Kommunikation und zukünftige Telematik-Dienste

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1 Kommunikation und zukünftige Telematik-Dienste Dr.-Ing. W. Griethe Kayser-Threde GmbH Wolfratshauser Strasse 48 D München Tel: +49 (0) Fax: + 49 (0) gr@kayser-threde.de Köln, 28. März 2003

2 ation Based Services Gegenwärtiger Stand Basistechnologien - Funktionalität heutiger Telematik-Endgeräte Ortung (Location Service) Daten-Processing Kommunikation - Ortungsinformation mittels Satellitennavigation ( m) Radionavigation ( m) Trägheitsnavigation (20 50 m) Funkzellenortung ( m)

3 ation Based Services Gegenwärtiger Stand Basistechnologien - Anwendung kombinierter Verfahren möglich - Aktuelle Position wird aus Empfangsdaten berechnet (Pseudoranges, Hyperbelverfahren, Koppelnavigation,...) - Stützung durch Referenz-Geoinformationen möglich (z.b. Gleiskarte) - Processing erfaßter Meß- und Betriebsdaten - Erstellung von Datentelegrammen in real time (SMS) - Kommunikation über Mobilfunknetze (GSM Bandbreite ca. 13 kbit/s) SatCom (Inmarsat, Orbcomm,...)

4 uelle Beispiele heutiger Telematik-Endgeräte piel 1: NavMaster / transportdata in verschiedenen Varianten 12-Kanal GPS-Receiver sowie GSM-Modem Kommunikation mit Leitzentrale via SMS S/W-Updates über Datenkanal Low-Power-Prozessor mit Aufweck-Timer Hochleistungsbatterie Robustes Stahltopf-Gehäuse mit nichtmetallischer Gerätekuppel Extern anschließbare Sensorik

5 piel 2: OPTIVA Fahrzeugausrüstung von Bombardier Transportation OPTIVIA Driver Terminal 2 3NGU RF-cable RG223 50Ohm 3NGU N TNC GPS/GSM Antenna Amplifier 3NGU N 7 RF-cable RG58 50Ohm/RF-cable RG217 50Ohm Lemo 3NGU NGU TNC 3NGU OPTIVIA Driver Terminal 1 3NGU plug device plug OPTIVIA Mobile 1 Terminal cable 2 device cable Terminal cable terminal strip power cable + power cable - 2x Power 0N 2x Discrete 5x RS422 3NGU NGU NGU NGU x RS232 1x RS485 3NGU NGU000110/3NGU000111/3NGU

6 ahrzeugkomponenten

7 cation Based Services - Zukünftige Technologien und Trends eue Übertragungstechniken: Von GSM über HSCSD und GPRS zu UMTS Mobilfunkstandard UMTS (Universal Mobile Telecommunications Service) GPRS (General Packet Radio) HSCSD (High Speed Circuit Switched Data) GSM / GSM-R (Global System for Mobile Communications) Verfahren TD - CDMA / WCDMA TDMA TDMA TDMA Datenrate 2000 kbps 21.4 kbps pro Kanal bei max. 8 Kanälen: bps (theoretisch) praktisch: max 50 kbps bps (2 x 9600) bps (2 x 14400) bei Nutzung von 4 Zeitschlitzen: kbps bps (Daten 9600 bps)

8 atellitenkommunikation als Alternative zum Mobilfunk Mobilfunknetz nicht lückenlos im internationalen Verkehr wird Roaming vorausgesetzt Alternativen: INMARSAT-C INMARSAT-D ORBCOMM GEO GEO LEO (GPS-Receiver im Modem eingesetzt (35 Microstar-Satelliten in 775 km Höhe) 300 bps 64 bps (SMS) 2400 / 4800 bps Nachteil: Zusätzliche Hardware; hoher Stromverbrauch; geringe Bandbreiten

9 ensorik-ankoppelung mittels Funkschnittstellen Bluetooth - Technik auf einem Chip < 1cm² - Stromspar-Modi: 30 Mikroamper im Sleep-Mode 60 Mikroamper im Hold-Mode 30 Milliamper im Operation-Mode - Datenrate max 721 kbps über Entfernungen bis 10 m DECT - Reichweite Basisstation > 100 m; max. 120 DECT-Verbindungen - Datenblock: 320 Bits in 420 Mikrosekunden; max. 32 kbps - Nachteil: Platinengröße und Stromverbrauch; mehrere Standards Infrarot-Kommunikation - IrdA-Standard (Infrared Data Association) - max. 115 kbps - Nachteil: Sichtverbindung über kurze Entfernungen Geoinformationen - stellen noch Engpass dar; geeignete Kartengrundlagen fehlen - Integration mit Daten nur im Einzelfall - Zugriff auf Geodaten auf Grund unterschiedlicher Formate erschwert

10 rtungskomponente: Von GPS über EGNOS zu Galileo - sicherheitskritische Anwendungen - Integrity Information - erhöhte Ortungsgenauigkeit em Gebiet der High-End Bahn-Telematik entwickelt Kayser-Threde eit drei Prototypen mit folgenden Hauptmerkmalen: ocompass: rail: ES: Kombination aus Hochpräzisions-Dualfrequenz-GPS- Empfänger mit integrierter 6-DOF Inertialeinheit Kombination eines L1 GPS/EGNOS- Empfängers mit einem Heading Sensor, Odometer und digitalem Streckenatlas für den Einsatz gemäß ETCS Integriertes System bestehend aus verschiedenen GPS/EGNOS-Empfängern mit unterschiedlichen Kommunikationssystemen (GSM, GPRS, INMARSAT D+, ORBCOMM)

11 Internet-basierte Technologien (Zugang Intranet) - Zugang analog, ISDN, ADSL,... - Festnetz Standards analog max. 56 kbps ISDN 64 kbps IDSL (ISDN DS2) 128 kbps ADSL (Asymmeteric Digital Subscriber Line) 768 bzw. 128 kbps V-ADSL (Universal DSL) HDSL (High Data Rate DSL) SDSL (Symmetric DSL) R-ADSL (Rate Adaptive DSL) VDSL (Very High Data Rate DSL) 2 Mbps 2 Mbps 784 kbps 32 kbps max. 50 Mbps

12 spiele zukünftiger Telematik-Dienste ternet-basierter Satelliten-Navigationsempfänger SISNET : EGNOS-basierte LBS Kombination von SatNav Internet und SISNET: Signal in Space through the Internet ESA Forschungsprojekt Zielstellung: Zugang des Anwenders zur Integrity-Information des EGNOS-Signals via Inmarsat GEO-Satelliten als auch via Internet

13 ardware des nwenders: PS-Empfänger plus SM / GPRS Modem möglicht Nutzung s SISNET-Service Architektur der SISNET basierten Anwenderlösung

14 ail-kommunikationsserver: Einheitliche Kommunikationsplattform, könnte alle zukünftigen Informations-Systeme der DB AG bedienen Zukünftiger Kommunikations-Standard der DB AG? WAN Zentraler Kommunikationsserver Regionale Kommunikationsserver... WLAN Access Point WLAN Bridge Access Point Bereitstellungsbereic h Access Point GSM / GPRS Datenkommunikation zeitunkritischer Daten über WLAN Datenkommunikation zeitkritischer Daten über GSM/GPRS

15 indung der Endgeräte über WLAN AccessPoint pfiff AiZ RiS.mobil MKS FileServer Neues mobiles Terminal mobilinfo Schadvormeldung EBuL WLAN mobil Kommunikationstform kommuniziert über ierte Verbindungswege tationären Zentralemen und nutzt das ale GPS zur itionsbestimmung des rzeugs WLAN Backbone GPS WLAN GSM / GPRS MKS Mobiler Kommunikationsserver

16 Sicherheitskritische Telematik Erzwungener Wettbewerb auf der Schiene infolge Liberalisierung Verdreifachung des Güterverkehrs nach D mit Ost-Erweiterung der EU erwartet Größter Umsatzträger der Bahnen sind Mineralöl- und Chemietransporte Beförderung gefährlicher Güter unterliegt strengen Anforderungen der Gefahrgutordnung z.b. Monochloressigsäure kristallisiert bei T < 20 C und bei T > 40 C werden Edelstahltanks zersetzt Telematik ein wichtiger Aspekt des Gefahrtgut- Transportes

17 herheitskritische Telematik Satelliten SMS Kommando von Zentrale SMS Meldung an Zentrale (GSM-R) Galileo GSM Datenkanal von Zentrale Software- Updates Deckel Temp. Entgleisungs Alarm zur Lok Sensorbus Funk Beschl. Sensor t Analyse Batterie Energie Entgleisung