Herkunft und Entwicklung

TRDP basiert im Wesentlichen auf dem ursprünglich proprietären IPTCom-Protokoll von Bombardier Transportation (heute Alstom) und wurde unter Beteiligung aller namhaften Hersteller und Zulieferer von rollendem Material entwickelt – darunter federführend NewTec. Die Weiterentwicklung koordiniert seither die Train Communication Network Open Source Special Interest Group, kurz TCNOpen, deren aktuelle „Full Partner" Alstom, Siemens, Toshiba, CAF und NewTec sind. Als Mitentwickler von TRDP war NewTec zudem an der 2020 im Rahmen des Schweizer Modernisierungsprogramms „smartrail 4.0" beauftragten Evaluierung offener TCN-Protokolle beteiligt, aus der TRDP als geeignetes Protokoll für den Fahrzeugbus hervorging – ein früher Beleg für die Praxistauglichkeit des Protokolls.

TRDP im Detail

TRDP setzt auf UDP (User Datagram Protocol) auf – ein verbindungsloses Übertragungsprotokoll mit geringem Overhead, das schnelle und robuste Datenübertragung ermöglicht. Für nicht zeitkritische Daten kommt bei Bedarf auch TCP zum Einsatz. Unterschieden werden zwei Datenarten:

• Prozessdaten (PD): kurze, zeitkritische Daten (max. 1432 Byte), die zyklisch per UDP an einen oder mehrere Empfänger gesendet werden (Push) oder vorzeitig angefordert werden können (Pull)

• Message-Daten (MD): nicht zeitkritische, längere Nachrichten, die auf Anforderung übertragen werden

Diese Trennung erlaubt es, sowohl performancekritische Steuerungsdaten als auch umfangreichere Informationsdaten über dasselbe Protokoll effizient zu übertragen.

TRDP und Safety

TRDP-Übertragungsstrecken gelten in der Regel als „Black Channel" nach IEC 61508 – sie erfüllen also selbst nicht die Anforderungen sicherheitsgerichteter Anwendungen. Für höhere Sicherheitsanforderungen (bis SIL 2) lassen sich TRDP-Telegramme jedoch durch die zusätzliche Sicherheitsschicht SDTv2 (Safe Data Transmission) schützen. SDTv2 erkennt Manipulationen und Fehler unter anderem durch Prüfung von Safety-Code, Sequenz, Latenz, Protokoll- und Userdatenversion sowie durch Kanalüberwachung. Mit dieser Schicht erfüllt TRDP die Vorgaben des Standards DIN EN 50159:2010 für die Kommunikation zwischen sicherheitskritischen elektronischen Systemen im Zug.

TCNOpen: Die offene Referenzimplementierung

Um Herstellern die Integration von TRDP zu erleichtern, stellt die TCNOpen-Initiative eine Open-Source-Implementierung für C bereit, gehostet auf Sourceforge unter der Mozilla-Lizenz MPL2. Sie deckt alle relevanten Aspekte von TRDP ab und ist modular aufgebaut – getrennt nach PD-Kommunikation und MD-Kommunikation – ergänzt um diverse Beispiel- und Hilfsfunktionen, die die Einbindung in eigene Projekte erleichtern.


Einige Funktionalitäten unterstützt der TCNOpen-Stack allerdings nur rudimentär, etwa die XML-basierte Konfiguration, die Erkennung der Zugtaufe oder die Thread-Handhabung. Diese Funktionen werden typischerweise in einem zusätzlichen High Layer oberhalb des TCNOpen-Stacks implementiert, um die offizielle C-API komfortabler nutzbar zu machen und die Entwicklung leistungsfähiger TCN-Anwendungen gemäß IEC 61375-2-3 zu beschleunigen. Hier bietet der NewTec NTOnTrack TRDP High Layer klare Vorteile.


Was das für Hersteller bedeutet

Für die zugweite Kommunikation über das Ethernet Train Backbone (ETB) ist TRDP inzwischen verpflichtend vorgeschrieben. Zunehmend verlangen Zughersteller TRDP aber auch für die Consist-interne Kommunikation über das Ethernet Consist Network (ECN) – ein Bereich, in dem bislang häufig CAN zum Einsatz kam.


Für Komponentenhersteller heißt das in der Praxis: Die Umstellung erfolgt meist konkret projektbezogen, sobald ein Auftrag TRDP im ECN vorschreibt. Der Wechsel ist dabei mehr als eine reine Softwarefrage: In der Regel steht der Umstieg von CAN auf Ethernet an, was eine neue Hardware-Schnittstelle sowie eine Anpassung der Kommunikationssoftware auf TRDP erfordert.


Wer diesen Umstieg frühzeitig vollzieht, kann sich an mehr Ausschreibungen beteiligen und ist bei künftigen Projekten mit ECN-Anforderung sofort lieferfähig.

Fazit

TRDP ist der zentrale Baustein für interoperable Zugkommunikation – leistungsfähig genug für heutige Anforderungen an flexible Zugzusammenstellung und mit SDTv2 auch für Anwendungen mit höheren Sicherheitsanforderungen geeignet.


Als Mitentwickler von TRDP und aktives TCNOpen-Mitglied unterstützt NewTec Fahrzeug- und Komponentenhersteller bei der Integration von TRDP in ihre Produkte – von der Architektur über die Implementierung bis zu Konformitäts- und Interoperabilitätstests. Mehr zu unserer Arbeit im Bahnbereich finden Sie auf unserer Railway-Lösungsseite.