5G和高鐵WIFI有什么故事

在高鐵WiFi系統(tǒng)與5G技術(shù)的融合方案中，利用了邊緣計(jì)算、網(wǎng)絡(luò)切片、虛擬化等關(guān)鍵技術(shù)解決高鐵對5G信號的屏蔽問題。

關(guān)于高鐵上為何沒有WiFi這個問題在近幾年已經(jīng)被熱議過多次，呼聲由來已久，每逢節(jié)假日這種呼聲尤為迫切。但在如今，高鐵WiFi或許迎來了破局的好機(jī)會。

日前，據(jù)每日經(jīng)濟(jì)新聞等媒體消息指出，作為中國鐵路動車組Wi-Fi系統(tǒng)唯一的建設(shè)和運(yùn)營主體，國鐵吉訊已組建專業(yè)技術(shù)團(tuán)隊(duì)，在高鐵Wi-Fi系統(tǒng)技術(shù)儲備、高鐵Wi-Fi系統(tǒng)與5G融合、定制開發(fā)車載5G設(shè)備等三個方面進(jìn)行了戰(zhàn)略部署。

據(jù)介紹，國鐵吉訊與華為、中興等5G設(shè)備商正聯(lián)合開發(fā)車載5G設(shè)備，并計(jì)劃于2019年底完成測試工作。在高鐵WiFi系統(tǒng)與5G技術(shù)的融合方案中，利用了邊緣計(jì)算、網(wǎng)絡(luò)切片、虛擬化等關(guān)鍵技術(shù)解決高鐵對5G信號的屏蔽問題。

4G時代，高鐵WiFi遲遲無法等來春天

在4G時代，盡管高鐵WiFi的呼聲很高，但之所以遲遲無法等待春天，源于4G通信技術(shù)的短板問題存在。此前有高鐵內(nèi)部人士稱，“4G信號轉(zhuǎn)WiFi后速率不穩(wěn)定。而當(dāng)時國外最先進(jìn)的做法是發(fā)射衛(wèi)星WiFi?！辈⒈硎緩?fù)興號應(yīng)該是通過4G與衛(wèi)星WiFi相結(jié)合的方式建立的。但盡管如此，復(fù)興號WiFi依然不完美。

此前，不少普快列車已經(jīng)在提供免費(fèi)WiFi上網(wǎng)，一般會采用LTE或者4G技術(shù)，為列車提供WiFi信號，而且運(yùn)營的還不錯，比如廣鐵集團(tuán)，沈陽鐵路局、昆明鐵路局也已開通部分車次的免費(fèi)WiFi服務(wù)。但高鐵的難題在于它的速度過快，達(dá)到每小時300公里，這樣快的速度給基站切換、通信延時帶來了極大的挑戰(zhàn)。

去年6月，高鐵WiFi引入了騰訊與吉利。兩家去年曾發(fā)布消息，雙方組成的聯(lián)合體成功中標(biāo)動車網(wǎng)絡(luò)科技有限公司49%的股權(quán)轉(zhuǎn)讓項(xiàng)目，成交價為43億。而動車網(wǎng)絡(luò)是中鐵總公司確定的下屬企業(yè)中唯一經(jīng)營動車組WiFi的企業(yè)。這意味著，騰訊和吉利控股自去年正式加入到高鐵WiFi建設(shè)中。

而互聯(lián)網(wǎng)公司的介入，它的想象空間在于，可以以提供內(nèi)容和消費(fèi)的合作形式，介入到這一產(chǎn)業(yè)中，繼而嫁接一系列產(chǎn)品和服務(wù)，通過這種方式，他們從內(nèi)容消費(fèi)與娛樂、游戲、O2O服務(wù)等層面產(chǎn)業(yè)鏈層面可以打造一個基于互聯(lián)網(wǎng)的“高鐵服務(wù)平臺”，從而最大限度的占有乘客在高鐵上的時間，進(jìn)行商業(yè)上的轉(zhuǎn)化。但互聯(lián)網(wǎng)公司的介入，更多是帶來多元化的商業(yè)模式與盈利上的想象空間，可能依然不能化解其技術(shù)與燒錢難題。

因此我們看到，過去在復(fù)興號上已經(jīng)提供了免費(fèi)WiFi，但實(shí)際的體驗(yàn)效果卻差強(qiáng)人意。有人說，復(fù)興號提供的免費(fèi)WiFi打開網(wǎng)頁都很卡，更別說看視頻了。

因?yàn)閺募夹g(shù)原理上來看，目前火車上WiFi一般是通過車載WiFi設(shè)備，把沿線的3G或4G信號轉(zhuǎn)換為WiFi。通俗的說就是，通過設(shè)備接收沿途三大運(yùn)營商的網(wǎng)絡(luò)信號，將其轉(zhuǎn)化為列車上的熱點(diǎn)，以供乘客使用。

由于高鐵的速度遠(yuǎn)大于普通火車，而速度太快會產(chǎn)生一種多普勒效應(yīng)。也就是說，目前火車上WiFi一般是通過車載WiFi設(shè)備，把沿線的3G或4G信號轉(zhuǎn)換為WiFi。通俗的說就是，通過設(shè)備接收沿途三大運(yùn)營商的網(wǎng)絡(luò)信號，將其轉(zhuǎn)化為列車上的熱點(diǎn)，以供乘客使用。因?yàn)榛疖囁俣嚷?，確保信號穩(wěn)定應(yīng)該問題不大，網(wǎng)絡(luò)之間頻繁切換也不會有太大影響。但高鐵的難點(diǎn)就在于速度達(dá)到每小時200公里以上，甚至超過300公里時候，網(wǎng)絡(luò)切換導(dǎo)致信號衰減而且變得極不穩(wěn)定。

加之高鐵由于速度非?？?，快速駛向一個又一個不同運(yùn)營商的基站，高鐵內(nèi)車載設(shè)備在接收這些信號時會頻繁的切換不同的網(wǎng)絡(luò)，涉及不同的運(yùn)營商。三大運(yùn)營商的信號頻段不一樣，信號穿透力與基站覆蓋率、核心網(wǎng)資源不一樣，不同的基站發(fā)出來的信號質(zhì)量不一樣，在高速下網(wǎng)絡(luò)頻繁切換極易導(dǎo)致信號衰減，而且丟包率高、延遲大。

5G帶來的新利好，能否破局？

而5G技術(shù)帶來了更大的想象空間。據(jù)此前消息透露，中國移動數(shù)年來沿著鐵道線建設(shè)了一個相對龐大的5G基站和塔臺群，已經(jīng)可以隨時輕松地傳輸大量數(shù)據(jù)。目前高鐵車頂天線支持2.6GHz、3.5GHz和4.9GHz頻段，已滿足5G網(wǎng)絡(luò)接入需求，無論是終端設(shè)備網(wǎng)絡(luò)通信模塊與車內(nèi)局域網(wǎng)設(shè)備也支持平滑切換至5G并滿足5G網(wǎng)絡(luò)信號傳輸?shù)囊?。這將帶來什么？

其一，前面說到，3G、4G網(wǎng)絡(luò)在高鐵上覆蓋，其技術(shù)難題在于，高鐵速度快，不同基站間信號切換不及時，許多時候，切換不及時而導(dǎo)致了掉線與網(wǎng)絡(luò)延遲問題。而5G網(wǎng)絡(luò)的低時延、高可靠性特征或能化解這個問題。

其次，5G高鐵站項(xiàng)目用的是CPE（Customer Premise Equipment，5G用戶接入網(wǎng)關(guān)），當(dāng)前的CPE客戶終端技術(shù)已經(jīng)可將5G信號轉(zhuǎn)為WiFi信號，而5G技術(shù)與WiFi的融合，更有利于兩種信號的互相轉(zhuǎn)化。

此外，5G背后的技術(shù)包括波束成形與毫米波技術(shù)。而波束成型可以使信號的能量集中在接收端所在的方向，可以有效改善頻譜利用效率，這將改善高速情況下的信號的接收能力。而相對4G，5G具有超高帶寬、超低時延和海量連接、更快數(shù)據(jù)傳輸速率，更高頻譜效應(yīng)等特征，它接收網(wǎng)絡(luò)信號的能力更強(qiáng)。

再次，5G技術(shù)對高鐵的實(shí)時監(jiān)測與故障排查也帶來了新的利好。據(jù)香港《亞洲時報》的觀點(diǎn)稱，這將使高鐵駕駛室與控制中心之間通過超高清實(shí)時視頻流和會議實(shí)現(xiàn)更好的監(jiān)測及故障排查首次成為可能，即使是在高鐵以350公里時速飛馳的時候。

5G基于波束成形和毫米波技術(shù)，這些優(yōu)勢特征是為司機(jī)和乘客提供可靠的WiFi等服務(wù)的關(guān)鍵能力。一方面，因?yàn)橹С?00KM/H高速移動狀態(tài)的無線接入，大密集接入的優(yōu)勢又能保證穩(wěn)定帶寬。這樣一來，高鐵不用擔(dān)心WIFI熱點(diǎn)的連接和網(wǎng)速問題，使用5G的毫米波技術(shù)，讓網(wǎng)絡(luò)速度比4G時代大幅提升。

此外，毫米波技術(shù)破除了WiFi調(diào)制解調(diào)器的短板。瑞士蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院教授Leuthold曾經(jīng)談到，WiFi 調(diào)制解調(diào)器產(chǎn)生的無線電波或者微波，是均勻地朝著所有方向傳播。而毫米波則不同，它能被強(qiáng)聚焦地傳輸至室外，并且只在屋頂天線與燈桿之間的直徑為20厘米的波束中傳輸。這項(xiàng)技術(shù)很大程度上減少了傳輸所需的功率，也避免了 WiFi 調(diào)制解調(diào)器的信號在傳輸過程中相互妨礙所帶來的問題。

回過頭來看，4G技術(shù)下的高鐵WiFi遲遲不能破局是源于，高鐵部署的4G網(wǎng)絡(luò)覆蓋在高速行駛下的信號接收體驗(yàn)與能力仍然差強(qiáng)人意，高速出行卡頓，長時間緩沖等情況在所難免，信號狀況頗為雞肋，但5G網(wǎng)絡(luò)因?yàn)槭褂萌碌募夹g(shù)、基站和網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，能夠讓問題得以解決。

但它的難題同樣存在，比如說與4G通信設(shè)備相比，5G通信設(shè)備的耗電量大約是4G設(shè)備的的8到10倍以上。而高鐵的場景尤其是礦山、隧道內(nèi)的設(shè)備供電可提供的電力資源有限，無法滿足5G設(shè)備的電力需求，這需要對鐵路既有箱變和電力電纜進(jìn)行改造，成本與實(shí)現(xiàn)難度頗大，這是制約運(yùn)營商實(shí)現(xiàn)高鐵的5G覆蓋的主要原因之一，當(dāng)然，這需要看如何實(shí)現(xiàn)5G與WiFi的融合互補(bǔ)了。

業(yè)內(nèi)也談到了這個難題，由于5G頻段較高、單基站覆蓋范圍較小等特點(diǎn)，對于大型樓宇、高鐵、礦山等相對封閉場景，5G基站很難進(jìn)行無縫覆蓋，但Wi-Fi將會是5G的最好補(bǔ)充，兩者的融合開啟了一個更好的時代。

盡管它指向的是一個更好的未來，但是5G對高鐵的全面覆蓋與實(shí)現(xiàn)難題依然存在，要實(shí)現(xiàn)對高鐵的全線覆蓋，需要鐵路公司，運(yùn)營商等多方的利益協(xié)調(diào)與努力，進(jìn)行提前規(guī)劃。

早在多年前，一個19歲的男孩在火車上賣WiFi的事情曾經(jīng)廣為流傳，據(jù)說他把火車車廂變成網(wǎng)吧，在半小時內(nèi)就賺取了500元。什么是剛需？這就是。

高鐵WiFi與5G技術(shù)的融合，瞄準(zhǔn)的或許是一個更有想象力的大市場。高鐵高頻次、穩(wěn)定、封閉的特點(diǎn)，接入WiFi，其運(yùn)營場景與盈利模式的想象空間很大，盡管當(dāng)前已經(jīng)在引入外界互聯(lián)網(wǎng)資本，但在高鐵WiFi與5G融合解決體驗(yàn)短板與技術(shù)上的難題之后，能不能賺錢、如何將復(fù)雜的利益分配格局厘清，能否打開消費(fèi)市場的商業(yè)前景，才是高鐵能否成為線下超級流量入口的關(guān)鍵。