Technologie-Studie: Evaluierung von Netzwerkprotokollen

Aufgabe

Die Kommunikation sämtlicher rechnergesteuerter Zug-Komponenten spielt eine wichtige Rolle bei der Modernisierung des Bahnverkehrs. In diesem Zusammenhang stellt sich die Frage, welches Bus-System und welches Netzwerkprotokoll für das CCS (Command Control and Signalling)-System künftiger Fahrzeuge geeignet sind.

Im Rahmen des smartrail-4.0-Programms – ein gemeinsames Branchenprogramm der Schweizer Bahngesellschaften SBB, BLS, SOB, RhB, TPF und VöV – sollte diese Frage geklärt werden. Ziel war die Entwicklung von Lösungen zur Modernisierung der Bahnproduktion.

Als ausgewiesener Experte für die Normen für Zugkommunikationsnetze (TCN), Mitentwickler von TRDP (Train Real Time Data Protokoll) und Entwicklungspartner der Shift2RAIL-/Safe4RAIL-Initiativen erhielt NewTec den Auftrag, alle infrage kommenden Protokolle zu evaluieren.

Lösung

Die Experten von NewTec analysierten zunächst die Anforderungen an den Fahrzeugbus (UVCCB – Universal Vital Control and Command Bus). Nach Zusammenstellung der bestehenden offenen Netzwerkprotokolle folgte die Evaluierung der Protokolle und ihrer Topologie. Dabei wurden insbesondere auch die Anforderungen der europäischen OCORA-Initiative (Open CCS On-board Reference Architecture) berücksichtigt.

Schnell stellte sich heraus, dass drei Protokolle (MVB, CANopen, Profibus) den Anforderungen des UVCCB nicht entsprachen. Die restlichen Protokolle wurden auf Herz und Nieren geprüft – u. a. wurden APIs, Übertragungssicherheit, TCMS-Kompatiblität, TCN-Integration und der Entwicklungssupport evaluiert. Es wurden zwei Szenarios durchgespielt. Im ersten Fall wurde das UVCCB als ein physisch in sich geschlossenes, vom TCN getrenntes System betrachtet, bei dem der Zugang zum TCMS nur über ein physisches Gateway erfolgt. Im zweiten Szenario wurde die Möglichkeit einer direkten Integration in das TCN der nächsten Generation geprüft. Hier wäre einerseits kein physisches Gateway mehr erforderlich, andererseits wäre eine engere Übereinstimmung mit den Netzwerkprotokollen nötig.

Die Ergebnisse der umfangreichen Evaluation sprachen für die Verwendung des Functional Distribution Frameworks (FDF), das im Rahmen von CONNECTA und Safe4RAIL/Shift2RAIL entwickelt wurde und auf dem Kommunikationsprotokoll TRDP basiert. Da die Entwicklung von FDF zum Zeitpunkt der Studie noch nicht vollständig abgeschlossen war, empfahlen die Experten von NewTec eine Zusammenarbeit mit CONNECTA.
Die Studie kann über die smartrail-4.0-website heruntergeladen werden („UVCCB Study Bus Technologies“).