Edge-Computing und sichere Ethernet-Netzwerke für den Schienenverkehr

Moxa präsentiert auf der InnoTrans 2026 in Berlin vom 22. bis 25. September ein Portfolio aus Bahncomputing, Ethernet-Netzwerktechnik und Cybersicherheit. Die Lösungen richten sich an zustandsbasierte Überwachung, CCTV-Analysen, Fahrgastinformationssysteme, Zug-Boden-Kommunikation und weitere datenintensive Anwendungen im Schienenverkehr.

Edge-Computing für Anwendungen an Bord von Zügen
Bahnbetreiber verarbeiten zunehmend Sensor- und Videodaten näher am Ort ihrer Entstehung, anstatt sämtliche Daten an zentrale Systeme zu übertragen. Dieser Ansatz unterstützt Echtzeitanwendungen wie Fahrgastzählung, Hinderniserkennung, Videoüberwachungsanalysen und zustandsbasierte Überwachung.

Moxa führt hierfür die Edge-Computer der V2000D-Serie ein. Die Systeme sind für die lokale Verarbeitung von Betriebsdaten ausgelegt und unterstützen Anwendungen, die einen kontinuierlichen Zugriff auf Daten an Bord erfordern.

Der kompakte V2202D verwendet einen Intel Atom Amston Lake Prozessor und kann bis zu acht Kameras aufnehmen. Er verfügt über zwei von außen zugängliche, verriegelbare M.2-Steckplätze und bietet damit lokale Speichermöglichkeiten für Anwendungen, bei denen Daten an Bord gespeichert werden müssen.

Der V2406D ist mit Intel Core 3 oder Core 7 Prozessoren erhältlich und unterstützt bis zu 16 Kameras. Das System verfügt über vier LAN-Ports und kann optional mit einem Schutz gegen Stromausfall ausgestattet werden. Diese Kombination ist für Anwendungen wie CCTV-Analysen und zustandsbasierte Überwachung vorgesehen, bei denen mehrere Videostreams erhebliche Datenmengen erzeugen können.

Der für das zweite Quartal 2027 erwartete V2426D basiert ebenfalls auf Intel Core 3 oder Core 7 Prozessoren. Seine modulare Architektur unterstützt verschiedene Anwendungskonfigurationen und KI-Beschleunigerkarten. Das System kann bis zu drei M.2-Laufwerke in RAID 0, RAID 1 oder RAID 5 aufnehmen und verfügt über vier Power-over-Ethernet-Ports.

Diese Konfigurationen ermöglichen die Verarbeitung und Speicherung von Daten direkt innerhalb des Zugnetzwerks. Für Bahnbetreiber kann dies die Abhängigkeit von der kontinuierlichen Übertragung unkomprimierter Video- und Sensordaten an entfernte Systeme verringern und gleichzeitig Anwendungen unterstützen, die eine lokale Datenverarbeitung erfordern.

Cybersicherheit für Bord- und streckenseitige Netzwerke
Bahnnetzwerke verbinden zunehmend Betriebssysteme, Fahrgastdienste, Kameras, Bordcomputer und Kommunikationsgeräte. Dadurch steigt die Zahl der vernetzten Komponenten, die vor unbefugtem Zugriff und Betriebsunterbrechungen geschützt werden müssen.

Moxa begegnet dieser Anforderung mit Geräten, die nach IEC 62443-4-2 Security Level 2 zertifiziert sind. Die Norm definiert technische Sicherheitsanforderungen für Komponenten industrieller Automatisierungs- und Steuerungssysteme. Dazu gehören unter anderem Anforderungen an Identifizierung und Authentifizierung, Systemintegrität, Vertraulichkeit, eingeschränkte Datenflüsse und Verfügbarkeit.

Das Unternehmen entwickelt zudem gemeinsam mit Kunden Produkte, die systemweite Anforderungen nach IEC 62443-4-2 Security Level 3 erfüllen sollen. Auf der InnoTrans plant Moxa die Demonstration von Cybersicherheitsszenarien für Zug-Boden-Kommunikation, Fahrgastinformationssysteme und CCTV-Netzwerke.

Dieser Ansatz ist für Bahnbetreiber relevant, die Anforderungen im Zusammenhang mit der NIS2-Richtlinie der Europäischen Union und dem Cyber Resilience Act erfüllen müssen. Cybersicherheitsmaßnahmen müssen dabei zunehmend direkt in die Kommunikationsinfrastruktur integriert werden, über die Bahnausrüstung miteinander verbunden ist, anstatt ausschließlich als separate IT-Funktion behandelt zu werden.

Zug-Boden- und streckenseitige Kommunikation
Die Zug-Boden-Kommunikation stellt die Verbindung zwischen Fahrzeugen, Leitstellen und Bahninfrastruktur her. Eine zuverlässige Datenübertragung ist erforderlich, um Betriebsinformationen, Fahrgastdaten, Diagnosedaten, Videodaten und weitere Anwendungen zwischen fahrenden Zügen und stationärer Infrastruktur zu übertragen.

Das Bahnnetzwerkportfolio von Moxa kombiniert kabelgebundene und drahtlose Kommunikationstechnologien für Anwendungen an Bord, die Zug-Boden-Kommunikation und streckenseitige Infrastruktur.

Eine der demonstrierten Funktionen ist ein Bandpassfilter für die Zug-Boden-Kommunikation. Dieser begrenzt die empfangenen Funksignale auf einen definierten Frequenzbereich und filtert Signale außerhalb dieses Bereichs heraus. In Bahnumgebungen mit mehreren Funkquellen kann eine solche Filterung dazu beitragen, Störungen der drahtlosen Kommunikation zu reduzieren.

Diese Anforderung gewinnt an Bedeutung, da Bahnnetzwerke zunehmend datenintensive Dienste übertragen. Fahrgastkonnektivität, CCTV, Diagnosesysteme und weitere Anwendungen an Bord können gleichzeitig betrieben werden und erhöhen damit die Anforderungen an zuverlässige drahtgebundene und drahtlose Netzwerkinfrastrukturen.

Geringerer Energieverbrauch bei Bahn-Ethernet-Netzwerken
Bahnbetreiber und Zughersteller berücksichtigen zunehmend den Energieverbrauch und den Platzbedarf von Netzwerkgeräten über deren lange Betriebslebensdauer.

Moxa führt die nächste Generation der Ethernet-Switches der TN-4500B-Serie ein, die für das zweite Quartal 2027 erwartet wird. Nach Angaben des Unternehmens ist die neue Generation bis zu 26 % kleiner, 30 % leichter und benötigt 35 % weniger Energie als die vorherige Generation.

Die Switches sind für schnelle Bordnetzwerke und Anwendungen wie WLAN an Bord, Videoüberwachung, Fahrgastinformationssysteme und Edge-Computing vorgesehen.

Die TN-4500B-Plattform unterstützt je nach Konfiguration zwischen acht und 28 Ethernet-Ports. Die Modelle bieten bis zu acht Gigabit-Ethernet-Ports und bis zu 24 PoE-Ports. Die Produktfamilie unterstützt einen Versorgungsspannungsbereich von 24 bis 110 VDC sowie einen Betriebstemperaturbereich von -40 °C bis 70 °C. Moxa gibt an, dass die Geräte die vorgeschriebenen Prüfanforderungen der EN 50155 für Anwendungen in Schienenfahrzeugen erfüllen.

Die Switches verfügen außerdem über eine Zertifizierung nach IEC 62443-4-2 Security Level 2. Zu den Funktionen für Netzwerkredundanz gehören Turbo Ring sowie Standardprotokolle wie RSTP, MSTP, STP und MRP.

Bahnstandards und langfristiger Einsatz
Kommunikationsgeräte im Schienenverkehr unterliegen Anforderungen an Umweltbedingungen, elektromagnetische Verträglichkeit, Sicherheit und Zuverlässigkeit, die sich von denen konventioneller Unternehmensnetzwerke unterscheiden.

Moxa gibt an, dass seine Bahnprodukte auf langfristige Verfügbarkeit ausgelegt sind und Normen wie IEC 61375, IEC 62443, EN 50155 und EN 50121-4 entsprechen. Diese Normen behandeln unterschiedliche Aspekte von Bahnelektronik, Kommunikationsnetzwerken, Cybersicherheit und elektromagnetischer Verträglichkeit.

Die Kombination aus Bordcomputing und Netzwerkinfrastruktur gewinnt an Bedeutung, da Bahnsysteme zunehmend auf eine verteilte Datenverarbeitung setzen. Edge-Computer können Kamera- und Sensordaten lokal verarbeiten, während Ethernet- und drahtlose Netzwerke diese Rechenressourcen mit anderen Bordsystemen, Leitstellen und streckenseitiger Infrastruktur verbinden.

InnoTrans 2026
Moxa wird diese Technologien auf der InnoTrans 2026 vom 22. bis 25. September in Berlin in Halle 4.1, Stand 550, demonstrieren. Die Vorführungen umfassen KI-gestützte Anwendungen an Bord, Cybersicherheit für vernetzte Bahninfrastruktur, Zug-Boden-Kommunikation, streckenseitige Netzwerke und energieeffiziente Ethernet-Infrastruktur.

Zusätzlicher Kontext :
Dieser Abschnitt behandelt technische Spezifikationen und den Wettbewerbsvergleich, die in der ursprünglichen Produktankündigung nicht enthalten waren.

Ethernet-Netzwerke für den Schienenverkehr bilden einen wettbewerbsintensiven Technologiebereich mit etablierten Vergleichskriterien wie Portdichte, Gigabit- und Multi-Gigabit-Bandbreite, PoE-Kapazität, Betriebstemperatur, Versorgungsspannungsbereich, Bahnzertifizierungen, Redundanzprotokollen und Cybersicherheitszertifizierungen.

Vergleichbare Produkte für Bahnnetzwerke sind unter anderem von Siemens und der Marke Hirschmann von Belden erhältlich. Der SCALANCE XP216EEC von Siemens bietet beispielsweise 12 M12-Ports mit 10/100 Mbit/s und vier M12-Gigabit-Ports und unterstützt EN 50155, EN 45545 sowie IEC 62443-4-2.

Die BXP-Produktfamilie von Hirschmann richtet sich an Netzwerke in Schienenfahrzeugen und bietet Konfigurationen mit bis zu 20 oder 28 Ports, PoE++ mit bis zu 120 W und bis zu sechs 10-Gigabit-Ethernet-Ports. Die Produktfamilie unterstützt außerdem HSR- und PRP-Redundanz und erfüllt die Anforderungen von EN 50155, EN 50121 und EN 45545.

Diese Spezifikationen zeigen, dass sich der Markt für Bahnnetzwerke nicht allein anhand von Zertifizierungen unterscheiden lässt. Portdichte, Bandbreite, PoE-Kapazität, Redundanzarchitektur, Betriebstemperaturbereich, Baugröße und Cybersicherheitszertifizierung bieten aussagekräftigere technische Kriterien für den Vergleich von Systemen.

Bei der TN-4500B-Serie umfasst die Kombination bis zu 28 Ports, bis zu acht Gigabit-Ports, bis zu 24 PoE-Ports, einen Versorgungsspannungsbereich von 24 bis 110 VDC und einen Betriebstemperaturbereich von -40 °C bis 70 °C. Damit liegt die Plattform hinsichtlich dieser Spezifikationen innerhalb des etablierten Bereichs für robuste Ethernet-Infrastrukturen im Schienenverkehr.

Bearbeitet von Sucithra Mani, Induportals-Redakteurin – mit KI-Unterstützung angepasst.

www.moxa-europe.com