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(jī)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(jī)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(jī)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(jī)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(jī)、工廠設(shè)備等。M2M技術(shù)的目標(biāo)就是使所有機(jī)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(qiáng)機(jī)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(jī)器實現(xiàn)的，例如通過手機(jī)、電話、電腦、傳真機(jī)等機(jī)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(jī)器和機(jī)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(qiáng)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(jī)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(jī)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(jī)器、M2M硬件、通信網(wǎng)絡(luò)、中間件、應(yīng)用。
●智能化機(jī)器——使機(jī)器“開口說話”，讓機(jī)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(jī)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(jī)器設(shè)備(Machines)
M2M硬件
實現(xiàn)M2M的第一步就是從機(jī)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(jī)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(jī)器進(jìn)行改裝，使其具備通信/聯(lián)網(wǎng)能力。
M2M硬件是使機(jī)器獲得遠(yuǎn)程通信和聯(lián)網(wǎng)能力的部件。現(xiàn)在的M2M硬件產(chǎn)品可分為五種。
(1)嵌入式硬件
嵌入到機(jī)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(jī)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(jī)器、每個商品的“身份證”，使機(jī)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(jī)、IT設(shè)備之外，數(shù)以億計的非IT機(jī)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(jī)器對機(jī)器)是指將數(shù)據(jù)從一臺終端傳送到另一臺終端，就是機(jī)器與機(jī)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(jī)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。可以說，憑借這一巨大的市場機(jī)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(jī)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(jī)會，并正積極發(fā)掘M2M所蘊含的無限商機(jī)。憑借合理的定價方案和規(guī)模經(jīng)濟(jì)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(jī)，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(jī)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(jī)和烘干機(jī)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(jī)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(jī)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(jī)器添加無線連接功能。
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