RAILsilient

Rail-to-Orbit Communication for Automated and Resilient Railway Operation

Timeframe

Institutions

• Chair of Networked Systems Modeling, TU Dresden
• Deutsche Bahn DB InfraGO AG

Team @ NSM

• Mario Franke (PI)
• Christoph Sommer

Funding

• BMBF

Description

Rail traffic is a key pillar for future sustainable mobility. In order to increase its capacity in terms of passenger as well as cargo transportations, novel applications like the European Train Control System (ETCS) and novel use cases like Automatic Train Operation (ATO), are going to be deployed. This requires low-latency and robust wireless communication with the control center. The current communication technology GSM-R cannot completely satisfy all requirements. Its successor, Future Railway Mobile Communication System (FRMCS), is currently developed. To improve the resilience of FRMCS, both 5G and alternative wireless communication technologies acting as a backup are foreseen. One of such technologies could be communication with LEO satellites.

The goal of project RAILsilient, thus, is to gain insights into the feasibility of such a rail-to-orbit system via simulative performance evaluation, especially taking realistic satellite topologies and 3D terrain information into account.

Beschreibung

Bahnverkehr ist ein Stützpfeiler zukünftiger nachhaltiger Mobilität. Um die Kapazität bzgl. Passagieren und Fracht zu erhöhen, werden in Zukunft innovative Applikationen wie z.B. das Zugsicherungssystem European Train Control System (ETCS) und Use Cases wie z.B. der automatisierte Fahrbetrieb (Automatic Train Operation, ATO) eingesetzt werden. Dies erfordert robuste Drahtloskommunikation mit geringen Latenzen zum Kontrollzentrum. Die aktuelle Kommunikationstechnologie GSM-R kann diese Anforderungen jedoch nicht vollumfänglich erfüllen. Ihr Nachfolger, das Future Railway Mobile Communication System (FRMCS) wird zurzeit entwickelt. Um die Resilienz von FRMCS zu verbessern sind sowohl 5G als auch alternative Technologien für Drahtloskommunikation, die als Absicherung agieren, vorgesehen. Eine dieser Technologien könnte Kommunikation mit LEO-Satelliten sein.

Ziel des Projekts RAILsilient ist daher, Erkenntnisse zur Realisierbarkeit eines derartigen Rail-to-Orbit-Systems mittels simulativer Leistungsbewertung zu erlangen, die insbesondere realistische Satellitentopologien und 3D-Geländeinformationen berücksichtigt.

Software

space_Veins

Selected Publications

• Mario Franke and Christoph Sommer, "Toward Space-Air-Ground Integrated Network Simulation with 4D Topologies," Proceedings of 19th IEEE/IFIP Conference on Wireless On demand Network Systems and Services (WONS 2024), Chamonix, France, January 2024, pp. 61–68. [DOI, BibTeX, PDF and Details...]