物聯(lián)網(wǎng)工程中M2M技術(shù)研究

物聯(lián)網(wǎng)工程中M2M技術(shù)研究物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)及其應(yīng)用的研究和部署，使物聯(lián)網(wǎng)的概念和價(jià)值不斷得到具體化。M2M技術(shù)被認(rèn)為是現(xiàn)階段物聯(lián)網(wǎng)的主要表現(xiàn)形式。本文以技術(shù)委員會(huì)制定的M2M相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ)，探討了M2M與物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)系，仔細(xì)研究分析了M2M的服務(wù)能力和功能架構(gòu)，最后展望了M2M的應(yīng)用前景。關(guān)鍵詞:物聯(lián)網(wǎng)；M2M；業(yè)務(wù)能力；功能體系結(jié)構(gòu)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)及其應(yīng)用的研究和部署，掀起了新一輪的信息革命浪潮。物聯(lián)網(wǎng)正在解決人類(lèi)社會(huì)日益關(guān)注的重大問(wèn)題:能源探測(cè)、自動(dòng)化城市(智能交通)、食品安全衛(wèi)生保健(電子衛(wèi)生)、智能家居、國(guó)家安全、綜合資源等，將發(fā)揮無(wú)所不在的能力。M2M技術(shù)作為現(xiàn)階段物聯(lián)網(wǎng)的主要表現(xiàn)形式，以各種應(yīng)用為核心，在一些國(guó)家也取得了具體的應(yīng)用[1]。一、物聯(lián)網(wǎng)的特點(diǎn)物聯(lián)網(wǎng)的特點(diǎn)是感知全面、傳遞可靠、處理智能化。每個(gè)特性都涉及不同的技術(shù)問(wèn)題，并反映在各自的相關(guān)領(lǐng)域。在知覺(jué)層面，是全面的知覺(jué)，其主要是要及時(shí)、恰當(dāng)?shù)厥占瘜?duì)象的信息，或者隨時(shí)隨地獲取對(duì)象本身的信息。在醫(yī)療保健問(wèn)題上，如對(duì)一名心臟病患者進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)，有必要獲得該患者的生活指數(shù):血壓、脈搏和心率等，通過(guò)傳感器、RFID、二維碼電子標(biāo)簽等技術(shù)和工藝。在網(wǎng)絡(luò)級(jí)可靠的傳遞特性方面將采集到的對(duì)象信息可靠地傳輸?shù)侥康牡厥潜匾?。它離不開(kāi)各種網(wǎng)絡(luò)、IP網(wǎng)絡(luò)、移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)等，也可能是各種網(wǎng)絡(luò)功能的融合，即網(wǎng)絡(luò)層面的相關(guān)技術(shù)。在應(yīng)用層面，智能處理,它是指通過(guò)對(duì)通信對(duì)象的智能控制，對(duì)海量的數(shù)據(jù)和信息進(jìn)行分析和處理，生成滿(mǎn)足各種需求的新信息，為用戶(hù)形成各種新的服務(wù)（包括程序等）。在應(yīng)用層，涉及模糊識(shí)別、云計(jì)算、信息挖掘等多種智能計(jì)算技術(shù)[2]。二、M2M的基本概念及其與物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)系機(jī)器對(duì)機(jī)器的通信，是指兩個(gè)或多個(gè)實(shí)體之間的通信，不需要任何直接的人工干預(yù)。M2M服務(wù)往往是自動(dòng)化的決策和通信過(guò)程。詳細(xì)探討了物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)。在闡明M2M與物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)系時(shí)，提出了M2M通信是物與物之間的一種通信方式，物聯(lián)網(wǎng)包括人與物、物與人、物與物的交流，因此M2M不能稱(chēng)為真正的物聯(lián)網(wǎng)，只能理解為物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)體系中的一環(huán)，或物聯(lián)網(wǎng)概念的一種形式。從廣義上探討了物聯(lián)網(wǎng)與M2M之間的關(guān)系。人們認(rèn)為，由于物聯(lián)網(wǎng)中人與人之間的交流以及人機(jī)交互方式在互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代得到了廣泛的應(yīng)用，機(jī)器之間的交流才能夠體現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)無(wú)處不在的特點(diǎn)[3]。因此，實(shí)現(xiàn)機(jī)器與機(jī)器之間通信的M2M系統(tǒng)被稱(chēng)為機(jī)器型通信，人們認(rèn)為物聯(lián)網(wǎng)是一個(gè)M2M系統(tǒng)，M2M通信被提到了一個(gè)更重要的高度。M2M可以將機(jī)器間通信、機(jī)器控制通信、人機(jī)交互通信、移動(dòng)互聯(lián)通信等多種通信技術(shù)相結(jié)合，使M2M可以稱(chēng)為所有增強(qiáng)的機(jī)器通信和網(wǎng)絡(luò)能力技術(shù)。M2M作為一個(gè)通稱(chēng)，在機(jī)器、功能及其潛在用途之間實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的自動(dòng)交換，形成了整個(gè)物聯(lián)網(wǎng)，這是物聯(lián)網(wǎng)的主要發(fā)展形式[4]。目前，為了實(shí)現(xiàn)不同M2M終端之間的通信，ETSI的M2M技術(shù)委員會(huì)(TC)提供了M2M通信體系結(jié)構(gòu)的端到端視圖，使系統(tǒng)能夠在標(biāo)準(zhǔn)化的基礎(chǔ)上達(dá)成共識(shí)M2M設(shè)備領(lǐng)域，正在運(yùn)行的M2M應(yīng)用程序設(shè)備可以通過(guò)兩種方式連接到M2M核心。一是可以“直連”是指M2M設(shè)備配備廣域網(wǎng)通信模塊，并與操作員接入網(wǎng)直接連接；二是可以“網(wǎng)關(guān)作為網(wǎng)絡(luò)代理”是指M2M設(shè)備通過(guò)M2M網(wǎng)關(guān)連接到網(wǎng)絡(luò)和應(yīng)用領(lǐng)域。使用M2M區(qū)域網(wǎng)絡(luò)連接到M2M網(wǎng)關(guān)。M2M區(qū)域網(wǎng)是指任何一種網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。將不同M2M設(shè)備之間的物理層和MAC層連接到同一個(gè)M2M局域網(wǎng)，或允許M2M設(shè)備通過(guò)路由器或網(wǎng)關(guān)接入公共網(wǎng)絡(luò)。M2M網(wǎng)關(guān)網(wǎng)關(guān)設(shè)備實(shí)現(xiàn)了M2M服務(wù)能力(SC)，保證了M2M設(shè)備與網(wǎng)絡(luò)和應(yīng)用領(lǐng)域的交互和相互連接。M2M網(wǎng)關(guān)可以實(shí)現(xiàn)局部智能。M2M網(wǎng)絡(luò)及應(yīng)用領(lǐng)域：（1）接入網(wǎng)絡(luò)。允許M2M設(shè)備域與核心網(wǎng)絡(luò)通信的網(wǎng)絡(luò)。（2）傳輸網(wǎng)絡(luò)。允許在網(wǎng)絡(luò)和應(yīng)用程序域之間傳輸數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡(luò)。（3）核心網(wǎng)絡(luò)。提供連接和服務(wù)功能、網(wǎng)絡(luò)控制功能以及到其他網(wǎng)絡(luò)的連接。（4）M2M服務(wù)能力。提供通過(guò)組開(kāi)放接口體現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序的M2M功能，組開(kāi)放接口通常通過(guò)已知的標(biāo)準(zhǔn)化接口使用核心網(wǎng)絡(luò)功能。（5）M2M應(yīng)用程序運(yùn)行業(yè)務(wù)邏輯。使用具有開(kāi)放、可訪(fǎng)問(wèn)接口的M2MSC。事實(shí)上，在網(wǎng)絡(luò)和應(yīng)用領(lǐng)域以及設(shè)備領(lǐng)域，M2MSC是ETSITCM2M的工作基石[6]。三、M2M業(yè)務(wù)能力M2M業(yè)務(wù)目標(biāo)是那些受益的——成本效益高且無(wú)處不在的應(yīng)用程序。應(yīng)用范圍包括:機(jī)隊(duì)(機(jī)隊(duì))管理、智能電表(智能測(cè)量)、家居自動(dòng)化(智能家居)、電子醫(yī)療等。這些來(lái)自物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展目標(biāo)將在未來(lái)形成一個(gè)相對(duì)完整的M2M業(yè)務(wù)需求，以確保M2M服務(wù)的高效端到端交付。M2M總體要求，遵循一般M2M系統(tǒng)要求，并不都是特定的M2M系統(tǒng)或這些系統(tǒng)的組件。物聯(lián)網(wǎng)中有許多對(duì)象感知信號(hào)。當(dāng)連接到網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備處于休眠狀態(tài)時(shí)，M2M系統(tǒng)還應(yīng)該能夠在休眠狀態(tài)下對(duì)這些設(shè)備進(jìn)行管理，即M2M系統(tǒng)可以與休眠設(shè)備、保持和休眠設(shè)備通信。消息傳遞。M2M系統(tǒng)中的消息傳遞支持四種通信模式:anycast、單播、組播和廣播。M2M服務(wù)符咒層提供的功能將在參考點(diǎn)公布。通過(guò)一組公共接口集，M2MSCs可以使用與3CPP、3CPP2、ETSITISPAN等指定的核心接口、現(xiàn)有接口相同的功能。此外，M2MSC可以連接到一個(gè)或多個(gè)核心網(wǎng)絡(luò)。提供的M2M服務(wù)特性包括:應(yīng)用程序啟用。尋址和庫(kù)通信選項(xiàng)。遠(yuǎn)程實(shí)體管理，安全。事務(wù)管理(XTM)電信運(yùn)營(yíng)商的曙光和互聯(lián)代理。并非所有M2M服務(wù)功能都需要?jiǎng)澐值较到y(tǒng)的不同部分。1:逸出M2M服務(wù)函數(shù)僅為函數(shù)的分組提供建議函數(shù)。在實(shí)際系統(tǒng)中，沒(méi)有必要強(qiáng)制執(zhí)行所有M2M服務(wù)功能層，因此M2M服務(wù)功能在消息流中沒(méi)有被描述為一個(gè)單獨(dú)的實(shí)體。四、M2M功能架構(gòu)M2M功能體系結(jié)構(gòu)包括整個(gè)端到端M2M功能體系結(jié)構(gòu)，功能實(shí)體M2M功能體系結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)是為了使用具有IP能力的底層網(wǎng)絡(luò)，包括由3GPP、TISPAN和3GPP2標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)提供的IP網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。當(dāng)然，使用其他具有ip能力的網(wǎng)絡(luò)并不排除，使用非ip數(shù)據(jù)服務(wù)的目的是使寬帶通信成為可能。（1）M2M高層架構(gòu)。包括設(shè)備和網(wǎng)關(guān)域、網(wǎng)絡(luò)域。M2M設(shè)備運(yùn)行M2M應(yīng)用程序獲得的M2M服務(wù)能力，通過(guò)接入網(wǎng)直接連接到網(wǎng)絡(luò)域，或通過(guò)M2M網(wǎng)關(guān)連接到網(wǎng)絡(luò)域。此時(shí)，M2M設(shè)備通過(guò)M2M區(qū)域網(wǎng)絡(luò)連接到M2M網(wǎng)關(guān)。網(wǎng)絡(luò)域充當(dāng)連接到它的M2M設(shè)備的代理，其中M2M網(wǎng)關(guān)充當(dāng)代理。（2）接入網(wǎng)允許M2M設(shè)備和網(wǎng)關(guān)域與核心網(wǎng)絡(luò)通信。接入網(wǎng)包括XDSL、HFC、satellite、GERAN、UTRAN、EUTRAN、無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)(W-LAN)和WiMAX。（3）核心網(wǎng)絡(luò)需要IP連接、服務(wù)和網(wǎng)絡(luò)控制功能，其他連接方式最少，潛在的其他連接方式最少，其他網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)和漫游功能。核心網(wǎng)絡(luò)包括3GPPCNs、ETSITISPANCN和3GPP2CN。（4）M2M服務(wù)功能提供的M2M功能可以在不同的應(yīng)用程序之間共享。通過(guò)一個(gè)開(kāi)放接口公開(kāi)它們的功能并使用核心網(wǎng)絡(luò)的功能，通過(guò)隱藏網(wǎng)絡(luò)特性來(lái)簡(jiǎn)化和優(yōu)化應(yīng)用程序開(kāi)發(fā)部署。（5）M2M應(yīng)用程序運(yùn)行業(yè)務(wù)邏輯，通過(guò)開(kāi)放接口獲取M2M服務(wù)能力。網(wǎng)絡(luò)管理功能包括管理訪(fǎng)問(wèn)和核心網(wǎng)絡(luò)所需的所有功能，包括資源供應(yīng)、監(jiān)視、故障管理等等。M2M管理功能包括管理網(wǎng)絡(luò)域中M2M服務(wù)功能所需的所有功能。五、結(jié)束語(yǔ)M2M是物聯(lián)網(wǎng)的核心部分。工業(yè)和信息化部電信研究所Teer管理研究所研究員鄭平在過(guò)去幾年提出了這一想法。M2M的智能應(yīng)用將大大超出您的想象，并提到M2M應(yīng)用程序是事物。網(wǎng)絡(luò)