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設施，歷時3年零2個月終于完工，通信項目已通過中國電信、中國移動、中國聯(lián)通三家運營商的網絡驗收測試，信息“大橋”與港珠澳大橋實現(xiàn)了同步規(guī)劃、同步設計、同步建設。

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網絡信號依然滿格，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現(xiàn)的呢？平時坐火車過長一點的隧道，還經常出現(xiàn)信號消失，語音斷續(xù)，甚至無法接打的情況。而在手機剛普及的時候，每逢春節(jié)，特別是除夕夜，還經常出現(xiàn)短信發(fā)不出、電話接不通的情況，這又是為什么呢，這些技術有什么區(qū)別呢？

1. 手機通信信號是如何提供的，海底隧道信息設施為什么是鐵塔公司建設呢？

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

移動臺之間無論離得多近，均不能直接進行通信，需要經過基站和移動交換中心進行接入和轉發(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40余米的海底隧道內手機依然可以實現(xiàn)滿格。

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

新聞中專門提到項目是由中國鐵塔公司進行通信主體工程建設的，實現(xiàn)了三大運營商的網絡性能測試，中國鐵塔公司與運營商之間有什么聯(lián)系呢？中國電信、中國移動、中國聯(lián)通三大運營商各自擁有自己的運營網絡及無線頻段，以往移動基礎設施都是各自建設、獨立運營的，造成了資源的極大浪費。2014年，為了減少電信行業(yè)內鐵塔以及相關基礎設施的重復建設，提高行業(yè)投資效率，從機制上進一步促進節(jié)約資源和環(huán)境保護，三大運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)境復雜等原因，導致幾大移動運營商網絡基礎設施建設覆蓋不全，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行信息傳輸，運行情況十分復雜，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，產生多徑效應和陰影效應，造成電波傳播的幅度衰落和時延擴展。

火車過隧道時，遮擋和衰減的情況是比較嚴重的。

還有大家生活中一定有這樣的經歷，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。

當時主流的2G網絡主要針對相對慢速運動場景下設計，當運動速度超過200公里/小時臨界限制時，累計多普勒頻移偏差會顯著增加，導致移動通信質量明顯下降。現(xiàn)在的4G網絡基本解決了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前5G重點解決的問題之一。

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，也經常出現(xiàn)手機接不通、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，手機就是不給力，因此大家前兩年經常接到“為了避免網絡擁塞，提前送上新年祝福”的短信，這主要都是為了避開通信高峰時刻的網絡擁塞。

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，就會造成網絡擁塞，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，產生嚴重誤碼；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真解決的問題。

非頻率選擇性衰落會導致無線通信系統(tǒng)無法正常工作，對于手機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，就是因為運營商在這些地方增加了微蜂窩基站或直放站，實現(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引起的頻率選擇性衰落，多徑效應最嚴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，破壞奈奎斯特準則和匹配濾波準則，從而產生碼間串擾，導致信噪比嚴重惡化。

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，還收到經過空間多個物體反射、折射的信號，導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、均衡技術、瑞克技術及糾錯技術等，由于這些技術過于專業(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)網為代表的互聯(lián)網+技術，帶動信息社會進入智能化時代。

未來我們的通信將是5G的世界。

物聯(lián)網和移動互聯(lián)網將成為5G發(fā)展的兩大主要驅動力。中國也由在2G/3G時代跟跑國際信息技術發(fā)展，到4G時代與發(fā)達國家并駕齊驅，到5G時代主導國際標準的制定。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。

5G需要具備比4G更高的性能，支持0.1～1Gbps的用戶體驗速率，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，用戶體驗速率、連接數(shù)密度和時延為5G最基本的三個性能指標。同時，5G還需要大幅提高網絡部署和運營的效率，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)網和物聯(lián)網主要的應用場景、業(yè)務需求及挑戰(zhàn)出發(fā)，將5G概括為連續(xù)廣域覆蓋、熱點高容量、低功耗大連接和低時延高可靠四個主要技術場景。從5G的規(guī)劃設計指標可以看出，5G相對當前通信網絡有著全方位的提升，將有效解決當前移動互聯(lián)網和物聯(lián)網存在的瓶頸和痛點問題。

未來，隨著5G網絡實現(xiàn)快速連續(xù)覆蓋，即便有更快的超級高鐵投入使用，甚至在飛機上，乘客也可隨意地上網，在線觀看視頻，而不用擔心卡頓問題，更不用擔心電話接通或通話斷續(xù)；隨著超密集熱點大容量問題的解決，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，而不用擔心卡頓擁塞；隨著低功耗大連接5G物聯(lián)網的全面使用，將實現(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絡的發(fā)展建設，將真正實現(xiàn)車聯(lián)網系統(tǒng)中車車、車路、車網的全面實時可靠通信，實現(xiàn)智能駕駛、無人駕駛的全面普及。

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