高铁上为何手机信号不好？科普来袭！

2023-12-11 来源：湖北日报

本文摘要：四通八达的高铁网，串联起人们的诗和远方。然而，高铁上手机信号不好却饱受诟病。近日，湖北日报全媒记者采访了通信工程师，揭秘背后的...

四通八达的高铁网，串联起人们的诗和远方。然而，“高铁上手机信号不好”却饱受诟病。近日，湖北日报全媒记者采访了通信工程师，揭秘背后的原因。

三大原因导致高铁上的手机信号差

中国铁路武汉局集团公司武汉通信段成立于2010年3月25日，担负着武汉局管内多条铁路通信设备的管养与维护。赵冠宇，武汉通信段技术支持中心工程师，也是信号设备维护组组长。

在赵冠宇看来，“高铁上的手机信号不好”，主要有三点原因——

列车车体材料对无线电磁波（手机信号）有屏蔽作用。为了让列车车厢坚固的同时更轻便，车厢多采用铝合金等金属材质，这种材质对电磁波具有很强的屏蔽性，车内无线电磁波相较于车外衰减了5至10倍。

乘坐高铁时，手机在相邻基站之间切换频繁。每个基站覆盖范围大概为3至10公里，相邻基站之间通常会有一定的交叉区域，因此当人们正常行走或者开车过程中，感受不到手机与不同基站连接过程中的切换，而高铁时速300公里，意味着在高速行驶状态下，每隔几十秒就在切换基站，一旦手机与基站“握手”不及时，就会产生卡顿、延时等效应。

手机接收基站无线电磁波时产生了多普勒频移。手机信号本质上是一种电磁波，因此也存在多普勒效应。当火车经过通信基站时，基站接收到来自手机的电磁波频率会变高，反之，远离的时候，电磁波频率就会变弱。这种频移导致用户在使用手机发图片、视频时，发射端的电磁波频率与接收端的频率不一致，就会导致传输速率降低，出现卡顿。

此外，高铁行驶过程中还会穿山越岭，经过隧道，电磁波穿过山体，会自然发生衰减。在一些人烟稀少的地区，通信基站的布点也会相对减少，导致车上的乘客感觉到“信号不好”。一些新上线的“复兴号”动车组尽管加装了Wi-Fi装置，但效果仍然“杯水车薪”，原因在于Wi-Fi接收电磁波的原理与手机接收电磁波的原理一致，也会遇到频繁切换、多普勒频移等问题。

赵冠宇说，高速铁路均为电气化铁路，动车组高速行驶，离不开通信设备的支撑。在铁路沿线，除了运营商的通信设备外，还有铁路运行自身的通信设备。但是，铁路部门的通信设备与运营商的通信设备的频率不同，一般不会相互干扰。

铁路5G专网正浮出水面

中铁武汉电气化局一公司通信分公司总工程师、副总经理冉东升曾参与我国多条铁路通信设备的安装与调试。他指出，过去建设的许多高铁线路沿线的信号基站，大多为3G、4G通信设备，因此用户在连接过程中的体验感相对较差。

赵冠宇认为，运营商可以结合实际开展沿高铁线路独立覆盖，将铁路沿线多个基站做成一个“小区”，减少手机切换次数，从而从根本上提高乘客使用体验。

2022年1月，国务院关于印发“十四五”现代综合交通运输体系发展规划的通知中，明确“实施新一代铁路移动通信专网工程”。由此可见，铁路5G专网正浮出水面。

冉东升介绍，目前铁路沿线5G通信基站少，一个关键的原因还是成本。据了解，5G基站使用的频段更高，波长更短，信道质量衰减更快。因此，5G基站相较于4G基站的覆盖范围更小，要满足同样的覆盖目标就需要建设更多的基站。粗略估算，同等覆盖范围，5G基站的密度是4G基站的3至4倍。

以省内的汉十高铁为例，全长约400公里，为了保障5G信号全覆盖，就需要建设600座5G基站。按照这个密度来算，我国目前高铁里程约4.2万公里，那就需要建设6万多个基站。按照每个5G基站建设成本80万-100万元计算，6万多个信号基站建设成本就高达500亿-700亿元。此外，单个5G基站运维成本高，综合耗电约为6-7kw·h，一年的电费就超过2万元。

冉东升透露，目前华为公司正在研发一款新的基站设备，能耗将下降一半，性能也更加优化。未来，随着通信设备迭代升级，价格优势和性能优势都会升级，“高铁上手机信号不好”这一问题终将被解决。

关键词：干线铁路

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