高速铁路上手机信号差异的三大原因

 

    四通八达的高铁网连接着人们的诗歌和距离。然而，“手机信号在高铁上不好”但它受到了批评。近日，《湖北日报》全媒体记者采访了通信工程师，揭露了背后的原因。

 

 

    中铁武汉局集团公司武汉通信段成立于2010年3月25日，负责武汉局多台铁路通信设备的管理、维护。武汉通信段技术支持中心工程师赵冠宇也是信号设备维护小组组长。

 

    在赵冠宇看来，“高铁上的手机信号不好”，主要有三个原因——

 

    列车车身材料可以屏蔽无线电磁波（手机信号）。为了使列车车厢更坚固、更轻，车厢主要采用铝合金等金属材料，对电磁波具有很强的屏蔽性，车内无线电磁波比车外衰减5-10倍。

 

 

    乘坐高铁时，手机经常在相邻基站之间切换。每个基站的覆盖面约为3至10公里，相邻基站之间通常有一定的交叉区域。因此，当人们正常行走或驾驶时，他们感觉不到手机与不同基站连接的切换，而高速铁路的速度为300公里，这意味着在高速行驶时，他们每隔几十秒就切换一次基站，一旦手机与基站相连“握手”如果不及时，就会产生卡顿、延迟等效果。

 

    多普勒频移是在手机接收基站无线电磁波时产生的。手机信号本质上是一种电磁波，所以也有多普勒效应。当火车经过通信基站时，基站接收手机的电磁波频率会增加。相反，当它远离时，电磁波频率会减弱。当用户使用手机发送图片和视频时，发射器的电磁波频率与接收器的频率不一致，导致传输速率降低和卡住。

 

 

    此外，在高速铁路行驶过程中，它还会穿越山脉和山脉，通过隧道和电磁波穿过山脉，这将自然衰减。在一些人口稀少的地区，通信基站的布局也会相对减少，让乘客感觉到“信号不好”。一些新上线的“复兴号”虽然动车组配备了Wi-Fi装置，但效果仍然很好“杯水车薪”，原因是Wi-Fi接收电磁波的原理与手机接收电磁波的原理一致，也会出现频繁切换、多普勒频移等问题。

 

    赵冠宇表示，高速铁路是电气化铁路，动车组的高速行驶离不开通信设备的支撑。在铁路沿线，除了运营商的通信设备外，铁路还运营自己的通信设备。但铁路部门的通信设备与运营商的通信设备频率不同，一般不会相互干扰。

 

 

    中铁武汉电气化局第一公司通信分公司总工程师、副总经理冉东胜参与了中国多台铁路通信设备的安装调试。他指出，过去建设的许多高速铁路沿线的信号基站大多是3G、4G通信设备，所以用户在连接过程中的体验相对较差。

 

    赵冠宇认为，运营商可以根据实际情况独立覆盖沿高铁线路，使沿铁路的多个基站成为一个基站“小区”，减少手机切换次数，从根本上提高乘客体验。

 

 

    2022年1月，国务院关于印发“十四五”在《现代综合交通系统发展规划通知》中，明确了“新一代铁路移动通信网工程实施”。由此可见，铁路5G专网浮出水面。

 

    冉东胜介绍，目前铁路沿线5G通信基站较少，关键原因之一是成本。据了解，5G基站使用频率更高，波长更短，信道质量衰减更快。因此，5G基站的覆盖范围小于4G基站，需要建设更多的基站来满足相同的覆盖目标。粗略估计，5G基站的密度是4G基站的3到4倍。

 

 

    以全省汉十高铁为例，全长约400公里，为保证5G信号全覆盖，需建设600座5G基站。按照这个密度，目前我国高铁里程约4.2万公里，需要建设6万多个基站。按每5G基站建设成本80万-100万元计算，6万多个信号基站建设成本高达500亿-700亿元。此外，单个5G基站的运维成本较高，综合功耗约为6-7kw·h，一年的电费超过2万元。

 

    冉东胜透露，华为目前正在开发新的基站设备，能耗将下降一半，性能将得到更好的优化。未来，随着通信设备的迭代升级，价格优势和性能优势将得到升级，“手机信号在高铁上不好”这个问题终将得到解决。