Łączność M2M bez kabli
| Gospodarka ArtykułyPołączenia M2M (Machine to Machine) stosowane są już od wielu lat. Używanie fal radiowych jako medium komunikacyjnego także nie jest nowe. Jednakże wprowadzanie modułów komunikacji GSM jako elementów do transmisji danych pomiędzy sprzętem elektronicznym nie nastąpiło tak szybko, jak przewidywano.Prognozuje się, że w Europie do roku 2009 liczba urządzeń połączonych siecią komórkową wzrośnie z obecnych 5 milionów do 25. Analitycy rynkowi twierdzą, że liczba telefonów komórkowych stabilizuje się, zwłaszcza w krajach rozwiniętych. Są jednak wyraźne dowody na to, że na czołowe miejsce tego rynku wysuną się inne urządzenia.
W miarę jak ludzie coraz częściej korzystają z nowych sieci trzeciej generacji, stare sieci GSM w coraz szerszym stopniu będą się stawać domeną maszyn, przede wszystkim liczników mediów i samochodów. Obecnie w Szwecji rozpoczyna się łączenie z siecią komórkową niemal pół miliona liczników energii elektrycznej w celu zautomatyzowania ich odczytu. Tak samo dzieje się w sektorze samochodowym.
W Niemczech za pośrednictwem GSM/GPS kontroluje się już ponad pół miliona ciężarówek w niemieckim systemie pobierania opłat drogowych, a ponad sto tysięcy kierowców we Włoszech podpisało umowy ubezpieczeniowe w ramach systemu „płacisz, gdy jedziesz”. Technika śledzenia i rejestracji przebiegu pojazdów za pośrednictwem GSM/GPS zostanie w przyszłości prawdopodobnie przystosowana do naliczania opodatkowania i do kontroli ograniczeń szybkości, a także do rejestrowania sposobu jazdy kierowcy. Zastosowanie łączności M2M poszerza się także w innych sektorach rynku - jest już powszechnie używana w systemach alarmowych, w terminalach płatniczych handlu detalicznego, w parkometrach i w przemysłowych systemach zdalnego monitoringu (rys. 2).
Wyzwania dla projektantów
Połączenie sieciowe – czy to stałe, czy bezprzewodowe – zmienia pojedynczy autonomiczny węzeł sieci we fragment znacznie większej maszyny, a wszystkie połączone węzły tworzą system pozwalający na znacznie więcej niż suma możliwości jego indywidualnych części. W ten sposób przykładowo przyrząd monitorujący szyb naftowy staje się częścią światowego systemu monitoringu produkcji ropy naftowej, a odbiornik GPS - częścią systemu zarządzania parkiem samochodowym przedsiębiorstwa transportowego, czy też systemu śledzenia kontenerów przedsiębiorstwa żeglugowego.
Nie jest zaskakujące, że największym wyzwaniem dla projektanta systemu M2M jest łączność. Stosowane w tym celu modemy muszą być w jak najtańszy sposób scalone z innymi komponentami. Problemem może być także koszt, na który składa się opłata za kanał do łączności radiowej płacona organom państwowym.
W przypadku wykorzystania sieci telefonicznej w wielu przypadkach operatorzy sieci pobierają opłaty za dodatkowe zabezpieczenia, mające zapewnić, że aplikacje M2M nie zakłócą ich podstawowej działalności w łączności telefonicznej. Koszty są także generowane przez proces dodatkowej certyfikacji. Producenci modułów GSM mają pełną świadomość opisanych kosztów. Ich ścisła współpraca z projektantami pomaga w integracji modułów z urządzeniami. Obniża to koszty i pozwala na współdziałanie specyficznych aplikacji ze sprzętem.
Niedawno firma Wavecom przejęła aktywa Sony Ericsson Mobile Communications o wartości 32,5 mln euro i obecnie intensywnie działa w bezprzewodowym sektorze M2M. Transakcja ta to pierwsza duża konsolidacja, łącząca wytwarzanie modułów przez drugie i trzecie co do wielkości przedsiębiorstwo w sektorze. Powstały w ten sposób koncern będzie stanowić bardzo silną konkurencję dla największego gracza na rynku – firmy Siemens. Zarówno Sony Ericsson jak i Wavecom potrzebowały partnera. Pierwsza firm koncentrowała się na rynku Ameryki Północnej, podczas gdy druga działała głównie w Europie.
Obie spółki były aktywne w Azji i obie były nastawione głównie na sektory motoryzacyjne i przemysłowe. Wavecom skupiał się na swojej platformie Open AT i Integrated Development Environment, a Sony Ericsson specjalizował się w zestawie oprogramowania M2M Power i w interfejsach programowania aplikacyjnego. Spółki mają zamiar zachować swoje dotychczasowe nazwy firmowe i występować na rynku z poszerzonym zakresem produktów.
Nowością, która ma zapewnić przewagę Wavecom nad Siemensem jest procesor ARM 946 zintegrowany z układami komunikacji GSM, które pozwalają zarówno na przesyłanie zwykłych pakietów danych jak i na wykorzystanie protokołów TCP/IP. Całość wykonywana jest w technologii 135nm i zamknięta w obudowie BGA. Planowane jest także przejście na technologię o wymiarze charakterystycznym 90nm.
Inną firmą zajmującą się modemami M2M jest pochodząca z Włoch Telit Communications. Firma odnosi sukcesy ze swoimi produktami w takich zastosowaniach, jak monitorowanie urządzeń medycznych, zdalne odnajdywanie i aktualizowanie parkometrów, systemy ochrony mienia oraz śledzenie pojazdów. Aktualnie modemy Telit zawierają nie tylko nadajniki i odbiorniki w.cz., ale także komponenty pasma podstawowego oraz układy przetwarzania sygnałów i pamięci Flash. Firma współpracuje z kalifornijską SiRF Technology oraz jakiś czas temu otrzymała włoski grant rządowy, którego celem było utworzenie centrum badawczo-rozwojowego na Sycylii.
Inną firmą z sektora jest brytyjska Ezurio, która stworzyła moduły Bluetooth i WiFi przeznaczone do komunikacji M2M. Te drugie mają powierzchnię montażową 25x35mm i zostały oparte o układy scalone Marvell Technologies. Składa się na nie ceramiczna antena ze złączem na antenę zewnętrzną oraz procesory ARM 7 umożliwiające obsługę protokołu TCP/IP. Układ jest zoptymalizowany pod kątem minimalnego poboru mocy.
Nie każda aplikacja wymaga aktualizacji lub monitoringu w czasie rzeczywistym. Te, które mogą pracować w trybie nierzeczywistym mogą być budowane w oparciu o tańszą sieć WiFi. Przykładem takich aplikacji są automaty do sprzedaży, w przypadku których najważniejsze jest określenie tego, co zostało sprzedane w ciągu dnia i kiedy automat wymaga uzupełnienia. Jeszcze innym pomysłem jest określanie aktualnej pozycji urządzenia na podstawie danych pochodzących od operatora sieci komórkowej. Rozwiązanie to związane jest jednakże z większymi opłatami za takie usługi.
Krzysztof Pochwalski
