高鐵網速這麼慢，是因為訊號追不上嗎

坐高鐵時你或許有過這樣的體驗：想開啟電腦辦公或刷手機打發時間，卻半天載入不出來一個網頁；打個語音電話也斷斷續續，甚至無法和對方連續對答一個回合。

連WiFi、切熱點，一頓操作下來，訊號依然穩定的差。

無奈之餘，你轉頭看向窗外眨眼間便切換的景色，或許會產生這樣的疑問：連不上網，是因為高鐵跑太快了訊號追不上嗎？

訊號實際上可比高鐵快多了

手機等移動裝置是與周邊基站進行無線通訊的[1]。基站是移動裝置接入網際網路的介面，通常建在開闊、避開高大建築物的地方[2][3]。

高鐵上的網路覆蓋方式主要有兩種，一種是直接接收沿線基站的訊號，訊號透過車窗、車身傳達到手機等移動裝置上；另一種是在高鐵身上裝移動節點，相當於中介，透過它來連線移動裝置與基站，實現訊號收發[4][5]。

無線通訊以電磁波的形式實現[1]，而電磁波的傳播速度等於約30萬公里每秒的光速。高鐵的時速普遍在300-350公里，即使是目前被稱為全球最快高鐵的CR450列車，實際投入運營時的時速也規定在400公里[6]。

這樣一比，速度上雖然已經很快的高鐵也不得不相形見絀了。

更何況，在時速為800-900公里左右的飛機上也能實現WiFi的連線。坐過飛機的朋友應該知道，目前我國東航、國航、南航等航司都提供機上WiFi服務[7]。

飛機上的WiFi覆蓋方式有兩種，一種是透過天線與地面上的基站相連（即ATG空地通訊），這和你在高鐵等地面上連網的原理相同；另一種則是利用天線接收衛星發射的訊號[8] / 圖蟲創意

由此看來，網速實際上“跑”得比高鐵快多了，根本不存在前者追不上後者的問題。不過，這可不意味著在讓你連不上網、頻繁掉線這方面，疾馳的高鐵是無辜的。

高鐵速度和網速不可兼得

高鐵跑太快容易導致掉線的一個重要原因是，高鐵在行駛過程中需要不停切換基站。

由於每個基站的覆蓋範圍都是有限的，高鐵在行駛過程中要不停切換基站，也叫小區切換[9][10]。這種切換會改變訊號的傳輸頻率，因而不可避免地存在切換中斷。在大概約400毫秒的切換中斷期間，通道其實是關閉的[11]。這也就不難解釋為什麼在高鐵上訊號總是斷斷續續的，很難流暢地看完一個短影片。而且切換過於頻繁時，還會出現通話中斷現象[12]。

不只掉線，高鐵經過基站的過程中，訊號強度也會有變化。列車在從靠近到遠離基站的過程中，其水平方向上與基站發射的訊號形成的角度經歷了先大後小的變化。而這個角度越小，訊號強度就越弱[13]。

你可能還遇到過這種情況，網速剛剛還能暢通無阻，卻突然像踩了個急剎車一樣慢了下來。這可能和鐵路沿線的組配方式有關。

4G時期，各大運營商為了提升高鐵使用者的網路感知，搭建了高鐵專網，與公網組合使用[14]。隨著5G的發展，5G專網的組建也正在推動中。

雖然專網的穩定性在提高，但隨著5G使用者數量的增加，網路負荷問題日益凸顯。而且有些專網還要供部分鐵路沿線公網使用者使用，且正在使用專網的你，也可能不小心侵入了公網小區。這種無意識的“鳩佔鵲巢”，會導致你的網路速率下降[14]。

日落時分城市地區的基站訊號塔，它是公網即公眾行動通訊網路的一部分，專網則指鐵路專用通訊系統，目前我國正推進公專網融合 / 圖蟲創意

人口密度和經濟發達程度不同，基站設定的間距也有區別。一般來說，基站設定越緊湊，訊號就越強也越穩定。

作為5G基站密度全國第一的上海[15]，市政府在2020年釋出的相關規劃中，建議在使用者高密集的主城區，5G基站的平均間距為150米；在一般的村莊、高鐵等區域，5G基站的平均間距則為400米[16]。而在重慶市銅梁區政府規劃中表示，密集城區的5G宏基站站間距為250-400米，農村地區則為800-1000米[17]。因此，你更有可能的感受是，當高鐵在城際間行駛時，訊號會比在鄉鎮、農村等地方更好一些。

值得一提的是，目前我國5G專網的組建還比較困難[18]。僅從運營商所需的成本角度來說，5G網路運營商在面臨大額5G基站建設投資成本的同時，還需面臨巨大耗電量帶來的高額電費[2]。以中國聯通為例，2018年電費支出為130億，其中70%是由基站消耗的[19]。

另外，高鐵在快速移動中還會造成多普勒效應，它影響的可不只是訊號強度。

多普勒效應是指正在行駛的高鐵與靜止的基站間存在相對運動，訊號接收端和發射端的頻率對不上的現象[20]。

它一方面會削弱訊號強度，另一方面又會讓通道能利用的時間變短，從而嚴重影響訊號連線的穩定性。這樣一來，高鐵開得越快，上網越卡頓甚至頻繁掉線的原因也就不難理解了[10]。

這麼一看，不光疾馳的高鐵，還有基站都與讓你不能快樂上網脫不了干係。不過“兇手”可不止它們。當你在高鐵上安穩落座後，快樂的衝浪體驗就已經離你遠去了。

處處都是訊號“攔路虎”

高鐵外形上最引人注目的便是它流暢的車身和嵌著小窗的全封閉車廂。

高鐵的車身由鋁合金和不鏽鋼材料組成，這在保證行車安全的同時，卻也會造成訊號的穿透損耗，即削弱訊號的強度[13]。另外，列車的車窗出於防衝撞等考量，一般常採用特殊材料的雙層玻璃製成，造成的穿透損耗也不可忽略。而且玻璃車窗一般面積比較小，訊號的入射能量也受限[4]。

陽光下的和諧號，流暢的車身和豆腐塊狀的車窗玻璃格外矚目 / 圖蟲創意

訊號本來就弱了，如果同時上網的人數又很多，網速就指定上不去了。

高鐵上乘客本身就密集，大量使用者同時上網會讓基站單小區超負荷。這就像早晚高峰的堵車，短時內有大量使用者，速度當然快不起來[14]。

刷不了手機，看看窗外的山水打發時間吧。你看著沿途起伏的山脈，遠處的高樓，卻沒想到，它們也在悄悄為你上網路使絆子。

高鐵行駛時經過的複雜地形也會對訊號造成干擾甚至遮蔽。在經過山區或有高大障礙物的地方，訊號會因受障礙物的阻擋而產生反射或散射，使訊號傳輸偏離原來的標準，從而造成訊號的干擾和衰減[21]。

高鐵在起伏的山地間行駛，手機訊號也可能出現波動 / 圖蟲創意

過隧道時，你可能對訊號反覆的“出現又離開”格外有體會。隧道雖然採用了專門的訊號覆蓋方式，但由於隧道一般比較短，覆蓋範圍有限，當列車離開隧道口處約10米遠時，已基本沒有訊號[22]。

這麼一看，想在高鐵上絲滑上網目前還是有些困難。所以下次乘高鐵前，不妨提前快取好資源，反正不過幾小時後，又可以快樂上網衝浪了。

撰文 / 西蘭花

微信編輯 / 小蛙

圖片編輯 / 西蘭花

內容編輯 / 懶羊羊

稽核編輯 / 等人齊

[1]丁方樂.(2005).行動通訊網路規劃中電磁波傳播模型的選擇和應用.中國無線電,02,35-37.

[2]劉友波,王晴,曾琦,葉勇,劉暢,許立雄.(2021).能源網際網路背景下5G網路能耗管控關鍵技術及展望.電力系統自動化,45(12),174-183.

[3]劉海容.(2020).淺談行動通訊基站鐵塔工程的施工監理.計算機產品與流通,05,62.

[4]趙亞軍,章嘉懿,艾渤.(2021).智慧超表面技術在智慧高鐵通訊場景的應用探討.中興通訊技術,27(04),36-43.

[5]李新,彭雄根.(2016).LTE網路中Relay技術部署及應用.行動通訊,40(11),32-35.

[6]新華社.(2024).時速400公里！全球最快高鐵列車亮相.

[7]範翔.(2017).民航飛機客艙無線網路規劃與設計.上海交通大學.

[8]趙慶賀,毛新勝,龐珂.(2019).民機空地寬頻互聯絡統發展現狀及趨勢.通訊技術,52(10),2428-2432.

[9]LIU Ziyue,FAN Pingzhi.An effective handover scheme based on antenna selection in ground train distributed antenna systems[J].IEEE Transactions on Vehicular Technology,2014,63(7):3342-3350.

[10]範平志,周維曦.(2016).高移動無線通訊抗多普勒效應技術研究進展.西南交通大學學報,03,405-417.

[11]陳霞,姚冬蘋.(2008).基於OFDM的鐵路移動通訊系統及越區切換方法.鐵道通訊訊號,09,30-34.

[12]沈華.(2021).高鐵隧道5G公網覆蓋方案研究.鐵路通訊訊號,57(09),42-47.

[13]張敏,李毅,舒培煉.(2011).高速鐵路列車車廂穿透損耗應用探析.行動通訊,35(02),21-25.

[14]徐建林,蔣敬,王開貴,趙平忠.(2024).高鐵專網網路問題最佳化舉措及應用研究.電腦與電信,06,84-94.

[15]俞凱.(2024).上海共建設開通5G基站9.7萬餘座，密度居全國第一.澎湃新聞.

[16]上海市經濟和資訊化委員會.(2020).上海市5G行動通訊基站佈局規劃導則.

[17]重慶市銅梁區人民政府.(2021).重慶市銅梁區5G通訊設施專項規劃(2019-2025).

[18]陳澤宇.(2021).5G通訊的技術現狀及面臨的挑戰.數字通訊世界,02，141-143.

[19]曹廣山,田軍,王科,王建.(2020).支援5G演進的無線網路節能方案探討.資訊通訊技術,14(05),25-29.

[20]GOLDSMITH A.Wireless communications[M].Cambridge:Cambridge university press,2005:84-89.

[21]魏建軍,劉乃安,李曉輝,黑永強,韋娟.(2023).多徑效應對無線通訊系統效能的影響.現代電子技術,46(5),5-8.