M2M應用熱潮逐漸加溫,但建構M2M網絡必須先確認物聯網的應用網絡型態,網絡服務必須具備滿足M2M需求的傳輸距離、低功耗要求,與一定程度的傳輸效能表現,在眾多無線通訊技術中,以GSM為基礎的3G無線數據網絡,開始被物聯網應用開發業者注意,相關的解決方案也一一出爐。
物聯網(Internet of Things)的概念,為利用網絡通訊科技,將原本獨立的電子設備賦予連接互聯網的應用功能,而在IC集成技術持續精進下,想讓電子設備、電子配件均可連網,現在也僅需利用嵌入式系統與連網解決方案就可輕松完成設計,甚至于有針對M2M(Machine to Machine)需求同時集成通訊功能的應用解決方案,滿足越來越多的M2M產品設計需求
物聯網集成無線通訊技術 提供豐富加值服務
基本上物聯網應用,在物聯網應用網絡中,為透過機器與機器間的連結,甚至包含機器與人的聯系所集成,在物聯網應用中,「網絡」就成為相當關鍵的重要角色!尤其是無線通訊技術,本身即肩負維持M2M環境通訊暢通、穩定的關鍵,不只需用以連接各種無線終端,還需集成穩定、低干擾的通訊管道,讓M2M應用環境可以有效發揮戰力。
早期M2M的應用開發,在長距離無線通訊需求方面,大多會直接選用較無距離限制的GSM通訊架構進行功能集成,或是選擇蜂巢式(Cellular)移動通信網絡,如3G、HSPA(高速封包轉送),甚至更新穎的4G、LTE(Long Term EvolutionLTE)無線通訊技術,來與物聯網應用進行集成搭配。
而物聯網的應用型態,將開啟M2M網絡更多元化的應用型態,同時也可能創造M2M應用的產業價值,但M2M應用型態要能成形,最大的關鍵就在M2M應用所選擇的網絡質量,如果M2M系統動不動就使終端出現失連,自然用戶對于M2M應用也會開始失去信心,而如何透過維持機器間有效、順暢的網絡通訊傳輸,將左右M2M服務架構的使用體驗。
低傳輸量 可用2G通訊M2M集成方案
在不同的M2M應用場合中,可能會因為終端裝置擷取資料量的大、小差異,甚至是功能傳輸上本身機器對機器傳送的資料量不同,就必須針對系統的應用需求調整所使用的通訊技術與架構。目前常用的無線通訊技術有GSM、3G/3.5G、4G/LTE/WiMax(Worldwide Interoperability for Microwave Access)等不同數據通訊傳輸技術,其中GSM/GPRS速度較慢,而4G/LTE/WiMAX傳輸效能相對較佳。
而一般來說,對于一般M2M應用,若傳輸資料量本來就不高,可以選擇速度表現一般的GSM/GPRS無線通訊網絡進行M2M環境架構。若M2M應用環境需要更高的傳輸效能因應,如遠距醫療應用、車載應用信息(Telematics)、教育服務應用,這時M2M的溝通網絡基礎,就必須更換到可因應更高帶寬的無線通訊網絡技術,例如以3G或具更高效能的4G服務網絡,來進行應用集成,以滿足如行車資料傳輸或大量病理資料的無線傳送需求。
高傳輸應用 需改用3G/3.5G以上無線通訊技術
但針對車載系統、遠距醫療或是教育端點、智能電網(Smart Grid)等M2M應用方面,其應用傳輸信息量相當高,基本上GSM/GPRS等無線通訊網絡可能無法支應這類M2M服務架構,極可能因為傳輸效能受限,而影響到M2M網絡服務應有的服務質量,甚至造成應用服務延遲或是功能限制。
而針對這類高資料傳輸的M2M應用型態,必須將無線通訊技術至少升級至3G/3.5G,甚至是更先進的4G(LTE或WiMAX)無線通訊技術,早期的2G無線通訊技術早已不敷所需,尤其是網通業者已看準M2M物聯網裝置所需的大量無線通訊芯片需求,相繼推出集成M2M應用與3G無線通訊模塊的集成解決方案,如M2M在汽車娛樂電子、智能電網等應用激增,也連帶使得M2M集成3G無線通訊技術的集成解決方案成本持續下滑,加速M2M應用市場提前升級到3G通訊應用集成。
反觀采取更高傳輸效能的4G無線通訊技術,因為使用尚不普及,加上相關應用在基地臺的布建服務覆蓋率仍與現有的3G/3.5G服務網絡相差甚遠,因此4G相關M2M應用方案沒有3G M2M來得完整與全面。
業界人士評估,由于傳輸效能的大幅改進,4G移動通信網絡長遠來看勢必成為M2M的殺手級應用集成技術,但目前礙于模塊成本較高,加上全球的4G服務網絡仍以都會區的布建較為完整,若M2M應用在非都會區,如遠距醫療應用本來就是用以解決偏遠鄉區就醫不便的應用需求,這對于4G服務網絡的布建速度來說肯定無法滿足;此外,相關M2M應用仍未出現巨量無線數據資料傳輸需求,因此業界評估,最快也必須等到2013年,采用集成4G無線通訊網絡支持的M2M解決方案,才會在市場上形成新應用趨勢。
M2M應用通訊模塊 方案成本仍為主要考量因素
即便目前M2M解決方案為了壓低整體M2M網絡的架構成本,集成通訊技術的方向仍以2G無線通訊模塊為大宗,而3G M2M應用仍以平板計算機、智能型行動電話、車用影音系統等消費性電子產品為主,但實際上采行2G無線通訊技術為基礎的M2M應用環境,在未來應用已經顯得有點捉襟見肘,因為未來持續發燒的車用娛樂系統、智能電表...等M2M開發應用,已經逐步導入雙向數據高速傳輸需求,這對于基于GSM/GPRS的通訊技術,在傳輸帶寬肯定無法提供高質量的無線數據傳輸環境,相關應用將持續轉移改用3G M2M應用解決方案進行產品集成。
尤其是2011年,巴西政府為了改善劫車、竊車率過高問題激增,已強制規定2011年9月后出廠的車輛必須增設車輛自動導航(Automatic Vehicle Location;AVL)系統的強制規定,透過車輛衛星網絡系統的監測與訊息回傳,遏止竊車、劫車犯罪問題,這也連帶刺激集成通訊技術之M2M解決方案的市場需求。而為了使M2M系統服務質量提升,除后端應用服務系統的高度集成外,網絡的低延遲要求、高速傳輸需求,都是吸引M2M相關廠商將其解決方案自2G快速轉移至3G/3.5G的趨力。
目前采2G無線通訊模塊的M2M方案,因2G通訊模塊的成本最多只有3G模塊的30%左右,這一2G模塊成本遠低于3G模塊方案的現況,使得多數M2M業者可能為了維持系統較佳的性價比而選用2G模塊方案。但隨著M2M應用傳輸資料可能不再僅有控制信息,而逐步走向集成同步傳送監控視訊、控制信息、娛樂影音信息等大量數碼內容,即便3G通訊模塊應用方案的成本高達3倍,在中/高階M2M應用仍是主流選擇。
政策加溫 M2M集成通訊模塊市場應用
加上自2011年后,3G通訊模塊使用量在智能手機、平板計算機等的使用量激增,同時通訊芯片業者也持續進行降價,3G無線通訊模塊已經有約20%~30%的價格降幅,與2G M2M應用方案已持續拉近成本價位。未來隨著3G M2M應用趨勢逐漸激增,加上3G M2M應用集成方案持續壓低成本,也將持續刺激市場使用量。
針對M2M應用市場,M2M應用模塊選擇內建用戶身分識別(Subscriber Identity Module;SIM)也成為一個重要的趨勢,由于在M2M模塊內設置SIM插槽,將可提供M2M系統聯機、裝置管理等應用集成,同時由于M2M系統僅有搭配電信商的服務網絡,才得以有效發揮系統服務價值,集成型態的設計方案可以讓終端產品設計更為簡潔,同時運用與電信業、SIM卡供應商的緊密合作,甚至推出內嵌SIM卡的應用集成產品,讓M2M與通訊、識別應用提供更深度的應用集成。
而M2M模塊集成SIM卡的加值應用,可與SIM卡供應商合作,進行發展不同2G/3G頻段的跨國M2M應用方案,快速打入新市場,同時,利用高度集成SIM的優勢,提供SIM卡、遠程模塊管理等加值服務,對于發展監控保全、智能電表報表、服務資費計算...等,都可以由應用供應商提供網通服務支持。