M2M如何選擇無線技術路線并優化天線組件

電子發燒友網報道（文/李寧遠）機器對機器（M2M）通信概念是物聯網的核心技術之一，這一技術不需要任何人工干預，就能實現機器、傳感器和硬件之間進行點對點直接通信。物聯網由M2M范式驅動能提供在許多智能設備之間隨時隨地連接的能力，在天線組件的助力下無線通信M2M通信更容易將物聯網拓展至更多的應用。

M2M與物聯網，M2M技術路線選擇

M2M與物聯網二者有著很深的羈絆，運作方式看上去是一樣的，都是將數據通過網絡直接傳輸，即數據端點通過通信網絡達到數據集成點。但是本質上，M2M只是先進物聯網中的一種支持技術，二者還是有著明顯的區別。

M2M旨在在多個與互聯網連接的設備中實現數據共享與分析，M2M只需要快速且可靠地執行有限的一組機器設備點對點通信即可，也就是說M2M系統里各個設備形成了一個封閉式系統，不需要像物聯網那樣支持大量設備實時同步，也不會對可拓展性有太高的要求。而且設備間的點對點連接創建完成后，二者就不再依賴于互聯網連接。



目前實現M2M的有線和無線路線各有千秋，有線能有效覆蓋很大的傳輸范圍，但無線的發展趨勢也是很明確的。無線M2M肯定是日后的大方向，不過雖然部署起來更便捷，但是目前面臨的挑戰也很多，既要解決無線路線覆蓋范圍的問題，又需要對功耗進行控制，還需要考慮射頻組件的成本。

無線M2M

支持M2M的無線協議和支持物聯網連接的無線協議一樣非常多，如何選擇合適的無線協，是M2M成功實現的關鍵。每種無線技術在M2M應用里的成本、性能和復雜性表現都不一樣，因此必須根據應用來選擇M2M的無線路線。

幾種無線路線中大家最熟悉的肯定是蜂窩M2M，在全球范圍內有著足夠廣的覆蓋范圍，用戶對其接受度很高。在各類環境傳感器、門鎖、報警器等設備中，蜂窩通信路線都很受歡迎，是低功耗、低數據速率設備青睞的選擇。另一方面，蜂窩M2M安全性也很高，成本適中。

LoRa等專有系統在低功耗廣域M2M領域也相當有競爭力，尤其是LoRaWAN在工業環境中優勢很明顯，采用電池供電的M2M設備很中意這種無線路線，它不僅能夠提供足夠的安全性（128位AES CCM加密），而且成本很低、覆蓋范圍非常廣。

Zigbee是樓宇自動化設備實現M2M常用的無線協議，Zigbee同樣支持128位AES CCM加密，安全性足夠，功耗也非常低。不同于上面提到的幾種協議覆蓋范圍都很廣，Zigbee M2M覆蓋范圍通常較小，在百米以內，如果對覆蓋范圍要求不高，同時又希望降低功耗的應用，這是不錯的技術路線。

M2M現在開始廣泛地應用在資產智能追蹤上，這會要求無線M2M在移動性上能給予更高的支持，這也是選擇無線路線的重要考量。

通過天線組件為M2M設備降耗增效

使用天線組件保持無線連接的M2M設備對功耗和效率尤為重視，決定這些無線M2M設備功耗和效率因素并不是單一的，數據量、無線覆蓋范圍、通信時間都對最終性能有著重大影響。從無線協議的選擇上，功耗已經出現了差異，更低功耗的無線協議無疑是更受歡迎的。

除了上面這些因素，根本上影響功耗和效率最直接的還是天線組件的射頻性能，想要提高傳輸效率并控制功耗，優化天線組件是最基本的。提高天線組件效率就需要將天線設計得可在多個頻段下運行提供全向的性能，這就需要根據設備的應用場景來確定控制天線的輻射方向，以最大程度地提升輸送到接收天線的功率。

天線互相耦合也會造成不小的功率損失，無形中提高了設備的功耗?；ハ囫詈霞匆粋€天線發射的部分功率被另一個天線接收，導致這部分功率沒有被輻射出去。減少相互耦合的辦法很多，在天線設計中可以通過增加天線之間的距離、以正交方式部署天線以及使用不同極化的天線來盡可能減少耦合，降低功率的損耗，對降低功耗也能起到作用。

不同的天線配置模式也會影響組件的性能，像FPC式、PCB插片式以及SMT都是目前常見的內部天線配置模式，這些配置模式能增強輻射性能，有些則更注重整體尺寸的縮減，各有千秋。根據不同的M2M應用，從天線組件設計開始，充分考慮組件射頻性能以及功耗，會有利于實現M2M設備的成功應用。

小結

在無線通信迅速發展的今天，不論是在傳統的IoT領域、工業自動化還是汽車電子領域，更多的M2M應用場景涌現了出來，為M2M選擇合適的無線技術路線并從天線組件開始優化性能將大大加快M2M的落地應用。