M2M协议

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（NetworkEverything）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的通信更需要建立一个统一规范的通信接口和标准化的传输内容。

概念

M2M是Machine-to-Machine/Man的简称，是一种以机器终端智能交互为核心的、网络化的应用与服务。它通过在机器内部嵌入无线通信模块，以无线通信等为接入手段，为客户提供综合的信息化解决方案，以满足客户对监控、指挥调度、数据采集和测量等方面的信息化需求。M2M根据其应用服务对象可以分为个人、家庭、行业三大类。

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。

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。目前，绝大多数的机器和传感器不具备本地或者远程的通信和连网能力。

M2M系统框架

从数据流的角度考虑，在M2M技术中，信息总是以相同的顺序流动，如图1所示。

在这个基本的框架内，涉及到多种技术问题和选择。例如：

●机器如何连成网络？

●使用什么样的通信方式？

●数据如何整合到原有或者新建立的信息系统中？

但无论哪一种M2M技术与应用，都涉及到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——使机器“开口说话”，让机器具备信息感知、信息加工（计算能力）、无线通信能力。

●M2M硬件——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。

●通信网络——将信息传送到目的地。

●中间件——在通信网络和IT系统间起桥接作用。

●应用——对获得数据进行加工分析，为决策和控制提供依据。

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机器设备(Machines)

M2M硬件

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。使机器具备“说话”（talk）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硬件是使机器获得远程通信和联网能力的部件。现在的M2M硬件产品可分为五种。

(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。典型产品有：Nokia12GSM嵌入式无线数据模块;SonyEricsson的GR48和GT48；Motorola的G18/G20forGSM，C18forCDMA；Siemens的用于GSM网络的TC45、TC35i、MC35i嵌入模块。

(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/ODevices);完成协议转换功能，将数据发送到通信网络的连接终端（ConnectivityTerminals）；有些M2M硬件还具备回控功能。典型产品有：Nokia30/31forGSM连接终端。

(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。典型产品有：

BT-SeriesCDMA、GSM无线数据Modem等。

(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（SmartSensor）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（SensorNetwork）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AdHoc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。典型产品如Intel的基于微型传感器网络的新型计算的发展规划——智能微尘(SmartDust)等。

目前智能微尘面临的最具挑战性的技术难题之一是如何在低功耗下实现远距离传输。另一个技术难题在于如何将大量智能微尘自动组织成网络。

(5)识别标识（LocationTags）

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技术（Radio-FrequencyIdentification）等。

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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

网络技术彻底改变了我们的生活方式和生存面貌，我们生活在一个网络社会。今天，M2M技术的出现，使得网络社会的内涵有了新的内容。网络社会的成员除了原有人、计算机、IT设备之外，数以亿计的非IT机器/设备正要加入进来。随着M2M技术的发展，这些新成员的数量和其数据交换的网络流量将会迅速地增加。

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）。

在M2M技术框架中的通信网络中，有两个主要参与者，他们是网络运营商和网络集成商。尤其是移动通信网络运营商，在推动M2M技术应用方面起着至关重要的作用，他们是M2M技术应用的主要推动者。第三代移动通信技术除了提供语音服务之外，数据服务业务的开拓是其发展的重点。随着移动通信技术向3G的演进，必定将M2M应用带到一个新的境界。国外提供M2M服务的网络有AT&TWireless的M2M数据网络计划，Aeris的MicroBurst无线数据网络等。

中间件(Middleware)

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。典型产品如Nokia的M2M网关。

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。

M2M应用前景

M2M(机器对机器)是指将数据从一台终端传送到另一台终端，就是机器与机器的对话。该领域的专家们将M2M称为物联网(InternetofThings)。如果在这一过程中引入无线连接，我们对物联网的应用就会得到无穷无尽的可能性。试想有一个“智能电网”能够使大量设备比如仪表、家电、汽车、照明设备、医疗监视器、零售库存等实现连接和通信，它所带来的好处会非常多，例如提高生产力、节约能源、远程访问、降低成本、改善医疗等等。

根据WirelessIntelligence的统计，截至2008年底，全球无线连接数量已超过40亿(包括拥有多个SIM卡的用户在内)，这是值得移动行业自豪的一个数据。然而，据权威机构分析，M2M市场还蕴藏着超过500亿的潜在连接数量。根据HarborResearch公司的统计数据，全球无线M2M连接数量将从2008年的7300万户增至2013年的4.3亿户。可以说，凭借这一巨大的市场机遇，M2M有望成为移动连接领域的又一个重要前沿。

值得指出的是，CDMA技术在支持M2M通信方面扮演着重要角色。

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而且，cdma20001x的升级技术EV-DO更是将拥有极高的数据传输速率，与M2M技术相得益彰，为运营商和最终用户创造无限价值。

M2M备受运营商青睐

语音服务市场的激烈竞争导致了服务同质化，并降低了ARPU值。M2M通过使机器使用运营商网络，为运营商带来了额外的收入，并最终提高他们的盈利能力。试想一下，假使全国的运输卡车车队都配备了无线传感器，而数以万计的家庭也用上了无线电表，其无线数据的使用量将会非常的庞大。许多有远见的cdma2000运营商已经瞄准了这一机会，并正积极发掘M2M所蕴含的无限商机。凭借合理的定价方案和规模经济效益，无论是运营商还是其客户都能从M2M中获得巨大收益。

M2M相关的服务还有另一项核心优势，那就是低用户流失率。长期关注日益增长的M2M市场的分析师们指出，该领域的用户流失周期一般在7年左右。分析师们认为，针对蜂窝M2M应用，汽车运输和车队物流、公共设施智能计量、零售网点、用于物业管理和医疗保健的安全报警等领域将在中短期内带来最佳的投资回报。对于运营商而言，要在这一前景光明的领域寻求新的商机，其关键是对有望在最短时间内吸引最多用户的市场予以优先考虑。

M2M与CDMA技术相得益彰

运输市场是最先将M2M付诸商用的领域之一。在过去20多年里，基于卫星的移动通信系统一直凭借其位置追踪和对移动资产状态(出租车、拖车和集装箱等)的监控能力，为长途运输和物流行业提供服务。此后，M2M开始通过cdma20001x网络提供遥测服务。凭借安装于卡车、公交和重型设备等移动资产中的1x蜂窝收发器，公司得以与司机交换双向数据信息，并随时随地地监控车辆位置、行驶时间、油耗和维护状况等多方面。

首批在医疗保健领域成功商用的M2M解决方案之一是由CardioNet所提供的。CardioNet突破性的解决方案是在一个可佩戴的无线终端中集成心脏监测装置，这款终端通过与cdma20001x无线网络连接，最终与医疗监测网络相连。监测器在病人的心电图中发现异常心律时，就会自动通过无线终端将数据发送到CardiNet监控中心，并由有医疗执照的监测技术人员及时分析诊断审阅。。

展望未来，ProteusBiomedical公司已成功研制了一种内置微型传感器的药丸，病人服下药丸后，传感器可以及时通过无线连接向医生或家里的电脑发送报告，使护理人员能够更有效地监测患者是否遵照医嘱服药。

无线智能网可以使煤气表、水表和电表等仪表之间彼此连接，实现比如告知用户为草坪浇水以及运行洗衣机和烘干机等高能耗家电的最佳时间等功能。有些专家将这一概念进一步延伸，正在开发工作原理相同的无线连接的温控器。温控器可通过无线网络安全地传递指令，从而发现潜在的断电隐患，并自动调整受影响地区的家庭和办公室的HVAC(混成自动电压控制)系统。

尽管这些解决方案听起来像是出自科幻小说之中，但智能网确实正逐步成为现实，这得益于成熟和高度可靠的3G网络所提供的广泛覆盖，例如可以将绝大多数机器与互联网连接的cdma20001x技术。

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M2M前景无限

M2M通信技术最令人兴奋的发展成果之一就是它代表了利用无线连接转变传统观念的全新商业模式。Kindle电子书阅读器终端就是一个极好的例子，目前该终端已引起公众的广泛关注，并成为新闻报道的焦点。Kindle终端配有内置无线调制解调器，使用户能够通过Sprint的cdma2000网络下载图书。

AnyData、华为、摩托罗拉、高通和中兴等公司纷纷推出M2M模块，通过可靠、安全和无所不在的cdma20001x无线链路与机器进行连接。

市场调研公司StrategyAnalytics预计，移动M2M市场规模在2014年将超过570亿美元，2008年年底，这一市场的规模还只有不到160亿美元。巨大的市场潜力使许多无线运营商和终端制造商纷纷看好M2M的前景，他们也在寻求为越来越多独立的机器添加无线连接功能。