跳频与扩频：无线机器对机器接口

无线机器对机器接口代表了计算机发展的第三次浪潮。第一次浪潮是企业计算机、昂贵的主机以及只有大企业才有能力购买的超级计算机。这一阶段为上世纪的六十和七十年代。
         第二次计算机浪潮开始于1981 年，当时IBM 推出了个人计算机(PC)。这一时期为上世纪的八十和九十年代。新世纪带来了第三次计算机浪潮。在此期间成本降低、新技术不断涌现，使计算机中采用嵌入式处理器及无线通信像烤箱一样普及。这些处理器独立工作时可提供特定的功能，但当它们在无人为干预时，自身间相互通信时作用更大。随着小型廉价计 算机的发展，无线技术应运而生。无线移动电话技术的出现领导了这些进步技术。这些技术包括用于手机的无线网络和增长迅速的无线热点现象（图1）。
         尽管M2M (机器对机器) 成了当今销售领域最流行的词，其前身无线M2M 技术早在十年前就出现了。一个已经不为人们感兴趣的术语是“遥测技术”。早期的太空计划使用无线遥测技术从太空船中向NASA 发送数据，并将控制信号返回到太空船，无需人为干预。军用频率的分配方便了NASA的工作。较高的功率级别确保了可靠的通信。最近，设计人员将空间遥测技术概念应用于车辆中，如F1赛车。车载计算机可以从车辆上将数据发送到赛道旁的计算机中，后者可自动调节空气燃油比和其它参数使赛车达到最佳性能。其它无线网络应用包括当自动售货机缺少货物或需要维护时，用“call home” 手机向管理中心报告情况。在汽车领域，术语 “telematics”（无线数据通信系统）替代了过时的词“遥测技术。”Telematics 涵盖了娱乐、导航及紧急情况使用。General Motors 率先利用此概念研制出了OnStar service。该无线数据通信系统包括功能强大的手机、车载娱乐和导航系统。可实时下载交通路况报告，允许用户报告紧急情况或请求援助。由于手机从汽车电池接受电源，且天线不需安装到小型的手机上，使系统连接能力超出了手机连接的能力。
  
         因为M2M 无线网络代表了几个新兴技术间的融合，如扩频无线、嵌入式处理器、网络路由协议，以及很多其它市场大肆宣传的新技术。这种新技术宣称利用无线网络将实现灯开关与冰箱间的通信。这种思路是推动M2M发展的一种极富想象力的结果。Internet 先驱Tim Berners-Lee 曾经表明：“机器能够分析所有Web的数据，内容、链接、及人与计算机间的事务处理。
         可以实现此目标的“Semantic Web”（语义网）还未出现。但当其真正出现时，通过机器间对话就可处理常见的交易、必须做的繁琐事、以及我们的日常生活，人只要提供灵感和判断就可以了”（参考文献1）。这番评论的范围和观念巩固了 Berners-Lee的作为天才和卓越的思想家地位。问题是无人知道，什么是无线M2M 网络杀手级应用？尽管Berners-Lee 和其它人并不担心这个问题，但在无线连接机器的构想与工程实现此目标之间还有很多未解决的问题。
         未来主义者及权威人士构想了一个M2M 网络，其中机器连接到Internet上。这种情况的问题是它要求机器中的嵌入式系统不但要有无线模块，而且要有针对TCP/IP （传输控制协议/Internet 协议）的协议堆栈和硬件。这种情况会造成这样的问题：如何分配IP 地址给所有这些设备，然后提供DNS（域名服务器）或其它方式来寻找使用这些设备。Panasonic 把具有hard-IP 地址的网络摄像头构建到企业运营的服务器。如果你购买了摄像头，就可以通过浏览器导航进入该网址，服务器可在摄像头和你的浏览器之间建立路由。这种方法充其量是有点笨拙。某些研究人员提出一种方案，即随机地分配IP 地址到各部分设备中（参考文献1）。他们指出IPv6 (IP 版本 6) 提供了2128 个地址，足够在每平方米地面上容纳6.6×1023 个设备。
         较大片的无线M2M 网络作为子网存在于Web中，通常没有路由或IP。要从Web 获取数据到子网中，需要安装路由器和网关。所有这些现实情况都有悖于每个无线 M2M网络节点价格低于2美元、都能连接到Web的宣传。凭自身能力而完善的计算机路由器和网关会抵消任何网络的低成本优势。仅在几年前，人们还认为蓝牙会消除小轿车、桌面及工作台上的所有线缆。
         但实际上，蓝牙作为一种无线耳机支持技术，还是有两英尺尾巴