M2M应用热潮逐渐加温,但建构M2M网络必须先确认物联网的应用网络型态,网络服务必须具备满足M2M需求的传输距离、低功耗要求,与一定程度的传输效能表现,在众多无线通讯技术中,以GSM为基础的3G无线数据网络,开始被物联网应用开发业者注意,相关的解决方案也一一出炉。
物联网(Internet of Things)的概念,为利用网络通讯科技,将原本独立的电子设备赋予连接互联网的应用功能,而在IC集成技术持续精进下,想让电子设备、电子配件均可连网,现在也仅需利用嵌入式系统与连网解决方案就可轻松完成设计,甚至于有针对M2M(Machine to Machine)需求同时集成通讯功能的应用解决方案,满足越来越多的M2M产品设计需求
物联网集成无线通讯技术 提供丰富加值服务
基本上物联网应用,在物联网应用网络中,为透过机器与机器间的连结,甚至包含机器与人的联系所集成,在物联网应用中,「网络」就成为相当关键的重要角色!尤其是无线通讯技术,本身即肩负维持M2M环境通讯畅通、稳定的关键,不只需用以连接各种无线终端,还需集成稳定、低干扰的通讯管道,让M2M应用环境可以有效发挥战力。
早期M2M的应用开发,在长距离无线通讯需求方面,大多会直接选用较无距离限制的GSM通讯架构进行功能集成,或是选择蜂巢式(Cellular)移动通信网络,如3G、HSPA(高速封包转送),甚至更新颖的4G、LTE(Long Term EvolutionLTE)无线通讯技术,来与物联网应用进行集成搭配。
而物联网的应用型态,将开启M2M网络更多元化的应用型态,同时也可能创造M2M应用的产业价值,但M2M应用型态要能成形,最大的关键就在M2M应用所选择的网络质量,如果M2M系统动不动就使终端出现失连,自然用户对于M2M应用也会开始失去信心,而如何透过维持机器间有效、顺畅的网络通讯传输,将左右M2M服务架构的使用体验。
低传输量 可用2G通讯M2M集成方案
在不同的M2M应用场合中,可能会因为终端装置撷取资料量的大、小差异,甚至是功能传输上本身机器对机器传送的资料量不同,就必须针对系统的应用需求调整所使用的通讯技术与架构。目前常用的无线通讯技术有GSM、3G/3.5G、4G/LTE/WiMax(Worldwide Interoperability for Microwave Access)等不同数据通讯传输技术,其中GSM/GPRS速度较慢,而4G/LTE/WiMAX传输效能相对较佳。
而一般来说,对于一般M2M应用,若传输资料量本来就不高,可以选择速度表现一般的GSM/GPRS无线通讯网络进行M2M环境架构。若M2M应用环境需要更高的传输效能因应,如远距医疗应用、车载应用信息(Telematics)、教育服务应用,这时M2M的沟通网络基础,就必须更换到可因应更高带宽的无线通讯网络技术,例如以3G或具更高效能的4G服务网络,来进行应用集成,以满足如行车资料传输或大量病理资料的无线传送需求。
高传输应用 需改用3G/3.5G以上无线通讯技术
但针对车载系统、远距医疗或是教育端点、智能电网(Smart Grid)等M2M应用方面,其应用传输信息量相当高,基本上GSM/GPRS等无线通讯网络可能无法支应这类M2M服务架构,极可能因为传输效能受限,而影响到M2M网络服务应有的服务质量,甚至造成应用服务延迟或是功能限制。
而针对这类高资料传输的M2M应用型态,必须将无线通讯技术至少升级至3G/3.5G,甚至是更先进的4G(LTE或WiMAX)无线通讯技术,早期的2G无线通讯技术早已不敷所需,尤其是网通业者已看准M2M物联网装置所需的大量无线通讯芯片需求,相继推出集成M2M应用与3G无线通讯模块的集成解决方案,如M2M在汽车娱乐电子、智能电网等应用激增,也连带使得M2M集成3G无线通讯技术的集成解决方案成本持续下滑,加速M2M应用市场提前升级到3G通讯应用集成。
反观采取更高传输效能的4G无线通讯技术,因为使用尚不普及,加上相关应用在基地台的布建服务覆盖率仍与现有的3G/3.5G服务网络相差甚远,因此4G相关M2M应用方案没有3G M2M来得完整与全面。
业界人士评估,由于传输效能的大幅改进,4G移动通信网络长远来看势必成为M2M的杀手级应用集成技术,但目前碍于模块成本较高,加上全球的4G服务网络仍以都会区的布建较为完整,若M2M应用在非都会区,如远距医疗应用本来就是用以解决偏远乡区就医不便的应用需求,这对于4G服务网络的布建速度来说肯定无法满足;此外,相关M2M应用仍未出现巨量无线数据资料传输需求,因此业界评估,最快也必须等到2013年,采用集成4G无线通讯网络支持的M2M解决方案,才会在市场上形成新应用趋势。
M2M应用通讯模块 方案成本仍为主要考量因素
即便目前M2M解决方案为了压低整体M2M网络的架构成本,集成通讯技术的方向仍以2G无线通讯模块为大宗,而3G M2M应用仍以平板计算机、智能型行动电话、车用影音系统等消费性电子产品为主,但实际上采行2G无线通讯技术为基础的M2M应用环境,在未来应用已经显得有点捉襟见肘,因为未来持续发烧的车用娱乐系统、智能电表…等M2M开发应用,已经逐步导入双向数据高速传输需求,这对于基于GSM/GPRS的通讯技术,在传输带宽肯定无法提供高质量的无线数据传输环境,相关应用将持续转移改用3G M2M应用解决方案进行产品集成。
尤其是2011年,巴西政府为了改善劫车、窃车率过高问题激增,已强制规定2011年9月后出厂的车辆必须增设车辆自动导航(Automatic Vehicle Location;AVL)系统的强制规定,透过车辆卫星网络系统的监测与讯息回传,遏止窃车、劫车犯罪问题,这也连带刺激集成通讯技术之M2M解决方案的市场需求。而为了使M2M系统服务质量提升,除后端应用服务系统的高度集成外,网络的低延迟要求、高速传输需求,都是吸引M2M相关厂商将其解决方案自2G快速转移至3G/3.5G的趋力。
目前采2G无线通讯模块的M2M方案,因2G通讯模块的成本最多只有3G模块的30%左右,这一2G模块成本远低于3G模块方案的现况,使得多数M2M业者可能为了维持系统较佳的性价比而选用2G模块方案。但随著M2M应用传输资料可能不再仅有控制信息,而逐步走向集成同步传送监控视讯、控制信息、娱乐影音信息等大量数码内容,即便3G通讯模块应用方案的成本高达3倍,在中/高阶M2M应用仍是主流选择。
政策加温 M2M集成通讯模块市场应用
加上自2011年后,3G通讯模块使用量在智能手机、平板计算机等的使用量激增,同时通讯芯片业者也持续进行降价,3G无线通讯模块已经有约20%~30%的价格降幅,与2G M2M应用方案已持续拉近成本价位。未来随著3G M2M应用趋势逐渐激增,加上3G M2M应用集成方案持续压低成本,也将持续刺激市场使用量。
针对M2M应用市场,M2M应用模块选择内建用户身分识别(Subscriber Identity Module;SIM)也成为一个重要的趋势,由于在M2M模块内设置SIM插槽,将可提供M2M系统联机、装置管理等应用集成,同时由于M2M系统仅有搭配电信商的服务网络,才得以有效发挥系统服务价值,集成型态的设计方案可以让终端产品设计更为简洁,同时运用与电信业、SIM卡供应商的紧密合作,甚至推出内嵌SIM卡的应用集成产品,让M2M与通讯、识别应用提供更深度的应用集成。
而M2M模块集成SIM卡的加值应用,可与SIM卡供应商合作,进行发展不同2G/3G频段的跨国M2M应用方案,快速打入新市场,同时,利用高度集成SIM的优势,提供SIM卡、远程模块管理等加值服务,对于发展监控保全、智能电表报表、服务资费计算…等,都可以由应用供应商提供网通服务支持。