M2M協(xié)議

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，越來越多的設(shè)備具有了通信和連網(wǎng)能力，網(wǎng)絡(luò)一切（NetworkEverything）逐步變?yōu)楝F(xiàn)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(nèi)容，而M2M的通信更需要建立一個統(tǒng)一規(guī)范的通信接口和標(biāo)準(zhǔn)化的傳輸內(nèi)容。

概念

M2M是Machine-to-Machine/Man的簡稱，是一種以機器終端智能交互為核心的、網(wǎng)絡(luò)化的應(yīng)用與服務(wù)。它通過在機器內(nèi)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(jiān)控、指揮調(diào)度、數(shù)據(jù)采集和測量等方面的信息化需求。M2M根據(jù)其應(yīng)用服務(wù)對象可以分為個人、家庭、行業(yè)三大類。

通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的出現(xiàn)和發(fā)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(shè)備具備這種通信和網(wǎng)絡(luò)能力。眾多的普通機器設(shè)備幾乎不具備聯(lián)網(wǎng)和通信能力，例如家電、車輛、自動售貨機、工廠設(shè)備等。M2M技術(shù)的目標(biāo)就是使所有機器設(shè)備都具備連網(wǎng)和通信能力，其核心理念就是網(wǎng)絡(luò)一切（Network Everything）。M2M技術(shù)具有非常重要的意義，有著廣闊的市場和應(yīng)用，推動著社會生產(chǎn)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(shè)備通信和網(wǎng)絡(luò)能力的技術(shù)的總稱。人與人之間的溝通很多也是通過機器實現(xiàn)的，例如通過手機、電話、電腦、傳真機等機器設(shè)備之間的通信來實現(xiàn)人與人之間的溝通。另外一類技術(shù)是專為機器和機器建立通信而設(shè)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(shù)的機器和傳感器不具備本地或者遠(yuǎn)程的通信和連網(wǎng)能力。

M2M系統(tǒng)框架

從數(shù)據(jù)流的角度考慮，在M2M技術(shù)中，信息總是以相同的順序流動，如圖1所示。

在這個基本的框架內(nèi)，涉及到多種技術(shù)問題和選擇。例如：

●機器如何連成網(wǎng)絡(luò)？

●使用什么樣的通信方式？

●數(shù)據(jù)如何整合到原有或者新建立的信息系統(tǒng)中？

但無論哪一種M2M技術(shù)與應(yīng)用，都涉及到5個重要的技術(shù)部分：機器、M2M硬件、通信網(wǎng)絡(luò)、中間件、應(yīng)用。

●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(jìn)行信息的提取，從各種機器/設(shè)備那里獲取數(shù)據(jù)，并傳送到通信網(wǎng)絡(luò)。

●通信網(wǎng)絡(luò)——將信息傳送到目的地。

●中間件——在通信網(wǎng)絡(luò)和IT系統(tǒng)間起橋接作用。

●應(yīng)用——對獲得數(shù)據(jù)進(jìn)行加工分析，為決策和控制提供依據(jù)。

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機器設(shè)備(Machines)

M2M硬件

實現(xiàn)M2M的第一步就是從機器/設(shè)備中獲得數(shù)據(jù)，然后把它們通過網(wǎng)絡(luò)發(fā)送出去。使機器具備“說話”（talk）能力的基本方法有兩種：生產(chǎn)設(shè)備的時候嵌入M2M硬件；對已有機器進(jìn)行改裝，使其具備通信/聯(lián)網(wǎng)能力。

M2M硬件是使機器獲得遠(yuǎn)程通信和聯(lián)網(wǎng)能力的部件?，F(xiàn)在的M2M硬件產(chǎn)品可分為五種。

(1)嵌入式硬件

嵌入到機器里面，使其具備網(wǎng)絡(luò)通信能力。常見的產(chǎn)品是支持GSM/GPRS或CDMA無線移動通信網(wǎng)絡(luò)的無線嵌入數(shù)據(jù)模塊。典型產(chǎn)品有：Nokia12GSM嵌入式無線數(shù)據(jù)模塊;SonyEricsson的GR48和GT48；Motorola的G18/G20forGSM，C18forCDMA；Siemens的用于GSM網(wǎng)絡(luò)的TC45、TC35i、MC35i嵌入模塊。

(2)可組裝硬件

在M2M的工業(yè)應(yīng)用中，廠商擁有大量不具備M2M通信和連網(wǎng)能力的設(shè)備儀器，可改裝硬件就是為滿足這些機器的網(wǎng)絡(luò)通信能力而設(shè)計的。實現(xiàn)形式也各不相同，包括從傳感器收集數(shù)據(jù)的I/O設(shè)備(I/ODevices);完成協(xié)議轉(zhuǎn)換功能，將數(shù)據(jù)發(fā)送到通信網(wǎng)絡(luò)的連接終端（ConnectivityTerminals）；有些M2M硬件還具備回控功能。典型產(chǎn)品有：Nokia30/31forGSM連接終端。

(3)調(diào)制解調(diào)器（Modem）

上面提到嵌入式模塊將數(shù)據(jù)傳送到移動通信網(wǎng)絡(luò)上時，起的就是調(diào)制解調(diào)器的作用。如果要將數(shù)據(jù)通過公用電話網(wǎng)絡(luò)或者以太網(wǎng)送出，分別需要相應(yīng)的Modem。典型產(chǎn)品有：

BT-SeriesCDMA、GSM無線數(shù)據(jù)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（SmartSensor）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(wǎng)絡(luò)（SensorNetwork）是M2M技術(shù)的重要組成部分。一組具備通信能力的智能傳感器以AdHoc方式構(gòu)成無線網(wǎng)絡(luò)，協(xié)作感知、采集和處理網(wǎng)絡(luò)覆蓋的地理區(qū)域中感知對象的信息，并發(fā)布給觀察者。也可以通過GSM網(wǎng)絡(luò)或衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)將信息傳給遠(yuǎn)方的IT系統(tǒng)。典型產(chǎn)品如Intel的基于微型傳感器網(wǎng)絡(luò)的新型計算的發(fā)展規(guī)劃——智能微塵(SmartDust)等。

目前智能微塵面臨的最具挑戰(zhàn)性的技術(shù)難題之一是如何在低功耗下實現(xiàn)遠(yuǎn)距離傳輸。另一個技術(shù)難題在于如何將大量智能微塵自動組織成網(wǎng)絡(luò)。

(5)識別標(biāo)識（LocationTags）

識別標(biāo)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(qū)分。常用的技術(shù)如條形碼技術(shù)、射頻識別卡RFID技術(shù)（Radio-FrequencyIdentification）等。

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標(biāo)識技術(shù)已經(jīng)被廣泛用于商業(yè)庫存和供應(yīng)鏈管理。

通信網(wǎng)絡(luò)

網(wǎng)絡(luò)技術(shù)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(wǎng)絡(luò)社會。今天，M2M技術(shù)的出現(xiàn)，使得網(wǎng)絡(luò)社會的內(nèi)涵有了新的內(nèi)容。網(wǎng)絡(luò)社會的成員除了原有人、計算機、IT設(shè)備之外，數(shù)以億計的非IT機器/設(shè)備正要加入進(jìn)來。隨著M2M技術(shù)的發(fā)展，這些新成員的數(shù)量和其數(shù)據(jù)交換的網(wǎng)絡(luò)流量將會迅速地增加。

通信網(wǎng)絡(luò)在整個M2M技術(shù)框架中處于核心地位，包括：廣域網(wǎng)（無線移動通信網(wǎng)絡(luò)、衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)、Internet、公眾電話網(wǎng)）、局域網(wǎng)（以太網(wǎng)、無線局域網(wǎng)WLAN、Bluetooth）、個域網(wǎng)（ZigBee、傳感器網(wǎng)絡(luò)）。

在M2M技術(shù)框架中的通信網(wǎng)絡(luò)中，有兩個主要參與者，他們是網(wǎng)絡(luò)運營商和網(wǎng)絡(luò)集成商。尤其是移動通信網(wǎng)絡(luò)運營商，在推動M2M技術(shù)應(yīng)用方面起著至關(guān)重要的作用，他們是M2M技術(shù)應(yīng)用的主要推動者。第三代移動通信技術(shù)除了提供語音服務(wù)之外，數(shù)據(jù)服務(wù)業(yè)務(wù)的開拓是其發(fā)展的重點。隨著移動通信技術(shù)向3G的演進(jìn)，必定將M2M應(yīng)用帶到一個新的境界。國外提供M2M服務(wù)的網(wǎng)絡(luò)有AT&TWireless的M2M數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)計劃，Aeris的MicroBurst無線數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)等。

中間件(Middleware)

中間件包括兩部分：M2M網(wǎng)關(guān)、數(shù)據(jù)收集/集成部件。網(wǎng)關(guān)是M2M系統(tǒng)中的“翻譯員”，它獲取來自通信網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)傳送給信息處理系統(tǒng)。主要的功能是完成不同通信協(xié)議之間的轉(zhuǎn)換。典型產(chǎn)品如Nokia的M2M網(wǎng)關(guān)。

數(shù)據(jù)收集/集成部件是為了將數(shù)據(jù)變成有價值的信息。對原始數(shù)據(jù)進(jìn)行不同加工和處理，并將結(jié)果呈現(xiàn)給需要這些信息的觀察者和決策者。這些中間件包括：數(shù)據(jù)分析和商業(yè)智能部件,異常情況報告和工作流程部件,數(shù)據(jù)倉庫和存儲部件等。

M2M應(yīng)用前景

M2M(機器對機器)是指將數(shù)據(jù)從一臺終端傳送到另一臺終端，就是機器與機器的對話。該領(lǐng)域的專家們將M2M稱為物聯(lián)網(wǎng)(InternetofThings)。如果在這一過程中引入無線連接，我們對物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用就會得到無窮無盡的可能性。試想有一個“智能電網(wǎng)”能夠使大量設(shè)備比如儀表、家電、汽車、照明設(shè)備、醫(yī)療監(jiān)視器、零售庫存等實現(xiàn)連接和通信，它所帶來的好處會非常多，例如提高生產(chǎn)力、節(jié)約能源、遠(yuǎn)程訪問、降低成本、改善醫(yī)療等等。

根據(jù)WirelessIntelligence的統(tǒng)計，截至2008年底，全球無線連接數(shù)量已超過40億(包括擁有多個SIM卡的用戶在內(nèi))，這是值得移動行業(yè)自豪的一個數(shù)據(jù)。然而，據(jù)權(quán)威機構(gòu)分析，M2M市場還蘊藏著超過500億的潛在連接數(shù)量。根據(jù)HarborResearch公司的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，全球無線M2M連接數(shù)量將從2008年的7300萬戶增至2013年的4.3億戶?？梢哉f，憑借這一巨大的市場機遇，M2M有望成為移動連接領(lǐng)域的又一個重要前沿。

值得指出的是，CDMA技術(shù)在支持M2M通信方面扮演著重要角色。

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而且，cdma20001x的升級技術(shù)EV-DO更是將擁有極高的數(shù)據(jù)傳輸速率，與M2M技術(shù)相得益彰，為運營商和最終用戶創(chuàng)造無限價值。

M2M備受運營商青睞

語音服務(wù)市場的激烈競爭導(dǎo)致了服務(wù)同質(zhì)化，并降低了ARPU值。M2M通過使機器使用運營商網(wǎng)絡(luò)，為運營商帶來了額外的收入，并最終提高他們的盈利能力。試想一下，假使全國的運輸卡車車隊都配備了無線傳感器，而數(shù)以萬計的家庭也用上了無線電表，其無線數(shù)據(jù)的使用量將會非常的龐大。許多有遠(yuǎn)見的cdma2000運營商已經(jīng)瞄準(zhǔn)了這一機會，并正積極發(fā)掘M2M所蘊含的無限商機。憑借合理的定價方案和規(guī)模經(jīng)濟效益，無論是運營商還是其客戶都能從M2M中獲得巨大收益。

M2M相關(guān)的服務(wù)還有另一項核心優(yōu)勢，那就是低用戶流失率。長期關(guān)注日益增長的M2M市場的分析師們指出，該領(lǐng)域的用戶流失周期一般在7年左右。分析師們認(rèn)為，針對蜂窩M2M應(yīng)用，汽車運輸和車隊物流、公共設(shè)施智能計量、零售網(wǎng)點、用于物業(yè)管理和醫(yī)療保健的安全報警等領(lǐng)域?qū)⒃谥卸唐趦?nèi)帶來最佳的投資回報。對于運營商而言，要在這一前景光明的領(lǐng)域?qū)で笮碌纳虣C，其關(guān)鍵是對有望在最短時間內(nèi)吸引最多用戶的市場予以優(yōu)先考慮。

M2M與CDMA技術(shù)相得益彰

運輸市場是最先將M2M付諸商用的領(lǐng)域之一。在過去20多年里，基于衛(wèi)星的移動通信系統(tǒng)一直憑借其位置追蹤和對移動資產(chǎn)狀態(tài)(出租車、拖車和集裝箱等)的監(jiān)控能力，為長途運輸和物流行業(yè)提供服務(wù)。此后，M2M開始通過cdma20001x網(wǎng)絡(luò)提供遙測服務(wù)。憑借安裝于卡車、公交和重型設(shè)備等移動資產(chǎn)中的1x蜂窩收發(fā)器，公司得以與司機交換雙向數(shù)據(jù)信息，并隨時隨地地監(jiān)控車輛位置、行駛時間、油耗和維護(hù)狀況等多方面。

首批在醫(yī)療保健領(lǐng)域成功商用的M2M解決方案之一是由CardioNet所提供的。CardioNet突破性的解決方案是在一個可佩戴的無線終端中集成心臟監(jiān)測裝置，這款終端通過與cdma20001x無線網(wǎng)絡(luò)連接，最終與醫(yī)療監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)相連。監(jiān)測器在病人的心電圖中發(fā)現(xiàn)異常心律時，就會自動通過無線終端將數(shù)據(jù)發(fā)送到CardiNet監(jiān)控中心，并由有醫(yī)療執(zhí)照的監(jiān)測技術(shù)人員及時分析診斷審閱。。

展望未來，ProteusBiomedical公司已成功研制了一種內(nèi)置微型傳感器的藥丸，病人服下藥丸后，傳感器可以及時通過無線連接向醫(yī)生或家里的電腦發(fā)送報告，使護(hù)理人員能夠更有效地監(jiān)測患者是否遵照醫(yī)囑服藥。

無線智能網(wǎng)可以使煤氣表、水表和電表等儀表之間彼此連接，實現(xiàn)比如告知用戶為草坪澆水以及運行洗衣機和烘干機等高能耗家電的最佳時間等功能。有些專家將這一概念進(jìn)一步延伸，正在開發(fā)工作原理相同的無線連接的溫控器。溫控器可通過無線網(wǎng)絡(luò)安全地傳遞指令，從而發(fā)現(xiàn)潛在的斷電隱患，并自動調(diào)整受影響地區(qū)的家庭和辦公室的HVAC(混成自動電壓控制)系統(tǒng)。

盡管這些解決方案聽起來像是出自科幻小說之中，但智能網(wǎng)確實正逐步成為現(xiàn)實，這得益于成熟和高度可靠的3G網(wǎng)絡(luò)所提供的廣泛覆蓋，例如可以將絕大多數(shù)機器與互聯(lián)網(wǎng)連接的cdma20001x技術(shù)。

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M2M前景無限

M2M通信技術(shù)最令人興奮的發(fā)展成果之一就是它代表了利用無線連接轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)觀念的全新商業(yè)模式。Kindle電子書閱讀器終端就是一個極好的例子，目前該終端已引起公眾的廣泛關(guān)注，并成為新聞報道的焦點。Kindle終端配有內(nèi)置無線調(diào)制解調(diào)器，使用戶能夠通過Sprint的cdma2000網(wǎng)絡(luò)下載圖書。

AnyData、華為、摩托羅拉、高通和中興等公司紛紛推出M2M模塊，通過可靠、安全和無所不在的cdma20001x無線鏈路與機器進(jìn)行連接。

市場調(diào)研公司StrategyAnalytics預(yù)計，移動M2M市場規(guī)模在2014年將超過570億美元，2008年年底，這一市場的規(guī)模還只有不到160億美元。巨大的市場潛力使許多無線運營商和終端制造商紛紛看好M2M的前景，他們也在尋求為越來越多獨立的機器添加無線連接功能。