OneM2M已吹响挺进工业互联网的号角

杜加懂　中国信息通信研究院技术与标准研究所高级工程师



OneM2M已吹响挺进工业互联网的号角

杜加懂中国信息通信研究院技术与标准研究所高级工程师

OneM2M平台作为物联网业务平台，提供连接管理、应用开发支撑、数据服务、智能分析等重要功能。OneM2M平台作为首个国际标准化的物联网平台，解决了传统平台的互联互通及多样化的问题。同时，OneM2M平台针对工业互联网的需求进行了优化设计，能够很好满足工业对业务平台及连接管理平台的需求。

OneM2M；IoT；物联网；连接管理平台；业务支撑平台

1　引言

由于物联网平台提供连接管理、应用开发支撑、数据服务、智能分析等重要功能，是连接底层网络、设备和应用开发者、企业内IT系统（如CRM、ERP等）的桥梁，因此物联网平台已成为物联网解决方案的核心，也是构造生态系统的基础。

当前工业互联网提出的全生命周期管理的概念需要产业链之间的相互协同，实现企业与企业之间、企业与设备之间、企业与产品之间的互联互通。这就需要各企业平台之间、平台与设备/产品之间实现互操作。传统的烟囱式的物联网平台模式给这种互联互通带来巨大的障碍。OneM2M提供的水平共性能力平台带来改变这一局面的契机。

2　OneM2M标准化组织介绍

2011年5月，在高通、爱立信、诺基亚、华为、中兴、沃达丰等主要通信芯片制造商、设备制造商和运营商的推动下，欧洲电信标准化协会（ETSI）邀请美国及中日韩的7家ICT行业标准化组织，参照3GPPs的模式成立物联网领域的国际标准化组织“OneM2M”，同时邀请垂直行业加入，共同开展物联网业务层国际标准的制定。

2012年7月24日，7家ICT行业标准化组织——中国通信标准化协会（CCSA）、日本的无线工业及商贸联合会（ARIB）和电信技术委员会（TTC）、美国的电信工业解决方案联盟（ATIS）和通信工业协会（TIA）、欧洲电信标准化协会（ETSI）以及韩国的电信技术协会（TTA），作为发起组织共同签署了伙伴协议，宣告物联网领域国际化标准组织“OneM2M”的成立。OneM2M下设指导委员会（SC）、技术全会（TP）。TP下设若干工作组；目前OneM2M共有6个工作组，分别为需求工作组、架构工作组、协议工作组、安全工作组、终端管理及语义工作组、测试认证工作组。

OneM2M专注于物联网业务层标准的制定。其提供一个通用的物联网业务支撑平台，以支持诸如智能电网、智能交通、电子保健和远程医疗、企业供应链、家庭工业互联网、智慧城市等不同行业的各种各样应用和业务。

3　OneM2M平台介绍

OneM2M平台的目标是将传统行业、传统业务的烟囱式平台建设模式转换成水平通用平台模式，即通过水平共性能力平台来支撑各种行业应用开发及部署，避免一个业务一个平台，造成平台的零散化和投资的重复化。

从平台的逻辑功能上来说，物联网平台主要分为两大类平台，一是连接管理平台，包括终端管理及网络连接管理功能，如Jasper平台等；二是应用支撑平台，包括应用支持和业务分析能力等。OneM2M平台融合了这两类平台的功能，提供更加全面、通用的业务平台（见图1）。相对于其它平台具有以下优势：

●OneM2M平台是首个国际标准化的物联网平台，具有良好的互通性，实现了平台、网络、终端三者之间的互联互通，降低了终端开发和调试成本。

图1　水平业务能力平台

●OneM2M平台解决了应用支撑平台的多样性问题。通过语义标准化实现跨行业的数据的相互理解，并形成标准化的应用API接口，避免了不同平台API不同，给开发者带来开发工作量。

●OneM2M具有良好的连接管理能力。OneM2M通过Mcn接口对底层网络实现对接和调用，并实现与3GPP等网络的互联互通；能更加细粒度地调用底层网络能力，如3GPP网络的设备触发能力、小数据传输能力等，而不是将底层网络当成纯IP传输通道。

OneM2M网络功能架构如图2所示。

OneM2M功能架构中定义了3个功能实体，分别为应用实体AE、底层网络服务实体NSE和公共服务实体CSE，并通过标准化的接口Mca、Mcc、和Mcn等实现不同实体的互联互通。

其中，应用实体AE是应用层中实现M2M应用服务逻辑的一个实体，如车队跟踪应用、车联网应用、工业控制应用等；底层网络服务实体NSE代表了底层网络，将服务从底层网络提供给CSE，使其能够使用如设备触发、位置服务等网络提供的M 2M能力；公共服务实体CSE则代表了OneM2M平台主要功能实现实体，是一组“公共服务功能”的实例化。CSE提供的服务功能主要包括数据管理、设备管理和M 2M服务签约管理等，具体参见图3。

图2　OneM2M功能架构

4　OneM2M 标　准　化进展

2014年8月，OneM2M第一阶段标准发布，标志着OneM2M正式向社会提供平台服务，随后韩国SK电讯发布基于OneM2M的开发物联网平台ThingPlug。

2016年7月，在加拿大召开的TP#24次会议上，OneM 2M宣布第二阶段标准冻结，计划在2016年年底或2017年年初对外发布。

在国内，中国通信标准化协会CCSA TC10在2015年启动OneM2M标准的国内标准转化工作，预计2016年完成第一阶段标准的制定。

为了保障平台的互联互通，同时验证标准化工作，OneM2M从2015年起开始组织开展产品的互操作测试活动。在活动上，各家公司产品互相之间开展互操作测试，证明OneM2M标准中定义的互通性和标准的一致性。2015年9月，OneM2M在法国ETSI总部举办了首次OneM2M互操作活动，参加互用性测试活动的组织和公司包括高通、思科、华为、Sierra电信等芯片制造商、设备制造商及运营商等企业；2016年5月，在韩国举办了第二次OneM2M互操作活动，在此次活动中，思博伦等仪表厂商将OneM2M测试仪表原型拿到现场进行互操作测试。2016年11月29日～12月2日，OneM2M计划在日本举行第三次互操作活动。

图3　OneM2M CSE功能

5　OneM2M对工业互联网场景及需求分析

工业领域一直以来都是OneM2M重点关注领域，在2016年的TP#24次会议上，OneM2M再次重申将工业互联网、车联网等放到OneM 2M优先推广的行业。

其实，早在2015年初，OneM2M成员华为、日立等公司就在OneM2M提出立项申请，对工业互联网的需求及对OneM2M架构的影响开展研究，并形成规范TR-0018。

OneM2M对工业互联网场景进行梳理，选出7种具有典型代表性的场景进行需求分析。7种场景分别为：

（1）按需采集工业数据

PLC等工业设备每秒钟都产生大量的监测及控制数据，由于数据量较大，对于平台来说很难采集到所有数据；因此，应对数据进行预处理，按照需求传输采集数据到业务平台。

（2）工业数据的完整性

在采集工业数据的过程中，由于各种原因（如临时的网络延迟等）会产生数据的丢失，这会影响工业控制和监测的精度，因此需要保证工业采集数据的完整性和准确性。

（3）企业间协作生产的数据处理

当跨企业协作时，传感器将会部署在多条生产线，需要根据业务需求部署不同的数据采集及处理机制。

（4）飞机制造和维修

飞机制造和维修时，需要根据确切的位置来设定工具的工作状态，如扭螺丝的力量和圈数等。

（5）实时数据采集

工业自动化生产中，为了达到充分控制，需要按照优先级实时采集工业数据。

（6）工业领域的数据安全保护

智能工厂中的数据和自动化生产及执行息息相关，因此需要通过认证、授权、加密等来保障数据安全。

（7）工业领域的QoS机制

在工厂中，生产线的机器设备产生大量的工业数据，这些数据将通过工厂异构网络传送到应用平台。为了保障工业监测、控制等不同业务的执行，需要保障业务的QoS。

OneM2M详细分析了上述7种场景，初步构建了OneM2M在工厂内的应用架构；同时，分析总结了应用需求，并将其输入到OneM2M需求文档中。

由图4可以看出，OneM2M平台与工厂内的其它业务系统融合在一起部署，并支持应用的开展。在工厂内将部署M2M/Wi-Fi网关来连接工业现场设备，网关应支持OneM2M的中间节点（MN）功能；工业现场设备如PLC/DCS等，映射成为OneM2M的应用服务节点。

TR-0018总结出工业互联网对OneM2M平台的需求，并将其输入到OneM2M需求文档TS-0002。主要需求如下：

●OneM2M应支持数据的采集，并根据业务需求设置数据采集策略。

●OneM2M应能根据M 2M业务需求更新、修改、删除数据采集策略。

●OneM2M应能采集、存储并识别时间序列数据。

●OneM2M系统应支持获取底层网络信息，并能将网络信息上传给应用。

●OneM2M应支持在多个M 2M设备或网关中共享数据采集策略。

●OneM2M应支持获取设备的位置信息，并将其传给上层应用。

●OneM2M应支持数据的优先级，保证数据存储、访问及传输安全，并根据业务设置不同的安全保护等级和策略。

●OneM2M应支持将业务的QoS信息传递给底层网络。

●OneM2M应能支持描述数据的属性信息，如数据刷新、采样周期等。

在OneM2M R2版本中，上述的需求都在标准中有所考虑，并基本都支持。因此，从能力上来说，OneM2M平台能够满足工业互联网大部分业务部署场景的需求。

图4　工业互联网OneM2M部署架构与OneM2M功能架构映射图

6　OneM2M在工业互联网方面的后续工作

（1）OneM2M平台与现有工业协议OPC-UA的互操作

在2016年7月召开的TP#24次会议上，大家一致同意由日立、华为、KDDI等公司提出的OneM2M与工业现有协议OPC-UA互操作的立项申请。OPC-UA是目前工业界使用比较广泛的工业协议和信息模型，OneM2M MAS工作组将引入OPC-UA的信息模型和互操作方式，并将OPC-UA的信息模型映射成为OneM 2M资源。ARC工作组对现有的OneM 2M架构进行增强以支持与OPC-UA的互操作。本项目计划在2017年年中完成。

（2）OneM2M与美国工业互联网联盟IIC的合作

在本次TP#24次会议上，OneM2M将向美国工业互联网联盟IIC发联络函，希望在工业互联网架构及协议层面双方开展进一步深入的合作。

OneM2M建议的主要合作内容包括：OneM2M向IIC输入自己在架构、协议、测试、认证、应用实例等方面的工作情况；同时，IIC向OneM2M提供在物联网上的工作成果，双方建立常规化的联络函机制进行沟通。

合作内容主要聚焦在以下几个方面：

●双方共享应用案例及需求。

●IIC可考虑使用OneM2M提供物联网及工业互联网的解决方案。

●考虑使OneM2M成为IIC协议互通的基础。

●实现OneM2M与IIC参考架构的映射。

双方可建立Workshop，开展联合研究，研究内容可集中在以下几个方面：

●OneM2M向IIC提供其在案例、架构、安全、协议、测试及认证、相关开源项目等方面的研究成果。

●IIC应向OneM2M共享其组织架构，并提供其在架构、安全、测试床等研究成果。

●其它双方可能的合作领域。

在实际操作方面，OneM2M成员如华为等，正在联合相关企业，申请在IIC搭建基于OneM2M的测试床。

（3）OneM2M将工业互联网作为高优先级的行业

OneM2M市场工作组将工业互联网、车联网、智慧城市等列为OneM2M优先考虑的行业市场。在未来的工作中，将重点推动OneM2M在工业互联网方面的应用，鼓励成员提供基于OneM2M的工业互联网解决方案，联盟也会派人参与工业的相关联盟或论坛，进行演讲，对外推广OneM2M。

7　结束语

目前，工业互联网提出横向集成、纵向集成、端到端集成，并倡导产品的全生命周期管理，这将使企业上下游之间、企业与用户之间、企业内部各生产环节的联系更加紧密，数据流动更加频繁。企业信息系统、设备、产品、物料等都将成为整个数据流动的一个环节，因此对平台、网络、终端及数据的标准化、互联互通等提出了更高的要求。OneM2M提供了国际标准化的物联网平台，在标准化程度、互联互通、连接管理等方面与其它平台相比具有天然的优势。另外，OneM2M平台的产业链也比较完备，有高通等芯片制造商，有爱立信、华为、中兴等设备制造商，也有SKT、Orange等运营商，还有思博伦等仪表制造商，这是保障OneM2M未来能够在工业领域获得规模应用的基础。OneM2M稍微欠缺的是在工业领域还未有成熟的、实际商用的解决方案，工业领域的认可度还不高。目前，OneM2M已认识到这方面的问题，正在积极与IIC及相关工业开展合作，推广OneM2M的应用。

［1］OneM2MTS-0001. Functional_Architecture-V2_9_0.

［2］OneM2MTR-0018. Industrial Domain Enablement.

［3］ OneM2MTP-2016-0209R01. New_WI_on_OPC-UA_Inter working.

［4］OneM2MTP-2016-0230R03.LSto IIC.

［5］OneM2MTP-2016-0179.MARCOM_report_to_TP24.

One M2M provides Io T platform for IIo T

DU Jiadong

As an IoT platform， one M2M platform provides important functions， such as connection management， application development， data services， intelligence analysis， etc. one M2M platform which is the first international standardized IoT platform， solves the IoT platform problems such as interoperability and diverse application development. Meanwhile one M2M platform for industrial needs has been optimized and can meet the needs of industry platforms which provide service development and connection management.

One M2M；IoT；connection platform；application development platform

2016-08-05）