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物联网终端管理技术研究
2014-01-14 | 来源:福州市电子商务商会

  物联网具有全面感知、可靠传递、智能处理三大基本特征。当前各个行业应用中使用的终端基本都是无人值守终端,由于缺乏管理手段导致终端出现问题时候无法快速定位,处理问题不及时,在长期运行过程中出现的问题所带来的投诉越来越多,给商家和用户带来巨大的经济损失。基于上述问题,本文结合中国联通UMMP 传输控制协议,提出了利用中国联通物联网运营管理平台,对物联网终端进行管理的技术实施方案。


  物联网的快速发展和应用对电信运营商来说是一个机遇。面对存量市场饱和、增量市场竞争激烈的现状,物联网无疑成为新的企业发展蓝海,解决电信运营商目前发展中增量不增收,利润下滑的尴尬局面。

  由于目前物联网终端种类繁多,形态各异,行业终端设计处于各自为政阶段,行业终端监面缺乏行业标准和规范,终端生产厂家或者集成商需要针对不同的行业终端设计独立的监管维护系统,导致资源浪费,投入产出比不高。

  因此,如何采用M2M 终端管理使得协议、配置、维护、监控、软硬件接口标准化,对终端设备进行统一管理和控制,解决目前物联网产业中严重存在的孤岛式、低重用性、高成本,以及信息安全传输隐患和物联网终端生命状态的不可知的问题,是电信运营商首先要考虑的一个问题。

  一、物联网终端

  物联网终端是物联网中连接感知延伸层和网络层,实现数据采集(或汇聚)及向电信网络发送数据的设备,它担负着数据采集、预处理、加密、控制和数据传输等多种功能。

  物联网终端分类方式有多种,按照体系架构的不同可分为如下几种:

  1、嵌入式UICC 卡终端

  嵌入式UICC卡终端中的UICC 卡固定在终端中不可插拔,不能随意更换,终端用户如果想要更换运营商签约信息,只能通过远程配置或其它的方式实现。此类终端一般适用于对终端或UICC 卡片环境要求较高的场合,如电梯监控管理,户外环境监测或车载应用等。采用嵌入式UICC 卡将卡片封装在终端设备内部,将能有效减轻光照,温度,湿度等环境影响,对抗震、抗氧化等起到很好的效果。

  2、模卡一体化终端

  无线通信模组,指集成了嵌入式UICC 卡、基带处理器和射频处理器等功能模块的无线通信模块。采用无线通信模组的物联网终端产品称作模卡一体化终端。模卡一体化终端因为采用了嵌入式UICC 卡,因此也属于嵌入式UICC 卡终端。同时,无线通信模组集成了网络通信功能及用户鉴权和管理功能,适合电信运营商进行定制化服务及产品的开发,为客户提供终端管理、资费查询、位置定位等“智能通道”服务。

  3、单模块(模组)移动终端

  单模块(模组)移动终端,指通过无线通信模块(模组)实现数据采集、处理和控制等主控功能的终端设备。该类设备一般也归类于DTU,通常采用插入式SIM 卡,该类终端在数据采集输入口和位于网络层的应用软件之间建立起数据传输通路,使采集到数据可以通过终端输入,原封不动的输出到位于网络侧的应用软件处理,类似于一个透明的数据通道。

  单模块移动终端结构简单,易于实现,一般应用于行业测量中,如水电抄表,工业仪表控制等。优点是成本低,缺点是外围接口少,功能单一。

  4、物联网融合通信模组

  物联网融合通信模组是一种集大成的综合物联网应用产品,其特点是具有广泛的接入能力以及众多的外部接口、非数据透传、具备强大接口管理能力。它不是最终产品,开发者需要根据行业应用的特点对模组的接口以及功能进行裁剪,来完成最总的产品设计达到行业用户的要求。

  5、物联网融合网关

  物联网融合网关是一款用来实现物联网各类终端统一接入,数据处理与传输的通信单元。将物联网感知节点终端以多种方式,通过各类通道接入物联网综合运营管理平台,实现数据集群管理,分组统计,实现物联网终端与终端之间的数据交互与融合。融合网关具备广泛的接入能力、强大的管理能力和协议转换能力。

  物联网融合网关目前多用在家庭、企业或行业作为综合性网关,如家庭应用场景中,物联网融合网关不仅是家庭媒体转发中心,也是业务控制中心,负责家庭安防、家电智能控制和老人医疗保健等物联网家庭业务指令的下发与处理,通过对视频监控信息、定位信息、时钟信息和生理指数信息等多维度信息的融合处理,实现对老人或小孩的远程看护以及实现家庭防盗等功能。

  二、物联网综合运营管理平台

  中国联通物联网综合运营管理平台(M2M平台)是水平化物联网技术能力平台,该平台对物联网产业链中的主导意义通过物联网信息复用、跨域服务、网关中间件嵌入等关键技术能力来落地。

  物联网综合运营管理平台包括以下几个功能实体:

  (1)承载中心:物联接入服务点、业务承载服务点、资源管理服务点、资源策略控制服务点;(2)汇聚中心:能力引擎服务点、共享数据服务点;(3)商务中心:应用门户服务点、业务门户服务点;(4)支撑中心:业务支撑服务点、运营支撑服务点、管理门户服务点。

  UMMP协议由中国联通制定下发,用于规范中国联通物联网综合运营管理平台与物联网终端之间的数据通信,实现平台对物联网终端的统一管理。UMMP协议建立在TCP/IP 或UDP/IP 协议、SMS 和USSD 之上。UMMP 协议设计的目的在于使终端能够安全,可靠,有效的与物联网综合运营管理平台进行通信,完成注册,登录,安全鉴权,远程维护,远程管理,远程控制等以系列工作,接受平台的监控和管理。同时,在管理和业务数据并行的情况下实现业务数据的传输,终端也能够将需要传送给应用的应用数据传输到目标应用平台之上,并能够正确接收到应用平台的响应消息或下行消息。

  三、终端管理的技术实现

  本方案中,结合UMMP协议,利用物联网综合运营管理平台可实现对以下几类基本的终端信息进行统一管理和控制。

  1、终端基本信息管理

  终端基本信息包括终端生产厂家、终端型号、终端序列号、终端注册状态(已注册、已注销)、物联网客户信息。终端生产厂家、终端型号、终端序列号等信息。其中终端序列号全网集中管理和分配。终端序列号可在终端首次使用时向平台申请自动分配后保存在终端,也可实现通过人工在平台生成后预置在终端中。

  2、终端通信接入信息管理

  终端通信接入信息包括终端接入方式(固网、移动、固网+ 移动),如果是通过移动通信网络接入,接入信息还包括:SIM 卡的IMSI 号、MSISDN、接入密码、接入状态(启用、暂停、停止)等信息。其中:IMSI号、MSISDN 在物联网客户开户时保存在平台,接入密码是在终端注册时由平台进行分配,或者由平台记录后,终端预置密码。运营商管理员可修改接入密码、接入状态等信息。

  终端注册时,将终端基本信息和终端通信接入信息关联,平台保存关联关系。

  3、终端状态管理

  终端的状态分为:工作状态、故障状态、退出状态、禁止状态等。

  终端通过M2M平台的鉴权即进入工作状态,未通过鉴权就进入禁止状态,长时间不能提供业务判定为故障状态。

  终端通过M2M 平台的鉴权后,处于工作状态,可以向M2M 平台发送数据也可以接收信息;终端在工作过程中,定时向M2M 平台发送连接检查信息,内容包括位置信息、信号强度、运行情况、通信方式等信息,M2M平台接收后向终端回送连接检查响应。

  4、终端配置管理

  M2M平台可以向终端发送控制信息,要求执行某些操作,如在采集周期未到时可立即采集数据并上报信息、更改报警门限、更改采集信息间隔、系统复位、改变通信方式等。

  M2M平台可以向终端发送配置参数,或者终端主动向平台请求获取参数。

  平台向运营商管理员、合作伙伴管理员和终端厂商管理员提供终端配置管理的操作界面。平台向应用平台提供终端配置管理的接口。

  5、故障及告警信息管理

  故障包括物联网终端设备故障、通讯故障和欠费停机,设备故障由物联网终端检测并主动上报到平台,通讯故障由物联网终端检测上报或由M2M平台检测,欠费停机通过M2M平台向M2M-BSS 进行查询终端缴费情况来获得相关状态。M2M平台保存故障信息,通过短消息、Email等方式通知其管理维护人员,根据需要向应用系统发送终端故障信息。物联网客户或合作伙伴的管理员可通过门户查询终端故障信息。

  6、终端软件升级管理

  平台统一对终端进行升级通知、收集并保存终端软件升级结果。升级软件和软件下载不通过平台控制和管理,由终端生产厂家负责。平台向运营商管理员、终端厂商管理员提供终端软件升级管理的操作界面。通过平台提供的操作界面,管理员可设定升级软件版本规则、升级开始时间和升级完成时间、软件升级后的生效时间。平台按照设定的升级规则与终端交互,将升级通知下发到每个终端,收集各终端的升级结果并保存在平台中。管理员通过操作界面查询所制定终端的升级结果信息。

  物联网终端通过嵌入含联通物联网专用码号10646号段的物联网模组,由模组按中国联通物联网UMMP协议与平台进行交互。由平台分配终端序列号作为终端标识,从而形成机卡配对信息,形成终端序列号,IMIS,终端厂商,终端型号,软件版本的映射关系。

  针对不满足UMMP 协议的非标准的终端,现有物联网平台对这些终端进行特殊处理,专门配置对应的私有协议来完成终端的接入。标准终端按标准的UMMP适配器接入。非标准的终端,配置私有的协议适配完成接入,在内部封装为标准的UMMP协议,后面的流程与标准终端一致。

  四、总结

  本文主要研究了物联网综合运营管理平台中终端管理、网络层的UMMP 传输协议及感知层的物联网终端。终端将业务数据上传到M2M平台或者M2M 应用,并接受M2M 平台和或者M2M应用的管理和控制。此终端管理方案可以解决物联网终端健康状态可感知、功能、性能可管控,解决一直以来通信网和物联网分离的状况,使运营商的网络技术和终端管理技术真正融入物联网产业中,形成物联网各类角色间互利互盈的良性发展态势。

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