選擇無線調制解調器時，需要考慮一系列功能。我們在這里介紹了這些。

機器對機器 （M2M） 連接的增長速度現(xiàn)在遠遠超過人與人之間的新連接，很快就會有比通過蜂窩網(wǎng)絡連接的人多得多的機器，如圖 1 中 GSM 協(xié)會的預測所示。這些機器包括安全系統(tǒng)、儀表、機器人、自動售貨站、資產(chǎn)跟蹤器和緊急呼叫系統(tǒng)。種類與日俱增，數(shù)以百萬計的機器每周 7 天，每天 24 小時交換數(shù)據(jù)，無需人工干預，無聲對話也在增加。

圖 1： M2M 通信的增長。

與此同時，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)的計算設備也能夠收集和處理越來越多的數(shù)據(jù)。隨著 IP 版本 6 （IPv6） 的引入，已經(jīng)分配了超過 40 億個 IP 版本 4 （IPv4） 地址的一個潛在瓶頸是更大的 M2M 連接的一個潛在瓶頸。這支持2128個地址，足以讓地球上的每一粒沙子都有自己的地址。因此，第四代移動網(wǎng)絡 （4G） LTE 旨在通過 IPv6 提供數(shù)據(jù)、語音和視頻等服務，這也許不足為奇。

要加入 M2M 網(wǎng)絡革命，只需在機器中嵌入小型、經(jīng)濟的（無線）調制解調器。在需要建立位置、速度或導航信息的地方，機器還需要 GPS 或 GNSS（全球導航衛(wèi)星系統(tǒng)）接收器。這兩個帶有天線的組件都可以輕松安裝在比手機還小的設備中。GNSS 是衛(wèi)星導航系統(tǒng)的標準通用術語，可提供全球覆蓋的自主地理空間定位。它包括 GPS（美國）、GLONASS（俄羅斯）、伽利略（歐洲）、北斗（中國）和其他區(qū)域系統(tǒng)。

在考慮如何為機器配備通信能力時，首先要考慮應用程序的需求。產(chǎn)品壽命、地理網(wǎng)絡覆蓋范圍或考慮未來無線網(wǎng)絡升級的面向未來的因素都是重要的考慮因素。以下是選擇無線調制解調器時要考慮的一些產(chǎn)品功能。

電池壽命至關重要

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

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

移動性需要多標準合規(guī)性

人員和貨物的全球流動性正在增加，因此考慮調制解調器今天需要在哪里工作以及將來可能需要在哪里工作非常重要。GSM 由全球四個主要頻段支持，UMTS 由六個頻段和 LTE 超過 30 個頻段支持。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，并且應該包括四頻或雙頻頻段 GSM 調制解調器（取決于位置）或六頻段 UMTS 調制解調器。

經(jīng)認證的調制解調器可加速產(chǎn)品審批

任何蜂窩網(wǎng)絡設備，無論是用于 GSM、UMTS 還是 LTE，都需要監(jiān)管、行業(yè)和運營商認證。如果設備中嵌入的調制解調器經(jīng)過認證，它會顯著簡化并加快認證過程。

今天需要的東西明天可能會有所不同

雖然 GSM/GPRS 網(wǎng)絡完全能夠處理遠程計量應用中傳輸?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。為了節(jié)省面向未來的費用，在設計時考慮到未來的技術標準是一個好主意。今天，這意味著使用 UMTS/HSPA 或 LTE 調制解調器進行設計，或者至少使用面向未來的硬件來簡化升級。

嵌套設計簡化技術升級

蜂窩 M2M 技術正在不斷發(fā)展，在設計支持蜂窩連接的新設備時，重要的是要考慮其可升級到更新技術以優(yōu)化設計成本。在這里，整個蜂窩調制解調器范圍（GSM、UMTS、CDMA 和 LTE）都具有布局兼容性。通過這種方法，一個 PCB 布局可用于所有最終產(chǎn)品變化，確保蜂窩技術和模塊代之間的輕松遷移，這也歸功于不同模塊內的 AT 命令兼容性。

帶寬需求很少減少

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

汽車特殊需求

在車載系統(tǒng)中，溫度、濕度和振動可能是極端的。在 ISO/TS 16949 認證場所制造的符合 AEC-Q100 標準的設備將確保可靠、長壽命的運行。每個組件的資格測試應符合 ISO16750，道路車輛 - 電氣和電子設備的環(huán)境條件和測試。這適用于在苛刻環(huán)境中運行的車載和工業(yè)設備，例如船舶或軌道車。

緊急呼叫系統(tǒng)越來越受歡迎

越來越多的汽車配備了自動報告事故或在被盜后幫助恢復的系統(tǒng)。美國、歐洲、俄羅斯和巴西已經(jīng)制定了支持此類系統(tǒng)的計劃，政府授權將越來越需要這些計劃。對于這些應用，通常需要“帶內調制解調器”。它通過調制解調器語音通道發(fā)送數(shù)據(jù)，其方式類似于傳真機通過電話線發(fā)送數(shù)據(jù)。這是必要的，因為運營商在移動網(wǎng)絡中優(yōu)先考慮語音而不是數(shù)據(jù)。在發(fā)生事故時，語音通道成為將數(shù)據(jù)傳輸?shù)骄o急服務的關鍵環(huán)節(jié)。檢查建議的解決方案是否支持 2G 和 3G 網(wǎng)絡上的帶內調制解調器。

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，可以通過調用遠程 A-GPS 服務器來克服位置概覽丟失的問題。這個簡單的過程使用無線調制解調器從 Internet 下載幾個字節(jié)的衛(wèi)星軌道數(shù)據(jù)。有了這些輔助數(shù)據(jù)，可見衛(wèi)星只需可見幾秒鐘即可計算位置，而不是接收整個 1，500 位衛(wèi)星幀所需的整整 30 秒。

檢查 GPS 接收器供應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。客戶端軟件應該透明地支持該服務，并且定位接收器和無線調制解調器都應該有一個接口來支持該服務。該服務可用于 GPS 和 GLONASS 也越來越重要。

航位推算支持從傳感器推斷定位數(shù)據(jù)

衛(wèi)星信號可以輔以航位推算支持，根據(jù)來自車輛傳感器的數(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輛在隧道或其他衛(wèi)星接收暫時不可用的位置的位置。它在基于車輛的遠程信息處理中很有用，包括保險跟蹤系統(tǒng)，它可以準確記錄位置、航向和速度。

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

檢查定位接收器是否為汽車級，支持航位推算，并且可以插入車輛的 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輛傳感器連接，并且供應商提供評估環(huán)境來加速產(chǎn)品開發(fā)。

通過結合衛(wèi)星和蜂窩數(shù)據(jù)可以實現(xiàn)室內定位

在需要確定大致室內位置的情況下，將衛(wèi)星接收器與無線調制解調器相結合可以克服衛(wèi)星信號被墻壁或其他障礙物阻擋的問題。這種混合解決方案利用了 2G 或 3G 小區(qū)的可見性，因為 GSM 或 UMTS 信號很容易穿透墻壁。在已知可見移動小區(qū)的邊界的情況下，可以通過知道小區(qū)重疊的位置來計算近似位置。這種方法需要與外部服務建立無線連接，類似于輔助定位。檢查定位接收器和無線調制解調器供應商是否可以提供這樣的解決方案，并且它已經(jīng)過驗證并提供在線服務。確保系統(tǒng)的準確性也很重要。

定位系統(tǒng)兼容性

直到最近，GPS 還是系統(tǒng)設計人員唯一需要考慮的問題。現(xiàn)在，有俄羅斯的 GLONASS、日本的 QZSS、中國的北斗和歐洲的伽利略。將需要與 GPS 以及至少一個其他衛(wèi)星系統(tǒng)的兼容性，以提高系統(tǒng)的可靠性和準確性，并履行地方政府與他們自己的系統(tǒng)兼容的任務。同時使用兩個系統(tǒng)的并行操作可能是規(guī)范的一部分。一個例子是俄羅斯新的 ERA-GLONASS 車輛緊急呼叫系統(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)品添加無線連接時的一些考慮因素。請記住，無線和定位等許多新標準都在過渡。重要的是要考慮產(chǎn)品在其生命周期內的操作以及它將服務于哪些市場。此外，考慮是否重要的是包括對下一代性能和網(wǎng)絡覆蓋的設計支持，或者選擇設計以便在現(xiàn)場輕松升級產(chǎn)品。

作者：Thomas Nigg，Stefano Moioli

審核編輯：郭