海南環島高鐵4G全覆蓋 高鐵上上網不再“鬧心”

高鐵上打電話、上網不再“鬧心”了（圖片來源：科技日報）

　　對於須臾不離手機的現代人而言，打電話信號差、手機上網無4G信號，可謂乘坐高鐵體驗最差的鬧心事。

　　不過，從本月開始，搭乘海南環島高鐵的旅客已經驚喜地發現，整條高鐵悄然實現了全線的4G信號覆蓋。在高速行駛的動車組上，一邊欣賞窗外的椰風海韻，一邊順暢地上傳即時拍下的美景照片，成了旅客們的最愛。在實現高速、安全的基礎上，中國高鐵的進步，如今更多體現在人性化的細節服務之中。

　　基站頻繁切換導致通話難

　　海南聯通計劃建設部總經理蔣應良告訴記者，高鐵4G全覆蓋是個世界性難題。因為要保持信號暢通，手機需要在不同基站服務區域間進行切換“接力”，速度越快，切換的頻率越高，很難保証通話連貫。通常打一個電話會切換幾十個基站。這種頻率下，通話質量能不差嗎。

　　頻繁切換基站與打電話“斷線”率高是什麼關系？在回答記者這個問題前，蔣應良首先提到一個概念，即蜂窩移動通信。

　　“蜂窩移動通信是採用蜂窩無線組網，通過無線通道，連接終端和網絡設備，實現用戶之間的相互通信。”蔣應良說，其主要特征是終端的移動性，並具有越區切換和跨本地網自動漫游功能。

　　原來，通訊運營商是用基站子系統和移動交換子系統等設備，組成蜂窩移動通信網，為用戶提供話音、數據、視頻圖像等服務。

　　“由於4G本身的特點以及高鐵時速300公裡的超高速，使得每800米就要有一個基站。而時速300公裡的高鐵，意味著每秒需前進83米，不到10秒就會經過一個基站，打一個電話可能已經切換了幾十個基站，斷線掉話的幾率非常高。”海南聯通計劃建設部總經理助理李航宇說。

　　總之，高鐵速度太快，當手機用戶幾乎同時發起切換請求時，被請求的基站就會顧此失彼。

　　據測試經驗數據，現有網絡覆蓋的高速鐵路，接通率一般隻能達到70%—80％，而掉話率高達20%—30％。

　　同行的方法治標不治本

　　作為世界高鐵運營時間最早的國家，日本電信電話株式會社NTT的方法是，在鐵軌旁邊布設同軸泄露電纜和中繼站，完全可支持350公裡時速以上的車速。

　　“同軸泄露電纜在國內主要用於隧道等復雜場景，如武廣高速客運專線和長達15公裡的大瑤山隧道等。但是這種方法因為發射功率較小，隻有2M的速率，而且沿途敷設造價過高。”李航宇說。

　　再看看我國台灣地區，採用的是光載無線通信術。即把一個基站用光纖給拉成一大長條。“打個短電話，一個長條基站基本可以解決，規避了切換問題。但是，這個長條基站再長也是有限的，兩個長條基站之間還得有切換，問題並沒有根本解決。”蔣應良說。

　　還有一個辦法，是在列車上設置車載台，乘客的手機通過它來跟基站聯系。由於列車在過區切換時隻有車載台一個用戶，基站就顯得十分從容。但列車車載台本身有容量瓶頸，且缺乏基站所具備的智能調度能力，增加了傳輸時延。

　　“小區合並”成熟合理

　　什麼辦法最優？

　　“小區合並技術是目前最佳的選擇。”蔣應良回答的十分干脆。為解決頻繁的信源切換產生的信號中斷問題，移動通信界探索出將多個小區合並為一個小區，即延長小區覆蓋范圍，減少切換次數，提高信號穩定性。

　　“這就是小區合並技術。一個基站通常由三個小區組成，每個小區有獨立的信道資源，涉及覆蓋范圍和業務容量。小區合並就是讓多個小區共享相同信道資源，讓合並的小區不發生切換。”李航宇解釋說。

　　蔣應良說，“小區合並”技術是通過軟件升級達到的。即控制在硬件上獨立的多個射頻單元，使之發射同一個無線電信號參數，從而實現邏輯上的小區合並。目前，這一技術成熟，造價合理。

　　既然“小區合並”是成熟技術，為何今年春運才在環島高鐵上實現4G全覆蓋？

　　蔣應良告訴記者，雖然“小區合並”是成熟技術，但在高鐵沿線運用這項技術進行網絡系統建設非常復雜，是一個系統工程。由於海南環島高鐵具有相對獨立的特點，被有關部門選為網絡建設的試驗點。

　　沿線建網最艱辛

　　可以看到，“小區合並”技術，本身並不構成難題。沿高鐵線建設4G網絡，才是解決問題的關鍵所在。

　　“一邊是站點建設難﹔一邊是必須完全掌握全程網絡結構，用好小區合並技術功能，並探索參數設置技巧。”蔣應良說。

　　在高鐵沿線選擇一個基站位置，看似簡單，實際絕非易事。這是因為高鐵對安全要求非常高，絕不能干擾鐵路調度通信，再加上高時速引起的多普勒頻移和頻繁切換，使得這類場景的網絡建設難度遠高於其它場景。

　　“高速列車運動時，通話接收頻率與無線通話頻率標准不一致，這樣，多普勒頻移便影響通話質量。解決這個問題，就是想辦法讓兩者一致。”李航宇說。

　　讓兩者一致的辦法是什麼？

　　“估算多普勒頻移，對偏差進行補償。”蔣應良回答。

　　基站建好后，運用好“小區合並”技術功能和參數設置技巧，則是一個更嚴峻的考驗。“技術是固有的，難點是對參數設置要求非常精細。要靠通信工程師反復測試、勘察。”李航宇說，在兩個基站間，如果重疊覆蓋區域偏小，就要考慮調整設備功率，或是改變天線角度，這些都需要嚴格計算並測試。

　　為完成全長653公裡的環島高鐵4G全覆蓋工程，海南聯通與海南高鐵公司共同攻關，共耗時14個月。辛勤的付出，最終換來豐盈的回報。

　　2月4日現場實測數據顯示，西環高鐵的4G信號覆蓋率保持在97%，東環高鐵的4G信號覆蓋率達92.78%，峰值速率可達85Mbps左右，平均速率穩定在40Mbps左右，可以滿足旅客在列車運行中全程流暢觀看超清視頻。（記者 矯陽）