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物联网运营关键技术、终端、发展及运营前景
作者：RFID世界网 收编
来源：物联网在线
日期：2010-08-26 10:05:05
摘要：基于M2M的应用只是物联网的雏形，真正意义的物联网还没有形成。作为物联网的基本构成，M2M应用将会更丰富和多元化，企业聚集、市场应用解决方案的不断整合和提升，进而带动各行业、大型企业的应用市场。
基于M2M的应用只是物联网的雏形，真正意义的物联网还没有形成。作为物联网的基本构成，M2M应用将会更丰富和多元化，企业聚集、市场应用解决方案的不断整合和提升，进而带动各行业、大型企业的应用市场。
1 物联网运营关键技术
物联网典型体系架构分为3层，自下而上分别是感知层、网络层和应用层。感知层实现物联网全面感知的核心能力，是物联网中关键技术、标准化、产业化方面亟需突破的部分，关键在于具备更精确、更全面的感知能力，并解决低功耗、小型化和低成本问题。网络层主要以广泛覆盖的移动通信网络作为基础设施，是物联网中标准化程度最高、产业化能力最强、最成熟的部分，关键在于为物联网应用特征进行优化改造，形成系统感知的网络。应用层提供丰富的应用，将物联网技术与行业信息化需求相结合，实现广泛智能化的应用解决方案，关键在于行业融合、信息资源的开发利用、低成本高质量的解决方案、信息安全的保障及有效商业模式的开发。
（1）物联网管理中心——提供业务运营核心能力
物联网管理中心的基本功能包括用户管理、业务管理及订购关系管理，核心功能包括感知层管理、业务鉴权、任务管理、应用层QoS策略和安全策略管理，其中感知层管理又具体分为终端管理、感知子网管理、外设管理和终端登录状态维护。
（2）物联网业务网关——支持增强型通道
物联网业务网关核心功能包括：支持增强型通道模式，实现可靠性维护；实现网关前后的协议转换与适配；开放业务能力供调用或开发。
（3）电信级机器通信协议——推动机器通信协议统一
提供端到端电信级机器通信、终端管理、业务安全等基本功能。屏蔽不同行业之间的差异，通过扩展协议承载不同行业及客户的应用数据。电信级机器通信协议应与接入方式无关，具备多重安全机制。
（4）M2M通信模组——推动终端标准化
M2M通信模组是终端通信能力的载体，是所有终端不可或缺且易标准化的部分，通过标准化的M2M模组配以各类传感器与外设，并辅以外围电路即可迅速构成适用于不同应用的M2M终端。M2M通信模组应能提供丰富且标准化的硬件接口，标准化的AT指令，支持二次开发。M2M通信模组通过提供标准化的软硬件接口，大大降低开发和维护成本，同时提供并支持二次开发环境，节约硬件成本。
（5）工业级SIM卡——增强物联网应用环境适应能力
物联网终端的工作环境较为复杂，温度、湿度、粉尘、震动等因素对M2M卡技术提出更高的要求。需要按物理特性进行卡指标分级，采用小型化封装工艺，确保电气性能接口协议一致，还要兼容传统通信功能。
（6）码号标识体系——为规模发展提供充足的码号资源
物联网对运营商的核心价值是利用网络的控制力提供有价值的服务，物联网码号体系可划分为三大部分：
●用户号码，用于对物联网用户的寻址和路由，是物联网通信的基础；
●业务管理标识，用于从应用层管理物联网用户和设备；
●其他码号，用于网络管理和业务支撑，与物联网核心价值关联度小。
目前，用户号码为运营商稀缺资源，面对物联网的海量码号需求，应当首先解决物联网用户号码数量和规划问题。
（7）核心网优化——支撑物联网应用的移动性管理优化
在物联网应用中，机器终端的业务行为与人和人通信时的话务模式差别较大，具体表现在：终端不移动或较少移动，业务实时性不高，数据传输量较小，机器终端可能并发通信。当机器终端数量大规模增长时，有必要针对机器通信进行网络性能优化，节省网络投资。
2 物联网终端
物联网终端是连接感知层与网络层，实现数据采集及向网络层发送数据的设备。它担负着数据采集、预处理、加密、传输等多种功能。物联网各类终端设备总体上可以分为情景感知层、网络接入层、网络控制层以及应用/业务层。每一层都与网络侧的控制设备有着对应关系。
2.1情景感知层
物联网终端常常处于各种异构网络环境中，为了向用户提供最佳的使用体验，终端应当具有感知场景变化的能力，并以此为基础，通过优化判决，为用户选择最佳的服务通道。终端设备通过前端的RF模块或传感器模块等感知环境的变化，经过计算，决策需要采取的应对措施。
移动通信模块的射频前端、调制解调模块及部分物理层算法模块一起，共同构成了终端设备的情景感知层。当移动终端设备在蜂窝网中移动时，通过感知环境及网络情况，并将自身参数上报给网络，实现跨小区的切换甚至是跨异构网络的切换，同时保证业务的连续。
2.2网络接入层
终端的感知层接收的信息经过数据分析以及与网络的协商，由终端或者网络发起，选择适配最优的网络，并选择最佳路由以便为用户提供服务。
在多模移动终端中，软件无线电和超大规模集成电路的发展为实现泛在网络的异构媒介的感知和垂直切换提供有效的技术手段。终端设备可以通过内置多栈的变换来实现变模，以便适配、接入不同的网络。
2.3网络控制层
终端的网络控制层根据接入通道上传的业务要求，将终端内相应的业务数据封装发送给下层，并通过物理层发送给网络。同时把下层接收的网络业务数据按照不同的业务传递到终端的业务层进行处理。终端的网络控制层与网络控制平台的相关功能对应。
2.4应用/业务层
终端具有向物联网或者物联网下的其他终端提供业务的能力。
（1）业务引擎
业务引擎层位于终端业务模型层次架构的最底层，负责提取网络通信基础设施中网络和终端的能力，并抽象成为终端平台相关的基本业务能力，再对这些基本业务能力进行封装，成为独立的业务引擎，向上层提供标准且开放的接口，促进二次开发和集成。典型的业务引擎包括电信域的基础数据业务能力、基础语音业务能力，IT域的地理信息系统、支付网关等提供的业务功能。
（2）业务适配
业务适配是指终端平台可以根据用户对网络、业务提供平台的选择，用户所处环境的状况以及变化趋势，用户的个性化设置以及从用户历史记录中获取的用户偏好信息，对业务的内容、提供方式以及展现形式进行智能的、前摄的、动态自适应的改变，以匹配用户在特定时间、特定地点、特定场合、特定身份下的个性化需求。为了实现业务适配，本层提供了多种智能的控制和决策能力模块，如数据融合、上下文感知、服务质量协商等。通过这些能力模块，终端业务平台可以对用户的环境信息进行动态的收集、有选择的提炼、智能的分析、前摄的判断决策和实时的反馈。根据这一系列机制，对业务引擎提供的基本业务能力进行二次开发和集成，快速生成满足特定需求的组合服务。
（3）业务组合
组合业务是终端业务引擎封装的基本业务能力在业务适配机制下进行集成的产出。与基本业务能力不同，组合业务已经具备自身完备的业务逻辑，可以作为一个独立的、完整的应用提供给最终用户。对于应用开发者，组合业务可看作是更为复杂应用的构建模块。
目前，物联网终端应将终端功能与行业应用结合考虑，采用标准化的道路以获得规模效应，压缩终端成本，降低物联网应用的门槛。随着物联网应用的推广，物联网终端的发展会越来越多样化，处理能力、存储能力、通信能力及供电能力的差异将越来越大，需求的规模将极大提高，有必要实现定制化、差异化。
3 物联网发展及运营前景
我国物联网的发展是以应用为先导，市场发展趋势是从公共管理和服务市场，到企业、行业应用市场，再到个人家庭市场逐步发展、壮大、成熟，三大细分市场呈现递进式发展趋势。目前，物联网产业在我国已完成前期的概念导入，进入产业链逐步形成阶段和应用示范期。技术标准和技术体系有待进一步完善，整体产业处于零散发展阶段。
基于M2M的应用只是物联网的雏形，真正意义的物联网还没有形成。作为物联网的基本构成，M2M应用将会更丰富和多元化，企业聚集、市场应用解决方案的不断整合和提升，进而带动各行业、大型企业的应用市场。待各个行业的应用逐渐成熟后，将带动各项服务的完善和流程的改进，逐步形成比较完整的物联网产业链。
运营商基于对物联网产业链发展的分析，结合多年电信网的运营经验，未来几年我国物联网的运营将是一个逐渐发展成熟的过程，将呈现“以点带面，由面至体”的运营体系，从单一M2M应用成熟运营提炼形成多个M2M跨平台运营能力，以跨平台运营经验带动关键技术和运营的提升，逐步演进形成物联网体系的运营。
现阶段运营商在产业链中发挥技术和资源优势，利用已有的电信网络运营经验，开发设置平台和中间件，标准化M2M网关和终端，逐步加大涉足产业链的深度，逐渐将通道提升为智能通道，从而掌握物联网的核心点和制高点。通过平台负责M2M通信的运行、维护、业务触发、管理，可以更好地保证M2M的QoS，可以使M2M网络可管可控。运营商通过标准化、规范化，使得单个M2M应用成本更低，将促进整个产业链健康、快速地成长。
针对规模较小、碎片化的行业市场，运营商可以通过标准认证和集成芯片，摊薄建设及运维成本，提高边际利润。针对规模较大、集中度高的行业市场，运营商可以ICT方式逐步标准化，并叠加现有通信业务，获取长期收益。
未来3～5年，公共管理和服务市场应用示范形成一定效应之后，随着下一代互联网的发展以及移动互联网的初步成熟，企业应用、行业应用将成为物联网产业发展的重点。多个M2M应用以及跨平台应用逐渐稳定成熟，产业链分工协作更明确，产业聚集、行业标准初步形成。运营商在主导运营方面形成一定经验，扩大对大型企业、多行业的整体高效服务，使M2M的运营更趋规模和系统化。
未来5～10年，面向服务的商业模式创新活跃，个人和家庭市场应用逐步发展，物联网产业进入高速成长期。基于面向物联网应用的材料、元器件、软件系统、应用平台、网络运营、应用服务等各方面创新活跃，产业链逐渐成熟。行业服务迅速推广并获得广泛认同。运营商提供的各类物联网服务将成为产业发展的亮点，新型的商业模式将在此期间形成并为运营商带来更多的发展空间。
机器终端将成为移动通信未来的重要组成部分，物联网与移动通信结合将为机器插上移动的“翅膀”。
1 物联网运营关键技术
物联网典型体系架构分为3层，自下而上分别是感知层、网络层和应用层。感知层实现物联网全面感知的核心能力，是物联网中关键技术、标准化、产业化方面亟需突破的部分，关键在于具备更精确、更全面的感知能力，并解决低功耗、小型化和低成本问题。网络层主要以广泛覆盖的移动通信网络作为基础设施，是物联网中标准化程度最高、产业化能力最强、最成熟的部分，关键在于为物联网应用特征进行优化改造，形成系统感知的网络。应用层提供丰富的应用，将物联网技术与行业信息化需求相结合，实现广泛智能化的应用解决方案，关键在于行业融合、信息资源的开发利用、低成本高质量的解决方案、信息安全的保障及有效商业模式的开发。
（1）物联网管理中心——提供业务运营核心能力
物联网管理中心的基本功能包括用户管理、业务管理及订购关系管理，核心功能包括感知层管理、业务鉴权、任务管理、应用层QoS策略和安全策略管理，其中感知层管理又具体分为终端管理、感知子网管理、外设管理和终端登录状态维护。
（2）物联网业务网关——支持增强型通道
物联网业务网关核心功能包括：支持增强型通道模式，实现可靠性维护；实现网关前后的协议转换与适配；开放业务能力供调用或开发。
（3）电信级机器通信协议——推动机器通信协议统一
提供端到端电信级机器通信、终端管理、业务安全等基本功能。屏蔽不同行业之间的差异，通过扩展协议承载不同行业及客户的应用数据。电信级机器通信协议应与接入方式无关，具备多重安全机制。
（4）M2M通信模组——推动终端标准化
M2M通信模组是终端通信能力的载体，是所有终端不可或缺且易标准化的部分，通过标准化的M2M模组配以各类传感器与外设，并辅以外围电路即可迅速构成适用于不同应用的M2M终端。M2M通信模组应能提供丰富且标准化的硬件接口，标准化的AT指令，支持二次开发。M2M通信模组通过提供标准化的软硬件接口，大大降低开发和维护成本，同时提供并支持二次开发环境，节约硬件成本。
（5）工业级SIM卡——增强物联网应用环境适应能力
物联网终端的工作环境较为复杂，温度、湿度、粉尘、震动等因素对M2M卡技术提出更高的要求。需要按物理特性进行卡指标分级，采用小型化封装工艺，确保电气性能接口协议一致，还要兼容传统通信功能。
（6）码号标识体系——为规模发展提供充足的码号资源
物联网对运营商的核心价值是利用网络的控制力提供有价值的服务，物联网码号体系可划分为三大部分：
●用户号码，用于对物联网用户的寻址和路由，是物联网通信的基础；
●业务管理标识，用于从应用层管理物联网用户和设备；
●其他码号，用于网络管理和业务支撑，与物联网核心价值关联度小。
目前，用户号码为运营商稀缺资源，面对物联网的海量码号需求，应当首先解决物联网用户号码数量和规划问题。
（7）核心网优化——支撑物联网应用的移动性管理优化
在物联网应用中，机器终端的业务行为与人和人通信时的话务模式差别较大，具体表现在：终端不移动或较少移动，业务实时性不高，数据传输量较小，机器终端可能并发通信。当机器终端数量大规模增长时，有必要针对机器通信进行网络性能优化，节省网络投资。
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2 物联网终端
物联网终端是连接感知层与网络层，实现数据采集及向网络层发送数据的设备。它担负着数据采集、预处理、加密、传输等多种功能。物联网各类终端设备总体上可以分为情景感知层、网络接入层、网络控制层以及应用/业务层。每一层都与网络侧的控制设备有着对应关系。
2.1情景感知层
物联网终端常常处于各种异构网络环境中，为了向用户提供最佳的使用体验，终端应当具有感知场景变化的能力，并以此为基础，通过优化判决，为用户选择最佳的服务通道。终端设备通过前端的RF模块或传感器模块等感知环境的变化，经过计算，决策需要采取的应对措施。
移动通信模块的射频前端、调制解调模块及部分物理层算法模块一起，共同构成了终端设备的情景感知层。当移动终端设备在蜂窝网中移动时，通过感知环境及网络情况，并将自身参数上报给网络，实现跨小区的切换甚至是跨异构网络的切换，同时保证业务的连续。
2.2网络接入层
终端的感知层接收的信息经过数据分析以及与网络的协商，由终端或者网络发起，选择适配最优的网络，并选择最佳路由以便为用户提供服务。
在多模移动终端中，软件无线电和超大规模集成电路的发展为实现泛在网络的异构媒介的感知和垂直切换提供有效的技术手段。终端设备可以通过内置多栈的变换来实现变模，以便适配、接入不同的网络。
2.3网络控制层
终端的网络控制层根据接入通道上传的业务要求，将终端内相应的业务数据封装发送给下层，并通过物理层发送给网络。同时把下层接收的网络业务数据按照不同的业务传递到终端的业务层进行处理。终端的网络控制层与网络控制平台的相关功能对应。
2.4应用/业务层
终端具有向物联网或者物联网下的其他终端提供业务的能力。
（1）业务引擎
业务引擎层位于终端业务模型层次架构的最底层，负责提取网络通信基础设施中网络和终端的能力，并抽象成为终端平台相关的基本业务能力，再对这些基本业务能力进行封装，成为独立的业务引擎，向上层提供标准且开放的接口，促进二次开发和集成。典型的业务引擎包括电信域的基础数据业务能力、基础语音业务能力，IT域的地理信息系统、支付网关等提供的业务功能。
（2）业务适配
业务适配是指终端平台可以根据用户对网络、业务提供平台的选择，用户所处环境的状况以及变化趋势，用户的个性化设置以及从用户历史记录中获取的用户偏好信息，对业务的内容、提供方式以及展现形式进行智能的、前摄的、动态自适应的改变，以匹配用户在特定时间、特定地点、特定场合、特定身份下的个性化需求。为了实现业务适配，本层提供了多种智能的控制和决策能力模块，如数据融合、上下文感知、服务质量协商等。通过这些能力模块，终端业务平台可以对用户的环境信息进行动态的收集、有选择的提炼、智能的分析、前摄的判断决策和实时的反馈。根据这一系列机制，对业务引擎提供的基本业务能力进行二次开发和集成，快速生成满足特定需求的组合服务。
（3）业务组合
组合业务是终端业务引擎封装的基本业务能力在业务适配机制下进行集成的产出。与基本业务能力不同，组合业务已经具备自身完备的业务逻辑，可以作为一个独立的、完整的应用提供给最终用户。对于应用开发者，组合业务可看作是更为复杂应用的构建模块。
目前，物联网终端应将终端功能与行业应用结合考虑，采用标准化的道路以获得规模效应，压缩终端成本，降低物联网应用的门槛。随着物联网应用的推广，物联网终端的发展会越来越多样化，处理能力、存储能力、通信能力及供电能力的差异将越来越大，需求的规模将极大提高，有必要实现定制化、差异化。
3 物联网发展及运营前景
我国物联网的发展是以应用为先导，市场发展趋势是从公共管理和服务市场，到企业、行业应用市场，再到个人家庭市场逐步发展、壮大、成熟，三大细分市场呈现递进式发展趋势。目前，物联网产业在我国已完成前期的概念导入，进入产业链逐步形成阶段和应用示范期。技术标准和技术体系有待进一步完善，整体产业处于零散发展阶段。
基于M2M的应用只是物联网的雏形，真正意义的物联网还没有形成。作为物联网的基本构成，M2M应用将会更丰富和多元化，企业聚集、市场应用解决方案的不断整合和提升，进而带动各行业、大型企业的应用市场。待各个行业的应用逐渐成熟后，将带动各项服务的完善和流程的改进，逐步形成比较完整的物联网产业链。
运营商基于对物联网产业链发展的分析，结合多年电信网的运营经验，未来几年我国物联网的运营将是一个逐渐发展成熟的过程，将呈现“以点带面，由面至体”的运营体系，从单一M2M应用成熟运营提炼形成多个M2M跨平台运营能力，以跨平台运营经验带动关键技术和运营的提升，逐步演进形成物联网体系的运营。
现阶段运营商在产业链中发挥技术和资源优势，利用已有的电信网络运营经验，开发设置平台和中间件，标准化M2M网关和终端，逐步加大涉足产业链的深度，逐渐将通道提升为智能通道，从而掌握物联网的核心点和制高点。通过平台负责M2M通信的运行、维护、业务触发、管理，可以更好地保证M2M的QoS，可以使M2M网络可管可控。运营商通过标准化、规范化，使得单个M2M应用成本更低，将促进整个产业链健康、快速地成长。
针对规模较小、碎片化的行业市场，运营商可以通过标准认证和集成芯片，摊薄建设及运维成本，提高边际利润。针对规模较大、集中度高的行业市场，运营商可以ICT方式逐步标准化，并叠加现有通信业务，获取长期收益。
未来3～5年，公共管理和服务市场应用示范形成一定效应之后，随着下一代互联网的发展以及移动互联网的初步成熟，企业应用、行业应用将成为物联网产业发展的重点。多个M2M应用以及跨平台应用逐渐稳定成熟，产业链分工协作更明确，产业聚集、行业标准初步形成。运营商在主导运营方面形成一定经验，扩大对大型企业、多行业的整体高效服务，使M2M的运营更趋规模和系统化。
未来5～10年，面向服务的商业模式创新活跃，个人和家庭市场应用逐步发展，物联网产业进入高速成长期。基于面向物联网应用的材料、元器件、软件系统、应用平台、网络运营、应用服务等各方面创新活跃，产业链逐渐成熟。行业服务迅速推广并获得广泛认同。运营商提供的各类物联网服务将成为产业发展的亮点，新型的商业模式将在此期间形成并为运营商带来更多的发展空间。
机器终端将成为移动通信未来的重要组成部分，物联网与移动通信结合将为机器插上移动的“翅膀”。
