Rick Bailey – Multi-Tech Systems
כאשר משתמשים בפונקציונליות TCP/IP בעולם המשובץ, הדבר נועד לרוב לאפשר תקשורות מכונה-למכונה (M2M). ביישומים רבים – דוגמאות מייצגות הן מעקב אחר ספינות או דוחות בדיקת מזג-האוויר – התווך הפיזיקאלי עבור חיבור האינטרנט יהיה רשת סלולרית אלחוטית, אך באופן דומה יישומיים משובצים אחדים עשויים לחדור לתוך האינטרנט דרך Wi-Fi® או חיבור Ethernet מחווט.
היישום של מערכת M2M מבוססת-אינטרנט יהיה מורכב לרוב מצד אחד ממערך שבבים (chipset) (פס-בסיס ומקמ”ש) בו פס-הבסיס מריץ גרסה של המחסנית (stack) פרוטוקול TCP/IP; ומהצד השני מעבד יישומים או מיקרו-בקר, המריץ תוכנה כדי לבצע פקודות פרוטוקול דרך ממשק תכנות יישומים (applications programming interface API).
מפתחי ציוד משובץ מודעים, כמובן, ללחץ להקטין את עלות החומרים ואת סיכוני התכנון בכל פרויקט יחיד עליו הם עובדים. במקרה של מערכות אלחוטיות משובצות-אינטרנט, דבר זה עשוי לחייב את צוותי התכנון לאמץ ארכיטקטורה המשתמשת במודול רדיו סלולרי (המורכב ממערך שבבים סלולרי, ועוד מעגלי הספק וציוד היקפי וממשקים הכרוכים בהם), ולממש את מחסנית הפרוטוקול המסופקת על-ידי יצרן השבבים או המודולים (יצרני מערכי שבבים גדולים כוללים את Qualcomm, ST-Ericsson Wireless ו-MediaTek. יצרני מודולים כוללים את Cinterion ו-Sierra Wireless).
כאשר בוחנים את גישת התכנון הזו ברמה של פרויקט פרטני, היא עשויה להיראות נכונה. אך הדבר נוגד את המודל העסקי המקובל של עסקים קטנים או בינוניים (small to medium-sized businesses –SMBs) בעולם המשובץ. במציאות, מרבית ה-OEMs המשובצים מצליחים ליצור מוצרי פלטפורמה עליה הם בונים הרחבות – שינויים במוצר או גרסאות שונות של המוצר הבסיסי – בשלושה היבטים:
לפי הזמנים – במרוצת מחזורי חיי המוצרים הארוכים לרוב של התקנים משובצים, גרסאות מעודכנות מפותחות באופן סדיר כדי להתאים לשינויים בסביבה הטכנית, הרגולטורית או המשתמש
לפי פלחי השוק – מוצרים מובילים מוצלחים בשוק אחד עשויים לחייב שינויים כדי להתאים לשווקים סמוכים. התקן מעקב אחר ספינות, לדוגמה, עשוי להתפתח למעקב אחר מכולות.
לפי גיאוגרפיה – מוצר אירופאי עשוי להיות מאומץ בשוק האמריקאי על-ידי המרת יכולת ה-GSM ב-CDMA.
איור 1: מימוש מחסנית הפרוטוקול של Multi-Tech תומך גם בפונקציות נוספות המיועדות ליישומי M2M.
על-פי מודל זה, הכדאיות תלויה בשמירה על פלטפורמת ליבה יציבה, ובשימוש החוזר של קוד היישום ככל שניתן בכל גרסה שונה של המוצר. עתה, התרחיש עבור מימוש מחסנית פרוטוקולים המתואר לעיל מתחיל להיראות לקוי. הבעיה מתעוררת כאשר גרסה חדשה של מוצר דורשת מימוש של מחסנית פרוטוקולים חדשה – ודבר זה עשוי לקרות בכל שלושת ההיבטים:
זמן – יצרני מערך השבבים מושפעים ממחזורי החיים הקצרים של יצרני שפופרות הטלפון, ולא מפלחי השוק הרחבים של ה-OEMs המשובצים. שבבים ישנים יותר הופכים כרגיל למיושנים ומוחלפים על-ידי מערך שבבים חדש, ועבור כל החלפה ספק מערך השבבים יוצר מימוש מחסנית IP חדש.
פלחי השוק – הרחבה של מוצר מהקצה הנמוך עשויה לדרוש הקטנת עלויות מחיבור מהיר לחיבור איטי. החלפה של מודול בעל ביצועים גבוהים בחלופה בעלת עלות נמוכה יותר עשויה לגרום למימוש של מחסנית IP חדשה.
גיאוגרפיות – כפי שהוצג לעיל, אזורים שונים בעולם עשויים להריץ טכנולוגיות סלולריות שונות. החלפת מודול GSM במודול CDMA עשויה שוב לחייב מימוש של מודול סלולרי חדש בעל מחסנית IP חדשה.
איור 2: Multi-Tech Systems מממשת את הקצבת הפינים של Universal Socket עבור כל התקני ה-SocketModem דוגמת מודם סלולרי משובץ חכם SocketModem iCell זה.
כל מחסנית IP חדשה תדרוש מהמפתחים כתיבת קוד יישומים חדש כדי לפקח עליו. פיתוח של קוד יישומים חדש זה דורש מהמתכנן ללמוד סט חדש של הוראות כל פעם וללמוד להשתמש ב-API החדש. גם אם ה-OEM המשובץ משתמש באותו יצרן מודולים עבור כל מגוון הפלטפורמות של המוצר, יצרן המודול לא ישתמש בהכרח באותו ספק של מערכי שבבים עבור כל המודולים. בכל מקרה, הבטחת עקביות לטווח ארוך במהלך כל מימושי המחסנית ה-IP איננה מהווה קדימות עבור יצרני מערכי השבבים האלחוטיים, המודרכים על-ידי הדרישות של יצרני השפופרות המובילים בעולם, ולא על-ידי הדרישות המשותפות של עשרות האלפים של OEMs משובצים הקטנים והבינוניים.
יצרני מודולים אחדים פיתחו מחסניות TCP/IP קנייניות כדי להחליף את אלה המסופקות על-ידי ספק השבבים שלהם, ובמרוצת הזמן דבר זה עשוי לאפשר להם לכוונן את המחסניות השונות התומכות בתקני התקשורת השונים, דוגמת הG2 וה-G3, על-ידי API יחיד.
איור 3. ארכיטקטורה בסיסית של מודול סלולרי טיפוסי, וארכיטקטורה של מודם Multi-Tech עם Universal IP, המראה את המעבד הדיסקרטי המכיל את מחסנית ה-IP.
אולם זהו עדיין המקרה שעבור OEM משובץ טיפוסי, כתיבה מחדש של קוד היישום עבור ממשק של מחסניות פרוטוקול IP חדשות היא קשה ואינה מסוגלת ליצור ערך מוסף למוצר הסופי. היא קשה בשל אופי העסקים המשובצים הטיפוסיים. פיתוח אצל SMBs משובצים אלה נערך על-ידי צוותי תכנון קטנים בעלי ניסיון בהיבטי החומרה והתוכנה של יישום הליבה שלהם – פונקציות תכנון כגון ממשקי החיישנים, הכנה ועיבוד האותות, תכנון מיקרו-בקרים או מיקרו-מעבדים, פיתוח היישום ותכנון ממשק המשתמש. תכנון ועיצוב של מערכת תקשורת הוא מרכיב משני של התכנון, והשליטה על המורכבויות שלה קשה לביצוע כאשר הן אינן מהוות מוקד עיקרי של עבודת הצוות.
מימושי מחסנית הפרוטוקול TCP/IP המתוכננים בעיקר עבור OEMs של שפופות במכשירים ניידים הם, אם כן, לא מתאימים לצורכי SMBs משובצים רבים. ניתן היה לשרת טוב יותר SMBs אלה על-ידי מימוש מחסנית המאפשר שימוש חוזר של קוד היישום בכל גרסאות המוצר, ודבר זה היה מקל ומפשט בראש ובראשונה את כתיבת קוד היישום הזה.
ארכיטקטורה אשר פותחה על-ידי יצרן המשובצים החדשניים Multi-Tech® Systems מיועדת לספק זאת ליצרנים קטנים ובינוניים. ה-Universal IP™ של Multi-Tech הוא מימוש יחיד של מחסנית פרוטוקול ה-IP המופעל באורח שווה על מודמים מרובים המממשים כל טכנולוגיית תקשורת חשובה, החל מה-HSPA, GPRS ו-CDMA ועד Wi-Fi ו-Ethernet. Universal IP מממש פרוטוקולים הכוללים DNS resolve, FTP client, Ping, POP3 client, PPP (dialout), SMTP client, TCP RAW client and server, UDP RAW client and server, PAP and CHAP authentication, כמו גם פונקציות תקשורת מגוונות נוספות המיועדות ליישומי M2M (ראה איור 1).
כל מודם Universal IP מאמץ גם את הקצבת הפינים Universal Socket (ראה איור 2), שפירושה הוא שמפתחי המשובצים יכולים להחליף מודם אחד באחר מבלי לתכנן מחדש את הכרטיס; הם יכולים גם להשתמש באותו קוד יישום כדי לפקח על המודם בכל גרסאות המוצר. יתר על כן, Multi-Tech מחויבת לשמור על API Universal IP יציב לטווח הארוך. פירושו, לדוגמה, הוא ש-OEMs יכולים להתעלם מהשינויים במערך השבבים. כדוגמת משתמשים משובצים של מודולים סלולריים, על Multi-Tech לתכנן מחדש את המודמים שלה כאשר מערך שבבים מתיישן, אולם המשתמשים של מודמים של Multi-Tech אינם חשים בהבדל, מאחר שה-API של Universal IP נשאר ללא שינוי, כמו גם חלוקת הפינים של Universal Socket.
מימוש המחסנית של Universal IP תלוי בארכיטקטורת החומרה של המודמים: במערך שבבים סלולרי, מחסנית ה-IP מותקנת על תחום הבסיס, שהוא התכנון הקנייני של יצרן מערך השבבים. כאשר תחום הבסיס משתנה, כך משתנה גם מחסנית ה-IP, והמשתמשים אינם יכולים לפקח על כך.
במוצרי ה-Universal IP של Multi-Tech, מחסנית הפרוטוקולים ממוקמת על מעבד דיסקרטי, בנפרד ממערך השבבים הסלולרי (ראה איור 3). מאחר של-Multi-Tech יש שליטה כוללת על המעבד והתוכנה שהוא מריץ, היא יכולה להבטיח שהממשק שלה למערכת המשתמש נשאר יציב במרוצת הזמן ובכל התחום המלא של מודמים. התוצאה היא שהממשק בין היישום והאינטרנט הוא תמיד Universal IP, ולא המטרה הנעה המוצגת על-ידי יצרני המודולים.
המחסנית מְתקשרת עם מערכת המשתמש דרך ממשק טורי. פעולת המחסנית מבוקרת בעזרת מערך של פקודות AT פשוטות המוכרות לכל מי שעסק בתכנון בעזרת מודמים. למעשה, דבר זה מרמז על שני הפירושים של מונח ה”אוניברסלי” ב-Universal IP: אוניברסלי בכל המודמים הרצים במחסנית ה-Universal IP, אך גם ישים אוניברסלית על-ידי מתכנני המשובצים, מאחר שכל מיקרו-בקר בעל ממשק טורי יכול להפיק פקודות AT, וסט הפקודות של הAT- מזוהה על-ידי (כמעט) כל המפתחים של מערכות משובצות.
הארכיטקטורה של מוצרי ה-Universal IP, על המעבד הדיסקרטי שלהם, מאפשרת גם מימוש על-ידי Multi-Tech של מחסנית IP בעלת תכונות התואמות את צורכי המשתמשים המשובצים. לדוגמה, Multi-Tech כוללת פונקציית Auto-Connect במודמים Universal IP שלה: במקרה שההתקן יתנתק מהרשת, הוא ישאף להתחבר מחדש אוטומטית וללא התערבות האדם. ניתן גם לעצב את המחסנית כדי להעביר באופן מחזורי את התעבורה לרשת סלולרית (פונקציית Keep Alive). ספקי רשתות סלולריות אחדים מנתקים אוטומטית התקנים שהיו רדומים בפרק זמן מסוים, נוהג שאולי הגיוני עבור שפופרות אולם אינו תואם התקנים משובצים. פונקציה זו מבטיחה שהרשת חשה שהמודם עדיין פעיל.
סיכום
שפופרת הטלפון הנייד מהווה שוק ה-OEM בעל הנפח הגבוה ביותר בעולם, ועסקי מערכי השבבים מכוונים אל הצרכים של פחות מ-20 יצרנים. על-ידי הוצאת מחסנית ה-IP ממערך השבבים לתוך מעבד בעל בקרה עצמית, ה-Universal IP של Multi-Tech מספק שיטה להיענות לצורכי היישום וליצור מחזורי חיים עבור אלפי ה-OEMs המשובצים הזקוקים להתקנים כדי להתחבר לאינטרנט דרך רשתות סלולריות או אמצעים אחרים.
מידע נוסף על המודם הסלולרי החכם iCell SocketModem ומוצרי Multi-Tech נוספים הכוללים Universal IP ניתן למצוא באתר www.MultiTech.com.
ריקי ביילי (Rick Bailey), הינו מנהל מוצר בכיר בחברת מולטי טק מערכות (Multi-Tech Systems)
הכתבה באדיבות Telsys נציגת Multi Tech בישראל.
