涨知识| 高铁WiFi是怎样连接的？

摘要：复兴号动车组集成了大量现代国产高新技术，多项关键技术实现重要突破，被誉为中国科技创新的一项重大成果。但乘坐复兴号的你是否体验过高铁WiFi？如果你用过，一定会发现车厢里的WiFi就算能连接，也可能没法用。这是为什么呢？今天我们就来说说高铁WiFi的接入问题。

复兴号动车组集成了大量现代国产高新技术，多项关键技术实现重要突破，被誉为中国科技创新的一项重大成果。但乘坐复兴号的你是否体验过高铁WiFi？如果你用过，一定会发现车厢里的WiFi就算能连接，也可能没法用。这是为什么呢？今天我们就来说说高铁WiFi的接入问题。

有的网友透露，第一次乘坐复兴号，看到车厢里面有WiFi标志，用手机试了一下，可以连上。再往下试试，网页能打开，微信消息也能回复，但是打开视频时的速度就不行了。后来再试试，发现网速越来越慢，甚至WiFi干脆连不上了，最后也就不用了。

部分微博网友对高铁WiFi的评论

在高速移动的列车上，旅客是如何连接到互联网的？是通过光纤连接？是通过卫星通信？还是依赖移动通信基站呢？为了探讨这个问题，我们先来了解高铁WiFi的核心组件和网络优化。

基本连接原理

我们知道，网络连接有有线和无线两种模式，有线网络在固定区域内的带宽和稳定性是无线网络无法取代的，但是它最大的缺陷就是需要连接光纤，这种方式肯定不适合装在高铁等交通工具上。高铁WiFi技术实现和手机上网原理类似，列车通过连接到铁路线路附近的基站接收信号，然后通过WiFi设备转换成无线网络供乘客使用。

高铁WiFi的三大核心组件是中心服务器、单车服务器和无线接入点。中心服务器作为系统的核心，它像一个中枢，负责管理和分发数据，保证信息的顺畅流动。单车服务器是给每节车厢都配备了一个本地管理器，它与中心服务器合作，处理车厢内的乘客请求，以提升响应的效率。车厢内分布的无线接入点如同看不见的纽带，它们接收来自中心服务器和单车服务器的信号，并将其转换为无线网络信号，使我们常用的移动设备（如手机、电脑等）能够连接到互联网。

高铁WiFi信号传输过程

根据相关资料，除了核心组件以外，高铁WiFi还配置了网络优化的方法。首先是均衡负载分配，自动调节各个无线接入点的连接负载，防止因用户密集而引发的网络拥塞。其次是扩展带宽，通过汇聚多家运营商提供的带宽资源，实现带宽的最大化利用，确保即使在网络高峰时段也能维持流畅的网络服务。第三是链路优化，能够自动识别并选择当前最佳网络连接路径，保证用户始终享受到最快速的网络连接。

既然高铁WiFi这么厉害，为什么很多旅客还觉得高铁WiFi是个鸡肋呢？不会是忽悠人呢吧？我们来看看影响高铁WiFi信号的几种可能。

可能1：环境影响

WiFi信号是通过无线电波进行传播的，而无线电波的传播受到许多因素的影响，如距离、障碍物、干扰等。在高铁上，由于列车行驶速度快，周围环境复杂多变，可能导致WiFi信号不稳定。

为了实现无线网络全覆盖，高铁车载WiFi需要将铁路沿线基站发射的信号转换成无线信号，车载WiFi实现这一转换功能的核心部件就是通信运营商的物联网卡。通过这个设备，基站的信号可以转换成无线信号在列车上进行分发，最终实现列车信号全覆盖。

但是现在的技术所能造出的基站信号覆盖范围还不够大，运营商官方宣称5G基站覆盖半径在250-300米，4G基站覆盖半径约为1至3公里。有网友对5G基站的实际覆盖范围进行了实地测试，得出了结论是在较空旷的320米半径范围内5G手机和5G基站可以相互通信。

高铁在高速行驶下，几秒钟就会从这个基站范围进入下一个基站范围，两个基站之间的信号传输和转换都需要时间，这个时间大约和我们平时连接一个WIFI网络的时间差不多。例如，列车在350km/h速度行驶过程中，大约10s切换一次网络，而LTE采用先断开再连接的切换策略，每次切换都会造成网络服务暂时不可用，如此频繁地切换基站给网络服务质量带来巨大挑战限。

制约铁路沿线基站信号之间转换速度的因素也有很多，铁道知识局之前的科普里讲过，这里就不展开说了。（延伸阅读可戳：高速铁路通信的基本问题与一些延伸）

从经济方面考虑，即便可以实现信号的快速切换，要在高铁沿线布设一定数量的基站，也需要付出巨大的成本。例如，如果每公里设置两个基站，按照20米矮塔的最低成本（约20万元）计算，每公里的高铁基站造价就要40万元。这还是平原地区的算法，如果要保证山区地段的信号覆盖，就需要加密设置基站，同时，在桥梁地段建设基站还需要加高铁塔，成本更高。

上述只是建设成本，还不包括运维方面的花费。另外，如果三大运营商无法做到统一，那么高铁沿线基站该用哪家的也是一个问题，不可能每个运营商都建一遍。

可能2：用户过多

旅客普遍反映高铁上的无线网络网络连接不稳定，上网体验不顺畅，这有可能是用户过多造成的。高铁WiFi的拥堵状况可能是由于列车上的乘客太多，无线网络未能充分满足这样的高流量需求。结果就是，即使用户成功连接到WiFi，也难以获得满意的上网速度，有时甚至无法打开网页，需要长时间等待。

当多个用户同时连接到一个WiFi网络时，他们就需要共享这个WiFi网络的带宽资源。如果带宽是固定的，每个用户能够获得的带宽就会相应减少，从而导致网速变慢。

例如，如果一个WiFi网络的带宽是100Mbps，只有一个用户连接，那么这个用户可以享受到接近100Mbps的网速。但是如果有10个用户同时连接，并且都在进行数据传输，那么每个用户平均只能分配到10Mbps左右的带宽，网速就会明显下降‌。

除了网速变慢，用户过多还会导致WiFi的稳定性下降。网络设备需要处理更多的数据请求，可能会导致网络延迟增加、连接中断等问题。

可能3：流量限制

流量限制对许多人来说并不陌生，为了缓解网络拥堵，运营商通常会对用户的上网流量进行限制。高铁WiFi可能也是如此，通过限制每个连接的流量，减少网络拥堵，提升网络服务品质。

几年前复兴号刚投入运营时，车上有免费高铁WiFi，每人可以享受免费流量600M，手机可下载一个APP后通过做任务增加流量。当时有报道称，复兴号的WiFi速度较快，刷微信微博毫无压力，观看视频也比较流畅。目前复兴号基本全面覆盖WiFi，不用密码即可连接，但是可能会限流，很多旅客反映还不如用自己的数据流量来的方便。

旅客在连接高铁WiFi时，手机等设备上的自动更新、云同步、后台数据、应用程序可能自动会有流量消耗，虽然表面上看起来并没有做什么，但实际上连接WiFi时就已经在占用网速。很多设备可能默认在连接移动网络时不更新，但在连接WiFi时会自动更新。

可能4：穿透损耗

穿透损耗是指在无线信号穿过不同介质时，由于介质对信号的吸收和反射而导致的信号强度减弱。影响穿透损耗的主要因素包括信号的频率、介质的性质以及信号传播的角度。

‌根据研究表明，无线信号穿过水泥墙‌可衰减10~12dB，传送距离低于5米。‌穿过木板墙‌衰减5~6dB，穿过玻璃窗户衰减5~7dB，传送距离低于15米。

相对于普速铁路列车，全封闭的高速动车组穿透损耗更高。若再考虑实际覆盖时基站入射角度与列车夹角等问题，实际穿透损耗会更大，从而导致列车内覆盖严重下降，影响正常切换，产生掉话和通话质量差的问题。研究表明，信号穿过列车车厢时，当掠射角（入射角的余角）小于10度时，穿透损耗增加10dB以上，掠射角小于5度时，穿透损耗增加15dB以上。