嵌入式调制解调器设计 - M2M应用设计需考虑的几种技术特性

　　5） 嵌入式调制解调器设计

　　

　　如今，M2M设备可能需要适应今后出现的新的移动通信标准或GNSS标准，或满足某一地区的客户需求，支持其使用相应的波段或卫星接收机标准。理想的情形是，只更新原有设计中的固件、天线和调制解调器或GNSS接收器来满足这一市场要求。现实情况是，除非嵌入式设计是厂商产品的固有特性，否则这将是一场噩梦。特别是，印制电路板（PCB）的板面设计问题可能会产生一连串的昂贵设计及物流成本问题。

　　避免此类问题的最好办法就是使用与所有无线调制解调器（GSM、CDMA、UMTS和LTE）模块或GNSS接收器（GPS、GLONASS、伽利略、北斗卫星导航）模块设置兼容的组件。利用这一方案可以使PCB的板面设计适应所有终端产品的变化。这一问题的解决也可以参考以下几个问题：组件厂商是否支持嵌入式设计理念？他们的下一代调制解调器是否能够适当地安装在当前调制解调器产品的电路板上？他们是否提供技术文件支持以帮助完成嵌入式设计？

　　6） 带宽要求

　　

　　对于如今众多的追踪应用而言，只需要低带宽连接就可以支持追踪及信息收发功能。如果需要的只是数据，简单的GPRS就可以满足这一需求。如果需要语音信道，那么至少应支持GMS和GPRS。如果需要支持可视监控的视频流，那么UMTS和HSPA则是更好的选择。对于需要高清视频、时延最低的应用（如远程医疗终端）来说，LTE则是技术首选。可以确定的是，未来的追踪应用对带宽的要求将日益增加。选择调制解调器不仅要根据现今的需求，还要根据三至五年后的需求，或是取决于调制解调器的可升级性和成本效益（参见上述嵌入式设计部分的内容）。

　　7） 汽车的要求

　　应用在温度、湿度及震动状况可能发生极端变化环境中的车载系统，应采用符合AEC-Q100标准、在ISO/TS 16949认证地制造、符合汽车使用条件的组件。各组件的质量测试应符合ISO1675标准——《道路车辆电气及电子设备的环境条件和测验》。这对于车载设备、在室外、船只或有轨车上作业的工业设备来说都至关重要。

　　8） 支持紧急呼救系统

　　

　　在新车上配备自动化系统已经成为一种全球性趋势，这种自动化系统能够自动发出事故报告，并能在车辆被盗时辅助找回车辆。美国、欧洲、俄罗斯和巴西均已发布了支持这类系统的全国性倡议，并逐步成为这些国家的强制要求。这类系统通常需要特定的调制解调器——“带内”调制解调器。带内调制解调器允许数据通过语音信道进行传送，与传真机通过电话线进行数据传输的原理相似。语音信道的优先性高于移动网络数据，这也是需要带内调制解调器的原因所在。在某种特殊情况下，语音信道的可用性高于数据信道的可用性，如GPRS或HSPA等在偏远地区可能无法使用。在此情况下，语音信道是向紧急呼救中心传输数据的重要通信手段。

　　有关紧急呼救支持方面的问题，应向调制解调器厂商咨询以下问题：是否为带内调制解调器？是否同时支持2G和3G网络？该调制解调器是否适用于汽车应用？卫星接收器是否支持航位推测？是否可以提供GPS和GLONASS接收器？（见上述相关内容）

　　9） 辅助定位

　　

　　对于在市内环境中需要可靠位置信息的M2M应用来说，辅助定位系统的可用性应在考虑范围之内。尤其是在卫星视程容易受到高层建筑物阻碍的城市，可通过调用远程A-GPS服务器来解决丢失定位场景的情况。使用无线调制解调器从互联网上下载几字节的卫星轨道数据是一个较为简单的过程。利用这些辅助数据，卫星仅需几秒钟即可计算出位置，而无需花上30秒钟接收1500比特的卫星帧。

　　对于低端导航系统等特定应用而言，位置信息短暂缺失的情况尚可容忍。而对于其他应用来说（如车辆紧急呼救或道路收费系统），即使位置信息发生了短暂的丢失，造成的后果也将不堪设想，这使得辅助定位系统成为一项备受关注的功能。考虑辅助定位时应关注以下几点：定位（GPS）接收器厂商是否支持在线辅助服务？服务是否可靠？是否提供可用性保证？支持哪些地区？是否包含支持服务的客户端软件？定位接收器及无线调制解调器是否具有支持服务的接口？服务是否支持GPS和GLONASS？

　　10） 航位推算支持

　　

　　能够准确记录位置、航向及速度信息对于车载信息系统（如保险跟踪系统）来说至关重要。然而，在没有卫星信号的隧道中，需通过平行系统临时生成位置信息。补充卫星信号的一项重要技术就是航位推测，这一技术可以根据车载传感器输入的数据推测出车辆的位置和速度。

　　有关定位接收器应明确以下问题：是否支持航位推测？是否可以直接插入到车载CAN（控制器局域网络）总线来获取数据？是否可以直接与车载传感器（如回转仪和里程计）连接？厂商是否提供完整、经验证的、带有评估环境的系统？组件能否自动升级？（参见下一特性）