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解析作为物联网四大支撑技术之一的M2M,你真的了解吗?

2022/7/26 9:44:40发布69次查看
现阶段,许多都在引进新的面向客户的相关产品和服务以改善现有的产品,增加收益并且创造新的收益机会。根据跨国通讯沃达丰的m2m晴雨表数据,在已经应用 m2m 技术的企业中,有66%声称他们的战略侧重于外部利益相关者,m2m 的趋势已经显而易见。另一方面,大数据应用也给大家带来切实的好处,倍感受用,实属行业的典范。
全球已经有超过四分之一的企业在应用 m2m 技术,随着 m2m 技术越来越普遍,越来越多的企业意识到 m2m 技术的无限可能性:不仅能使企业内部业务流程自动化,还能够驱动新的客户体验。
什么是 m2m
“m2m”是“machine-to-machine”的缩写,它是将数据从一台终端传送到另一台终端,也就是就是机器与机器的对话。比如我们上班用的门禁卡,超市的条码扫描,再比如日前比较流行的 nfc手机支付。从它的功能和潜在用途角度看,m2m 引起了整个“物联网”的产生。
m2m 的基本特征
m2m 有以下三个基本特征:数据和节点(dep)、通信网络、数据融合点(dip)。
dep 和 dip 可以用于任何子系统集成。例如,一个完整的过程(x)到一个 it 应用(y)。图中显示了三要素之间的相互关系。这个解决方案也被称为“端对端的 m2m”。(x)和应用(y)构成了事实上的功能端点。
一般而言,一个数据端点(dep)指的是一个微型计算机系统,一个连接到程序或者是更高层次子系统的端点。另一个端点连接到通信网络。在大多数的 m2m 应用中,都有几个 dep。另一方面,一个典型的 m2m 应用只有一个数据结合点。虽说是这样,但是可以设想 m2m 应用有多个 dip。对于 dip 没有硬性的规定。例如可以形成一个互联网服务器或特殊的软件应用在交通控制主机。
m2m 应用的信息流也未必是面向服务器的。相反,dip 和 dip 之间的直接通信路线是被支持的,还有单个 dep 之间直接和间接的联系,就像我们所熟知的 p2p(peer-to-peer)联系一样。
如上所述,m2m 应用的通信网络是dep(数据终点)和dip(数据集成电)之间的中央连接部分。就物理部分来说,这种网络的建立可以使用局域网、无线网络、网络isdn,或者是类似的。
m2m 的构成
无论哪一种 m2m 技术或应用,都会涉及到几个重要的技术部分:机器、m2m 硬件、通信网络、中间件。
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 hardware)
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。
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gsmgprs 或cdma无线移动通信网络的无线嵌入数据模块。典型产品有:nokia12 gsm 嵌入式无线数据模块;sony ericsson 的 gr 48和gt 48;motorola 的 g18g20 for gsm,c18 for cdma;siemens 的用于 gsm 网络的 tc45、tc35i、mc35i 嵌入模块。
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 io 设备(io 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 3031 for gsm 连接终端。
调制解调器: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网络或者以太网送出,分别需要相应的 modem。典型产品有:bt-seriescdma、gsm 无线数据 modem 等。
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。
识别标识: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(communication network)
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。
m2m应用类别
由于物联网产业快速起飞,更加需要 m2m 技术的统一标准化的整合;目前国际间有相当多的标准组织机构投入 m2m 标准化的研究工作,当中包含 itu-t、etsi、ietf、ieee、3gpp、oma、zigbee 等联盟。依据每个标准组织的研究方向及重点,m2m 国际标准组织可分为整体架构类、感知延伸类、网路延伸类及业务应用类,每个类别的具体内容如下:
整体架构类
针对 m2m 需求、点对点架构、标识解析、网路管理及安全等问题进行标准化研究,典型的标准组织有 itu-tsg13、etsitc smartm2m、onem2m、ccsatc10 等。
感知延伸类
针对部分低传输速率和近距离无线通讯技术进行标准化,相关技术包含近距离无线通讯技术、感测网路与电信网路融合及轻量型ipv6技术,典型的标准组织有 ieee802.15、ietf6lowpan 、ccsatc10、zigbee联盟等。
网路通讯类
针对 m2m 承载网路等进行转换和最佳化工作,有关的技术包含无线连线网路增加、核心网路增强、环境感知、异质网路融合等,典型的标准组织有 itu-t、3gpp、ccsatc5、ietf、etsi 等。
业务应用类
针对企业应用、公众应用、跨企业应用及应用中介软体平台进行标准化,其重点应用领域包含智慧交通、智慧家居、智慧电网、健康医疗等,典型的标准组织有ietf、ccsats10、etsi、ogc 等。
m2m 和物联网的关系
作为物联网四大支撑技术之一,m2m 是物联网现阶段最普遍的应用形式。m2m 主要强调机器与机器,和机器对人的单一通信,是在一个相对封闭的环境下完成的;但物联网则更强调了万事万物之间的连接,相对来说更加开放。从通信技术来说,m2m 是以有线通信和无线通信广域网的通信为主,有一定的限制性;但在物联网中,凡是涉及到广域技术的都会一起协同工作。同时,物联网模块不单可以植入到机器,将来还可以植入动物、植物的体内来进行信息传送和信息感知。
m2m 只是物联网的一部分,是物联网的子集。只有当 m2m 规模化,普及化,并彼此之间通过网络来实现智能的融合和通信后,才能形成“物联网”。不可否认,m2m和物联网将是未来行业发展的重点和方向,它将彻底改变整个社会的工作和生活方式——更高的生产能力,更高的工作效率,更加轻松、便利、和谐的生活。
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