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08 Jan 2022

为什么 LTE450 是关键通信的理想选择

其优势包括 sub-GHz LTE 信号的物理特性、现有基站网络和新硬件。

当灾难发生时,可靠的通信至关重要。应急响应人员需要能够交换信息以协调其响应。政府当局需要能够管理关键基础设施。电力公司需要能够控制电网。随着通信在智能城市、智能电网和智能公用事业网络中的重要性日益增加,假以时日,对弹性蜂窝通信的需求只会变得更加紧迫 – 不仅要应对突如其来的灾难,还要确保关键基础设施每天能够可靠地正常运行。

举例来说,在欧洲,用于控制电网元器件和其他关键基础设施的通信网络被强制要求在发生电源故障时至少保持运行 24 小时 – 远远超出大多数商业蜂窝通信网络所能提供的服务。该地区的能源行业推荐的解决方案最终取得了胜利:LTE450。LTE450 使用语音通信、标准 LTE 以及 LTE-MNB-IoT,为 3GPP 第 16 版中的低功耗广域 (LPWA) LTE 通信带来了对 450 MHz 频段的访问权限。

在世界各地,各国家主管部门正在向移动网络运营商拍卖 400 MHz 附近的频段(特别是 31、72、73、87 和 88 频段),以支持基于 LTE 或 LTE 正在取代的传统 CDMA 技术,为关键通信启用公共或专用蜂窝通信网络。荷兰、波兰、爱尔兰、捷克共和国和爱沙尼亚、几个南美国家、南非和中东都是其早期采用者。而且,更多的欧洲国家可能也会效仿。

450 MHz 频段的优势

450 MHz 频段的一个关键竞争优势在于其远距离通信。大多数商用 LTE 频段都位于 1 GHz 以上的某个地方。即将到来的 5G 网络最高可达到 39 GHz。高频可提供更高的数据传输速率,即,可以将高分辨率视频同时流式传输到任意数量的智能设备。但这些高数据传输速率是有代价的:信号快速衰减,因此需要密集的基站网络。

450 MHz 频段(与其相邻频段一样)位于频谱的另一侧。虽然像荷兰这样大小的国家可能需要数万个基站才能实现商用 LTE 信号的全地理覆盖,但 400 MHz 信号覆盖范围的扩大意味着只需数千个基站即可实现相同的覆盖。因此,我们需要使用备用电源来保持若干更易于管理的基站正常运行,以确保在断电时能继续与关键设备通信。

450 MHz 频段中的射频信号衰减情况有所降低,因此其穿透墙壁和其他固体材料的能力得到增强。特别是对于部署在室内、地下和其他难以到达的位置的智能表计和互联传感器,450 MHz 频段优越的穿透能力带来了明显的优势。

最后,还有一个实际的优势:现有基础设施。450 MHz 频段历史悠久,首先服务于专业模拟移动无线电 (PAMR) 网络,然后演变为服务于基于 CDMA 的网络,通常覆盖人口稀少的国家的偏远角落,包括如北欧或非洲农村地区。因此,许多国家已经拥有足够的地面蜂窝基站来运行该网络。 

LTE450 的用例不断增多

因为能够根据任务关键型和业务关键型用例的需求量身定制弹性蜂窝通信网络,所以各类用户对扩大其范围以服务于越来越多的用例的兴趣激增。举例来说,在波兰,450 MHz 范围内的频段将形成一个专用无线网络,以连通数百万个智能表计和数万个用于控制风力涡轮机和其他应用的 SCADA 系统。

在德国,除了管理智能电网中的负载所需的数百万台设备之外,该网络还将提供用于语音和数据的弹性蜂窝通信通道,以服务于广泛的公共和私人公用事业,包括燃气和供热网络。虽然与能源相关的用例将获得使用该网络的最高优先级,但其他用户(包括紧急或医疗服务)能够在有剩余容量时接入该频段。

展望未来,450 MHz 频段很可能会服务于越来越多的依赖于弹性蜂窝通信网络的各类用例。举例来说,智能城市和交通控制基础设施都需要在停电时继续运行。对于用于保护易受伤害的个人的智能医疗保健设备和用于保护贵重财产的安全服务,上述情况同样适用。

专为关键通信而设计

为了通过 450 MHz 频谱进行通信,终端设备(包括智能表计、智能照明以及其他互联传感器和执行器)均需要让网络能够收到其信号。为此,3GPP 允许此类设备使用比其他频段更强的 26 dBm 功率等级(功率等级 2)来发射信号,而其他频段的最高输出功率仅为 23 dBm(功率等级 3)。

u-blox SARA-R540S 模块基于 u-blox 自己的 UBX-R5 蜂窝通信 LTE-M 和 NB-IoT 芯片组,可在 450 MHz 频段上为功率等级 3 和功率等级 2 提供支持。除了广泛的标准 LTE-M 和 NB-IoT 频段外,该模块还支持 400 MHz 范围内的私有和公共频段,提供有源天线调谐,以优化整个 LTE 频谱范围内的性能。

SARA-R540S 利用基于硬件的信任根和具有 u-blox 物联网安全即服务功能的轻量级预共享密钥管理系统,可实现全面的端到端安全。

为满足其许多目标用例的长续航时间要求,该模块可在省电模式 (PSM) 下以低于 1 μA 的电流运行,同时具有“最后喘息”功能,即在断电前发送最后一条消息,其中包括停电期间或发生篡改事件时。

如需深入了解 SARA-R540S 及其如何帮助您为任务关键型和业务关键型用例开发互联解决方案,请转到产品页面、联系我们的销售团队或使用 LinkedIn

Ludger Boeggering

u-blox 能源和工业 4.0 部门欧洲、中东和非洲地区应用营销高级主管

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