Railnet - internet ve vlaku a na nádraží André Storck,Werner Clas, Martin Herberg Stručný obsah Deutsche Bahn a.s. a T-Mobile mají společný cíl: první rádiový internetový přístup ve vlacích ICE. V rámci společného projektu Railnet byl v prosinci 2005 zahájen pilotní pokus, při němž byla tato technika instalována ve vysokorychlostních vlacích na trati Kolín n. R. - Dortmund. Nadto bylo 20 velkých nádraží kompletně vybaveno jako tzv. HotSpot. Aby bylo možno pokrýt stoupající potřebu internetových služeb ve vlacích a na nádražích, osvědčila se spolupráce poskytovatele mobility s telekomunikačním podnikem jako aktivní model činností pro oba partnery. V předloženém příspěvku se popisuje funkčnost a možnosti instalovaného systému. 1. Úvod Dne 20. prosince 2005 odstartovali Hartmut Mehdorn, předseda představenstva Deutsche Bahn AG (DB AG), a Kai-Uwe Rikke, předseda představenstva Deutsche Telecom AG, během společné tiskové konference pilotní fázi „Internetu na nádražích a ve vlacích“. Od té doby mají cestující ve vlacích ICE mezi Kolínem n. R. a Dortmundem možnost, pokud jsou jejich koncové přístroje přizpůsobeny síti WLAN, surfovat po internetu, posílat e-maily nebo se napojit na firemní síť (WLAN - Wireless Local Area Network, bezdrátová místní radiová síť). Nadto bylo 20 velkých nádraží podél testovací trati vybaveno vysílacími místy, tzv. HotSpots (HotSpot je vysílací místo, na kterém se veřejně nabízejí bezdrátové služby místní radiové sítě. Širokopásmové připojení na internet zajišťuje pohodlnou rychlost surfování v obvodu od 50 do 100 m. Výraz používají především velké podniky telekomunikačních služeb), takže lze i pobytu na nádraží využít k připojení na internet. Základem pro tuto službu je spolupráce společností T-Mobile Deutschland a Deutsche Bahn a.s., která byla poprvé představena veřejnosti při příležitosti veletrhu CeBIT v březnu 2005. Vyhlášeným cílem obou partnerů je spolupráce na vývoji a zavádění nových technik, které mají cestujícím zabezpečit připojení se na internet podél celé trasy cesty, tzn. zvláště ve vysokorychlostních vlacích ICE, a to téměř bez omezení. Startem pilotního úseku oba partneři nyní dosáhli důležitého milníku ve vývoji a zavádění této služby. 2. Předvedení na veletrhu CeBIT 2005 V průběhu veletrhu CeBIT 2005 stvrdili předsedové představenstev DB AG Hartmut Mehdorn, T-Mobile International René Obermann a Kai-Uwe Rikke ze společnosti Deutsche Telecom AG spolupráci svých podniků v „Letter of Intent“ (předběžná dohoda). Šéf dráhy Mehdorn to shrnul takto: „S Railnet se pro naše zákazníky ještě zlepšíme. Bezdrátově z nádraží a z ICE do internetu - s dráhou a společností TMobile to bude od roku 2006 možné“. Podle rešerší trhu si každý druhý cestující v ICE přeje odesílat nebo přijímat e-maily nebo během jízdy surfovat po internetu. Vlak 1
poskytuje ideální podmínky k efektivnímu využití doby jízdy, což u automobilisty nebude nikdy možné. Za Telecom poukázal představitel na to, že mobilní datová komunikace s širokopásmovou kvalitou je v jedoucích vlacích s vysokou rychlostí, na rozdíl od zařízení HotSpots na nádražích, velmi náročnou technologickou výzvou. Přesto ale nastal správný okamžik pro umístění této, směr určující, inovace na železnici. Zde budete v budoucnu cestovat on-line Pilotní trať s nabídkou off-line informací & přístupu na internet Nabídka off-line informací Nabídka off-line informací & přístup na internet WLAN na nádražích a halách DB (WLAN - bezdrátová místní radiová síť) WLAN v halách DB WLAN na nádražích * WLAN v hale DB na nádraží Zoo. WLAN na nádraží Berlín-východ ** WLAN na nádraží Kolín n. R.-Deutz
Obr. 1: Přehled HotSpots (vysílacích míst s veřejnou nabídkou bezdrátové služby místní radiové sítě) na počátku pilotní fáze 2
3. Výstavba partnerství V prvním kroku projektového záměru převzala společnost T-Mobile v květnu 2005 současný a úspěšný provoz služby WLAN v halách velkých nádraží DB, který byl pod názvem rail&mail od konce roku 2002 nabízen DB AG na 12 nádražích a často využíván, zvláště cestujícími na služební cestě. S přejímkou nabídky rail&mail společností T-Mobile se v halách objevil nejen hlavní realizátor HotSpots v Německu, nýbrž současně se zřetelně zjednodušilo pro zákazníky jejich využívání nejrůznějšími možnostmi vyúčtování. V dalším kroku se rozšířila služba HotSpot na celkem 20 pilotních nádraží pro veškeré okruhy, určené pro veřejnost, jako jsou čekací zóny a nástupiště, ale i skupiny obchodů a trhy. Průkopníkem zde bylo hlavní nádraží ve Frankfurtu n. M.: u příležitosti poháru konfederace FIFA v červnu 2005 vybavila společnost T-Mobile HotSpoty již značné části oblastí, určené pro veřejnost na největším německém nádraží. Tím byly dány k dispozici služby lidem, poprvé i mimo haly DB, dojíždějícím za prací příměstskou dopravou nebo příležitostným cestujícím během jejich pobytu na nádraží. Do doby oficiálního startu pilotní fáze bylo vybaveno nabídkou HotSpots dalších 19 velkých nádraží (obr. 1). V dále uvedených nádražích je možno se připojit on-line pouze s přístroji, přizpůsobenými síti WLAN: Augsburg hl.n., Berlín-východní nádraží, Bochum hl.n., Dortmund hl.n., Düsseldorf hl.n., Essen hl.n., Frankfurt n. M. hl.n., Frankfurt n. M.letiště, Hamburk hl.n., Hannover hl.n., Hannover-výstaviště/Laatzen, Kolín n. R. hl.n. Zatímco informace DB jsou pro všechny uživatele k dispozici zdarma, započítává si T-Mobile připojení na internet za obvyklých podmínek. Pro alternativní způsoby placení kreditními kartami je služba k dispozici všem cestujícím a návštěvníkům nádraží. Paralelně s dostavbou nádraží bylo vybaveno 7 vlaků ICE pro přístup na internet a testovací trať Kolín n. R. - Dortmund příslušnou radiotechnikou pro spojení vlak „země“. Společnost T-Mobile spolupracovala na technologii ve vlacích se společností TSystems Enterprise Services GmbH ve Frankfurtu n. M. za spolupůsobení mezinárodních partnerů, jako byly Cisco System GmBH a Intel Deutschland a vyvinula spolu s dráhou spolehlivou datovou komunikaci mezi vlaky ICE a vysílacími/přijímacími zařízeními na „zemi“. K poučným poznatkům patřilo zjištění, že radiové napojení vysokorychlostních vlaků je technicky podstatně náročnější než u letadel. Zatímco v letadlech „line of sight“ (přímý signál) umožňuje v kterékoliv době bezproblémové uplatnění satelitní technologie, neexistuje tato možnost ve stejné míře u vlaků vzhledem k tunelům, nádražím a obtížným topologickým poměrům. Proto jsou pro vlaky zapotřebí v každém případě i pozemní radiové infrastruktury. T-Mobile využívá pro pilotní projekt své stávající infrastruktury (stožáry pro příjem a vysílání signálů) a kromě toho zkouší nasazení dalších alternativních přenosových technik (UMTS - Universal Mobile Telecommunications System - mobilní radiový standard třetí generace). Na podzim roku 2005 se provedly rozsáhlé testy pro důkladné vyzkoušení uplatněného hardwaru a softwaru. Při nich se prokázala nasazená technika i kvalita přenosu dat jako spolehlivé a stabilní. V přenosu dat do jedoucích vysokorychlostních vlaků v DSL kvalitě (DSL - Digital Subscriber Line, širokopásmové digitální spojení přes telefonní sítě) vstoupily dráha a T-Mobile nejen na technicky novou půdu, nýbrž se tím zařadily i mezi inovační novátory.
3
4. Start zkoušek se zákazníky Dne 20. prosince 2005 předsedové představenstev Telecomu Kai-Uwe Rikke a její dceřiné společnosti T-Mobile International René Obermann a DB AG Hartmut Mehdorn konečně představili pilotní projekt veřejnosti. Po „první jízdě“ z Kolína n. R. do Dortmundu s asi 100 novináři, kteří se mohli přesvědčit o stabilitě a výkonnosti systému, byla odezva medií převážně pozitivní. 5. Internet ve vlaku Se startem pilotního projektu mohou cestující nyní ve vybraných vlacích ICE mezi Kolínem n. R. a Dortmundem připojit na internet své koncové přístroje, vhodné pro síť WLAN, např. laptopy, telefony s možností přenosu dat a PDA (osobní digitální asistent - kapesní počítač) a přijímat nebo odeslat e-maily, připojit se na firemní síť (Intranet) nebo jednoduše pouze surfovat. Přístup na službu WLAN se děje prostřednictvím tzv. přístupového portálu, který uživatelům nabízí, vedle možností připojení k internetu, i místní informační nabídky společnosti T-Mobile a dráhy, uložené v paměti vlakového serveru. Tak je dána k dispozici, vedle aktuálních informací dráhy o službách a cestě, i rozsáhlá informační nabídka společnosti T-online. Na tzv. „Moving Map“ mohou cestující sledovat stávající pozici vlaků na mapě. Na pokračující cestě pilotních vlaků mezi Kolínem n. R. a Mnichovem není sice přístup na internet již možný, ale místní nabídka informací s aktuálními zprávami a službami dráhy a společností T-Mobile je i nadále k dispozici. „Datové čerpací stanice“ na vybraných nádražích slouží, při současném zastavení vlaku, k pravidelné aktualizaci jejich obsahu. 6. Způsob fungování systému Obr. 6 podává přehled o celkové architektuře projektu Railnet, kterou lze zhruba rozdělit do čtyř dílčích oblastí: - technika ve vlaku, - vybavenost nádraží, - spojení vlak -“země“ a - ústřední systémy
4
Obr. 6: Celková architektura systému Railnet 6.1 Technika ve vlaku a spojení vlak - „země“ Ústřední součástí vybavenosti vlaku je vlakový server, který je vždy umístěn ve středním voze vlaku č. 5. Skládá se ze tří serverů: Gateway Train, Access Server a Application Server. Gateway Train (vlaková ústředna - vstupní a výstupní vlakový server) Gateway Train řídí spojení směrem ven, tzn. do mobilní radiové sítě společnosti T-Mobile. Prostřednictvím speciální, na středním voze č. 5 umístěné širokopásmové vlakové antény, je vlak připojen jako „jedoucí HotSpot“. T-Mobile se z toho důvodu připojuje na různé sítě: na speciálně pro spojení online určených úsecích tratě, což v pilotním projektu je trať Kolín n. R. - Düsseldorf Duisburg - Dortmund, se dosahuje širokopásmového připojení vlaku přes skupiny většího počtu kanálů UMTS (Univerzální mobilní telefonní systém). V nádražích, pokrytých sítí WLAN, se změní toto spojení na WLAN a podél ostatních tratí, které nejsou dosud uvolněny pro nabídku on-line, se spojení uskutečňuje prostřednictvím úzkopásmového spojení přes v celé síti existující síť GPRS (General Packet Radio Service), aby bylo možno zabezpečit všeobecnou kontrolu vlaků provozními řídícími systémy společnosti TMobile. O bezstykové, pro zákazníka neslyšitelné, přepojení mezi těmito různými sítěmi dbá speciální software ve vlakovém serveru, který má svůj protičlánek (komunikačního partnera) na straně „země“ (Gateway HSA), který spojuje signály z různých sítí. Access Server (přístupový server) Accesss Server ovládá přístroje WLAN uvnitř vlaku. Obsahuje potřebné systémy, jako např. DHCP Server (DHCP - Dynamic Host Configuration Protocol) pro přidělení IP adresy zákazníkům (IP - Internet Protocol), jakož i DNS server (DNS - Domain Name
5
System) k rozlišení URLS (Uniform Resource Locator, jednotný zdrojový lokalizátor) na IP adresách a slouží k uspořádání a kontrole aktivních součástí ve vlaku.
Obr.7: Vlaková anténa
Obr. 8: Rádiové pokrytí vozu Application Server (uživatelský server) V Application Server je uložen místní obsah (paměti) – Kontent - ve vlaku, tzn. Landing Page (úvodní strana portálu) a rovněž i palubní Entertaiment Content, jako např. aktuální zprávy a hry. Funkčně - technické pokrytí vozů (obr. 8), a tím rozhraní ke koncovým přístrojům cestujících, tvoří WLAN Access Points (AP - přístupové body) podle standardu IEEE 802.llb/g, přičemž každý vůz je vybaven dvěma přístupovými body. K propojení jednotlivých vozů jsou uplatněny radiové spoje, zde jsou použity tzv. WLAN Bridges. Jak pro AP, tak pro WLAN Bridges jsou nutné speciální přístroje, neboť standardní přístroje nejsou vhodné pro provoz ve vlacích (mechanické namáhání a teplota okolí). Přístroje jsou umístěny ve vozových počítačích (po jednom ve voze), antény jsou upevněny přemístitelně a opticky neutrálně pod střechou, aby se docílilo optimálního radiového spojení. Obr. 9 ukazuje přemístitelnou anténu pro WLAN Access Point, obr. 10 přemístitelnou anténu pro WLAN Bridge a obr. 11 vozový počítač.
Obr. 9: Přemístitelná anténa přístupového bodu
6
Obr. 10: Přemístitelná anténa sítě WLAN Bridge
Obr. 11: Vozový počítač 6.2 Ústřední systémy Pokud se týká sítě WLAN společnosti T-Mobile, posuzují se vlaky Railnet v principu zjednodušeně jako další HotSpots, analogicky jako stávající HotSpots v hotelech, na letištích nebo veletrzích. Celková správa zákaznických záležitostí, tzn. ověření oprávnění, autorizace a odpočet, se provede v ústřední oblasti služeb společnosti T-Mobile, speciálně zřízené pro WLAN. Pro Railnet jsou zde navíc: - ústřední O&M Server (O&M - Operations and Maintenance, server pro provoz a údržbu) pro provoz a kontrolu vlaků. Do tohoto serveru vstupují shromážděná
7
-
varovná hlášení, případně z tohoto serveru mohou být přehrány změny sestavy nebo aktualizace softwaru, již zmíněný Gateway HSA jako protičlánek k softwarovému souboru programu k ovládání nepřetržitého přenosu prostřednictvím různých mobilních radiových sítí, Staging Server (vynášecí server) pro sběr palubního obsahu (paměti) - Onboard Content - z různých zdrojů. Staging Server slučuje dodané informace a sestavuje aktuální soubory, které se předávají prostřednictvím IP sítě společnosti T-Mobile do staničních jednotek (Station Units), umístěných v pilotních nádražích.
6.3 Vybavení nádraží V rámci pilotního projektu bylo celkem 20 nádraží pokryto sítí WLAN. Pokrytí WLAN sleduje dva účely: za prvé poskytuje cestujícím i na nádražích přístup k veřejnému internetu, jakož i k dalším bezplatným nabídkám DB AG a za druhé tato nádraží slouží jako datové čerpací stanice k tomu, aby se během zastávky vlaku přehrály aktualizace obsahu (paměti) do vlaků. Technicky se tato kombinace požadavků uskutečňuje přes dvě rozdílné sítě VLAN (VLAN - virtuální WLAN) s různými SSID (SSID - Service Set Identifier, obslužný soubor identifikace). VLAN pro přístup zákazníků na veřejný internet vyzařuje známé a na všech HotSpots společnostmi T-Mobile a T-Com v Německu uplatňované SSID „T-Mobile - T-Com“. Jestliže zákazník spustí prohlížeč na svém koncovém přístroji, přizpůsobeném WLAN (laptop nebo PDA), indentifikuje tuto službu SSID a dostane se přes toto spojení na internet. Přístupové servery na kolejích dálkové dopravy vyzařují další ukrytou a zakódovanou SSID. Na ni se napojuje vlaková ústředna přijíždějícího vlaku a dotazuje se přes uživatelský server, zda je k dispozici ve staniční jednotce pro tento vlak aktuální soubor obsahu (paměti). Aktualizace obsahu (paměti) vyžaduje speciální mechanismy, aby bylo možno správně řešit předčasné přerušení spojení (při odjezdu vlaku před ukončením procesu aktualizace). Je třeba konstatovat, že vlivem těchto předčasných ukončení nevznikají žádné „mrtvé“ spoje v portálu (tzn. odkazy na strany a obsah, které se ale přitom nepřenesly). Souhrnně vydá uživatelský server cestujícím ve vlaku nový, to je úplný, obsah jen tehdy, pokud bude plně přenesen. Pokud tomu tak není, sestaví se prostřednictvím vynášecího serveru delta paket, které umožní postupnou aktualizaci obsahu ve více časových úsecích, takže nejpozději po několika zastaveních vlaku se přenese úplný aktuální stav. Tato metoda umožňuje včasnou aktualizaci nových zpráv. Rozsáhlá aktualizace spíše statického obsahu (např. příštích filmů nebo hudebních titulů), případně aktualizace softwaru z O&M Serveru, probíhají v okrajových časech dne v oblastech vlaku pro vyhledávání a přípravu informací. 6.4 Zákaznické rozhraní a nabídka Cestující ve vlaku se nejdříve dostane na portál, tj. na úvodní stranu Landing Page (obr. 12). Zde najde jak palubní nabídku - to jsou informace společnosti T-Online, např. aktuální zprávy z politiky, hospodářství, sportu, hudby a filmu, tak informace Deutsche Bahn, jakož i možnosti přihlášení se (Login) k využívání veřejného internetu. Úvodní strana je ještě ve vlaku (na uživatelském serveru). Jakmile cestující zmačkne knoflík „Hier eintretten“ (Zde vstoupit), naváže se v oblastech s on-line spojením vlaku spojení s ústřední službou Service Area společnosti T-Mobile. Po proběhlém odsouhlasení je
8
cestující připojen na veřejný internet a má zde nárok na všechny požadované služby, jako e-mail, surfování nebo připojení na svoji firemní síť.
Připojení k internetu
Palubní obsah (paměti): služby a nabídky dráhy
Obr. 12: Landing Page (úvodní strana) ve vlaku Všechny důležité služby ve vlaku a na nádražích přehledně: cestovní informace, otevírací doby cestovních středisek a stanovišť taxi, sdílení automobilů (Car-Sharing), prodejny na nádraží, jídla v restauraci ve vlaku, audio- a videoprogramy… a mnoho dalších www.bahn.de - Celý svět cestování: celé stránky nejčastěji navštěvovaných cestovních portálů v Německu můžete navštívit zdarma. Je jedno, zda uskutečníte rezervaci, vyvoláte aktuální údaje o příjezdu nebo odjezdu nebo budete si chtít rezervovat hotel… a mnoho dalších
7. Časový plán a perspektivy Pilotní fáze služby slouží zaprvé k tomu, aby se otestovala nasazená technika, případně uplatnění alternativních technik. Za další se pravidelně zjišťuje i spokojenost a chování cestujících při jejím užívání za účelem optimalizace nabídky. Po úspěšném ukončení testovacího provozu se má služba v Německu realizovat po tratích. Cílem je vybavení celé flotily ICE a celé traťové sítě ICE do roku 2012. Název originálu: Railnet - Internet im Zug und am Bahnhof Zdroj: ZEVrail Glassers Annalen, 130 (2006), květen, s. 200 - 207 Překlad: Jiří Mencl Korektura: ODIS
9
