M2M技術的基本框架

http://www.csai.cn/tech/newit/m2m.htm
隨着科學技術的發展,越來越多的設備具有了通信和連網能力,網絡一切(Network Everything)逐步變爲現實。人與人之間的通信需要更加直觀、精美的界面和更豐富的多媒體內容,而M2M的通信更需要建立一個統一規範的通信接口和標準化的傳輸內容。

  通信網絡技術的出現和發展,給社會生活面貌帶來了極大的變化。人與人之間可以更加快捷地溝通,信息的交流更順暢。但是目前僅僅是計算機和其他一些IT類設備具備這種通信和網絡能力。衆多的普通機器設備幾乎不具備聯網和通信能力,例如家電、車輛、自動售貨機、工廠設備等。M2M技術的目標就是使所有機器設備都具備連網和通信能力,其核心理念就是網絡一切(Network Everything)。M2M技術具有非常重要的意義,有着廣闊的市場和應用,推動着社會生產和生活方式新一輪的變革。

  M2M是一種理念,也是所有增強機器設備通信和網絡能力的技術的總稱。人與人之間的溝通很多也是通過機器實現的,例如通過手機、電話、電腦、傳真機等機器設備之間的通信來實現人與人之間的溝通。另外一類技術是專爲機器和機器建立通信而設計的。如許多智能化儀器儀表都帶有RS-232接口和GPIB通信接口,增強了儀器與儀器之間,儀器與電腦之間的通信能力。目前,絕大多數的機器和傳感器不具備本地或者遠程的通信和連網能力。

M2M 系統框架

  從數據流的角度考慮,在M2M技術中,信息總是以相同的順序流動,如圖1所示。
m2m1.jpg
在這個基本的框架內,涉及到多種技術問題和選擇。例如:

  ● 機器如何連成網絡?

  ● 使用什麼樣的通信方式?

  ● 數據如何整合到原有或者新建立的信息系統中?

  但無論哪一種M2M技術與應用,都涉及到5個重要的技術部分:機器、M2M硬件、通信網絡、中間件、應用,如圖2所示。
m2m2.jpg
  ● 智能化機器——使機器“開口說話”,讓機器具備信息感知、信息加工(計算能力)、無線通信能力。

  ● M2M硬件——進行信息的提取,從各種機器/設備那裏獲取數據,並傳送到通信網絡。

  ● 通信網絡——將信息傳送到目的地。

  ● 中間件——在通信網絡和IT系統間起橋接作用。

  ● 應用——對獲得數據進行加工分析,爲決策和控制提供依據。


機器(Machines)

  實現M2M的第一步就是從機器/設備中獲得數據,然後把它們通過網絡發送出去。使機器具備“說話”(talk)能力的基本方法有兩種:生產設備的時候嵌入M2M 硬件;對已有機器進行改裝,使其具備通信/聯網能力。

M2M硬件

  M2M硬件是使機器獲得遠程通信和聯網能力的部件。現在的M2M 硬件產品可分爲五種。

(1) 嵌入式硬件

  嵌入到機器裏面,使其具備網絡通信能力。常見的產品是支持GSM/GPRS或CDMA無線移動通信網絡的無線嵌入數據模塊。典型產品有:Nokia 12 GSM 嵌入式無線數據模塊;Sony Ericsson 的 GR 48和GT 48;Motorola的G18/G20 for GSM,C18 for CDMA;Siemens 的用於GSM網絡的TC45、TC35i、MC35i 嵌入模塊。

(2) 可組裝硬件

  在M2M的工業應用中,廠商擁有大量不具備M2M 通信和連網能力的設備儀器,可改裝硬件就是爲滿足這些機器的網絡通信能力而設計的。實現形式也各不相同,包括從傳感器收集數據的I/O設備(I/O Devices);完成協議轉換功能,將數據發送到通信網絡的連接終端(Connectivity Terminals);有些M2M 硬件還具備回控功能。典型產品有:Nokia 30/31 for GSM連接終端。

(3) 調制解調器(Modem)

  上面提到嵌入式模塊將數據傳送到移動通信網絡上時,起的就是調制解調器的作用。如果要將數據通過公用電話網絡或者以太網送出,分別需要相應的Modem。典型產品有:BT-Series CDMA、GSM無線數據Modem等。

(4) 傳感器

  傳感器可分成普通傳感器和智能傳感器兩種。智能傳感器(Smart Sensor)是指具有感知能力、計算能力和通信能力的微型傳感器。由智能傳感器組成的傳感器網絡(Sensor Network)是M2M技術的重要組成部分。一組具備通信能力的智能傳感器以Ad Hoc方式構成無線網絡,協作感知、採集和處理網絡覆蓋的地理區域中感知對象的信息,併發布給觀察者。也可以通過GSM網絡或衛星通信網絡將信息傳給遠方的IT系統。典型產品如Intel的基於微型傳感器網絡的新型計算的發展規劃——智能微塵(Smart Dust)等。

  目前智能微塵面臨的最具挑戰性的技術難題之一是如何在低功耗下實現遠距離傳輸。另一個技術難題在於如何將大量智能微塵自動組織成網絡。

(5) 識別標識(Location Tags)

  識別標識如同每臺機器、每個商品的“身份證”,使機器之間可以相互識別和區分。常用的技術如條形碼技術、射頻識別卡RFID技術(Radio-Frequency Identification)等。標識技術已經被廣泛用於商業庫存和供應鏈管理。

通信網絡

  網絡技術徹底改變了我們的生活方式和生存面貌,我們生活在一個網絡社會。今天,M2M技術的出現,使得網絡社會的內涵有了新的內容。網絡社會的成員除了原有人、計算機、IT設備之外,數以億計的非IT機器/設備正要加入進來。隨着M2M技術的發展,這些新成員的數量和其數據交換的網絡流量將會迅速地增加。

  通信網絡在整個M2M技術框架中處於核心地位,包括:廣域網(無線移動通信網絡、衛星通信網絡、Internet、公衆電話網)、局域網(以太網、無線局域網WLAN、Bluetooth)、個域網(ZigBee、傳感器網絡)。

  在M2M技術框架中的通信網絡中,有兩個主要參與者,他們是網絡運營商和網絡集成商。尤其是移動通信網絡運營商,在推動M2M技術應用方面起着至關重要的作用,他們是M2M技術應用的主要推動者。第三代移動通信技術除了提供語音服務之外,數據服務業務的開拓是其發展的重點。隨着移動通信技術向3G的演進,必定將M2M 應用帶到一個新的境界。國外提供M2M服務的網絡有AT&T Wireless的M2M 數據網絡計劃,Aeris的MicroBurst 無線數據網絡等。

中間件(Middleware)

  中間件包括兩部分:M2M 網關、數據收集/集成部件。網關是M2M系統中的“翻譯員”,它獲取來自通信網絡的數據,將數據傳送給信息處理系統。主要的功能是完成不同通信協議之間的轉換。典型產品如Nokia的M2M網關。

  數據收集/集成部件是爲了將數據變成有價值的信息。對原始數據進行不同加工和處理,並將結果呈現給需要這些信息的觀察者和決策者。這些中間件包括:數據分析和商業智能部件,異常情況報告和工作流程部件,數據倉庫和存儲部件等。

發表評論
所有評論
還沒有人評論,想成為第一個評論的人麼? 請在上方評論欄輸入並且點擊發布.
相關文章