中國(guó)集群通信網(wǎng)
科普 | 為什么400-MHz 頻譜非常適合關(guān)鍵通信？
400 MHz 頻譜具有遠(yuǎn)距離、出色的信號(hào)穿透性和許多已經(jīng)到位的基站網(wǎng)絡(luò)，為需要高彈性通信的應(yīng)用提供了理想的基礎(chǔ)。
強(qiáng)大的通信技術(shù)對(duì)現(xiàn)代文明的重要性怎么強(qiáng)調(diào)都不為過(guò)。從應(yīng)對(duì)重大災(zāi)難到關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施的日常運(yùn)營(yíng)，一切都依賴于人員和資產(chǎn)能夠可靠地相互發(fā)送數(shù)據(jù)和指令。鑒于智慧城市、智能公用事業(yè)網(wǎng)絡(luò)等的擴(kuò)展，這種對(duì)彈性通信技術(shù)的依賴只會(huì)增加。通信網(wǎng)絡(luò)對(duì)社會(huì)平穩(wěn)安全運(yùn)行的重要性已得到當(dāng)局的認(rèn)可，并反映在對(duì)用于管理關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施的網(wǎng)絡(luò)的要求中。例如，在歐洲，控制電網(wǎng)和其他關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施的網(wǎng)絡(luò)必須能夠在停電時(shí)至少 24 小時(shí)保持運(yùn)行。這比許多商業(yè)蜂窩通信網(wǎng)絡(luò)提供的時(shí)間要長(zhǎng)得多。為了達(dá)到這種彈性水平，歐洲能源行業(yè)推動(dòng)采用低于 1GHz 頻譜的低端頻段。3GPP 標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)在為語(yǔ)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(quán)訪問(wèn)。在全球范圍內(nèi)，我們現(xiàn)在看到大約 400 MHz 的頻段被拍賣(mài)，用于創(chuàng)建私有或公共網(wǎng)絡(luò)以支持關(guān)鍵通信。早期采用者包括波蘭、愛(ài)沙尼亞、德國(guó)、捷克共和國(guó)、荷蘭和南非，以及中東和南美洲的部分地區(qū)。歐洲可能會(huì)有更多人效仿。400 MHz 頻譜：關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)絡(luò)的三大關(guān)鍵優(yōu)勢(shì)在關(guān)鍵通信環(huán)境中，400 MHz 頻譜的最大優(yōu)勢(shì)之一是其廣泛的范圍。大多數(shù)商用 LTE 頻段在 700 MHz 以上運(yùn)行，一些 5G 網(wǎng)絡(luò)高達(dá) 39 GHz。這使他們能夠提供高質(zhì)量視頻流等應(yīng)用所需的引人注目的數(shù)據(jù)速率。然而，缺點(diǎn)是信號(hào)迅速衰減，導(dǎo)致需要非常密集的基站網(wǎng)絡(luò)。即使是相對(duì)較小的國(guó)家，例如荷蘭，也需要數(shù)萬(wàn)個(gè)基站才能全面覆蓋商用 LTE。400 MHz 頻譜位于規(guī)模的另一端。其更長(zhǎng)的覆蓋范圍意味著所需的基站數(shù)量明顯減少：在一個(gè)類似荷蘭這么大的國(guó)家，只需幾千個(gè)。當(dāng)涉及到關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施的穩(wěn)健運(yùn)行時(shí)，維護(hù)這種規(guī)模的網(wǎng)絡(luò)以及所有必要的電源冗余，比使用上述商用 LTE 網(wǎng)絡(luò)更易于管理。400 MHz 頻譜中信號(hào)的較低衰減具有第二個(gè)主要優(yōu)勢(shì)：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(yīng)用，這些電表可以埋在地下或人們的家中。第三，許多國(guó)家已經(jīng)在支持 400-MHz 頻譜的領(lǐng)域擁有廣泛的基站基礎(chǔ)設(shè)施。這是因?yàn)樗呀?jīng)存在很長(zhǎng)時(shí)間了，已經(jīng)被用于專業(yè)的模擬移動(dòng)無(wú)線電網(wǎng)絡(luò)和后來(lái)的基于 CDMA 的網(wǎng)絡(luò)。對(duì)于后者，它的遠(yuǎn)程覆蓋范圍被用于在國(guó)家的偏遠(yuǎn)和人口稀少的地區(qū)提供覆蓋，包括非洲農(nóng)村和北歐。
不斷擴(kuò)大的各種應(yīng)用使用 400 MHz 頻譜中頻段的強(qiáng)大蜂窩網(wǎng)絡(luò)帶來(lái)的機(jī)遇正在推動(dòng)人們對(duì)新用例的極大興趣。例如，波蘭的工程師正在創(chuàng)建一個(gè)專用無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，以連接數(shù)百萬(wàn)個(gè)智能電表和數(shù)萬(wàn)個(gè)用于風(fēng)力渦輪機(jī)和其他應(yīng)用的控制和監(jiān)控系統(tǒng)。
在德國(guó)，政府已將頻譜專用于公用事業(yè)使用。它已獲得 450 Connect 未來(lái) 20 年的許可，主要用例是電網(wǎng)控制、智能計(jì)量和語(yǔ)音通信（作為專業(yè)移動(dòng)無(wú)線電的替代品）。未來(lái)幾年，我們很可能會(huì)看到 400 MHz 頻譜的更多用途出現(xiàn)，以支持即使在電源故障的情況下也需要彈性操作的應(yīng)用。關(guān)鍵增長(zhǎng)領(lǐng)域可能包括智能醫(yī)療監(jiān)控設(shè)備、安全應(yīng)用和智能城市技術(shù)，例如交通控制基礎(chǔ)設(shè)施。
設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)在 400-MHz 頻譜中運(yùn)行的設(shè)備需要讓自己被網(wǎng)絡(luò)聽(tīng)到。3GPP 允許他們比其他頻段“大聲喊叫”，設(shè)備能夠以 26 dBm（功率等級(jí) 2）而不是 23 dBm（功率等級(jí) 3）進(jìn)行廣播。
對(duì)于選擇在 400-MHz 頻譜中運(yùn)行的設(shè)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(duì) Power Class 2 的支持嗎？您的設(shè)備需要在公共網(wǎng)絡(luò)或?qū)Ｓ镁W(wǎng)絡(luò)上運(yùn)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(shè)備可能需要在 LTE 頻譜上運(yùn)行，它是否支持有源天線調(diào)諧以優(yōu)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(shí)發(fā)送最終消息？考慮到它可能支持的應(yīng)用的重要性，該模塊的安全功能是什么？
400 MHz 頻譜：一切都將發(fā)揮關(guān)鍵作用
隨著數(shù)字控制、安全關(guān)鍵技術(shù)成為現(xiàn)代社會(huì)越來(lái)越重要的一部分，對(duì)極富彈性的通信網(wǎng)絡(luò)的需求將繼續(xù)增長(zhǎng)。憑借其廣泛的覆蓋范圍、出色的信號(hào)穿透能力以及在許多國(guó)家/地區(qū)已建立的基站網(wǎng)絡(luò)的可用性，400 MHz 頻譜將在未來(lái)幾年在這一領(lǐng)域發(fā)揮關(guān)鍵作用也就不足為奇了。
(責(zé)任編輯：李俊勇)