高铁WiFi与5G融合,高铁上网的春天来了吗?

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2019-6-10 18:12:00
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关于高铁上为何没有WiFi这个问题在近几年已经被热议过多次,呼声由来已久,每逢节假日这种呼声尤为迫切。但在如今,高铁WiFi或许迎来了破局的好机会。
日前,据媒体消息指出,工信部已正式向中国移动、中国联通、中国电信和中国广电四家运营商正式发放5G商用牌照,而中国铁路方面也表示,高铁WiFi系统也将融合5G技术。
据介绍,国铁吉讯与华为、中兴等5G设备商开展密切合作,联合开发车载5G设备,并计划于2019年底完成测试工作。在高铁WiFi系统与5G技术的融合方案中,利用了边缘计算、网络切片、虚拟化等关键技术解决高铁对5G信号的屏蔽问题。
4G时代,高铁WiFi迟迟无法等来春天
在4G时代,尽管高铁WiFi的呼声很高,但之所以迟迟无法等待春天,源于4G通信技术的短板问题存在。此前有高铁内部人士称,“4G信号转WiFi后速率不稳定。而当时国外最先进的做法是发射卫星WiFi。”并表示复兴号应该是通过4G与卫星WiFi相结合的方式建立的。但尽管如此,复兴号WiFi依然不完美。
此前,不少普快列车已经在提供免费WiFi上网,一般会采用LTE或者4G技术,为列车提供WiFi信号,而且运营的还不错,比如广铁集团,沈阳铁路局、昆明铁路局也已开通部分车次的免费WiFi服务。但高铁的难题在于它的速度过快,达到每小时300公里,这样快的速度给基站切换、通信延时带来了极大的挑战。
去年6月,高铁WiFi引入了腾讯与吉利。两家去年曾发布消息,双方组成的联合体成功中标动车网络科技有限公司49%的股权转让项目,成交价为43亿。而动车网络是中铁总公司确定的下属企业中唯一经营动车组WiFi的企业。这意味着,腾讯和吉利控股自去年正式加入到高铁WiFi建设中。
而互联网公司的介入,它的想象空间在于,可以以提供内容和消费的合作形式,介入到这一产业中,继而嫁接一系列产品和服务,通过这种方式,他们从内容消费与娱乐、游戏、O2O服务等层面产业链层面可以打造一个基于互联网的“高铁服务平台”,从而最大限度的占有乘客在高铁上的时间,进行商业上的转化。但互联网公司的介入,更多是带来多元化的商业模式与盈利上的想象空间,可能依然不能化解其技术与烧钱难题。
因此我们看到,过去在复兴号上已经提供了免费WiFi,但实际的体验效果却差强人意。有人说,复兴号提供的免费WiFi打开网页都很卡,更别说看视频了。
因为从技术原理上来看,目前火车上WiFi一般是通过车载WiFi设备,把沿线的3G或4G信号转换为WiFi。通俗的说就是,通过设备接收沿途三大运营商的网络信号,将其转化为列车上的热点,以供乘客使用。
由于高铁的速度远大于普通火车,而速度太快会产生一种多普勒效应。也就是说,目前火车上WiFi一般是通过车载WiFi设备,把沿线的3G或4G信号转换为WiFi。通俗的说就是,通过设备接收沿途三大运营商的网络信号,将其转化为列车上的热点,以供乘客使用。因为火车速度慢,确保信号稳定应该问题不大,网络之间频繁切换也不会有太大影响。但高铁的难点就在于速度达到每小时200公里以上,甚至超过300公里时候,网络切换导致信号衰减而且变得极不稳定。
加之高铁由于速度非常快,快速驶向一个又一个不同运营商的基站,高铁内车载设备在接收这些信号时会频繁的切换不同的网络,涉及不同的运营商。三大运营商的信号频段不一样,信号穿透力与基站覆盖率、核心网资源不一样,不同的基站发出来的信号质量不一样,在高速下网络频繁切换极易导致信号衰减,而且丢包率高、延迟大。
5G带来的新利好,能否破局?
而5G技术带来了更大的想象空间。据此前消息透露,中国移动数年来沿着铁道线建设了一个相对庞大的5G基站和塔台群,已经可以随时轻松地传输大量数据。目前高铁车顶天线支持2.6GHz、3.5GHz和4.9GHz频段,已满足5G网络接入需求,无论是终端设备网络通信模块与车内局域网设备也支持平滑切换至5G并满足5G网络信号传输的要求。这将带来什么?

其一,前面说到,3G、4G网络在高铁上覆盖,其技术难题在于,高铁速度快,不同基站间信号切换不及时,许多时候,切换不及时而导致了掉线与网络延迟问题。而5G网络的低时延、高可靠性特征或能化解这个问题。
其次,5G高铁站项目用的是CPE(Customer Premise Equipment,5G用户接入网关),当前的CPE客户终端技术已经可将5G信号转为WiFi信号,而5G技术与WiFi的融合,更有利于两种信号的互相转化。
此外,5G背后的技术包括波束成形与毫米波技术。而波束成型可以使信号的能量集中在接收端所在的方向,可以有效改善频谱利用效率,这将改善高速情况下的信号的接收能力。而相对4G,5G具有超高带宽、超低时延和海量连接、更快数据传输速率,更高频谱效应等特征,它接收网络信号的能力更强。
再次,5G技术对高铁的实时监测与故障排查也带来了新的利好。据香港《亚洲时报》的观点称,这将使高铁驾驶室与控制中心之间通过超高清实时视频流和会议实现更好的监测及故障排查首次成为可能,即使是在高铁以350公里时速飞驰的时候。
5G基于波束成形和毫米波技术,这些优势特征是为司机和乘客提供可靠的WiFi等服务的关键能力。一方面,因为支持500KM/H高速移动状态的无线接入,大密集接入的优势又能保证稳定带宽。这样一来,高铁不用担心WIFI热点的连接和网速问题,使用5G的毫米波技术,让网络速度比4G时代大幅提升。
此外,毫米波技术破除了WiFi调制解调器的短板。瑞士苏黎世联邦理工学院教授Leuthold曾经谈到,WiFi 调制解调器产生的无线电波或者微波,是均匀地朝着所有方向传播。而毫米波则不同,它能被强聚焦地传输至室外,并且只在屋顶天线与灯杆之间的直径为20厘米的波束中传输。这项技术很大程度上减少了传输所需的功率,也避免了 WiFi 调制解调器的信号在传输过程中相互妨碍所带来的问题。
回过头来看,4G技术下的高铁WiFi迟迟不能破局是源于,高铁部署的4G网络覆盖在高速行驶下的信号接收体验与能力仍然差强人意,高速出行卡顿,长时间缓冲等情况在所难免,信号状况颇为鸡肋,但5G网络因为使用全新的技术、基站和网络架构,能够让问题得以解决。
但它的难题同样存在,比如说与4G通信设备相比,5G通信设备的耗电量大约是4G设备的的8到10倍以上。而高铁的场景尤其是矿山、隧道内的设备供电可提供的电力资源有限,无法满足5G设备的电力需求,这需要对铁路既有箱变和电力电缆进行改造,成本与实现难度颇大,它是制约运营商实现高铁的5G覆盖的关键难题之一,当然,这需要看如何实现5G与WiFi的融合互补了。
业内也谈到了这个难题,由于5G频段较高、单基站覆盖范围较小等特点,对于大型楼宇、高铁、矿山等相对封闭场景,5G基站很难进行无缝覆盖,但Wi-Fi将会是5G的最好补充,两者的融合开启了一个更好的时代。
尽管它指向的是一个更好的未来,但是5G对高铁的全面覆盖与实现难题依然存在,要实现对高铁的全线覆盖,需要铁路公司,运营商等多方的利益协调与努力,进行提前规划。
结语:
早在多年前,一个19岁的男孩在火车上卖WiFi的事情曾经广为流传,据说他把火车车厢变成网吧,在半小时内就赚取了500元。什么是刚需?这就是。
高铁WiFi与5G技术的融合,瞄准的或许是一个更有想象力的大市场。高铁高频次、稳定、封闭的特点,接入WiFi,其运营场景与盈利模式的想象空间很大,尽管当前已经在引入外界互联网资本,但在高铁WiFi与5G融合解决体验短板与技术上的难题之后,能不能赚钱、如何将复杂的利益分配格局厘清,能否打开消费市场的商业前景,才是高铁能否成为线下超级流量入口的关键。