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(duì)5G信號(hào)的屏蔽問(wèn)題。

關(guān)于高鐵上為何沒(méi)有WiFi這個(gè)問(wèn)題在近幾年已經(jīng)被熱議過(guò)多次，呼聲由來(lái)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(lái)了破局的好機(jī)會(huì)。

日前，據(jù)每日經(jīng)濟(jì)新聞等媒體消息指出，作為中國(guó)鐵路動(dòng)車(chē)組Wi-Fi系統(tǒng)唯一的建設(shè)和運(yùn)營(yíng)主體，國(guó)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(chǔ)備、高鐵Wi-Fi系統(tǒng)與5G融合、定制開(kāi)發(fā)車(chē)載5G設(shè)備等三個(gè)方面進(jìn)行了戰(zhàn)略部署。

據(jù)介紹，國(guó)鐵吉訊與華為、中興等5G設(shè)備商正聯(lián)合開(kāi)發(fā)車(chē)載5G設(shè)備，并計(jì)劃于2019年底完成測(cè)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(duì)5G信號(hào)的屏蔽問(wèn)題。

在4G時(shí)代，盡管高鐵WiFi的呼聲很高，但之所以遲遲無(wú)法等待春天，源于4G通信技術(shù)的短板問(wèn)題存在。此前有高鐵內(nèi)部人士稱，“4G信號(hào)轉(zhuǎn)WiFi后速率不穩(wěn)定。而當(dāng)時(shí)國(guó)外最先進(jìn)的做法是發(fā)射衛(wèi)星WiFi?！辈⒈硎緩?fù)興號(hào)應(yīng)該是通過(guò)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(hào)WiFi依然不完美。

此前，不少普快列車(chē)已經(jīng)在提供免費(fèi)WiFi上網(wǎng)，一般會(huì)采用LTE或者4G技術(shù)，為列車(chē)提供WiFi信號(hào)，而且運(yùn)營(yíng)的還不錯(cuò)，比如廣鐵集團(tuán)，沈陽(yáng)鐵路局、昆明鐵路局也已開(kāi)通部分車(chē)次的免費(fèi)WiFi服務(wù)。但高鐵的難題在于它的速度過(guò)快，達(dá)到每小時(shí)300公里，這樣快的速度給基站切換、通信延時(shí)帶來(lái)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(dòng)車(chē)網(wǎng)絡(luò)科技有限公司49%的股權(quán)轉(zhuǎn)讓項(xiàng)目，成交價(jià)為43億。而動(dòng)車(chē)網(wǎng)絡(luò)是中鐵總公司確定的下屬企業(yè)中唯一經(jīng)營(yíng)動(dòng)車(chē)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(guò)這種方式，他們從內(nèi)容消費(fèi)與娛樂(lè)、游戲、O2O服務(wù)等層面產(chǎn)業(yè)鏈層面可以打造一個(gè)基于互聯(lián)網(wǎng)的“高鐵服務(wù)平臺(tái)”，從而最大限度的占有乘客在高鐵上的時(shí)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(lái)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(qián)難題。

因此我們看到，過(guò)去在復(fù)興號(hào)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(shuō)，復(fù)興號(hào)提供的免費(fèi)WiFi打開(kāi)網(wǎng)頁(yè)都很卡，更別說(shuō)看視頻了。

因?yàn)閺募夹g(shù)原理上來(lái)看，目前火車(chē)上WiFi一般是通過(guò)車(chē)載WiFi設(shè)備，把沿線的3G或4G信號(hào)轉(zhuǎn)換為WiFi。通俗的說(shuō)就是，通過(guò)設(shè)備接收沿途三大運(yùn)營(yíng)商的網(wǎng)絡(luò)信號(hào)，將其轉(zhuǎn)化為列車(chē)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(chē)，而速度太快會(huì)產(chǎn)生一種多普勒效應(yīng)。也就是說(shuō)，目前火車(chē)上WiFi一般是通過(guò)車(chē)載WiFi設(shè)備，把沿線的3G或4G信號(hào)轉(zhuǎn)換為WiFi。通俗的說(shuō)就是，通過(guò)設(shè)備接收沿途三大運(yùn)營(yíng)商的網(wǎng)絡(luò)信號(hào)，將其轉(zhuǎn)化為列車(chē)上的熱點(diǎn)，以供乘客使用。因?yàn)榛疖?chē)速度慢，確保信號(hào)穩(wěn)定應(yīng)該問(wèn)題不大，網(wǎng)絡(luò)之間頻繁切換也不會(huì)有太大影響。但高鐵的難點(diǎn)就在于速度達(dá)到每小時(shí)200公里以上，甚至超過(guò)300公里時(shí)候，網(wǎng)絡(luò)切換導(dǎo)致信號(hào)衰減而且變得極不穩(wěn)定。

加之高鐵由于速度非常快，快速駛向一個(gè)又一個(gè)不同運(yùn)營(yíng)商的基站，高鐵內(nèi)車(chē)載設(shè)備在接收這些信號(hào)時(shí)會(huì)頻繁的切換不同的網(wǎng)絡(luò)，涉及不同的運(yùn)營(yíng)商。三大運(yùn)營(yíng)商的信號(hào)頻段不一樣，信號(hào)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(lái)的信號(hào)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(hào)衰減，而且丟包率高、延遲大。

而5G技術(shù)帶來(lái)了更大的想象空間。據(jù)此前消息透露，中國(guó)移動(dòng)數(shù)年來(lái)沿著鐵道線建設(shè)了一個(gè)相對(duì)龐大的5G基站和塔臺(tái)群，已經(jīng)可以隨時(shí)輕松地傳輸大量數(shù)據(jù)。目前高鐵車(chē)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(wú)論是終端設(shè)備網(wǎng)絡(luò)通信模塊與車(chē)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(hào)傳輸?shù)囊?。這將帶來(lái)什么？

其一，前面說(shuō)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(hào)切換不及時(shí)，許多時(shí)候，切換不及時(shí)而導(dǎo)致了掉線與網(wǎng)絡(luò)延遲問(wèn)題。而5G網(wǎng)絡(luò)的低時(shí)延、高可靠性特征或能化解這個(gè)問(wèn)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(hào)轉(zhuǎn)為WiFi信號(hào)，而5G技術(shù)與WiFi的融合，更有利于兩種信號(hào)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(hào)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(hào)的接收能力。而相對(duì)4G，5G具有超高帶寬、超低時(shí)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(hào)的能力更強(qiáng)。

再次，5G技術(shù)對(duì)高鐵的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與故障排查也帶來(lái)了新的利好。據(jù)香港《亞洲時(shí)報(bào)》的觀點(diǎn)稱，這將使高鐵駕駛室與控制中心之間通過(guò)超高清實(shí)時(shí)視頻流和會(huì)議實(shí)現(xiàn)更好的監(jiān)測(cè)及故障排查首次成為可能，即使是在高鐵以350公里時(shí)速飛馳的時(shí)候。

5G基于波束成形和毫米波技術(shù)，這些優(yōu)勢(shì)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(dòng)狀態(tài)的無(wú)線接入，大密集接入的優(yōu)勢(shì)又能保證穩(wěn)定帶寬。這樣一來(lái)，高鐵不用擔(dān)心WIFI熱點(diǎn)的連接和網(wǎng)速問(wèn)題，使用5G的毫米波技術(shù)，讓網(wǎng)絡(luò)速度比4G時(shí)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(wú)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(hào)在傳輸過(guò)程中相互妨礙所帶來(lái)的問(wèn)題。

回過(guò)頭來(lái)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(hào)接收體驗(yàn)與能力仍然差強(qiáng)人意，高速出行卡頓，長(zhǎng)時(shí)間緩沖等情況在所難免，信號(hào)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(wèn)題得以解決。

但它的難題同樣存在，比如說(shuō)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(chǎng)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(wú)法滿足5G設(shè)備的電力需求，這需要對(duì)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(yíng)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(gè)難題，由于5G頻段較高、單基站覆蓋范圍較小等特點(diǎn)，對(duì)于大型樓宇、高鐵、礦山等相對(duì)封閉場(chǎng)景，5G基站很難進(jìn)行無(wú)縫覆蓋，但Wi-Fi將會(huì)是5G的最好補(bǔ)充，兩者的融合開(kāi)啟了一個(gè)更好的時(shí)代。

盡管它指向的是一個(gè)更好的未來(lái)，但是5G對(duì)高鐵的全面覆蓋與實(shí)現(xiàn)難題依然存在，要實(shí)現(xiàn)對(duì)高鐵的全線覆蓋，需要鐵路公司，運(yùn)營(yíng)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(gè)19歲的男孩在火車(chē)上賣(mài)WiFi的事情曾經(jīng)廣為流傳，據(jù)說(shuō)他把火車(chē)車(chē)廂變成網(wǎng)吧，在半小時(shí)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(gè)更有想象力的大市場(chǎng)。高鐵高頻次、穩(wěn)定、封閉的特點(diǎn)，接入WiFi，其運(yùn)營(yíng)場(chǎng)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(qián)、如何將復(fù)雜的利益分配格局厘清，能否打開(kāi)消費(fèi)市場(chǎng)的商業(yè)前景，才是高鐵能否成為線下超級(jí)流量入口的關(guān)鍵。