不久前，由粵港澳三地合作共建的超級跨海工程——港珠澳大橋開(kāi)通了4G網(wǎng)絡(luò )信號。這是由中國鐵塔公司承建的港珠澳大橋主體工程移動(dòng)通信基礎設施，已經(jīng)通過(guò)中國電信、中國移動(dòng)、中國聯(lián)通3家運營(yíng)商的網(wǎng)絡(luò )驗收測試。尤其令人印象深刻的是——在港珠澳大橋深達40余米的海底沉管隧道內，手機上的4G網(wǎng)絡(luò )信號依然滿(mǎn)格，語(yǔ)音視頻通信流暢

生活中，乘坐車(chē)輛（尤其是火車(chē)）通過(guò)長(cháng)一點(diǎn)的隧道，經(jīng)常會(huì )出現信號消失的情況。那么，在港珠澳大橋深達40余米的海底沉管隧道內，信號滿(mǎn)格是如何實(shí)現的？海底隧道信息設施為何由鐵塔公司建設？?jì)烧呒夹g(shù)有何區別？這要從手機通信信號是如何提供的說(shuō)起。

信號覆蓋度至關(guān)重要

移動(dòng)臺能否收到無(wú)線(xiàn)信號，取決于所在區域基站的信號覆蓋情況

手機移動(dòng)通信系統由3大部分組成：移動(dòng)臺（如手機）、基站BS（天線(xiàn)、無(wú)線(xiàn)電信號的接收、發(fā)射設備及基站控制器等）、交換網(wǎng)絡(luò )（移動(dòng)交換機、跨地區間的中繼傳送設備等）。移動(dòng)臺之間無(wú)論離得多近，均不能直接通信，需要經(jīng)過(guò)基站和移動(dòng)交換中心接入和轉發(fā)。因此，移動(dòng)臺能否收到無(wú)線(xiàn)信號，首先取決于所在區域基站的信號覆蓋情況。

為實(shí)現手機信號滿(mǎn)格，港珠澳大橋主體工程移動(dòng)通信基礎設施建設選擇了由中國鐵塔公司承建，最終實(shí)現了3大運營(yíng)商的網(wǎng)絡(luò )性能測試。那么，中國鐵塔公司與運營(yíng)商之間有什么聯(lián)系呢？

中國電信、中國移動(dòng)、中國聯(lián)通3大運營(yíng)商各自擁有運營(yíng)網(wǎng)絡(luò )及無(wú)線(xiàn)頻段，以往移動(dòng)基礎設施都是各自建設、獨立運營(yíng)，造成了資源浪費。2014年，為減少電信行業(yè)內鐵塔以及相關(guān)基礎設施的重復建設、提高行業(yè)投資效率、從機制上進(jìn)一步促進(jìn)節約資源和環(huán)境保護，3大運營(yíng)商共同出資成立了中國鐵塔公司，并從中受益。

但話(huà)說(shuō)回來(lái)，火車(chē)過(guò)隧道時(shí)，為什么還是信號不好呢？除了部分隧道由于位置偏僻、隧道過(guò)長(cháng)、環(huán)境復雜等原因，導致幾大移動(dòng)運營(yíng)商網(wǎng)絡(luò )基礎設施建設覆蓋不全，影響無(wú)線(xiàn)信號覆蓋以外，還存在其他誘因。

首先，移動(dòng)通信是利用無(wú)線(xiàn)電波信息傳輸，運行情況十分復雜，很容易受到通信環(huán)境中的物體遮擋以及信號傳輸衰減等因素影響，產(chǎn)生多徑效應和陰影效應，造成電波傳播的幅度衰落和時(shí)延擴展。

當火車(chē)通過(guò)隧道時(shí)，遮擋和衰減的情況就比較嚴重。因此，在生活中，當手機通話(huà)出現語(yǔ)音斷斷續續時(shí)，可以拿著(zhù)手機走到稍微開(kāi)闊的地帶，語(yǔ)音信號會(huì )立即變得清晰流暢。

同時(shí)，移動(dòng)無(wú)線(xiàn)信號還容易受到移動(dòng)臺與基站之間的相對高速運動(dòng)影響，從而造成電波傳播特性的快速隨機變化。前幾年乘坐高鐵時(shí)，語(yǔ)音信號很差，主要就是這個(gè)原因。當時(shí)，主流的2G網(wǎng)絡(luò )主要針對相對慢速運動(dòng)場(chǎng)景設計，當運動(dòng)速度超過(guò)200公里/小時(shí)臨界限制時(shí)，就會(huì )導致移動(dòng)通信質(zhì)量明顯下降。目前，4G網(wǎng)絡(luò )基本解決了300公里/小時(shí)高鐵高速移動(dòng)的通信問(wèn)題；而未來(lái)時(shí)速500公里的超級高鐵通信問(wèn)題，正是當前5G重點(diǎn)解決的問(wèn)題之一。

生活中，除了火車(chē)過(guò)隧道，在人群超密集的集會(huì )現場(chǎng)，如足球比賽現場(chǎng)、大型音樂(lè )會(huì )現場(chǎng)等，也經(jīng)常會(huì )出現手機接不通、信息發(fā)不出的現象。此外，前兩年在辭舊迎新的除夕之夜，為避免網(wǎng)絡(luò )擁堵，大家經(jīng)常提前發(fā)送新年祝福的短信。這些現象背后的原因，都是移動(dòng)通信的帶寬限制。無(wú)論2G、3G還是4G通信系統，每個(gè)給定頻段上所能支持的人數都有限制，一旦超過(guò)上限容量，就會(huì )造成網(wǎng)絡(luò )擁堵，通話(huà)無(wú)法接入，短信發(fā)送延時(shí)或無(wú)法發(fā)出。

無(wú)線(xiàn)信號不好怎么辦

有效對抗“衰落”是解決無(wú)線(xiàn)通信質(zhì)量的關(guān)鍵

那么，影響無(wú)線(xiàn)信號的因素有哪些，如何解決信號不好的問(wèn)題呢？

在無(wú)線(xiàn)通信的信道傳輸過(guò)程中，由于大氣及地面影響，發(fā)生傳播損耗及傳播延時(shí)隨時(shí)間變化的現象叫作“衰落”——一般分為非頻率選擇性衰落（又稱(chēng)平衰落）和頻率選擇性衰落。衰落對通信的影響主要有：接收電平降低，無(wú)法保證正常通信；接收波形畸變，產(chǎn)生嚴重誤碼；傳播延時(shí)變化，破壞與時(shí)延同步。在快衰落情況下，由于電平變化迅速，還會(huì )影響信號同步跟蹤過(guò)程等。而平衰落會(huì )導致無(wú)線(xiàn)通信系統無(wú)法正常工作，對于手機用戶(hù)來(lái)講就是無(wú)信號。因此，如何對抗衰落是無(wú)線(xiàn)通信必須認真解決的問(wèn)題。

而對抗這類(lèi)衰落的方法主要有增加發(fā)送功率、提高天線(xiàn)高度、減少通信距離等。在移動(dòng)通信中，具體來(lái)說(shuō)就是通過(guò)布設基站、微蜂窩、直放站等方式，增加區域的信號覆蓋及信號強度。比如，現在很多高層建筑的電梯、地下車(chē)庫都能夠打電話(huà)，就是因為運營(yíng)商在這些地方增加了微蜂窩基站或直放站，實(shí)現無(wú)線(xiàn)信號的有效覆蓋。

相比而言，無(wú)線(xiàn)通信系統比較難解決的是由于多徑效應引起的頻率選擇性衰落。多徑效應最嚴重的后果之一是導致信噪比嚴重惡化，影響通話(huà)質(zhì)量。目前，對抗頻率選擇性衰落的主要手段包括：分集技術(shù)、均衡技術(shù)、瑞克技術(shù)及糾錯技術(shù)等。

5G通信是必然選擇

5G具備比4G更高的性能，未來(lái)的通信將是5G的世界

信息革命浪潮一波未平，一波又起。當前，以物聯(lián)網(wǎng)為代表的互聯(lián)網(wǎng)+技術(shù)，帶動(dòng)信息社會(huì )進(jìn)入智能化時(shí)代。未來(lái)，我們的通信將是5G的世界。

其中，物聯(lián)網(wǎng)和移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)將成為5G發(fā)展的兩大主要驅動(dòng)力。中國也經(jīng)歷著(zhù)在2G/3G時(shí)代跟跑?chē)H信息技術(shù)發(fā)展，在4G時(shí)代與發(fā)達國家并駕齊驅?zhuān)敝?G時(shí)代主導國際標準制定的發(fā)展道路。華為公司就在一場(chǎng)5G短碼討論方案中，憑借59家代表的支持，以極化碼（Polar Code）戰勝了高通主推的LDPC，以及法國的Turbo2.0方案，拿下5G時(shí)代話(huà)語(yǔ)權。

就具體應用而言，5G需要具備比4G更高的性能——支持0.1至1Gbps的用戶(hù)體驗速率，每平方公里100萬(wàn)的連接數密度，毫秒級的端到端時(shí)延，每平方公里數十Tbps的流量密度，每小時(shí)500千米以上的移動(dòng)性以及數十Gbps的峰值速率。

其中，用戶(hù)體驗速率、連接數密度和時(shí)延是5G最基本的3個(gè)性能指標。同時(shí)，5G還需要大幅提高網(wǎng)絡(luò )部署和運營(yíng)效率，與4G相比，其頻譜效率提升5至15倍，能效和成本效率提升百倍以上。

同時(shí)，IMT-2020（5G）從移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)主要的應用場(chǎng)景、業(yè)務(wù)需求及挑戰出發(fā)，將5G概括為連續廣域覆蓋、熱點(diǎn)高容量、低功耗大連接和低時(shí)延高可靠4個(gè)主要技術(shù)場(chǎng)景。從5G的規劃設計指標可以看出，5G相對當前通信網(wǎng)絡(luò )有著(zhù)全方位的提升，將有效解決當前移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)存在的瓶頸和“痛點(diǎn)”問(wèn)題。

未來(lái)，隨著(zhù)5G網(wǎng)絡(luò )實(shí)現快速連續覆蓋，即便面對更快的超級高鐵甚至在飛機上，乘客也可以隨時(shí)上網(wǎng)，在線(xiàn)觀(guān)看視頻，不用擔心卡頓問(wèn)題，更不用擔心電話(huà)能否接通或通話(huà)斷續。而隨著(zhù)超密集熱點(diǎn)大容量問(wèn)題的解決，在足球比賽現場(chǎng)、音樂(lè )會(huì )現場(chǎng)，大家也可以自如分享現場(chǎng)實(shí)況，還可以在除夕之夜，即時(shí)送上美好祝福。

此外，隨著(zhù)低功耗大連接5G物聯(lián)網(wǎng)的全面使用，將實(shí)現物理世界萬(wàn)事萬(wàn)物的透徹感知、全面連接、無(wú)人值守以及智能控制；而隨著(zhù)低時(shí)延高可靠網(wǎng)絡(luò )的發(fā)展建設，還將真正實(shí)現車(chē)聯(lián)網(wǎng)系統中車(chē)車(chē)、車(chē)路、車(chē)網(wǎng)的全面實(shí)時(shí)可靠通信，實(shí)現智能駕駛、無(wú)人駕駛的全面普及。

相信通過(guò)5G技術(shù)的發(fā)展應用，未來(lái)必將實(shí)現“信息隨心至、萬(wàn)物觸手即”的美好愿景。

摘自《經(jīng)濟日報》