1 引言
物聯(lián)網(wǎng)是繼計算機、互聯(lián)網(wǎng)和移動通信之后引發(fā)新一輪信息產(chǎn)業(yè)浪潮的核心領域。目前，物聯(lián)網(wǎng)尚處于起步階段，M2M是其現(xiàn)階段一種主要的應用形式，它是物聯(lián)網(wǎng)乃至“智慧的地球”的構成基礎。面對M2M的巨大市場潛力，全球運營商都在積極推動M2M業(yè)務的發(fā)展；但是，面對行業(yè)應用的數(shù)據(jù)采集終端的接入還沒有得到很好的解決，可能成為制約物聯(lián)網(wǎng)大規(guī)模發(fā)展的瓶頸問題。
2 現(xiàn)有M2M業(yè)務平臺介紹
以中國移動的M2M平臺為例，如圖1所示，全網(wǎng)M2M平臺按照功能劃分為通信接入模塊、終端管理模塊、業(yè)務管理模塊、系統(tǒng)管理模塊、支撐系統(tǒng)接口模塊、數(shù)據(jù)統(tǒng)計模塊、系統(tǒng)管理模塊、客服投訴模塊、應用接口模塊和Web模塊。
行業(yè)終端部分主要包括行業(yè)專用終端、無線調制解調器、手持設備三種類型。
行業(yè)專用終端：通常由終端設備（TE）、無線模塊（即移動終端（MT））兩部分構成。TE主要完成行業(yè)數(shù)字模擬量的采集和轉化；MT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；終端管理模塊為軟件模塊，可以位于TE或MT設備中，主要負責維護和管理通信及應用功能，為應用層提供安全可靠和可管理的通信服務，包括參數(shù)配置、出廠預設、監(jiān)測通信狀態(tài)、故障恢復、報警、安全、功能切換和通信鏈路維持等。
無線調制解調器：又稱為無線模塊，具有終端管理模塊功能和無線接入能力。它用于在行業(yè)監(jiān)控終端與系統(tǒng)間無線收發(fā)數(shù)據(jù)，如可以直接將無線調制解調器與傳統(tǒng)電表的數(shù)據(jù)輸出口連接，通過遠端系統(tǒng)監(jiān)控電表數(shù)據(jù)。
手持設備：通常具有用戶查詢M2M專業(yè)終端設備狀態(tài)、遠程監(jiān)控行業(yè)作業(yè)現(xiàn)場和處理辦公文件等功能。
行業(yè)終端具有3個基本功能：接收遠程M2M平臺激活指令、本地故障報警和數(shù)據(jù)通信功能；以及1個附加可選功能：遠程升級firmware功能。
3 物聯(lián)網(wǎng)終端接入問題
隨著物聯(lián)網(wǎng)在行業(yè)應用中的不斷推進，在實際使用時需要接入的終端設備往往不是單一的一種。然而也不能對每一種數(shù)據(jù)采集設備配一個行業(yè)專用終端，只能是在一個區(qū)域或應用節(jié)點使用一個無線數(shù)據(jù)傳輸模塊。
在智能家電行業(yè)中，數(shù)據(jù)的主要來源有居家安防系統(tǒng)和各類家電中的檢測、控制信號等。這類數(shù)據(jù)多為一些開關量信號，但視頻監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)量又非常大，如何將這些終端感知設備高效有序地接入到M2M網(wǎng)絡中有待規(guī)范。
在物流行業(yè)中，最常用到的條碼掃描、RFID、GPS等設備，不僅種類繁多，而且同類產(chǎn)品不同的生產(chǎn)廠商的設備接口及數(shù)據(jù)格式都有較大差異；尤其是RFID設備存在著大量不同規(guī)格型號的閱讀器和各種不同協(xié)議標準的標簽，這就對各種RFID應用快速接入中國移動M2M平臺造成了阻礙。
在電力行業(yè)中，如水力發(fā)電站的許多運行參數(shù)都需要進行監(jiān)測和控制，以確保有效和安全地發(fā)電，包括對發(fā)電機各處的溫度監(jiān)控、對發(fā)電機轉速的檢測，以及對水閘門前后水位、集水井中水位等的檢測和控制。這些數(shù)據(jù)采集設備多是無人值守并且長期持續(xù)工作的，必將產(chǎn)生海量數(shù)據(jù)；若不加選擇地將所有數(shù)據(jù)交給無線通信設備接入到網(wǎng)絡中，勢必占用大量的網(wǎng)絡資源。除此之外，國家還要打造智能電網(wǎng)，將發(fā)電、輸電、變電站和配電融為一體，這樣發(fā)電站就需要將各種電參數(shù)，如電流、電壓、功率、相位、頻率等，及時準確地測量、顯示、傳送，也就更加需要統(tǒng)一的接入技術來保證信息的互聯(lián)互通。
從上面分析可看出，物聯(lián)網(wǎng)的行業(yè)應用需關注以下問題：
（1）M2M終端要適配多種數(shù)據(jù)采集設備的不同物理接口；
（2）不同數(shù)據(jù)采集設備的數(shù)據(jù)內(nèi)容和數(shù)據(jù)格式多種多樣；
（3）對多種接入設備的本地管理及遠程管理的復合管理；
（4）面對大數(shù)據(jù)量應用如何能保證網(wǎng)絡高效、安全運行。
針對以上幾點，現(xiàn)有的M2M業(yè)務平臺對于行業(yè)應用有一定的局限性：現(xiàn)有標準都只界定到對M2M終端的管理和接入，且M2M行業(yè)專用終端只具備單一設備接入功能，對于實際行業(yè)應用中的多終端數(shù)據(jù)采集設備的接入沒有統(tǒng)一要求。
圖1 現(xiàn)有中國移動M2M業(yè)務系統(tǒng)結構
4 物聯(lián)網(wǎng)終端接入技術解決方案
本文在原有的M2M業(yè)務平臺的基礎上，結合物聯(lián)網(wǎng)分層的概念提出延伸的M2M業(yè)務平臺體系架構，如圖2所示，以實現(xiàn)M2M業(yè)務平臺對數(shù)據(jù)采集終端設備的覆蓋。應用層、接入層、運營支撐層等與現(xiàn)有平臺基本一致，行業(yè)應用網(wǎng)關與USSDC/USSDG、SMSC/ISMG、MMSC等業(yè)務中心或業(yè)務網(wǎng)關連接，提供通信能力。行業(yè)網(wǎng)關負責SMS/MMS/USSD通信接續(xù)過程中的業(yè)務鑒權、設置黑白名單、EC簽約關系/黑白名單導入，產(chǎn)生原始使用話單，送給BOSS計費。
這里重點關注感知層，針對行業(yè)應用對原有M2M業(yè)務平臺進行擴展，增加感知層中M2M終端的功能。擴展M2M終端的內(nèi)部結構如圖3所示：
擴展的M2M終端除了具備原M2M終端的所有功能外，還應具有以下四大功能：
（1）兼容多種接口類型：可以便捷地接入具有RS485接口、RS232接口、RJ45接口和通用I/O接口的數(shù)據(jù)采集設備，屏蔽不同的硬件設備物理特性，且可以根據(jù)不同行業(yè)的應用需求對各種接口數(shù)量靈活進行配置；
（2）數(shù)據(jù)格式轉換及封裝：為了適配不同采集設備數(shù)據(jù)格式的差異，需要定義統(tǒng)一的數(shù)據(jù)信息格式，可以采用XML結構，在獲取不同的原始數(shù)據(jù)后，用相同的XML對其進行封裝，從而以統(tǒng)一的格式向上層傳遞數(shù)據(jù)信息；
（3）數(shù)據(jù)整合、過濾、壓縮和緩存：由于數(shù)據(jù)采集設備多無人值守并且長期持續(xù)工作，必將產(chǎn)生海量的采集數(shù)據(jù)。在M2M終端中建立小型數(shù)據(jù)庫，可實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的整合、過濾、壓縮和緩存；
（4）數(shù)據(jù)采集設備的管理：對接入的多個設備和多種工作狀態(tài)的監(jiān)控、工作模式的選擇及切換、工作參數(shù)的設定等進行管理。
圖2 物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)應用參考業(yè)務體系架
圖3 擴展的M2M終端結構框圖
5 結束語
隨著物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)應用的興起，逐步完善和擴展M2M業(yè)務平臺，形成物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)應用業(yè)務體系架構是業(yè)務和技術發(fā)展的必然趨勢，也是電信運營商實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)應用規(guī)�；途酆袭a(chǎn)業(yè)鏈資源的重要手段。
目前，在電力、智能家居等行業(yè)中對擴展的M2M終端已經(jīng)有需求，其他行業(yè)也可以采用本文提出的終端接入解決方案，這也是電信運營商非常關注和急切希望解決的問題。
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本文標題：面向行業(yè)應用的物聯(lián)網(wǎng)終端接入技術研究
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