5G-Mobilfunk entlang der Schiene Gigabit am Gleis rückt näher

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Die Unternehmen Ericsson, O2 Telefónica, Deutsche Bahn und Vantage Towers ziehen ein positives Zwischenfazit ihres Projekts „Gigabit Innovation Track“. Nach der Forschungs- und Aufbauphase starten die Praxistests mit Deutschlands erstem 5G-Mobilfunkkorridor an einer Bahnstrecke.

Der Netzwerkausrüster Ericsson, der Telekommunikationsanbieter O2 Telefónica, die Deutsche Bahn und der Funkmastbetreiber Vantage Towers zeigen sich zufrieden mit ihren gemeinsamen Arbeiten zu Gigabit-Mobilfunk- und Datenverbindungen im Zug. Das vom Bundesministerium für Digitales und Verkehr mit rund 6,4 Millionen Euro geförderte Projekt zum „Gigabit Innovation Track“ (GINT) war im Mai 2023 gestartet.

Mithilfe von 5G-Mobilfunk-Technologie sollen Bahnreisende in Zukunft unterwegs kommunizieren, arbeiten oder sich beim Kinofilm entspannen können. Dafür sind nach Einschätzung von Fachleuten schon zu Beginn der 2030er-Jahre Datenraten von bis zu 5 GBit/s pro Zug notwendig. Das ist ein Vielfaches der mit heutiger LTE-Technologie möglichen Datenraten.

Für den Mobilfunkausbau bedeutet das einen Paradigmenwechsel: Bahnstrecken brauchen eine leistungsfähige 5G-Anbindung zusätzlich zum allgemeinen 5G-Ausbau in der Fläche, denn für große Datenraten braucht es große Kanalbandbreiten, die nur bei höheren Frequenzen verfügbar sind. Die im GINT-Projekt genutzten 3,6-GHz-Frequenzen von O2 Telefónica und dem Industriespektrum ermöglichen besonders schnelle mobile Datenübertragung, allerdings mit geringerer Reichweite als bei den heute für 4G-Mobilfunk eingesetzten niedrigeren Frequenzen: Ein Funkmast versorgt einen Umkreis von lediglich einem Kilometer.

Das GINT-Projekt testet deshalb 5G-Mobilfunkversorgung über spezielle Funkmasten entlang der Gleise. Solche Masten braucht auch der künftige 5G-basierte Bahnfunk, das „Future Rail Mobile Communication System“ (FRMCS). Rund 20.000 neue Masten werden für FRMCS in den kommenden Jahren deutschlandweit entlang der Schienen benötigt. Sie könnten auch die Basis für leistungsfähige Mobilfunk- und Datenverbindungen für Bahnreisende bilden.

Die Zwischenergebnisse sind vielversprechend:

• Die von Vantage Towers im Projekt entwickelten neuartigen Funkmasten aus standardisierten Metallbauelementen können kostengünstig industriell in Serie gefertigt und am Boden vormontiert werden; nicht jeder Mast braucht eine eigene Baustelle.

• Standardisierte Untergestelle gleichen Böschungsneigungen etc. aus. Sie werden zeitsparend im Boden verankert.

• Ein Bautrupp kann pro Tag bis zu drei Untergestelle errichten, ebenso kann ein Bautrupp bis zu drei Funkmasten am Tag montieren. Für den Aufbau eines Mastes inklusive Antennen auf das vorbereitete Untergestell ist lediglich ein Zwei-Wege-/Schienenbagger notwendig. Auch der Aufbau von Land oder per Helikopter ist möglich.

• Bei der rund zwölf Kilometer langen Teststrecke in Mecklenburg-Vorpommern hat es durch das Zusammenspiel der Projektpartner untereinander, mit der Regio Infra Nordost (RIN) als Betreiber der Infrastruktur sowie den Behörden vor Ort und dem BMDV als Fördermittelgeber keine acht Monate gedauert vom Projektstartschuss bis zur Inbetriebnahme.

Mobilfunkkorridore entlang der Gleise sind effizient und ressourcenschonend

• Die neuartigen Masten werden im Boden verankert, es müssen keine aufwendigen Fundamente mehr gegossen zu werden. Das spart Beton und CO₂.

• Die Masten für Mobilfunkkorridore entlang der Gleise passen sich mit rund 15 Metern Höhe in die Landschaft ein. Vielerorts entfallen sogar die oft langen Genehmigungsverfahren.

• Die Masten können gemeinsam für Mobilfunk und den künftigen Bahnfunk FRMCS genutzt werden. Es entstehen erhebliche Synergien zwischen der Digitalisierung des Bahnbetriebs und Highspeed-Datenverbindungen für Fahrgäste.

Erste Praxis-Checks bestätigen die Berechnungen und Vorarbeiten

• Die gleisnahen Antennen übertragen das Funksignal an und in den Zug.

• Die Netzkonfiguration wurde erfolgreich aus der Theorie auf die reale Testumgebung übertragen. Erste Messungen der Datenübertragung an der Strecke stimmen optimistisch für die weiteren Detailtests.

In den kommenden Monaten sind u.a. Messfahrten mit bis zu 140 km/h mit dem Laborzug der DB, dem advanced Train Lab (aTL) vorgesehen, um Erkenntnisse für Highspeed-Internet im Hochgeschwindigkeitsverkehr zu sammeln. Dabei werden auch die Effekte mobilfunktransparenter Scheiben untersucht: In einigen Wagen des aTL wurden die Scheiben mit einem innovativen Laserverfahren so bearbeitet, dass sie Mobilfunksignale besser durchlassen.

Außerdem werden Mehrfachantennen-Technologie (MIMO) und das sogenannte Beamforming getestet, bei dem Mobilfunksignale auf den fahrenden Zug ausgerichtet und mitgeführt werden. Dadurch können Funksignale optimal ausgesteuert und die Sendeanlagen energiesparend betrieben werden. Tests mit dem Zusammenschalten mehrerer Funkzellen zu einer („Combined Radio“) sollen aufzeigen, wie die Wechsel zwischen Funkzellen reduziert und damit – gerade bei hohen Geschwindigkeiten – noch stabilere Verbindungen möglich werden.

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