休日の旅行に関する悲痛な疑問：なぜ高速鉄道の信号はこんなにも悪いのでしょうか？

高速鉄道は交通の近代化の重要な象徴であり、国の工業化レベルを示す重要なものです。近年、我が国は高速鉄道網の拡大を徐々に加速させています。現在、我が国は世界で最も発達した高速鉄道網を有し、一般国民に安全で快適かつ便利な交通手段を提供しています。しかし、多くの乗客は、高速列車に乗っているときに携帯電話の電波があまり良くなく、インターネット接続が遅れがちだと感じています。これは、高速鉄道で旅行するときに誰もが直面しなければならない問題でもあります。では、なぜネットワークの状態がこんなに悪いのでしょうか?以下にその理由を見てみましょう。

高速列車は走行中に、複雑な地形を持つ人口密度の低い地域を通過しなければなりません。人口密集地域と比較すると、これらの地域でのネットワークカバレッジは貧弱です。近年、わが国の基地局の数は着実に増加しており、遠隔地でのネットワークカバレッジの確率は向上し続けていますが、高速列車の乗客は依然として信号が悪いと感じており、遠隔地以外の地域を通過する高速列車でも信号状態が悪いことがあります。実際、この現象には主に 3 つの理由があります。

1. 携帯電話は隣接する基地局間を頻繁に切り替える

高速鉄道は極めて高速で走行するため、基地局のカバーエリアからすぐに外れてしまうことがあります。このとき、システムは自動的に基地局を切り替えます。そのため、高速鉄道に乗車中は頻繁に基地局を切り替えることになり、およそ3～6秒ごとに切り替えが発生すると予想されます。このような高い周波数では、基地局のカバレッジとパフォーマンスに大きなテストが課せられます。信号の切り替えが完了する時間が不十分な場合、携帯電話は元の信号を失った直後に次の信号に接続できず、信号が途切れることになります。

2.携帯電話と基地局が接続されるとドップラー効果が発生する

携帯電話の信号は特定のスペクトル範囲内にあります。高速鉄道が高速で走行しているとき、携帯電話と信号塔の間に相対的な動きが生じ、携帯電話から発せられる電磁波が受信されたばかりの波長と周波数と一致しなくなり、信号塔が認識できる範囲を超えてしまうため、信号塔はデータを受信できなくなります。速度が速いほどドップラー効果が顕著になり、周波数の変化が生じます。特に時速200kmを超える高速列車では、信号周波数のずれがより深刻になり、最終的には信号が弱くなり、ネットワーク速度が低下し、通話が中断されることになります。

3. 列車車体材料の電磁波遮蔽効果

高速列車は全密閉式構造を採用しており、車両はすべて金属製です。囲まれた金属物体は携帯電話からの電磁波を減衰させ、信号の一部を自然に吸収します。また、高速鉄道は極めて高速で走行するため、他の列車との接触時に発生する極めて高い風圧に耐える特殊なガラスも信号の減衰を悪化させる原因となる。また、車体のガラスには金属コーティングが施されており、車内の温度を安定させ、エネルギー損失を減らすのに役立ちますが、これにより信号を伝達する電磁波も遮断されるため、高速鉄道の外の駅では信号が非常に良好ですが、高速鉄道内に入ると信号が悪くなります。

現在、関係部門は高速鉄道沿線の屋内外やプラットフォーム、駅のホールなどで5G信号のカバー率と容量の構築を積極的に推進している。例えば、9月26日に営業運転を開始した広州・汕頭高速鉄道では、モバイルネットワークの完全カバーを実現しました。広州・汕頭高速鉄道のモバイルネットワークカバレッジを確保するため、広東移動は高速鉄道スーパーセル統合、チャネル適応推定・補正、高利得特性アンテナ延長などの総合的な技術ソリューションを革新的に活用し、共同建設を実施しました。同時に、高速鉄道専用ネットワーク構造の採用を研究し、高速列車走行中の頻繁なネットワーク切り替えによって生じる信号の不安定性やインターネット接続・通話の問題を大幅に軽減しました。

「無線ネットワーク＋高速鉄道」の融合により、世界中の観光客が高品質の音声通話やモバイルネットワークサービスを体験できるだけでなく、少数民族地域の発展を加速し、地域の文化観光に新たな活力を吹き込むことになる。