机器对话M2M应用面面观

　　电子外套岂止是时髦

　　德国的Interactive Wear公司开发出了一种名为“Know Where”的多功能一体化外套。该产品集成了GPS、GSM蓝牙以及MP3功能。GSM/GPRS的技术核心是M2M模块。穿上Know Where外套，消费者不仅可以打电话、听音乐，更重要的是可以随时对自己所处位置进行定位。

　　美国市场调查公司Venture Development Corporation发布的报告预测，智能纺织品市场预期将会出现大幅度增长，2008年集成电子纺织品的全球销售额将超过10亿美元。　　

　　Interactive Wear公司推出的GPS/Galileo外套展示了可穿着电子产品的技术可行性。Know Where外套内置手机、MP3播放器、耳机、麦克风和紧急呼叫按钮，同时还在袖子上安装了放水防震键盘。Know Where外套集成了GPS、GSM和蓝牙功能，穿着舒适，从外表上看与普通外套并无显著差别。　　

　　可穿着电子产品对电子元件的要求非常高。对电子元件的主要衡量标准包括尺寸、重量、功耗和性能。就GPS接收器而言，事实上上述标准就比模块性能更为重要。集成电子外套的GPS接收器的性能很大程度上取决于外套的应用领域。比如，当外套在影响GPS信号接收的密闭空间或森林中使用时，GPS接收器就必须具有较高性能。　　

　　Know Where外套的核心部分就是“GPS眼”。该终端负责计算并传输用于定位外套穿着者的位置信息。定位穿着者所需的电子设备全部集成在外套内。GPS有源天线位于外套的肩膀位置，便于与GPS卫星连接。相比较而言，由于手持终端通常放置在口袋内，终端天线不能在理想位置接收信号，因而经常出现GPS接收问题。　　

　　GPS确定的个人位置信息经GSM/GPRS传送给中央服务器或相关应用设备。目前Know Where外套样品采用Telit公司生产的GM862模块实现定位功能。调制解调器版本的GM862模块集成了SIM卡读卡器，具有集成费用低廉的突出优点。Interactive Wear公司计划在生产下一系列的Know Where外套时采用Telit公司生产的嵌入式模块，如GE864或GE863。与调制解调器模块相比，嵌入式模块具有两大主要优势：第一，嵌入式模块体积更小、重量更轻，以新式GE864模块为例，该模块重量仅为7克；第二，嵌入式模块具有创新的球栅阵列（BGA）组装设计。此外，由于BGA模块采用标准SMD元件的贴装方法组装，所以模块组装成本也得以降低。　　

　　应用开发过程中面临的一项挑战是通过纺织电缆供电。纺织电缆材料制造商Elektrisola Feindraht公司在织物内编入特殊塞绳，作为GPS系统的内部电线连接天线、模块、电源以及紧急呼叫按钮。电源采用能量密度较高的锂聚合物电池，该电池重量远远低于普通电池。　　

　　使用GPS技术可以实现对外套穿着者的GPS精确定位。使用GPSoverIP技术甚至可以实现对建筑物内外套穿着者的实时定位。联合使用GPS和GSM/GPRS技术使得对外套穿着者的实时精确定位成为可能。例如可以通过互联网查看定位信息，也可以通过内含M2M模块和蓝牙的PDA查看相关信息。用户可以通过中央服务器随时搜索其团队成员的位置信息，从而扩大了电子外套的使用范围。例如，外套可用于确定穿着者目前位于哪条滑雪道，外套穿着者也可以明确滑雪队其他成员的具体位置。　　

　　Know Where外套内含手机、MP3播放器、耳机及麦克风，同时具有GPS、GSM和蓝牙功能。　　

　　位于肩膀位置的GPS有源天线，提高了信号接收灵敏度。　　

　　位于袖子上的防水防震键盘，操作方便。　　

　　数据通过纺织电缆进行传输。　　

　　M2M系统的构成　

　　从数据流的角度考虑，在M2M技术中，信息总是以相同的顺序流动，其基本框架如下图所示。　　

　　无论哪一种M2M技术与应用，都涉及到5个重要的组成部分，即机器、M2M硬件、通信网络、中间件和应用。　　

　　● 智能化机器

　　“人、机器、系统的联合体”是M2M的有机结合体。在整个M2M链条中，机器是通讯技术和管理平台存在的基础。可以说，机器是为人服务的，而系统则都是为了机器更好地服务于人而存在的。　　

　　在通讯手段日益完备的今天，广义地探讨机器设备间的通信，已绝不局限于传统的手机、电脑这些IT类电子产品，而类似您家中的电冰箱、空调器、甚至电饭煲这些过去在人们脑海里几乎与网络通讯不沾边的设备，如今也都可以被通讯系统和管理平台串联进这条智能的M2M链条——成为网络中的一员。M2M 未来发展的最终目标就是将人们日常生活中使用的一切机器设备进行联网，通过网络化的管理，使机器更好地为人类服务。　　

　　● M2M硬件　　

　　实现M2M的第一步就是从机器设备中获得数据，然后把它们通过网络发送出去。使机器具有“ 开口说话”能力的基本途径有两条：在制造机器设备的同时就嵌入M2M 硬件；或是对已有机器进行改装，使其具备联网和通信的能力。M2M硬件是使机器获得远程通信和联网能力的部件。一般来说，M2M 硬件产品可分为以下五类。 　　

　　1、嵌入式硬件　　

　　嵌入到机器里面，使其具备网络通信能力。常见的产品是支持GSM/GPRS或CDMA无线移动通信网络的无线嵌入式数据模块。典型产品有诺基亚的12 GSM；索尼爱立信的 GR 48和GT 48；摩托罗拉的G18/G20 for GSM、C18 for CDMA；西门子的TC45、TC35i、MC35i等。　

　　2、可改装硬件　　

　　在M2M的工业应用中，厂商拥有大量不具备M2M 通信和联网能力的机器设备，可改装硬件就是为满足这些机器的网络通信能力而设计的。其实现形式各不相同，包括从传感器收集数据的输入/输出（I/O）部件；完成协议转换功能，将数据发送到通信网络的连接终端（Connectivity Terminals）设备；有些M2M 硬件还具备回控功能。典型产品有诺基亚的30/31 for GSM连接终端等。　　

　　3、调制解调器　　

　　嵌入式模块将数据传送到移动通信网络上时，起的就是调制解调器（Modem）的作用。而如果要将数据通过有线电话网络或者以太网送出去，则需要相应的调制解调器。典型产品有BT-Series CDMA、GSM无线数据Modem等。　　

　　4、传感器　　

　　经由传感器，让机器具备信息感知的能力。传感器可分为普通传感器和智能传感器两种。　

　　智能传感器（Smart Sensor）是指具有感知能力、计算能力和通信能力的微型传感器。由智能传感器组成的传感器网络（Sensor Network）是M2M技术的重要组成部分。一组具备通信能力的智能传感器以Ad Hoc方式构成无线网络，协作感知、采集和处理网络所覆盖的地理区域中感知对象的信息，并发布给用户。也可以通过GSM网络或卫星通信网络将信息传给远方的IT系统。典型产品如英特尔的基于微型传感器网络的“智能微尘(Smart Dust)”等。 　　

　　5、识别标识　

　　识别标识（Location Tags）如同每台机器设备的“身份证”，使机器之间可以相互识别和区分。常用的技术如条形码技术、射频标签RFID技术等。标识技术已经被广泛地应用于商业库存和供应链的管理。　　

　　●通信网络　　

　　通信网络在整个M2M技术框架中处于核心地位，包括广域网（无线移动通信网络、卫星通信网络、Internet、公众电话网）、局域网（以太网、无线局域网WLAN、蓝牙Bluetooth）、个域网（ZigBee、传感器网络）。　　

　　第三代移动通信技术除了提供语音服务之外，数据服务业务的开拓是其发展的重点。随着移动通信技术向3G的演进，必定将M2M 应用带到一个新的境界。国外提供M2M服务的网络有AT&T Wireless的M2M 数据网络计划，Aeris的MicroBurst 无线数据网络等。　　

　　●中间件　

　　中间件(Middleware)在通信网络和IT系统间起桥接作用。中间件包括两部分：M2M 网关和数据收集/集成部件。　　

　　网关获取来自通信网络的数据，将数据传送给信息处理系统。主要的功能是完成不同通信协议之间的转换。典型产品如诺基亚的M2M网关等。　　

　　数据收集/集成部件是为了将数据变成有价值的信息。对原始数据进行不同加工和处理，并将结果呈现给需要这些信息的观察者和决策者。这些中间件包括：数据分析和商业智能部件、异常情况报告和工作流程部件、数据仓库和存储部件等。