综合

坐高铁手机没信号?原因远比你想的要复杂!

众所周知,我们国家有目前世界上最发达的高速铁路网络。高铁,拉近了城市之间的时间距离,彻底改变了我们的生活。

可是,高铁千好万好,有一点却始终困扰着乘客,那就是高铁上面的手机信号难题。

乘坐高铁的时候,漫漫旅途,寂寞难耐,你一定会掏出手机,以此来打发时间。

不过,你经常会发现,手机信号很不稳定,时好时坏,甚至有时候干脆彻底无信号。

在这种信号质量下使用手机,只能勉强聊聊微信,看看网页。看视频的话,会频繁出现卡顿。玩游戏就更别想了,一定会坑死队友。

那么问题来了,为什么在高铁上手机信号会这么差?这个难题真的无法解决吗?

今天,小编就详细和大家聊聊这个问题。

首先,我们把目光聚焦在十年之前的2008年。这一年很重要,可以说具有划时代的意义。

从通信的角度来看,2008年之前,我们长期处于2G时代,使用的是GSM和CDMA网络。智能手机刚刚起步,我们的通信方式,还是以电话和短信为主。

从铁路的角度来看,2008年之前,我们还没有高铁,铁路出行,基本上都是乘坐普速列车,也就是我们常说的绿皮车、红皮车、蓝皮车。

普速列车,运行速度基本上在80-120km/h左右。普速列车,运行速度基本上在80-120km/h左右。

2008年8月1日,中国第一条真正意义上的高铁——京津城际,正式开通,时速350公里。由此,正式宣告中国进入高铁时代。

不久之后,通信这边也发生巨变,2009年1月7日,工信部正式发放3G牌照,中国进入3G时代。

n9zk-hhzsnea0090212.jpg

经过十年的发展,从京津城际,到武广客专,再到京沪高铁,新的高铁线路不断开通,如今中国高铁运营里程已经接近3万公里。

而通信方面,经过短暂的3G时代,中国很快迈入了4G时代。现在,4G网络已经基本实现了全国覆盖。

以上是背景知识铺垫。接下来,进入具体分析。

首先我们来看看影响信号的最主要因素之一——基站数量。

2008年,全国基站总数大约是641100个。

看上去这个数量很多,但实际上,按面积平均一下,就不多了——平均每平方公里仅0.07个基站。

而且,这些基站主要集中在城区和村镇。铁路所经过的区域,多为人烟稀少地区,基站密度更小。尤其是山区,受地形影响,信号会更差。

YKyS-hhzsnea0090307.jpg

2008年之后,进入高铁时代和3G/4G时代,我国基站数量大幅增长。根据2017年底的数据,我国基站总数是604万个,其中3G/4G基站总数为447万个。平均每平方公里0.63个基站,是2008年的9倍。

所以,除了极少数非常偏僻的地区之外,大部分铁路沿线,我们也都实现了信号的覆盖。

在山区修建和维护基站,不是一件容易的事情。在山区修建和维护基站,不是一件容易的事情。

而且,如果说普速铁路运营商不太重视的话,高速铁路的信号质量,运营商是不敢不重视的。

很简单,作为国家名片、地区名片的高铁,它上面的信号质量,不仅代表经济效益,更意味着社会影响。如果高铁上自家信号不好,不仅影响用户的满意度,也会影响品牌声誉。

所以,运营商是愿意为高铁信号改善投入资金的。

问题的关键在于,有些事情,光靠砸钱建基站,不一定有用。

高铁基站的建设,和普通基站有很大不同。

6OsO-hhzsnea0090492.jpg

高铁沿线的网络覆盖,主要有两种方式,分别是公网方式和专网方式。

公网方式,是将高铁沿线的覆盖,融入周边大网统一规划和考虑。也就是说,利用周边已有的基站进行覆盖,只不过稍加优化和调整。

专网方式,采用的是单独组网,即高铁专网和周边大网分开,除车站外,高铁专网基站和周边大网基站不设邻区关系,避免发生切换。

1.jpg

公网方式(红色为周边常规基站)

2.jpg

专网方式(绿色为高铁专用基站)

这里解释一下,什么叫邻区和切换。

我们在走路或坐车时,是处于运动状态。从一个区域,移动到另一个区域。也就会从一个基站范围,到另一个基站范围。

如果你正在打电话,或者正在上网追剧,为了不让你的电话或网剧中断,系统会进行自动切换。

切换分为软切换和硬切换,涉及的技术有点复杂,今天不深入研究。总之大家只需要记住,一切都是为了让你“不掉线”。

如果用公网方式,好处是节约了投资。坏处的话,就是即使做了优化,效果也很有限,容易受公网其它基站的影响,导致掉线。(简单从技术角度来说,就是所有基站的频点都是一样的,手机容易“跳来跳去”。)

专网就不一样了,可以理解为独立的一张网络,享受VIP服务。因为专网和公网的频点都不一样,系统上也会做配置,不允许你去“勾搭”外面的公网基站,所以你必须老老实实待在专网里面,掉线的概率会大幅降低。

专网下的高铁信号(蓝色块=高铁列车行驶模拟)专网下的高铁信号(蓝色块=高铁列车行驶模拟)

切换的成功率,受很多方面的影响。其中很重要的因素,就是速度。

我们来看一组数据:

一个普通WCDMA基站的覆盖范围(1950Hz,郊区,天线挂高45米),是979米。

jPV_-hhzsnea0091620.jpg

WCDMA 天线挂高对应覆盖半径(郊区)WCDMA 天线挂高对应覆盖半径(郊区)

人走路的速度,每小时6公里(每分钟100米)。

汽车的速度,就算是高速公路吧,每小时120公里(每分钟2000米)。

高铁的速度,每小时差不多是350公里(每分钟5833米)。

_kL8-hhzsnea0091702.jpg

按人的运动速度,跨区切换的时间是充足的。汽车也问题不大。但是,高铁的话,根据切换算法时间的估算,3~6秒就要发生一次切换。这样的频率,是非常考验系统覆盖和性能的。

-2p_-hhzsnea0092059.gif

一不小心,切换就失败了,你也就掉线了。一不小心,切换就失败了,你也就掉线了。

高铁的高速度,除了会带来频繁的切换之外,还有一个很要命的,就是多普勒效应。

多普勒和多普勒效应公式多普勒和多普勒效应公式

最痛恨公式,我就不介绍了哈!简单来说,多普勒效应的意思,就是手机运动的速度太快,信号都追不上了。。。当信号到达的时候,已经错位了。。。

速度越快,多普勒效应越明显,频率越高,多普勒效应越明显。针对高铁+4G场景(4G的频率高于2G),这简直就是要了老命。

以 350km/h 的时速为例,在 GSM 900MHz 频段,多普勒频移能够达到300Hz;在 WCDMA 2000MHz 频段,多普勒频移最高能够达到 650Hz。

尤其是LTE采用的OFDM正交频分复用技术,对载波频率偏移更加敏感。

不是OFDM的情况下,就是这样▼

OFDM的情况下,是这样▼

大家交错分开,占用的空间更小(提高频谱利用率),但是还是能分清对象(提取有效数据)。

But,如果因为多普勒效应,开始错位,就很难看清楚人了(错误增加)▼

除了多普勒效应之外,还有多径效应等,也影响信号的传输。

虽然3G/4G会通过专门算法对这些效应进行抑制,但是效果有限。

不过,好消息是,到了5G时代,情况就不一样了。5G的性能指标里面,明确指出,可以支持终端最高移动速度为500km/h。除非是超级高铁(时速1000km/h),不然5G都能hold住。

除了基站数量和密度之外,站址的选择,也是很大的一门学问。

高铁线路,呈狭长带状分布,区域跨度大,沿途经过车站、地面、高架桥、地堑、隧道和桥梁等多种地形、地貌。

在明确具体的覆盖方案之前,需要结合地形场景、指标要求、列车速度,进行链路预算,确定站址以及站距。

架设基站,是不是离列车越近越好呢?

并不是,离得越远,信号的入射角越大,穿透损耗越小。垂直入射时,损耗最小。

高铁车厢都是金属合金,无线信号的衰减很大。

所以,基站和铁轨之间的距离,要保持在50米以上,最佳间距是100-500米。

天线的高度也有讲究,不能太低,也不能太高,一般是天线高出轨面15米,保证天线与轨面视通,保证天线朝向正对车窗。

现在大家明白为什么坐高铁的时候,总是能看到基站天线了吧。它们就是故意这么架设的,方便信号能到达你的手机。

在直线轨道路段,相邻站点宜交错分布于轨道的两侧,呈“之”字状分布。在弯道路段,站点宜设置在弯道的内侧,提高入射角,保证覆盖的均衡性。

最后一个问题,在山区或丘陵地带,会有大量的隧道,那么,隧道中如何保证信号覆盖呢?

如果是短隧道,可以通过隧道口的天线,向隧道内进行定向辐射,进行覆盖。

如果是长隧道,就需要用到“泄漏电缆”。就是下面这个:

隧道电缆的高度,一般和高铁的中部窗口平齐。

泄漏电缆结构与普通的同轴电缆基本一致,由内导体、绝缘介质和开有周期性槽孔的外导体三部分组成。电磁波在泄漏电缆中纵向传输的同时,通过槽孔向外界辐射电磁波;外界的电磁场也可通过槽孔感应到泄漏电缆内部,并传送到接收端。

泄露同轴电缆泄露同轴电缆

泄漏电缆的信号效果还是不错的,即使在非隧道环境下,也可以考虑使用(前提是不差钱,因为还要修挡风墙或屏蔽罩)。

挡风墙挡风墙

在隧道里,通常也有小型机房,里面有RRU和一些信号中继设备。

隧道机房隧道机房

好啦!洋洋洒洒说了那么多,相信大家一定对高铁信号覆盖有了初步了解。

正如文章所说,高铁的移动信号优化,是一项非常复杂的工作,既要投入大量的资金,还要克服很多技术困难。

更重要的,是离不开我们通信工程师的辛苦付出。

相信不久的将来,在5G黑科技的加持之下,我们一定能彻底解决高铁上的信号难题,让大家享受畅快的网络体验!

来源:鲜枣课堂(ID:xzclasscom)


【责任编辑:欧阳雪】

守护文化根脉 凝聚团结力量!云南省推进文化遗产保护与铸牢中华民族共同体意识深度融合

滇南普洱的苍翠群山间,宁洱哈尼族彝族自治县民族团结园内,一块丰碑静静矗立70余载。被誉为“新中国民族团结第一碑”的普洱民族团结誓词碑,镌刻着云南26个世居民族“从此我们一心一德,团结到底,在中国共产党的领导下,誓为建设平等自由幸福的大家庭而奋斗”的铮铮誓言。它是云南各民族手足相亲、守望相助的历史见证,更是全省深耕文化遗产保护、活化文脉资源、铸牢中华

高校学子毕业行 打卡武汉慢旅环线列车

一张车票串联起了曾经梦想起航的每一个角落。透过车窗仿佛看到了自己漫步东湖畔,登上黄鹤楼,远眺长江水,极目楚天舒,一幕幕美景成为了青春记忆中共同的画卷。

攸县2026年科技活动周启幕,聚焦人工智能与数字农业赋能县域发展

近日,湖南攸县2026年科技活动周盛大启幕,本次活动以“人工智能+”“数字农业”“青少年科创”为核心,紧密围绕“创新成果转化年”活动以及“培育好强科创兴产业的动能”行动展开,全方位展示了攸县在科技创新驱动下,产业升级、绿色发展和智慧教育领域取得的崭新成果,为攸县的高质量发展注入了强劲的科技动力。

"五老"牵手"一小"- 齐齐哈尔北疆社区把安全课搬进儿童节

组织"五老"人员、儿童及家长开展"老少牵手·快乐六一"主题趣味活动,将安全教育融入亲子游戏,用代际陪伴为孩子们送上节日祝福。活动现场设置了多项互动游戏,社区"五老"与孩子们携手参与、亲密配合。"五老"人员耐心示范游戏

短短一个月,舟山普陀东港接连实现突破!

舟山普陀东港城西片区,曾是东港传统工业集聚核心,如今聚焦高端海工装备、人工智能应用、第三代半导体等新质生产力赛道,推动一批优质企业相继落地,汽车零售总部集聚区也加速成型,新能源汽车集合店二期等关键项目稳步推进,发展动能持续增强。

北京向网络食品虚假宣传“亮剑”:划三大红线,全链条打击擦边球

普通食品宣称“治病”“防癌”、保健品直播间里“专家”背书、蛋糕店套用虚假证照大肆扩张……这些网络食品消费中的“隐秘角落”,正在遭遇一场从源头到终端的精准打击。近日,北京市市场监管局在全市范围内启动网络食品销售虚假宣传专项整治行动,围绕网络食品销售全链条,划设虚假商业营销、虚假违法广告、平台及直播相关违法行为三大类“红线”,严厉查处各类虚假宣传违法行为,全力守护市

假期首日武铁再破纪录 预计发送旅客122万人次左右

五一假期首日,铁路迎来旅客出行高峰,中国铁路武汉局集团有限公司(以下简称“武铁”)实行高峰线运行图,增开357列始发旅客列车,预计发送旅客122万人次左右,将创同期历史新高,其中汉口站、武汉站预计分别发送旅客24.6万、19.8万人次,也将均刷新同期纪录。

京榕联动共探基层治理新路径 北京考察团点赞鼓楼“慈善创新”

4月30日,由北京市副市长孙硕带队的考察团一行专程莅临福建省福州市鼓楼区,聚焦社区慈善幸福公益基金、社区慈善专员两大慈善创新项目开展专题调研。省、市、区等各级相关领导,鼓楼区民政局、区慈善总会相关负责人汇聚现场,共同参加调研活动,深入探讨基层慈善创新发展路径。考察团一行深入基层调研点,实地察看了鼓楼区安泰街道社区养老服务照料中心、鼓东街道树兜幸福里及慈善

铭记八秩荣光传承红色基因 齐齐哈尔市开展解放80周年系列纪念活动

1946年4月24日,齐齐哈尔正式宣告解放,成为全国首个获得解放的省会城市。今年4月,齐齐哈尔市相继举办座谈会、群众性文艺展演、中小学研学、主题图片展、主题征文等系列活动,跨越时空重温峥嵘岁月,凝聚全市人民奋进新征程的磅礴力量,向齐齐哈尔解放80 周年、中国共产党成立105周年献上深情礼赞。座谈忆初心,共话传承志。4月24日,齐齐哈尔解放

全民国家安全教育日 | 新疆:戈壁万镜阵列“书写”国安誓言,机器人宣讲员上岗国门

从帕米尔高原的边境国门到天山天池的绿水青山,从哈密戈壁的光热电站到首府乌鲁木齐的现代化国际机场,一场以“统筹发展和安全 护航‘十五五’新征程”为主题的全民国家安全教育热潮席卷天山南北。戈壁万镜阵列:“国家安全 人人有责”在天际书写4月15日清晨,哈密戈壁腹地,朝

“AI魔改”视频专项治理成效显著,累计清理违规视频超5.2万条

主要网络视听平台累计清理相关违规视频近2.9万条、处置违规账号40余个。加上专项治理阶段清理的2.3万余条违规视频和100余个违规账号,两阶段累计清理违规视频超5.2万条、处置违规账号140余个,“AI魔改”乱象蔓延势头得到有效遏制

149亿!青藏铁路电气化配套工程开工

近日,青藏铁路电气化外电配套工程(西藏段)举行建设动员大会,标志着这一承载国家战略使命的重大工程正式进入全面开工阶段。据介绍,今年是青藏铁路通车20周年。

农业农村部部署2026年“绿剑护粮安”执法行动

严厉打击坑农害农、危害粮食安全和农产品质量安全的违法行为,不仅剑指传统的制假售假,更将监管触角延伸至短视频平台等新型销售领域,全力守护群众“舌尖上的安全” 。从“被动查处”转

齐齐哈尔:热血新兵启征程 共筑强军强国梦

一批经严格选拔、怀揣报国理想的新兵,身着崭新迷彩、胸佩鲜艳红花,带着家乡人民的嘱托与期望,即将奔赴祖国各地,开启光荣的军旅征程。火车站内,“参军入伍 无上光荣”的横幅格外醒目。即将入伍的新兵们军容严整、精神抖擞,稚嫩的

2026春运落幕:武铁共发送旅客2570.96万人次 装运货物979万吨

据中国铁路武汉局集团有限公司(以下简称“武铁”)消息,自2月2日至3月13日,为期40天的2026年铁路春运圆满收官,武铁共发送旅客2570.96万人次,日均发送64.27万人次,同比增长3.1%,其中2月23日发送旅客103.4万人次,创建局以来春运单日旅客发送人数新高;累计发送货物979万吨,同比增长2.1%;多项运输指标创历史最好水
返回
顶部