Německé dráhy DB se v čerstvé tiskové zprávě chlubí, že na regionálních drahách 100× zvýšily propustnost mobilního signálu okny. Pomohl laser. Tentokrát nás ale nepředběhly, se stejnou technologii si totiž už několik let hrají i České dráhy.
Oč vlastně jde? Zatímco v kdejakém prehistorickém vagonu můžete na mobilu datovat dle libosti, jakmile sednete do moderní dálkové jednotky s uzavřenými okny, signál začne často vypadávat.
Okna klimatizovaných vagónů mají kovový film
Pokud není na vině horší pokrytí operátora, mohou za to vedle konstrukce vagonu také speciální okna, která najdete zejména v klimatizovaných vozech. Tvrzené sklo se totiž v těchto instalacích při výrobě napařuje mikroskopickou vrstvičkou kovu, který funguje jako tepelný izolant.

Velkoprostorový vůz Bdtee276 má stahovací okna bez pokovení, a tak mobilní signál ultumuje relativně málo (viz tabulka níže)
V létě lépe odrazí infračervenou složku slunečního svitu, no a v zimě teplo naopak lépe udrží uvnitř. Funguje to vlastně stejně jako třeba u upravených oken automobilů, kde se používá opět buď pokovení vakuovým napařením PVD, anebo jednodušší folie.

Vůz Bmpz891 (Railjet) má naopak zhruba dvakrát vyšší decibelový útlum (viz tabulka níže)
Kovový film sice lépe odráží sluneční paprsky a teplo se nedostane do vozu, takže klimatizační jednotky nepotřebují takový výkon, velmi citelnou daní za příjemné a ekonomičtější klima je ale právě ještě horší propustnost rádiového signálu skrze okenní tabule.
Kovové vagony utlumí signál o desítky decibelů
Stručně řečeno, signál, který byl už tak utlumený samotnou kovovou konstrukcí vagonu, nadobro zaruší pokovené sklo.
Více napoví výsledky měření Českého telekomunikačního úřadu z roku 2016, ve kterém se tehdy inženýři podívali, co se stane v různých vozech Českých drah s GSM/LTE signálem na tehdejších kmitočtech 800, 900 a 1800 MHz.
Útlum mobilního signálu v decibelech v různých vagonech ČD (2016):
Typ měřeného vozu |
LTE 800 (dB) |
GSM/LTE 900 (dB) |
GSM/LTE 1800 (dB) |
662 (InterPanter) |
-20 |
-20 |
-12 |
642 (RegioPanter) |
-25 |
-20 |
-15 |
ABpee347 |
-15 |
-20 |
-20 |
Bdtee276 |
-12 |
-10 |
-12 |
Bmpz891 (Railjet) |
-25 |
-25 |
-20 |
071 (City Elephant) |
-12 |
-15 |
-17 |
Bmz241 (oddílový vůz) |
-45 |
-42 |
-35 |
Bmpz73 (SC Pendolino) |
-22 |
-25 |
-22 |
Bdmpee233 |
-30 |
-25 |
-30 |
Zatímco velkoprostorový vůz Bdtee276 s čirými a částečně stahovatelnými okny bez pokovení způsobí útlum v průměru jen o 10-12 decibelů, klimatizované vozy s pokovenými okny dvakrát tolik a oddílové vozy s hromadou přepážek až čtyřikrát tolik (Bmz241).
Co to znamená, když se signál zhorší o 24 dB?
Podle staršího vydání časopisu Českých drah Železničář (PDF) činí průměrný útlum jednotek s pokovenými skly okolo 24 decibelů. Co to vlastně znamená v praxi?
Zhoršení signálu o 24 decibelů představuje pokles na 1/256 původního výkonu. Pro lepší představu se podívejte na graf níže, který nám sestavil ChatGPT a vyjadřuje vztah výkonu signálu v miliwattech s několika hladinami útlumu signálu v decibelech. Konkrétně: -3, -6, -9, -12, -15, -18, -21 a -24 dBm (decibel-miliwatt).

Vztah mezi decibely a watty v případě útlumu signálu
Volba těchto konkrétních hodnot dBm nebyla náhodná, odpovídá jim totiž vždy pokles výkonu ve wattech na polovinu, přičemž jako výchozí bod použijeme 1mW signál.
Takže pokud při 0 dBm získáme signál o výkonu 1 mW, pak:
- při zeslabení o 3 dBm klesne na 0,5 mW (1/2)
- při zeslabení o 6 dBm klesne na 0,25 mW (1/4)
- při zeslabení o 9 dBm klesne na 0,125 mW (1/8)
- při zeslabení o 12 dBm klesne na 0,0625 mW (1/16)
- a tak dále až na 0,004 mW (1/256) v případě zeslabení o 24 dBm
Skoro zázrak, že to občas funguje
Jedno zatracené pokovené okno (a kovový rám a plášť samotného vozu) nám tedy brutálně zhorší kvalitu spojení s vysílačem kdesi na kopci poblíž dráhy, a pokud k tomu připočteme fakt, že si nás při jízdě postupně vysílače přebírají, na venkově jich nemusí být dostatek a každé takové rušení prodlužuje samotné navazování signálu s vysílačem, je vlastně malý zázrak, že se to občas podaří.
Vagony z lepenky by pomohly, ale...
Co s tím? Pomineme-li vnější aspekt (mobilní síť operátora jako takovou), máme v podstatě jen tři možnosti. Tou první je vagon vyrobený z materiálu, který snáze propouští elektromagnetické vlny na obvyklých kmitočtech mobilní komunikace.

Linka RegioJetu Praha–Rijeka a lůžkový vagon se starými okny, ve kterém byl sice perfektní mobilní signál i bez lepenky, ale při cestě zpět dosahovala vnitřní teplota 30 °C, čemuž odpovídá i kultura cestování na fotografii (červenec 2023)
Jistě, kdyby takový hypotetický vagon Självmord vyrobila třeba Ikea z lisované lepenky, hned bychom měli na mobilu všechny čárky, nicméně technologické slabiny by se v plné síle projevily hned při prvním střetu s rumunským kamionem na nezabezpečeném přejezdu.
Opakovač také pomůže, ale...
Druhou možnost už někteří dopravci včetně Českých drah aktivně testují a pomalu zavádějí. Ano, jsou to opakovače – repeatery – s výkonnou anténou a zesilovačem.
Opakovač přijme signál ze základnové stanice kdesi na kopci a znovu jej vyšle pomocí antény do nitra vagonu. Ten se tedy vlastně promění v takovou malou mobilní buňku.


Umístění opakovače mobilního signálu v soupravě Railjet ( situace z roku 2022)
Jenže i opakovače se musejí vypořádat s hromadou technologických výzev. Jednou z nich je interference. Stručně řečeno, do vagonů sice proniká silnější signál z opakovače, ale zároveň (byť zeslabený) signál z venkovní BTS, a pokud nebude vnitřní mobilní síť dobře nastavená, výsledkem může být nakonec ještě větší rušení.
Čím více bude kostra a plášť vagonu tlumit mobilní signál zvenčí, tím spolehlivěji bude pracovat i opakovač. Zvláště pokud si musí poradit se signály všech mobilních operátorů v Česku.
A co kdybychom ten kovový film perforovali?
Vagon z lepenky je science-fiction, čirá skla promění soupravu v pekelný skleník a opakovače jsou sice schůdným, ale zase drahým a komplikovaným řešením. Proto se konečně podívejme na třetí a pasivní možnost, co s tím, čímž se obloukem konečně vracíme na začátek článku.
Pokud chceme pokovená okna, která chladí v létě a udržují teplo v zimě, co kdybychom je pro lepší příjem mobilního signálu perforovali? Tedy ne že do nich vyvrtáme větrací díry, ale narušíme jen samotný a velmi tenký kovový film.


Namísto spojité kovové vrstvy složitá struktura nepravidelných šestiúhelníků
Takovým otvorem pak proniknou elektromagnetické vlny nesoucí třeba zprávičku z WhatsAppu, nicméně to vše při zachování schopnosti tepelné izolace, kdy se infračervená složka slunečního svitu vyzáří co nejvíce zpět do vnějšího prostoru, aniž by se příliš ohřívalo naše kupé.
Medové okno
Kupodivu to inženýry napadlo až relativně nedávno – třeba ty z vídeňských laboratoří Siemens Mobility – a zkraje loňského roku se pochlubili novými nočními soupravami rakouských drah ÖBB s medovými okny. K této příležitosti natočili krátké video níže.
Medová okna a jejich funkce:
Cože? Jakými medovými okny? Inu, vědci tak dlouho hledali nejefektivnější poměr děr a kovu, až pomocí laseru vypálili do pokovené vrstvy téměř nepatrnou strukturu nepravidelných šestiúhelníků připomínající medovou plástev.
Výsledkem je výrazné snížení útlumu prostupujícího mobilního signálu při zachování tepelných izolačních vlastností. Signál je podle testů nejméně 50× silnější (podle německých drah dokonce až 100×) než po průchodu okny s plošným pokovením a poradí si i s vyššími kmitočty okolo 3,5 GHz. Okna jsou díky tomu připravená pro 5G (ještě vyšší frekvence z ranku mmWave nemají při dopravě zatím valný smysl).

Siemens Desiro HC byly první řadou vozů s novými okny
Prvním železničním vozem s novou technologií oken byla řada Siemens Desiro HC z roku 2017. Na koleje se nicméně dostává teprve v poslední době v rámci nových tendrů a na vývoji jednotky se podílela i česká pobočka Siemens Mobility.
Exotická okna na českých kolejích
Speciální okna od Siemensu nakonec slouží i v Česku. Už v létě roku 2021 se totiž České dráhy pochlubily jejich nasazováním v padesátce nejmodernějších vozů Západního expressu a rychlíku Krušnohor.
Jednou se tedy snad konečně dočkáme toho, že bude na celé trase stabilní a stejně výkonný mobilní signál jako ve městech.
Vedle budování samotné pozemní infrastruktury tomu pomohou právě i takové pasivní a prakticky bezúdržbové vylepšováky jako podivné sklo z Vídně.