通過(guò)利用運營(yíng)商已經(jīng)到位的蜂窩基礎設施，設計者可以使用這個(gè)網(wǎng)絡(luò )而不是Wi-Fi或替代的網(wǎng)絡(luò )接口來(lái)收集數據或提供遠程管理。對于小到中等大小的數據包來(lái)說(shuō)，蜂窩網(wǎng)絡(luò )可以減少大型分布式系統的硬件預算，因為對于連接到蜂窩網(wǎng)絡(luò )的每個(gè)設備都不需要本地Wi-Fi熱點(diǎn)或中繼器。此外，蜂窩調制解調器具有比Wi-Fi或其它無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )接口更長(cháng)的范圍(信號可以進(jìn)一步)。

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

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

　　在任何蜂窩調制解調器的核心是基帶處理器，由于過(guò)去幾年生產(chǎn)的大量手機，基帶處理器已經(jīng)集成到一個(gè)芯片上，從而簡(jiǎn)化了調制解調器的設計。Skywire家族中的一個(gè)典型的調制解調器模塊從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用在開(kāi)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蜂窩嵌入式調制解調器提供所有基本功能，NimbeLink(左)的一個(gè)小型插件模塊為設計者提供3G CDMA蜂窩接口，基于TelIT基帶子系統(Grand)的GPS/GONASS收發(fā)器。XBee模塊格式為NimbeLink的Skywire系列模塊提供了標準接口，這些模塊具有不同的蜂窩接口。

　　然而，除非單位體積超過(guò)項目特定的成本交叉點(diǎn)，否則要比從芯片級構建調制解調器模塊更經(jīng)濟和更快。此外，購買(mǎi)模塊繞過(guò)FCC認證的需要，因為模塊通常是預先認證的。構建VS購買(mǎi)的交叉點(diǎn)取決于多個(gè)因素-所需數量、所需特征、交付時(shí)間線(xiàn)、以及材料清單與模塊成本的成本。畫(huà)線(xiàn)的地方將根據具體情況而變化，但一個(gè)好的經(jīng)驗法則將交叉點(diǎn)至少設為10000個(gè)單位，甚至可能更高。

　　現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(lái)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(gè)技術(shù)系統，如圖2所示的CDMA調制解調器，可以安裝在系統柜中的某個(gè)地方，并使用RS-232端口、USB電纜或其他接口連接到主機。來(lái)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(lái)提供通用的足跡。對于2G GSM/GPRS模塊，對于2G CDMA2000模塊，數據傳輸速率從40 kBs/s到153.6 kBs/s不等。移動(dòng)到3G版本，高達3.1兆比特/秒的數據速率與CDMA/GPRS單元是可能的，并且使用HSPA+或UMTS標準跳到21兆比特/秒。4G實(shí)現使用LTE和HSPA+標準提供高達100兆比特/秒的數據速率。所有模塊包括一個(gè)UART端口、一個(gè)USB端口、一個(gè)A/D轉換器和幾個(gè)通用I/O線(xiàn)路。

　　CDMA調制解調器的圖像技術(shù)

　　圖2：在一個(gè)堅固的金屬外殼中，這個(gè)來(lái)自多技術(shù)的CDMA調制解調器將在工廠(chǎng)的家里或安裝在一個(gè)柜子里。

　　Digi International提供他們自己的4G LTE CAT 1調制解調器，這是M2M連接的理想選擇。由于它是LTE CAT 1，運營(yíng)成本遠低于傳統CAT 3或CAT 4計劃(專(zhuān)為智能手機設計)。該設備是FCC和Verizon終端設備認證，這導致更快的上市時(shí)間和潛在的節省數千美元的產(chǎn)品認證所需的。設計者可以通過(guò)使用相關(guān)的開(kāi)發(fā)工具包來(lái)查看這個(gè)調制解調器是否適合于該項目(圖3)。這個(gè)工具包包括開(kāi)始為大多數M2M應用程序開(kāi)發(fā)蜂窩連接接口所需的一切。

　　Digi國際XKC-V1T-U開(kāi)發(fā)工具包的圖像

　　圖3：Digi International的這個(gè)開(kāi)發(fā)套件提供了評估M2M應用程序使用4G LTE CAT 1連接所需的一切。

　　諸如NimBelink的SkyW線(xiàn)單元的模塊在活躍時(shí)消耗約580毫安，而空閑時(shí)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(wú)論是選擇模塊或金屬外殼的工業(yè)級調制解調器，設計者必須確定所需的數據速率和使用的蜂窩標準。在某些情況下，調制解調器可以合并多個(gè)蜂窩標準來(lái)處理各種應用。

　　當然，任何蜂窩調制解調器都需要SIM卡來(lái)識別并鏈接到特定的載波AT&T、Sprint、Verizon等，并且當系統被激活時(shí)，它還必須具有載波的服務(wù)計劃。該服務(wù)計劃可以根據簡(jiǎn)單的文本消息或各種數據計劃來(lái)設置，這取決于系統設計者期望系統每月傳輸多少數據。