這是由中國鐵塔公司承建的港珠澳大橋主體工程移動通信基礎(chǔ)設(shè)施，歷時3年零2個月終于完工，通信項(xiàng)目已通過中國電信、中國移動、中國聯(lián)通三家運(yùn)營商的網(wǎng)絡(luò)驗(yàn)收測試，信息“大橋”與港珠澳大橋?qū)崿F(xiàn)了同步規(guī)劃、同步設(shè)計(jì)、同步建設(shè)。

        令人印象深刻的是，在港珠澳大橋深達(dá)40余米的海底沉管隧道內(nèi)，手機(jī)上的4G網(wǎng)絡(luò)信號依然滿格，語音視頻通信流暢。

        讀完這則新聞不禁讓人心生疑惑，這么深的隧道，信號滿格到底是如何實(shí)現(xiàn)的呢？平時坐火車過長一點(diǎn)的隧道，還經(jīng)常出現(xiàn)信號消失，語音斷續(xù)，甚至無法接打的情況。而在手機(jī)剛普及的時候，每逢春節(jié)，特別是除夕夜，還經(jīng)常出現(xiàn)短信發(fā)不出、電話接不通的情況，這又是為什么呢，這些技術(shù)有什么區(qū)別呢？

        1. 手機(jī)通信信號是如何提供的，海底隧道信息設(shè)施為什么是鐵塔公司建設(shè)呢？

        手機(jī)移動通信系統(tǒng)由三大部分組成：移動臺（如手機(jī)）；基站BS（天線、無線電信號的接收、發(fā)射設(shè)備及基站控制器等）；交換網(wǎng)絡(luò)（移動交換機(jī)、跨地區(qū)間的中繼傳送設(shè)備等）。

        移動臺之間無論離得多近，均不能直接進(jìn)行通信，需要經(jīng)過基站和移動交換中心進(jìn)行接入和轉(zhuǎn)發(fā)，因此移動臺能否收到無線信號，首先取決于所在區(qū)域基站的信號覆蓋情況。這也就能夠解釋，為什么在港珠澳大橋深達(dá)40余米的海底隧道內(nèi)手機(jī)依然可以實(shí)現(xiàn)滿格。

        △圖中左側(cè)紅色閃電表示無線信號，右側(cè)線路是有線信號。不同基站（BS）覆蓋了不同范圍，它們通過一個交換中心（MSC）進(jìn)行轉(zhuǎn)換

        新聞中專門提到項(xiàng)目是由中國鐵塔公司進(jìn)行通信主體工程建設(shè)的，實(shí)現(xiàn)了三大運(yùn)營商的網(wǎng)絡(luò)性能測試，中國鐵塔公司與運(yùn)營商之間有什么聯(lián)系呢？中國電信、中國移動、中國聯(lián)通三大運(yùn)營商各自擁有自己的運(yùn)營網(wǎng)絡(luò)及無線頻段，以往移動基礎(chǔ)設(shè)施都是各自建設(shè)、獨(dú)立運(yùn)營的，造成了資源的極大浪費(fèi)。2014年，為了減少電信行業(yè)內(nèi)鐵塔以及相關(guān)基礎(chǔ)設(shè)施的重復(fù)建設(shè)，提高行業(yè)投資效率，從機(jī)制上進(jìn)一步促進(jìn)節(jié)約資源和環(huán)境保護(hù)，三大運(yùn)營商共同出資成立中國鐵塔公司。

        2. 火車過隧道時，為什么信號不好？

        說回來，火車過隧道時，為什么還是信號不好呢？

        除了部分隧道由于位置偏僻、隧道過長、環(huán)境復(fù)雜等原因，導(dǎo)致幾大移動運(yùn)營商網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)覆蓋不全，從而影響無線信號覆蓋以外，還有其他的原因。

        首先，由于移動通信是利用無線電波進(jìn)行信息傳輸，運(yùn)行情況十分復(fù)雜，很容易受通信環(huán)境物體遮擋及信號傳輸衰減等因素影響，產(chǎn)生多徑效應(yīng)和陰影效應(yīng)，造成電波傳播的幅度衰落和時延擴(kuò)展。

        火車過隧道時，遮擋和衰減的情況是比較嚴(yán)重的。

        還有大家生活中一定有這樣的經(jīng)歷，打電話一旦出現(xiàn)語音斷斷續(xù)續(xù)的情況，可以拿著手機(jī)走到稍微開闊的地帶，語音信號立即就清晰流暢了，也是這個道理。

        同時，移動無線信號還容易受移動臺與基站之間的相對高速運(yùn)動影響，引起多普勒頻移以及相鄰蜂窩覆蓋之間信號的快速切換，從而造成電波傳播特性的快速隨機(jī)變化，前幾年乘坐高鐵時，語音信號很差主要就是這個原因。

        當(dāng)時主流的2G網(wǎng)絡(luò)主要針對相對慢速運(yùn)動場景下設(shè)計(jì)，當(dāng)運(yùn)動速度超過200公里/小時臨界限制時，累計(jì)多普勒頻移偏差會顯著增加，導(dǎo)致移動通信質(zhì)量明顯下降。現(xiàn)在的4G網(wǎng)絡(luò)基本解決了300公里/小時高鐵高速移動的通信問題，未來時速500公里的超級高鐵場景的通信問題就是當(dāng)前5G重點(diǎn)解決的問題之一。

        3. 除了火車過隧道，生活中還有哪些容易出現(xiàn)“信號不好”的場景？

        生活中，“信號不好”的場景可不只有火車過隧道。

        人群超密集的集會現(xiàn)場，如足球比賽現(xiàn)場、大型音樂會現(xiàn)場及廟會現(xiàn)場，也經(jīng)常出現(xiàn)手機(jī)接不通、信息發(fā)不出的現(xiàn)象。

        還有除夕之夜，辭舊迎新的時刻，正要給親朋好友發(fā)送祝福，手機(jī)就是不給力，因此大家前兩年經(jīng)常接到“為了避免網(wǎng)絡(luò)擁塞，提前送上新年祝?！钡亩绦牛@主要都是為了避開通信高峰時刻的網(wǎng)絡(luò)擁塞。

        這些現(xiàn)象背后的原因，都是移動通信的帶寬限制。無論2G、3G，還是4G通信系統(tǒng)，每個小區(qū)在給定頻段上所能支持都有最大用戶數(shù)限制，一旦超過上限容量，就會造成網(wǎng)絡(luò)擁塞，通話無法接入，短信發(fā)送延時或無法發(fā)出。

        4. 影響無線信號的因素有哪些，如何解決信號不好的情況呢？

        在無線通信的信道傳輸過程中，由于大氣及地面的影響而發(fā)生傳播損耗及傳播延時隨時間變化的現(xiàn)象叫做衰落，一般分為非頻率選擇性衰落（又稱平衰落）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，無法保證正常通信；接收波形畸變，產(chǎn)生嚴(yán)重誤碼；傳播延時變化，破壞與時延同步；在快衰落情況下，由于電平變化迅速，影響信號同步跟蹤過程等，如何對抗衰落是無線通信必需認(rèn)真解決的問題。

        非頻率選擇性衰落會導(dǎo)致無線通信系統(tǒng)無法正常工作，對于手機(jī)用戶來講就是無信號。

        對抗這類衰落的方法主要有增加發(fā)送功率、提高天線高度、減少通信距離等。在移動通信中，具體來說就是通過布設(shè)基站、微蜂窩、直放站等方式，增加區(qū)域的信號覆蓋及信號強(qiáng)度。比如現(xiàn)在很多大樓的電梯、地下車庫都能夠打電話，就是因?yàn)檫\(yùn)營商在這些地方增加了微蜂窩基站或直放站，實(shí)現(xiàn)無線信號的有效覆蓋。

        無線通信系統(tǒng)比較難解決的是由于多徑效應(yīng)引起的頻率選擇性衰落，多徑效應(yīng)最嚴(yán)重的后果之一是在信道傳播中引入非主徑信號的疊加變量，破壞奈奎斯特準(zhǔn)則和匹配濾波準(zhǔn)則，從而產(chǎn)生碼間串?dāng)_，導(dǎo)致信噪比嚴(yán)重惡化。

        如上圖所示，移動臺不僅接收到基站直接發(fā)送的無線信號，還收到經(jīng)過空間多個物體反射、折射的信號，導(dǎo)致多個信號疊加之后的快衰落變化。同時，由于移動臺相對基站在移動，導(dǎo)致多普勒頻移引起的慢衰落變化，這些都是信號衰減的表現(xiàn)。對抗頻率選擇性衰落手段包括分集技術(shù)、均衡技術(shù)、瑞克技術(shù)及糾錯技術(shù)等，由于這些技術(shù)過于專業(yè)，這里我們就不做具體解釋。

        5. 未來通信將是什么樣的？

        信息革命浪潮一波未平，一波又起，以物聯(lián)網(wǎng)為代表的互聯(lián)網(wǎng)+技術(shù)，帶動信息社會進(jìn)入智能化時代。

        未來我們的通信將是5G的世界。

        物聯(lián)網(wǎng)和移動互聯(lián)網(wǎng)將成為5G發(fā)展的兩大主要驅(qū)動力。中國也由在2G/3G時代跟跑國際信息技術(shù)發(fā)展，到4G時代與發(fā)達(dá)國家并駕齊驅(qū)，到5G時代主導(dǎo)國際標(biāo)準(zhǔn)的制定。華為在一場3GPP RAN1 87次會議的5G短碼討論方案中，憑借59家代表的支持，以極化碼（Polar Code）戰(zhàn)勝了高通主推的LDPC及法國的Turbo2.0方案，拿下5G時代的話語權(quán)。

        5G需要具備比4G更高的性能，支持0.1～1Gbps的用戶體驗(yàn)速率，每平方公里一百萬的連接數(shù)密度，毫秒級的端到端時延，每平方公里數(shù)十Tbps的流量密度，每小時500Km以上的移動性和數(shù)十Gbps的峰值速率。

        其中，用戶體驗(yàn)速率、連接數(shù)密度和時延為5G最基本的三個性能指標(biāo)。同時，5G還需要大幅提高網(wǎng)絡(luò)部署和運(yùn)營的效率，相比4G，頻譜效率提升5～15倍，能效和成本效率提升百倍以上

        IMT-2020（5G）從移動互聯(lián)網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)主要的應(yīng)用場景、業(yè)務(wù)需求及挑戰(zhàn)出發(fā)，將5G概括為連續(xù)廣域覆蓋、熱點(diǎn)高容量、低功耗大連接和低時延高可靠四個主要技術(shù)場景。從5G的規(guī)劃設(shè)計(jì)指標(biāo)可以看出，5G相對當(dāng)前通信網(wǎng)絡(luò)有著全方位的提升，將有效解決當(dāng)前移動互聯(lián)網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)存在的瓶頸和痛點(diǎn)問題。

        未來，隨著5G網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)快速連續(xù)覆蓋，即便有更快的超級高鐵投入使用，甚至在飛機(jī)上，乘客也可隨意地上網(wǎng)，在線觀看視頻，而不用擔(dān)心卡頓問題，更不用擔(dān)心電話接通或通話斷續(xù)；隨著超密集熱點(diǎn)大容量問題的解決，在足球比賽現(xiàn)場、音樂會現(xiàn)場，可以自如地分享現(xiàn)場實(shí)況，可以在除夕之夜、新年鐘聲敲響的那一刻，即時送上美好的祝福，而不用擔(dān)心卡頓擁塞；隨著低功耗大連接5G物聯(lián)網(wǎng)的全面使用，將實(shí)現(xiàn)物理世界萬事萬物透徹的感知、全面的連接、無人的值守、智能的控制；隨著低時延高可靠網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展建設(shè)，將真正實(shí)現(xiàn)車聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中車車、車路、車網(wǎng)的全面實(shí)時可靠通信，實(shí)現(xiàn)智能駕駛、無人駕駛的全面普及。

        我們深信，通過5G技術(shù)的發(fā)展應(yīng)用，未來必將實(shí)現(xiàn)“信息隨心至、萬物觸手即”的美好愿景。