淺析物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展過程中的探索與實踐
出處:華為技術(shù) 孫建恒 發(fā)布于:2011-08-31 11:28:49
物聯(lián)網(wǎng)(M2M)將實現(xiàn)500億個終端設(shè)備之間的智能互連,通信基礎(chǔ)網(wǎng)絡的覆蓋范圍及業(yè)務能力將因此而得到無限的擴展。面對這一戰(zhàn)略性的技術(shù),華為的探索與實踐已經(jīng)開
物聯(lián)網(wǎng)的本質(zhì)
通過裝置在各類物體上的電子標簽(RFID),傳感器、二維碼等,經(jīng)過接口與無線網(wǎng)絡相連,從而給物體賦予智能,可以實現(xiàn)人與物體的溝通和對話,也可以實現(xiàn)物體與物體互相間的溝通和對話。這種將物體聯(lián)接起來的網(wǎng)絡被稱為“物聯(lián)網(wǎng)”。
簡單的說,M2M是將數(shù)據(jù)從一臺終端傳送到另一臺終端,也就是就是機器與機器(Machine to Machine)的對話。但從廣義上M2M可代表機器對機器(Machine to Machine)人對機器(Man to Machine)、機器對人(Machine to Man)、移動網(wǎng)絡對機器(Mobile to Machine)之間的連接與通信,它涵蓋了所有實現(xiàn)在人、機器、系統(tǒng)之間建立通信連接的技術(shù)和手段。
M2M應用市場正在范圍快速增長,隨著包括通信設(shè)備、管理軟件等相關(guān)技術(shù)的深化,M2M產(chǎn)品成本的下降,M2M業(yè)務將逐漸走向成熟。目前,在美國和加拿大等國已經(jīng)實現(xiàn)安全監(jiān)測、機械服務、維修業(yè)務、自動售貨機、公共交通系統(tǒng)、車隊管理、工業(yè)流程自動化、電動機械、城市信息化等領(lǐng)域的應用。
M2M包括準確標識、全面感知、可靠傳遞、智能處理四個環(huán)節(jié)。準確標識是指給所有的物打上一個的數(shù)字化標識,用以與其他物相區(qū)分;全面感知是指利用RFID、傳感器、二維碼等技術(shù)隨時隨地獲取物的信息;可靠傳遞是指通過電信網(wǎng)與互聯(lián)網(wǎng)的融合,將物的信息實時準確地傳送出去;智能處理是指利用云計算、模糊識別等各種智能計算技術(shù),對海量的數(shù)據(jù)和信息進行分析與處理,并對物進行實時智能化的控制。
M2M的系統(tǒng)架構(gòu)分為傳感層、網(wǎng)絡層和應用層三部分。傳感層實現(xiàn)“測量與感知”,采用了傳感器、傳感網(wǎng)和標簽等技術(shù);網(wǎng)絡層實現(xiàn)“無處不在的連接”,由互聯(lián)網(wǎng)、移動網(wǎng)組成,未來會成為一個泛在網(wǎng)絡;應用層實現(xiàn)“智能分析與控制”,采用了云存儲、云計算、信息挖掘、智能管理和控制等技術(shù)。
物聯(lián)網(wǎng)的本質(zhì)是指把信息通信技術(shù)(ICT)應用到各個行業(yè)中去,實現(xiàn)工業(yè)化和信息化的結(jié)合。通過實時測量與智能控制,達到“提升效率、降低成本、保障安全、節(jié)能環(huán)保、科學決策、快速反應”的目的。
信息化是國家競爭力的制高點。中國在2010年3月10日更是首次將物聯(lián)網(wǎng)寫入政府工作,意味著物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展已經(jīng)成為國家戰(zhàn)略的組成部分。
物聯(lián)網(wǎng)面臨的挑戰(zhàn)
目前,物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展面臨以下三大方面的挑戰(zhàn):
,標準復雜繁多。標準是一個產(chǎn)業(yè)規(guī)模發(fā)展的前提,而物聯(lián)網(wǎng)涉及到的行業(yè)非常多,如智能家居、智能電網(wǎng)、電子醫(yī)療、智能樓宇、智能交通等等,各個行業(yè)的標準復雜繁多,每個國家的行業(yè)標準也不太一樣。從通信相關(guān)的標準組織來看,3GPP、IEEE、ETSI、ITU、IETF等國際標準組織,CCSA、CESI等中國國內(nèi)標準組織都在從事M2M相關(guān)標準的研究與制定。
第二,整體智能化的改造成本高昂,需要引入新的商業(yè)模式。以美國的路燈智能控制為例,平均每盞燈的投入是232美元,這個投入對企業(yè)來說是非常大的。這時,企業(yè)需要有一種創(chuàng)新的商業(yè)模式,如在一定合同期內(nèi),政府對路燈的智能化改造進行補貼。
第三,產(chǎn)業(yè)鏈復雜,需要有強有力的整合者。以歐盟智能交通為例,其中心業(yè)務系統(tǒng)包括交通信息提供系統(tǒng)、公共車輛優(yōu)先系統(tǒng)、車輛運行管理系統(tǒng)、環(huán)境保護系統(tǒng)、安全駕駛輔助系統(tǒng)、緊急狀態(tài)通報系統(tǒng)、緊急車輛優(yōu)先系統(tǒng)、動態(tài)路徑指引系統(tǒng)、綜合智能圖像系統(tǒng)等,涉及到交通、環(huán)保、公安、保險、汽車制造、汽車安全保養(yǎng)等環(huán)節(jié)。如何圍繞“汽車”將各系統(tǒng)、各環(huán)節(jié)協(xié)同與整合起來?整個產(chǎn)業(yè)鏈期待出現(xiàn)一個強有力的整合者。
電信運營商有望成為產(chǎn)業(yè)鏈的整合者。例如在中國,電信運營商均為全業(yè)務運營商,擁有廣覆蓋的3G網(wǎng)絡、龐大的客戶資源、廣大的應用服務合作伙伴資源,以及豐富的系統(tǒng)集成與服務支持經(jīng)驗。同時,電信運營商對產(chǎn)業(yè)鏈中各環(huán)節(jié)的合作伙伴的開放態(tài)度,將吸引大量垂直行業(yè)用戶和水平行業(yè)用戶。這些因素使電信運營商有能力成為M2M產(chǎn)業(yè)鏈強有力的整合者。
華為的探索與實踐
在物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域,華為的定位是M2M通信解決方案提供商。在物聯(lián)網(wǎng)規(guī)模發(fā)展前,華為將首先做好M2M對運營商網(wǎng)絡的影響分析,輸出相應的解決方案,從而在大量M2M終端接入電信基礎(chǔ)網(wǎng)絡時,能夠保證效率、成本。
積極參與和推動標準化
華為積極跟蹤物聯(lián)網(wǎng)標準,在多個工作組中擔任關(guān)鍵職務,積極輸出提案并推動標準化。在3GPP標準陣營,華為牽頭RAN的NIMTC SI,并擔任人。在蜂窩移動通信領(lǐng)域,華為提出兩個方面的考慮并進行了標準化:其一是考慮節(jié)省無線網(wǎng)絡資源,避免對有限的空口資源的過度消耗;其二是增加M2M的特性,使簽約計費增收。在網(wǎng)領(lǐng)域,為了避免大量M2M終端接入時導致網(wǎng)節(jié)點的擁塞,華為提出了對PS域(GGSN、SGSN、PDSN)、EPC(Evolved Packet Core)等關(guān)鍵網(wǎng)元設(shè)備進行優(yōu)化的方案。除蜂窩技術(shù)外,華為還對于藍牙、ZigBee、RFID、衛(wèi)星等無線技術(shù)進行了緊密跟蹤。
華為積極參與CCSA、CESI等中國國內(nèi)標準組織,并與國內(nèi)的電信運營商一起,推動傳感網(wǎng)絡與電信網(wǎng)絡的結(jié)合,將國際標準的成果移植到國內(nèi)標準,實現(xiàn)技術(shù)重用。同時,華為與國內(nèi)運營商共同研究物聯(lián)網(wǎng)的需求,包括應用場景和對網(wǎng)絡的影響等,然后進行基礎(chǔ)技術(shù)的研究,實現(xiàn)解決方案開發(fā)、商用產(chǎn)品開發(fā)、功能特性升級等,終使運營商的網(wǎng)絡能夠滿足M2M爆發(fā)性增長的需要。
開發(fā)系列產(chǎn)品
華為通過產(chǎn)品的平臺化、規(guī)范化來降低M2M系統(tǒng)中相關(guān)通信產(chǎn)品的成本,積極參與和推動產(chǎn)業(yè)合作聯(lián)盟的建設(shè),從而與行業(yè)伙伴共同推進M2M產(chǎn)業(yè)的成熟與發(fā)展。
1、M2M模塊
首先,華為提供先進的M2M商用模塊。這些模塊具備寬溫度適應性、高可靠性、高穩(wěn)定性、超長壽命、防潮、抗震、防塵、防靜電和抗干擾等工業(yè)級特性;支持多種接口,有多個串口與外界進行通訊,支持USB接口;支持I2C,可外接語音芯片,I2C溫度傳感器等;支持SPI,可控制外圍SPI設(shè)備,如LCD等;支持Audio功能,可提供兩路模擬音頻;支持3V的SIM卡;還支持GPIO,可為用戶提供多個邏輯編程接口,方便用戶擴展外圍器件。
經(jīng)過嚴格的測試和,華為以較大的優(yōu)勢成為日本某運營商的M2M 3G通訊模塊的供應商,目前已供貨30萬片,有力地支持了該運營商在自動售販機和汽車監(jiān)控市場上的業(yè)務拓展。
2、M2M管理平臺
其次,華為提供開放的M2M管理平臺,具備電信級的終端管理能力。這個平臺通過實時監(jiān)控網(wǎng)絡和終端的運營狀態(tài),描述故障原因,提供“安全和可靠的連接”,并能夠提供托管服務和行業(yè)之間信息的協(xié)同,還提供開放的、面向應用的開發(fā)環(huán)境,開發(fā)人員只需要調(diào)用API就可以進行開發(fā),從而終降低開發(fā)難度,提高開發(fā)效率。
3、行業(yè)應用系統(tǒng)
華為同時在多個行業(yè)領(lǐng)域進行了M2M的探索和實踐,推出了一系列行業(yè)應用解決方案,包括數(shù)字城管、智能交通、數(shù)字醫(yī)療、數(shù)字運維等。
華為數(shù)字城管系統(tǒng)是對城市運行情況進行全方位監(jiān)督和管理的綜合管理系統(tǒng)。系統(tǒng)采用萬平方米單元網(wǎng)格管理法和城市部件管理法相結(jié)合的方式,整合了多項城市數(shù)字化技術(shù)。這一系統(tǒng)再造了城市管理流程,創(chuàng)造了城市管理監(jiān)督與執(zhí)行的分離協(xié)作的管理機制,實現(xiàn)了、精細、快速、高效、全時段、全方位的城市管理模式。
目前的城市交通監(jiān)控系統(tǒng)不能根據(jù)城市網(wǎng)絡交通流的實時變化情況進行實時監(jiān)控;交通信息發(fā)布方式單一,發(fā)布內(nèi)容單調(diào),影響范圍??;交通信息的發(fā)布不能及時、準確、高效地傳達給受眾群體,對交通信息數(shù)據(jù)缺乏深入的挖掘與分析。這些問題都可以通過智能交通系統(tǒng)來解決。
華為智能交通系統(tǒng)實現(xiàn)了車輛定位與導航、車輛軌跡監(jiān)控、呼叫中心統(tǒng)一調(diào)度、車輛信息服務、車輛防盜與報警求助、車輛增值業(yè)務等功能。同時,系統(tǒng)可結(jié)合中國電信運營商的業(yè)務服務平臺提供交通信息服務。
華為數(shù)字醫(yī)療系統(tǒng)主要幫助亞健康、慢性病人群實現(xiàn)遠程監(jiān)護和健康咨詢等功能。通過血壓、血糖、心電圖和體重等一系列終端測試儀器,系統(tǒng)將收集到的信息通過通信網(wǎng)絡傳送到健康管理平臺,醫(yī)院通過管理平臺進行分析與處理,確定病人的身體健康狀態(tài),從而達到疾病預防、緊急救助和遠程診斷等目的,避免病人到醫(yī)院掛號、排隊的麻煩,提升醫(yī)院的運作效率。
華為數(shù)字運維系統(tǒng)則利用計算機、通信網(wǎng)絡、人工智能等技術(shù),量化管理維護工作與日常維護行為,實現(xiàn)計劃、組織、協(xié)調(diào)、服務、創(chuàng)新等職能。系統(tǒng)具備定量化、智能化、綜合性和動態(tài)性等特點,將顯著提升運維效率。
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