oneM2M标准发展神速 实现万物联网的愿景

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oneM2M则将负责解决独立于接取网路中通用的M2M服务层的关键需求;使其可更方便地嵌入于各种软硬体中,并透过遍布全球的M2M应用伺服器连接大量的M2M装置,实现万物联网的愿景。

自2010年以来,全球机器对机器(M2M)市场正逐步成长茁壮,用户数逐年攀升,估计2012年用户数已达到1.44亿,至2020年更将成长至近20亿。  从2013年德国汉诺威电脑展(CeBIT)中通讯相关产业的发展可知,M2M应用亦为都市发展的重要解决方案,应用领域包括智慧家庭(Smart Home)、都会解决方案(Urban Solution)、无线通讯车载行动技术(Telematics and Automotive)、智慧型厂房(Smart Factory)。

基于前段所述国际趋势及前景,oneM2M于2012年7月正式成立,其宗旨在于将各方M2M相关标准与资源整合在oneM2M平台之上,因此,oneM2M标准制定的目标着重在应用层和服务功能层上,网路层与感测层并不在oneM2M的讨论范围内。

这意味着未来M2M通讯将会在既有的有线/无线网路上进行,如M2M装置端的区域网路(LAN)使用现有的电力线通讯(PLC)、ZigBee、无线区域网路(Wi-Fi)技术,以及M2M核心网路(Core Network)使用2/3/4G等现有无线网路技术,而oneM2M则将负责解决独立于接取网路中通用的M2M服务层的关键需求;使其可更方便地嵌入于各种软硬体中,并透过遍布全球的M2M应用伺服器连接大量的M2M装置,实现万物联网的愿景。

oneM2M标准发展神速

有鉴于M2M标准化后的庞大商机,以及M2M技术本身跨领域应用的复杂需求,目前国际中七个主要标准开发组织包括无线通讯解决方案联盟(ATIS)、中国通讯标准化协会(CCSA)、欧洲电信标准协会(ETSI)、韩国电信技术协会(TTA)、日本电信技术委员会(TTC)、美国电信工业协会(TIA),及日本电波产业协会(ARIB),皆已展开各自标准制定工作。

至于新成立的标准组织--oneM2M,其目标是为M2M开发一个全球性的通用标准。oneM2M也积极拉拢具有实现M2M潜力的特定产业联盟例如EDSO(European Distribution System Operators' Association)、I3A(International Imaging Industry Association)、HomeGrid Forum及iHT2(Institute for Health Technology Transformation)等,以提高oneM2M的影响力并确保此一标准能被业界所采纳。

此外,oneM2M也开放给相关行业的标准化组织及企业,其成员分为第一类伙伴、第二类伙伴、全权会员和列席会员四种。类似于3GPP的模式,一般企业须通过第一类伙伴申请始成为oneM2M的会员。

oneM2M同时相当重视与3GPP中间之介接关系,期望定义出一M2M服务层,包括其上与商业应用介接,以及其下不透过3GPP接取网路与M2M Device介接的部分(意即透过Functional Definitions介接的部分)(图1);而M2M服务层与3GPP接取网路介接的部分,则由oneM2M提出需求并与3GPP共同制定。在3GPP中,SA2为主要讨论此议题的组织,其目前已开始提出需求,但主要仍以ETSI TC M2M为主要参考架构。

 

图1 oneM2M与3GPP的介接关系

导入oneM2M标准物联网应用更多元

oneM2M在2013年4月的技术会议中所分享的使用者案例,主要分为能源、商业、健康照护、公共服务、居家、交通及其他等七大类,以下将介绍其中几项重要应用。

实现能源远距量测与监控

能源相关的应用以能源远距量测及监控为主要设计目标。以富士通(Fujitsu)所提出有关大范围的电力系统量测及控制系统在传输及自动化布建的架构及相关需求为例(图2),相量量测装置(Phasor Measurement Unit, PMU)为分散在电力系统终端设备中的量测工具,提供电力系统营运商及规画者做为量测电力状态及管理之依据。PMU会定期或在被触发时传送分散的状态资讯(Bulk Statistical Information),因此可在大范围的电力系统中负责网路状态的即时监控;而数以万计的监控讯息就透过大量布建的PMU集中到中央控制中心。负责电力系统传输(图2中的TSO)及布建(图2中的DSO)的营运商,就可藉由中央控制中心所收集之资讯,利用同一传输网路对分散的PMU进行个别控制,使电力系统达到最佳化。

 

图2 能源远距量测及监控需求架构图

因此,M2M相关业者为达到上述应用情境的需求,M2M系统须具备包括数据资料收集和回复之能力、远端控制M2M设备之能力、M2M资料收集及传送至不同应用之能力、资料储存及分享之能力、安全性要求、隐私权设定与持续的连通性。

打造智慧型建筑

另外,智慧型建筑可大幅降低管理建筑所耗费之成本。其他结合智慧型建筑的服务应用,如视讯监控、灯光/空调控制与电源监控,都可由一控管中心管理。监控人员配合监控应用软体,在某些特殊紧急状况(如火警、外人入侵或瓦斯外泄)时更能节省宝贵的时间,争取救援机会。其服务如图3所示,此为整合了感测器(Sensor)、控制器(Controller)、警报器(Alerter)、闸道器(Gateway)等设备,并结合网路上的应用,以最少的人力达成自动化建筑管理的工作。

 

图3 智慧型建筑服务架构

在智慧型建筑中可分为三个主要的角色,分别是M2M服务供应商、控制中心以及智慧型建筑服务供应商(Smart Building Service Provider)。M2M服务供应商负责提供服务的设备实体,如闸道器、硬体平台等,并使设备具备相互通讯的功能。其也提供API做为开发各种应用之共同介面,使得闸道器能连接到多种不同的设备,如感测器、控制器等。

控制中心则负责收集由感测器上报的所有数据,并统管所有命令的发送。智慧型建筑服务供应商负责智慧型建筑设备的安装,并设立控制中心,且提供相关的应用服务及管理者训练。服务供应商往往与M2M服务供应商签订合约关系,以使用M2M服务供应商所提供的闸道器、M2M平台及应用服务所需之API。

为达到智慧型建筑应用情境的使用案例,有五点要求。首先是M2M系统须支援在不中断装置间连线的前提下,依据条件设定,协调一连串设备群体的行动链;其次为M2M系统中之设备须具备位置回报之能力;第三则是M2M设备须具备群组(Grouping)之能力,同样的操作可分散至群组设备成员中执行;第四是设备群组须具备管理等能力;最后则是设备群组可将另一群组纳为群组成员。

催生健康照护闸道器

另外,健康照护闸道器的重点为在解决覆盖问题的前提下,收集病患周边所有感测器的资料,并将所收集的资讯透过蜂巢式连接(Cellular Connectivity)技术,后送至终端健康照护服务主机,并同时藉由闸道器提供双向的通讯。

新一代健康照护感测器的量测,可根据病患需要而启动,或是藉由预先定义的时程表而周期性量测,而这些测得的数据藉由健康照护闸道器传送至后端主机。健康照护闸道器可根据数据中的QoS指标判断动态延迟、频宽和延迟容忍度,以决定要立即转传数据资料,或是先暂存与其他数据聚合(Aggregate)后再传送,如此传送方式可降低在无线或行动网路中的资源占用频率。量测的数据资料在送达健康照护的后端主机后,可再藉由通知的方式,将数据转送给预先设定的授权用户,如家庭照护者或医生护士。

为达到此一健康照护闸道器应用情境的相对需求则包括五大项。首先是M2M系统支援闸道器节点,以便将健康照护感测器所测得之数据传送给后端主机;其次是当健康照护感测器测得新的数据资料时,可向闸道器发出请求,将新的数据更新至后端主机;第三为健康照护闸道器须具备资料暂存及缓冲的功能;当网路功能受限时,可暂时保留资料,并在许可时再将资料传送至后端主机,而不会发生资料数据流失的问题;第四是健康照护闸道器须能接受感测器发出之参数调校请求,包括延迟容裕度或是根据不同的资料类型而有不同的优先序或QoS;最后是健康照护闸道器可接受网路端的参数及连线模式设定,并依照网路端所需进行连线并传输数据资料。

提供物联网通用平台oneM2M标准势力抬头

ATIS M2M Group已针对车联网、智慧电网、电子健康和联网家庭等四种垂直应用做了许多的研究分析,并找出共同的特性以及功能,因而提出可以设计一个通用服务层来实现这些功能。

oneM2M的功能架构为通讯服务业者提供一个支援M2M应用和服务的通用平台,使用跨越多重M2M应用的架构原则,制定全球一致的M2M端点到端点规范。

 

图4 oneM2M分层模型

图4说明oneM2M支援端点对端点M2M服务的分层模型,主要包含应用层、通用服务层和基础网路服务层(Underlying Network Services)。各层提供的功能不尽相同。应用层包含使用者端点对端点的M2M服务,例如车队追踪应用、远端血糖监测与远端电表管理;通用服务层主要由一套通用于M2M环境且说明使用于oneM2M的服务功能所组成,例如资料管理。这些服务功能透过参考点X与应用层连结,也透过参考点Y来达到彼此的通用服务,并利用参考点Z来存取基础网路服务,进而形成一个完整的物连网服务平台,提供使用者更便捷的服务。

 

 

图5 oneM2M功能架构

如图5所示,通用服务实体(Common Service Entity, CSE)可视为在oneM2M的服务功能实例,通用服务实体透过参考点X与应用A连结,并透过参考点Y与其他通用服务实体进行资讯交换,再透过参考点Z存取基础网路服务层。

 

至于基础网路服务层主要提供通用服务实体所需的服务,例如装置管理、定位服务、装置启动服务等。oneM2M透过通用服务层以方便嵌入于各种软硬体中,这将加速oneM2M的规范推动,同时能降低其营运成本、简化应用开发时程、缩短产品上市时间,并避免标准化重叠。

全球M2M连结数量正在呈指数级增长,而这些连结几乎存在于每个主要市场类型之中,从医疗健康到交通或从能源到农业。oneM2M除了能确保这些行业能够获益于M2M通讯所带动的经济增长外,还须在此创新机会中发挥至关重要的作用,才能进一步带动市场商机扩大。

目前,通讯服务供应商已经开始配置各自的网路以供应M2M服务日益增长的需求。oneM2M所制定的规范将为通讯服务供应商提供一通用平台,用于支援最新M2M应用。

在近几次oneM2M标准会议中,各大电信标准组织、各国主要电信相关营运商及电信设备商皆积极参与提案,由此可见,世界各国对于oneM2M标准皆相当重视。台湾产业界若能在oneM2M标准起步阶段即积极参与,结合M2M物联网发展趋势与宽频技术演进方向,发展M2M关键技术,并与无线宽频系统进行高度整合,将可有效大幅提升M2M垂直应用网路之服务功能,强化网路设备产品与系统解决方案之价值,进而掌握未来M2M市场商机。

posted @ 2016-09-19 21:42  _海阔天空  阅读(2008)  评论(0编辑  收藏  举报