mini|GSM-R-Basisstation an der Schnellfahrstrecke Nürnberg–Ingolstadt
Global System for Mobile Communications – Rail(way) (GSM-R oder GSM-Rail) ist ein digitales Mobilfunksystem, das auf dem weit verbreiteten Mobilfunkstandard GSM aufbaut, jedoch für die Verwendung bei den Eisenbahnen erweitert wurde. Es wurde zum Nachfolgesystem vieler unterschiedlicher und inkompatibler analoger Funksysteme. In Deutschland wurden damit mehrere analoge Zugfunksysteme abgelöst, weshalb GSM-R auch als digitaler Zugfunk bezeichnet wird. Es ist gemeinsam mit dem European Train Control System (ETCS) grundlegender Bestandteil des European Rail Traffic Management Systems (ERTMS).
GSM-R wird auf 130.000 Streckenkilometern eingesetzt. Es soll in den kommenden Jahren schrittweise durch FRMCS abgelöst werden. Die Deutsche Bahn plant, FRMCS zwischen 2026 und 2035 einzuführen. Beide Systeme werden als Bahnmobilfunk RMR (von ) zusammengefasst.
Geschichte 1990 begann die Deutsche Bundesbahn (DB) mit dem Projekt DIBMOF (Dienste-integrierender Bahnmobilfunk). Das Funksystem sollte sowohl sicherheitsrelevante Informationen (z. B. die Linienförmige Zugbeeinflussung), betriebsinterne Dienste (z. B. Zugfunk) als auch externe Dienste (z. B. Reisendenkommunikation) integrieren. Das mit öffentlichen Mitteln geförderte Forschungsvorhaben sollte 1996 abgeschlossen werden. Erste Überlegungen, den damals vor der Einführung stehenden GSM-Standard zu nutzen, wurden im Rahmen von DIBMOF bereits 1989 angestellt.
Parallel liefen Untersuchungen, inwieweit die Nachrichtenübertragung in den Zug über einen Digitalfunk bei 900 MHz, entweder nach der GSM- oder der ETSI-Norm, realisiert werden könnte. Im Juni 1990 empfahl die CEPT zwei Frequenzbereiche von 870 bis 874 sowie von 915 bis 919 MHz, anschließend an das GSM-Frequenzband, für ein zukünftiges Funksystem der europäischen Bahnen. Nach einer Untersuchung der Frequenzverwaltungen wurde dieser Bereich im März 1991 für Bahnen reserviert.
Gestützt auf entsprechende Beschlüsse der europäischen Verkehrsminister (vom 4./5. Dezember 1989) setzte die EG-Kommission Anfang 1990 eine Projektorganisation mit Vertretern von Regierungen, Industrie und europäischen Bahnen auf. Unter Leitung der Generaldirektion Verkehr befasste sich in diesem Rahmen eine Arbeitsgruppe mit Problemen der Signalisierung und der Zugbeeinflussung. Aus einem längeren Meinungsbildungsprozess wurde ein Vorgehen festgelegt, das Elemente der Bahnen und der Industrie vereinigt. Daraus gingen neben dem Projekt Eurobalise und dem Projekt Eurocab das Projekt Euroradio hervor. In Kombination dieser Vorschläge wurde der Weg zu einer einheitlichen Zugbeeinflussung geebnet. Mit Beschluss vom 17. Dezember 1990 stimmte der EG-Rat für eine Vertiefung dieser Arbeiten.
Aus Kosten- und Zeitgründen wurden Ansätze für die Entwicklung eines eigenen westeuropäischen Eisenbahn-Funksystems verworfen und die Einführung eines eisenbahnspezifischen GSM-Systems weiterverfolgt: GSM-R. Die GSM-R-spezifischen Eigenschaften werden als Functional Requirements Specifications (FRS) und System Requirement Specification (SRS) definiert und veröffentlicht.
GSM-R ist ein Mobilfunkstandard, der seit 1992 vom Internationalen Eisenbahnverband (, UIC) betreut und weiterentwickelt wird. Neben der Sprachkommunikation dient GSM-R als Transportmedium für ETCS-Daten. Diese Daten ermöglichen neben der Zugbeeinflussung auch die Zugfernsteuerung, die Stellwerkskommunikation und die Überwachung technischer Betriebsparameter des Rollmaterials. Die UIC fasste die Entwicklung von GSM-R und das zu Beginn der 1990er Jahre ebenfalls in Entwicklung befindliche ETCS in einer Projektgruppe zusammen, welche gemeinsam mit der Europäischen Eisenbahnagentur (ERA) zur Herausbildung von ERTMS führte.
1993 fiel auf einer UIC-Sitzung in Danzig die offizielle Entscheidung für GSM-R in Europa.
Die technische Entwicklung wurde zuerst im Rahmen des Projekts EIRENE () koordiniert. Im Zuge der wachsenden Transportanforderungen und mit der Auflösung der osteuropäischen Wirtschaftsorganisation Rat für gegenseitige Wirtschaftshilfe (RGW) übernahm damit die Europäische Union (EU) mit der ERA im Bereich Zugfunk die Führung und arbeitete an einer einheitlichen, standardisierten und europaweit interoperablen Lösung. In der EG-Richtlinie 96/48 vom 23. Juli 1996 wird deshalb die Interoperabilität für den transeuropäischen Hochgeschwindigkeitsverkehr ab Mai 1999 zur gesetzlichen Pflicht gemacht.
In Folge verpflichteten sich im Jahr 1997 deshalb 32 europäische Bahnverwaltungen zur Einführung von GSM-R. Damit wurde die Interoperabilität bei der mobilen Kommunikation im Bahnbetrieb erstmals in weiten Teilen Westeuropas einheitlich festgelegt. Die funktionale Anforderungsspezifikation (FRS) wurde Ende Juni 1998 von den Generaldirektoren der Bahnunternehmen der UIC genehmigt. Ein weiterer Grund für die Einführung des neuen Funkstandards war, dass die analogen Funksysteme veraltet waren und somit nicht mehr wirtschaftlich zu betreiben waren. Allein die Deutsche Bahn betrieb seit den sechziger Jahren acht verschiedene Analog-Funk-Systeme: Zugfunk, Rangierfunk, Kfz-Funk, Betriebs- und Instandhaltungsfunk und weitere. Später beschlossen auch außereuropäische Bahnverwaltungen, GSM-R einzuführen.
Seit Ende 2006 erfolgt die koordinierte Entwicklung im Rahmen des Projektes European Rail Traffic Management System (ERTMS). In diesen Zeitraum fällt das Ende umfassender Praxistests, erster produktiver Einsätze von ETCS bei verschiedenen Bahnverwaltungen sowie der Beginn der Erarbeitung vielfältiger Verbesserungen für das 2016 verabschiedete Release 2 der ETCS Baseline 3.
Im Januar 2007 hatte ProRail in den Niederlanden als erster Eisenbahninfrastrukturbetreiber den Wechsel auf GSM-R vollzogen und sein analoges Netz abgeschaltet. Bis Herbst 2007 war GSM-R europaweit auf einer Länge von rund 60.000 km installiert und auf fast 40.000 km in Betrieb. Insgesamt sollten 148.000 km ausgerüstet werden.
Das Railway Interoperability & Safety Committee der Europäischen Union stimmte am 10. Februar 2016 einstimmig für eine Überarbeitung der Technische Spezifikationen für die Interoperabilität (TSI ZZS), die unter anderem die Baseline 1 der GSM-R-Spezifikation enthält. Wesentliche Neuerungen der Spezifikation waren die Unterstützung für General Packet Radio Service (GPRS) und eine bessere Dämpfung gegen Störeinflüsse öffentlicher Mobilfunksysteme. Mit EU-Verordnung 2016/919 vom 27. Mai 2016 wurden drei ETCS-Versionen – jeweils in Verbindung mit GSM-R-Baseline 1 – für verbindlich erklärt.
Technik Die technische Architektur eines GSM-R-Netzes entspricht weitgehend einem normalen GSM-Netz. Es hat dabei grundlegend die Kommunikation zwischen dem mobilen Endgerät und der fest installierten Nachrichteninfrastruktur zu gewährleisten. Die modular aufgebaute Netztechnik lässt sich in folgende drei Teilbereiche gliedern: Base Station Subsystem (BSS) Network Switching Subsystem (NSS) Operational Support System (OSS) Die sogenannte Luftschnittstelle bestimmt mit den Datenübertragungsmöglichkeiten des Funksystems wesentlich die Leistungsfähigkeit. Diese Kapazität wird als Bandbreite bezeichnet und kennzeichnet den nutzbaren Frequenzbereich.
Frequenzbereiche Grundlage aller technischen Implementierungen sind die durch die UIC frühzeitig eingeleitete Reservierung von Funkfrequenzen. Es war das Ziel, in allen Ländern gegebenenfalls anderweitige Nutzungen des reservierten Bereiches zu beenden sowie optionale Bereiche nutzbar zu machen. Die tatsächliche Zuteilung der Frequenzbereiche erfolgt durch die nationalen Regulierungsbehörden. Roaming zwischen GSM-R und öffentlichen GSM-Netzen ist möglich.
Die in Deutschland zuständige Bundesnetzagentur reserviert das 4 MHz breite UIC-Frequenzband, welches derzeit für GSM-R genutzt wird: Uplink: 876–880 MHz Downlink: 921–925 MHz Das UIC-Frequenzband wird durch 19 GSM-Kanäle mit einem Kanalabstand von 200 kHz aus dem R-GSM-Frequenzband genutzt.
Zusätzlich darf in Deutschland seit Ende 2009 (sowie u. a. auch in Liechtenstein, Österreich und der Schweiz) ein 3 MHz breites Frequenzband ('erweitertes' GSM-R, E-GSM-R oder ER-GSM) genutzt werden: Uplink: 873–876 MHz Downlink: 918–921 MHz E-GSM-R ermöglicht die Nutzung von weiteren 15 GSM-Kanälen mit einem Kanalabstand von 200 kHz. Die Nutzung von E-GSM-R ist bisher stark eingeschränkt. Benachbarte Funkanwendungen wie der Uplink der öffentlichen Mobilfunkanbieter im E-GSM-Frequenzband (880–915 MHz) oder Short Range Devices (SRD) (863–870 MHz) und militärische Funkanwendungen (870–873 MHz und 915–918 MHz) dürfen nicht gestört werden oder störten die zuverlässige Nutzung für die Bahnanwendung. Es ist aber eine Option für die parallele Einführung neuer leistungsfähigerer Funktechniken für Bahnanwendungen, die nach Abschaltung von GSM-R auch dessen Frequenzbereiche nutzen können.
Das erweiterte GSM-R-Frequenzband sollte in Deutschland ab 2015 genutzt werden. Es soll im Digitalen Knoten Stuttgart genutzt werden. Dabei wird auf eine BTS mindestens ein Kanal des Basisbandes aufgeschaltet, um Interoperabilität zu gewährleisten. Weitere Nutzungen des erweiterten Frequenzbandes wurden bislang nicht bekannt.
Infrabel beabsichtigt, einen Teil des erweiterten Bandes (Kanäle zwischen 919,6 bis 921,0 MHz) zu nutzen.
Nach einer ECC-Entscheidung von 2018 soll der untere Teil des E-GSM-R-Bandes (bis 919,4 MHz) für SRD-Anwendungen geöffnet werden. Daneben bestehen Bestrebungen, bei 919,9 MHz einen vierten RFID-Kanal einzuführen.
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 (GSM-R und FRMCS) auszuweisen. Damit steht ab 2022 mindestens ein Teil des erweiterten GSM-R-Frequenzbandes in den Mitgliedsstaaten der Europäischen Union zur Verfügung.
In Deutschland ist das erweiterte GSM-R-Frequenzband auch über 2033 hinaus nicht für andere Zwecke verfügbar.
Gerätekategorie GSM-R-Funkmodule werden nach Gerätekategorien unterteilt. Die Gerätekategorien tragen eine englischsprachige Bezeichnung und Abkürzung.