Forschungsprojekt - DZSF - Cybersecurity-Check - Innovative Kommunikationsinfrastrukturen und IP-basierte Netzwerke in der LST

Im Kontext der fortschreitenden Digitalisierung verzeichnet auch der Eisenbahnsektor signifikante Entwicklungen. Diese werden angetrieben durch den Bedarf, moderne IT-Technologien, die bereits in kommerziellen Anwendungs -IT-Umgebungen etabliert sind, in sicherheitskritische Bereiche des Bahnsektors zu integrieren. Die Herausforderungen liegen sowohl in ungelösten technischen Fragestellungen als auch in den Restriktionen durch bestehende Normen und Zulassungsverfahren. Besonders relevante Handlungsfelder in diesem Kontext umfassen die Entwicklung und Absicherung neuer Kommunikationsinfrastrukturen sowie die Integration moderner IP-basierter Netzwerktechnologien in bestehende Systeme des Bahnsektors. Diese Themenbereiche erfordern eine systematische wissenschaftliche Untersuchung und Weiterentwicklung, um eine sichere und effiziente Umsetzung im Bahnsektor zu gewährleisten. Zu differenzierten Betrachtung der funktionalen Sicherheit eines Bahnsystems, die dessen intrinsische Zuverlässigkeit und bestimmungsgemäße Funktion gewährleistet (Safety) sowie der (Cyber)-Sicherheit, die das System vor gezielten externen Angriffen oder unbefugten Zugriffen schützt (Security), erfolgt eine terminologische Abgrenzung unter Verwendung der international anerkannten englischen Fachbegriffen wie Safety und Security. Diese Differenzierung ist wichtig um den aktuellen Stand der Technik und die spezifischen Anforderungen beider Disziplinen im sicherheitskritischen Eisenbahnsektor präzise abzubilden. Die vorliegende Ausschreibung gliedert sich in 2 technisch und strategisch fokussierte Lose, die den besonderen Anforde rungen moderner digitaler Bahnstrukturen Rechnung tragen: - Los 1: Evaluierung und Absicherung innovativer Kommunikationsinfrastrukturen im Bahnwesen In der Eisenbahndatenkommunikation herrscht eine Präferenz für etablierte Technologien. Die Vernetzung der Fahrzeuge stützt sich überwiegend auf etablierte Komponenten der Leit- und Sicherungstechnik, wie Balisen und Magneten, sowie auf standardisierte verbindungsbasierte Mobilfunknetze, insbesondere GSM-R. Zusätzlich nutzen Fahrzeugsysteme konventionelle Kommunikationsbusse wie der Wired Train Bus (WTB) und der Modular Vehicle BUS (MVB). Zukunftsweisende Kommunikationstechnologien, darunter 5-G basierte Mobilfunklösungen, Vehicle-to-Vehicle und Vehicle-to-Everything-Kommunikation sowie offene Bussysteme, bieten erhebliches Potenzial zur Modernisierung der Bahnkommunikation. Diese Technologien stehen jedoch noch vor ihrer vollumfänglichen regulatorischen Zulassung und Standardisierung für den flächendeckenden Einsatz im sicherheitskritischen Umfeld der Bahnsysteme. Ihre Integration erfordert eine detaillierte wissenschaftliche Untersuchung technischer, normativer und sicherheitstechnischer Fragestellungen, um die Grundlage für eine sichere und zukunftsfähige Kommunikationsinfrastruktur im Eisenbahnsektor zu schaffen. - Los 2: Integration und Sicherheitsoptimierung von IP-basierten Netzwerken in der Leit-und Sicherungstechnik Bisher dominieren Punkt-zu-Punkt-Verbindungen in der Stellwerkstechnologie, jedoch gewinnen IP-basierte Netze zunehmend an Bedeutung. Derzeit sind diese Netzwerke durch proprietäre Implementierungen geprägt, die die Flexibilität und Skalierbarkeit moderner IP-Technologien einschränken. Gleichzeitig bleiben viele dynamische Funktionen, die im Rechenzentrumsbetrieb als Standard gelten wie z.B. dynamisches Routing und adaptive Netzwerksteuerung, ungenutzt. Dies verdeutlicht den Bedarf an einer umfassenden Analyse und Weiterentwicklung dieser Netzwerke, um deren Potenzial für die Anforderungen der Leit -und Sicherungstechnik voll auszuschöpfen.