選擇無(wú)線調(diào)制解調(diào)器時(shí)，需要考慮一系列功能。我們?cè)谶@里介紹了這些。

機(jī)器對(duì)機(jī)器 （M2M） 連接的增長(zhǎng)速度現(xiàn)在遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)人與人之間的新連接，很快就會(huì)有比通過(guò)蜂窩網(wǎng)絡(luò)連接的人多得多的機(jī)器，如圖 1 中 GSM 協(xié)會(huì)的預(yù)測(cè)所示。這些機(jī)器包括安全系統(tǒng)、儀表、機(jī)器人、自動(dòng)售貨站、資產(chǎn)跟蹤器和緊急呼叫系統(tǒng)。種類(lèi)與日俱增，數(shù)以百萬(wàn)計(jì)的機(jī)器每周 7 天，每天 24 小時(shí)交換數(shù)據(jù)，無(wú)需人工干預(yù)，無(wú)聲對(duì)話也在增加。

圖 1： M2M 通信的增長(zhǎng)。

與此同時(shí)，連接到互聯(lián)網(wǎng)變得更便宜、更容易，甚至大規(guī)模生產(chǎn)的計(jì)算設(shè)備也能夠收集和處理越來(lái)越多的數(shù)據(jù)。隨著 IP 版本 6 （IPv6） 的引入，已經(jīng)分配了超過(guò) 40 億個(gè) IP 版本 4 （IPv4） 地址的一個(gè)潛在瓶頸是更大的 M2M 連接的一個(gè)潛在瓶頸。這支持2128個(gè)地址，足以讓地球上的每一粒沙子都有自己的地址。因此，第四代移動(dòng)網(wǎng)絡(luò) （4G） LTE 旨在通過(guò) IPv6 提供數(shù)據(jù)、語(yǔ)音和視頻等服務(wù)，這也許不足為奇。

要加入 M2M 網(wǎng)絡(luò)革命，只需在機(jī)器中嵌入小型、經(jīng)濟(jì)的（無(wú)線）調(diào)制解調(diào)器。在需要建立位置、速度或?qū)Ш叫畔⒌牡胤剑瑱C(jī)器還需要 GPS 或 GNSS（全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)）接收器。這兩個(gè)帶有天線的組件都可以輕松安裝在比手機(jī)還小的設(shè)備中。GNSS 是衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)通用術(shù)語(yǔ)，可提供全球覆蓋的自主地理空間定位。它包括 GPS（美國(guó)）、GLONASS（俄羅斯）、伽利略（歐洲）、北斗（中國(guó)）和其他區(qū)域系統(tǒng)。

在考慮如何為機(jī)器配備通信能力時(shí)，首先要考慮應(yīng)用程序的需求。產(chǎn)品壽命、地理網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍或考慮未來(lái)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)升級(jí)的面向未來(lái)的因素都是重要的考慮因素。以下是選擇無(wú)線調(diào)制解調(diào)器時(shí)要考慮的一些產(chǎn)品功能。

電池壽命至關(guān)重要

電池充電或更換之間的時(shí)間對(duì)于某些產(chǎn)品的成功至關(guān)重要。例如，如果通過(guò)空運(yùn)或公路運(yùn)輸，安裝在集裝箱上的跟蹤設(shè)備可能需要運(yùn)行數(shù)天，如果通過(guò)海運(yùn)，則可能需要運(yùn)行數(shù)周。電池壽命必須足以支持這些時(shí)間尺度。

手機(jī)通常充電后可以運(yùn)行兩到三天。因此，消費(fèi)者對(duì)健康和健身設(shè)備使用壽命的期望將是相似的。在比較這些應(yīng)用中的調(diào)制解調(diào)器和 GNSS 接收器規(guī)格時(shí)，工作和待機(jī)電流消耗以及省電功能都很重要。后者可能包括自動(dòng)喚醒功能和智能省電模式，例如在不喚醒主機(jī)處理器的情況下自主記錄數(shù)據(jù)的能力。理想情況下，組件應(yīng)該只在需要時(shí)喚醒。

移動(dòng)性需要多標(biāo)準(zhǔn)合規(guī)性

人員和貨物的全球流動(dòng)性正在增加，因此考慮調(diào)制解調(diào)器今天需要在哪里工作以及將來(lái)可能需要在哪里工作非常重要。GSM 由全球四個(gè)主要頻段支持，UMTS 由六個(gè)頻段和 LTE 超過(guò) 30 個(gè)頻段支持。電表通常是靜態(tài)的，而資源管理系統(tǒng)可能需要在世界所有地區(qū)工作，并且應(yīng)該包括四頻或雙頻頻段 GSM 調(diào)制解調(diào)器（取決于位置）或六頻段 UMTS 調(diào)制解調(diào)器。

經(jīng)認(rèn)證的調(diào)制解調(diào)器可加速產(chǎn)品審批

任何蜂窩網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，無(wú)論是用于 GSM、UMTS 還是 LTE，都需要監(jiān)管、行業(yè)和運(yùn)營(yíng)商認(rèn)證。如果設(shè)備中嵌入的調(diào)制解調(diào)器經(jīng)過(guò)認(rèn)證，它會(huì)顯著簡(jiǎn)化并加快認(rèn)證過(guò)程。

今天需要的東西明天可能會(huì)有所不同

雖然 GSM/GPRS 網(wǎng)絡(luò)完全能夠處理遠(yuǎn)程計(jì)量應(yīng)用中傳輸?shù)纳倭繑?shù)據(jù)，但 GSM 頻段已經(jīng)被考慮重新分配給 3G 和 4G 服務(wù)。為了節(jié)省面向未來(lái)的費(fèi)用，在設(shè)計(jì)時(shí)考慮到未來(lái)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)是一個(gè)好主意。今天，這意味著使用 UMTS/HSPA 或 LTE 調(diào)制解調(diào)器進(jìn)行設(shè)計(jì)，或者至少使用面向未來(lái)的硬件來(lái)簡(jiǎn)化升級(jí)。

嵌套設(shè)計(jì)簡(jiǎn)化技術(shù)升級(jí)

蜂窩 M2M 技術(shù)正在不斷發(fā)展，在設(shè)計(jì)支持蜂窩連接的新設(shè)備時(shí)，重要的是要考慮其可升級(jí)到更新技術(shù)以?xún)?yōu)化設(shè)計(jì)成本。在這里，整個(gè)蜂窩調(diào)制解調(diào)器范圍（GSM、UMTS、CDMA 和 LTE）都具有布局兼容性。通過(guò)這種方法，一個(gè) PCB 布局可用于所有最終產(chǎn)品變化，確保蜂窩技術(shù)和模塊代之間的輕松遷移，這也歸功于不同模塊內(nèi)的 AT 命令兼容性。

帶寬需求很少減少

跟蹤應(yīng)用程序的帶寬需求只向一個(gè)方向發(fā)展——向上——因此考慮連接的生命周期成本很重要。根據(jù)它在三到五年內(nèi)可能需要做的事情來(lái)選擇調(diào)制解調(diào)器，或者至少選擇一個(gè)易于升級(jí)的調(diào)制解調(diào)器。

汽車(chē)特殊需求

在車(chē)載系統(tǒng)中，溫度、濕度和振動(dòng)可能是極端的。在 ISO/TS 16949 認(rèn)證場(chǎng)所制造的符合 AEC-Q100 標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)備將確保可靠、長(zhǎng)壽命的運(yùn)行。每個(gè)組件的資格測(cè)試應(yīng)符合 ISO16750，道路車(chē)輛 - 電氣和電子設(shè)備的環(huán)境條件和測(cè)試。這適用于在苛刻環(huán)境中運(yùn)行的車(chē)載和工業(yè)設(shè)備，例如船舶或軌道車(chē)。

緊急呼叫系統(tǒng)越來(lái)越受歡迎

越來(lái)越多的汽車(chē)配備了自動(dòng)報(bào)告事故或在被盜后幫助恢復(fù)的系統(tǒng)。美國(guó)、歐洲、俄羅斯和巴西已經(jīng)制定了支持此類(lèi)系統(tǒng)的計(jì)劃，政府授權(quán)將越來(lái)越需要這些計(jì)劃。對(duì)于這些應(yīng)用，通常需要“帶內(nèi)調(diào)制解調(diào)器”。它通過(guò)調(diào)制解調(diào)器語(yǔ)音通道發(fā)送數(shù)據(jù)，其方式類(lèi)似于傳真機(jī)通過(guò)電話線發(fā)送數(shù)據(jù)。這是必要的，因?yàn)檫\(yùn)營(yíng)商在移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)中優(yōu)先考慮語(yǔ)音而不是數(shù)據(jù)。在發(fā)生事故時(shí)，語(yǔ)音通道成為將數(shù)據(jù)傳輸?shù)骄o急服務(wù)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。檢查建議的解決方案是否支持 2G 和 3G 網(wǎng)絡(luò)上的帶內(nèi)調(diào)制解調(diào)器。

城市環(huán)境中的輔助定位

在衛(wèi)星可能被高層建筑阻擋的城市環(huán)境中，可以通過(guò)調(diào)用遠(yuǎn)程 A-GPS 服務(wù)器來(lái)克服位置概覽丟失的問(wèn)題。這個(gè)簡(jiǎn)單的過(guò)程使用無(wú)線調(diào)制解調(diào)器從 Internet 下載幾個(gè)字節(jié)的衛(wèi)星軌道數(shù)據(jù)。有了這些輔助數(shù)據(jù)，可見(jiàn)衛(wèi)星只需可見(jiàn)幾秒鐘即可計(jì)算位置，而不是接收整個(gè) 1，500 位衛(wèi)星幀所需的整整 30 秒。

檢查 GPS 接收器供應(yīng)商是否提供具有保證可用性的在線幫助，并且這涵蓋了感興趣的地理區(qū)域?？蛻?hù)端軟件應(yīng)該透明地支持該服務(wù)，并且定位接收器和無(wú)線調(diào)制解調(diào)器都應(yīng)該有一個(gè)接口來(lái)支持該服務(wù)。該服務(wù)可用于 GPS 和 GLONASS 也越來(lái)越重要。

航位推算支持從傳感器推斷定位數(shù)據(jù)

衛(wèi)星信號(hào)可以輔以航位推算支持，根據(jù)來(lái)自車(chē)輛傳感器的數(shù)據(jù)推斷位置和速度，如圖 4 所示。這種方法有助于確定車(chē)輛在隧道或其他衛(wèi)星接收暫時(shí)不可用的位置的位置。它在基于車(chē)輛的遠(yuǎn)程信息處理中很有用，包括保險(xiǎn)跟蹤系統(tǒng)，它可以準(zhǔn)確記錄位置、航向和速度。

圖 4：航位推算從車(chē)輛傳感器（包括陀螺儀和車(chē)輪刻度傳感器）推斷位置數(shù)據(jù)。

檢查定位接收器是否為汽車(chē)級(jí)，支持航位推算，并且可以插入車(chē)輛的 CAN 總線以獲取數(shù)據(jù)。此外，確保它們可以直接與陀螺儀和里程表等車(chē)輛傳感器連接，并且供應(yīng)商提供評(píng)估環(huán)境來(lái)加速產(chǎn)品開(kāi)發(fā)。

通過(guò)結(jié)合衛(wèi)星和蜂窩數(shù)據(jù)可以實(shí)現(xiàn)室內(nèi)定位

在需要確定大致室內(nèi)位置的情況下，將衛(wèi)星接收器與無(wú)線調(diào)制解調(diào)器相結(jié)合可以克服衛(wèi)星信號(hào)被墻壁或其他障礙物阻擋的問(wèn)題。這種混合解決方案利用了 2G 或 3G 小區(qū)的可見(jiàn)性，因?yàn)?GSM 或 UMTS 信號(hào)很容易穿透墻壁。在已知可見(jiàn)移動(dòng)小區(qū)的邊界的情況下，可以通過(guò)知道小區(qū)重疊的位置來(lái)計(jì)算近似位置。這種方法需要與外部服務(wù)建立無(wú)線連接，類(lèi)似于輔助定位。檢查定位接收器和無(wú)線調(diào)制解調(diào)器供應(yīng)商是否可以提供這樣的解決方案，并且它已經(jīng)過(guò)驗(yàn)證并提供在線服務(wù)。確保系統(tǒng)的準(zhǔn)確性也很重要。

定位系統(tǒng)兼容性

直到最近，GPS 還是系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員唯一需要考慮的問(wèn)題。現(xiàn)在，有俄羅斯的 GLONASS、日本的 QZSS、中國(guó)的北斗和歐洲的伽利略。將需要與 GPS 以及至少一個(gè)其他衛(wèi)星系統(tǒng)的兼容性，以提高系統(tǒng)的可靠性和準(zhǔn)確性，并履行地方政府與他們自己的系統(tǒng)兼容的任務(wù)。同時(shí)使用兩個(gè)系統(tǒng)的并行操作可能是規(guī)范的一部分。一個(gè)例子是俄羅斯新的 ERA-GLONASS 車(chē)輛緊急呼叫系統(tǒng)，它需要與 GLONASS 兼容。尋找提供多 GNSS 支持并提供并行 GPS/GLONASS 或 GPS/北斗接收的 GPS/GNSS 接收器。

這些只是向 M2M 產(chǎn)品添加無(wú)線連接時(shí)的一些考慮因素。請(qǐng)記住，無(wú)線和定位等許多新標(biāo)準(zhǔn)都在過(guò)渡。重要的是要考慮產(chǎn)品在其生命周期內(nèi)的操作以及它將服務(wù)于哪些市場(chǎng)。此外，考慮是否重要的是包括對(duì)下一代性能和網(wǎng)絡(luò)覆蓋的設(shè)計(jì)支持，或者選擇設(shè)計(jì)以便在現(xiàn)場(chǎng)輕松升級(jí)產(chǎn)品。

作者：Thomas Nigg，Stefano Moioli

審核編輯：郭