基于云计算的物联网运营管理体系研究与设计.doc

基于云计算的物联网运营管理体系研究与设计成静静1（1. 广东省电信规划设计院有限公司，广东 广州 510630）摘 要：通过介绍物联网的相关背景，分析了物联网的发展现状、物联网特征和体系架构，在此基础上对基于云计算的物联网运营管理平台建设方案进行了详尽地研究与设计，包括物联网运营管理体系架构、基地物联网运营管理平台方案、省级物联网运营管理平台方案、物联网业务网关建设方案 ，分析了基于云计算的物联网将将给电信运营商带来运营模式的转变，对促进电信运营商向综合信息服务商转型具有重要的战略意义和经济意义。关键词： 物联网 云计算 M2M 基地物联网 省级物联网 物联网业务网关 1， 物联网背景人类进入21世纪之后，世界的计算机及通讯科技已经发生了巨大颠覆性的改变，与此同时，物质生产科技发生了巨大的变化，使物质之间产生相互联系的条件成熟，没有瓶颈。ITU2005年度报告中指出：信息和通信技术的目标已经从任何时间、任何地点连接任何人，发展到连接任何物体的阶段，而所有物体的连接就形成物联网。美国将物联网技术列为在经济繁荣和国防安全两方面至关重要的技术，以物联网应用为核心的“智慧地球”计划得到了奥巴马政府的积极回应和支持；2009年，国务院总理温家宝提出了“在激烈的国际竞争中，迅速建立中国的传感信息中心或感知中国中心”的重要指示；随着感知中国战略的启动及逐步展开，中国物联网产业发展面临巨大机遇。2， 物联网体系架构2.1物联网定义物联网是通过信息传感设备，按约定的协议实现人与人、人与物、物与物全面互联的网络，其主要特征是通过射频识别、传感器等方式获取物理世界的各种信息，结合互联网、移动通信网等网络进行信息的传送与交互，采用智能计算技术对信息进行分析处理，从而提高对物质世界的感知能力，实现智能化的决策和控制。2.2物联网特征1、把感应器嵌入和装备到电网、铁路、桥梁、隧道、公路、建筑、供水系统、大坝、油气管道等各种物体中；2、将“物联网”与现有的互联网整合起来，实现人类社会与物理系统的整合；3、存在能力超级强大的中心计算机群，能够对整合网络内的人员、机器、设备和基础设施实施实时的管理和控制4、人类可以以更加精细和动态的方式管理生产和生活，达到“智慧”状态，提高资源利用率和生产力水平，改善人与自然间的关系。 2.3物联网发展现状1、物联网发展现状:1）、目前，物联网相关产业正处在发展初级阶段，业务以M2M业务为主；国内物联网行业认识不足，政府是主要推手；产业链条多为国外厂商主导，国内代工居多；运营商主要扮演数据通道角色。2）、总体上物联网还是一个概念，没有形成全网的架构以及成熟的产业链，而且行业融合难度很大。2、物联网现阶段的表现形式1）、M2M平台是物联网现阶段的主要表现形式，M2M平台示意图如图1所示：图1 物联网体系架构图M2M定义：将通信模块植入机器，将机器连入网络；感知能力：条形码RFID传感器摄像头，信息的有限感知；通信能力：移动通信技术为主，信息的有限传送；信息处理：行业应用较为分散，信息处理未达到智能处理阶段。2）、随着技术进步、社会发展、应用范围服务扩展，物联网发展趋势示意图如图2所示： 图2 物联网发展趋势示意图定义：将传感设备植入物体，将物体联入网络；感知能力：传感器网络智能芯片条形码RFID传感器摄像头，信息全面感知；通信能力：宽带移动通信技术传感网络，信息可靠传送；信息处理：有云计算等技术应用，智能处理。 2.4物联网体系架构物联网体系架构如图3所示： 图3物联网体系架构图1、 应用层1）、将物联网技术与行业专业技术相结合，实现广泛智能化应用的解决方案集；2）、物联网通过应用层最终实现信息技术与行业的深度融合，对国民经济和社会发展具有广泛影响；3）、关键问题在于信息的社会化共享，以及信息安全的保障。2、 网络层1）、各种通信网络与互联网形成的融合网络，被普遍认为是最成熟的部分； 2）、包括物联网管理中心、信息中心、云计算平台、专家系统等对海量信息进行智能处理的部分； 3）、不但要具备网络运营的能力，还要提升信息运营的能力，如对样本库和算法库的部署等； 4）、是物联网成为普遍服务的基础设施，有待突破的方向是向下与感知层的结合，向上与应用层的结合。 3、感知层1）、包括二维码标签和识读器、RFID标签和读写器、摄像头、GPS、传感器和M2M终端、传感器网络和传感器网关等； 2）、要解决的重点问题是感知和识别物体，采集和捕获信息； 3）、要突破的方向是具备更敏感、更全面的感知能力，解决低功耗、小型化和低成本的问题。 2.3物联网业务运营管理平台建设方案2.3.1物联网运营管理体系系统架构 图4物联网运营管理体系系统结构图按照物联网三层的建设思路，物联网运营管理体系系统结构分为三层，分别是感知层、网络层、应用层，如图4所示。在业务网层面建设物联网运营管理平台，包括物联网运营管理平台、物联网PBOSS和物联网业务网关。其中有位于一级平面的基地物联网运营管理平台、物联网PBOSS和位于二级平台的省物联网运营管理平台和省BOSS系统。物联网业务网关不分级，统一承载物联网短信、GPRS数据流以及提供统一的能力调用接口，并负责与行业网关、彩信中心通信实现物联网业务平台与手机用户短、彩信的互通。2.3.2物联网业务运营管理平台建设方案1、基地物联网业务运营管理平台 图5基地物联网业务运营管理平台基地物联网运营管理平台的核心业务处理模块包块终端资源管理、运营管理和机器卡管理三个子模块，其功能包括：1）、终端资源管理子模块包括终端管理、感知子网管理、感知外设管理和感知能力管理。2）、运营管理子模块包括用户信息管理、产品信息管理、订购关系管理、合作方管理、Qos管理、安全管理、业务统计和能力管理。3）、机器卡管理子模块包括机器卡运行状态管理、机器卡账务状态管理及机器卡业务配置功能。2、省级物联网业务管理平台 图6基地物联网业务运营管理平台省物联网运营管理平台相比基地物联网运营管理平台少提供的功能包括：机器卡管理、Qos管理和能力管理等功能，如图6所示。3、物联网重要网元及功能接口物联网平台重要网元：1）、M-HLR：物联网专用HLR，负责存储物联网机器卡用户的签约数据信息，并负责将终端在网信息同步给基地物联网运营管理平台。2）、M-GGSN：物联网专用GGSN，负责建立物联网终端与物联网平台或应用平台之间的GPRS通信，产生GPRS原始话单，并负责将终端GPRS在线状态信息和IP地址信息同步给物联网业务网关。3）、M-SMSG: 物联网专用SMSC，物联网专用的短消息服务中心，支持多优先级的短信服务功能，并负责将通信故障信息同步给基地物联网运营管理平台。4）、M-PBOSS:物联网PBOSS实现物联网机器卡和码号的统一管理、物联网产品的集中化管理、物联网业务受理服务开通、话单采集等功能。物联网平台功能接口：1）、基地物联网运营管理平台与物联网PBOSS的接口实现基地物联网运营管理平台与物联网PBOSS之间的码号信息同步、产品信息同步、业务受理信息同步、用户信息同步、机器卡账户状态信息的同步和查询、机器卡运行通信详单信息同步等功能。2）、物联网PBOSS与省BOSS系统的接口实现省公司向基地公司进行码号申请、用户卡换卡申请、码号回收信息同步、业务受理信息同步、产品信息同步、用户信息同步、话单分发等功能。3）、物联网运营管理平台与省BOSS系统的接口实现省物联网运营管理平台与省BOSS之间的产品信息同步、业务受理信息同步、用户信息同步。4）、基地物联网运营管理平台与省物联网运营管理平台的接口实现物联网业务统计、终端序列号分配信息同步。5）、物联网PBOSS与物联网M-HLR的接口实现物联网用户卡配号数据同步、码号回收信息同步、用户状态信息同步、业务受理信息同步。6）、物联网业务网关与M-SMSC的接口实现物联网业务网关与M-SMSC之间的短信通信。7）、物联网业务网关与M-GGSN的接口接口实现物联网业务网关与M-GGSN之间的GPRS通信。8）、物联网业务网关与物联网运营管理平台的接口实现对物联网业务网关与物联网运营管理平台的终端管理数据转发，以及运营管理平台通过物联网业务网关与手机用户的短、彩信通信。3、物联网业务网关 图7物联网业务网关物联网业务网关的核心业务处理模块包括路由寻址、业务鉴权、终端状态维护、能力调用、协议解析、协议适配、Qos执行、计费话单等功能。1、路由寻址实现上下行的消息路由。2、业务鉴权实现根据订购关系和鉴权映射表进行鉴权。3、终端状态维护实现从GGSN获取终端实时状态信息，主要包括是否在线及IP地址。4、能力接入转发实现第三方能力接入、调用和转发。5、协议解析实现WMMP协议报文解析。6、协议适配实现第三方协议解析适配。7、Qos执行实现物联网业务Qos保障8、GRE路由器负责根据目标地址进行路由,支持IPV4与IPV6。 3， 结束语物联网运营平台架构在云计算之上，既能够降低初期成本，又解决了未来物联网规模化发展过程中对海量数据的存储、计算需求。通过基于云计算的物联网运营平台的建设，将让电信运营商从提供简单的网络传输通道转向提供物联网发展所需的计算和控制能力，从而在物联网产业链中占据主导地位。参考文献1 李玉玲,李露.中国移动TD-SCDMA与物联网的融合发展 .现代电信科技2010,40(2) 2 黄涛.物联网技术与应用发展的探讨.信息通信技术2010.4（2）3毛燕琴. 物联网概念模型与体系结构.南京邮电大学学报2010.044赵钧.构建基于云计算的物联网运营平台.电信科学.2010.06 5 尹立莉胡伟成.发展物联网产业问题浅析.经济研