物联网与M2M业务的战略思考

    物联网，作为新兴高技术产业的重要组成部分，已被世界各国当作应对经济危机、振兴经济的重点技术之一。因此，在新的一年来临之际，我刊特邀请中国著名通信专家、上海信天通信有限公司总经理祁庆中先生就物联网与机器对机器通信(M2M)业务发展战略的话题发表他的观点。

    祁庆中先生认为，现阶段各种形式的物联网业务中最主要、最现实的形态是M2M业务，M2M业务在许多国家内正在受到高度的重视，在一些行业中已经或将率先得到规模化的应用，并逐渐地影响到更多的行业。
祁庆中先生指出，M2M会在若干年后成为LTE的核心应用之一。同时，M2M业务终端在形态和业务支持上将呈现高度的创新性和融合性，在一些行业应用中将日益支持无线接入带宽与业务的灵活调度管理，也可能与一些相邻业务实现一定程度的融合，在另一些行业应用中M2M终端将可能与一系列的传感器和监测、控制设备深度融合。

1 物联网的概念与发展动向
    近年来，“物联网”的概念及其应用得到了许多通信技术研发强国（包括中国）的高度重视。日本、韩国自2004年起提出了“泛在网络”战略，分别提出了“U-Japan”计划和“U-Korea”战略；中国在2007年党的‘十七大’报告中提出工业化与信息化“两化融合”的概念，其中物联网是实现两化融合的重要基础；2009年1月，美国总统奥巴马在与工商领袖的圆桌会议上提出了相应的“智慧地球”的概念，其中包括了智慧型的基础设施；2009年8月，国务院总理温家宝视察中科院无线传感网工程中心，提出“在传感网发展中，要早一点谋划未来，早一点攻破核心技术”，要求尽快建立“感知中国”中心；2009年9月，经国家标准化管理委员会批准，全国信息技术标准化技术委员会组建了传感器网络标准工作组；2009年11月，中科院、江苏省政府、无锡市政府签署协议，在无锡共建中国物联网研究发展中心；2009年11月，中国移动与无锡市市政府签订了推进“TD-SCDMA与物联网融合”合作框架协议，将在无锡建立中国移动物联网研究院和物联网数据中心；2009年11月，由数十家组织发起在北京成立了“中关村物联网产业联盟”，其成员包括了清华同方股份有限公司、北京移动、北京邮电大学、中科院软件所、北京交通委信息中心等12家单位，其工作内容包括支撑北京市正在制订的“感知北京”的示范工程建设方案。一时间，对物联网的研究蔚然成风。
物联网是指物体通过智能感应装置，经过传输网络，到达指定的信息承载体，实现全面感知、可靠传送和智能处理，最终实现物与物、人与物之间的自动化信息交互与处理的智能网络。

    ITU在2005年年度报告中对物联网的阐释是：信息与通信技术的目标已经从任何时间、任何地点连接任何人，发展到连接任何物体的阶段，而万物的连接就形成了物联网。中国移动对物联网的定义是“物体具有全面感知能力，对信息具有可靠传送和智能处理能力的连接物体与物体的信息网络”。IBM、中国移动、中国电信等都将物联网的三大基本要素归纳为：全面感知（利用传感器、二维码、射频标识（RFID）等近程通信技术随时随地获取物体的信息）、可靠传递（以通过各种电信网络与互联网的融合，将物体的信息实时准确地传递出去）、智能处理（利用云计算，模糊识别等各种智能计算技术，对海量的数据和信息进行分析和处理，对物体实施智能化的控制）。

    物联网业务的概念非常宽泛，在不同的行业内、在不同的国家和地区可能会有多种多样的定义和应用形式，例如一种典型的概念是将所有的物品通过短距离RFID等信息传感设备与互联网连接起来，实现局域范围内的物品“智能化识别和管理”。移动业务运营商所定义的机器对机器通信（M2M）的简称也是另一种狭义的物联网业务，其特指基于蜂窝移动通信网络（包括CDMA 1X/EVDO、GPRS、WCDMA、TD-SCDMA等），使用通过程序控制自动完成通信的无线终端开展的机器间交互通信业务，其中至少一方是机器设备。

    笔者认为，现阶段各种形式的物联网业务中最主要、最现实的形态是M2M业务，其主要原因在于：M2M业务所基于的数据传输网络是在广阔范围内覆盖的，相对于很多行业而言通信行业更加注重全程全网的标准化和体系架构的开放性，另外电信运营商在ICT产业链建设和应用推广中具有的重大的影响力和推动力，这些因素使得M2M业务正在处于快速、规模化的发展过程中。

    物联网和M2M已成为继计算机、互联网与移动通信网之后的世界信息产业第三次浪潮。调研机构Forrester预测，到2020年，物物互联业务与现有人人互联业务之比将达到30比1，下一个万亿级的信息产业将是物物互联。中国移动通信研究院在2009年9月的全国M2M高峰论坛上表示，中国移动下一个上亿级用户规模的应用将是M2M。

2 M2M业务的应用与运营进展
    对于移动业务运营商而言，M2M业务的战略价值在于：有助于强化移动运营商之间的经营差异化，M2M业务所处的市场是一个比较典型的蓝海市场，其市场容量是很大的；大量的M2M应用具有非实时或者占用带宽小的特征，对无线接入网络和核心网的压力不大，有助于提高移动运营商的网络资源利用率；在以往的信息化应用方案中增加了M2M业务后，将有助于针对许多行业形成更深入、更完整、更有黏着度的解决方案。M2M业务最深层次的价值在于：推动社会信息化向纵深发展，将信息化从满足面向人与人的沟通和办公业务流程的支持，深入到众多行业的生产运营末端系统，从而对“两化融合”形成有效的支撑。

    M2M业务可以广泛地应用到众多的行业中，包括车辆、电力、金融、环保、石油、个人与企业安防、水文、军事、消防、气象、煤炭、农业与林业、电梯等。笔者优先看好的是智能电网、公交运输、面向个人和企业的安防、金融这几个行业的M2M应用。

    至2009年9月日本KDDI已售出约200万台M2M通信模块，其中50%的终端已在用。KDDI的M2M业务针对的两个主要行业市场分别为车辆管理（占到总量的50%，主要销售给汽车制造企业）和儿童定位（占到总量的10%，销售给保安服务公司，不面向最终用户）。KDDI的M2M业务策略为：聚焦在提供优质完善的通信服务，收取通信费用，而不提供行业应用服务；定制嵌入式通信模块，嵌入到各种行业终端和应用，实现对产业价值链的把握。

    法国电信是欧洲第一家提供完整端到端M2M方案的电信运营商，目前已拥有超过110万户的M2M UIM终端。法国电信拥有的两个M2M业务品牌分别为数据通道服务“M2Mdata”、管理和应用服务“M2MConnect”：3个M2M应用产品子品牌分别为基于定位的车辆综合管理“Fleet Link”、基于定位的个人管理“Lone Work”以及提供移动网定位服务的“Cell ID”。

    Sprint已经通过ODI（Open Device Initiative)计划认证了160名厂商的M2M终端设备，这些终端设备被广泛应用到智能抄表、无线POS机、车载管理等多个行业领域内。Sprint在2009年年中与M2M虚拟运营商DataSmart签订多年战略合作关系，由DataSmart向Sprint客户提供完整的端到端解决方案（包括终端测试、应用试用、开发支撑、资费方案、终端管理等）。

    2009年7月Verizon Wireless与高通宣布建立一家专门提供M2M产品的合资公司，将利用高通多样的M2M解决方案，同时充分利用Verizon Wireless先进的连接技术与专业的设备认证技术，为包括医疗保健、制造业、公共事业、消费品等各种细分市场提供相关服务。

    目前，中国移动M2M终端数已经超过300万，主要集中在电力、交通和金融行业，截至2009年6月中国移动已在全国31个省、市、自治区开通了M2M业务，相继推出了“车务通”、“电梯卫士”、“消防监控系统”、“爱贝通”和“关爱通”这5项M2M应用，预计未来5年平均增长率将可能达到60%以上。中国移动在2007年前后就在重庆建立了M2M运营支撑中心，负责全国M2M产品的研发、M2M平台的建设等工作。预计至2010年底，中国电信的M2M用户数也将接近100万。

3 M2M业务的关键技术
    一个典型的M2M系统是由传感器（或监控设备）、M2M终端、蜂窝移动通信网络、终端管理平台与终端软件升级服务器、运营支撑系统、行业应用系统等环节构成。M2M业务涉及一系列关键技术，包括系统架构、终端管理平台、专用芯片技术、模块与终端技术、服务质量（QoS）与流量控制、传感器网络技术等。

    （1）系统架构设计
    M2M业务的系统架构设计中要兼顾宽带和窄带无线接入应用、实时和非实时应用，要能支持系统的开放性以便于接入和二次运营。

    （2）终端管理平台
    终端管理平台实现对全网M2M终端的统一的鉴权认证，并可以支持终端远程诊断功能和终端软件的远程自动升级功能（此时与终端软件升级服务器配合使用），终端管理平台可根据不同行业和客户的需要选择承担或者不承担客户数据的传输功能；终端管理平台可以全网部署一套，也可以分区域部署，分区域部署时可采用云计算结构。

    （3）专用芯片、模块、终端技术
    M2M模块与终端之间的接口与AT（Attention）指令集需要进行标准化设计，并可将标准化后的管理协议栈从终端内置迁移到模块内置，以利于降低终端成本；由于许多行业应用终端一旦部署后不便实施经常性的维护，或者对运行的可靠性有较高的要求，因此M2M终端和模块都迫切需要研发低功耗、高可靠性、长寿命的解决方案，在另一些用量大、成本敏感的行业中则需要研发低成本的M2M终端方案，另外在部分应用场合中采用“机卡合一”方案可能更为适合；由于物联网和M2M业务成熟后的终端数量巨大，目前就有必要引入独立的13位终端号段，并且要求终端逐步实现对IPv6的支持。

    （4）QoS与流量控制
    由于M2M业务使用无线网络传输数据信息，实现一定程度的QoS和保障无线网络资源的利用率是需要平衡的两个重要目标。因此，需要引入流量控制和终端休眠机制，针对部分行业应用过程中可能出现的空口资源过度占用或大批量终端同时接入的情况尤其要采用适合的处理机制，否则可能导致业务质量的急剧恶化甚至业务中断。

    传感器和传感器网络与M2M终端的接口标准化，也是M2M业务发展的一项基础性工作。

4 M2M业务面临的挑战和发展趋势
    M2M业务具有广阔的发展前景，但现阶段还面临不少现实的难点和挑战：

    （1）首先是迫切需要制定国家层面的标准（即使中国三大移动业务运营商正在制定的M2M标准也不一致）。只有在标准化的基础上，才能产生具有规模化成本效应的一系列模块和终端，才有可能产生与M2M的发展潜力相配套的产业格局。

    （2）商业模式问题。要想通过引入M2M业务而真正有效地实现对客户的价值，需要对特定行业的业务流程进行深入的研究、创新和试验，而不同行业的应用方案可能差异很大、前期成本较高、资费单价较低，如何实现M2M产业链的共赢模式还有待探索。

    （3）关键技术的挑战。传感器技术，低功耗技术、高可靠性、长寿命的终端技术，具有QoS的无线网络数据传输质量等均是M2M业务面临的重大技术问题。

    （4）许多行业还存在着不同形式的行业壁垒，政策环境有待完善。

    综上所述，现阶段各种形式的物联网业务中最主要、最现实的形态是M2M业务，M2M业务在许多国家受到高度的重视，在一些行业中已经或将率先得到规模化的应用，并逐渐地影响到更多的行业。

    未来几年间，M2M业务将快速地进入很多行业，其用户数也将快速成长，笔者预计至2012年底，中国国内基于移动蜂窝通信技术的M2M用户数将可能达到3 000～4 000万，M2M也会在若干年后成为LTE的核心应用之一。同时，M2M业务终端在形态和业务支持上将呈现高度的创新性和融合性，在一些行业应用中将日益支持无线接入带宽与业务的灵活调度管理，也可能与一些相邻业务实现一定程度的融合（如支持更灵活的、移动性的、机动性的视频监控、数据协同等业务），在另一些行业应用中M2M终端将可能与一系列的传感器和监测、控制设备深度融合。