从WAVECOM看通信模块厂商如何突破发展瓶颈
作者:张雨
 

也许读者都还记得,在通信技术从第一代向第二代过渡的时期,为了加速从模拟技术到数字技术的转换,快速占领市场,技术提供商采用了一个很简便的方案,即提供集成了主要通信功能的模块产品。其间,许多提供专业通信模块的新公司借助于GSM网络的快速部署成长起来,也有许多提供通信系统的公司成立了专门的通信模块研发部门。

但随着技术的不断发展,尤其是半导体工艺技术的快速演进,各种高性能的专用芯片,尤其是系统级芯片—通信模块技术的杀手,如雨后春笋般地涌现出来。这些芯片,基于越来越精细的纳米工艺,体积小,功能集丰富,功耗小,注定要取代专用模块技术,成为通信新技术的基础。从此,模块技术开始落入快速的下降通道。许多此类公司开始滑坡,甚至走向倒闭。

但是,也有一些模块公司锐意革新,利用模块研发积累的技术,实现了成功的转型。总部位于法国的WAVECOM公司就是上述公司的一个典型。WAVECOM公司从2004年开始转型,放弃手机模块业务,将精力集中在了手机之外的蜂窝技术上,包括工业和家庭安全监控、汽车收费和定位应用、远程抄表以及包括RFID的各种支付的机器对机器(M2M)业务,并从2005年开始恢复性盈利,去年,还成功收购了索尼爱立信的M2M业务部,并夺得25%的全球市场份额,2007年公司有望超越所有竞争对手,夺得市场第一占有率的位置。。

根据该公司首席执行官Ronald D. Black的说法,突破发展瓶颈的原因在于成功转型,在于创新出全新的战略、产品和公司经营价值链。这里的价值链是指一种全新的业务模式,包括从硬件,软件等各种产品的系列组合,还有综合性的远程业务运营管理服务。

毫无疑问,理念只是成功的第一步。成功,需要创新的技术来支撑。WAVECOM的支撑技术是一个完整的闭环业务链。包括硬件、软件以及全新的业务模式。

无线CPU:M2M硬件平台

WAVECOM提出的“无线CPU”概念,顾名思义,就是专门为无线技术定制的CPU。在处理外设和运算方面,无线CPU与传统意义的处理器没有太大区别的话,而它的真正价值在于能够处理各式各样的无线协议栈,以及实时多媒体流,或者说支持各种无线网络环境,包括蜂窝、GPS以及各类无线数传等。

该公司的无线CPU从市场角度可大致分为两类,即通用技术和针对特定市场的技术;而从产品角度又可分为处理器系列、Quik和Plug-in三大系列。完善的系列产品为M2M应用提供了一个强大的功能平台。其内核采用32位的ARM9处理器,采用实时OS,能够支持非常复杂的、需要大量连接的无线应用环境。配上该公司自有的Open AT实时操作系统软件套件,在加上应用灵活且基于高级语言的Open AT集成开发环境,使之成为一个强大的M2M硬件基础平台。它不仅可以支持各种工业应用(包括支持各类传感器以及外设的连接),还可以直接支持与互联网的连接。

“在传统的模块解决方案中,需要采用通用的处理器,外加通用存储器和各种通用I/O接口,利用集成开发环境进行集成。这种方案中,不仅增加了器件选型的难度,还经常出现各种兼容问题。另外,除了定制中间件以外,还需要采用定制的操作系统”,WAVECOM首席技术官Philippe Guillemette介绍说,“若采用WAVECOM公司的解决方案,上述的所有处理器、存储器和I/O都集成在无线CPU中。直接采用Open AT实时操作系统,省去了定制操作系统的开发。留给客户的工作就仅剩应用软件-即M2M中间件的开发了”。详见图1。在WAVECOM的无线CPU中,采用了ARM9内核,具有足够的处理能力。另外,由于该公司有自主的协议栈,从而能够支持分区功能,给用户的感觉就像使用PC一样。

WAVECOM的无线CPU具体实现方案是将众多的功能集成在公司的Ellipse框架中,包括支持GPS、USB、CAN和支持存储器保护。采用了高效率的时间切片技术,实现了多功能或多通道(最多可以支持50个通道,或者说是GPI/O)的高业务效率。系统对安全性能给予了高度的重视,采用了基于TCP/IP SSL/IPsec的安全技术。系统所有功能的高效率实现都基于一个实时操作系统,另外,还辅之于完善的连接技术,如对PAN/LAN/WAN的通信连接。同时,为了方便设计调试工作,平台上还集成了JTAG调试工具。

实际上不难发现,WAVECOM技术所体现的优势,有其自己的源动力。其一是具有自主IP的软件协议,包括自有的协议栈、GSM/GPRS、CDMA乃至UMTS/HSDPA;TCP/IP;实时操作系统;集成开发环境、采用Eclipse技术和C编程语言等。尤其值得一提的是语言,高级语言的运用是用户根本无需了解底层的专用软件;其二是具有开发自有芯片的能力。WAVECOM经过多年无线技术的积累,具有自己的成熟芯片,包括GSM/GPRS/EDGE基带;支持实时通话并采用FPGA技术的3G硬连线调制解调器;以及自己的定制处理器。另外,WAVECOM公司还集成了SiliconLab的RF部分。从而囊括了无线通信方案中完整链条上除了天线外的所有组成要素。

谈到该无线技术平台的发展,Philippe表示,随着无线标准的升级,他们正加紧继续平台的改进和升级,如集成HSDPA,向IPv6发展的无线连通协议,还有将目前尚位于模块外的部分GPS功能(相关器和接收器等)全部集成到片内等。

嵌入式平台软件体系架构

众所周知,无线环境相当复杂,标准的数量越来越多,这一趋势短期无法改变。各种复杂的环境导致相互之间难以兼容,彼此之间形成互不兼容的鸿沟,WAVECOM公司的Open AT操作系统,就是专门用来弥合上述鸿沟的软件套件。“运行在功能强大的基础平台上,利用各种Open AT插件,可以将蜂窝技术,蓝牙技术和GPS技术等各种无线功能结合到由应用程序处理器、实时操作系统及集成开发环境组成的嵌入式体系架构中,可以将客户的无线解决方案的开发周期缩短到两个月以内”,Philippe介绍说。另外,由于各种应用软件可以直接在相应的Open AT插件上执行指令,实现配置,从而还有效降低了用户产品的体积和开发成本。

Open AT软件套件包括四大部分,即WAVECOM的实时操作系统,Open AT集成开发环境,Open AT插件程序库和应用开发程序库,以及提供各种连通性的Open AT程序固件。这些固件几乎包括了所有主流的无线技术,如GSM/GPRS、CDMA、WCDMA、蓝牙、GPS以及各种设备的驱动程序。其操作系统无需支付任何特许费用,开发环境使用方便,用户可以方便地开发、编译、调试、测试程序,也可以直接下载,还可以直接在本机上支持用户用高级语言,如C语言对无线CPU进行编程和程序写入。

该软件平台还包含丰富的接口类型。除了基本的OD程序接口外,还包括可以通过预先安装的TCP/IP协议插件以及其它协议插件来增加Open AT OS所提供的业务的Open AT插件程序库;提供各种无缝无线连通性的固件接口;还有方便应用开发的多个高级别的API接口。

综合性远程服务:全新业务模式

谈到通信产业存在的关键挑战,Ronald认为不外乎以下两方面:一方面是基础设施部署成本高,这表现为对资本性约束,另一方面就是解决方案的服务和维护成本高,这表现为运营成本方面的约束。这两方面的约束限制了运营商业务的快速发展。“为了解决上述的两大约束,我们特别推出了创新性的综合服务解决方案,该方案中就是包括提供软件+硬件+服务器的整体服务方案,”Ronald介绍道。

该方案实施的根本约束就是智能远程管理,而这也正是WAVECOM管理技术的核心。该智能管理平台基于最普及的互联网,除提供所有的软硬件之外,还通过嵌入式SIM技术,实现远程设备的管理服务。从而实现了几个方面的收益,即降低了整体部署成本,实现了投资的最大保护,简化了使用管理,另外一个很大的优势在于,可以方便地实现新技术的不断升级。

这种创新性的服务模式的通信载体无疑是互联网。WAVECOM公司提供后台所需的所有硬件,软件以及业务服务器,构成一个完整的业务环境,利用HTTPS/TCP/IP协议与业务提供商及其各种端局业务设备进行通信。该业务免费提供WMP50及其Open AT开发环境,可以安全地(生产过程中载入密钥)访问IDS业务平台,可以提供对已部署设备的无限制的访问,还有远程自诊断功能。这种业务模式实现了自始自终的无纸化作业。

特色应用及推广策略

关于WAVECOM公司的无线CPU的成功应用,目前主要集中在汽车应用,无线抄表,无线支付,以及包括家庭安全和工业安全领域。在汽车应用中,可以配合GPS实现车辆的远程管理,包括智能分配资源、行程安排、远程智能调度,还能实现货物和车辆的安全监控。“目前一个发展很快的应用就是eCall(汽车紧急呼叫),几年后,欧洲销售的所有车辆商都将安装这种设备。”Ronald指出,“在欧洲,一些保险公司也希望通过无线连接技术监控行车状态及表现,来动态确定理赔,实现保险费用的定制服务。”

另外,Philippe认为,随着中国经济的快速发展,劳动力成本逐步升高,目前在发达国家(如澳大利亚,欧美)广泛采用的WAVECOM自动仪表管理系统,未来在中国的发达城市也会得到逐步推广。为了加速公司各种业务在中国的推广,WAVECOM公司除了加强位于香港的研发能力外,还特别Sunlink公司合作,建立Sunlink-WAVECOM有限公司,负责中国本地化生产和服务

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