M2M简介及其应用

蜗牛之窝 2011-02-23

展开全文

【什么是M2M】

M2M表达的是多种不同类型的通信技术有机的结合在一起：机器之间通信；机器控制通信；人机交互通信；移动互联通信。
M2M让机器，设备，应用处理过程与后台信息系统共享信息，并与操作者共享信息。
它提供了设备实时地在系统之间、远程设备之间、或和个人之间建立无线连接，传输数据的手段。M2M技术综合了数据采集、GPS，远程监控、电信、信息技术，是计算机、网络、设备、传感器、人类等的生态系统，能够使业务流程自动化，集成公司资讯科技 (IT)系统和非IT设备的实时状态，并创造增值服务。这一平台可在安全监测、自动抄表、机械服务和维修业务、自动售货机、公共交通系统、车队管理、工业流程自动化、电动机械、城市信息化等环境中运行并提供广泛的应用和解决方案。
M2M的未来展望：
Pervasive Computing：无所不在的计算与互联。

M2M简介

M2M是一种理念，也是所有增强机器设备通信和网络能力的技术的总称。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，如许多智能化仪器仪表都带有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。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，网络一切（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的通信更须要建立一个统一规范的通信接口和标准化的传输内容。

通信网络技术的出现和发展，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。但是目前仅仅是计算机和其他一些IT类设备具备这种通信和网络能力。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，其核心理念就是网络一切（Network Everything）。M2M技术具有非常重要的意义，有着广阔的市场和应用，推动着社会生产和生活方式新一轮的变革。

业务及应用系统分类

根据终端是否移动，业务应用可分为两大类：

移动性应用：
适用于外围设备位置不固定，移动性强丶须要与中心结点实时通信的应用，如交通、公安、海关、税务、医疗、物流等行业从业人员手持系统或车载、船载系统等。
固定性应用：

适用于外围设备位置固定，但地理分布广泛、有线接入方式部署困难或成本高昂的应用，可利用机器到机器实现无人值守，如电力、水利、采油、采矿、环保、气象、烟草、金融等行业信息采集或交易系统等。

M2M技术的应用系统主要包括三个部分：

企业级管理软件平台
无线通讯解决方案
现场数据采集和监控设备

产品构成

M2M产品主要由以下三部分构成：

无线终端：都是特殊的行业应用终端，而不是通常的手机或笔记本电脑。
传输通道：从无线终端到用户端的行业应用中心之间的通道。
行业应用中心：是终端上传数据的会聚点，对分散的行业终端进行监控。特点是行业特徵强，用户自行管理，而且可位於企业端或者托管。

技术组成

M2M涉及到5个重要的技术部分：机器、M2M硬件、通信网络、中间件、应用。

智能化机器
实现M2M的第一步就是从机器/设备中获得数据，然后把它们通过网络发送出去。使机器“开口说话”（talk），让机器具备信息感知、信息加工（计算能力）、无线通信能力。使机器具备“说话”能力的基本方法有两种：生产设备的时候嵌入M2M 硬件；对已有机器进行改装，使其具备通信/联网能力。
M2M硬件
M2M硬件是使机器获得远程通信和联网能力的部件。主要进行信息的提取，从各种机器/设备那里获取数据，并传送到通信网络。现在的M2M硬件共分为五种：
1. 嵌入式硬件
  嵌入到机器里面，使其具备网络通信能力。常见的产品是支持GSM/GPRS或CDMA无线移动通信网络的无线嵌入数据模块。
2. 可组装硬件
  在M2M的工业应用中，厂商拥有大量不具备M2M 通信和连网能力的设备仪器，可改装硬件就是为满足这些机器的网络通信能力而设计的。实现形式也各不相同，包括从传感器收集数据的I/O设备(I/O Devices)，完成协议转换功能，将数据发送到通信网络的连接终端（Connectivity Terminals）；有些M2M 硬件还具备回控功能。
3. 调制解调器（Modem）
  上面提到嵌入式模块将数据传送到移动通信网络上时，起的就是调制解调器的作用。如果要将数据通过公用电话网络或者以太网送出，分别需要相应的Modem。
4. 传感器
  传感器可分成普通传感器和智能传感器两种。智能传感器（Smart Sensor）是指具有感知能力、计算能力和通信能力的微型传感器。由智能传感器组成的传感器网络（Sensor Network）是M2M技术的重要组成部分。一组具备通信能力的智能传感器以Ad Hoc方式构成无线网络，协作感知、采集和处理网络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网络或卫星通信网络将信息传给远方的IT系统。
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（Radio-Frequency Identification）技术等。标识技术已经被广泛用于商业库存和供应链管理。
通信网络
将信息传送到目的地。通信网络在整个M2M技术框架中处于核心地位，包括：广域网（无线移动通信网络、卫星通信网络、Internet、公众电话网）、局域网（以太网、无线局域网WLAN、Bluetooth）、个域网（ZigBee、传感器网络）。
中间件
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”，它获取来自通信网络的数据，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议之间的转换。
应用
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：数据分析和商业智能部件,异常情况报告和工作流程部件,数据仓库和存储部件等。

【西门子M2M模块】

TC35i

MC35i/39i

XT55(第一款集合了三频GSM/GPRS和GPS卫星导航接收器的模块)

MC55/56等

【原文链接】

http://www./html/sch/industry_technology/m2m/

【解决方案】

M2M的全称是机器对机器（Machine-to-Machine）、人对机器（Man-to-Machine）以及机器对人（Machine-to-Man）, 也有人理解为移动网络对机器(Mobile to Machine)、机器对移动网络(Machine to Mobile)。它提供了设备实时数据在系统之间、远程设备之间、或和个人之间建立无线连接的简单手段。M2M技术综合了数据采集、远程监控、电信、信息技术，能够使业务流程自动化，集成公司IT系统和非IT设备的实时状态，并创造增值服务。这一平台可在安全监测、自动读取停车表、机械服务和维修业务、自动售货机、公共交通系统、车队管理、工业流程自动化、电动机械、城市信息化等环境中运行提供广泛的应用和解决方案。M2M技术已经得到了HP、CA、Intel、IBM、AT&T、Ericsson、Nokia 、Opto 22和OMRON等大牌厂商的支持。
    M2M技术与使用传统地面电话线或无线数传电台的远程监视系统工作原理相似，并很可能取代后者。分析人士表示，由于M2M系统不需要为连接遥远地区的设备架设数百英里的电话线路，并解决无线数传电台的距离和频段问题，因此更适用，更方便。
    M2M技术的应用系统主要包括三个部分：
    1、企业级管理软件平台
    2、无线通讯解决方案
    3、现场数据采集和监控设备
    目前HP公司的OpenView软件平台和CA公司的 Unicenter TNG软件平台都可以通过SNMP协议来与现场数据采集和监控设备进行通讯，并实时监控、管理各种设备、资产。

    AT&T、Ericsson、Nokia等都在近来发展起来的M2M技术中迅速推出了自己的产品。如Ericsson在2001年6月亚洲电信展宣布推出两款分别基于GPRS的GSM900/1800以及850/1900的双频模块- GM47和GM48。Nokia也在2002年推出了两款分别基于GPRS（通用分组无线电业务）的终端――Nokia 30和基于GSM的终端――Nokia 31。目前有些电话运营商正在尝试使用CDMA系统来运行M2M。
    Nokia M2M平台是发展M2M应用的无线端到端解决方案。它将公司的异地资产如自动售货机, 车辆和其它设备与现有的IT基础设施联系起来, 通过互联网或者公司服务器上的应用方案与异地装置上的应用方案进行双向连接。
    Nokia M2M平台包含网关和连接终端两个要素。 Nokia M2M网关是基于行业标准之上的开放的软件产品, 它将GSM网络或其它电讯网络连接到互联网, 并在公司的服务器中的应用和与之匹配的远程设备上的应用之间建立起无线连接, 进行协议转换, 为各种M2M应用和服务提供了更简易的开发、操作和维护； Nokia连接终端(Nokia 30)是异地安装的装置, 包括一个GSM引擎, SIM卡读取器、应用界面、内置天线、外置天线连接器和电源接口,提供GPRS、SMS（短信息业务）、USSD、HSCSD（高速电路交换数据）传输、以及EGSM900／1800网络环境下的声音传输。
    Nokia M2M平台综合了电信和信息技术, 能够使业务流程自动化, 集成公司IT系统的资产, 并创造增值服务。其以无缝的、简易的方式连接各种设备。在传输数据方面, Nokia M2M平台以一种智能的方式利用了现有的移动网络的容量, 从而为各种商家创造了全新的商机。在简化移动通讯设施的复杂性方面, M2M平台解决方案使很多以前从未有过移动通讯专业技能的行业有可能开展快速而简便的M2M无线连接应用。用这种方法收集信息、设置参数、接受异常警示或管理, 如电梯、售货机、自动化仪表等大量机器上正在运行的实时信息等是非常有效的。

    现场数据采集和监控设备现在主要采用美国Opto 22公司生产的SNAP-IT系统和Ultimate I/O系统。
    Opto 22推出的SNAP-IT系统是一种专为IT行业的公司提供系统集成服务的远程监控系统, 应用工业级的SNAP Ethenet I/O技术, 只要将所有的输入输出模块插在一个底板上, 然后连接用户设备, 设置I/O口, 就可以进行远程监控。Opto 22相继推出了以太网I/O智能处理器(SNAP-IT Ethernet I/O Brain Board)和SNAP终极I/O智能处理器(SNAP Ultimate I/O Brain Board)，他们可同时执行XML、 Modbus/TCP、 SNMP 、SMTP、 IEEE 1394等多种通讯协议, 监视已被设定的事件, 执行相应要处理的控制。采用TCP/IP和IEEE 1394的通讯技术或协议, 通过有线、无线、光纤或互联网, 利用Web浏览器, 可以直接浏览设在最底层、最前端现场智能化的以太网I/O单元, 进行实时监控现场设备和器件的运行状态；如有异常情况发生, 相连的现场前端智能化的以太网I/O单元, 会实时自动地通过SNMP协议或以E-mail的方式, 向上位机管理系统发送报警信息, 也可更改前端I/O的操作状态, 进行实时控制。因此, SNAP-IT系统的出现, 能将企业所有非IT设备与企业管理网络无缝地连接起来。
    Opto 22的SNAP-M2M系统以其杰出的性能在2002年获得美国《Control Engineering》杂志的第15届年度最佳编辑选择奖（Editor's Choice Award），也是Opto 22公司的产品在连续5年内，第四次获得该奖。
    日前, 由Opto 22与Nokia合作, Opto 22的SNAP-IT用于连接现场设备, 获取最新的或历史操作数据；而Nokia的M2M则提供无线软、硬件设备与SNAP-IT通讯。SNAP-IT技术和M2M技术相结合实现了机器对机器的无线通讯。在工业企业中, 可以以无线的方式获得实时的数据, 并向数据库传送, 以及进行远距离设备的监测、诊断、安全管理等。两家公司的合作创造了一个完整的解决方案包, 通过GSM/GPRS网络将全球实时数据无线传输至企业应用程序及数据库。它解决了管理者大规模监测的困难, 降低了远程分布设备通讯的复杂程度。SNAP-IT和M2M技术的结合将给许多行业, 如供货、公共事业、能源、零售、电信、服务业、市场和工业管理等, 注入新的活力。
    除Opto 22外，以传感等电子元器件著称的OMRON公司也在开始提倡将构筑融各种传感设备与移动网络于一体的业务模式，即M2M（Machine-to-Machine）模式。2002年2月份，OMRON与东京海上火灾保险共同开发车辆防盗服务系统便是该公司的首批M2M产品。该系统提供车辆被盗时向车主的手机发送提示信息的服务。该服务的工作机理为：在车内安装专用装置，当有人非法进入车内或非法使用汽车时，装置就会自动向车主的手机发送通知信息。
    2002年11月19日，美国最大的水处理产品供应商BioLab公司开始在全世界首次应用M2M技术，远程监视游泳池中水的PH值和消毒剂的水平,并自动添加化学清洁药品。就是采用Nokia的无线通讯解决方案Nokia 30和Opto 22的数据采集设备Ultimate I/O。

    目前，国内也有部分系统集成商准备采用M2M技术和成套产品，结合GIS系统，用于下面各领域的SCADA系统：
    1、城市内的自来水管网、煤气管网、污水管网的监控
    2、城市内的路灯监控。
    3、城市内的电网监控。
    4、河流的水文监测。
    5、输油管线的监控。

【M2M移动通信新市场前沿应用探讨】深圳市宏电技术股份有限公司

从表面看，移动电话技术似乎已经得到了充分的开发和利用：我们现在可以通过移动电话实现通话、互发短信息、发送照片甚至还可以看电视节目。但实际上，移动电话技术还有一个领域已经成熟、有待应用，那就是我们现在所说的M2M(Machine-to-machine)技术。移动电话未来的真正发展不是人与人之间的通讯，而是机器与机器之间的通讯。M2M才是未来移动电话技术发展和应用的重要看点。
    正如De Montfort大学主讲师、M2M实验室负责人Eric Goodyer所指出的，面向人与人之间通讯的移动电话市场无法再继续发展扩大了。他说：“现在的移动电话语音市场已经饱和了。现在的移动电话公司开展的业务基本上都是相同的。而业内最大的一个增长看点是全球移动通讯系统(GSM)。这是一个巨大的全球市场。”
    对于他的观点，分析家们表示赞同：美国一家名为Alexander Resources的调查公司预测，到2010年，全球M2M市场总额将增长至两千七百亿美元。在采用统一全球移动通信系统技术标准的欧洲蕴藏着大量的市场机会。
    为什么企业希望实现机器之间的通讯呢？这是出于多种原因的。测量应用是M2M技术的一种普遍应用。举个例子来说吧：如果一家公司要保证冷冻食品的存放温度，传统的办法是派人定期进行检查，与这种传统的办法相比，一种成本更低的选择就是在冷藏库放置监控器，让它在温度过高或过低的时候向服务器发出信息。企业还可以将M2M技术应用于数据收集、追踪等多个领域。
    实际上，M2M技术的应用已经有一段时间了。最好的一个例子就是很多家庭中安装的防盗自动警铃，当陌生人试图进入主人家中时，它会自动向附近的警察局发出报警信息。
Goodyer说，在M2M技术的应用方面，现在有了两点变化。一是移动电话技术的发展和信息通过全球移动通信系统的无线发送使得M2M通讯更为简单、价格可能也会更低。全球移动通信系统遍布全球，企业可以很快就建立起自己的通讯网络。
    二是以前M2M系统的建立是一个非常复杂和麻烦的过程，需要多方参与。一个M2M系统通常由从机器中释放信息的硬件、进行数据传送的网络和解释信息的服务器软件组成。正如Butler Group的高级分析家Mark Blowers所说：“以前M2M技术就已经存在，但是要应用该技术，企业自己必须要花很大的工夫去建立M2M网络。现在的情况就不同了。有专门的人员为企业提供M2M网络服务，提供硬件、软件和其它所需的配套设备。”
Blowers说，像可标记扩展语言(XML)这样的产业标准的出台，使不同技术之间的融合变得简单。与此同时，Goodyer也指出，通用分组无线业务(GPRS)的应用也使M2M技术应用获益不少。
    Goodyer说：“通用分组无线业务(GPRS)为企业提供了一个虚拟电路，一种点对点之间的连接。它是一种IP服务，因此，企业可以在应用它的基础上应用其他的IT技术。有了通用分组无线业务(GPRS)，企业就可以填补GSM网络和文档服务器之间的技术鸿沟。”
Orange Business Solutions的M2M项目负责人Michael Reilly说，供应商也已经意识到了M2M系统所能够带来的收入增长机遇。传统的商业模式周期长、成本高、收入低，而M2M技术的应用能够使这种状况得到改变。市场总是处在不断的发展变化当中，但是只要企业应用M2M技术得当，就可以在总额达一亿英镑的英国市场上得到收益。
    作为De Montfort大学M2M实验室的共同主办者，Orange公司正在推广其M2M Connect产品，一种能够使企业实现设备无线连接的、安全的中央控制网关。Vodafone公司也推出了M2M Gateway Services，开始向M2M市场进军。
    自动化是现在正在推出的很多M2M产品和服务的焦点。专门为零售商、出版商和培训公司提供电子通讯产品和服务的Daily''s公司就推出了可以在超市中应用的报纸存量监控系统。
    该系统在超市的报架上设置了传感器，当报纸差不多要售空时，这些传感器就会自动发送信息到Daily''s公司的网站，这些信息将通过电子邮件、文本信息或是传真的方式发送给相关工作人员。Daily''s公司常务董事Craig Lewis说，对于公司的客户来说，这种服务意味着安装了监控传感器的报架上，会使售出报纸的数量增长10%到20%。
    另外一个市场增长点是在安全应用领域。例如RDM Automotive推出的Auto-txt，它是一个安装在汽车当中的小控制单元。当汽车的主人接近汽车时，它能够通过蓝牙技术发送信号到车主的移动电话，以此识别车主的身份。只有车主才能够发动汽车。将GPS传感器和GSM调制解调器融合在一个控制单元当中可以实现对车辆的远程追踪和位置固定。RDM Automotive的工程主管Chris Cole说：“当我们确定车辆被偷并且在控制之中的时候，警察就可以指示我们的安全操作中心，将车辆固定在实际所处的位置。”
    还有一些供应商将关注焦点集中在了能源市场的测评系统上，这种焦点定位是在石油和天然气价格高涨、企业遵守统一技术标准的负担不断加重的双重驱动下作出的。例如，法国公司Suez Energy International应用了Wyless公司提供的M2M技术对住宅供水状况进行测评，收集用水量和渗漏情况的各种数据。这种应用可以在其他的同类公司中得到广泛的推广。食品行业的企业同样被要求遵守特定的行业标准，这同样成为了这些企业应用M2M监控系统的驱动力。
    M2M软件供应商BT Redcare的技术负责人Bob Tuck说，企业在安装了M2M基础设施之后，就可以在其基础上应用更多的同类软件。他认为，一家企业在应用了无线M2M安全系统之后，可能会决定再扩大系统性能，为空调设置自动遥控开关，如果没有前面的安全系统做基础，单纯为空调设置自动遥控开关可能是得不偿失。
M2M咨询公司Comtech的技术主管Steven Whitehead认为，随着时间的不断推移，机器通讯技术的商业应用模型也将不断发生变化。而其中的第一个发展阶段的主要特点是着眼于降低成本。
    Steven Whitehead说，企业只有从服务角度应用M2M技术才能开始看到真正的收益。他向我们举例介绍了一种应用M2M技术发送货物存量信息的销售机器。操作人员通过收集该机器发送的信息来优化机器设置。
    供应商对保持最小的货物库存更感兴趣。如果他能够及时了解产品的销售状况，就能够减少手头的产品存量，从而使供应连锁更为顺畅高效。 Whitehead说：“机器制造商可能对提高机器的可靠性更感兴趣。如果能够预见可能的问题，他们就能够在源头上解决这些问题。机器所发出的各种数据对于每一个相关的人来说都是非常有价值的。”对此，Tuck表示赞同。他说：“我们发现，这个崭新的无线世界将价值链上的所有环节都联系在了一起，而这也正是最让人感到兴奋的地方。”
    案例分析：London Waste
    M2M技术的应用给废物回收处理公司LondonWaste带来了一石多鸟的好处。            LondonWaste公司为伦敦七个街区组成的North London Waste Authority (NLWA)提供废物回收处理服务。该公司应用了Orange公司的Fleetlink系统对其新近购置的35辆汽车进行跟踪定位。每辆车中安装的Fleetlink设备都通过GSM全球移动通信系统与公司总部相连接，如果哪辆车子被偷，公司能够通过M2M技术迅速将其遥控定位。
    此外，每辆车中安装的Fleetlink设备还都配有GPS全球定位系统，能够明确车辆的具体位置，使公司总部能够对车辆位置进行追踪。LondonWaste的IT负责人Mark Beattie说：“应用了Fleetlink系统，公司就可以了解司机每天的行驶路线和工作情况了。”Beattie说：“由于每一个废物存放点的存放量都是有限的，即时了解运送车在哪，什么时候能来运走废物，以及下一辆车什么时候再来就非常重要。”
    Fleetlink系统同样还发挥着免提移动电话的作用。伦敦的车辆行驶规定禁止卡车在某些街道上行驶。如果违反这些禁令将被罚款。Fleetlink系统的软件中标明了这些禁行街道，如果司机误入这些街道，系统会发出警示信号，提示司机改道。而一旦发生罚款纠纷，公司还可以通过系统记录来证明争执问题发生时车辆的具体位置。这就给LondonWaste避免了不必要的麻烦。
    FleetLink系统还能够帮助公司总部了解每个司机的工作时间，以确定他们能够得到足够的休息，从而遵守欧盟对工作时间的规定。Beattie说，M2M技术在废物处理的管理过程中也发挥了非常重要的作用。由于公司的废物处理场地需要定期清空，通过将Orange Sim卡插入灵敏的遥感硬件，由该硬件向连接的网络发送废物重量信息，公司废物处理部门的工作人员就能够了解何时需要进行废物清空了。
    听听专家怎么说
    Comtech的技术指导Steve Whitehead说，企业应用M2M软件是为了解决某一特定问题，但是在软件的应用过程中很多以前没有发现的问题也同时暴露了出来。比如，企业应用M2M软件的最初目的是为了了解自动柜员机里还有多少现金，但在实际应用过程中却发现机器已经坏了很长时间了，根本无法提供客户服务。这样一来，在随时了解柜员机内现金存放量的同时，该软件的应用还能够帮助企业解决其他的问题，例如了解并及时修复机器故障。
    Butler Group的高级调研分析家Mark Blowers说，当企业考虑提高运作效率或是员工的工作效率时，M2M软件就有用武之地了。有了M2M软件，工作人员就不需要再像以前那样频繁的亲临远处的工作现场，而是可以直接同机器进行‘对话’，了解是否出现了什么问题，并且可以远程解决问题。要知道，任何可以使工作人员免去亲自查看机器之苦的产品对于企业来说都是福音。
    Daily''s的常务董事Craig Lewis说，M2M软件非常重要，因为信息对于任何企业来说都是至关重要的。M2M软件的应用不仅可以使企业减少时间和成本的投入，更重要的是可以迅速收集信息，并将这些信息存储在相关工作人员可以集中获取的地方。
    London Waste的IT负责人Mark Beattie说，现在企业的运作处处离不开信息，通过M2M软件的应用，企业可以对每台车辆、每个司机的信息了如指掌，这确实能够为企业带来实实在在的商业竞争力。随时了解所有车辆所处的位置并保证运输调度员在公司总部可以随时掌握这些信息，提高了公司开展业务的灵活性，同时也改善了公司的服务。
    Orange Business Solutions的M2M项目负责人Michael Reilly说，应用M2M软件的最大的一个潜在好处可能就是对独自工作员工的保护了。同时，该软件的应用还可以适应当今对于石油消耗的更为有效的控制和管理要求，要知道石油消耗是现在英国小型企业最主要的成本消耗之一。
    ROM Automotive的工程主管Chris Cole说，M2M软件的应用意味着警察可以对汽车盗窃行为采取与以往完全不同的对策。由于我们的监控器可以监控并固定汽车的位置，警察们只需要坐在办公室等待监控器发回的信息，在得到信息之后直接到汽车被固定的位置就可以了。如果当时偷车贼仍然在车里或是在停车，警察不需要费力进行追捕就能够将他们缉拿归案。