“物联网”背景下M2M设备层的研究
文 / 北京邮电大学 孙文超
物联网作为未来通信网络技术与应用发展的趋势之一,已被业界人士广泛接受。而M2M是物联网现阶段的主要表现形式,从狭义来讲,M2M就是机器与机器之间通过采用不同无线通信技术的通信模块来实现数据交互,从而使相应机器都智能起来;广义来讲,M2M是以机器智能交互为核心的、网络化的应用与服务。
随着我国社会经济的不断发展和市场竞争的日益深化,各行各业都希望通过加快自身信息化建设,提高工作效率,降低生产和运行成本,全面增强市场竞争力。M2M(machine-to-machine)技术综合了通信和网络技术,将遍布在人们日常生活中间的机器设备连接成网络,使这些设备变得更加“智能”,从而可以创造出丰富的应用,给日常生活、工业生产等的方式带来新一轮的变革。在当今世界上,机器的数量至少是人的数量的四倍,因此M2M具有巨大的市场潜力,未来通信的主体将是M2M通信。随着移动通信网络带宽的不断提高和终端的日益多样化,数据业务能力不断提高,这将促使M2M应用的发展进一步加快。
1、M2M设备介绍
M2M的通信体系架构大体上可分为设备层、通信网络层和业务管理层,它们分别代表传感网络、传输网络和应用网络。其中M2M设备是指M2M体系中最下层的硬件设施,主要负责从具体检测对象上获取所需数据,并进行传感器网络中的简单处理和汇聚。
一般的M2M设备主要有三大部分组成:数据提取模块、M2M平台模块和业务提供模块。数据提取模块包含各种类型的传感器,通过传感器感知需要提取的信息,并将这些信息进行简单的加工处理,传送到M2M平台;M2M平台具有强大的数据分析处理能力,并可以和M2M网络的各个终端、控制中心、乃至核心通信网进行通信,同时具有多种业务接口,可以将处理好的信息发送到所需目的地;业务提供模块主要是根据M2M平台传来的信息,经过分析后,提供相应的、所需的业务。
图1-1 一般M2M设备的组成部分
目前,机器的数量至少已经是人类数量的4倍,但是仅仅计算机和其他一些IT类设备具备通信和网络能力,众多的普通机器设备几乎不具备联网和通信能力,因此M2M设备旨在实现人、设备、系统间的联系,具有巨大的市场潜力,成为全球通信业界公认的蓝海。
2、 M2M设备的分类
根据目前市面上的M2M设备情况,笔者把M2M设备大体上分为三类:简单的数据提取M2M设备、可用于3G网络的M2M设备、嵌入在其他设备中的M2M设备。下面分别阐述一下各类设备的工作方式及其各自的发展现状:
2.1、简单的数据提取M2M设备:
简单的数据提取M2M设备的工作方式如下: M2M设备自身的传感器模块感知所需信息,并通过有线的、无线的连接方式与控制中心相连,实时地向控制中心反馈监控信息。控制中心可以方便的管理各个M2M设备,监控信息并且遇到突发事件可以及时地做出反应。下图为无现金自动贩卖机的工作示意图:
图2-1 无现金自动贩卖机
这种M2M设备不具备数据处理功能,一般也不能连接到GSM、WCDMA等核心网络中。它们只具有一些简单的数据提取功能,同时通过有线或无线方式组成简单的局域网,与控制中心相连,再通过控制中心来处理相关数据,并指挥各个M2M设备协调工作,实现一定的功能。下表列举了几个典型的该类设备:
设备名称 |
生产公司 |
工作方式 |
内置微型传感器药丸 |
Proteus Biomedical |
病人服下药丸后,传感器可以及时通过无线连接向医生或家里的电脑发送报告,使护理人员能够更有效地监测患者是否遵照医嘱服药。[1] |
无现金自动贩卖机 |
cStar |
贩卖机上装上M2M芯片,使它具有无线数据管理功能,这样借助无线局域网,管理人员不用每次都跑到每台机器的旁边检查货物存量,利用手持无线设备就能够远程接入机器,了解需要补充哪些货品和补货量。过去靠旧方法,每人每天即使工作10个小时也只能维护10到15台设备;采用新型贩卖机后,不到半天就可以完成任务。[2] |
自动数据读取仪 |
The Ingenious Devices–Smartworks Company |
将M2M设备置于车辆之中,可以实时地向控制中心传送消耗信息、故障细节等信息;控制中心与M2M设备通信可以监控车辆的距离、定价信息等。[6] |
表2-1