Das Future Railway Mobile Communication System (FRMCS) ist ein Kommunikationssystem für Schienenverkehrssysteme. Es wird vom Internationalen Eisenbahnverband (UIC) koordiniert und gemeinsam mit der Europäischen Union und wichtigen Unternehmen der westeuropäischen Eisenbahnindustrie entwickelt. FRMCS soll als Nachfolger von GSM-R dem Zugfunk sowohl für Sprach-, als auch für Datenkommunikation dienen. Es erweitert dabei das bisherige Kommunikationssystem von ETCS als sicherheitsrelevante Schnittstelle des fahrenden Systems zur festen Bahninfrastruktur, sowohl um standardisierte zuginterne Kommunikation, als auch um formalisierte Funktionen zur externen Infrastruktur.
Für die beabsichtigte Ablösung ist eine vollständige Neuentwicklung gewählt worden, die nicht abwärtskompatibel ist und das bestehende System ersetzt. Die Ursachen liegen in stark erweiterten Anforderungen seitens des European Rail Traffic Management Systems (ERTMS) wie automatischem Zugbetrieb (ATO) und erhöhter Netzwerksicherheit (Cybersecurity). FRMCS lässt dabei offen, welcher Mobilfunkstandard verwendet wird. Inzwischen zeichnet sich die Nutzung von 5G ab.
Hinsichtlich des OSI-Modells ist das neue System oberhalb von Ebene 4 anzusiedeln, da es ausschließlich paketorientierte Kommunikation nach Internetstandards (TCP/IP) verwendet. Zur Bereitstellung des Gesamtsystems musste aber sehr viel Arbeit im Bereich der Kommunikationsgeräte, der Funknetzstrukturen sowie der Bereitstellung von spektraler Bandbreite geleistet werden.
Geschichte Die Weiterentwicklung des Eisenbahnbetriebsfunks war ein Kernthema der dritten Absichtserklärung der Europäischen Eisenbahnagentur (ERA) zu ERTMS im April 2012. In den folgenden Jahren legte die ERA eine Reihe von Studien dazu vor. Im Rahmen eines Arbeitspakets des Shift2Rail-Projekts, das aus dem Programm Horizont 2020 der EU gefördert wurde, sollten Anforderungen gesammelt, Standards und Spezifikationen definiert, Geschäftsmodelle analysiert und letztlich Prototypen für Feldtests zur Verfügung gestellt werden. Die ERA erwartete eine Systemdefinition bis Ende 2018, die Reife für Erprobungsanwendungen ab 2021 sowie erste kommerzielle Anwendungen ab 2023.
Als Verwalter der GSM-R-Spezifikationen EIRENE (Europe Integrated Railway Radio Network Enhancement) und MORANE (Mobile Radio for Railway Networks in Europe) startete die UIC die Untersuchungen um FRMCS im Jahre 2015 in Zusammenarbeit mit der gesamten Eisenbahnbranche. Der Antrieb dazu war hauptsächlich die Abkündigung der bisherigen GSM-Funktechnik ab 2030 und die damit verbundene Ermittlung der Migrationsbedingungen.
Nach ersten Übersichtsuntersuchungen legte die UIC ein strukturiertes Programm fest, um alle Aspekte der wichtigen Migration des Kommunikationsstandards im Eisenbahnsektor zu bedenken: Funktionsumfang von FRMCS mit den vermuteten Kommunikationsanforderungen für Modernisierung und Digitalisierung der Züge festlegen, welcher weit über den aktuellen Umfang von GSM-R hinausgeht; Spezifikationsmethoden: Findung und Festlegung von Benutzer-, funktionellen und Systemanforderungen; Standardisierungsstrategie: Einbindung der internen speziellen Anforderungen in vorhandene Mobilfunk-Normierungsprozesse (3GPP) durch aktive Beiträge des Eisenbahnsektors in den Normierungsgruppen SA1, SA2 und S6 mit ständiger Unterstützung des Europäischen Institutes für Telekommunikationsnormen (ETSI) TC-RT (Technical Committee for Rail Telecommunications); Spectrum-Strategie und Unterstützung von ad-hoc-Netzen in CEPT- / ECC-Gruppen: Die Erweiterung der digitalen Anwendungsbereiche von FRMCS wird weitere spektrale Bandbreite erfordern. Definition einer neuen Telecom On-Board Architecture (TOBA): Zusammenfassendes Funkgerät für alle Außenkommunikationsverbindungen der betrieblichen Dienste des Zuges Prüfung verschiedener Migrationsszenarien: Auswirkungen und technische Vorschläge für Eisenbahnbetreiber;
2016 lag eine User Requirements Specification für FRMCS vor.
Ende 2020 war FRMCS in einem Stadium, in dem die User Requirements Specification (URS) für eine erste Version (FRMCS V1) stabilisiert wird, die Functional Requirements Specification (FRS) und die System Requirements Specification (SRS) in einem vorläufigen Zustand sind, nach Review durch ETSI TC-RT die kompletten Listen für die Anwendungsfälle und für die Standardisierung entsprechend FRMCS V1 in den 3GPP-Prozess für die Aufnahme in die Releases 16 und 17 eingereicht worden sind. Anforderungen der Eisenbahnen flossen sukzessive in die 3GPP-Releases 16, 17 und 18 ein. Die Arbeit an Release 19 war Mitte 2023 im Gang.
Im Februar 2020 erschien die implementierungsunabhängige Anforderungsspezifikation der Benutzer an FRMCS in Version 5.0.0.
Dabei gibt es drei Meilensteine: Praktische Überprüfung der technischen, funktionalen und Systemelemente von FRMCS V1 zusammen mit wichtigen Telekommunikationslieferanten, um nach Anpassungen und Justierungen eine betriebsfähige Spezifikation zu erhalten; Lieferung einer abgeschlossenen FRMCS-V1-Spezifikation an die Europäische Eisenbahnagentur, die Ende 2022 in die TSI-ZZS-Revision aufgenommen werden kann; Schaffung aller Voraussetzungen zur Vorbereitung von praktischen FRMCS-Betriebserprobungen, die vor der produktiven Einführung 2025 notwendig sind.
Im November 2020 wurde das Projekt 5GRail gegründet, das bis 2023 abgeschlossen werden soll.
Mit Entscheidung vom 20. November 2020 beschloss das Electronic Communications Committee der CEPT, das gepaarte Frequenzband 874,4–880,0 und 919,4–925,0 MHz und das ungepaarte Frequenzband 1900–1910 MHz für Eisenbahnen in Europa als Railway Mobile Radio (RMR) bereitzustellen. RMR beinhaltet dabei GSM-R und Nachfolgesysteme wie FRMCS. Mit Beschluss vom 28. September 2021 verpflichtet die Europäische Kommission die Mitgliedsstaaten, bis zum 1. Januar 2022 die gepaarten Frequenzbänder 874,4–880,0 MHz und 919,4–925,0 MHz sowie, ab 1. Januar 2025, das ungepaarte Frequenzband von 1900 bis 1910 MHz für Bahnmobilfunk auszuweisen.
Ein Bündel von fünf Spezifikationen (in Version 1.0) zur Aufnahme in die TSI wurde Ende 2022 fertiggestellt. Seitens der UNISIG wurden vier Subsets der ETCS-Spezifikation entwickelt bzw. weiterentwickelt, unter anderem um den ETCS-Teil unabhängig von Änderungen am Anteil zur Telekommunikation zu machen. Die im September 2023 bekanntgemachte Neufassung der TSI ZZS () enthält eine Schnittstelle zu FRMCS (“FRMCS Readiness”). Der Fokus dieser TSI liegt auf einer FRMCS-Vorbereitung, sodass FRMCS später ohne wesentliche Änderung umgesetzt werden können soll. Ein Standard der ETSI sollte bis Ende 2022 vorliegen.
Eine zweite Version der FRMCS-Spezifikation wurde für das 3. Quartal 2024 vorgesehen, mit dem Ziel, dass die ERA im Rahmen einer „technical opinion“ diese im 4. Quartal 2024 in Kraft setzt. Darin sind alle notwendigen Funktionen von FRMCS für die Anwendungen Sprache, ETCS und ATO (GoA 1 und 2) ebenso enthalten wie alle Anforderungen aus der Interoperabilität in der EU. Hierbei flossen Erfahrungen aus 5GRail ein und FRMCS wurde hinreichend spezifiziert, um das Industrieprojekt „Morane 2“ zu beginnen. Im Rahmen dieses Projekts wurde auch vorgesehen, unter anderem Prototyp-Hardware in Labor- und Feldtests zu prüfen.
Mit der geplanten dritten Version der FRMCS-Spezifikation, die Ende 2026 zur Verfügung stehen und Mitte 2027 in Kraft gesetzt werden soll, soll schließlich die Pilotierungs- und Anwendungsreife erreicht werden.
Die Europäische Union unterstützt das Projekt 5GRail zur Validierung der FRMCS-Spezifikationen, für die die Prototypen sowohl für das strecken- als auch das fahrzeugseitige System entwickelt und getestet werden sollen. Darin sind neben der UIC (als Koordinator) und UNIFE auch mehrere Infrastrukturbetreiber (DB, SNCF, SBB, ÖBB, IP, NS), Lieferanten (Nokia, Kontron, Alstom, Thales, Siemens, CAF und Teleste) sowie Forschungszentren und Universitäten aus Frankreich und Dänemark beteiligt.
Einführung und Migration Für die Migration von GSM-R zum FRMCS wird ein zeitweiliger Parallelbetrieb beider Systeme als notwendig erachtet. Die Einführung von FRMCS soll allein in Europa schätzungsweise 25 Milliarden Euro kosten. Durch die geplante Verwendung des Frequenzbereichs bei 1900 MHz sind zusätzliche Funkstandorte erforderlich.
In der Schweiz soll FRMCS bis 2035 GSM-R ablösen. Dabei sollen die GSM-R-Standorte möglichst weiterverwendet werden. Das FRMCS-Netz sollte ab 2022 aufgebaut werden. Das Netz soll ca. 3800 km sowie bis zu 3500 Standorte für GSM-R und/oder FRMCS umfassen. Laut Angaben von Anfang 2023 sind 1800 Antennenstandorte für FRMCS geplant, die auch von den drei öffentlichen Mobilfunknetzbetreibern mit benutzt werden sollen. Aufgrund geringerer Reichweiten seien mehr Antennenstandorte als bisher erforderlich. Es werden verschiedene Ausrüstungsszenarien untersucht, darunter die Nutzung eines privaten Netzes oder eine Mischlösung von bahneigenem und einem öffentlichen Mobilfunknetz. Auf dieser Grundlage soll eine Ausschreibung erfolgen. FRMCS ist bei den SBB Teil des ERTMS-Kernsystems, das auch Stellwerke sowie ETCS Level 2 mit Führerstandssignalisierung umfasst.
Die Deutsche Bahn plant, FRMCS zwischen 2026 und 2035 einzuführen. Dabei soll ab etwa 2027 eine Betriebserprobung laufen. Zur Versorgung von ca. 33.000 Streckenkilometern waren im Endausbau zunächst zwei zentrale Standorte, etwa 50 regionale Standorte und etwa 9.000 Antennenstandorte geplant. FRMCS soll zunächst parallel zu GSM-R betrieben werden. Ein Roaming mit öffentlichen Mobilfunkanbietern ist geplant. Zunächst soll FRMCS bei 1.900 MHz betrieben und mit voranschreitender Migration zunehmend auch bei 900 MHz eingeführt werden. Durch die Nutzung beider Bänder soll im Endzustand ausreichend Bandbreite für Anwendungen wie ATO und automatisiertes Störungsmanagement bereitstehen. Als Grundlage für das FRMCS-Netz soll ein bahnbetriebliches IP-Netz auf der Grundlage von Lichtwellenleitern aufgebaut werden. Das Unternehmen kündigte Ende 2021 an, eine branchenweite FRMCS-Arbeitsgruppe zu bilden, die im Frühjahr 2023 ihre Arbeit aufgenommen hatte. Die Gruppe legte im November 2023 einen 50-seitigen Bericht vor. Die DB rechnet damit, GSM-R noch bis zu 2035 zu betreiben. Anforderungen zu FRMCS sollen im Übrigen in das betriebliche Zielbild eingearbeitet werden. Inzwischen (Stand: 2024) sind rund 20.000 Masten für FRMCS geplant. Ein im Juli 2024 bekannt gewordener Entwurf einer aktualisierten Studie zur flächenhaften Einführung der Digitalen Schiene Deutschland sieht für FRMCS Infrastrukturkosten von 6 Milliarden Euro vor, die aus der Leistungs- und Finanzierungsvereinbarung und dem Bedarfsplan der Bundesschienenwege finanziert werden sollen. Für den Pfaffensteigtunnel, der Ende 2032 in Betrieb gehen soll, wird eine reine FRMCS-Ausrüstung vorgesehen und GSM-R nur noch als Rückfalllösung geplant.
Die französische SNCF beauftragte 2023 Frequentis, ein Bahnfunksystem für das gesamte französische Netz zu entwickeln und bis 2030 einzuführen. Zusätzlich wurde Wartung bis zum Jahr 2036 bestellt. Unter anderem sollen über 3600 feste Endgeräte und bis zu 40.000 mobile Nutzer eingerichtet werden. Damit soll der Weg für die Umstellung auf FRMCS bereitet werden.