飞机都要上5G了,高铁为啥信号还这么差?

2021-06-14 20:54:56 首席商业评论

作者:BOO聊通信

来源:BOO聊通信(ID:boo_ict)

相信使用过飞机航班上提供WiFi(一般是卫星通信)的同学一定对网速的慢、不稳定深有感触,甚至可以说这WiFi提供了和没提供没啥区别。

不过,在飞机上上网这件事,似乎要迎来转机了。近日,中国某运营商宣布将部署覆盖全国航线的空中5G网络,用专业点的术语来形容就是ATG(air to ground,地空通信)网络,来实现用户可以在飞机上享受5G网络服务的目标。

空中5G网络有意义吗?我相信所有人都会给出肯定的答案,毕竟大家坐飞机几个小时时间不玩儿手机在这个年代真的太煎熬了,而传统的空中卫星通信上网网速又一夜回到解放前。如果能在飞机上使用5G网络,刷刷抖音看看剧,那就算飞行时间很长也不会感觉太无聊。

ATG是怎么实现的呢?

原理非常简单粗暴,就是直接使用和在地面上连接5G网络一样的方式:通过5G基站。只不过,在地面上网时,基站连接的天线是向地面发射无线电磁波,而在ATG上网时,基站连接的天线将会被掰向天空,朝天上发射信号。

图源:中关村在线

另外,考虑安全因素,ATG 5G服务并不会让用户直接使用手机连接5G网络,飞机上专用设备接收5G信号后,最终还是要转换成WiFi提供给用户上网的。

图源:中兴通讯

因此,ATG上网需要电信运营商在其想要提供服务的航线对应的地面区域,布设专门的基站服务空中用户。

以这次中国XX(避免打广告嫌疑隐去运营商名称)的站址规划为例,其站址基本覆盖了整个中国领土,因此理论上ATG服务开通后,全国航线基本可以实现全覆盖。

覆盖问题解决了,网速呢?中国XX的ATG网络使用的带宽为100+10MHz,其中的100MHz和目前正常公网5G网络带宽一致,而10MHz则是航空专用频率,因此,ATG 5G网络的频率资源甚至比地面5G还要多一丢丢。

据中国XX官方口径,其提供的ATG网络可以实现单架飞机峰值速率1Gbps。由于基站覆盖高空存在超远覆盖、频率干扰、高速移动多普勒频移等问题,这个峰值速率相比地面5G网络是有一定折损的,但相比慢如龟速的卫星上网,已经非常不错了。

不过,请注意一个关键词:单架飞机。这个就很有意思了。因为从该运营商的ATG站址规划来看,全国站址数量也就小几百个,这样的站址规模其实还不如很多大些的县城5G基站数量。

对于移动通信来说,单个基站的带宽很重要,但更重要的是一共能提供多少个基站,而这些基站的带宽累加,才是整个移动通信系统的总体容量。

2019年,全国民用航空客运量大概6.6亿人,分到365天,每天在空中飞着的人大概是180万。而考虑到每个人乘坐飞机的时间一般也就3小时左右,所以可以打个比方认为空中覆盖面向的是一个180万人口的城市,这个城市里每人每天只上网3小时。

数据源:艾媒咨询

这么看,如果全国航班飞行时间、航线均匀分布的话,这个规划站址规模还是可以的,基本能满足用户要求不太高的5G网络需求。

但是,从常识判断大家也能猜到,全国航班飞行时间可是有忙有闲的,而航线飞行频次的区别更是千差万别。

比如,每天10点从北京飞上海航班的数量,一定会比23点陕西飞辽宁的航班数量多很多吧。

数据源:林雅晴 民航资源网

这就会导致,某些时段、某些航线旅客人特别多,而反之则特别少,虽然从该运营商站址规划情况来看,明显呈现东部沿海区域多、西部少的趋势,但站址的数量并不能抵消忙闲严重不均的问题。

所以,该运营商之所以说单架飞机的峰值速率,其实就是在理想情况下(没有其他飞机抢资源)给出个最好的速率体验理论值,但实际上用户的上网体验可能会要差很多,但我觉得再差也应该和4G网络感知差不多,要啥自行车。

目前国内主要的跨省交通方式,无非就是飞机和高铁,说完了天上的,再来看看地上的。

相信很多人对于国内高铁线路的通信服务并不是很满意,比如我长期关注的一个金融行业巨V,就在前一阵发微博吐槽高铁信号:

那为什么天上的信号覆盖问题都要解决了,地面上的却还“止步不前”?难道覆盖高铁线路比覆盖航线还难?

还真是,而且难得多。

因为,不管你要覆盖哪儿,最终发射与接收信号的还是基站与天线。而管它是245G网络,手机能上网根本原理就是基站天线的无线电磁波能发送到用户的手机上、电磁波的频率资源足够多不会导致拥塞。

先看看空中覆盖的环境:一览无余毫无遮挡的天空使得一个基站能轻松覆盖一个城市的面积;基站站址布设在哪里都无所谓反正天线都是要往天上打;一架飞机上顶多几百人有的时候甚至几十人;飞机和飞机间足够远不会扎堆。

而反观高铁线路:穿山越岭的复杂的地形地貌,导致无线信号到处被遮挡,单个基站与天线能覆盖到的线路长度不过几百米或1公里左右,且每个基站位置的选择都非常不容易;大段大段的隧道无线信号根本无法打入,必须通过特殊方式在隧道内进行网络建设,但在隧道内施工很多情况下又非运营商能决定的了;每辆高铁驶过,以京广高铁使用的CRH380AL动车组列车为例,16节车厢,在没有站票情况下都要承载1000名旅客,而2019年全年我国铁路运送旅客人数达到36亿为航空的6倍。

覆盖某段高铁的基站建设 图源:人民邮电报

因此,从覆盖角度看,高铁的覆盖没办法像ATG那样全国搞几百个站实现无缝衔接,需要结合地形地貌每几百米放置一个基站专门覆盖一段路,甚至要对每个隧道使用“泄漏电缆”这种特殊方式进行建设覆盖;从容量角度看,每次列车驶过时会出现千人同时上网的情况,再加上火车上容易出现看视频、刷抖音的行为,导致无线网络资源又难以支撑。

泄漏电缆 图源:新华网

更要命的是,高铁速度够快、所以车厢里的乘客要非常频繁的从一个基站被切换到另一个基站,而这种无线信号的交接,则更加降低了网络的体验。而以单个ATG基站覆盖范围来看,从北京到上海可能也就经历十几二十个基站的切换,甚至不如高铁在一个小城市内经历的基站数目。

很多用户总会有一种想法:那就是上网的信号是天上飞来的,应该无处不在,但实际上信号是从和你所在位置无遮挡、距离足够近的基站以接力的形式发射过来的。

因此,高铁线路的覆盖,难度与复杂度远远大于覆盖天空,仰望天空易,但脚踏实地可太难了。如果想实现高铁线路的完美覆盖,那投入的资源、砸下的资金、付出的人力物力,可以用天量来形容,运营商也是企业,也要考虑成本,你说是不,这就是高铁线路信号不够理想的原因。

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