Peter Honeder
CTO | Unwired Networks
Ein neues Paradigma
Die zunehmende Modernisierung des Schienenverkehrs bringt eine stark wachsende Nachfrage nach Konnektivität und vernetzten Dienstleistungen an Bord mit sich. Züge benötigen heute robuste und zuverlässige Netzwerklösungen, um Dienste wie Fahrgastinformationssysteme, automatisierte Ticketabwicklung, Sicherheitssysteme sowie Train Control Systeme effizient zu betreiben.
Eine Schlüsselrolle in diesen Netzwerken spielen multifunktionale Geräte wie Router und Rail-Server. Sie ermöglichen nicht nur eine effiziente Verwaltung von Datenströmen, sondern auch die Virtualisierung essenzieller Anwendungen für den Zugbetrieb. Dieses Whitepaper beleuchtet die Architektur solcher Implementierungen, typische Anwendungsszenarien, mögliche Ausfallmodi sowie Strategien zur Verbesserung der Zuverlässigkeit. Zudem wird untersucht, wie diese Lösungen an Szenarien mit Zugkupplungen angepasst werden, bei denen mehrere Zugeinheiten zu einem einzigen Betriebssystem verbunden werden.
Typische Netzwerkarchitektur moderner Züge
Im Mittelpunkt der Netzwerkarchitektur moderner Züge stehen Router und Rail-Server, die je nach Bedarf entweder separat oder in einer integrierten Lösung verwendet werden, um den Aufwand und die Kosten zu minimieren. Diese Komponenten sorgen für eine zuverlässige Verbindung der Bordtechnologien untereinander sowie für die Kommunikation mit externen Netzwerken
Funktionen eines Routers
Ein Zugrouter erfüllt essentielle Aufgaben wie die Datenübertragung, die Verwaltung des Netzwerkbetriebs sowie den sicheren Fernzugriff. Typischerweise nutzt er auf Unwired Edge Cloud OS als Betriebssystem, eine Linux-Variante von OpenWRT, und bietet folgende Hauptfunktionen
LAN- und WAN-Management
Der Router koordiniert die Kommunikation zwischen den lokalen Bordnetzwerken und externen Netzwerken für einen unterbrechungsfreien Betrieb.
Uplink Aggregation
Durch die Kombination mehrerer LTE/5G-Modems, streckenseitigem WLAN und Satellitenverbindungen gewährleistet der Router eine robustere und leistungsfähigere Internetverbindung.
L2- und L3-Netzwerkdienste
Der Router übernimmt die Verwaltung von Layer-2- (Datenlink) und Layer-3- (Netzwerk) Diensten, um eine effiziente Weiterleitung und Verarbeitung von Daten innerhalb und außerhalb des Zuges sicherzustellen.
Fernzugriff und VPN-Dienste
Über sichere virtuelle private Netzwerke (VPNs) ermöglicht der Router den Fernzugriff und die externe Überwachung und Verwaltung der Bordsysteme.
Software-Defined Networking (SDN)
Lösungen wie Tailscale und ZeroTier erweitern die Netzwerkfunktionen durch Peer-to-Peer-Kommunikation und globale Steuerungsmöglichkeiten.
Funktionen eines Rail-Servers
Der Rail-Server dient als Virtualisierungsplattform im Zug und unterstützt den gleichzeitigen Betrieb mehrerer Anwendungen in separaten, isolierten Containern. Seine Kernfunktionen umfassen:
