全球許多地區(qū)都正積極地從第二代行動(dòng)通訊(2G)朝第三代行動(dòng)通訊(3G)網(wǎng)絡(luò)移轉(zhuǎn)，特別是在美國(guó)、日本、韓國(guó)和澳洲等國(guó)家，幾乎每天都可以看到電信服務(wù) 供貨商通知全球行動(dòng)通訊系統(tǒng)(GSM)客戶轉(zhuǎn)向3G服務(wù)的相關(guān)新聞報(bào)導(dǎo)。例如為百分之五十以上的日本用戶提供行動(dòng)通訊服務(wù)的NTT DoCoMo已經(jīng)宣布，將于2012年底前終止2G服務(wù)。在南韓，前兩大電信業(yè)者SKTelecom(SKT)和Korea Telecom Freetel(KTF)也已宣布計(jì)劃終止2G網(wǎng)絡(luò)。

此外，美國(guó)的第二大行動(dòng)服務(wù)供貨商AT&T于2012年3月通知所有位于紐約和達(dá)拉斯地區(qū)的客戶轉(zhuǎn)換至3G服務(wù)，以避免受到因逐漸終止2G網(wǎng)絡(luò)服務(wù)導(dǎo)致的GSM服務(wù)質(zhì)量下降。同時(shí)，AT&T也正大筆投資，擴(kuò)展全美的3G網(wǎng)絡(luò)建置。
 

而在澳洲，第三大行動(dòng)電信業(yè)者Vodafone Hutchinson也宣布將逐漸淘汰2G服務(wù)，朝3G移轉(zhuǎn)。澳洲最大的電信業(yè)者Telstra則正積極鼓勵(lì)客戶從2G移轉(zhuǎn)至3G服務(wù)。
 

這些只是近來(lái)新聞報(bào)導(dǎo)的幾個(gè)例子，顯示出主要的電信業(yè)者都將逐漸終止GSM服務(wù)/通用封包無(wú)線服務(wù)(GPRS)。其動(dòng)機(jī)非常清楚：為滿足最新一代智能型手 機(jī)和平板計(jì)算機(jī)帶來(lái)的多樣化內(nèi)容服務(wù)和串流視訊功能，用戶對(duì)無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸?shù)男枨笳粩喑砷L(zhǎng)，這都需要大量的新增帶寬。因此，語(yǔ)音2G技術(shù)所占據(jù)的頻譜必須 釋出以供3G服務(wù)使用。
 

這與撥接因特網(wǎng)服務(wù)被非對(duì)稱式數(shù)字用戶回路(ADSL)取代的情況非常類似，因?yàn)锳DSL能提供較舊式電話調(diào)制解調(diào)器快三百倍的傳輸速率。的確，家用 ADSL和有線因特網(wǎng)服務(wù)已經(jīng)是消費(fèi)者期望的基準(zhǔn)。這樣的期望已延伸至行動(dòng)上網(wǎng)用戶，他們不在乎服務(wù)質(zhì)量如何達(dá)到，只希望不管是連接到家中的Wi-Fi 網(wǎng)絡(luò)或是旅行時(shí)用手機(jī)上網(wǎng)，都能達(dá)到相同的質(zhì)量與速度。
 

標(biāo)準(zhǔn)分歧影響M2M應(yīng)用
 

從2G移轉(zhuǎn)到3G(亦稱為W-CDMA或UMTS/HSPA)影響的不僅是移動(dòng)電話和因特網(wǎng)使用者。隨著服務(wù)朝3G移轉(zhuǎn)，不管是否需要高傳輸速度，機(jī)器對(duì)機(jī)器(M2M)應(yīng)用也必須因應(yīng)新的標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展。
 

在為嵌入式M2M應(yīng)用選擇3G無(wú)線調(diào)制解調(diào)器時(shí)，必須考慮幾個(gè)重點(diǎn)。主要的問(wèn)題是，GSM基本上是僅在全球四個(gè)頻段上執(zhí)行的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。但對(duì)通用行動(dòng)通訊系統(tǒng) (UMTS)/高速封包存取(HSPA)服務(wù)來(lái)說(shuō)，全球各地不同的標(biāo)準(zhǔn)組織都已為3G服務(wù)配置更多的頻段。結(jié)果當(dāng)然是能在一個(gè)地區(qū)運(yùn)作良好的3G調(diào)制解調(diào)器， 在別的地區(qū)可能完全不能作用。
 

在這個(gè)全球運(yùn)輸和制造供應(yīng)鏈橫跨數(shù)個(gè)地區(qū)、國(guó)家或甚至幾個(gè)洲際的時(shí)代，這樣的頻譜配置可能會(huì)對(duì)M2M應(yīng)用帶來(lái)嚴(yán)重的限制。舉例來(lái)說(shuō)，貨物和貨柜追蹤系統(tǒng)在 國(guó)外的碼頭或倉(cāng)庫(kù)中會(huì)無(wú)法運(yùn)作。車輛緊急呼叫系統(tǒng)必須根據(jù)車輛所使用的地區(qū)予以客制化設(shè)計(jì)；遠(yuǎn)程工作者的監(jiān)控，例如從事緊急服務(wù)的員工或油管工人，都可能 僅在某些地區(qū)適用，其他地方則不行；用來(lái)監(jiān)控老人或其他贍養(yǎng)收容病人的裝置，必須特別設(shè)計(jì)才能在全球不同地區(qū)使用；此外，跨越全球不同地區(qū)的資產(chǎn)或供應(yīng)鏈 監(jiān)控安全系統(tǒng)需要額外的設(shè)計(jì)和物流工作。
 

這些情況都是UMTS/HSPA頻段在各地都不相同所造成的結(jié)果，UMTS/HSPA網(wǎng)絡(luò)在全球各地采用數(shù)個(gè)主要頻段，這使得多地區(qū)使用的無(wú)線終端裝置得面臨更高的設(shè)計(jì)難度和物流復(fù)雜度。

一般來(lái)說(shuō)，不同UMTS頻段在全球部署的情況如下：頻段1(W-CDMA 2,100)，包括歐洲、印度、非洲、以色列、亞洲、澳洲、紐西蘭、泰國(guó)和巴西；頻段2(W-CDMA 1,900)，范圍涵蓋北美和南美洲；頻段4(W-CDMA 1,700)，在美國(guó)和加拿大；頻段5(W-CDMA 850)，采用地區(qū)為澳洲、香港、泰國(guó)、紐西蘭、巴西、加拿大、美國(guó)、南美洲、以色列、部分亞洲和波蘭；頻段6(W-CDMA 800)，使用國(guó)家是日本；頻段8(W-CDMA 900)，使用范圍包括歐洲、亞洲、澳洲、紐西蘭、多米尼加、委內(nèi)瑞拉、波蘭。
 

請(qǐng)注意，取決于電信服務(wù)供貨商及所支持的服務(wù)，同一國(guó)家通常會(huì)使用一個(gè)以上的頻段。
各式因應(yīng)方案浮現(xiàn)臺(tái)面

圖1　LISA-U2 W-CDMA調(diào)制解調(diào)器系列
 

為解決M2M應(yīng)用面臨的問(wèn)題，各家廠商莫不推出各種因應(yīng)的解決方案，例如u-blox推出LISA-U2模塊系列(圖1)。這是以表面黏著技術(shù)(SMT) 封裝供貨的通用UMTS表面黏著無(wú)線調(diào)制解調(diào)器，可支持全球部署的UMTS頻段，讓設(shè)備制造商能以單一調(diào)制解調(diào)器和軟/硬件設(shè)計(jì)為基礎(chǔ)，開發(fā)出全球通用的無(wú)線終端 裝置。
 

表1總結(jié)了LISA-U2模塊的特性，包括多重標(biāo)準(zhǔn)支持、語(yǔ)音和數(shù)據(jù)功能、歐洲eCall和俄羅斯ERA-GLONASS緊急呼叫系統(tǒng)的同步調(diào)制解調(diào)器 (In-band Modem)、支持車載資通訊(Telematics)應(yīng)用的輔助全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)(AGPS)加速定位技術(shù)，以及最高21.1Mbit/s的下載速度， 如增強(qiáng)版高速封包存取(HSPA+)技術(shù)，可供視訊等超高速應(yīng)用所使用。

 

由于M2M應(yīng)用常須依賴全球定位功能，以提供位置、路線，以及速度與加速訊息，LISA-U2調(diào)制解調(diào)器可提供連接至多個(gè)GNSS(全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)，GPS也是其中之一)系統(tǒng)的簡(jiǎn)單標(biāo)準(zhǔn)接口。
 

LISA-U2模塊和u-blox GNSS接收器間的界面，不管是GPS、GLONASS、Galileo或QZSS，都已被簡(jiǎn)化至單純的兩線I2C總線。這意味著，僅須輕松地替換 GNSS接收器，就能開發(fā)出支持不同衛(wèi)星定位標(biāo)準(zhǔn)的終端裝置，而毋須重新變更布線或軟件。
兼容多種無(wú)線標(biāo)準(zhǔn)
 

全球行動(dòng)通訊主要包括GSM(此標(biāo)準(zhǔn)仍會(huì)再使用數(shù)年)、UMTS和分碼多重存取(CDMA)三個(gè)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。通常，一個(gè)地理區(qū)域會(huì)支持不同電信業(yè)者提供多種 標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)設(shè)備制造商來(lái)說(shuō)，若能推出僅須透過(guò)更換調(diào)制解調(diào)器模塊和升級(jí)韌體就能快速適應(yīng)不同協(xié)議的單一硬件設(shè)計(jì)，將會(huì)非常有利。

圖2　LISA-U2和LEON無(wú)線模塊提供3G/2G兼容性
 

例如，以單一印刷電路板(PCB)設(shè)計(jì)因應(yīng)GSM、UMTS和CDMA網(wǎng)絡(luò)，以維持跨不同區(qū)域需求的兼容性。采用一致的外型尺寸做法，可確保下一代SMT 組件都能保持與前一代產(chǎn)品的布線兼容性，讓裝置制造商能以最少的硬件和PCB變更輕松升級(jí)設(shè)計(jì)。此外，與新一代產(chǎn)品間的韌體兼容性(圖2)，也能確保設(shè)計(jì) 人員不會(huì)因?yàn)槊看伍_發(fā)新產(chǎn)品就會(huì)造成過(guò)去多年的軟件開發(fā)時(shí)間形同白費(fèi)。
 

獲取認(rèn)證確保質(zhì)量
 

在今天的全球化市場(chǎng)中，嵌入式無(wú)線連接裝置制造商也須要鎖定多重市場(chǎng)，這使得認(rèn)證成為一項(xiàng)復(fù)雜和耗時(shí)的過(guò)程。因此，預(yù)先認(rèn)證過(guò)的無(wú)線模塊將是最具吸引力的解決方案。
 

由于已在模塊級(jí)取得認(rèn)證，終端裝置的認(rèn)證就能大幅簡(jiǎn)化，并可省略許多步驟。未能通過(guò)最終認(rèn)證的風(fēng)險(xiǎn)也能被降至最低，因?yàn)槟K可能發(fā)生的設(shè)計(jì)缺陷都已事先排除。
 

采現(xiàn)成開發(fā)環(huán)境　降低開發(fā)成本
 

不管是硬件設(shè)計(jì)、軟件開發(fā)和復(fù)雜的車載資通訊系統(tǒng)的除錯(cuò)，都須耗費(fèi)大量的時(shí)間與研發(fā)投資。因此在選用3G調(diào)制解調(diào)器時(shí)，通常建議采用供貨商提供的開發(fā)環(huán)境，以便能立刻節(jié)省數(shù)人年的工程成本，以及數(shù)個(gè)月的開發(fā)時(shí)間。
 

舉例來(lái)說(shuō)，為使嵌入式UMTS/HSPA設(shè)計(jì)能順利執(zhí)行，u-blox提供LISA-U2系列樣品與評(píng)估套件EVK-U23，可提供簡(jiǎn)易、靈活和立即可用 的環(huán)境，以作為評(píng)估LISA-U2模塊系列，以及無(wú)線/GPS車載資通訊應(yīng)用的設(shè)計(jì)和測(cè)試之用，并具備開發(fā)、測(cè)試和追蹤的USB和RS232接口。