通過利用運營商已經(jīng)到位的蜂窩基礎(chǔ)設(shè)施，設(shè)計者可以使用這個網(wǎng)絡(luò)而不是Wi-Fi或替代的網(wǎng)絡(luò)接口來收集數(shù)據(jù)或提供遠(yuǎn)程管理。對于小到中等大小的數(shù)據(jù)包來說，蜂窩網(wǎng)絡(luò)可以減少大型分布式系統(tǒng)的硬件預(yù)算，因為對于連接到蜂窩網(wǎng)絡(luò)的每個設(shè)備都不需要本地Wi-Fi熱點或中繼器。此外，蜂窩調(diào)制解調(diào)器具有比Wi-Fi或其它無線網(wǎng)絡(luò)接口更長的范圍(信號可以進(jìn)一步)。

　　根據(jù)您需要的數(shù)據(jù)傳輸速率和需要連接的區(qū)域中的可用載波，有多種蜂窩選項。目前使用的各種標(biāo)準(zhǔn)包括GSM/GPRS、CDMA2000、HSPA、EVDO/CDMA、EDGE和LTE。在一些地區(qū)，2G蜂窩服務(wù)可以提供低達(dá)約40 kbs/s的低數(shù)據(jù)速率連接，對于更快的連接，諸如邊緣和CDMA2000和HSPA+的3G服務(wù)可以分別提供高達(dá)約3.1兆比特/秒和21兆比特/秒的數(shù)據(jù)速率，而對于最高數(shù)據(jù)傳輸速率，4G(LTE)SE。RVICES，EVDO/CDMA，和HSPA+可以提供高達(dá)100兆比特/秒的數(shù)據(jù)傳輸速率，這取決于載波。此外，公司現(xiàn)在正在研究所謂的5G網(wǎng)絡(luò)，當(dāng)它成為現(xiàn)實時，它可能會提供另一個十倍的數(shù)據(jù)傳輸速度，可能是在2016/2017個時限或更晚。

　　幸運的是，對于機器到機器(M2M)通信，大多數(shù)數(shù)據(jù)傳輸不涉及大量數(shù)據(jù)，而是使用幾百到幾千字節(jié)的短脈沖串。然而，傳輸速度仍然是重要的——短的高速數(shù)據(jù)突發(fā)往往比慢的、連續(xù)的數(shù)據(jù)流消耗更少的功率。短脈沖串允許基帶處理器在其掉電模式下花費更多的時間，從而大大降低功耗。

　　在任何蜂窩調(diào)制解調(diào)器的核心是基帶處理器，由于過去幾年生產(chǎn)的大量手機，基帶處理器已經(jīng)集成到一個芯片上，從而簡化了調(diào)制解調(diào)器的設(shè)計。Skywire家族中的一個典型的調(diào)制解調(diào)器模塊從NimbeLink(圖1)被擠壓成XBEE模塊格式(29×33×6.5毫米)，由Digi International創(chuàng)建。這樣的模塊也廣泛地應(yīng)用在開發(fā)板上，例如各種ARM的ARDUNO處理器板。

　　Nimelink和GPS/GONASS收發(fā)器的小型插件模塊的圖像

　　圖1：為3G蜂窩嵌入式調(diào)制解調(diào)器提供所有基本功能，NimbeLink(左)的一個小型插件模塊為設(shè)計者提供3G CDMA蜂窩接口，基于TelIT基帶子系統(tǒng)(Grand)的GPS/GONASS收發(fā)器。XBee模塊格式為NimbeLink的Skywire系列模塊提供了標(biāo)準(zhǔn)接口，這些模塊具有不同的蜂窩接口。

　　然而，除非單位體積超過項目特定的成本交叉點，否則要比從芯片級構(gòu)建調(diào)制解調(diào)器模塊更經(jīng)濟(jì)和更快。此外，購買模塊繞過FCC認(rèn)證的需要，因為模塊通常是預(yù)先認(rèn)證的。構(gòu)建VS購買的交叉點取決于多個因素-所需數(shù)量、所需特征、交付時間線、以及材料清單與模塊成本的成本。畫線的地方將根據(jù)具體情況而變化，但一個好的經(jīng)驗法則將交叉點至少設(shè)為10000個單位，甚至可能更高。

　　現(xiàn)成的嵌入式蜂窩解決方案有兩種基本形式：小型電路板模塊，例如來自Nimelink的SkyWORE 3G CDMA模塊，它可以插入主電路板上的插座(如圖1所示)，也可以是更具工業(yè)強度的金屬封裝模塊(例如從多個技術(shù)系統(tǒng)，如圖2所示的CDMA調(diào)制解調(diào)器，可以安裝在系統(tǒng)柜中的某個地方，并使用RS-232端口、USB電纜或其他接口連接到主機。來自NimBelink的模塊可在2G(SkyWORE GSM/GPRS)、3G和4G版本中使用，并且都使用XBee形狀因子來提供通用的足跡。對于2G GSM/GPRS模塊，對于2G CDMA2000模塊，數(shù)據(jù)傳輸速率從40 kBs/s到153.6 kBs/s不等。移動到3G版本，高達(dá)3.1兆比特/秒的數(shù)據(jù)速率與CDMA/GPRS單元是可能的，并且使用HSPA+或UMTS標(biāo)準(zhǔn)跳到21兆比特/秒。4G實現(xiàn)使用LTE和HSPA+標(biāo)準(zhǔn)提供高達(dá)100兆比特/秒的數(shù)據(jù)速率。所有模塊包括一個UART端口、一個USB端口、一個A/D轉(zhuǎn)換器和幾個通用I/O線路。

　　CDMA調(diào)制解調(diào)器的圖像技術(shù)

　　圖2：在一個堅固的金屬外殼中，這個來自多技術(shù)的CDMA調(diào)制解調(diào)器將在工廠的家里或安裝在一個柜子里。

　　Digi International提供他們自己的4G LTE CAT 1調(diào)制解調(diào)器，這是M2M連接的理想選擇。由于它是LTE CAT 1，運營成本遠(yuǎn)低于傳統(tǒng)CAT 3或CAT 4計劃(專為智能手機設(shè)計)。該設(shè)備是FCC和Verizon終端設(shè)備認(rèn)證，這導(dǎo)致更快的上市時間和潛在的節(jié)省數(shù)千美元的產(chǎn)品認(rèn)證所需的。設(shè)計者可以通過使用相關(guān)的開發(fā)工具包來查看這個調(diào)制解調(diào)器是否適合于該項目(圖3)。這個工具包包括開始為大多數(shù)M2M應(yīng)用程序開發(fā)蜂窩連接接口所需的一切。

　　Digi國際XKC-V1T-U開發(fā)工具包的圖像

　　圖3：Digi International的這個開發(fā)套件提供了評估M2M應(yīng)用程序使用4G LTE CAT 1連接所需的一切。

　　諸如NimBelink的SkyW線單元的模塊在活躍時消耗約580毫安，而空閑時消耗約12毫安，而在其省電模式下僅消耗1.2毫安。它們從3.5到4.3 V電源工作，額定溫度為40至+85℃。無論是選擇模塊或金屬外殼的工業(yè)級調(diào)制解調(diào)器，設(shè)計者必須確定所需的數(shù)據(jù)速率和使用的蜂窩標(biāo)準(zhǔn)。在某些情況下，調(diào)制解調(diào)器可以合并多個蜂窩標(biāo)準(zhǔn)來處理各種應(yīng)用。

　　當(dāng)然，任何蜂窩調(diào)制解調(diào)器都需要SIM卡來識別并鏈接到特定的載波AT&T、Sprint、Verizon等，并且當(dāng)系統(tǒng)被激活時，它還必須具有載波的服務(wù)計劃。該服務(wù)計劃可以根據(jù)簡單的文本消息或各種數(shù)據(jù)計劃來設(shè)置，這取決于系統(tǒng)設(shè)計者期望系統(tǒng)每月傳輸多少數(shù)據(jù)。