u-blox SARA-R540S模塊專為關(guān)鍵通信而設(shè)計(jì)

當(dāng)災(zāi)難來襲時(shí)，可靠的通信至關(guān)重要。應(yīng)急響應(yīng)人員需要能夠交換信息以協(xié)調(diào)他們的響應(yīng)。政府當(dāng)局需要能夠管理關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施。電力公司需要能夠控制電網(wǎng)。隨著智能城市、智能電網(wǎng)和智能公用事業(yè)網(wǎng)絡(luò)中連接的重要性日益增加，彈性蜂窩連接只會(huì)隨著時(shí)間的推移變得更加緊迫——不僅是在發(fā)生災(zāi)難時(shí)，而且只是為了保持關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施的正常運(yùn)行和可靠運(yùn)行日復(fù)一日。

例如，在歐洲，用于控制電網(wǎng)組件和所有其他關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施的通信網(wǎng)絡(luò)被強(qiáng)制要求在發(fā)生電源故障時(shí)至少 24 小時(shí)保持運(yùn)行——遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出大多數(shù)商業(yè)蜂窩網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行時(shí)間。網(wǎng)絡(luò)可以提供。該地區(qū)的能源行業(yè)游說并最終贏得了解決方案：LTE450 ，它為 3GPP 第 16 版中使用語音通信、標(biāo)準(zhǔn) LTE 和LTE-的低功率廣域 （LPWA） LTE 通信帶來了對 450 MHz 頻段的特權(quán)訪問M和NB-IoT。

在世界各地，國家當(dāng)局正在向移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商拍賣 400 MHz 左右的頻段，特別是 31、72、73、87 和 88 頻段，以啟用基于 LTE 或基于 LTE 的公共或?qū)Ｓ梅涓C網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行關(guān)鍵通信LTE 正在取代的傳統(tǒng) CDMA 技術(shù)。荷蘭、波蘭、愛爾蘭、捷克共和國和愛沙尼亞、幾個(gè)南美國家、南非和中東都是早期采用者。更多的歐洲國家可能會(huì)效仿。

450 MHz 頻段的優(yōu)勢

450 MHz 頻段的一個(gè)關(guān)鍵區(qū)別在于其長距離。大多數(shù)商用 LTE 頻段位于 1 GHz 以上的某個(gè)地方。新興的 5G 網(wǎng)絡(luò)最北可達(dá) 39 GHz。高頻提供更高的數(shù)據(jù)速率，例如，可以將高分辨率視頻同時(shí)流式傳輸?shù)饺我鈹?shù)量的智能設(shè)備。但這些高數(shù)據(jù)速率的代價(jià)是：信號快速衰減，這需要密集的基站網(wǎng)絡(luò)。

450 MHz 頻段（與其相鄰頻段一樣）位于頻譜的另一側(cè)。雖然像荷蘭這樣的國家可能需要幾萬個(gè)基站才能實(shí)現(xiàn)商業(yè) LTE 信號的全地理覆蓋，但 400 MHz 信號范圍的擴(kuò)大意味著只需幾千個(gè)基站即可實(shí)現(xiàn)相同的覆蓋。 因此，需要使用備用電源保持更多可管理數(shù)量的基站正常運(yùn)行，以便在電源故障時(shí)繼續(xù)連接關(guān)鍵設(shè)備。

射頻信號在 450 MHz 頻段內(nèi)衰減的減少也是其穿透墻壁和其他固體材料增加的原因。特別是對于部署在室內(nèi)、地下和其他難以到達(dá)的位置的智能電表和連接傳感器，450 MHz 頻段的超強(qiáng)穿透力帶來了明顯的優(yōu)勢。

最后，還有一個(gè)實(shí)際的好處：現(xiàn)有的基礎(chǔ)設(shè)施。450 MHz 頻段歷史悠久，首先服務(wù)于專業(yè)模擬移動(dòng)無線電 （PAMR） 網(wǎng)絡(luò)，然后發(fā)展為服務(wù)于基于 CDMA 的網(wǎng)絡(luò)，通常到達(dá)人口稀少國家的偏遠(yuǎn)角落，例如北歐或非洲農(nóng)村地區(qū)。正因?yàn)槿绱?，許多國家已經(jīng)擁有足夠的地面蜂窩基站來運(yùn)行網(wǎng)絡(luò)。

LTE450 不斷增長的用例列表

借助針對任務(wù)和業(yè)務(wù)關(guān)鍵用例需求量身定制的彈性蜂窩通信網(wǎng)絡(luò)，人們對擴(kuò)大其范圍以服務(wù)于越來越多的用例列表的興趣激增。例如，在波蘭，450 MHz 范圍內(nèi)的頻段將形成一個(gè)專用無線網(wǎng)絡(luò)，連接數(shù)百萬個(gè)智能電表和數(shù)萬個(gè)用于控制風(fēng)力渦輪機(jī)和其他應(yīng)用的 SCADA 系統(tǒng)。

在德國，除了管理智能電網(wǎng)負(fù)載所需的數(shù)百萬臺設(shè)備外，該網(wǎng)絡(luò)還將為廣泛的公共和私人公用事業(yè)（包括天然氣和熱力分配網(wǎng)絡(luò)）提供語音和數(shù)據(jù)的彈性蜂窩通信通道。雖然與能源相關(guān)的用例將獲得使用網(wǎng)絡(luò)的最高優(yōu)先級，但其他用戶，例如緊急或醫(yī)療保健服務(wù)，可能能夠在有空閑容量時(shí)接入頻段。

展望未來，450 MHz 頻段可能會(huì)服務(wù)于越來越多依賴彈性蜂窩網(wǎng)絡(luò)的用例。例如，智能城市和交通控制基礎(chǔ)設(shè)施都需要在停電時(shí)繼續(xù)提供服務(wù)。保護(hù)弱勢個(gè)人的智能醫(yī)療設(shè)備和保護(hù)貴重財(cái)產(chǎn)的安全服務(wù)也是如此。

專為關(guān)鍵通信而設(shè)計(jì)

為了在 450 MHz 頻譜上進(jìn)行通信，終端設(shè)備——智能電表、智能燈以及其他連接的傳感器和執(zhí)行器——都需要讓網(wǎng)絡(luò)聽到自己的聲音。為了實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，3GPP 允許他們比其他頻段大聲喊叫，使用比其他頻段更高的 26 dBm 功率等級（Power Class 2），最高可達(dá) 23 dBm（Power Class 3）。

u-blox SARA-R540S 模塊基于u-blox 自己的UBX-R5 蜂窩 LTE-M 和 NB-IoT 芯片組，可在 450 MHz 頻段上同時(shí)支持 Power Class 3 和 Power Class 2。除了廣泛的標(biāo)準(zhǔn) LTE-M 和 NB-IoT 頻段外，該模塊還支持 400 MHz 范圍內(nèi)的私有和公共頻段，提供有源天線調(diào)諧以優(yōu)化整個(gè) LTE 頻譜范圍內(nèi)的性能。

SARA-R540S 利用基于硬件的信任根和具有 u-blox 物聯(lián)網(wǎng)安全即服務(wù)功能的輕量級預(yù)共享密鑰管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了完整的端到端安全性。

該模塊旨在滿足其許多目標(biāo)用例的長壽命要求，在省電模式 （PSM） 下以不到 1 μA 的電流運(yùn)行，并具有“最后喘息”功能，可在斷電前發(fā)送最終消息例如，在停電期間或在發(fā)生篡改事件的情況下供電。

審核編輯：郭婷