1 引言
物聯網是繼計算機、互聯網和移動通信之后引發新一輪信息產業浪潮的核心領域。目前，物聯網尚處于起步階段，M2M是其現階段一種主要的應用形式，它是物聯網乃至“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業務的發展；但是，面對行業應用的數據采集終端的接入還沒有得到很好的解決，可能成為制約物聯網大規模發展的瓶頸問題。
2 現有M2M業務平臺介紹
以中國移動的M2M平臺為例，如圖1所示，全網M2M平臺按照功能劃分為通信接入模塊、終端管理模塊、業務管理模塊、系統管理模塊、支撐系統接口模塊、數據統計模塊、系統管理模塊、客服投訴模塊、應用接口模塊和Web模塊。
行業終端部分主要包括行業專用終端、無線調制解調器、手持設備三種類型。
行業專用終端：通常由終端設備（TE）、無線模塊（即移動終端（MT））兩部分構成。TE主要完成行業數字模擬量的采集和轉化；MT主要完成數據傳輸、終端狀態檢測、鏈路檢測及系統通信功能；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，包括參數配置、出廠預設、監測通信狀態、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。它用于在行業監控終端與系統間無線收發數據，如可以直接將無線調制解調器與傳統電表的數據輸出口連接，通過遠端系統監控電表數據。
手持設備：通常具有用戶查詢M2M專業終端設備狀態、遠程監控行業作業現場和處理辦公文件等功能。
行業終端具有3個基本功能：接收遠程M2M平臺激活指令、本地故障報警和數據通信功能；以及1個附加可選功能：遠程升級firmware功能。
3 物聯網終端接入問題
隨著物聯網在行業應用中的不斷推進，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據采集設備配一個行業專用終端，只能是在一個區域或應用節點使用一個無線數據傳輸模塊。
在智能家電行業中，數據的主要來源有居家安防系統和各類家電中的檢測、控制信號等。這類數據多為一些開關量信號，但視頻監控系統的數據量又非常大，如何將這些終端感知設備高效有序地接入到M2M網絡中有待規范。
在物流行業中，最常用到的條碼掃描、RFID、GPS等設備，不僅種類繁多，而且同類產品不同的生產廠商的設備接口及數據格式都有較大差異；尤其是RFID設備存在著大量不同規格型號的閱讀器和各種不同協議標準的標簽，這就對各種RFID應用快速接入中國移動M2M平臺造成了阻礙。
在電力行業中，如水力發電站的許多運行參數都需要進行監測和控制，以確保有效和安全地發電，包括對發電機各處的溫度監控、對發電機轉速的檢測，以及對水閘門前后水位、集水井中水位等的檢測和控制。這些數據采集設備多是無人值守并且長期持續工作的，必將產生海量數據；若不加選擇地將所有數據交給無線通信設備接入到網絡中，勢必占用大量的網絡資源。除此之外，國家還要打造智能電網，將發電、輸電、變電站和配電融為一體，這樣發電站就需要將各種電參數，如電流、電壓、功率、相位、頻率等，及時準確地測量、顯示、傳送，也就更加需要統一的接入技術來保證信息的互聯互通。
從上面分析可看出，物聯網的行業應用需關注以下問題：
（1）M2M終端要適配多種數據采集設備的不同物理接口；
（2）不同數據采集設備的數據內容和數據格式多種多樣；
（3）對多種接入設備的本地管理及遠程管理的復合管理；
（4）面對大數據量應用如何能保證網絡高效、安全運行。
針對以上幾點，現有的M2M業務平臺對于行業應用有一定的局限性：現有標準都只界定到對M2M終端的管理和接入，且M2M行業專用終端只具備單一設備接入功能，對于實際行業應用中的多終端數據采集設備的接入沒有統一要求。
圖1 現有中國移動M2M業務系統結構
4 物聯網終端接入技術解決方案
本文在原有的M2M業務平臺的基礎上，結合物聯網分層的概念提出延伸的M2M業務平臺體系架構，如圖2所示，以實現M2M業務平臺對數據采集終端設備的覆蓋。應用層、接入層、運營支撐層等與現有平臺基本一致，行業應用網關與USSDC/USSDG、SMSC/ISMG、MMSC等業務中心或業務網關連接，提供通信能力。行業網關負責SMS/MMS/USSD通信接續過程中的業務鑒權、設置黑白名單、EC簽約關系/黑白名單導入，產生原始使用話單，送給BOSS計費。
這里重點關注感知層，針對行業應用對原有M2M業務平臺進行擴展，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接口的數據采集設備，屏蔽不同的硬件設備物理特性，且可以根據不同行業的應用需求對各種接口數量靈活進行配置；
（2）數據格式轉換及封裝：為了適配不同采集設備數據格式的差異，需要定義統一的數據信息格式，可以采用XML結構，在獲取不同的原始數據后，用相同的XML對其進行封裝，從而以統一的格式向上層傳遞數據信息；
（3）數據整合、過濾、壓縮和緩存：由于數據采集設備多無人值守并且長期持續工作，必將產生海量的采集數據。在M2M終端中建立小型數據庫，可實現對數據的整合、過濾、壓縮和緩存；
（4）數據采集設備的管理：對接入的多個設備和多種工作狀態的監控、工作模式的選擇及切換、工作參數的設定等進行管理。
圖2 物聯網行業應用參考業務體系架
圖3 擴展的M2M終端結構框圖
5 結束語
隨著物聯網行業應用的興起，逐步完善和擴展M2M業務平臺，形成物聯網行業應用業務體系架構是業務和技術發展的必然趨勢，也是電信運營商實現物聯網應用規模化和聚合產業鏈資源的重要手段。
目前，在電力、智能家居等行業中對擴展的M2M終端已經有需求，其他行業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：面向行業應用的物聯網終端接入技術研究
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