未來幾年，400MHz頻段的應用，主要成長領域可能在智慧醫療監控設備、安全應用和智慧城市技術，例如交通控制基礎設施等。400MHz頻譜覆蓋距離廣、訊號穿透性強，且既有基地台已相當普及，能為需要高韌性通訊的應用打造理想基礎。
對現代文明而言，強大通訊技術的重要性無庸置疑。從因應重大災難到重要基礎設施的日常運作，一切都有賴人員和設施能夠將數據和指令可靠地發送給對方。隨著智慧城市、智慧公共設施網路及諸如此類建設的擴展，此種對於強韌性通訊技術的依賴只會與日俱增。 全球各地的政府早已肯定通訊網路對於維護社會的穩定及安全至關重要，因此對於管理重要基礎設施的網路，當局的要求很高，例如，在歐洲，控制電網和其他重要基礎設施的網路，必須在停電時仍至少維持24小時的運作。相較於許多商業行動通訊網路能提供服務的時間，這樣的要求高出許多。
為了達到這種強韌性水準，歐洲能源產業推動採用1GHz以下頻段。3GPP標準現在特許語音通訊、LTE、LTE-M及NB-IoT等低功耗廣域(LPWA)LTE通訊，可以使用410MHz和450MHz頻段。
就全球來看，400MHz左右的頻段被拍賣，用來打造專有或公共網路，以鞏固重要通訊。早期採用的國家包括波蘭、愛沙尼亞、德國、捷克、荷蘭和南非，還有中東和南美洲的部分地區。歐洲也可能會有更多的國家加入。
400MHz頻段建立基礎設施網路三大關鍵優勢
用於重要通訊，400MHz頻譜的最大優勢之一是其寬廣的覆蓋範圍。大多數商用LTE頻段在700MHz以上運作，一些5G網路甚至高達39GHz。這些頻譜能夠提供令人驚艷的數據速率，這正是高畫質影像串流等應用需要的。然而，缺點則是訊號衰減迅速，導致需要非常密集的基地台網路。即使是面積相對較小的國家，如荷蘭，也需要建置數萬個基地台才能全面覆蓋商用LTE。
另一方面，400MHz頻譜擁有更長距離的通訊範圍，這意謂所需基地台數量可大幅減少：像荷蘭這種面積大小的國家，只需要幾千個基地台就能搞定。當涉及到重要基礎設施穩定運作的考量時，維護此種規模的網路及其所需之所有必要備用電源，會比管理上述那些商用LTE網路要容易許多。
400MHz頻譜的第二個主要優勢，則是訊號的衰減速度較慢，其能夠穿透牆壁和其他固體表面，因此該頻譜適合智慧電表等應用，這些電表能被設置在地下或是住宅內。
第三，在支援400MHz頻譜的領域中，許多國家已建置廣泛的基地台基礎設施。這是因為它已存在很長一段時間，且早已用於專業類比行動無線電(Professional Analog Mobile Radio, PAMR)網路以及之後的CDMA網路。而後者，它的長距離通訊範圍被許多國家用於涵蓋偏遠和人口稀少地區，包括非洲農村和北歐等。
應用持續擴大
使用400MHz頻段的行動網路，創造了許多機會，也促使更多人有興趣開發新的應用情境，例如，波蘭工程師正在打造一個專用無線網路，用來連結數百萬個智慧電表，以及數萬個用於風力發電機和其他應用的控制和監測系統。
在德國，政府指定此頻譜專用於公共事業用途，而且此頻譜已獲得未來20年的450 Connect許可執照，主要用於電網控制、智慧儀表和語音通訊(用來取代專業行動無線電PMR)。
在未來幾年，有機會看到更多運用400MHz頻譜的應用出現，用來支援即使在電力故障的情況下，仍然能強韌地運作的應用。主要的成長領域可能會是在智慧醫療監控設備、安全應用和智慧城市技術，例如交通控制基礎設施等。
系統設計考量
在400MHz頻譜運作的設備，必需讓網路聽到自己的聲音。3GPP允許它們能較其他頻段「喊得更大聲」，這些設備能夠以26dBm(功率級別2)，而不是23dBm(功率級別3)進行廣播。
針對運作於400MHz頻譜的裝置，工程師在選擇用於這些設備的行動通訊相關元件時，有許多事情必須慎重考量。例如，是否需要支援功率級別2？設備是否需要在公共網路或專用網路上運作，還是兩者都需要？針對LTE-M及/或NB-IoT，是否還需要新的3GPP第14版功能？如果裝置可能需要在LTE頻譜上運作，它是否需支援主動天線調諧以最佳化效能？它的電力需求是什麼，以及它是否能提供「最後一搏」(Last-Gasp)的功能，可以在最終斷電前的情況下發送最後一則訊息？以及考慮到它所可能支援應用的重要性，模組的安全性功能如何？
在終端設計方面，有廠商如u-blox推出的SARA-R540S LTE-M/NB-IoT通訊模組是一個值得參考的方案，可滿足IoT生態系統對於高可用度和彈性的需求。SARA-R540S能夠支援標準LTE頻段上進行的通訊，在450MHz頻譜，提供增強26dBm最大輸出功率的Power Class 2傳輸。在省電模式下，耗電量不到1μA，並具有最後一搏功能，可在最終斷電之前，發送出最後一條訊息。另外，內建的硬體信任根(Root of Trust)，可用來在現場為裝置進行安全身份驗證；且建置了專為低功耗廣域LPWA應用設計的輕型預共享密鑰管理系統，可確保最先進的安全性。
隨著數位控制、安全關鍵技術對於現代社會的重要性與日俱增，對於高韌性通訊網路的需求也將持續成長。憑藉著寬廣的覆蓋範圍、優秀的訊號穿透力，以及在許多國家已建置可用的基地台網路，400MHz頻譜將在未來幾年於這個領域扮演關鍵角色。
(本文作者Ludger Boeggering為u-blox能源及工業4.0資深首席應用行銷主管；Samuele Falcomer為u-blox蜂巢式產品中心首席產品經理)