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移动端

作为物联网四大支撑技术之一的M2M,你真的了解吗?

全球已经有超过四分之一的企业在应用 M2M 技术,随着 M2M 技术越来越普遍,越来越多的企业意识到 M2M 技术的无限可能性:不仅能使企业内部业务流程自动化,还能够驱动新的客户体验。

作者:佚名来源:技术箱|2018-07-06 06:41

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现阶段,许多公司都在引进新的面向客户的相关产品和服务以改善现有的产品,增加收益并且创造新的收益机会。根据跨国通讯公司沃达丰的M2M晴雨表数据,在已经应用 M2M 技术的企业中,有66%声称他们的战略侧重于外部利益相关者,M2M 的趋势已经显而易见。

全球已经有超过四分之一的企业在应用 M2M 技术,随着 M2M 技术越来越普遍,越来越多的企业意识到 M2M 技术的无限可能性:不仅能使企业内部业务流程自动化,还能够驱动新的客户体验。

一、什么是 M2M

M2M

“M2M”是“Machine-to-Machine”的缩写,它是将数据从一台终端传送到另一台终端,也就是就是机器与机器的对话。比如我们上班用的门禁卡,超市的条码扫描,再比如日前比较流行的 NFC手机支付。从它的功能和潜在用途角度看,M2M 引起了整个“物联网”的产生。

二、M2M 的基本特征

M2M 有以下三个基本特征:数据和节点(DEP)、通信网络、数据融合点(DIP)。

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DEP 和 DIP 可以用于任何子系统集成。例如,一个完整的过程(X)到一个 IT 应用(Y)。图中显示了三要素之间的相互关系。这个解决方案也被称为“端对端的 M2M”。(X)和应用(Y)构成了事实上的功能端点。

一般而言,一个数据端点(DEP)指的是一个微型计算机系统,一个连接到程序或者是更高层次子系统的端点。另一个端点连接到通信网络。在大多数的 M2M 应用中,都有几个 DEP。另一方面,一个典型的 M2M 应用只有一个数据结合点。虽说是这样,但是可以设想 M2M 应用有多个 DIP。对于 DIP 没有硬性的规定。例如可以形成一个互联网服务器或特殊的软件应用在交通控制主机。

M2M 应用的信息流也未必是面向服务器的。相反,DIP 和 DIP 之间的直接通信路线是被支持的,还有单个 DEP 之间直接和间接的联系,就像我们所熟知的 P2P(Peer-to-Peer)联系一样。

如上所述,M2M 应用的通信网络是DEP(数据终点)和DIP(数据集成电)之间的中央连接部分。就物理部分来说,这种网络的建立可以使用局域网、无线网络、电话网络/ISDN,或者是类似的。

三、M2M 的构成

无论哪一种 M2M 技术或应用,都会涉及到几个重要的技术部分:机器、M2M 硬件、通信网络、中间件。

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1. 机器(Machines)

实现 M2M 的第一步就是从机器/设备中获得数据,然后把它们通过网络发送出去。使机器具备“说话”(talk)能力的基本方法有两种:生产设备的时候嵌入 M2M 硬件;对已有机器进行改装,使其具备通信/联网能力。

2. M2M硬件(M2M Hardware)

M2M 硬件是使机器获得远程通信和联网能力的部件。现在的 M2M 硬件产品可分为五种。

  • 嵌入式硬件:嵌入到机器里面,使其具备网络通信能力。常见的产品是支持GSM/GPRS 或CDMA无线移动通信网络的无线嵌入数据模块。典型产品有:Nokia12 GSM 嵌入式无线数据模块;Sony Ericsson 的 GR 48和GT 48;Motorola 的 G18/G20 for GSM,C18 for CDMA;Siemens 的用于 GSM 网络的 TC45、TC35i、MC35i 嵌入模块。
  • 可组装硬件:在 M2M 的工业应用中,厂商拥有大量不具备 M2M 通信和连网能力的设备仪器,可改装硬件就是为满足这些机器的网络通信能力而设计的。实现形式也各不相同,包括从传感器收集数据的 I/O 设备(I/O Devices);完成协议转换功能,将数据发送到通信网络的连接终端(Connectivity Terminals);有些 M2M 硬件还具备回控功能。典型产品有:Nokia 30/31 for GSM 连接终端。
  • 调制解调器:上面提到嵌入式模块将数据传送到移动通信网络上时,起的就是调制解调器的作用。如果要将数据通过公用电话网络或者以太网送出,分别需要相应的 Modem。典型产品有:BT-SeriesCDMA、GSM 无线数据 Modem 等。
  • 传感器:传感器可分成普通传感器和智能传感器两种。智能传感器(Smart Sensor)是指具有感知能力、计算能力和通信能力的微型传感器。由智能传感器组成的传感器网络(Sensor Network)是 M2M 技术的重要组成部分。一组具备通信能力的智能传感器以 Ad Hoc 方式构成无线网络,协作感知、采集和处理网络覆盖的地理区域中感知对象的信息,并发布给观察者。也可以通过GSM网络或卫星通信网络将信息传给远方的 IT 系统。典型产品如 Intel。
  • 识别标识:识别标识如同每台机器、每个商品的“身份证”,使机器之间可以相互识别和区分。常用的技术如条形码技术、射频识别卡 RFID 技术(Radio-Frequency Identification)等。标识技术已经被广泛用于商业库存和供应链管理。

3. 通信网络(Communication Network)

网络技术彻底改变了我们的生活方式和生存面貌,我们生活在一个网络社会。今天,M2M 技术的出现,使得网络社会的内涵有了新的内容。网络社会的成员除了原有人、计算机、IT 设备之外,数以亿计的非 IT 机器/设备正要加入进来。随着 M2M 技术的发展,这些新成员的数量和其数据交换的网络流量将会迅速地增加。

通信网络在整个 M2M 技术框架中处于核心地位,包括:广域网(无线移动通信网络、卫星通信网络、Internet、公众电话网)、局域网(以太网、无线局域网 WLAN、Bluetooth)、个域网(ZigBee、传感器网络)。

在 M2M 技术框架中的通信网络中,有两个主要参与者,他们是网络运营商和网络集成商。尤其是移动通信网络运营商,在推动 M2M 技术应用方面起着至关重要的作用,他们是 M2M 技术应用的主要推动者。第三代移动通信技术除了提供语音服务之外,数据服务业务的开拓是其发展的重点。随着移动通信技术向3G的演进,必定将 M2M 应用带到一个新的境界。国外提供 M2M 服务的网络有 AT&T Wireless 的 M2M 数据网络计划,Aeris 的 MicroBurst 无线数据网络等。

4. 中间件(Middleware)

中间件包括两部分:M2M 网关、数据收集/集成部件。网关是 M2M 系统中的“翻译员”,它获取来自通信网络的数据,将数据传送给信息处理系统。主要的功能是完成不同通信协议之间的转换。典型产品如Nokia的 M2M 网关。

数据收集/集成部件是为了将数据变成有价值的信息。对原始数据进行不同加工和处理,并将结果呈现给需要这些信息的观察者和决策者。这些中间件包括:数据分析和商业智能部件,异常情况报告和工作流程部件,数据仓库和存储部件等。

四、M2M应用类别

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由于物联网产业快速起飞,更加需要 M2M 技术的统一标准化的整合;目前国际间有相当多的标准组织机构投入 M2M 标准化的研究工作,当中包含 ITU-T、ETSI、IETF、IEEE、3GPP、OMA、Zigbee 等联盟。依据每个标准组织的研究方向及重点,M2M 国际标准组织可分为整体架构类、感知延伸类、网路延伸类及业务应用类,每个类别的具体内容如下:

五、整体架构类

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针对 M2M 需求、点对点架构、标识解析、网路管理及安全等问题进行标准化研究,典型的标准组织有 ITU-TSG13、ETSITC SmartM2M、OneM2M、CCSATC10 等。

1. 感知延伸类

针对部分低传输速率和近距离无线通讯技术进行标准化,相关技术包含近距离无线通讯技术、感测网路与电信网路融合及轻量型IPv6技术,典型的标准组织有 IEEE802.15、IETF6LoWPAN 、CCSATC10、Zigbee联盟等。

2. 网路通讯类

针对 M2M 承载网路等进行转换和最佳化工作,有关的技术包含无线连线网路增加、核心网路增强、环境感知、异质网路融合等,典型的标准组织有 ITU-T、3GPP、CCSATC5、IETF、ETSI 等。

3. 业务应用类

针对企业应用、公众应用、跨企业应用及应用中介软体平台进行标准化,其重点应用领域包含智慧交通、智慧家居、智慧电网、健康医疗等,典型的标准组织有IETF、CCSATS10、ETSI、OGC 等。

六、M2M 和物联网的关系

作为物联网四大支撑技术之一,M2M 是物联网现阶段最普遍的应用形式。M2M 主要强调机器与机器,和机器对人的单一通信,是在一个相对封闭的环境下完成的;但物联网则更强调了万事万物之间的连接,相对来说更加开放。从通信技术来说,M2M 是以有线通信和无线通信广域网的通信为主,有一定的限制性;但在物联网中,凡是涉及到广域技术的都会一起协同工作。同时,物联网模块不单可以植入到机器,将来还可以植入动物、植物的体内来进行信息传送和信息感知。

M2M 只是物联网的一部分,是物联网的子集。只有当 M2M 规模化,普及化,并彼此之间通过网络来实现智能的融合和通信后,才能形成“物联网”。不可否认,M2M和物联网将是未来行业发展的重点和方向,它将彻底改变整个社会的工作和生活方式——更高的生产能力,更高的工作效率,更加轻松、便利、和谐的生活。

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【责任编辑:赵宁宁 TEL:(010)68476606】

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