高铁作为现代化交通工具的代表，极大地方便了人们的出行，但对于移动通信网络建设和优化工作而言，却是一块难啃的硬骨头。
由于高铁运行速度快导致多普勒频移大、车厢封闭性好带来的无线信号穿透损耗大等原因，要确保高铁车厢内始终保持较好的信号质量和网络体验是一项极具挑战的工作。
为此，通信行业一直致力于通过技术和方案创新提升高铁场景的网络体验。但通过“更换车窗玻璃”来提升信号覆盖的方案，你可能没听说过吧？
不久前，德国四家移动运营商、德国铁路和德国政府联合签署了一项协议，计划通过在沿线建设5G站点，并将传统GSM-R网络升级替换为基于5G的FRMCS（下一代铁路移动通信系统）的方式，将汉堡-柏林干线的网络速率提升至千兆（Gbps），从而大幅提升乘客的出行和上网体验，以及铁路运行效率。
图片来源：德国铁路公司
在这份协议中，有一个技术细节引起了业界关注：
列车将配备新型的玻璃窗，使5G信号能够穿透车厢，从而无需通过车厢顶部的天线进行信号中继。
为啥要换车窗玻璃？
由于高铁车厢主要采用金属材料，测试显示，在1.8GHz至3.5GHz频段范围内，高铁车厢的穿透损耗高达31至36dB。因此，外部的无线信号要想更好地抵达车厢内，可能只能依靠列车上的玻璃车窗了。
但车窗玻璃的信号穿透损耗同样很高。
为了提供优质的隔热、隔音效果，火车、高铁的车厢窗户通常采用带有金属涂层的双层玻璃，这种玻璃会阻挡无线电波，大幅降低车厢内的无线信号强度。
数据显示，带有隔热涂层的双层玻璃的蜂窝网络信号穿透损耗高达30dB，这意味着只有0.1%的外部无线信号能穿透进车厢内。但没有涂层的普通玻璃，穿透损耗仅为3dB，这相当于有50%的外部无线信号可穿透进车厢内。
这就是该协议中要求改造车窗玻璃的原因。
穿透损耗降25dB，网速达千兆
他们要更换成什么类型的车窗玻璃？
当然，并不是将隔热双层玻璃更换为普通玻璃那么简单，而是将其更换为一种特殊设计的玻璃，其既能让信号穿透损耗很低，也能确保隔热、隔音性能。
笔者查阅了一些资料，其原理可能是：通过激光技术将隔热玻璃上均匀覆盖的金属涂层，处理为呈网状结构的涂层，从而为无线信号低损耗穿透留下了一定的空间。同时，由于激光处理的线条非常细微，肉眼几乎看不到，也不会影响玻璃原有的物理特性。
据说，为了更好地接收ETC、GPS等信号，该技术已经应用于汽车车窗玻璃。
德国运营商测试显示，高铁采用这种特殊玻璃后，可将5G无线信号衰减降低25dB，同时，使用3.5GHz/3.6GHz频段上的100M带宽，在120公里/小时的行驶速度下，车厢内的最高网率可达1Gbps。测试还显示，该方案对于网络上行速率的提升尤其明显。
从GSM-R到FRMCS
协议中还提到了从GSM-R升级到FRMCS，所以也简单说说。
GSM-R，顾名思义，就是基于GSM技术，专为铁路通信而开发的无线通信系统，已广泛用于列车控制、调度、管理等领域。FRMCS，全称Future Railway Mobile Communication System，未来铁路移动通信系统，是基于5G技术且面向未来可持续演进的铁路移动通信系统。
众所周知，GSM是2G时代的窄带通信技术，仅支持语音和小数据量传输。而5G是最新的移动通信技术，被称为行业数智化转型的基石，具有大带宽、低时延、高可靠、高安全等特性，综合能力远超GSM。因此，面对铁路系统数字化、智能化转型趋势，GSM-R让位给更契合数智化发展需求的FRMCS已成为必然趋势。
FRMCS不仅能通过高性能的5G网络提升旅客出行体验，而且能确保列车控制和调度等信号更及时、更可靠、更安全传输，支持大量传感器连接和多路高清视频回传，从而能帮助铁路系统实现智能化运营。
