引言
M2M技术目前在物联网、移动通信、自动控制、CPS(Cyber Physical System)等领域受到了广泛的关注，是物联网的关键联网技术，发展迅猛，应用前景十分广泛。
首先，M2M技术提供了方便快捷的互联网接入方式，且支持移动接入。利用远程无线通讯系统接入到互联网是非常方便快捷的，且容易部署。设想一下将家里的热水器装上支持GPRS网络的SIM卡，你就可以在下班的路上给它发短信控制其开关和温度了。传感器节点(或者传感器网络的网关)也可以通过SIM卡将监控或者感知的数据发给你，如室温、湿度等。设想—下’如果SIM采取的是TD—SCDMA甚至是数据传输速度更陕的4G LTE模块(TD—LTE下行速率lOOMhps，上行速率50Mbps)，那么甚至可以看到视频摄像头监控的内容，这无疑相当于你具备了无数个“千里眼”遍布世界各地，你便可以“感知地球”了。甚至可以更加大胆地设想，如果你的小车装有M2M的SIM卡，你给汽车发条短信，它就可以自动开过来接你，因为你的车有卫星导航，且能够感知路前方的障碍物，小车综合它感知的数据便可以实现无入驾驶。
其次，M2M具有巨大的商机。据2012年2月的媒体报道，排名M2M通信领域前20位的移动运营商有望于2020年从M2M应用程序中斩获250亿欧元的收益。
同时，M2M在学术界也引起更多研究者的注意。就在2011年，很多学术期刊组织了关于M2M的专刊(Special Issue)，关于M2M的专题研讨会(Workshop)也非常多。
另外值得注意的是，欧洲电信标准化协会(ETSI)2012年初发布了M2M标准第一版(ETSI M2M标准Release 1）。该标准允许多种M2M技术之间通过一个可管理平台进行整合。标准对M2M设备、接口网关、应用、接入技术及M2M业务能力层进行了定义。同时，提供了安全、流量管理、设备发现及生命周期管理特性。该标准的发布被视为是M2M产业的一个里程碑，预示着该产业发展迈向规范化和规模化。
1 M2M架构分析
1．1 M2M的概念、架构与应用
M2M(Machine to Machine)即“机器对机器”的缩写，广义的概念包括“Machine to Mobile”——机器对移动设备、“Machineto Man”——“机器对入”等等，旨在实现入、设备、系统间无缝连接。可认为是机器与机器、入与机器、移动网络与机器之间的连接与通信，涵盖了所有实现入、机器、系统之间建立通信连接的技术和手段。
M2M强调机器与机器的互联，连接方式是多种多样的。但是，由于移动通信网络可实现远程无线接入，终端不需要入工布线、可以提供移动性支持，有利于节约成本，并可以满足在危险环境下的通信需求，这使得以移动通信网络作为接入和承载网络的M2M服务得到了业界的广泛关注。正是由于上述原因，M2M通常是由电信部（移动运营商)主导和推动的。M2M狭义的概念就是指通过无线移动通信网络进行广域网连接的设备(机器)间的通信。图I给出了一个常见M2M系统结构框图。
我们认为，M2M可以和EPCglobal网络融合，即RFID读写器通过M2M连接到Internet，然后可访问EPGglobal定义的ONS(Object Name Service)、EPCIS(EPC Information Service)等服务。M2M和6LoWPAN技术之间的区别是6LoWPAN提供了直接的Internet寻址能力，而M2M是通过在M2M服务器端的网关功能进行寻址，这种寻址如同网络地址转换(NAT，Natural Address Translation)的功能。因为此时M2M不配置IP地址，只需要配置内部标识，即MCIM(M2M CommunicationsIdentity Module)。
图1 M2M系统的结构框架图
欧洲电信标准委员会ETSI(European TelecommunicationsStandards Institute)研究的M2M相关标准有十多个，其中一个提出了M2M的功能体系架构，包括定义新的功能实体与ETSI其他分支或其他标准化组织标准间的标准访问点和概要级的呼叫流程。其给出的M2M的体系架构见图2。
M2M技术在欧美、韩国和日本实现了商用。美国的Sprint公司通过ODI计划认证了160个厂商的M2M终端设备，这些设备被广泛应用到智能抄表、无线POS机、车载管理等多个行业领域。到2009年9月，日本国际电信电话株式会社KDDI已经售出200万台M2M通信模块，主要针对车辆管理行业和儿童定位行业。
我国在M2M技术应用方面。中国移动已经开通了M2M业务，推出了“车务通”、“电梯卫士”、“消防监控系统”、“爱贝通”、“关爱通”5项M2M应用。2007年起，M2M杂志每年定期发布M2M领域内的全球100强名单的成员，获得全球M2M业的广泛认可。全球M2M模块主要供应商有Cinterion(从西门子公司分出)、Wavecom和Teht。
图2 ETSI M2M功能架构中的针对机器通信的功能强化
我国M2M模块的主要供应商是SIMCom(芯讯通)公司。2010年，该公司推出了TD—ScDMA模块SIM4200。这是一款专为中国移动网络设计的工业级产品，该产品同时支持中国移动的wMMP协议。SIM4200是一款双模TD—SCDMA／HsDPA，EDGE，GSM模块，其中TD—SCDMA／HSDPA工作频段为1880—1920MHz及2010-2025MHz。其数据传输能力可达到下行速度2．8Mbps，上行速度384Kbps。SIM4200采用板对板的封装形式，支持工业应用程序常用的USB2．0和串行端口(RS232)接口，支持语音。另外，该产品还支持Java二次开发应用和嵌入了中国移动WMMP(Wireless Machine ToMachine Protoc01)协议。
WMMP协议是中国移动为实现终端与M2M平台数据通信过程而设计，建立在UDP协议之上。嵌入WMMP协议到通信模组内，可以提供标准化的软硬件接口以及二次应用开发环境，实现物联网终端的标准化和快速部署。
M2M的应用遍布各个领域，包括交通领域(物流管理、定位导航、智能交通等)、电力领域(远程抄表和负载监控)、农业领域(大棚监控、动物溯源)、城市管理(电梯监控、路灯控制)、安全领域(城市和企业安防)、环保(污染监控、水土检测)、企业(生产监控和设备管理)和家居(老入和小孩看护、智能安防)等。M2M具有巨大的市场潜力和应用前景，是物联网的主要应用支撑技术。
特别是国内最近提出的“车联网”概念，可以应用M2M技术，直接在车辆上安装M2M设备，通过GPRS(TD—SCDMA、LTE)接入Internet。这个接入规模是巨大的，如果再和GPS(或者北斗系统)功能连用，能导致很多新的应用。注意。在无线网络的学术界，还有一种车辆间的无线网络叫做车载自组织网络即VANET(Vehicular Ad-hoc Network)，这种网络依赖独立的建网，使用的不同的物理层协议，需要路边单位(RoadSide Unit)的支持，已经研究了多年，在北美讨论较多，但因各国国情不同，—直没有广泛应用。
1．2 M2M的应用实例
在现有阶段，M2M应用通常依赖于GSM模块将来国家会鼓励更多地使用TD—SCDMA模块。GSM模块根据提供的传输速率可分为GPRS模块、EDGE模块和纯短信模块。短信模块只支持语音和短信服务。GPRS的传输速率从56Kbps到114KbDs不等，理论速率为171Kbps。GPRS技术还具有在任何时间、任何地点都能实现连线、永远在线、按流量计费等特点。EDGE技术进一步提升数据传输的速率到384-473Kbps。目前国内的GSM网络普遍具有GPRS通信功能，移动和联通的网络都支持GPRS，而EDGE在部分省市实现了网络覆盖。
GPRS模块是具有GPRS数据传输功能的GSM模块。其实就是一个精简版的手机，如果加上屏幕和键盘就是一个完整的手机。单片机(如ARM机)可通过RS-232串口与GPRS模块相连，通过AT指令控制GPRS模块实现通信功能。市场上比较流行的模块包括西门子的TC35i、MC39i、MC55，Wavecom的Q24／Q26系列，大唐的B200、8255，SIMCom公司的SIM300等。对于模块的应用主要掌握软件和硬件两个方面。软件主要是了解模块的AT指令集，包括标准的AT指令和各厂家自己扩展的AT指令，例如TCP／IP指令、STK指令等。硬件主要是了解该模块的硬件接口，如串口、SIM接口等。
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本文标题：M2M技术及其安全性讨论(上)
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