M2M是Machine-to-Machine/Man的简称,是一种以机器终端智慧型互动为核心的、网路化的套用与服务。M2M协定规定了人机和机器之间互动需要遵从的通信协定。随着科学技术的发展,越来越多的设备具有了通信和连网能力,网路一切(Network Everything)逐步变为现实。人与人之间的通信需要更加直观、精美的界面和更丰富的多媒体内容,而M2M的通信更需要建立一个统一规範的通信接口和标準化的传输内容。
基本介绍
- 中文名:M2M协定
- 外文名:Machine-to-Machine/Man protocol
- 全称:Machine-to-Machine/Man
- 领域:信息科学
概念
M2M是Machine-to-Machine/Man的简称,是一种以机器终端智慧型互动为核心的、网路化的套用与服务。它通过在机器内部嵌入无线通信模组,以无线通信等为接入手段,为客户提供综合的信息化解决方案,以满足客户对监控、指挥调度、数据採集和测量等方面的信息化需求。M2M根据其套用服务对象可以分为个人、家庭、行业三大类。
通信网路技术的出现和发展,给社会生活面貌带来了极大的变化。人与人之间可以更加快捷地沟通,信息的交流更顺畅。但是仅仅是计算机和其他一些IT类设备具备这种通信和网路能力。众多的普通机器设备几乎不具备联网和通信能力,例如家电、车辆、自动售货机、工厂设备等。M2M技术的目标就是使所有机器设备都具备连网和通信能力,其核心理念就是网路一切(NetworkEverything)。M2M技术具有非常重要的意义,有着广阔的市场和套用,推动着社会生产和生活方式新一轮的变革。
M2M是一种理念,也是所有增强机器设备通信和网路能力的技术的总称。人与人之间的沟通很多也是通过机器实现的,例如通过手机、电话、电脑、传真机等机器设备之间的通信来实现人与人之间的沟通。另外一类技术是专为机器和机器建立通信而设计的。如许多智慧型化仪器仪表都带有RS-232接口和GPIB通信接口,增强了仪器与仪器之间,仪器与电脑之间的通信能力。绝大多数的机器和感测器不具备本地或者远程的通信和连网能力。
M2M系统框架
从数据流的角度考虑,在M2M技术中,信息总是以相同的顺序流动,如图1所示。
在这个基本的框架内,涉及到多种技术问题和选择。例如:
● 机器如何连成网路?
●使用什幺样的通信方式?
●数据如何整合到原有或者新建立的信息系统中?
但无论哪一种M2M技术与套用,都涉及到5个重要的技术部分:机器、M2M硬体、通信网路、中间件、套用。
● 智慧型化机器——使机器“开口说话”,让机器具备信息感知、信息加工(计算能力)、无线通信能力。
● M2M硬体——进行信息的提取,从各种机器/设备那里获取数据,并传送到通信网路。
● 通信网路——将信息传送到目的地。
● 中间件——在通信网路和IT系统间起桥接作用。
● 套用——对获得数据进行加工分析,为决策和控制提供依据。
M2M工作内容
M2M的工作内容:结合感测器及其网路技术、通信网路技术、专用晶片、模组、终端技术和M2M平台技术,将数据从一台终端传送到另一台终端,实现业务流程、工业流程更加趋于自动化。
M2M标準
工信部发布的《物联网“十二五”规划》中将“按照统筹规划、分工协作、保障重点、急用先行的原则,建立高效的标準协调机制,积极推动自主技术标準的国际化,逐步完善物联网标準体系”做为“十二五”时期物联网发展的主要任务之一,并且将标準化推进工程列为“十二五”时期物联网领域五项重点工程之一。中国通信标準化协会也将物联网做为标準化工作的重点领域之一。
工业和信息化部批准了5项通信行业标準,并于2012年6月1日起开始实施。此次发布的五项通信行业标準全部由中国通信标準化协会提出并归口。发布标準中包含YD/T 2398-2012《M2M业务总体技术要求》和YD/T 2399-2012《M2M套用通信协定技术要求》两项物联网标準。
M2M业务是一种以机器终端设备智慧型互动为核心的、网路化的套用与服务。它通过在机器内部嵌入通信模组,通过各种承载方式将机器接入网路。YD/T 2398-2012《M2M业务总体技术要求》规定了在提供M2M业务时,对通信网的业务功能要求、系统功能架构、系统逻辑功能模组、计费要求、接口要求、业务安全等技术要求。
工业和信息化部批准了5项通信行业标準,并于2012年6月1日起开始实施。此次发布的五项通信行业标準全部由中国通信标準化协会提出并归口。发布标準中包含YD/T 2398-2012《M2M业务总体技术要求》和YD/T 2399-2012《M2M套用通信协定技术要求》两项物联网标準。
M2M业务是一种以机器终端设备智慧型互动为核心的、网路化的套用与服务。它通过在机器内部嵌入通信模组,通过各种承载方式将机器接入网路。YD/T 2398-2012《M2M业务总体技术要求》规定了在提供M2M业务时,对通信网的业务功能要求、系统功能架构、系统逻辑功能模组、计费要求、接口要求、业务安全等技术要求。
M2M套用通信协定是为实现M2M业务中M2M终端设备与M2M平台之间、M2M平台与M2M套用间的数据通信过程而设计的套用层协定。YD/T 2399-2012《M2M套用通信协定技术要求》规定了M2M业务系统中的端到端通信协定,适用于M2M业务系统。同时针对网路频宽较低、终端处理能力较低的情形,以资料性内容的形式提供了一种具体协定的示例性说明。
此次发布的两项M2M标準是系列标準中的两个,该系列标準还包括《M2M业务平台设备技术要求》与《M2M业务终端设备技术要求》尚在制定中。
据了解,中国通信标準化协会在物联网领域有4个国家标準在审查报批阶段;9个通信行业标準中除此次发布的2个以外,尚有2个等待发布、2个在审查报批阶段、3个在研;协会标準和研究课题共47个,其中4个.通信标準类技术报告已发布。
此次发布的两项M2M标準是系列标準中的两个,该系列标準还包括《M2M业务平台设备技术要求》与《M2M业务终端设备技术要求》尚在制定中。
据了解,中国通信标準化协会在物联网领域有4个国家标準在审查报批阶段;9个通信行业标準中除此次发布的2个以外,尚有2个等待发布、2个在审查报批阶段、3个在研;协会标準和研究课题共47个,其中4个.通信标準类技术报告已发布。
机器设备(Machines)
M2M硬体
实现M2M的第一步就是从机器/设备中获得数据,然后把它们通过网路传送出去。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 硬体;对已有机器进行改装,使其具备通信/联网能力。
M2M硬体是使机器获得远程通信和联网能力的部件。M2M 硬体产品可分为五种。
(1) 嵌入式硬体
嵌入到机器里面,使其具备网路通信能力。常见的产品是支持GSM/GPRS或CDMA无线移动通信网路的无线嵌入数据模组。典型产品有:Nokia 12 GSM 嵌入式无线数据模组;Sony Ericsson 的GR 48和GT 48;Motorola的G18/G20 for GSM,C18 for CDMA;Siemens 的用于GSM网路的TC45、TC35i、MC35i 嵌入模组。
(2) 可组装硬体
在M2M的工业套用中,厂商拥有大量不具备M2M 通信和连网能力的设备仪器,可改装硬体就是为满足这些机器的网路通信能力而设计的。实现形式也各不相同,包括从感测器收集数据的I/O设备(I/O Devices);完成协定转换功能,将数据传送到通信网路的连线终端(Connectivity Terminals);有些M2M 硬体还具备回控功能。典型产品有:Nokia 30/31 for GSM连线终端。
(3) 数据机(Modem)
上面提到嵌入式模组将数据传送到移动通信网络上时,起的就是数据机的作用。如果要将数据通过公用电话网络或者乙太网送出,分别需要相应的Modem。典型产品有:
BT-Series CDMA、GSM无线数据Modem等。
(4) 感测器
感测器可分成普通感测器和智慧型感测器两种。智慧型感测器(Smart Sensor)是指具有感知能力、计算能力和通信能力的微型感测器。由智慧型感测器组成的感测器网路(Sensor Network)是M2M技术的重要组成部分。一组具备通信能力的智慧型感测器以Ad Hoc方式构成无线网路,协作感知、採集和处理网路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网路或卫星通信网路将信息传给远方的IT系统。典型产品如Intel的基于微型感测器网路的新型计算的发展规划——智慧型微尘(Smart Dust)等。
智慧型微尘面临的最具挑战性的技术难题之一是如何在低功耗下实现远距离传输。另一个技术难题在于如何将大量智慧型微尘自动组织成网路。
(5) 识别标识(Location Tags)
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。
通信网路
网路技术彻底改变了我们的生活方式和生存面貌,我们生活在一个网路社会。M2M技术的出现,使得网路社会的内涵有了新的内容。网路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路流量将会迅速地增加。
通信网路在整个M2M技术框架中处于核心地位,包括:广域网(无线移动通信网路、卫星通信网路、Internet、公众电话网)、区域网路(乙太网、无线区域网路WLAN、Bluetooth)、个域网(ZigBee、感测器网路)。
在M2M技术框架中的通信网路中,有两个主要参与者,他们是网路运营商和网路集成商。尤其是移动通信网络运营商,在推动M2M技术套用方面起着至关重要的作用,他们是M2M技术套用的主要推动者。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 套用带到一个新的境界。国外提供M2M服务的网路有AT&T Wireless的M2M 数据网路计画,Aeris的MicroBurst 无线数据网路等。
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”,它获取来自通信网路的数据,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定之间的转换。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:数据分析和商业智慧型部件,异常情况报告和工作流程部件,数据仓库和存储部件等。
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M2M套用前景
M2M(机器对机器)是指将数据从一台终端传送到另一台终端,就是机器与机器的对话。该领域的专家们将M2M称为物联网(InternetofThings)。如果在这一过程中引入无线连线,我们对物联网的套用就会得到无穷无尽的可能性。试想有一个“智慧型电网”能够使大量设备比如仪表、家电、汽车、照明设备、医疗监视器、零售库存等实现连线和通信,它所带来的好处会非常多,例如提高生产力、节约能源、远程访问、降低成本、改善医疗等等。
根据WirelessIntelligence的统计,截至2008年底,全球无线连线数量已超过40亿(包括拥有多个SIM卡的用户在内),这是值得移动行业自豪的一个数据。然而,据相关机构分析,M2M市场还蕴藏着超过500亿的潜在连线数量。根据HarborResearch公司的统计数据,全球无线M2M连线数量将从2008年的7300万户增至2013年的4.3亿户。可以说,凭藉这一巨大的市场机遇,M2M有望成为移动连线领域的又一个重要前沿。
值得指出的是,CDMA技术在支持M2M通信方面扮演着重要角色。而且,cdma20001x的升级技术EV-DO更是将拥有极高的数据传输速率,与M2M技术相得益彰,为运营商和最终用户创造无限价值。
M2M备受运营商喜爱
语音服务市场的激烈竞争导致了服务同质化,并降低了ARPU值。M2M通过使机器使用运营商网路,为运营商带来了额外的收入,并最终提高他们的盈利能力。试想一下,假使全国的运输卡车车队都配备了无线感测器,而数以万计的家庭也用上了无线电表,其无线数据的使用量将会非常的庞大。许多有远见的cdma2000运营商已经瞄準了这一机会,并正积极发掘M2M所蕴含的无限商机。凭藉合理的定价方案和规模经济效益,无论是运营商还是其客户都能从M2M中获得巨大收益。
M2M相关的服务还有另一项核心优势,那就是低用户流失率。长期关注日益增长的M2M市场的分析师们指出,该领域的用户流失周期一般在7年左右。分析师们认为,针对蜂窝M2M套用,汽车运输和车队物流、公共设施智慧型计量、零售网点、用于物业管理和医疗保健的安全报警等领域将在中短期内带来最佳的投资回报。对于运营商而言,要在这一前景光明的领域寻求新的商机,其关键是对有望在最短时间内吸引最多用户的市场予以优先考虑。
M2M与CDMA技术相得益彰
运输市场是最先将M2M付诸商用的领域之一。在过去20多年里,基于卫星的移动通信系统一直凭藉其位置追蹤和对移动资产状态(计程车、拖车和货柜等)的监控能力,为长途运输和物流行业提供服务。此后,M2M开始通过cdma20001x网路提供遥测服务。凭藉安装于卡车、公交和重型设备等移动资产中的1x蜂窝收发器,公司得以与司机交换双向数据信息,并随时随地地监控车辆位置、行驶时间、油耗和维护状况等多方面。
首批在医疗保健领域成功商用的M2M解决方案之一是由CardioNet所提供的。CardioNet突破性的解决方案是在一个可佩戴的无线终端中集成心脏监测装置,这款终端通过与cdma20001x无线网路连线,最终与医疗监测网路相连。监测器在病人的心电图中发现异常心律时,就会自动通过无线终端将数据传送到CardiNet监控中心,并由有医疗执照的监测技术人员及时分析诊断审阅。。
展望未来,ProteusBiomedical公司已成功研製了一种内置微型感测器的药丸,病人服下药丸后,感测器可以及时通过无线连线向医生或家里的电脑传送报告,使护理人员能够更有效地监测患者是否遵照医嘱服药。
无线智慧型网可以使煤气表、水錶和电錶等仪表之间彼此连线,实现比如告知用户为草坪浇水以及运行洗衣机和烘乾机等高能耗家电的最佳时间等功能。有些专家将这一概念进一步延伸,正在开发工作原理相同的无线连线的温控器。温控器可通过无线网路安全地传递指令,从而发现潜在的断电隐患,并自动调整受影响地区的家庭和办公室的HVAC(混成自动电压控制)系统。
儘管这些解决方案听起来像是出自科幻小说之中,但智慧型网确实正逐步成为现实,这得益于成熟和高度可靠的3G网路所提供的广泛覆盖,例如可以将绝大多数机器与网际网路连线的cdma20001x技术。
M2M前景无限
M2M通信技术最令人兴奋的发展成果之一就是它代表了利用无线连线转变传统观念的全新商业模式。Kindle电子书阅读器终端就是一个较好的例子,该终端已引起公众的广泛关注,并成为新闻报导的焦点。Kindle终端配有内置无线数据机,使用户能够通过Sprint的cdma2000网路下载图书。
AnyData、华为、摩托罗拉、高通和中兴等公司纷纷推出M2M模组,通过可靠、安全和无所不在的cdma20001x无线链路与机器进行连线。
市场调研公司StrategyAnalytics预计,移动M2M市场规模在2014年将超过570亿美元,2008年年底,这一市场的规模还只有不到160亿美元。巨大的市场潜力使许多无线运营商和终端製造商纷纷看好M2M的前景,他们也在寻求为越来越多独立的机器添加无线连线功能。