科普 | 為什么400-MHz 頻譜非常適合關鍵通信？

時間：2022-12-05　來源：中國集群通信網　作者：秩名　點擊：次

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400 MHz 頻譜具有遠距離、出色的信號穿透性和許多已經到位的基站網絡，為需要高彈性通信的應用提供了理想的基礎。

強大的通信技術對現代文明的重要性怎么強調都不為過。從應對重大災難到關鍵基礎設施的日常運營，一切都依賴于人員和資產能夠可靠地相互發送數據和指令。鑒于智慧城市、智能公用事業網絡等的擴展，這種對彈性通信技術的依賴只會增加。

通信網絡對社會平穩安全運行的重要性已得到當局的認可，并反映在對用于管理關鍵基礎設施的網絡的要求中。例如，在歐洲，控制電網和其他關鍵基礎設施的網絡必須能夠在停電時至少 24 小時保持運行。這比許多商業蜂窩通信網絡提供的時間要長得多。

為了達到這種彈性水平，歐洲能源行業推動采用低于 1GHz 頻譜的低端頻段。3GPP 標準現在為語音通信、LTE、LTE-M 和 NB-IoT 的低功耗廣域 LTE 通信提供 410 和 450MHz 頻段的特權訪問。

在全球范圍內，我們現在看到大約 400 MHz 的頻段被拍賣，用于創建私有或公共網絡以支持關鍵通信。早期采用者包括波蘭、愛沙尼亞、德國、捷克共和國、荷蘭和南非，以及中東和南美洲的部分地區。歐洲可能會有更多人效仿。

400 MHz 頻譜：關鍵基礎設施網絡的三大關鍵優勢

在關鍵通信環境中，400 MHz 頻譜的最大優勢之一是其廣泛的范圍。大多數商用 LTE 頻段在 700 MHz 以上運行，一些 5G 網絡高達 39 GHz。這使他們能夠提供高質量視頻流等應用所需的引人注目的數據速率。然而，缺點是信號迅速衰減，導致需要非常密集的基站網絡。即使是相對較小的國家，例如荷蘭，也需要數萬個基站才能全面覆蓋商用 LTE。

400 MHz 頻譜位于規模的另一端。其更長的覆蓋范圍意味著所需的基站數量明顯減少：在一個類似荷蘭這么大的國家，只需幾千個。當涉及到關鍵基礎設施的穩健運行時，維護這種規模的網絡以及所有必要的電源冗余，比使用上述商用 LTE 網絡更易于管理。

400 MHz 頻譜中信號的較低衰減具有第二個主要優勢：它們可以穿透墻壁和其他固體表面。這使得該頻譜非常適合智能電表等應用，這些電表可以埋在地下或人們的家中。

第三，許多國家已經在支持 400-MHz 頻譜的領域擁有廣泛的基站基礎設施。這是因為它已經存在很長時間了，已經被用于專業的模擬移動無線電網絡和后來的基于 CDMA 的網絡。對于后者，它的遠程覆蓋范圍被用于在國家的偏遠和人口稀少的地區提供覆蓋，包括非洲農村和北歐。

不斷擴大的各種應用

使用 400 MHz 頻譜中頻段的強大蜂窩網絡帶來的機遇正在推動人們對新用例的極大興趣。例如，波蘭的工程師正在創建一個專用無線網絡，以連接數百萬個智能電表和數萬個用于風力渦輪機和其他應用的控制和監控系統。

在德國，政府已將頻譜專用于公用事業使用。它已獲得 450 Connect 未來 20 年的許可，主要用例是電網控制、智能計量和語音通信（作為專業移動無線電的替代品）。

未來幾年，我們很可能會看到 400 MHz 頻譜的更多用途出現，以支持即使在電源故障的情況下也需要彈性操作的應用。關鍵增長領域可能包括智能醫療監控設備、安全應用和智能城市技術，例如交通控制基礎設施。

設計注意事項

在 400-MHz 頻譜中運行的設備需要讓自己被網絡聽到。3GPP 允許他們比其他頻段“大聲喊叫”，設備能夠以 26 dBm（功率等級 2）而不是 23 dBm（功率等級 3）進行廣播。

對于選擇在 400-MHz 頻譜中運行的設備中使用的蜂窩組件的工程師，有很多事情需要牢記：您需要對 Power Class 2 的支持嗎？您的設備需要在公共網絡或專用網絡上運行，還是兩者兼而有之？LTE-M 或 NB-IoT 是否還需要新的 3GPP 第 14 版功能？如果設備可能需要在 LTE 頻譜上運行，它是否支持有源天線調諧以優化性能？它的能源需求是什么，它是否提供“最后一次喘息”功能以在完全停電時發送最終消息？考慮到它可能支持的應用的重要性，該模塊的安全功能是什么？