面向行业应用的物联网终端接入技术研究

-精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 1 面向行业应用的物联网终端接入技 术研究 【摘要】文章介绍了中国移动 M2M 业务平台，分析了在行业应用中 面临的物联网终端接入问题，并针对行 业应用对物联网的需求提出了数据采集 终端的接入技术解决方案，该方案可应 用于电力、智能家居等行业。 中国论文网 /8/view-12854913.htm 【关键词】物联网 M2M 业务平 台 M2M 终端 行业应用 1 引言 物联网是继计算机、互联网和移 动通信之后引发新一轮信息产业浪潮的 核心领域。目前，物联网尚处于起步阶 段，M2M 是其现阶段一种主要的应用 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 2 形式，它是物联网乃至“ 智慧的地球 ”的 构成基础。面对 M2M 的巨大市场潜力， 全球运营商都在积极推动 M2M 业务的 发展；但是，面对行业应用的数据采集 终端的接入还没有得到很好的解决，可 能成为制约物联网大规模发展的瓶颈问 题。 2 现有 M2M 业务平台介绍 以中国移动的 M2M 平台为例， 如图 1 所示，全网 M2M 平台按照功能 划分为通信接入模块、终端管理模块、 业务管理模块、系统管理模块、支撑系 统接口模块、数据统计模块、系统管理 模块、客服投诉模块、应用接口模块和 Web 模块1。 行业终端部分主要包括行业专用 终端、无线调制解调器、手持设备三种 类型。 行业专用终端：通常由终端设备 （TE） 、无线模块（即移动终端（MT） ） 两部分构成。TE 主要完成行业数字模 拟量的采集和转化；MT 主要完成数据 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 3 传输、终端状态检测、链路检测及系统 通信功能；终端管理模块为软件模块， 可以位于 TE 或 MT 设备中，主要负责 维护和管理通信及应用功能，为应用层 提供安全可靠和可管理的通信服务，包 括参数配置、出厂预设、监测通信状态、 故障恢复、报警、安全、功能切换和通 信链路维持等。 无线调制解调器：又称为无线模 块，具有终端管理模块功能和无线接入 能力。它用于在行业监控终端与系统间 无线收发数据，如可以直接将无线调制 解调器与传统电表的数据输出口连接， 通过远端系统监控电表数据。 手持设备：通常具有用户查询 M2M 专业终端设备状态、远程监控行 业作业现场和处理办公文件等功能。 行业终端具有 3 个基本功能：接 收远程 M2M 平台激活指令、本地故障 报警和数据通信功能；以及 1 个附加可 选功能：远程升级 firmware 功能2。 3 物联网终端接入问题 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 4 随着物联网在行业应用中的不断 推进，在实际使用时需要接入的终端设 备往往不是单一的一种。然而也不能对 每一种数据采集设备配一个行业专用终 端，只能是在一个区域或应用节点使用 一个无线数据传输模块。 在智能家电行业中，数据的主要 来源有居家安防系统和各类家电中的检 测、控制信号等。这类数据多为一些开 关量信号，但视频监控系统的数据量又 非常大，如何将这些终端感知设备高效 有序地接入到 M2M 网络中有待规范。 在物流行业中，最常用到的条码 扫描、RFID、GPS 等设备，不仅种类 繁多，而且同类产品不同的生产厂商的 设备接口及数据格式都有较大差异；尤 其是 RFID 设备存在着大量不同规格型 号的阅读器和各种不同协议标准的标签， 这就对各种 RFID 应用快速接入中国移 动 M2M 平台造成了阻碍。 在电力行业中，如水力发电站的 许多运行参数都需要进行监测和控制， -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 5 以确保有效和安全地发电，包括对发电 机各处的温度监控、对发电机转速的检 测，以及对水闸门前后水位、集水井中 水位等的检测和控制。这些数据采集设 备多是无人值守并且长期持续工作的， 必将产生海量数据；若不加选择地将所 有数据交给无线通信设备接入到网络中， 势必占用大量的网络资源。除此之外， 国家还要打造智能电网，将发电、输电、 变电站和配电融为一体4，这样发电站 就需要将各种电参数，如电流、电压、 功率、相位、频率等，及时准确地测量、 显示、传送，也就更加需要统一的接入 技术来保证信息的互联互通。 从上面分析可看出，物联网的行 业应用需关注以下问题： （1）M2M 终端要适配多种数据 采集设备的不同物理接口； （2）不同数据采集设备的数据 内容和数据格式多种多样； （3）对多种接入设备的本地管 理及远程管理的复合管理； -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 6 （4）面对大数据量应用如何能 保证网络高效、安全运行。 针对以上几点，现有的 M2M 业 务平台对于行业应用有一定的局限性： 现有标准都只界定到对 M2M 终端的管 理和接入，且 M2M 行业专用终端只具 备单一设备接入功能，对于实际行业应 用中的多终端数据采集设备的接入没有 统一要求。 4 物联网终端接入技术解决方案 本文在原有的 M2M 业务平台的 基础上，结合物联网分层的概念提出延 伸的 M2M 业务平台体系架构，如图 2 所示，以实现 M2M 业务平台对数据采 集终端设备的覆盖。应用层、接入层、 运营支撑层等与现有平台基本一致，行 业应用网关与 USSDC/USSDG、SMSC/ISMG、MMSC 等业务中心或业务网关连接，提供通信 能力。行业网关负责 SMS/MMS/USSD 通信接续过程中的业务鉴权、设置黑白 名单、EC 签约关系/黑白名单导入，产 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 7 生原始使用话单，送给 BOSS 计费1。 这里重点关注感知层，针对行业 应用对原有 M2M 业务平台进行扩展， 增加感知层中 M2M 终端的功能。扩展 M2M 终端的内部结构如图 3 所示： 扩展的 M2M 终端除了具备原 M2M 终端的所有功能外，还应具有以 下四大功能： （1）兼容多种接口类型：可以 便捷地接入具有 RS485 接口、 RS232 接 口、RJ45 接口和通用 I/O 接口的数据采 集设备，屏蔽不同的硬件设备物理特性， 且可以根据不同行业的应用需求对各种 接口数量灵活进行配置； （2）数据格式转换及封装：为 了适配不同采集设备数据格式的差异， 需要定义统一的数据信息格式，可以采 用 XML 结构，在获取不同的原始数据 后，用相同的 XML 对其进行封装，从 而以统一的格式向上层传递数据信息； （3）数据整合、过滤、压缩和 缓存：由于数据采集设备多无人值守并 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 8 且长期持续工作，必将产生海量的采集 数据。在 M2M 终端中建立小型数据库， 可实现对数据的整合、过滤、压缩和缓 存； （4）数据采集设备的管理：对 接入的多个设备和多种工作状态的监控、 工作模式的选择及切换、工作参数的设 定等进行管理。 5 结束语 随着物联网行业应用的兴起，逐 步完善和扩展 M2M 业务平台，形成物 联网行业应用业务体系架构是业务和技 术