M2M技术的基本框架

　　随着科学技术的发展，越来越多的设备具有了通信和连网能力，网络一切(Network Everything)逐步变为现实。人与人之间的通信需要更加直观、精美的界面和更丰富的多媒体内容，而M2M的通信更需要建立一个统一规范的通信接口和标准化的传输内容。

　　通信网络技术的出现和发展，给社会生活面貌带来了极大的变化。人与人之间可以更加快捷地沟通，信息的交流更顺畅。但是目前仅仅是计算机和其他一些IT类设备具备这种通信和网络能力。众多的普通机器设备几乎不具备联网和通信能力，例如家电、车辆、自动售货机、工厂设备等。M2M技术的目标就是使所有机器设备都具备连网和通信能力，其核心理念就是网络一切(Network Everything)。M2M技术具有非常重要的意义，有着广阔的市场和应用，推动着社会生产和生活方式新一轮的变革。

　　M2M是一种理念，也是所有增强机器设备通信和网络能力的技术的总称。人与人之间的沟通很多也是通过机器实现的，例如通过手机、电话、电脑、传真机等机器设备之间的通信来实现人与人之间的沟通。另外一类技术是专为机器和机器建立通信而设计的。如许多智能化仪器仪表都带有RS-232接口和GPIB通信接口，增强了仪器与仪器之间，仪器与电脑之间的通信能力。目前，绝大多数的机器和传感器不具备本地或者远程的通信和连网能力。

　　M2M 系统框架
　　从数据流的角度考虑，在M2M技术中，信息总是以相同的顺序流动，如图1所示。

　　在这个基本的框架内，涉及到多种技术问题和选择。例如：

　　● 机器如何连成网络?

　　● 使用什么样的通信方式?

　　● 数据如何整合到原有或者新建立的信息系统中?

　　但无论哪一种M2M技术与应用，都涉及到5个重要的技术部分：机器、M2M硬件、通信网络、中间件、应用，如图2所示。

　　● 智能化机器——使机器“开口说话”，让机器具备信息感知、信息加工(计算能力)、无线通信能力。

　　● M2M硬件——进行信息的提取，从各种机器/设备那里获取数据，并传送到通信网络。

　　● 通信网络——将信息传送到目的地。

　　● 中间件——在通信网络和IT系统间起桥接作用。

　　● 应用——对获得数据进行加工分析，为决策和控制提供依据。

　　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。

　　M2M硬件

　　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。

　　(1) 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：Nokia 12 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。

　　(2) 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。

　　(3) 调制解调器(Modem)

　　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-Series CDMA、GSM无线数据Modem等。

　　(4) 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的基于微型传感器网络的新型计算的发展规划——智能微尘(Smart Dust)等。

　　目前智能微尘面临的最具挑战性的技术难题之一是如何在低功耗下实现远距离传输。另一个技术难题在于如何将大量智能微尘自动组织成网络。

　　(5) 识别标识(Location Tags)

　　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。

　　通信网络

　　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。

　　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。

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