高鐵作為現代化交通工具的代表，極大地方便了人們的出行，但對于移動通信網絡建設和優化工作而言，卻是一塊難啃的硬骨頭。

由于高鐵運行速度快導致多普勒頻移大、車廂封閉性好帶來的無線信號穿透損耗大等原因，要確保高鐵車廂內始終保持較好的信號質量和網絡體驗是一項極具挑戰的工作。

為此，通信行業一直致力于通過技術和方案創新提升高鐵場景的網絡體驗。但通過“更換車窗玻璃”來提升信號覆蓋的方案，你可能沒聽說過吧？

不久前，德國四家移動運營商、德國鐵路和德國政府聯合簽署了一項協議，計劃通過在沿線建設5G站點，并將傳統GSM-R網絡升級替換為基于5G的FRMCS（下一代鐵路移動通信系統）的方式，將漢堡-柏林干線的網絡速率提升至千兆（Gbps），從而大幅提升乘客的出行和上網體驗，以及鐵路運行效率。

圖片來源：德國鐵路公司

在這份協議中，有一個技術細節引起了業界關注：

列車將配備新型的玻璃窗，使5G信號能夠穿透車廂，從而無需通過車廂頂部的天線進行信號中繼。

為啥要換車窗玻璃？

由于高鐵車廂主要采用金屬材料，測試顯示，在1.8GHz至3.5GHz頻段范圍內，高鐵車廂的穿透損耗高達31至36dB。因此，外部的無線信號要想更好地抵達車廂內，可能只能依靠列車上的玻璃車窗了。

但車窗玻璃的信號穿透損耗同樣很高。

為了提供優質的隔熱、隔音效果，火車、高鐵的車廂窗戶通常采用帶有金屬涂層的雙層玻璃，這種玻璃會阻擋無線電波，大幅降低車廂內的無線信號強度。

數據顯示，帶有隔熱涂層的雙層玻璃的蜂窩網絡信號穿透損耗高達30dB，這意味著只有0.1%的外部無線信號能穿透進車廂內。但沒有涂層的普通玻璃，穿透損耗僅為3dB，這相當于有50%的外部無線信號可穿透進車廂內。

這就是該協議中要求改造車窗玻璃的原因。

穿透損耗降25dB，網速達千兆

他們要更換成什么類型的車窗玻璃？

當然，并不是將隔熱雙層玻璃更換為普通玻璃那么簡單，而是將其更換為一種特殊設計的玻璃，其既能讓信號穿透損耗很低，也能確保隔熱、隔音性能。

筆者查閱了一些資料，其原理可能是：通過激光技術將隔熱玻璃上均勻覆蓋的金屬涂層，處理為呈網狀結構的涂層，從而為無線信號低損耗穿透留下了一定的空間。同時，由于激光處理的線條非常細微，肉眼幾乎看不到，也不會影響玻璃原有的物理特性。

據說，為了更好地接收ETC、GPS等信號，該技術已經應用于汽車車窗玻璃。

德國運營商測試顯示，高鐵采用這種特殊玻璃后，可將5G無線信號衰減降低25dB，同時，使用3.5GHz/3.6GHz頻段上的100M帶寬，在120公里/小時的行駛速度下，車廂內的最高網率可達1Gbps。測試還顯示，該方案對于網絡上行速率的提升尤其明顯。

從GSM-R到FRMCS

協議中還提到了從GSM-R升級到FRMCS，所以也簡單說說。

GSM-R，顧名思義，就是基于GSM技術，專為鐵路通信而開發的無線通信系統，已廣泛用于列車控制、調度、管理等領域。FRMCS，全稱Future Railway Mobile Communication System，未來鐵路移動通信系統，是基于5G技術且面向未來可持續演進的鐵路移動通信系統。

眾所周知，GSM是2G時代的窄帶通信技術，僅支持語音和小數據量傳輸。而5G是最新的移動通信技術，被稱為行業數智化轉型的基石，具有大帶寬、低時延、高可靠、高安全等特性，綜合能力遠超GSM。因此，面對鐵路系統數字化、智能化轉型趨勢，GSM-R讓位給更契合數智化發展需求的FRMCS已成為必然趨勢。

FRMCS不僅能通過高性能的5G網絡提升旅客出行體驗，而且能確保列車控制和調度等信號更及時、更可靠、更安全傳輸，支持大量傳感器連接和多路高清視頻回傳，從而能幫助鐵路系統實現智能化運營。

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