高铁上手机信号不好?这样来解决!

射频百花潭 2017-12-07 13:42 次阅读

“我在高铁上,手机信号不好。”在高铁上打电话的人经常会说这句话,但这种说法即将成为历史。

11月22号,我受中国铁塔公司的邀请乘坐了55251次测试高铁,参加了西城高铁陕西段4G网络的现场体验。

1.通信工程同步完工

西成高铁陕西段全长300多公里,线路穿越秦岭山脉,桥梁隧道占比高达93.5%,而隧道内的移动通信覆盖是个大难题。

以往三大运营商建设高铁公网通信工程时,需要分别跟铁路业主方和铁路局进行协调沟通,由于各家运营商所采用的制式频率各有差异,覆盖目标也不同,再加之各运营商年度投资计划管控,很难做到在高铁建设之初就纳入通信基站的规划。

可是等高铁开通后,再进入隧道建设基站就难了,只能等凌晨4点前的短暂无通车时间施工,没干一会列车就来了,工人就得提前撤出。

更关键的是,高铁的安全标准很高,一旦隧道的安全审核达标后,就是打个眼接根线都要经过复杂的论证和审批,通信效果很难达到理想状态。

其实这跟我们家庭装修是一个道理,各种管线的安装要统筹安排,如果等地板墙面都装修好后再改造水电,那就会麻烦的要死。

隧道已经建好了,那信号覆盖问题咋解决呢?以前的做法是在隧道口外设立一个基站,把电波信号打到隧道里。但这招只适用于几百米的短隧道,而秦岭山脉隧道动辄十几公里,这个方法肯定不灵。

高铁隧道完工交验收后再搞通信建设就会非常困难,陕西铁塔王保副总给我介绍,在隧道内增加通信设备需要解决供电问题,但铁路方在做供电测算时仅考虑自身需要,很难有冗余。建设后,根据铁路部门安全规范,禁止从红线外向红线内进行电力引入,因此为了增加容量不得不更换昂贵的变压器,从而造成了巨大的浪费。

现在有了铁塔公司,它统筹了三大运营商的公网通信建设,形成了行业对外一种声音,极大的提高了与相关部门的沟通效率和效果。

在西成高铁建设之初,铁塔公司就跟铁路部门深度沟通,将公网建设纳入高铁建设统一管理,和铁路建设同步规划、同步设计、同步施工、同步开通、同步验收,开创了通信基础建设的新模式。

2.隧道里面看直播

高铁列车自西安北站开出后不久,就进入了连续近一个小时的隧道里程,长长的隧道一个接一个,刚从上一个隧道钻出来,就进入了下一个隧道,整个就是在秦岭山脉的肚子里穿行。

既然是4G网络的体验,大家都掏出了手机进行上网验证,然后发现网速是杠杠的,看高清直播非常流畅毫无卡顿,完全颠覆了以往对隧道的认知。

科普人士最讲究的就是测试数据,而且还是多批次对比性的测量数据。我召集同行的记者拿出移动、联通、电信三部4G手机,在同样地点和同样时间进行同步对比测速。

多次测量后,发现网速能达到40Mbps,最差时也能接近20Mbps,出了隧道后也进行了测试,发现速率还不如在隧道内部的时候高。

隧道里的信号是咋来的呢?它采用的是漏泄电缆(简称“漏缆”)技术,在正对着窗户的2.1米和2.6米处有两条平行的电缆,由它们把信号从窗户打进车厢。

为啥叫“漏泄”电缆?跟普通的电缆不同,这种电缆在金属屏蔽层上在其外导体上沿长度方向周期性地开有一定形状的槽孔,所以又称为开槽电缆,主要用于较长距离的无线覆盖,相当于连续发射无线信号的小天线。

如果两个隧道距离近,在隧道出口处就会有下图黄色的天线,将漏缆的信号射入到下一个隧道的入口,起到了信号接力棒的作用。

如果两个隧道距离远,就会在洞口处设置场坪站,电波信号会追着远离的列车再送上一程,直到被路边的铁塔基站接管,从而实现隧道内外信号的切换。

进入平原地区就得依靠铁塔基站了,在铁路沿线50-100米的地方,每隔450米就有一座铁塔。鉴于列车的高速度和铁塔基站的密集度,您从窗口向外望去,一个接一个的铁塔基站连绵不断,陕西铁塔公司管这个叫做“塔阵”。

有时候会发现两座铁塔距离的非常近,这是不是规划不科学造成浪费了?铁塔公司的人告诉我,这是服务村民的老基站与服务高铁的新基站碰巧在一起了,每隔450米一个的铁塔基站是高铁专用的,其天线的下倾角度调的非常精准,使得电波的最强波瓣正好能打入高铁的窗户。

还有一个问题,那就是高铁速度太快了,你在车上打三分钟的电话,就会经过30多个基站,很容易因频繁的过区切换而掉线。

西成高铁采用了“软切换”技术,把连续7、8个铁塔基站串联起来,从技术上做成一个“小区”,等效成长条形基站,这就解决了频繁切换的问题。

3.高铁4G的未来趋势

每隔450米就有一座高铁专用基站,这种巨大投资已经很令人感叹了,但下载速度居然还不如隧道内,令包括我在内的很多来宾感到更惊讶。

“既然隧道漏缆的效果这么好,为什么还在平原地区建设昂贵的密集铁塔阵?在铁轨两边继续挂漏缆不好吗?不仅便宜而且网速更快。”我向王保副总提问。

王保副总对这个问题感到很兴奋,称这的确是个好主意,但因为铁轨两侧处于安全管控红线之内,其杆塔不允许挂载任何铁塔设施外的线路,而未来的高铁线路可能会加装全封闭玻璃罩,那时候就可以安装漏缆了。

在铁轨上加罩子?这可不是天方夜谭,例如兰新高铁的强风段就加装了挡风墙,可以应对12级大风。

高速列车未来的趋势就是“真空高温超导磁悬浮列车”,隧道抽成真空,车厢悬浮无摩擦力, 内部加压供氧, 时速10000公里,比飞机等传统交通工具更安全、快速、高效、绿色,中国已有专门机构研究此技术多年。

参与西成高铁4G测试的运营商员工介绍,就在西安北站至第一个隧道口之间的短暂距离上,原来有18个基站,为了高铁的4G全覆盖,不仅对原基站做了升级改造,又增加了101个新基站。

整个西成高铁的隧道300多公里,洞内漏缆和洞外密集铁塔阵的施工难度很高,工作量也非常巨大,结果八个月就全部完工,中国“基建狂魔”的称号不是盖的。

西成高铁马上就要正式通车了,西安到成都的通行时间将从原来的13小时缩短到3小时,陕西铁塔公司主导建设的沿线4G专网也同期完工,乘客不仅会享受高车速,还将享受到高网速。爱玩手机的旅客有福了,每次进隧道他们都会很高兴,因为洞里的网速太快了。

作者:奥卡姆剃刀 通信专业博士,工科副教授


射频百花潭 技术专区

原文标题:高铁上手机信号不好怎么破?基站塔阵+漏缆+软切换!

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