物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)-第5章-M2M技術(shù)

1、 概述 M2M的體系結(jié)構(gòu)，協(xié)議，內(nèi)容 M2M應(yīng)用3 1 2 M2M前景和挑戰(zhàn) 4 目錄 5.1 概述 上世紀(jì)90年代中后期，隨著各種信息通 訊手段的發(fā)展，加之地球上各類設(shè)備的不斷增加， 人們開始越來越多的關(guān)注于如何對設(shè)備和資產(chǎn)進(jìn) 行有效監(jiān)視和控制，甚至如何用設(shè)備控制設(shè)備 “M2M”理念由此起源。 什么是M2M uM2MM2M是現(xiàn)階段物聯(lián)網(wǎng)最普遍的應(yīng)用形式，是現(xiàn)階段物聯(lián)網(wǎng)最普遍的應(yīng)用形式， 是實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)的第一步。是實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)的第一步。 u 未來的物聯(lián)網(wǎng)將是由無數(shù)個(gè)未來的物聯(lián)網(wǎng)將是由無數(shù)個(gè)M2MM2M系統(tǒng)構(gòu)系統(tǒng)構(gòu) 成，不同的成，不同的M2MM2M系統(tǒng)會負(fù)責(zé)不同的功能處理，系統(tǒng)會負(fù)責(zé)不同的功能處理，

2、 通過中央處理單元協(xié)同運(yùn)作，最終組成智能通過中央處理單元協(xié)同運(yùn)作，最終組成智能 化的社會系統(tǒng)化的社會系統(tǒng)。 相關(guān)概念 M2MM2M 傳感網(wǎng)傳感網(wǎng)物聯(lián)網(wǎng)物聯(lián)網(wǎng)泛在網(wǎng)絡(luò)泛在網(wǎng)絡(luò) 智慧地球智慧地球 應(yīng)用層 通信對象 網(wǎng)絡(luò)層 傳感器+ +近距離無線通信 （低速、低功耗） 傳感器網(wǎng)+ +近距離無線通信 RFIDRFID、二維碼 近距離中高速通信 內(nèi)置移動通信模塊各種終端 傳感器網(wǎng)+ +近距離無線通信 RFIDRFID、二維碼 近距離中高速通信 內(nèi)置移動通信模塊各種終端 通信終端：手機(jī)、上網(wǎng)卡等 物-物 物-物 人-物 物-物 人-物 人-人 不包括 一個(gè)或幾個(gè)網(wǎng)絡(luò) 初期：傳輸 后期：融合，協(xié)同 多網(wǎng)絡(luò)、

3、多技術(shù) 異構(gòu)協(xié)同智能： 跨技術(shù)、跨網(wǎng)絡(luò)、 跨行業(yè)、跨應(yīng)用 末端網(wǎng)/ /終端 基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò) 什么是M2M M2MM2M表達(dá)的是多種不同類型的通信技術(shù)有機(jī)表達(dá)的是多種不同類型的通信技術(shù)有機(jī) 的結(jié)合在一起的結(jié)合在一起 機(jī)器對機(jī)器（機(jī)器對機(jī)器（Machine to MachineMachine to Machine） 人對機(jī)器（人對機(jī)器（Man to MachineMan to Machine） 機(jī)器對人（機(jī)器對人（Machine to ManMachine to Man） 移動網(wǎng)絡(luò)對機(jī)器（移動網(wǎng)絡(luò)對機(jī)器（Mobile to MachineMobile to Machine） M2MM2M讓機(jī)器，設(shè)備，應(yīng)

4、用處理過程與后臺信息系讓機(jī)器，設(shè)備，應(yīng)用處理過程與后臺信息系 統(tǒng)共享信息，并與操作者共享信息。統(tǒng)共享信息，并與操作者共享信息。 什么是M2M M2MM2M（Machine/Man-to-Machine/ManMachine/Man-to-Machine/Man） 是一種以機(jī)器智能交互為核心的、網(wǎng)絡(luò)化的應(yīng)是一種以機(jī)器智能交互為核心的、網(wǎng)絡(luò)化的應(yīng) 用與服務(wù)。用與服務(wù)。 簡單地說，簡單地說，M2MM2M是指機(jī)器之間的互聯(lián)互通。是指機(jī)器之間的互聯(lián)互通。 M2M M2M 技術(shù)使所有機(jī)器設(shè)備都具備連網(wǎng)和通信能技術(shù)使所有機(jī)器設(shè)備都具備連網(wǎng)和通信能 力，它讓機(jī)器、人與系統(tǒng)之間實(shí)現(xiàn)超時(shí)空的無力，它讓機(jī)器、人與系

5、統(tǒng)之間實(shí)現(xiàn)超時(shí)空的無 縫連接?？p連接。 M2MM2M通信技術(shù)綜合了通信和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，將遍布通信技術(shù)綜合了通信和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，將遍布 在日常生產(chǎn)生活中的機(jī)器設(shè)備連接成網(wǎng)絡(luò)，使在日常生產(chǎn)生活中的機(jī)器設(shè)備連接成網(wǎng)絡(luò)，使 這些設(shè)備變得更加這些設(shè)備變得更加“智能智能”，從而可以創(chuàng)造出，從而可以創(chuàng)造出 豐富的應(yīng)用，給人們的日常生活、工業(yè)生產(chǎn)等豐富的應(yīng)用，給人們的日常生活、工業(yè)生產(chǎn)等 帶來新一輪的變革。帶來新一輪的變革。 M2M示意圖 什么是M2M M2MM2M（Machine to MachineMachine to Machine）機(jī)器與機(jī)器之間）機(jī)器與機(jī)器之間 自動的數(shù)據(jù)交換。自動的數(shù)據(jù)交換。 包括傳統(tǒng)意義

6、上的機(jī)器，如汽車、自動售貨機(jī)等包括傳統(tǒng)意義上的機(jī)器，如汽車、自動售貨機(jī)等 也包括虛擬意義上的機(jī)器，如軟件等也包括虛擬意義上的機(jī)器，如軟件等 基于通用通信網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)的機(jī)器與機(jī)器之間的基于通用通信網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)的機(jī)器與機(jī)器之間的 “交流交流”引出了所謂引出了所謂“物聯(lián)網(wǎng)物聯(lián)網(wǎng)”的概念，其的概念，其 設(shè)想是：設(shè)想是： 在未來機(jī)器與機(jī)器之間能夠通過通信媒 介，像人與人之間一樣進(jìn)行交流，并且 這種交流是自主的、具有一定智能的 （European Telecommunication Standards Institute, ETSI） （Third Generation Partnership Project，3

7、GPP） （China Communications Standards Association CCSA） 研究M2M的 各大標(biāo)準(zhǔn) 化組織 歐洲電信 標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會 第三代協(xié)作 項(xiàng)目組織 中國通信標(biāo) 準(zhǔn)化協(xié)會 ETSI M2M 通信功能體系架構(gòu) 標(biāo)準(zhǔn)化組織項(xiàng)目內(nèi)容 3GPP標(biāo)準(zhǔn)化工作 3GPP FS_M2M 這個(gè)項(xiàng)目是這個(gè)項(xiàng)目是3GPP 3GPP 針對針對M2M M2M 通信進(jìn)行的可行性研究報(bào)告，由通信進(jìn)行的可行性研究報(bào)告，由SA1 SA1 負(fù)負(fù) 責(zé)相關(guān)研究工作。研究報(bào)告責(zé)相關(guān)研究工作。研究報(bào)告3GPP 3GPP 系統(tǒng)中支持系統(tǒng)中支持M2MM2M通信的可行性研通信的可行性研 究究于于2005 20

8、05 年年9 9 月立項(xiàng)，月立項(xiàng)，2007 2007 年年3 3 月完成月完成 NIMTC 重點(diǎn)研究支持機(jī)器類型通信對移動通信網(wǎng)絡(luò)的增強(qiáng)要求，包括對重點(diǎn)研究支持機(jī)器類型通信對移動通信網(wǎng)絡(luò)的增強(qiáng)要求，包括對 GSMGSM、UTRANUTRAN、EUTRAN EUTRAN 的增強(qiáng)要求，以及對的增強(qiáng)要求，以及對GPRSGPRS，EPC EPC 等核心網(wǎng)絡(luò)等核心網(wǎng)絡(luò) 的增強(qiáng)要求的增強(qiáng)要求 FS_MTCe 支持機(jī)器類型通信的增強(qiáng)研究是計(jì)劃在支持機(jī)器類型通信的增強(qiáng)研究是計(jì)劃在R11 R11 階段立項(xiàng)的新研究項(xiàng)目。階段立項(xiàng)的新研究項(xiàng)目。 主要負(fù)責(zé)研究支持位于不同主要負(fù)責(zé)研究支持位于不同PLMN PLMN 域

9、的域的MTC MTC 設(shè)備之間的通信的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備之間的通信的網(wǎng)絡(luò) 優(yōu)化技術(shù)。此項(xiàng)目的研究需要與優(yōu)化技術(shù)。此項(xiàng)目的研究需要與ETSITCM2METSITCM2M中的相關(guān)研究保持協(xié)同。中的相關(guān)研究保持協(xié)同。 FS_AMTC 本研究項(xiàng)目旨在尋找本研究項(xiàng)目旨在尋找E.164 E.164 的替代，的替代， 用于標(biāo)識機(jī)器類型終端以及用于標(biāo)識機(jī)器類型終端以及 終端之間的路由消息，終端之間的路由消息， 是是R11 R11 階段新立項(xiàng)的研究課題，階段新立項(xiàng)的研究課題， 已于已于2010 2010 年年2 2月啟動。月啟動。 SIMTC 支持機(jī)器類型通信的系統(tǒng)增強(qiáng)研究，此為支持機(jī)器類型通信的系統(tǒng)增強(qiáng)研究，此為R11

10、 R11 階段的新研究課題。階段的新研究課題。 在在FS_MTCe FS_MTCe 項(xiàng)目的基礎(chǔ)上，研究項(xiàng)目的基礎(chǔ)上，研究R10 R10 階段階段NIMTC NIMTC 的解決方案的增強(qiáng)的解決方案的增強(qiáng) 型版本。型版本。 項(xiàng)目 (1) TC5WG7 完成了移動M2M 業(yè)務(wù)研究報(bào)告，描述了M2M 的典型應(yīng)用、 分析了M2M 的商業(yè)模式、業(yè)務(wù)特征以及流量模型，給出了M2M 業(yè)務(wù)標(biāo) 準(zhǔn)化的建議。 (2) TC5WG9 于2010 年立項(xiàng)的支持M2M 通信的移動網(wǎng)絡(luò)技術(shù)研究， 任 務(wù)是跟蹤3GPP 的研究進(jìn)展，結(jié)合國內(nèi)需求， 研究M2M通信對RAN 和核 心網(wǎng)絡(luò)的影響及其優(yōu)化方案等。 (3) TC10W

11、G2M2M 業(yè)務(wù)總體技術(shù)要求， 定義M2M業(yè)務(wù)概念、描述M2M 場景和業(yè)務(wù)需求、系統(tǒng)架構(gòu)、接口以及計(jì)費(fèi)認(rèn)證等要求。 (4) TC10WG2M2M通信應(yīng)用協(xié)議技術(shù)要求，規(guī)定M2M通信系統(tǒng)中端到 端的協(xié)議技術(shù)要求。 CCSA 標(biāo) 準(zhǔn)化工作 各個(gè)組織對M2M的理解均不 同，M2M也沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。除了， ETSI,3GPP等標(biāo)準(zhǔn)化組織推進(jìn)M2M 標(biāo)準(zhǔn)化的進(jìn)程之外，也有一些運(yùn)營 商制定相關(guān)的一些標(biāo)準(zhǔn)。 5.2 M2M的體系結(jié) 構(gòu)、協(xié)議、內(nèi)容 機(jī)器 應(yīng)用 中間件 M2M終端通信網(wǎng)絡(luò) M2M系統(tǒng)構(gòu)架 具體系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 接收遠(yuǎn)程接收遠(yuǎn)程M2MM2M平臺激活指令平臺激活指令 本地故障報(bào)警本地故障報(bào)警 數(shù)據(jù)通信數(shù)據(jù)

12、通信 遠(yuǎn)程升級遠(yuǎn)程升級 使用短消息使用短消息/ /彩信彩信/GPRS/GPRS等幾種接口通信協(xié)等幾種接口通信協(xié) 議與議與M2MM2M平臺進(jìn)行通信平臺進(jìn)行通信 終端設(shè)備（終端設(shè)備（TE）: 主要完成行業(yè)數(shù)字模擬量的采集和轉(zhuǎn)主要完成行業(yè)數(shù)字模擬量的采集和轉(zhuǎn) 化化 無線模塊（無線模塊（MT，移動終端），移動終端）: 主要完成數(shù)據(jù)傳輸、終主要完成數(shù)據(jù)傳輸、終 端狀態(tài)檢測、鏈路檢測及系統(tǒng)通信功能端狀態(tài)檢測、鏈路檢測及系統(tǒng)通信功能 行業(yè)專用終端行業(yè)專用終端 無線調(diào)制解調(diào)器無線調(diào)制解調(diào)器:又稱為無線模塊，具有終端管理模塊功能和無線接入能力。又稱為無線模塊，具有終端管理模塊功能和無線接入能力。 用于在行業(yè)監(jiān)控

13、終端與系統(tǒng)間無線收發(fā)數(shù)據(jù)用于在行業(yè)監(jiān)控終端與系統(tǒng)間無線收發(fā)數(shù)據(jù) 手持設(shè)備手持設(shè)備:通常具有查詢通常具有查詢M2MM2M終端設(shè)備狀態(tài)、遠(yuǎn)程監(jiān)控行業(yè)作業(yè)現(xiàn)場和處理辦終端設(shè)備狀態(tài)、遠(yuǎn)程監(jiān)控行業(yè)作業(yè)現(xiàn)場和處理辦 公文件等功能公文件等功能 。 終端管理模塊終端管理模塊為為軟件模塊軟件模塊，可以位于可以位于TETE 或或MTMT設(shè)備中，主要負(fù)責(zé)維護(hù)和管理通信設(shè)備中，主要負(fù)責(zé)維護(hù)和管理通信 及應(yīng)用功能，為應(yīng)用層提供安全可靠和及應(yīng)用功能，為應(yīng)用層提供安全可靠和 可管理的通信服務(wù)可管理的通信服務(wù)。 M2MM2M管理平臺為客戶提供統(tǒng)一的移動行業(yè)終管理平臺為客戶提供統(tǒng)一的移動行業(yè)終 端管理、終端設(shè)備鑒權(quán)端管理、終端

14、設(shè)備鑒權(quán) 支持多種網(wǎng)絡(luò)接入方式，提供標(biāo)準(zhǔn)化的接支持多種網(wǎng)絡(luò)接入方式，提供標(biāo)準(zhǔn)化的接 口使得數(shù)據(jù)傳輸簡單直接口使得數(shù)據(jù)傳輸簡單直接 提供數(shù)據(jù)路由、監(jiān)控、用戶鑒權(quán)、內(nèi)容計(jì)提供數(shù)據(jù)路由、監(jiān)控、用戶鑒權(quán)、內(nèi)容計(jì) 費(fèi)等管理功能費(fèi)等管理功能 GPRS接入模塊接入模塊: 使用使用GPRS方式與方式與M2M終端傳送數(shù)據(jù)終端傳送數(shù)據(jù) 行業(yè)網(wǎng)關(guān)接入模塊行業(yè)網(wǎng)關(guān)接入模塊: 負(fù)責(zé)完成行業(yè)網(wǎng)關(guān)的接入，通過行負(fù)責(zé)完成行業(yè)網(wǎng)關(guān)的接入，通過行 業(yè)網(wǎng)關(guān)完成與短信網(wǎng)關(guān)、彩信網(wǎng)關(guān)的接入，最終完成與業(yè)網(wǎng)關(guān)完成與短信網(wǎng)關(guān)、彩信網(wǎng)關(guān)的接入，最終完成與 M2M終端的通信終端的通信 通信接入模塊通信接入模塊 終端接入模塊終端接入模塊: 負(fù)責(zé)

15、負(fù)責(zé)M2M平臺系統(tǒng)通過行業(yè)網(wǎng)關(guān)或平臺系統(tǒng)通過行業(yè)網(wǎng)關(guān)或GGSN與與M2M終端收發(fā)終端收發(fā) 協(xié)議消息的解析和處理協(xié)議消息的解析和處理 數(shù)據(jù)庫模塊數(shù)據(jù)庫模塊: 保存各類配置數(shù)據(jù)、終端信息、集團(tuán)客戶（保存各類配置數(shù)據(jù)、終端信息、集團(tuán)客戶（EC）信息、簽）信息、簽 約信息和黑約信息和黑/白名單、業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)、信息安全信息、業(yè)務(wù)故障信息等白名單、業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)、信息安全信息、業(yè)務(wù)故障信息等 應(yīng)用接入模塊應(yīng)用接入模塊: 實(shí)現(xiàn)實(shí)現(xiàn)M2M應(yīng)用系統(tǒng)到應(yīng)用系統(tǒng)到M2M平臺的接入平臺的接入 業(yè)務(wù)處理模塊業(yè)務(wù)處理模塊: 是是M2M平臺的核心業(yè)務(wù)處理引擎，實(shí)現(xiàn)平臺的核心業(yè)務(wù)處理引擎，實(shí)現(xiàn)M2M平臺系統(tǒng)的平臺系統(tǒng)的 業(yè)務(wù)消息的集中

16、處理和控制業(yè)務(wù)消息的集中處理和控制 Web模塊模塊: 提供提供Web方式操作維護(hù)與配置功能方式操作維護(hù)與配置功能 M2MM2M終端獲得了信息以后，本身并不處理這終端獲得了信息以后，本身并不處理這 些信息，而是將這些信息集中到應(yīng)用平臺些信息，而是將這些信息集中到應(yīng)用平臺 上來，由應(yīng)用系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)邏輯上來，由應(yīng)用系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)邏輯。 把把感知和傳輸來的信息進(jìn)行分析和處理，感知和傳輸來的信息進(jìn)行分析和處理， 做出正確的控制和決策，實(shí)現(xiàn)智能化的管做出正確的控制和決策，實(shí)現(xiàn)智能化的管 理、應(yīng)用和服務(wù)理、應(yīng)用和服務(wù) M2MM2M系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)與影響 1.1.多數(shù)性多數(shù)性 設(shè)備的數(shù)量在數(shù)量級上的增加將導(dǎo)致

17、應(yīng)用程設(shè)備的數(shù)量在數(shù)量級上的增加將導(dǎo)致應(yīng)用程 序結(jié)構(gòu)和網(wǎng)絡(luò)負(fù)載的壓力序結(jié)構(gòu)和網(wǎng)絡(luò)負(fù)載的壓力 移動網(wǎng)絡(luò)在設(shè)計(jì)時(shí)并沒有考慮這些移動網(wǎng)絡(luò)在設(shè)計(jì)時(shí)并沒有考慮這些M2MM2M設(shè)備設(shè)備 2.2.多樣性多樣性 M2MM2M應(yīng)用程序的實(shí)現(xiàn)導(dǎo)致了大量有多種需求的應(yīng)用程序的實(shí)現(xiàn)導(dǎo)致了大量有多種需求的 設(shè)備的出現(xiàn)。設(shè)備的出現(xiàn)。 帶來異構(gòu)性，對互操作能力是一大挑戰(zhàn)帶來異構(gòu)性，對互操作能力是一大挑戰(zhàn) 3.3.不可見性不可見性 設(shè)備必須很少或不需要人的控制，這就要求設(shè)備必須很少或不需要人的控制，這就要求 設(shè)備管理被無縫地集成到服務(wù)和網(wǎng)絡(luò)管理中。設(shè)備管理被無縫地集成到服務(wù)和網(wǎng)絡(luò)管理中。 M2M系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)與影響 4.4.

18、臨界性臨界性 一些應(yīng)用（如智能電網(wǎng)上的電壓、生命保一些應(yīng)用（如智能電網(wǎng)上的電壓、生命保 障系統(tǒng)等）在延遲和可靠性上有嚴(yán)格要求，障系統(tǒng)等）在延遲和可靠性上有嚴(yán)格要求， 這將挑戰(zhàn)和超越現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)的能力這將挑戰(zhàn)和超越現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)的能力 5.5.隱私問題隱私問題 設(shè)備管理被集成到通信系統(tǒng)中，意味著對設(shè)備管理被集成到通信系統(tǒng)中，意味著對 于設(shè)備上數(shù)據(jù)的隱私問題和安全問題成為于設(shè)備上數(shù)據(jù)的隱私問題和安全問題成為 人們關(guān)注的問題之一人們關(guān)注的問題之一 從技術(shù)層面看，各環(huán)節(jié)發(fā)展現(xiàn)狀及主要難點(diǎn)各不相同 1.現(xiàn)狀：能滿足部分應(yīng)用 短距離為主，嵌入式基本實(shí)現(xiàn)， 功耗有待改進(jìn)，目前能滿足部 分應(yīng)用 2.難點(diǎn)：技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)及成本

19、成為障 礙 技術(shù)協(xié)議和標(biāo)準(zhǔn)存在多種，且 各有優(yōu)劣，目前處于混戰(zhàn) 由于技術(shù)的發(fā)展不足以支撐終 端成本的下降，成本成為重要 障礙因素 3.熱點(diǎn)：業(yè)內(nèi)關(guān)注ZigBee和RFID ZigBee功耗低，成本低50美分， 組網(wǎng)方便，但缺乏安全規(guī)范及 完善的標(biāo)準(zhǔn) RFID成本高，無源單向，未來 重點(diǎn)研究超高頻和有源RFID， 推向民用 應(yīng)用域網(wǎng)絡(luò)域終端域 1.基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)層面：能夠支撐 從帶寬、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)方面， 基本能夠支撐。未來對 于流量的增加應(yīng)如何合 理利用帶寬和網(wǎng)絡(luò)資源 成為業(yè)內(nèi)關(guān)注熱點(diǎn) 2.業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)層面： 支撐層從垂直向水平融 合存在不足，需要搭建 水平分層業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)體系 目前IP資源的緊缺 1.借助云計(jì)算

20、等新的運(yùn)算處理 系統(tǒng)來處理信息和輔助決策 2.復(fù)雜的應(yīng)用層語言環(huán)境、內(nèi) 容管理等要求 1.傳感網(wǎng)和通信網(wǎng)的無縫連接 2.統(tǒng)一的協(xié)議棧 1.上下文感知技術(shù) 2.信息和數(shù)據(jù)集成處理技術(shù) 終端及網(wǎng)絡(luò)的融合網(wǎng)絡(luò)與應(yīng)用的融合 M2M技術(shù)組成 M2MM2M涉及到涉及到5 5個(gè)重要的技術(shù)部分，包括：個(gè)重要的技術(shù)部分，包括： 智能化機(jī)器智能化機(jī)器 M2MM2M硬件硬件 通信網(wǎng)絡(luò)通信網(wǎng)絡(luò) 中間件中間件 應(yīng)用應(yīng)用 1.智能化機(jī)器 實(shí)現(xiàn)實(shí)現(xiàn)M2MM2M的第一步就是從機(jī)器的第一步就是從機(jī)器/ /設(shè)備中獲取設(shè)備中獲取 數(shù)據(jù)，然后把它們通過網(wǎng)絡(luò)發(fā)送出去。使數(shù)據(jù)，然后把它們通過網(wǎng)絡(luò)發(fā)送出去。使 機(jī)器機(jī)器“開口說話開口說話”

21、，讓機(jī)器具備信息感知，讓機(jī)器具備信息感知 能力、信息加工（計(jì)算能力）、無線通信能力、信息加工（計(jì)算能力）、無線通信 能力。能力。 使機(jī)器具備使機(jī)器具備“說話說話”能力的基本方法有兩能力的基本方法有兩 種：種： 生產(chǎn)設(shè)備的時(shí)候嵌入生產(chǎn)設(shè)備的時(shí)候嵌入M2MM2M硬件硬件 對已有機(jī)器或設(shè)備進(jìn)行改裝，使其具有通信能對已有機(jī)器或設(shè)備進(jìn)行改裝，使其具有通信能 力力 M2M設(shè)備的特征 1.1.功能受限功能受限 大多數(shù)大多數(shù)M2MM2M設(shè)備的計(jì)算、存儲能力要比目前出設(shè)備的計(jì)算、存儲能力要比目前出 現(xiàn)的筆記本電腦或手機(jī)低幾個(gè)數(shù)量級現(xiàn)的筆記本電腦或手機(jī)低幾個(gè)數(shù)量級 2.2.低功率低功率 多數(shù)位于室外，不能輕易與電

22、源相連多數(shù)位于室外，不能輕易與電源相連 這將減少這將減少M(fèi)2MM2M程序之間的交互次數(shù)程序之間的交互次數(shù) 3.3.嵌入式嵌入式 部署后很難改變部署后很難改變 4.4.保持不變保持不變 設(shè)備更換率低設(shè)備更換率低 2.M2M硬件 M2MM2M硬件是使機(jī)器獲得遠(yuǎn)程通信和聯(lián)網(wǎng)功能硬件是使機(jī)器獲得遠(yuǎn)程通信和聯(lián)網(wǎng)功能 的部件。主要用于進(jìn)行信息的提取，從各的部件。主要用于進(jìn)行信息的提取，從各 種機(jī)器設(shè)備那里獲取數(shù)據(jù)，并傳到通信網(wǎng)種機(jī)器設(shè)備那里獲取數(shù)據(jù)，并傳到通信網(wǎng) 絡(luò)。絡(luò)。 現(xiàn)在的現(xiàn)在的M2MM2M硬件共分為硬件共分為5 5種：種： 嵌入式硬件：嵌入到機(jī)器中，使其具有網(wǎng)絡(luò)通嵌入式硬件：嵌入到機(jī)器中，使其具有

23、網(wǎng)絡(luò)通 信功能。常見的產(chǎn)品是支持信功能。常見的產(chǎn)品是支持GSM/GPRSGSM/GPRS或或CDMACDMA無無 線移動通信網(wǎng)絡(luò)的無線嵌入數(shù)據(jù)模塊。線移動通信網(wǎng)絡(luò)的無線嵌入數(shù)據(jù)模塊。 可組裝硬件：在可組裝硬件：在M2MM2M的工業(yè)應(yīng)用中，廠商擁有的工業(yè)應(yīng)用中，廠商擁有 大量不具備大量不具備M2MM2M通信和聯(lián)網(wǎng)能力的機(jī)器，可組通信和聯(lián)網(wǎng)能力的機(jī)器，可組 裝硬件就是為滿足這些機(jī)器的網(wǎng)絡(luò)通信能力而裝硬件就是為滿足這些機(jī)器的網(wǎng)絡(luò)通信能力而 設(shè)計(jì)的。包括從傳感器收集數(shù)據(jù)的設(shè)計(jì)的。包括從傳感器收集數(shù)據(jù)的I/OI/O設(shè)備，設(shè)備， 將數(shù)據(jù)發(fā)送到通信網(wǎng)絡(luò)的連接終端，有些將數(shù)據(jù)發(fā)送到通信網(wǎng)絡(luò)的連接終端，有些M2

24、MM2M 硬件還具備回控功能。硬件還具備回控功能。 調(diào)制解調(diào)器：嵌入式模塊要將數(shù)據(jù)傳送到移動調(diào)制解調(diào)器：嵌入式模塊要將數(shù)據(jù)傳送到移動 通信網(wǎng)路，起到的就是調(diào)制解調(diào)器的作用。如通信網(wǎng)路，起到的就是調(diào)制解調(diào)器的作用。如 果要將數(shù)據(jù)通過公用電話網(wǎng)絡(luò)或以太網(wǎng)送出，果要將數(shù)據(jù)通過公用電話網(wǎng)絡(luò)或以太網(wǎng)送出， 則需要相應(yīng)的則需要相應(yīng)的ModemModem。 智能傳感器：具有感知能力、計(jì)算能力和通信智能傳感器：具有感知能力、計(jì)算能力和通信 能力的微型傳感器。由智能傳感器組成的傳感能力的微型傳感器。由智能傳感器組成的傳感 網(wǎng)絡(luò)是網(wǎng)絡(luò)是M2MM2M技術(shù)的重要組成部分。一組具備通技術(shù)的重要組成部分。一組具備通 信能

25、力的智能傳感器以信能力的智能傳感器以Ad HocAd Hoc方式構(gòu)成無線網(wǎng)方式構(gòu)成無線網(wǎng) 絡(luò)，協(xié)作感知、采集和處理網(wǎng)絡(luò)覆蓋的地理區(qū)絡(luò)，協(xié)作感知、采集和處理網(wǎng)絡(luò)覆蓋的地理區(qū) 域中感知對象的信息并發(fā)布給觀察者；也可以域中感知對象的信息并發(fā)布給觀察者；也可以 通過通過GSMGSM網(wǎng)絡(luò)或衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)將信息傳給網(wǎng)絡(luò)或衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)將信息傳給ITIT系系 統(tǒng)。統(tǒng)。 識別標(biāo)識：如同每個(gè)機(jī)器，每個(gè)商品的識別標(biāo)識：如同每個(gè)機(jī)器，每個(gè)商品的“身份身份 證證”，使機(jī)器之間可以相互識別和區(qū)分。常用，使機(jī)器之間可以相互識別和區(qū)分。常用 的技術(shù)包括條形碼技術(shù)，的技術(shù)包括條形碼技術(shù)，RFIDRFID技術(shù)等。技術(shù)等。 3.通信

26、網(wǎng)絡(luò) 將信息傳送到目的地。通信網(wǎng)絡(luò)在將信息傳送到目的地。通信網(wǎng)絡(luò)在M2MM2M技術(shù)技術(shù) 中處于核心地位。包括：中處于核心地位。包括： 廣域網(wǎng)（無線移動通信網(wǎng)絡(luò)、衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)、廣域網(wǎng)（無線移動通信網(wǎng)絡(luò)、衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)、 InternetInternet、公眾電話網(wǎng)等）、公眾電話網(wǎng)等） 局域網(wǎng)（以太網(wǎng)、無線局域網(wǎng)、局域網(wǎng)（以太網(wǎng)、無線局域網(wǎng)、BluetoothBluetooth） 個(gè)域網(wǎng)（個(gè)域網(wǎng)（ZigBeeZigBee、傳感器網(wǎng)絡(luò)）、傳感器網(wǎng)絡(luò)） 4.中間件 中間件包括兩部分中間件包括兩部分 M2MM2M網(wǎng)關(guān)：是網(wǎng)關(guān)：是M2MM2M系統(tǒng)中的翻譯員，它獲取來自系統(tǒng)中的翻譯員，它獲取來自 通信網(wǎng)絡(luò)的數(shù)

27、據(jù)，將數(shù)據(jù)傳輸給信息處理系統(tǒng)。通信網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)傳輸給信息處理系統(tǒng)。 其主要功能是完成不同通信協(xié)議之間的轉(zhuǎn)換其主要功能是完成不同通信協(xié)議之間的轉(zhuǎn)換 數(shù)據(jù)收集數(shù)據(jù)收集/ /集成部件：此部件是為了將數(shù)據(jù)變集成部件：此部件是為了將數(shù)據(jù)變 成有價(jià)值的信息。對原始數(shù)據(jù)進(jìn)行不同加工和成有價(jià)值的信息。對原始數(shù)據(jù)進(jìn)行不同加工和 處理，并將結(jié)果呈現(xiàn)給這些信息的觀察者和決處理，并將結(jié)果呈現(xiàn)給這些信息的觀察者和決 策者。這些中間件包括：數(shù)據(jù)分析和商業(yè)智能策者。這些中間件包括：數(shù)據(jù)分析和商業(yè)智能 部件，異常情況報(bào)告和工作流程部件，數(shù)據(jù)倉部件，異常情況報(bào)告和工作流程部件，數(shù)據(jù)倉 庫和存儲部件等。庫和存儲部件等。 5

28、.應(yīng)用 在在M2MM2M系統(tǒng)中，應(yīng)用的主要功能是通系統(tǒng)中，應(yīng)用的主要功能是通 過數(shù)據(jù)融合、數(shù)據(jù)挖掘等技術(shù)把感知和傳過數(shù)據(jù)融合、數(shù)據(jù)挖掘等技術(shù)把感知和傳 輸來的信息進(jìn)行分析和處理，為決策和控輸來的信息進(jìn)行分析和處理，為決策和控 制提供依據(jù)，實(shí)現(xiàn)智能化的制提供依據(jù)，實(shí)現(xiàn)智能化的M2MM2M業(yè)務(wù)應(yīng)用和業(yè)務(wù)應(yīng)用和 服務(wù)。服務(wù)。 傳感器及其 網(wǎng)絡(luò)技術(shù) 通信網(wǎng)絡(luò)技 術(shù) 專用芯片、 模塊、終端 技術(shù) M2M平臺技 術(shù) 它們之間的結(jié)合技術(shù) 實(shí)現(xiàn)M2M主要涉及的關(guān)鍵技術(shù) IPv4地址正 在急速消耗 ，預(yù)計(jì)將于 2011年底告 罄 。 M2M技術(shù)的出 現(xiàn)，使得數(shù) 以億計(jì)的M2M 設(shè)備接入進(jìn) 網(wǎng)絡(luò) 。 IPv6采用

29、128 位地址長度 ，幾乎可以 不受限制地 提供地址。 設(shè)備眾多地址耗盡解決方法 IPv6技術(shù)是M2M通信網(wǎng)絡(luò)的重中之重 可以說IPv6構(gòu)筑M2M的基礎(chǔ)。 管理流業(yè) 務(wù)流并行 模式 M2M應(yīng)用模式 管理流業(yè) 務(wù)流分離 模式 WMMP(Wireless M2M Protocol)協(xié)議是為 實(shí)現(xiàn)M2M業(yè)務(wù)中M2M終端與M2M平臺之間、 M2M終端之間、M2M平臺與M2M應(yīng)用平臺 之間的數(shù)據(jù)通信過程而設(shè)計(jì)的應(yīng)用層協(xié)議 。 描述了M2M終端的基 本要求 規(guī)定了WMMP協(xié)議對 M2M終端的要求 提出了M2M終端的性 能要求和安全性要求 5.3 M2M應(yīng)用 為了解決各行業(yè)需求，M2M的業(yè)務(wù) 模型由三部分組

30、成：行業(yè)終端、移動通信 網(wǎng)絡(luò)、M2M應(yīng)用平臺。 目前全球M2M應(yīng)用主要集中于三大行業(yè)和三大領(lǐng)域 公共事業(yè)公共事業(yè)/ /服服 務(wù)務(wù) 交通運(yùn)輸交通運(yùn)輸 個(gè)人用戶個(gè)人用戶 批發(fā)零售批發(fā)零售 工業(yè)工業(yè)/ /制造業(yè)制造業(yè) 商業(yè)商業(yè)/ /服務(wù)業(yè)服務(wù)業(yè) 農(nóng)業(yè)農(nóng)業(yè) 開采開采/ /建筑建筑 金融金融 定位/跟蹤/ 導(dǎo)航 安全/監(jiān)控 移動支付及 管理 自動化和遠(yuǎn) 程管理 計(jì)量/檢測遠(yuǎn)程醫(yī)療 重點(diǎn)應(yīng)用重點(diǎn)應(yīng)用 日韓一直以推動個(gè)人業(yè)務(wù)為核心，公共事業(yè)剛剛起步以支撐U-Japan和U-Korea計(jì)劃 系統(tǒng)由監(jiān)護(hù)終端設(shè)備和無線專用傳感器節(jié)點(diǎn)構(gòu)成了 一個(gè)微型監(jiān)護(hù)網(wǎng)絡(luò)。醫(yī)療傳感器節(jié)點(diǎn)用來測量各種人體生 理指標(biāo)。傳感器節(jié)點(diǎn)將采集到的數(shù)據(jù)，通過無線通信方式 將數(shù)據(jù)發(fā)送至監(jiān)護(hù)終端設(shè)備，再由監(jiān)護(hù)終端上的通信裝置 將數(shù)據(jù)傳輸至服務(wù)器終端設(shè)備上，由專業(yè)醫(yī)護(hù)人員對數(shù)據(jù) 進(jìn)行觀察，提供必要的咨詢服務(wù)和醫(yī)療指導(dǎo)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程醫(yī) 療。 數(shù)據(jù)采集部分管理及業(yè)務(wù)平臺傳輸部分 負(fù)責(zé)采集 電表數(shù)據(jù) 傳輸數(shù)據(jù) 的通道 管理及應(yīng) 用 無線抄表系統(tǒng) 無線通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù) 信息采集技術(shù) 數(shù)據(jù)庫管理技術(shù) 智能