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- ELETTRONICA OGGI 431 - OTTOBRE 2013
COMM
M2M
rogarsi circa le esigenze del suo sistema. Mentre i prezzi dei
moduli cellulari hanno subito un drastico calo a partire dai
primi anni di questo secolo, gli acquirenti dei moduli pagano
un prezzo maggiore imputabile alla presenza di funzionali-
tà avanzate e alla maggiore velocità di trasferimento dati.
All’inizio del processo di design, dunque, è necessario pren-
dere in considerazione tutte le opzioni che permettano di
ridurre il minimo le esigenze relative a velocità di trasmissio-
ne e quantità di dati e scegliere la tecnologia che meglio si
adatta a soddisfare tali requisiti. Per esempio il monitoraggio
remoto di un sensore di temperatura non richiede certamen-
te un uplink di 20 Mbit/s come previsto dallo standard LTE.
Funzioni “non cellulari” aggiuntive
Per ciascuna banda di frequenza e tipologia di protocollo, un
modulo cellulare base è costituito da un semplice modem o
“bit pipe”. Quando è utilizzato insieme a un microcontrollore
o un processore di sistema, tutta la manipolazione dei dati
viene effettuata all’esterno del modulo. Un modulo base è
caratterizzato da un prezzo molto basso. Un modulo che,
seppur più costoso, integri un maggior numero di funzioni
può contribuire a ridurre i costi del sistema complessivo.
Tra le caratteristiche aggiuntive più comuni si possono
segnalare le seguenti:
· GPS (posizionamento via satellite);
· Memoria flash;
· Funzionalità tipiche di un processore, come ad esempio
software e firmware per i calcoli interni, la memorizzazione
e l’invio e per l’implementazione degli script (programmi o
sequenze di istruzioni) codificati dall’utente;
· Radio Bluetooth, WiFi e ZigBee.
Nella figura 4 viene riportato l’impatto delle funzionalità o
delle risorse aggiuntive sul costo di un modulo.
Implementazione del modulo scelto
Finora sono stati delineati i principi generali per la
selezione del modulo cellulare. Una volta effettua-
ta la scelta, il modulo stesso deve essere integrato
nel progetto del sistema dell’OEM. La modalità di
integrazione dipende in larga misura dalle capa-
cità e dalle competenze del team di progettazione.
I moduli sono forniti con un connettore scheda-
scheda e un cavo coassiale per l’antenna adat-
tata a 50 Ohm o sotto forma di unità a montaggio
superficiale.
Un modulo con il connettore sarà fornito correda-
to di tutte le certificazioni per le regioni in cui si
troverà a operare. Nel caso non vengano appor-
tate modifiche al modulo o alla sua interfaccia, un
file relativo alla realizzazione che mostra i detta-
gli dell’assemblaggio del prodotto allegato allo
stesso sarà di norma sufficiente per qualificare il prodotto
mediante auto-certificazione. Questo approccio è ideale per
i team di progettazione con scarse conoscenze del proces-
so di certificazione e i suoi requisiti, oppure per quelli che
devono operare nel rispetto di vincoli molto severi in termini
di tempi di produzione.
Le versioni a montaggio superficiale sono offerti in package
BGA (Ball Grid Array) o con terminazioni realizzate median-
te inserti metallizzati (castellation). L’OEM deve solitamente
implementare le funzioni di alimentazione e di adattamento
dell’antenna e ciò significa che il progetto deve superare
i test di approvazione RF. Si tratta di test non banali che
possono essere effettuati da personale che abbia il tempo
di esaminare con attenzione i requisiti o che possa vantare
un’esperienza pregressa in questo campo.
Alcuni esempi pratici
Da quanto esposto finora è chiaro che la realizzazione di
un prodotto finito dotato di funzionalità di comunicazione
M2M e che possa operare in qualsiasi parte del mondo
pone sfide tecniche di notevole entità. L’approccio
migliore da adottare dipende in larga misura dai requisiti
del sistema.
Un OEM che, per esempio, deve progettare un dispositivo
di asset-tracking che deve operare in Europa e in Asia,
potrebbe optare per un modem cellulare quad-band che
opera su reti GSM. Impiegando risorse di progetto limi-
tate, l’OEM potrebbe sfruttare un modulo completamente
certificato, come ad esempio un modulo della serie Q26 di
Sierra Wireless. Esso è fornito di connettori sia per l’anten-
na sia per l’interfaccia con il processore e con l’aggiunta
di un semplice microcontrollore a 8 bit il sistema è quasi
completo.
Fig. 4 – Impatto delle funzionalità o delle risorse aggiuntive sul costo di un modulo.
Nel grafico si ipotizza che l’Europa sia la regione di utilizzo del prodotto finito
