無線技術(shù)正經(jīng)歷著巨大的變化。 蜂窩市場(chǎng)正在從 4G 向下一代 5G 技術(shù)轉(zhuǎn)變。 這將帶來許多更高頻率的頻段，以實(shí)現(xiàn)更高的數(shù)據(jù)速率。 此外還將引入當(dāng)前在非許可頻段（例如 Wi-Fi）中使用的其他技術(shù)。

同時(shí)，運(yùn)營商和開發(fā)人員密切關(guān)注蜂窩無線技術(shù)的進(jìn)步，以便為物聯(lián)網(wǎng) (IoT) 提供低成本、可靠且可擴(kuò)展的無線鏈路。 對(duì)于這些應(yīng)用，驅(qū)動(dòng)因素是功耗和電池壽命，并且窄帶解決方案目前也不斷涌現(xiàn)。 與此同時(shí)，像藍(lán)牙和 ZigBee 這樣的規(guī)范有了最新發(fā)展，現(xiàn)在也面向物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用了。 藍(lán)牙 5 承諾以更低的功耗提供更大的覆蓋范圍和更高的數(shù)據(jù)速率，ZigBee 3.0 則以更低的功耗提供網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)。

所有這些都會(huì)令設(shè)計(jì)工程師頭疼不已。 為低成本、低功耗全球應(yīng)用選擇無線協(xié)議可能非常復(fù)雜并且不太穩(wěn)定。

模塊制造商嘗試應(yīng)對(duì)此挑戰(zhàn)的方法之一是通過通用封裝。 例如，Sierra Wireless 為此專門對(duì)其所有無線開發(fā)工作采用模塊化方法。 AirPrime HL 系列中的 2G、3G 和 4G 嵌入式模塊系列提供了器件制造商滿足基本連接要求所需的一切要素。 所有不同蜂窩技術(shù)全部采用一個(gè)通用外形尺寸，并具有小尺寸、低功耗特性和增強(qiáng)的射頻性能。此外，還為美國的 GPS 和俄羅斯的 GLONASS 衛(wèi)星系統(tǒng)提供 GNSS 導(dǎo)航和全球覆蓋支持選擇。

只需一個(gè) PCB 設(shè)計(jì)，設(shè)備制造商就能輕松集成語音和數(shù)據(jù)連接，并在任何無線移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)上的任何區(qū)域進(jìn)行部署（如圖 1 所示）。 Sierra 還考慮了在外形尺寸中包含模塊焊接選擇，以提高大批量生產(chǎn)的效率，或在相同焊盤上使用咬接插座，以便為原型開發(fā)或小批量生產(chǎn)提供絕佳的靈活性（圖 2）。 利用此咬接插座，設(shè)備制造商可以在生產(chǎn)過程和產(chǎn)品生命周期內(nèi)的任何時(shí)間點(diǎn)使用通用封裝部署或更改模塊。

外形尺寸上的通用引腳布局可實(shí)現(xiàn)不同 2G、3G 和 4G 模塊變體之間的向前和向后兼容性。 這意味著，機(jī)械引腳位置可在不同系列之間提供相同功能。 不僅如此，HL 系列的引腳布局還能與 WP 應(yīng)用處理系列兼容。

但無線模塊的未來不只關(guān)乎硬件。 軟件和固件是系統(tǒng)中越來越重要的一個(gè)組件。 利用 Sierra 基于云的 AirVantage 無線 (OTA) 服務(wù)，用戶可以直接連接并管理任意規(guī)模的一組遠(yuǎn)程機(jī)器。 這樣可以使用開放 M2M 開發(fā)工具和標(biāo)準(zhǔn)將機(jī)器數(shù)據(jù)整合到企業(yè)系統(tǒng)。

Sierra 領(lǐng)導(dǎo)制定標(biāo)準(zhǔn)的 Eclipse 物聯(lián)網(wǎng)工作組，并在 Github 開源庫中提供應(yīng)用程序編程接口 (API)，包括 AirVantage API 的 Node.js 示例。 此示例使用 Clojure 中的 Airvantage REST API（即 Go 中一個(gè)簡(jiǎn)單的 OAuth2 + JSon 客戶端）從 AirVantage 收集網(wǎng)關(guān)列表以及收集從 Ruby、PHP 和 Java 訪問 AirVantage API 的方式；此外還使用一個(gè)輕便、靈活的 Shell 腳本，實(shí)現(xiàn)與 AirVantage M2M 云 API 在命令行中進(jìn)行交互。

類似地，NimbeLink 的 Skywire LTE CAT1 調(diào)制解調(diào)器面向長壽命的應(yīng)用，因此必須考慮不斷變化的無線技術(shù)。 此調(diào)制解調(diào)器采用與 Skywire 系列相同的小尺寸和 XBEE 接口，并與 NimbeLink 的開發(fā)套件及微處理器擴(kuò)展板兼容，可快速、輕松地將蜂窩連接集成到產(chǎn)品中。 使用 XBEE 的標(biāo)準(zhǔn)接口可簡(jiǎn)化到其他蜂窩技術(shù)的遷移過程，并能隨著新技術(shù)的成熟而延長產(chǎn)品壽命。

蜂窩領(lǐng)域很清楚來自非許可技術(shù)（例如藍(lán)牙、Wi-Fi 和 ZigBee）的威脅，因此一直致力于建立自己的低數(shù)據(jù)速率標(biāo)準(zhǔn)。 第 13 版 3GPP 規(guī)范就包含了窄帶物聯(lián)網(wǎng)（LTE Cat. NB1）標(biāo)準(zhǔn)，首次面向物聯(lián)網(wǎng)開放蜂窩網(wǎng)絡(luò)的使用。

這讓蜂窩模塊在智能建筑和城市、公用事業(yè)計(jì)量、白色家電、資產(chǎn)跟蹤以及農(nóng)業(yè)和環(huán)境監(jiān)控等應(yīng)用中擁有 10 至 20 年的電池壽命。 沃達(dá)豐、德國電信和華為在智能計(jì)量和停車應(yīng)用中的試驗(yàn)已證明，NB-IoT 網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)營效率高于 GPRS。 NB-IoT 模塊將于 2016 年下半年上市，其峰值下行速率高達(dá) 227 kbps，上行速率高達(dá) 21 kbps，并將功耗保持在低水平，可提供十到二十年的電池壽命。 同時(shí)支持三個(gè)射頻 (RF) 頻帶意味著同一模塊可用于大多數(shù)地理區(qū)域。

NB-IoT 降低了設(shè)備復(fù)雜性，操作功耗超低，并且每個(gè)蜂窩單元可支持多達(dá) 150,000 個(gè)設(shè)備。 最重要的是，相比 GPRS，該技術(shù)可提供 20 dB 的鏈路預(yù)算改進(jìn)，能夠在地下或建筑物內(nèi)部等覆蓋不良的條件下提供出色的性能。