En pleno 2024, y acostumbrados a tener una buena conexión a Internet desde prácticamente cualquier parte, viajar en un tren de alta velocidad puede llegar a ser desesperante. Ya sea con el WiFi de la compañía o con nuestros propios datos móviles, los fallos en la cobertura suelen ser constantes. Por supuesto, hay muchos factores que intervienen en que la experiencia sea mejor o peor, empezando por el propio trayecto que realicemos. Pero lo cierto es que es un tema que realmente se le ha atragantado a las operadoras de telecomunicaciones, y que es mucho más complejo de lo que puede parecer inicialmente.

"El problema principal es la velocidad, porque cuando hay movimiento a velocidades altas las comunicaciones tienen más fallos", resume Ana García Armada, catedrática de Teoría de la Señal y Comunicaciones en la Universidad Carlos III de Madrid, que explica que esto, en gran medida, se debe al efecto Doppler.

En física, se conoce por este nombre al cambio en la frecuencia de una onda como consecuencia del movimiento relativo entre emisor y receptor. Suena complejo, pero la experta pone un ejemplo muy claro: "De pequeños nos lo explicaban enseñándonos que a medida que una ambulancia se acerca notamos que el tono de la sirena va cambiando de agudo a grave. Pero es algo que también pasa con las ondas radioeléctricas que proporcionan la conexión de datos".

De acuerdo con García Armada, este problema no se ha resuelto a pesar de todos los esfuerzos, ni siquiera con la llegada del 5G, que sí ha logrado mejorar algo la situación. "La tecnología todavía no ha logrado resolver esta cuestión en los trenes de alta velocidad, que se mueven a 200 o 300 km/h. Es un tema abierto para el 6G, que todavía ni siquiera existe", relata.

"El efecto Doppler es una regla de oro, siempre ocurre. Y es muy destructivo, por eso hay que compensarlo incluso cuando te desplazas a velocidades lentas. A medida que te mueves el nivel de señal que recibes va cambiando constantemente, y los sistemas de comunicaciones siempre están intentando compensar esas variaciones. Pero si te desplazas a velocidades más altas, esas variaciones son más complicadas de corregir", comenta Ángela Hernández, investigadora del I3A en la Universidad de Zaragoza.

A todo este se le suma otro añadido en el caso del WiFi. Y es que, como suele ser habitual en las redes públicas, el hecho de que se conecte mucha gente puede hacer que el sistema acabe colapsando por pura saturación. "Mi opinión como viajera es que van mejor los datos móviles que el Wifi, aunque los problemas que tienen ambos están muy relacionados. Pero es solo una opinión", desliza García Armada.

Los materiales de los trenes

Más allá de estas cuestiones, Hernández apunta que otro aspecto clave es el material del que están fabricados los trenes, porque "los cristales o la carrocería pueden atenuar la llegada de las señales". De igual manera, el entorno por el que discurren las vías puede modificar la cobertura. Las montañas y los árboles, entre otras cosas, pueden interferir, y cualquier viajero sabe que en los túneles, salvo casos excepcionales, la señal se corta por completo.

Rocío Chueca, compañera de Hernández en el I3A, lleva tiempo investigando cómo mejorar la transmisión de señales de telefonía móvil a través de las ventanas de los trenes y edificios. De hecho, en apenas quince días defenderá su tesis doctoral sobre este tema. Según detalla, cada vez es más frecuente el uso de vidrios bajo emisivos en trenes para mejorar su eficiencia térmica (evitar que el calor entre en verano o salga en invierno). Estos vidrios cuentan con una capa metálica de espesor nanométrico que les otorga estas propiedades térmicas, pero que hace que pierdan transparencia para las ondas electromagnéticas utilizadas en tecnologías de comunicación inalámbrica.

"Este problema puede solventarse grabando patrones periódicos, como por ejemplo cuadrículas, llamados superficies selectivas en frecuencia (FSS, por sus siglas en inglés) en la capa metálica, normalmente utilizando un láser de alta potencia. Así se pueden crear bandas de transmisión para las frecuencias de interés en las comunicaciones, al tiempo que se mantienen las propiedades térmicas, ya que las líneas son muy finas y se retira muy poca capa metálica", indica Chueca.

La investigadora aclara que este tipo de patrones se han utilizado desde hace tiempo en diversas aplicaciones, pero sólo muy recientemente han comenzado a utilizarse para mejorar la transmisión de señales móviles en ventanas. En el Grupo de Tecnologías Fotónicas de la Universidad de Zaragoza han trabajado con la empresa Ariño Duglass, dedicada al tratamiento de vidrio, para desarrollar productos en esta línea, y se han conseguido "mejoras significativas en la cobertura" que ya se aplican en trenes de países como Alemania o Dinamarca.

El plan alemán para tener buena conexión en los trenes

A finales de octubre el Gobierno alemán firmó una declaración de intenciones con las principales compañías de telefonía móvil del país (1&1, Deutsche Telekom, O2Telefónica y Vodafone) para desarrollar el "5G sin fisuras", con el que los pasajeros de los trenes podrán realizar llamadas y navegar por Internet con la máxima calidad. La tecnología se implementará en la línea ferroviaria Hamburgo-Berlín, una de las rutas más transitadas de Alemania, y promete velocidades de datos de gigabit.

Se trata de una iniciativa ambiciosa. Pero la unión de las operadoras y el Gobierno es, precisamente, la manera de avanzar, de acuerdo con García Armada: "Cualquier país podría ser el primero en tener una buena conexión en los trenes, incluso España. Estamos hablando de utilizar tecnologías que ya están disponibles. Pero hay que desplegarlas y realizar una inversión. Y hace falta el empuje de los gobiernos, como sucedió con el Internet rural".

La catedrática considera que para que funcione el proyecto de Alemania tienen que construir muchas antenas de telefonía en los lugares por los que circulan los trenes, para lograr así que el 5G sea más robusto a velocidades altas. Es algo, sostiene, que ya es posible a nivel técnico, "no para tener muchos megabits por segundo, pero sí para alcanzar una conexión razonable". Aunque se muestra convencida de que, a corto plazo, la conexión no será tan buena como la de nuestras casas: "El 5G ha supuesto una mejora, pero para eso necesitaríamos el 6G, que llegará dentro de una década".

"Vamos avanzando poco a poco, pero este tema en concreto es un reto. Si los usuarios se preguntan si tenemos ya las herramientas para hacer que funcione bien... La verdad es que tengo dudas de si les están sacando el máximo rendimiento posible, porque es verdad que los operadores y las compañías de telefonía normalmente desarrollan productos robustos y que funcionen correctamente, pero con las prestaciones más básicas posibles, casi un estándar. Aunque es cierto que mejorar esto no es tan fácil como pueda parecer", concluye Hernández.