高鐵上打電話、上網不再“鬧心”了（圖片來源：科技日報）

對于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，很難保證通話連貫。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”率高是什么關系？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。

“蜂窩移動通信是采用蜂窩無線組網，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，并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。

“由于4G本身的特點以及高鐵時速300公里的超高速，使得每800米就要有一個基站。而時速300公里的高鐵，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，接通率一般只能達到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公里時速以上的車速。

再看看我國臺灣地區，采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，問題并沒有根本解決。”蔣應良說。

還有一個辦法，是在列車上設置車載臺，乘客的手機通過它來跟基站聯系。由于列車在過區切換時只有車載臺一個用戶，基站就顯得十分從容。但列車車載臺本身有容量瓶頸，且缺乏基站所具備的智能調度能力，增加了傳輸時延。

“小區合并”成熟合理

什么辦法最優？

“小區合并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并為一個小區，即延長小區覆蓋范圍，減少切換次數，提高信號穩定性。

“這就是小區合并技術。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。小區合并就是讓多個小區共享相同信道資源，讓合并的小區不發生切換。”李航宇解釋說。

蔣應良說，“小區合并”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并。目前，這一技術成熟，造價合理。

既然“小區合并”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“小區合并”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。由于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，“小區合并”技術，本身并不構成難題。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，用好小區合并技術功能，并探索參數設置技巧。”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于其它場景。

“高速列車運動時，通話接收頻率與無線通話頻率標準不一致，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么？

“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“小區合并”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并測試。

為完成全長653公里的環島高鐵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）