorgung.
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In die richtige Richtung lenken!
Sektorisierte 5G Antennen nutzen alle Mobilfunkkapazitäten.
Sektorisierte 5G-Mobilfunkantennen empfangen gleichzeitig Signale von bis zu drei Funkmasten. Sie fokussieren die Signale in bestimmte Richtungen, sogenannte Sektoren, und empfangen auch Signale von entfernt stehenden Funkmasten in der Fläche. Mit drei Antennen-Sektoren können die verfügbaren Mobilfunkressourcen besser ausgenutzt werden und sie liefern so mehr Mobilfunkkapazität und Bandbreite für das WLAN.
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Satelliten im Low Earth Orbit
LEO Satelliten am ferneren Horizont - können zusätzliche Bandbreite in den Zug bringen.
Aktuell kann allein auf ein einziges US-amerikanisches LEO-Satellitennetz zugegriffen werden, SpaceX.
Die Europäische Kommission vergab im Oktober 2024 einen Konzessionsvertrag mit einer Laufzeit von 12 Jahren an das Konsortium SpaceRISE für die Entwicklung, den Einsatz und den Betrieb des sicheren europäischen Satellitenkommunikationssystems IRIS2. Es handelt sich um eine öffentlich-private Partnerschaft, die ein System aus mehr als 290 Satelliten in verschiedenen Umlaufbahnen und dem zugehörigen Bodensegment beschaffen soll, das ab 2030 öffentliche und kommerzielle Dienste bereitstellen soll. Satellitenfunknetze könnten eine Ergänzung terrestrischer Mobilfunknetze darstellen und für autonome Fahranwendungen, Sicherung kritischer Infrastrukturen, Kartierungs- und Überwachungsaufgaben, Umweltüberwachung, Zustandsinformationen und Hinderniserkennungen sowie Wetterauswirkungen und Warnungen mit Blick auf Verkehrswegeverfügbarkeit genutzt werden.(Quelle)
Im Projekt Gigabitzugausrüstung 2030 wurden die Qualität und technische Einsatzmöglichkeit von Satellitentechnologie mit den Projektpartnern betrachtet, um Geräteherstellern Impulse für die Weiterentwicklung der Technologien zu geben.
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Videos
Projektdokumentation
Sektorisierte 5G Antennen und neueste Generationen von WiFi Access Points bringen mehr Bandbreite in den Zug
Technologische Innovationen steigern die Leistungsfähigkeit der 5G Konnektivität. Wir erproben eine Vielzahl an technologischen Komponenten für eine Gigabitversorgung am Gleis, die über innovative WLAN-Systeme zu den Fahrgästen in den Zug gelangen. In einem zweiten Schritt identifizieren wir bahngeeignete Antennensysteme und installieren WiFi 7 Access Points für eine bessere WLAN-Versorgung. Dadurch haben wir eine performante Zug-Land-Verbindung geschaffen und den Gigabitzug realisiert.
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Ausblick
Die Gigabitversorgung im Zug funktioniert!
Mit der Kombination aus 5G Mobilfunknetz und innovativer Konnektivitätstechnologie in Zügen können wir den Fahrgästen die ganze Zeit über einen sehr performanten Datendurchsatz anbieten.
- Die neueste Wi-Fi 7 Generation liefert im Vergleich zu Wi-Fi 6 eine bis zu 4-mal schnellere Geschwindigkeit über die neuen 6 GHz Wi-Fi Frequenzen, bessere Modulation und höhere Kanalbreite, ebenso eine 20% höhere Datenrate und eine 100-mal geringere Latenz.
- Sektorisierte Antennen haben eine 3-fach höhere Datenrate als Rundstrahlantennen und ermöglichen 1 Gbit/s Bandbreite durch den Einsatz mehrere mobiler Basisstation der großen drei Mobilfunknetzbetreiber in Deutschland.
- LEO-Satelliten: Ortsfest ergeben sich gute Bandbreiten, die dem Fahrgast auf Basis des neu entwickelten und verprobten hybriden WLAN-Systems des Projektpartners icomera verfügbar gemacht werden konnten. Allerdings funktioniert der Satellitenfunk nicht in Bahnhöfen und Tunneln und die Zugfunkendgeräte sind aktuell nicht für den Einsatz in Zügen zugelassen. Mögliche Geschäftsmodelle mit EVU‘n und Marktangebote von Satellitenkonnektivität wurden nicht untersucht.
Partner
Eine Technologiepartnerschaft auf Augenhöhe
Die „Gigabit-Zugausrüstung 2030“ ist ein komplexes und hoch innovatives Projekt, das durch eine Entwicklungspartnerschaft geprägt ist. Für richtungsweisende Konnektivitätslösungen ist die Zusammenarbeit mit der Industrie im Schienenverkehr unverzichtbar.
Projektpartner:
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