引言

    M2M技術目前在物聯網、移動通信、自動控制、CPS(Cyber Physical System)等領域受到了廣泛的關注，是物聯網的關鍵聯網技術，發展迅猛，應用前景十分廣泛。

    首先，M2M技術提供了方便快捷的互聯網接入方式，且支持移動接入。利用遠程無線通訊系統接入到互聯網是非常方便快捷的，且容易部署。設想一下將家里的熱水器裝上支持GPRS網絡的SIM卡，你就可以在下班的路上給它發短信控制其開關和溫度了。傳感器節點(或者傳感器網絡的網關)也可以通過SIM卡將監控或者感知的數據發給你，如室溫、濕度等。設想—下’如果SIM采取的是TD—SCDMA甚至是數據傳輸速度更陜的4G LTE模塊(TD—LTE下行速率lOOMhps，上行速率50Mbps)，那么甚至可以看到視頻攝像頭監控的內容，這無疑相當于你具備了無數個“千里眼”遍布世界各地，你便可以“感知地球”了。甚至可以更加大膽地設想，如果你的小車裝有M2M的SIM卡，你給汽車發條短信，它就可以自動開過來接你，因為你的車有衛星導航，且能夠感知路前方的障礙物，小車綜合它感知的數據便可以實現無入駕駛。

    其次，M2M具有巨大的商機。據2012年2月的媒體報道，排名M2M通信領域前20位的移動運營商有望于2020年從M2M應用程序中斬獲250億歐元的收益。

    同時，M2M在學術界也引起更多研究者的注意。就在2011年，很多學術期刊組織了關于M2M的�？�(Special Issue)，關于M2M的專題研討會(Workshop)也非常多。

    另外值得注意的是，歐洲電信標準化協會(ETSI)2012年初發布了M2M標準第一版(ETSI M2M標準Release 1）。該標準允許多種M2M技術之間通過一個可管理平臺進行整合。標準對M2M設備、接口網關、應用、接入技術及M2M業務能力層進行了定義。同時，提供了安全、流量管理、設備發現及生命周期管理特性。該標準的發布被視為是M2M產業的一個里程碑，預示著該產業發展邁向規范化和規模化。

1 M2M架構分析

    1．1 M2M的概念、架構與應用

    M2M(Machine to Machine)即“機器對機器”的縮寫，廣義的概念包括“Machine to Mobile”——機器對移動設備、“Machineto Man”——“機器對入”等等，旨在實現入、設備、系統間無縫連接�？烧J為是機器與機器、入與機器、移動網絡與機器之間的連接與通信，涵蓋了所有實現入、機器、系統之間建立通信連接的技術和手段。

    M2M強調機器與機器的互聯，連接方式是多種多樣的。但是，由于移動通信網絡可實現遠程無線接入，終端不需要入工布線、可以提供移動性支持，有利于節約成本，并可以滿足在危險環境下的通信需求，這使得以移動通信網絡作為接入和承載網絡的M2M服務得到了業界的廣泛關注。正是由于上述原因，M2M通常是由電信部（移動運營商)主導和推動的。M2M狹義的概念就是指通過無線移動通信網絡進行廣域網連接的設備(機器)間的通信。圖I給出了一個常見M2M系統結構框圖。

    我們認為，M2M可以和EPCglobal網絡融合，即RFID讀寫器通過M2M連接到Internet，然后可訪問EPGglobal定義的ONS(Object Name Service)、EPCIS(EPC Information Service)等服務。M2M和6LoWPAN技術之間的區別是6LoWPAN提供了直接的Internet尋址能力，而M2M是通過在M2M服務器端的網關功能進行尋址，這種尋址如同網絡地址轉換(NAT，Natural Address Translation)的功能。因為此時M2M不配置IP地址，只需要配置內部標識，即MCIM(M2M CommunicationsIdentity Module)。

圖1 M2M系統的結構框架圖

    歐洲電信標準委員會ETSI(European TelecommunicationsStandards Institute)研究的M2M相關標準有十多個，其中一個提出了M2M的功能體系架構，包括定義新的功能實體與ETSI其他分支或其他標準化組織標準間的標準訪問點和概要級的呼叫流程。其給出的M2M的體系架構見圖2。

    M2M技術在歐美、韓國和日本實現了商用。美國的Sprint公司通過ODI計劃認證了160個廠商的M2M終端設備，這些設備被廣泛應用到智能抄表、無線POS機、車載管理等多個行業領域。到2009年9月，日本國際電信電話株式會社KDDI已經售出200萬臺M2M通信模塊，主要針對車輛管理行業和兒童定位行業。

    我國在M2M技術應用方面。中國移動已經開通了M2M業務，推出了“車務通”、“電梯衛士”、“消防監控系統”、“愛貝通”、“關愛通”5項M2M應用。2007年起，M2M雜志每年定期發布M2M領域內的全球100強名單的成員，獲得全球M2M業的廣泛認可。全球M2M模塊主要供應商有Cinterion(從西門子公司分出)、Wavecom和Teht。

圖2 ETSI M2M功能架構中的針對機器通信的功能強化

    我國M2M模塊的主要供應商是SIMCom(芯訊通)公司。2010年，該公司推出了TD—ScDMA模塊SIM4200。這是一款專為中國移動網絡設計的工業級產品，該產品同時支持中國移動的wMMP協議。SIM4200是一款雙模TD—SCDMA／HsDPA，EDGE，GSM模塊，其中TD—SCDMA／HSDPA工作頻段為1880—1920MHz及2010-2025MHz。其數據傳輸能力可達到下行速度2．8Mbps，上行速度384Kbps。SIM4200采用板對板的封裝形式，支持工業應用程序常用的USB2．0和串行端口(RS232)接口，支持語音。另外，該產品還支持Java二次開發應用和嵌入了中國移動WMMP(Wireless Machine ToMachine Protoc01)協議。

    WMMP協議是中國移動為實現終端與M2M平臺數據通信過程而設計，建立在UDP協議之上。嵌入WMMP協議到通信模組內，可以提供標準化的軟硬件接口以及二次應用開發環境，實現物聯網終端的標準化和快速部署。

    M2M的應用遍布各個領域，包括交通領域(物流管理、定位導航、智能交通等)、電力領域(遠程抄表和負載監控)、農業領域(大棚監控、動物溯源)、城市管理(電梯監控、路燈控制)、安全領域(城市和企業安防)、環保(污染監控、水土檢測)、企業(生產監控和設備管理)和家居(老入和小孩看護、智能安防)等。M2M具有巨大的市場潛力和應用前景，是物聯網的主要應用支撐技術。

    特別是國內最近提出的“車聯網”概念，可以應用M2M技術，直接在車輛上安裝M2M設備，通過GPRS(TD—SCDMA、LTE)接入Internet。這個接入規模是巨大的，如果再和GPS(或者北斗系統)功能連用，能導致很多新的應用。注意。在無線網絡的學術界，還有一種車輛間的無線網絡叫做車載自組織網絡即VANET(Vehicular Ad-hoc Network)，這種網絡依賴獨立的建網，使用的不同的物理層協議，需要路邊單位(RoadSide Unit)的支持，已經研究了多年，在北美討論較多，但因各國國情不同，—直沒有廣泛應用。

    1．2 M2M的應用實例

    在現有階段，M2M應用通常依賴于GSM模塊將來國家會鼓勵更多地使用TD—SCDMA模塊。GSM模塊根據提供的傳輸速率可分為GPRS模塊、EDGE模塊和純短信模塊。短信模塊只支持語音和短信服務。GPRS的傳輸速率從56Kbps到114KbDs不等，理論速率為171Kbps。GPRS技術還具有在任何時間、任何地點都能實現連線、永遠在線、按流量計費等特點。EDGE技術進一步提升數據傳輸的速率到384-473Kbps。目前國內的GSM網絡普遍具有GPRS通信功能，移動和聯通的網絡都支持GPRS，而EDGE在部分省市實現了網絡覆蓋。

    GPRS模塊是具有GPRS數據傳輸功能的GSM模塊。其實就是一個精簡版的手機，如果加上屏幕和鍵盤就是一個完整的手機。單片機(如ARM機)可通過RS-232串口與GPRS模塊相連，通過AT指令控制GPRS模塊實現通信功能。市場上比較流行的模塊包括西門子的TC35i、MC39i、MC55，Wavecom的Q24／Q26系列，大唐的B200、8255，SIMCom公司的SIM300等。對于模塊的應用主要掌握軟件和硬件兩個方面。軟件主要是了解模塊的AT指令集，包括標準的AT指令和各廠家自己擴展的AT指令，例如TCP／IP指令、STK指令等。硬件主要是了解該模塊的硬件接口，如串口、SIM接口等。 

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本文標題：M2M技術及其安全性討論(上)

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