海南环岛高铁4G全覆盖 高铁上上网不再“闹心”

高铁上打电话、上网不再“闹心”了（图片来源：科技日报）

　　对于须臾不离手机的现代人而言，打电话信号差、手机上网无4G信号，可谓乘坐高铁体验最差的闹心事。

　　不过，从本月开始，搭乘海南环岛高铁的旅客已经惊喜地发现，整条高铁悄然实现了全线的4G信号覆盖。在高速行驶的动车组上，一边欣赏窗外的椰风海韵，一边顺畅地上传即时拍下的美景照片，成了旅客们的最爱。在实现高速、安全的基础上，中国高铁的进步，如今更多体现在人性化的细节服务之中。

　　基站频繁切换导致通话难

　　海南联通计划建设部总经理蒋应良告诉记者，高铁4G全覆盖是个世界性难题。因为要保持信号畅通，手机需要在不同基站服务区域间进行切换“接力”，速度越快，切换的频率越高，很难保证通话连贯。通常打一个电话会切换几十个基站。这种频率下，通话质量能不差吗。

　　频繁切换基站与打电话“断线”率高是什么关系？在回答记者这个问题前，蒋应良首先提到一个概念，即蜂窝移动通信。

　　“蜂窝移动通信是采用蜂窝无线组网，通过无线通道，连接终端和网络设备，实现用户之间的相互通信。”蒋应良说，其主要特征是终端的移动性，并具有越区切换和跨本地网自动漫游功能。

　　原来，通讯运营商是用基站子系统和移动交换子系统等设备，组成蜂窝移动通信网，为用户提供话音、数据、视频图像等服务。

　　“由于4G本身的特点以及高铁时速300公里的超高速，使得每800米就要有一个基站。而时速300公里的高铁，意味着每秒需前进83米，不到10秒就会经过一个基站，打一个电话可能已经切换了几十个基站，断线掉话的几率非常高。”海南联通计划建设部总经理助理李航宇说。

　　总之，高铁速度太快，当手机用户几乎同时发起切换请求时，被请求的基站就会顾此失彼。

　　据测试经验数据，现有网络覆盖的高速铁路，接通率一般只能达到70%—80％，而掉话率高达20%—30％。

　　同行的方法治标不治本

　　作为世界高铁运营时间最早的国家，日本电信电话株式会社NTT的方法是，在铁轨旁边布设同轴泄露电缆和中继站，完全可支持350公里时速以上的车速。

　　“同轴泄露电缆在国内主要用于隧道等复杂场景，如武广高速客运专线和长达15公里的大瑶山隧道等。但是这种方法因为发射功率较小，只有2M的速率，而且沿途敷设造价过高。”李航宇说。

　　再看看我国台湾地区，采用的是光载无线通信术。即把一个基站用光纤给拉成一大长条。“打个短电话，一个长条基站基本可以解决，规避了切换问题。但是，这个长条基站再长也是有限的，两个长条基站之间还得有切换，问题并没有根本解决。”蒋应良说。

　　还有一个办法，是在列车上设置车载台，乘客的手机通过它来跟基站联系。由于列车在过区切换时只有车载台一个用户，基站就显得十分从容。但列车车载台本身有容量瓶颈，且缺乏基站所具备的智能调度能力，增加了传输时延。

　　“小区合并”成熟合理

　　什么办法最优？

　　“小区合并技术是目前最佳的选择。”蒋应良回答的十分干脆。为解决频繁的信源切换产生的信号中断问题，移动通信界探索出将多个小区合并为一个小区，即延长小区覆盖范围，减少切换次数，提高信号稳定性。

　　“这就是小区合并技术。一个基站通常由三个小区组成，每个小区有独立的信道资源，涉及覆盖范围和业务容量。小区合并就是让多个小区共享相同信道资源，让合并的小区不发生切换。”李航宇解释说。

　　蒋应良说，“小区合并”技术是通过软件升级达到的。即控制在硬件上独立的多个射频单元，使之发射同一个无线电信号参数，从而实现逻辑上的小区合并。目前，这一技术成熟，造价合理。

　　既然“小区合并”是成熟技术，为何今年春运才在环岛高铁上实现4G全覆盖？

　　蒋应良告诉记者，虽然“小区合并”是成熟技术，但在高铁沿线运用这项技术进行网络系统建设非常复杂，是一个系统工程。由于海南环岛高铁具有相对独立的特点，被有关部门选为网络建设的试验点。

　　沿线建网最艰辛

　　可以看到，“小区合并”技术，本身并不构成难题。沿高铁线建设4G网络，才是解决问题的关键所在。

　　“一边是站点建设难；一边是必须完全掌握全程网络结构，用好小区合并技术功能，并探索参数设置技巧。”蒋应良说。

　　在高铁沿线选择一个基站位置，看似简单，实际绝非易事。这是因为高铁对安全要求非常高，绝不能干扰铁路调度通信，再加上高时速引起的多普勒频移和频繁切换，使得这类场景的网络建设难度远高于其它场景。

　　“高速列车运动时，通话接收频率与无线通话频率标准不一致，这样，多普勒频移便影响通话质量。解决这个问题，就是想办法让两者一致。”李航宇说。

　　让两者一致的办法是什么？

　　“估算多普勒频移，对偏差进行补偿。”蒋应良回答。

　　基站建好后，运用好“小区合并”技术功能和参数设置技巧，则是一个更严峻的考验。“技术是固有的，难点是对参数设置要求非常精细。要靠通信工程师反复测试、勘察。”李航宇说，在两个基站间，如果重叠覆盖区域偏小，就要考虑调整设备功率，或是改变天线角度，这些都需要严格计算并测试。

　　为完成全长653公里的环岛高铁4G全覆盖工程，海南联通与海南高铁公司共同攻关，共耗时14个月。辛勤的付出，最终换来丰盈的回报。

　　2月4日现场实测数据显示，西环高铁的4G信号覆盖率保持在97%，东环高铁的4G信号覆盖率达92.78%，峰值速率可达85Mbps左右，平均速率稳定在40Mbps左右，可以满足旅客在列车运行中全程流畅观看超清视频。（记者 矫阳）