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21世紀什么最重要？當然是網絡信號！！！可是最近很多朋友都在吐槽：都進入5G時代了，為啥乘坐高鐵時上網還這么慢？不妨先來了解一下：為了提高通信質量，高鐵移動通信技術是如何演進的？高鐵移動通信技術的演進GSM-R目前，GSM-R是我國鐵路全面使用的專用數字移動系統。GSM-R是GSM技術在鐵路系統的延伸，沿襲了GSM基本功能。不同之處在于，GSM-R服務于鐵路系統，這就意味著它對如下問題更有針對性：列車高速前進所帶來的信號快速衰減、頻移現象列車經過隧道、山谷等特殊地形條件下的信號覆蓋問題基站小區之間的切換頻繁帶來的系統效率低下然而GSM-R是一種窄帶通信系統，工作的頻譜只有窄窄的4MHz。在這個頻譜范圍內，大部分的頻譜用來承載語音（打電話）業務，少部分用來承載數據（上網）業務，這就導致我們在高鐵上網時常常網絡卡頓。LTE-R隨著高速鐵路的快速發展，對數據業務的要求越來越高，GMS-R已經無法滿足需求，產業鏈萎縮，鐵路通信逐漸過渡到了LTE-R。LTE-R使用調制技術提升了網絡速度和容量，無論是傳輸技術還是系統架構，都有很大的革新。不僅完全繼承了GSM-R的全部業務，提升了鐵路運營的安全性和高效性，而且可為用戶提供多媒體集群調度、可視電話、實時視頻監控、客運綜合信息發布等功能。此外，LTE-R的語音解決方案能夠為旅客提供更為豐富的數據體驗和更多更準確的常規化增值服務。5G-R后來，中國國家鐵路集團有限公司也啟動了鐵路下一代移動通信系統相關的研究工作，針對鐵路5G專用移動通信（5G-R），明確了研究計劃及建設目標。5G-R的主要業務類型以下兩類。行車類應用：調度通信、行車調度命令、CTCS-3級列控系統以及自動駕駛等；運營維護類應用：運維語音、運維數據及運維視頻。5G-R承載的業務仍然以行車應用為主，對設備安全性、可靠性要求高。未來5G-R在鐵路系統中的三大應用場景：鐵路正線廣域區域通信調度通信語音、調度通信多媒體、行車安全數據、行車信息數據、車上作業人員語音等。鐵路站場/樞紐等熱點區域覆蓋車上視頻監控數據、站場維護作業多媒體通信、編組站通信等。鐵路沿線地面設施監控地面基礎設施監測數據傳送。高鐵移動通信技術的挑戰鐵路通信系統發展得如此迅速，為什么我們仍然感覺網速慢？這是因為5G信號覆蓋高鐵場景雖然前景廣闊，但也面臨著諸多的挑戰。01、信號的穿透損耗和傳播損耗大高鐵列車車體多采用不銹鋼、合金等金屬全封閉式的結構。傳統的車內用戶直接與車外基站直接通信的架構，使得信號在車內穿透損耗較大、掉線率升高、切換成功率和連接成功率降低，從而導致網絡性能下降。02、多普勒效應帶來頻偏多普勒效應：物體輻射的波長因為波源和觀測者的相對運動而產生變化。在運動的波源前面，波被壓縮，波長變得較短，頻率變得較高；在運動的波源后面時，會產生相反的效應。波長變得較長，頻率變得較低；波源的速度越高，所產生的效應越大。在移動通信中，當移動臺移向基站時，頻率變高，遠離基站時，頻率變低，所以在移動通信中要充分考慮多普勒效應。高鐵的速度越快，頻偏越大，也將使基站接收信號的性能下降。多普勒效應是瞬時變化的，高速引起接收機的解調性能下降，這是一個非常大的挑戰。03、瞬間網絡負荷大當高鐵過境時，基站區域內用戶數劇增，網絡負荷過高，用戶感知下降。04、頻繁切換影響感知由于高鐵沿線基站單站覆蓋范圍有限，在高速行駛狀態下，列車穿越單站覆蓋所需的時間非常短。在列車運行中，為保持車地之間通信的連續性，需將通信鏈路從一個基站小區信道轉換到另一個基站小區信道。因此，用戶在使用移動網絡時會產生頻繁的小區切換和重選，當其無法滿足切換、重選所需的時間開銷時，極易出現切換慢、切換失敗、掉線等網絡問題，影響用戶感知。解決方案01、如何解決信號的穿透損耗和傳播損耗大的問題？采用移動中繼技術。簡而言之，就是設置“中間轉發”性質的設備，讓整個通信的過程分為兩個部分——外部基站與中繼設備之間，以及中繼設備與用戶之間。由中繼設備轉發來自基站和車內用戶的信號。02、如何解決多普勒效應帶來的頻偏問題？合理設置基站站址，降低多普勒頻移影響。在射頻單位進行頻偏矯正/問題，也就是基帶信號的處理問題。03、何解決瞬間網絡負荷大和越區頻繁切換的問題？小區合并：一個基站處理單元(BBU)連接多個射頻拉遠單元(RRU)，在邏輯上將多個小區設為同一小區，這樣就使“小區切換”變為“小區協作”，提高網絡性能、增大覆蓋距離、減少切換次數。切換算法優化：一般而言是對切換流程中涉及到的切換參數進行優化，有效地預防乒乓效應和無線鏈路的連接中斷，提高切換成功率。鐵路專用無線通信正在向寬帶網絡演進，相信在不久的將來，5G關鍵技術的應用將為鐵路無線專網的建設添磚添瓦。在這之前，不妨放下手機，看看沿途的風景。本文來自微信公眾號：