高鐵信號(hào)差怎么辦？換車窗

高鐵作為現(xiàn)代化交通工具的代表，極大地方便了人們的出行，但對(duì)于移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)建設(shè)和優(yōu)化工作而言，卻是一塊難啃的硬骨頭。

由于高鐵運(yùn)行速度快導(dǎo)致多普勒頻移大、車廂封閉性好帶來(lái)的無(wú)線信號(hào)穿透損耗大等原因，要確保高鐵車廂內(nèi)始終保持較好的信號(hào)質(zhì)量和網(wǎng)絡(luò)體驗(yàn)是一項(xiàng)極具挑戰(zhàn)的工作。

為此，通信行業(yè)一直致力于通過技術(shù)和方案創(chuàng)新提升高鐵場(chǎng)景的網(wǎng)絡(luò)體驗(yàn)。但通過“更換車窗玻璃”來(lái)提升信號(hào)覆蓋的方案，你可能沒聽說(shuō)過吧？

不久前，德國(guó)四家移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商、德國(guó)鐵路和德國(guó)政府聯(lián)合簽署了一項(xiàng)協(xié)議，計(jì)劃通過在沿線建設(shè)5G站點(diǎn)，并將傳統(tǒng)GSM-R網(wǎng)絡(luò)升級(jí)替換為基于5G的FRMCS（下一代鐵路移動(dòng)通信系統(tǒng)）的方式，將漢堡-柏林干線的網(wǎng)絡(luò)速率提升至千兆（Gbps），從而大幅提升乘客的出行和上網(wǎng)體驗(yàn)，以及鐵路運(yùn)行效率。

在這份協(xié)議中，有一個(gè)技術(shù)細(xì)節(jié)引起了業(yè)界關(guān)注：

列車將配備新型的玻璃窗，使5G信號(hào)能夠穿透車廂，從而無(wú)需通過車廂頂部的天線進(jìn)行信號(hào)中繼。

為啥要換車窗玻璃？

由于高鐵車廂主要采用金屬材料，測(cè)試顯示，在1.8GHz至3.5GHz頻段范圍內(nèi)，高鐵車廂的穿透損耗高達(dá)31至36dB。因此，外部的無(wú)線信號(hào)要想更好地抵達(dá)車廂內(nèi)，可能只能依靠列車上的玻璃車窗了。

但車窗玻璃的信號(hào)穿透損耗同樣很高。

為了提供優(yōu)質(zhì)的隔熱、隔音效果，火車、高鐵的車廂窗戶通常采用帶有金屬涂層的雙層玻璃，這種玻璃會(huì)阻擋無(wú)線電波，大幅降低車廂內(nèi)的無(wú)線信號(hào)強(qiáng)度。

數(shù)據(jù)顯示，帶有隔熱涂層的雙層玻璃的蜂窩網(wǎng)絡(luò)信號(hào)穿透損耗高達(dá)30dB，這意味著只有0.1%的外部無(wú)線信號(hào)能穿透進(jìn)車廂內(nèi)。但沒有涂層的普通玻璃，穿透損耗僅為3dB，這相當(dāng)于有50%的外部無(wú)線信號(hào)可穿透進(jìn)車廂內(nèi)。

這就是該協(xié)議中要求改造車窗玻璃的原因。

穿透損耗降25dB，網(wǎng)速達(dá)千兆

他們要更換成什么類型的車窗玻璃？

當(dāng)然，并不是將隔熱雙層玻璃更換為普通玻璃那么簡(jiǎn)單，而是將其更換為一種特殊設(shè)計(jì)的玻璃，其既能讓信號(hào)穿透損耗很低，也能確保隔熱、隔音性能。

筆者查閱了一些資料，其原理可能是：通過激光技術(shù)將隔熱玻璃上均勻覆蓋的金屬涂層，處理為呈網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的涂層，從而為無(wú)線信號(hào)低損耗穿透留下了一定的空間。同時(shí)，由于激光處理的線條非常細(xì)微，肉眼幾乎看不到，也不會(huì)影響玻璃原有的物理特性。

據(jù)說(shuō)，為了更好地接收ETC、GPS等信號(hào)，該技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用于汽車車窗玻璃。

德國(guó)運(yùn)營(yíng)商測(cè)試顯示，高鐵采用這種特殊玻璃后，可將5G無(wú)線信號(hào)衰減降低25dB，同時(shí)，使用3.5GHz/3.6GHz頻段上的100M帶寬，在120公里/小時(shí)的行駛速度下，車廂內(nèi)的最高網(wǎng)率可達(dá)1Gbps。測(cè)試還顯示，該方案對(duì)于網(wǎng)絡(luò)上行速率的提升尤其明顯。

從GSM-R到FRMCS

協(xié)議中還提到了從GSM-R升級(jí)到FRMCS，所以也簡(jiǎn)單說(shuō)說(shuō)。

GSM-R，顧名思義，就是基于GSM技術(shù)，專為鐵路通信而開發(fā)的無(wú)線通信系統(tǒng)，已廣泛用于列車控制、調(diào)度、管理等領(lǐng)域。FRMCS，全稱Future Railway Mobile Communication System，未來(lái)鐵路移動(dòng)通信系統(tǒng)，是基于5G技術(shù)且面向未來(lái)可持續(xù)演進(jìn)的鐵路移動(dòng)通信系統(tǒng)。

眾所周知，GSM是2G時(shí)代的窄帶通信技術(shù)，僅支持語(yǔ)音和小數(shù)據(jù)量傳輸。而5G是最新的移動(dòng)通信技術(shù)，被稱為行業(yè)數(shù)智化轉(zhuǎn)型的基石，具有大帶寬、低時(shí)延、高可靠、高安全等特性，綜合能力遠(yuǎn)超GSM。因此，面對(duì)鐵路系統(tǒng)數(shù)字化、智能化轉(zhuǎn)型趨勢(shì)，GSM-R讓位給更契合數(shù)智化發(fā)展需求的FRMCS已成為必然趨勢(shì)。

FRMCS不僅能通過高性能的5G網(wǎng)絡(luò)提升旅客出行體驗(yàn)，而且能確保列車控制和調(diào)度等信號(hào)更及時(shí)、更可靠、更安全傳輸，支持大量傳感器連接和多路高清視頻回傳，從而能幫助鐵路系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)智能化運(yùn)營(yíng)。

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