1 物聯網與M2M的關系
M2M是一種以機器終端智能交互為核心的、網絡化的應用與服務。它通過在機器內部嵌入無線通信模塊，以無線通信等為接入手段，為客戶提供綜合的信息化解決方案，以滿足客戶對監控、指揮調度、數據采集和測量等方面的信息化需求。
從定義上看，M2M的定義是Machine to Machine，將通信能力植入機器，以機器終端智能交互為核心的、網絡化的應用與服務;而物聯網的定義是Thing toThing，將感知、通信、處理能力植入物體，具有全面感知、可靠傳送、智能處理特征的連接物理世界的網絡。因此物聯網在定義上從機器的通信發展到物與物之間的通信，擴大了通信的范疇。
從內涵上看，M2M強調的是機器與機器之間的可靠通信，而物聯網并重強調信息的全面感知，可靠傳送、智能處理，是物聯的網絡，是通過信息技術對物理世界的多維度呈現與智能反饋。因此物聯網在內涵上從通信為核心的服務發展到以信息為核心的服務。
從感知能力上看，M2M已具備通過M2M終端連接外部設備，獲得條形碼、RFID、傳感器、攝像頭等感知能力，由于受到終端能耗、體積和移動通信網絡覆蓋等影響，只能實現信息的有限感知，而物聯網補充了傳感器網絡作為感知神經末梢網，由于其易部署、低能耗、自組網等特點，可以幫助實現信息的全面感知。
從通信能力上看，M2M是以移動通信為主，只能實現信息的有限傳送，而物聯網實現多種通信技術的結合，將通信網絡作為物聯網的基礎設施，實現信息的更自由傳送。從應用場景上看，M2M由于受網絡覆蓋、終端能耗、終端體積、部署成本的影響，主要應用在機器監控領域；物聯網的發展會帶來感知能力、網絡能力及處理能力的全面提升，在應用場景上將更大的豐富。
綜上所述，M2M是物聯網現階段最普遍的應用形式。
2 物聯網總體架構需求分析
2．1業務發展對物聯網總體架構的需求
業務發展對物聯網總體架構有如下3方面需求。
2．1．1實現物聯網信息服務提供商的需求
國內與全球運營商面臨物聯網業務開展的共同問題，即是僅能提供基于網絡的通信服務，而且由于大部分物聯網終端通信產生的數據流量比較小，因此單終端ARPU值明顯低于手機用戶。因此，運營商如果希望在物聯網產業鏈中獲取更大的話語權，實現從通信服務到信息服務的提升，必須建設一套體現運營商核心價值的物聯網運營架構。
2．1．2統一服務能力，尋求與行業深入合作的需求與行業深入合作的端到端應用需要有效的商業模式來支持，同時也需要有效的技術架構來配合。為了推動產業鏈上下游的合作，便于行業集成商快速開發應用，低成本部署與維護業務，需要要統一服務能力，并提供開放的開發與調用接口。
2．1．3統一運營支撐能力，降低運營成本的需求
現網已有的物聯網業務，大部分沒有按照統一的技術標準來開發與運營，造成難以形成規模優勢，運營成本較高，尤其物聯網終端無人值守的特征，若沒有統一的技術標準，運維的成本更會顯著增加。因此有必要在全網推廣統一的技術架構、統一的通信協議、統一的終端能力。
2．2技術發展對物聯網總體架構的需求
物聯網在機器到機器通信的基礎上，更強調對物理世界信息的全面感知、可靠傳輸和智能處理，因此對應物聯網的感知層、網絡層、應用層分別需要增強以下功能：
感知層：增加傳感器網絡等局域網絡接入及管理能力，增加感知外設即插即用及管理能力；感知設備低能耗、小型化、低成本要求等。
網絡層：增加傳感器網絡管理等局域網絡管理能力；增加對外設和物品的管理能力；基于接入網、核心網、傳輸網的優化滿足業務規模發展的需求；增加端到端QoS、安全要求；增加物品和感知外設等感知對象和能力的統一編碼和尋址能力。
應用層：增加海量信息存儲、共享能力；增加信息挖掘和聚合能力。
3 物聯網總體架構介紹
對應物聯網3層參考體系架構，為了滿足統一架構、統一協議、統一終端能力的物聯網總體技術需求，對物聯網總體技術架構設計如圖1所示。
圖1 物聯網總體技術架構圖
在感知層，物聯網終端形態包括普通M2M終端、感知接入網關、感知子網節點、手持終端、終端外設及卡識讀物等。感知層的主要功能是信息采集與封裝，以及對上層下達控制命令的執行。
普通M2M終端是指嵌入遠距離通信模塊(包括移動通信模塊或者是有線接入通信模塊)的通信設備，包含終端中間件和終端應用兩部分，終端中間件是終端能力的匯集、封裝和開放的部件，終端應用是駐留在終端上的應用邏輯。終端外設是指傳感器、控制器、GPS、攝像頭、條碼讀寫器、RFID讀寫器等外部裝置。卡識讀物是指條碼或者是RFID標簽。感知接入網關是指將感知層子網接入運營商網絡的網關設備，包括網關中間件和網關應用兩部分。感知層子網包括無線傳感器網絡、Wi—Fi網絡、有線局域網等局域網絡。子網節點為接入到感知接入網關的感知子網終端設備，包括節點中間件與節點應用量部分。子網節點同時也可以接終端外設和卡識讀物。手持終端是指具有遠距離通信能力、數據存儲和處理能力，人機界面交互能力的便攜設備，包含終端中間件和終端應用兩部分，可視具體應用情況而具備M2M終端、感知接入網關或感知子網節點的功能。
在網絡層，主要包括接入網、傳輸網、核心網、業務網、網管系統和業務支撐系統。其中接入網、傳輸網、核心網在承載基本通信能力以外，還考慮為機器到機器通信進行優化，由于現有網絡是基于人人通信設計的，對于機器通信具有不同的話務模型，可以通過優化來降低網絡成本，為大規模機器接入提供技術支撐。而業務網中的M2M業務中間件是實現物聯網業務運營能力、統一通信服務能力，信息服務能力的核心業務能力集。網絡層的主要功能是實現應用層與感知層之間信息的可靠傳送，以及對應用與感知設備的管理與鑒權。
接入網、傳輸網、核心網在提供已有功能的基礎上都需要針對物聯網通信特征進行優化，并開放M2M能力，并與業務網協同形成整體的網絡能力。業務網主要是封裝運營商的全部通信能力、業務管理能力、感知層遠程維護能力，并向應用系統提供統一的開放接口。網管系統對現有網絡設備進行管理的基礎上，還需要對各層增強的M2M能力進行管理。業務支撐系統為滿足物聯網業務受理、計費等需求進行業務支撐。
在應用層，先階段主要是各個行業的垂直應用，例如智能抄表、車載導航、路燈控制，環境監控、安防監控等，在物聯網業務發展到較成熟的階段后，可以發展基于海量信息挖掘的聚合服務。物聯網業務規模發展要求應用系統通過統一接口來實現與網絡層的通信，從而可以簡化應用系統的實現，應用層可以通過代理模式(例如MAS)與企業已有的信息系統實現集成，也可以通過應用托管模式(例如ADC)來提供SaaS服務。應用層的主要功能是業務邏輯的實現以及提供與用戶的交互界面。
4 物聯網關鍵技術
物聯網的主要特征包括全面感知、可靠傳送、智能處理3大方面。
4．1在感知層，要解決的主要問題及關鍵技術
(1)遠程管理：物聯網的服務質量保證首先來自于有效的信息采集。因此對于傳感器、RFID讀寫器、GPS，攝像頭等感知設備的管理、對通信終端設備的管理、以及對感知層子網、感知接入網關設備的有效遠程管理是基本的關鍵技術；
(2)低成本：低成本是實現物聯網大規模應用的一個重要技術，包括低成本的傳感器技術、RFID標簽技術，M2M模組技術等；
(3)低功耗：低功耗是降低物聯網感知層設備對供電依賴，滿足更多應用場景需要的一項關鍵技術，可以通過優化網絡通信協議來降低通信的功耗需求，或研究其它方式來進行能源補充，例如太陽能供電、生物環境供電等技術，
(4)傳感器感知能力：智能傳感器、生物傳感器、MEMS是傳感器領域的發展方向；
(5)傳感器網絡產業化；傳感器網絡是移動通信網絡的重要補充，其核心技術與工程技術的不斷完善是實現產業化的重要前提；
(6)外設即插即用；外設包括傳感器、控制器、GPS、攝像頭、RFID識讀器等感知設備，外設的即插即用是實現業務靈活部署，以及對感知能力有效管理的重要技術。
4．2在網絡層，要解決的主要問題及關鍵技術
(1)業務運營能力：業務運營能力包括通信能力運營與信息能力運營，不斷加強通信服務能力，并積極開發信息運營能力相關關鍵技術，是實現物聯網可持續發展的重要方向，
(2)大規模接入：物聯網的發展預期是將超過人人通信規模的，因此為應對更大規模的機器通信需求，為低成本可靠實現機器通信，移動通信網絡優化關鍵技術必不可少；
(3)碼號體系：碼號作為運營商的核心資源之一，為滿足業務持續發展，需要提供充足的碼號資源和有效的機器尋址體系；
(4)端到端QoS，物聯網承載的信息差異化非常大，對于不同價值的信息應該進行區分并提供不同的服務質量，實現端到端的QoS差分服務，滿足不同業務的需求；
(5)端到端安全：物聯網承載的信息對安全的要求差異化也比較大，對于涉及到企業生產、政府管理、人們生活等相關關鍵信息，有極強的端到端安全需求。
4．3在應用層，要解決的主要問題及關鍵技術
(1)行業融合技術：通信、網絡技術與行業IT技術的有效融合是物聯網價值的重要體現；
(2)應用集成技術：包括系統集成技術和應用設計、部署，維護等工程關鍵技術。
5 物聯網標準體系介紹
5．1物聯網標準化策略
在分析物聯網業務發展時，標準化是影響物聯網快速發展的重要原因之一，因此全方面推廣物聯網標準化是物聯網產業發展的重要環節。物聯網標準化工作包括中國通信行業標準、中國其他行業標準、中國相關國家標準、國際標準等。
物聯網標準體系在全球都處于初步階段，中國物聯網相關行業和企業在物聯網標準體系領域具備參與制定甚至引領標準化的機遇。建議的工作開展策略是：
技術研究先行，在架構確定后，加快核心技術與產品研究，同時完善國內通信行標、其他行標，作為物聯網在相關行業推廣的一種重要市場手段。
盡量挖掘國際專利，確保物聯網在國際標準組織的話語權，并倡導成立國際推廣組織進行推廣，加強企業知識產權在國際標準組織的部署，積極倡導成立國際標準推廣組織。
5．2物聯網標準體系內容
5．2．1行業及國家標準
物聯網主要相關國內技術標準組織包括CCSA(中國電信通信標準化協會)，TCIO(泛在網技術工作委員會)與傳感器網絡標準工作組(WGSN)。
CCSA TCIO第一次會議于2010年2月在北京召開，設總體工作組、應用工作組，網絡工作組、感知延伸工作組4個工作組。
WGSN是2009年9月11日成立的中國傳感器網絡標準工作組，WGSN設國際標準化、標準體系與系統架構、通信與信息交互、協同信息處理、標識、安全，接口、行業應用、網關、設備與測試、無線頻譜研究與測試標準等工作組。
物聯網標準體系在相關行業的行業標準或者是國家標準的推廣是物聯網技術與行業融合的一種重要手段，可以重點考慮的行業或者國家標準包括《中國物流標準》、《中國汽車行業標準》、《中國交通行業標準》、《中國環境標準》等。
5．2．2國際標準
物聯網主要相關國際標準組織包括ETSI(EuropeanTelecommunications Standards Institute)、3GPP、ZigBee Alliance／IEEE 802．15．4。
ETSI TC M2M第1次會議于2009年1月舉行，其主要工作內容是收集和定義M2M需求、定義M2Moverall high level架構、補充現有標準所沒有覆蓋的M2M的需求，并對這些需求進行標準化，為ETSI提供M2M領域知識支持、協調ETSI與其他標準化組織之間的M2M的工作。TC M2M的主要工作組包括需求組、架構組，智能儀表應用組、術語組、電子醫療應用組、消費電子應用組、城市自動化應用組。
3GPP中包括SAl(需求工作組)、SA2(架構工作組)、SA3(安全工作組)、RAN(3G／LTE無線工作組)、GERAN(GSM無線工作組)、CT6(用戶卡工作組)分別成立了M2M相關的標準組。全面開展滿足M2M對移動通信網絡優化的標準化研究。
ZigBee Alliance／IEEE 802．15．4是國際上最早最成熟的傳感器網絡標準，其中ZigBee Alliance／定義了無線傳感器網絡與應用層標準，IEEE 802．15．4定義了無線傳感器網絡的物理層和MAC層標準。ZigbeeAlliance工作組包括協議棧規范，Stack Profile、ZigBee Cluster Library、Application Profile、測試規范、網關規范等，IEEE 802．15．4當前正在研究的是802．15．4e(MAC層改進)、802．15．4f(主動式RFID改進)、802．15．49(電力應用物理層改進)等工作組。
核心關注：拓步ERP系統平臺是覆蓋了眾多的業務領域、行業應用，蘊涵了豐富的ERP管理思想，集成了ERP軟件業務管理理念，功能涉及供應鏈、成本、制造、CRM、HR等眾多業務領域的管理，全面涵蓋了企業關注ERP管理系統的核心領域，是眾多中小企業信息化建設首選的ERP管理軟件信賴品牌。
轉載請注明出處：拓步ERP資訊網http://www.guhuozai8.cn/
本文標題：物聯網標準體系介紹
相關文章
