全球许多地区都正积极地从第二代行动通讯(2G)朝第三代行动通讯(3G)网络移转，特别是在美国、日本、韩国和澳洲等国家，几乎每天都可以看到电信服务 供货商通知全球行动通讯系统(GSM)客户转向3G服务的相关新闻报导。例如为百分之五十以上的日本用户提供行动通讯服务的NTT DoCoMo已经宣布，将于2012年底前终止2G服务。在南韩，前两大电信业者SKTelecom(SKT)和Korea Telecom Freetel(KTF)也已宣布计划终止2G网络。

此外，美国的第二大行动服务供货商AT&T于2012年3月通知所有位于纽约和达拉斯地区的客户转换至3G服务，以避免受到因逐渐终止2G网络服务导致的GSM服务质量下降。同时，AT&T也正大笔投资，扩展全美的3G网络建置。
 

而在澳洲，第三大行动电信业者Vodafone Hutchinson也宣布将逐渐淘汰2G服务，朝3G移转。澳洲最大的电信业者Telstra则正积极鼓励客户从2G移转至3G服务。
 

这些只是近来新闻报导的几个例子，显示出主要的电信业者都将逐渐终止GSM服务/通用封包无线服务(GPRS)。其动机非常清楚：为满足最新一代智能型手 机和平板计算机带来的多样化内容服务和串流视讯功能，用户对无线数据传输的需求正不断成长，这都需要大量的新增带宽。因此，语音2G技术所占据的频谱必须 释出以供3G服务使用。
 

这与拨接因特网服务被非对称式数字用户回路(ADSL)取代的情况非常类似，因为ADSL能提供较旧式电话调制解调器快三百倍的传输速率。的确，家用 ADSL和有线因特网服务已经是消费者期望的基准。这样的期望已延伸至行动上网用户，他们不在乎服务质量如何达到，只希望不管是连接到家中的Wi-Fi 网络或是旅行时用手机上网，都能达到相同的质量与速度。
 

标准分歧影响M2M应用
 

从2G移转到3G(亦称为W-CDMA或UMTS/HSPA)影响的不仅是移动电话和因特网使用者。随着服务朝3G移转，不管是否需要高传输速度，机器对机器(M2M)应用也必须因应新的标准发展。
 

在为嵌入式M2M应用选择3G无线调制解调器时，必须考虑几个重点。主要的问题是，GSM基本上是仅在全球四个频段上执行的统一标准。但对通用行动通讯系统 (UMTS)/高速封包存取(HSPA)服务来说，全球各地不同的标准组织都已为3G服务配置更多的频段。结果当然是能在一个地区运作良好的3G调制解调器， 在别的地区可能完全不能作用。
 

在这个全球运输和制造供应链横跨数个地区、国家或甚至几个洲际的时代，这样的频谱配置可能会对M2M应用带来严重的限制。举例来说，货物和货柜追踪系统在 国外的码头或仓库中会无法运作。车辆紧急呼叫系统必须根据车辆所使用的地区予以客制化设计；远程工作者的监控，例如从事紧急服务的员工或油管工人，都可能 仅在某些地区适用，其他地方则不行；用来监控老人或其他赡养收容病人的装置，必须特别设计才能在全球不同地区使用；此外，跨越全球不同地区的资产或供应链 监控安全系统需要额外的设计和物流工作。
 

这些情况都是UMTS/HSPA频段在各地都不相同所造成的结果，UMTS/HSPA网络在全球各地采用数个主要频段，这使得多地区使用的无线终端装置得面临更高的设计难度和物流复杂度。

一般来说，不同UMTS频段在全球部署的情况如下：频段1(W-CDMA 2,100)，包括欧洲、印度、非洲、以色列、亚洲、澳洲、纽西兰、泰国和巴西；频段2(W-CDMA 1,900)，范围涵盖北美和南美洲；频段4(W-CDMA 1,700)，在美国和加拿大；频段5(W-CDMA 850)，采用地区为澳洲、香港、泰国、纽西兰、巴西、加拿大、美国、南美洲、以色列、部分亚洲和波兰；频段6(W-CDMA 800)，使用国家是日本；频段8(W-CDMA 900)，使用范围包括欧洲、亚洲、澳洲、纽西兰、多米尼加、委内瑞拉、波兰。
 

请注意，取决于电信服务供货商及所支持的服务，同一国家通常会使用一个以上的频段。
各式因应方案浮现台面

图1　LISA-U2 W-CDMA调制解调器系列
 

为解决M2M应用面临的问题，各家厂商莫不推出各种因应的解决方案，例如u-blox推出LISA-U2模块系列(图1)。这是以表面黏着技术(SMT) 封装供货的通用UMTS表面黏着无线调制解调器，可支持全球部署的UMTS频段，让设备制造商能以单一调制解调器和软/硬件设计为基础，开发出全球通用的无线终端 装置。
 

表1总结了LISA-U2模块的特性，包括多重标准支持、语音和数据功能、欧洲eCall和俄罗斯ERA-GLONASS紧急呼叫系统的同步调制解调器 (In-band Modem)、支持车载资通讯(Telematics)应用的辅助全球卫星定位系统(AGPS)加速定位技术，以及最高21.1Mbit/s的下载速度， 如增强版高速封包存取(HSPA+)技术，可供视讯等超高速应用所使用。

 

由于M2M应用常须依赖全球定位功能，以提供位置、路线，以及速度与加速讯息，LISA-U2调制解调器可提供连接至多个GNSS(全球导航卫星系统，GPS也是其中之一)系统的简单标准接口。
 

LISA-U2模块和u-blox GNSS接收器间的界面，不管是GPS、GLONASS、Galileo或QZSS，都已被简化至单纯的两线I2C总线。这意味着，仅须轻松地替换 GNSS接收器，就能开发出支持不同卫星定位标准的终端装置，而毋须重新变更布线或软件。
兼容多种无线标准
 

全球行动通讯主要包括GSM(此标准仍会再使用数年)、UMTS和分码多重存取(CDMA)三个网络协议。通常，一个地理区域会支持不同电信业者提供多种 标准。对设备制造商来说，若能推出仅须透过更换调制解调器模块和升级韧体就能快速适应不同协议的单一硬件设计，将会非常有利。

图2　LISA-U2和LEON无线模块提供3G/2G兼容性
 

例如，以单一印刷电路板(PCB)设计因应GSM、UMTS和CDMA网络，以维持跨不同区域需求的兼容性。采用一致的外型尺寸做法，可确保下一代SMT 组件都能保持与前一代产品的布线兼容性，让装置制造商能以最少的硬件和PCB变更轻松升级设计。此外，与新一代产品间的韧体兼容性(图2)，也能确保设计 人员不会因为每次开发新产品就会造成过去多年的软件开发时间形同白费。
 

获取认证确保质量
 

在今天的全球化市场中，嵌入式无线连接装置制造商也须要锁定多重市场，这使得认证成为一项复杂和耗时的过程。因此，预先认证过的无线模块将是最具吸引力的解决方案。
 

由于已在模块级取得认证，终端装置的认证就能大幅简化，并可省略许多步骤。未能通过最终认证的风险也能被降至最低，因为模块可能发生的设计缺陷都已事先排除。
 

采现成开发环境　降低开发成本
 

不管是硬件设计、软件开发和复杂的车载资通讯系统的除错，都须耗费大量的时间与研发投资。因此在选用3G调制解调器时，通常建议采用供货商提供的开发环境，以便能立刻节省数人年的工程成本，以及数个月的开发时间。
 

举例来说，为使嵌入式UMTS/HSPA设计能顺利执行，u-blox提供LISA-U2系列样品与评估套件EVK-U23，可提供简易、灵活和立即可用 的环境，以作为评估LISA-U2模块系列，以及无线/GPS车载资通讯应用的设计和测试之用，并具备开发、测试和追踪的USB和RS232接口。