【正文】 第 8章 物聯(lián)網(wǎng) M2M 第 8章 物聯(lián)網(wǎng) M2M M2M概述 M2M的應(yīng)用 M2M的應(yīng)用舉例 —基于嵌入式 ARM 處理器的 M2M終端總體設(shè)計(jì) 第 8章 物聯(lián)網(wǎng) M2M M2M概述 M2M的基本概念 M2M是 MachinetoMachine/Man的簡稱，是一種以機(jī)器終端智能交互為核心的、網(wǎng)絡(luò)化的應(yīng)用與服務(wù)。它通過在機(jī)器內(nèi)部嵌入無線通信模塊，以無線通信等為接入手段，為客戶提供綜合的信息化解決方案，以滿足客戶對監(jiān)控、指揮調(diào)度、數(shù)據(jù)采集和測量等方面的信息化需求。 M2M根據(jù)其應(yīng)用服務(wù)對象可以分為個(gè)人、家庭、行業(yè)三大類。 第 8章 物聯(lián)網(wǎng) M2M 到底什么是 M2M？從廣義上說， M2M代表機(jī)器對機(jī)器(Machine to Machine)、人對機(jī)器 (Man to Machine)、機(jī)器對人(Machine to Man)以及移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)對機(jī)器 (Mobile to Machine)之間的連接與通信，它涵蓋了所有可以實(shí)現(xiàn)在人、機(jī)、系統(tǒng)之間建立通信連接的技術(shù)和手段，而更多的情況下是指非 IT機(jī)器設(shè)備通過移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)與其他設(shè)備或 IT系統(tǒng)的通信。從狹義上說， M2M就是機(jī)器與機(jī)器之間通過 GSM/GPRS、UMTS/HSDPA和 CDMA/EVDO模塊實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的交換。簡單來說， M2M就是把所有的機(jī)器都納入到一張通信網(wǎng)中，使所有的機(jī)器都智能起來。 第 8章 物聯(lián)網(wǎng) M2M M2M不是簡單的數(shù)據(jù)在機(jī)器和機(jī)器之間的傳輸，更重要的是，它是機(jī)器和機(jī)器之間的一種智能化、交互式的通信。也就是說，即使人們沒有實(shí)時(shí)發(fā)出信號(hào)，機(jī)器也會(huì)根據(jù)既定程序主動(dòng)進(jìn)行通信，并根據(jù)所得到的數(shù)據(jù)智能化地做出選擇，對相關(guān)設(shè)備發(fā)出正確的指令?？梢哉f，智能化、交互式成為了 M2M有別于其他應(yīng)用的典型特征，這一特征下的機(jī)器也被賦予了更多的“思想”和“智慧”。 第 8章 物聯(lián)網(wǎng) M2M 完整的 M2M產(chǎn)業(yè)鏈包括通信芯片提供商、通信模塊提供商、外部硬件提供商、應(yīng)用設(shè)備和軟件提供商、系統(tǒng)集成商、M2M服務(wù)提供商、電信運(yùn)營商、原始設(shè)備制造商、消費(fèi)者、管理咨詢提供商和測試認(rèn)證提供商等。整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈的核心是通信芯片提供商、通信模塊提供商、系統(tǒng)集成商、電信運(yùn)營商、原始設(shè)備制造商這幾個(gè)環(huán)節(jié)。 通信芯片提供商、通信模塊提供商、外部硬件提供商、原始設(shè)備制造提供商組成了 M2M終端 —M2M應(yīng)用中的最基礎(chǔ)設(shè)備。 第 8章 物聯(lián)網(wǎng) M2M 通信芯片提供商：提供最底層的通信芯片的廠商。這類芯片往往并不是專門針對 M2M應(yīng)用而開發(fā)的，任何希望通過無線方式連入通信網(wǎng)絡(luò)的機(jī)器，比如手機(jī)、筆記本，都需要 這種芯片。可以說，通信芯片是整個(gè)通信設(shè)備的核心。 通信模塊提供商：使用通信芯片提供商提供的通信芯片，設(shè)計(jì)生產(chǎn)出能夠嵌入在各種機(jī)器和設(shè)備上的通信模塊的廠商。通信模塊是 M2M業(yè)務(wù)應(yīng)用終端的基礎(chǔ)，除了通信芯片以外，還包括數(shù)據(jù)端口、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、微處理器、電源管理等功能。通信模塊提供商往往是針對 M2M業(yè)務(wù)應(yīng)用而開發(fā)，因此要求通信模塊能夠和要安裝的機(jī)器擁有一致的接口和控制協(xié)議。 第 8章 物聯(lián)網(wǎng) M2M 外部硬件提供商：提供 M2M 終端除通信模塊外的其他硬件設(shè)備的廠商。外部硬件包括可以進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換和處理的I/O端口設(shè)備、提供網(wǎng)絡(luò)連接的外部服務(wù)器和調(diào)制解調(diào)器、可以操控遠(yuǎn)程設(shè)備的自動(dòng)控制器、在局域網(wǎng)內(nèi)傳輸數(shù)據(jù)的路由器和接入點(diǎn)以及外部的天線、電纜、通信電源、 RFID、二維碼等。外部硬件雖然不是 M2M 終端的核心，但卻是終端正常工作所必需的。 原始設(shè)備制造商： M2M業(yè)務(wù)要實(shí)現(xiàn)機(jī)器的聯(lián)網(wǎng)必須需要機(jī)器設(shè)備制造商的支持，因此 M2M 業(yè)務(wù)面向的客戶首先是原始設(shè)備制造商。而通信模塊與設(shè)備的接口和協(xié)議也需要模塊提供商和設(shè)備制造商之間進(jìn)行協(xié)商。 第 8章 物聯(lián)網(wǎng) M2M M2M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。未來的物聯(lián)網(wǎng)將是由無數(shù)個(gè) M2M系統(tǒng)構(gòu)成，不同的 M2M系統(tǒng)會(huì)負(fù)責(zé)不同的功能處理，通過中央處理單元協(xié)同運(yùn)作，最終組成智能化的社會(huì)系統(tǒng)。 第 8章 物聯(lián)網(wǎng) M2M M2M的系統(tǒng)架構(gòu)和通信協(xié)議 1． M2M的系統(tǒng)架構(gòu) M2M產(chǎn)品主要由三部分構(gòu)成：第一，無線終端，即特殊的行業(yè)應(yīng)用終端，而不是通常的手機(jī)或筆記本電腦；第二，傳輸通道，從無線終端到用戶端的行業(yè)應(yīng)用中心之間的通道；第三，行業(yè)應(yīng)用中心，也就是終端上傳數(shù)據(jù)的匯聚點(diǎn)，對分散的行業(yè)終端進(jìn)行監(jiān)控。其特點(diǎn)是行業(yè)特征強(qiáng)，用戶自行管理，而且可位于企業(yè)端或者托管。 第 8章 物聯(lián)網(wǎng) M2M M2M的系統(tǒng)包括 M2M終端、 M2M平臺(tái)和應(yīng)用業(yè)務(wù)。M2M的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖 。 圖 M2M的系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 第 8章 物聯(lián)網(wǎng) M2M 圖中各部分說明如下： 1) ?M2M終端 (1) ?M2M終端的功能： M2M終端基于 WMMP協(xié)議，并具有接收遠(yuǎn)程 M2M平臺(tái)激活指令、本地故障報(bào)警、數(shù)據(jù)通信、遠(yuǎn)程升級、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)以及端到端的通信交互功能。 (2) ?M2M終端的類型：主要有行業(yè)專用終端、無線調(diào)制解調(diào)器和手持設(shè)備。 第 8章 物聯(lián)網(wǎng) M2M 行業(yè)專用終端包括終端設(shè)備 (TE)和無線模塊 (MT，移動(dòng)終端 )。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)化，無線模塊主要完成數(shù)據(jù)傳輸、終端狀態(tài)檢測、鏈路檢測及系統(tǒng)通信功能。無線調(diào)制解調(diào)器具有終端管理模塊功能和無線接入能力，用于在行業(yè)終端監(jiān)控平臺(tái)與網(wǎng)管系統(tǒng)間無線收發(fā)數(shù)據(jù)。手持設(shè)備通常具有查詢 M2M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。 第 8章 物聯(lián)網(wǎng) M2M (3) 終端管理模塊：為軟件模塊，可以位于 TE或 MT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可管理的通信服務(wù)。 第 8章 物聯(lián)網(wǎng) M2M 2)? M2M平臺(tái) (1) ?M2M平臺(tái)的功能：為客戶提供統(tǒng)一的 M2M終端管理、終端設(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)費(fèi)等管理功能。 (2) ?M2M平臺(tái)的類型：按照功能劃分為通信接入模塊、終端接入模塊、應(yīng)用接入模塊、業(yè)務(wù)處理模塊、數(shù)據(jù)庫模塊和 Web模塊。 第 8章 物聯(lián)網(wǎng) M2M ① 通信接入模塊：可分為行業(yè)網(wǎng)關(guān)接入模塊和 GPRS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； GPRS接入模塊使用 GPRS方式與 M2M終端傳送數(shù)據(jù)。 ② 終端接入模塊：負(fù)責(zé) M2M平臺(tái)通過行業(yè)網(wǎng)關(guān)或 GGSN與 M2M終端收發(fā)協(xié)議消息的解析和處理。 第 8章 物聯(lián)網(wǎng) M2M ③ 應(yīng)用接入模塊：實(shí)現(xiàn) M2M應(yīng)用業(yè)務(wù)到 M2M平臺(tái)的接 入。 ④ 業(yè)務(wù)處理模塊：是 M2M平臺(tái)的核心業(yè)務(wù)處理引擎，實(shí)現(xiàn) M2M平臺(tái)系統(tǒng)的業(yè)務(wù)消息的集中處理和控制。 ⑤ 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 (EC)信息、簽約信息和黑 /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。 ⑥ ?Web模塊：提供 Web方式操作維護(hù)與配置功能。 第 8章 物聯(lián)網(wǎng) M2M 3) ?M2M應(yīng)用業(yè)務(wù) M2M應(yīng)用業(yè)務(wù)為 M2M應(yīng)用服務(wù)客戶提供各類 M2M應(yīng)用服務(wù)業(yè)務(wù)，由多個(gè) M2M應(yīng)用業(yè)務(wù)平臺(tái)構(gòu)成，主要包括個(gè)人、家庭、行業(yè)三大類 M2M應(yīng)用業(yè)務(wù)平臺(tái)。 應(yīng)用業(yè)務(wù)的主要功能是把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)智能化的管理、應(yīng)用和服務(wù)。 另外，圖中的短信網(wǎng)關(guān)：由行業(yè)網(wǎng)關(guān)或夢網(wǎng)網(wǎng)關(guān)組成，與短信中心等業(yè)務(wù)中心或業(yè)務(wù)網(wǎng)關(guān)連接，提供通信能力，負(fù)責(zé)短信等通信接續(xù)過程中的業(yè)務(wù)鑒權(quán)、黑 /白名單設(shè)置、EC/SI簽約關(guān)系、黑 /白名單導(dǎo)入。行業(yè)網(wǎng)關(guān)產(chǎn)生短信等通信原始使用話單，送給 BOSS計(jì)費(fèi)。 第 8章 物聯(lián)網(wǎng) M2M USSDC：負(fù)責(zé)建立 M2M終端與 M2M平臺(tái)的 USSD通信。 GGSN：負(fù)責(zé)建立 M2M終端與 M2M平臺(tái)的 GPRS通信，提供數(shù)據(jù)路由、地址分配及必要的網(wǎng)間安全機(jī)制。 BOSS：與短信網(wǎng)關(guān)、 M2M平臺(tái)相連，完成客戶管理、業(yè)務(wù)受理、計(jì)費(fèi)結(jié)算和收費(fèi)功能，對 EC/SI提供的業(yè)務(wù)進(jìn)行數(shù)據(jù)配置和管理，支持簽約關(guān)系受理功能，支持通過HTTP/FTP接口與行