为什么 400-MHz 频谱非常适合关键通信?

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400 MHz 频谱具有远距离、出色的信号穿透性和许多已经到位的基站网络,为需要高弹性通信的应用提供了理想的基础。

强大的通信技术对现代文明的重要性怎么强调都不为过。从应对重大灾难到关键基础设施的日常运营,一切都依赖于人员和资产能够可靠地相互发送数据和指令。鉴于智慧城市、智能公用事业网络等的扩展,这种对弹性通信技术的依赖只会增加。

通信网络对社会平稳安全运行的重要性已得到当局的认可,并反映在对用于管理关键基础设施的网络的要求中。例如,在欧洲,控制电网和其他关键基础设施的网络必须能够在停电时至少 24 小时保持运行。这比许多商业蜂窝通信网络提供的时间要长得多。

为了达到这种弹性水平,欧洲能源行业推动采用低于 1GHz 频谱的低端频段。3GPP 标准现在为语音通信、LTE、LTE-M 和 NB-IoT 的低功耗广域 LTE 通信提供 410 和 450MHz 频段的特权访问。

在全球范围内,我们现在看到大约 400 MHz 的频段被拍卖,用于创建私有或公共网络以支持关键通信。早期采用者包括波兰、爱沙尼亚、德国、捷克共和国、荷兰和南非,以及中东和南美洲的部分地区。欧洲可能会有更多人效仿。

400 MHz 频谱:关键基础设施网络的三大关键优势

在关键通信环境中,400 MHz 频谱的最大优势之一是其广泛的范围。大多数商用 LTE 频段在 700 MHz 以上运行,一些 5G 网络高达 39 GHz。这使他们能够提供高质量视频流等应用所需的引人注目的数据速率。然而,缺点是信号迅速衰减,导致需要非常密集的基站网络。即使是相对较小的国家,例如荷兰,也需要数万个基站才能全面覆盖商用 LTE。

400 MHz 频谱位于规模的另一端。其更长的覆盖范围意味着所需的基站数量明显减少:在一个类似荷兰这么大的国家,只需几千个。当涉及到关键基础设施的稳健运行时,维护这种规模的网络以及所有必要的电源冗余,比使用上述商用 LTE 网络更易于管理。

400 MHz 频谱中信号的较低衰减具有第二个主要优势:它们可以穿透墙壁和其他固体表面。这使得该频谱非常适合智能电表等应用,这些电表可以埋在地下或人们的家中。

第三,许多国家已经在支持 400-MHz 频谱的领域拥有广泛的基站基础设施。这是因为它已经存在很长时间了,已经被用于专业的模拟移动无线电网络和后来的基于 CDMA 的网络。对于后者,它的远程覆盖范围被用于在国家的偏远和人口稀少的地区提供覆盖,包括非洲农村和北欧。

不断扩大的各种应用

使用 400 MHz 频谱中频段的强大蜂窝网络带来的机遇正在推动人们对新用例的极大兴趣。例如,波兰的工程师正在创建一个专用无线网络,以连接数百万个智能电表和数万个用于风力涡轮机和其他应用的控制和监控系统。

在德国,政府已将频谱专用于公用事业使用。它已获得 450 Connect 未来 20 年的许可,主要用例是电网控制、智能计量和语音通信(作为专业移动无线电的替代品)。

未来几年,我们很可能会看到 400 MHz 频谱的更多用途出现,以支持即使在电源故障的情况下也需要弹性操作的应用。关键增长领域可能包括智能医疗监控设备、安全应用和智能城市技术,例如交通控制基础设施。

设计注意事项

在 400-MHz 频谱中运行的设备需要让自己被网络听到。3GPP 允许他们比其他频段“大声喊叫”,设备能够以 26 dBm(功率等级 2)而不是 23 dBm(功率等级 3)进行广播。

对于选择在 400-MHz 频谱中运行的设备中使用的蜂窝组件的工程师,有很多事情需要牢记:您需要对 Power Class 2 的支持吗?您的设备需要在公共网络或专用网络上运行,还是两者兼而有之?LTE-M 或 NB-IoT 是否还需要新的 3GPP 第 14 版功能?如果设备可能需要在 LTE 频谱上运行,它是否支持有源天线调谐以优化性能?它的能源需求是什么,它是否提供“最后一次喘息”功能以在完全停电时发送最终消息?考虑到它可能支持的应用的重要性,该模块的安全功能是什么?

400 MHz 频谱:一切都将发挥关键作用

随着数字控制、安全关键技术成为现代社会越来越重要的一部分,对极富弹性的通信网络的需求将继续增长。凭借其广泛的覆盖范围、出色的信号穿透能力以及在许多国家/地区已建立的基站网络的可用性,400 MHz 频谱将在未来几年在这一领域发挥关键作用也就不足为奇了。

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