1 引言
物联网是继计算机、互联网和移动通信之后引发新一轮信息产业浪潮的核心领域。目前，物联网尚处于起步阶段，M2M是其现阶段一种主要的应用形式，它是物联网乃至“智慧的地球”的构成基础。面对M2M的巨大市场潜力，全球运营商都在积极推动M2M业务的发展；但是，面对行业应用的数据采集终端的接入还没有得到很好的解决，可能成为制约物联网大规模发展的瓶颈问题。
2 现有M2M业务平台介绍
以中国移动的M2M平台为例，如图1所示，全网M2M平台按照功能划分为通信接入模块、终端管理模块、业务管理模块、系统管理模块、支撑系统接口模块、数据统计模块、系统管理模块、客服投诉模块、应用接口模块和Web模块。
行业终端部分主要包括行业专用终端、无线调制解调器、手持设备三种类型。
行业专用终端：通常由终端设备（TE）、无线模块（即移动终端（MT））两部分构成。TE主要完成行业数字模拟量的采集和转化；MT主要完成数据传输、终端状态检测、链路检测及系统通信功能；终端管理模块为软件模块，可以位于TE或MT设备中，主要负责维护和管理通信及应用功能，为应用层提供安全可靠和可管理的通信服务，包括参数配置、出厂预设、监测通信状态、故障恢复、报警、安全、功能切换和通信链路维持等。
无线调制解调器：又称为无线模块，具有终端管理模块功能和无线接入能力。它用于在行业监控终端与系统间无线收发数据，如可以直接将无线调制解调器与传统电表的数据输出口连接，通过远端系统监控电表数据。
手持设备：通常具有用户查询M2M专业终端设备状态、远程监控行业作业现场和处理办公文件等功能。
行业终端具有3个基本功能：接收远程M2M平台激活指令、本地故障报警和数据通信功能；以及1个附加可选功能：远程升级firmware功能。
3 物联网终端接入问题
随着物联网在行业应用中的不断推进，在实际使用时需要接入的终端设备往往不是单一的一种。然而也不能对每一种数据采集设备配一个行业专用终端，只能是在一个区域或应用节点使用一个无线数据传输模块。
在智能家电行业中，数据的主要来源有居家安防系统和各类家电中的检测、控制信号等。这类数据多为一些开关量信号，但视频监控系统的数据量又非常大，如何将这些终端感知设备高效有序地接入到M2M网络中有待规范。
在物流行业中，最常用到的条码扫描、RFID、GPS等设备，不仅种类繁多，而且同类产品不同的生产厂商的设备接口及数据格式都有较大差异；尤其是RFID设备存在着大量不同规格型号的阅读器和各种不同协议标准的标签，这就对各种RFID应用快速接入中国移动M2M平台造成了阻碍。
在电力行业中，如水力发电站的许多运行参数都需要进行监测和控制，以确保有效和安全地发电，包括对发电机各处的温度监控、对发电机转速的检测，以及对水闸门前后水位、集水井中水位等的检测和控制。这些数据采集设备多是无人值守并且长期持续工作的，必将产生海量数据；若不加选择地将所有数据交给无线通信设备接入到网络中，势必占用大量的网络资源。除此之外，国家还要打造智能电网，将发电、输电、变电站和配电融为一体，这样发电站就需要将各种电参数，如电流、电压、功率、相位、频率等，及时准确地测量、显示、传送，也就更加需要统一的接入技术来保证信息的互联互通。
从上面分析可看出，物联网的行业应用需关注以下问题：
（1）M2M终端要适配多种数据采集设备的不同物理接口；
（2）不同数据采集设备的数据内容和数据格式多种多样；
（3）对多种接入设备的本地管理及远程管理的复合管理；
（4）面对大数据量应用如何能保证网络高效、安全运行。
针对以上几点，现有的M2M业务平台对于行业应用有一定的局限性：现有标准都只界定到对M2M终端的管理和接入，且M2M行业专用终端只具备单一设备接入功能，对于实际行业应用中的多终端数据采集设备的接入没有统一要求。
图1 现有中国移动M2M业务系统结构
4 物联网终端接入技术解决方案
本文在原有的M2M业务平台的基础上，结合物联网分层的概念提出延伸的M2M业务平台体系架构，如图2所示，以实现M2M业务平台对数据采集终端设备的覆盖。应用层、接入层、运营支撑层等与现有平台基本一致，行业应用网关与USSDC/USSDG、SMSC/ISMG、MMSC等业务中心或业务网关连接，提供通信能力。行业网关负责SMS/MMS/USSD通信接续过程中的业务鉴权、设置黑白名单、EC签约关系/黑白名单导入，产生原始使用话单，送给BOSS计费。
这里重点关注感知层，针对行业应用对原有M2M业务平台进行扩展，增加感知层中M2M终端的功能。扩展M2M终端的内部结构如图3所示：
扩展的M2M终端除了具备原M2M终端的所有功能外，还应具有以下四大功能：
（1）兼容多种接口类型：可以便捷地接入具有RS485接口、RS232接口、RJ45接口和通用I/O接口的数据采集设备，屏蔽不同的硬件设备物理特性，且可以根据不同行业的应用需求对各种接口数量灵活进行配置；
（2）数据格式转换及封装：为了适配不同采集设备数据格式的差异，需要定义统一的数据信息格式，可以采用XML结构，在获取不同的原始数据后，用相同的XML对其进行封装，从而以统一的格式向上层传递数据信息；
（3）数据整合、过滤、压缩和缓存：由于数据采集设备多无人值守并且长期持续工作，必将产生海量的采集数据。在M2M终端中建立小型数据库，可实现对数据的整合、过滤、压缩和缓存；
（4）数据采集设备的管理：对接入的多个设备和多种工作状态的监控、工作模式的选择及切换、工作参数的设定等进行管理。
图2 物联网行业应用参考业务体系架
图3 扩展的M2M终端结构框图
5 结束语
随着物联网行业应用的兴起，逐步完善和扩展M2M业务平台，形成物联网行业应用业务体系架构是业务和技术发展的必然趋势，也是电信运营商实现物联网应用规模化和聚合产业链资源的重要手段。
目前，在电力、智能家居等行业中对扩展的M2M终端已经有需求，其他行业也可以采用本文提出的终端接入解决方案，这也是电信运营商非常关注和急切希望解决的问题。
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本文标题：面向行业应用的物联网终端接入技术研究
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