物联网核心—M2M技术研究

彭红姣

摘要：物联网技术及其应用方面的研究和部署，使得物联网的概念和价值正在不断被实体化，M2M技术，被认为已成为物联网在现阶段主要的表现形式。该文以ETSI M2M技术委员会制定的M2M相关标准为基础，探讨了M2M与物联网的关系，仔细研究和分析了M2M业务能力和功能架构，最后展望了M2M的应用前景。

关键词：物联网；M2M；业务能力；功能架构

中图分类号：TP393 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2014）31-7495-02

物联网技术及其应用方面的研究和部署，已掀起了一轮新的信息革命浪潮。物联网在解决人类社会日益关注的重大问题：如，能源检测、自动化城市（智能交通）、食品安全、医疗保健（电子健康）、智能家居、国家安防、整合资源等等，将发挥无所不在的能力。

M2M技术，作为物联网在现阶段主要的表现形式，以各种应用为核心，在某些国家还实现了具体的应用，这些应用在美国、英国、日本、韩国、欧洲等已达到了商业化水平。但是M2M还缺乏统一的业务应用平台和标准，各国际标准化组织对M2M相关技术展开了积极的研究和标准制定工作，如：ETSI、3GPP、ITU-T和IEEE，中国的CCSA也在积极的推进M2M标准化的进展和研究[1][2]。

1 物联网的特征

物联网以全面感知、可靠传递和智能处理为主要特征，每个特征都涉及到不同的技术问题，体现在各自的相关领域。

在感知层面，全面感知。主要需要将物体的信息进行适时适地的采集，或者说，能够实现随时随地的获取物体自身的信息，在卫生保健问题上，如对心脏病人进行远程监控，就需要获取病人的生命指数：血压、脉搏和心率等，通过传感器、RFID、二维码/电子标签等技术和处理。

在网络层面，可靠传递特性。需要将采集到的物体信息可靠传递到目的地，这里离不开各种网络，IP网，移动网等等，或可能是各种网络功能的融合体，即涉及到网络层面相关技术。

在应用层面，智能处理。则是指通过对通信物体的智能控制，需要分析和处理日益庞大的海量数据和信息，从中产生能满足各种需求的新信息，形成各种新的业务提供给用户（包括程序等），对应于应用层，涉及到各种智能计算技术，如模糊识别、云计算、信息挖掘等技术。

2 M2M基本概念及与物联网的关系

文献[1]中M2M是这样定义的，M2M（Machine-to-Machine communications），机器对机器通信，是指在两个或多个实体之间进行通信，不需要任何直接的人为干预。 M2M业务趋向于自动的决策和通信过程。

文献[2]详细探讨了物联网发展的关键技术，在理清M2M与物联网之间的关系上，提到M2M通信是物与物通信模式的一种，而物联网包括了人与物，物与人，及物与物的通信，因此M2M不能称为真正的物联网，只能理解为属于物联网技术体系中的一环，或者是物联网概念的一种形态。

文献[3] 从广义上进一步探讨了物联网与M2M之间的关联，认为由于物联网中人与人之间的通信以及人机交互通信方式已经在互联网时代得到了广泛应用，所以真正能够体现物联网泛在化特点的是机器之间的通信，为此也将实现机器与机器之间通信的M2M 系统称为机器类型的通信，并由此理解为物联网就是一个M2M系统，把M2M通信提到了一个更为重要的高度。

文献[4]中，提到狭义M2M通信即纯机器与机器之间建立的通信，用来表示机器之间的联接与通信，。而M2M可以将机器之间的通信、机器控制通信、人机交互通信、移动互联通信等多种不同类型的通信技术有机地结合在一起，从而M2M可称为所有增强机器设备通信和网络能力技术的统称，并且，机器之间自动地进行数据交换，功能和其潜在用途上，M2M 引起了整个物联网的产生，是物联网目前的主要发展形式。

3 M2M业务能力

M2M业务目标是那些利益一致、符合成本效益、无处不在的应用。应用包括：车队（舰队）管理，智能电表（智能测量），家庭自动化（智能家居），电子医疗等。这些源自物联网的的发展目标，在未来形成比较完善的M2M业务需求，以保证M2M业务进行高效的端到端交付服务。M2M总体需求，遵循一般的M2M系统要求，而非所有的特定的M2M系统或这些系统的组成部分。物联网中有许多的物体感知信号，当连在网络中的设备处于休眠状态时，M2M系统也应该能够管理这些休眠中的设备，即M2M系统能和休睡设备进行通信，保持和休眠设备的消息传递。M2M系统中消息的传递，支持任播，单播，多播和广播四种通信方式。

2） 接入网允许M2M设备和网关域与核心网通信，接入网包括XDSL，HFC，卫星，GERAN，UTRAN，eUTRAN，无线局域网（W-LAN）和WiMAX等。

3） 核心网要求提供最小的和潜在的其他连接手段的IP连接，服务和网络控制功能，与其他网络互连及漫游功能，核心网包括3GPP CNs，ETSI TISPAN CN和3GPP2 CN等。

4） M2M服务能力提供的M2M功能可在不同的应用程序间共享，通过一套开放的接口公开其功能并使用核心网的功能，通过隐藏网络特异性，简化和最优化应用程序的开发和部署。

5） M2M应用运行业务逻辑，通过开放接口获取M2M服务能力。网络管理功能包括所有管理接入和核心网络需要的功能，包括资源调配，监督，故障管理，等等。而M2M管理功能，则由网络域中管理M2M服务能力所需的所有功能组成。

M2M设备和网关支持非对称流，并能对多个M2M设备/网关进行管理，M2M应用能与一个或多个M2M设备/网关直接或通过使用M2M服务能力进行交互，如信息收集，控制。如果M2M应用需要，M2M系统应支持物理路径的多样性，多个M2M应用可同时与同一个M2M设备交互，采集信息并传送到多个应用程序，需支持异构M2M区域网络，即，M2M系统提供异构M2M区域网络的接口能力，这可以在M2M的网关实现。

5 结束语

M2M作为物联网的核心部分，工业和信息化部电信研究院泰尔管理研究所郑平专家早几年就提出，M2M的智能化应用将极大地超乎你的想象，并提到M2M应用是物联网乃至智慧的地球的构成基础，物联网与智慧的地球的宏大远景即能为M2M智慧化的未来勾画出美好的画卷。该文通过对M2M与物联网的关系的研究和探讨，加深理解了M2M的基本概念和业务需求，并对M2M的功能网络架构进行了详细分析和总结，目的是希望能将M2M平台功能架构能汇聚到更多的行业应用中，期待未来的M2M应用能在各行各业中开花结果。

参考文献：

[1] 沈嘉，刘思扬.面向M2M的移动通信系统优化技术研究[J]. 电信网技术，2011（9）：39-46.

[2] 郑彬波.基于M2M的智能家居安防系统设计与实现[D].北京：北京邮电大学，2013.2.

[4] 宁焕生，徐群玉.全球物联网发展及中国物联网建设若干思考[J].电子学报，2011，38（11）：2590-2599.

[5] 王群，钱焕延.一种面向物联网的M2M 通信解决方案[J].微电子学与计算机，2012，29（11）：13-17.

[6] 高同，朱佳佳，罗圣美，等. M2M 功能架构与安全研究[J].计算机技术与发展，2012，22（1）：250-253.