智能物联网终端模组专项方案v.doc

智能终端模组方案V1.01. 方案概述1.1. 研究背景中国移动集团正在进行标准化通信模组研发，关键目标是降低终端成本，延长终端寿命，其功效特点以下： 多个通信能力集成，如：GSM/GPRS/EDGE/TD-SCDMA 内嵌WMMP3.0协议 支持终端远程管理 丰富硬件功效及接口 支持二次开发 标准化AT扩展指令现在中国移动福建企业M2M业务支撑平台建设已经开启二期，以支撑自有业务为示范，吸引行业用户，深入物联网产业，深入规范行业终端，努力争取将集团用户服务由通道服务提升至智能通道基础上，引领行业终端标准化。M2M业务支撑平台以统一终端接入适配框架支撑行业终端标准化推进工作。1.2. 建设思绪依据物联网实际发展需求和福建移动M2M业务发展现实状况，结合集团标准化终端模组建设思绪，福建移动计划建立智能化终端模组研发项目，结合代表性应用进行研究，在集团标准化终端模组基础之上，增加智能化管理、控制功效、网优和路测功效，支持WMMP2.0、3.0协议。同时，依据移动集团在感知子网和感知外设管理要求，在M2M平台侧扩展支持感知子网管理和感知外设管理模块。1.3. 建设目标依据福建移动智能化终端模组实现思绪，制订目标以下：1. 实现智能化终端模组，用于标准化终端通信过程，实现面向感知外设和感知子网采集和管理，植入关键管理和服务能力，面向终端厂商提供二次开发接口适配各个行业定制化需求。同时要求系统整体结构灵活可扩展，能够依据不一样行业特点和行业需求进行灵活裁剪，以降低终端成本。2. 物联网运行管理平台实现有线和无线接入，配合智能化终端模组实现感知外设和感知子网管理，并能够将对应能力开放给外部业务系统，为各类用户提供管理接口。3. 在经典物联网行业应用中验证和使用智能化终端模组，以实际利用需求带动智能化终端模组发展，深入推进终端标准化进程。下图是基于智能化终端模组M2M业务总体框架：智能化终端模组在感知层，用于采集感知外设和感知子网信息，传送给M2M平台或应用。M2M平台扩展支持物联网感知外设和感知子网管理，经过内置在智能化终端模组中感知外设和子网管理模块，实现对传感网节点信息采集和管理。2. 设计方案2.1. 整体思绪在物联网应用中，很多情况下M2M终端是集中放置（如智能停车场、智能农场M2M终端布设等场所），如为每一个M2M终端配设含有GPRS/TD/WLAN等远距离通信模块，会极大地增加成本。从成本考虑，可将M2M前端拆分为感应-实施节点和通信节点，分别完成信息感应实施和远程通信功效 ：每个感应实施节点经过射频/有线/Zigbee等短距离通信手段和通信节点组成局域网，由通信节点负责同M2M业务平台远程通信zigbee射频有线2.2. 感应实施节点 各类传感器微控制器近距离通信模块实施机构温度湿度光电电动机继电器感应实施节点由传感器、微处理器、实施机构和短距通信模块组成：（1）传感器负责完成如温湿度、光电感应、开关等多种模拟或数字量信息;（2）实施机构负责完成多种M2M业务动作，如经过继电器打开水龙头/电动机、或通信串口向LED屏幕发送指令等（3）近距离通信模块，经过13.65MHz/433MHz/Zigbee等短距通信技术同通信节点交互信息;（4）微控制器是整个感应/实施节点关键，协调整点终端工作。从应用和成本考虑，通常采取ARM M3、TI MSP430、MCS51等低成本微控制器即可。2.3. 通信节点 微处理器近距离通信模块远距离通信模块感应实施节点M2M业务平台通信节点关键完成感应/实施节点和M2M业务平台通信转发功效：（1）近距离通信模块，经过13.65MHz/433MHz/Zigbee等短距通信技术同感应实施节点交互信息;（2）远距离通信模块，经过GPRS/TD/有线网络同M2M业务平台交互信息（3）微处理器是整个通信节点关键，负责整个通信节点控制、协调工作，完成通信协议包装、分析、转换功效; 考虑到通信节点还有可能承载部分业务功效， 可采取ARM9/ARM11等较高性能嵌入式处理器运行WindowsCE/Embeded Linux等嵌入式操作以提升开发效率。（4）对复杂M2M应用，可将通信节点和传感实施节点整合，省略近距离通信模块，回归传统M2M终端模式。2.4. 感知外设和子网管理方案感知外设和子网管理关键功效模块包含即时数据、历史数据、拓扑管理和用户管理。即时数据模块许可用户查看当日各个终端节点上传数据，历史数据模块许可用户选择时间范围查看各个终端节点上传数据，拓扑管理模块许可用户对设备节点进行重命名、新增、删除操作，用户管理模块许可用户更改密码，管理员用户能够进行新增用户、删除用户、授予权限等操作。一般用户不含有设备管理、用户管理权限。关键管理数据包含：站点数据、监测点数据和终端节点数据，一个站点包含多个监测点，一个监测点包含多个终端节点。节点间关系以下表所表示：设备ID设备名称父设备ID1通信站点01011# 监测点（实际地点）11022# 监测点11033# 监测点110011#监测点终端节点110111012#监测点终端节点110212013#监测点终端节点1103上表监测点完成传感子网和外设数据采集，和终端采集部分集成，将数据采集出来后上传到通信站点，由通信模块经过多个方法上传到M2M平台。2.5. 业务步骤 监测点代表实际监测地点，经过RS232/485/Zigbee/射频进行信息采集 通信站点负责多个监测点数据传输，监测点经过RS232/485/Zigbee/射频上传数据至通信站点 通信站点收到数据后进行数据格式转换、WMMP消息封装，并控制数据上传策略 通信站点经过WMMP-T 2.0/3.0协议将数据上传至M2M平台 M2M平台进行订购关系鉴权、消息封装和传输策略控制后，将数据发送给业务平台 下行消息和上行过程类似3. 应用实例3.1. 车务通车务通业务是使用支持卫星定位、基站定位手持终端（含手机）或安装在车辆上车载终端，基于中国移动通信网络，面向集团用户提供车辆/人员位置监控和调度服务。集团用户可使用“车务通”业务进行车辆定位及车辆调度，从而实现对车辆有效管理和资源最优配置，降低运行和管理成本。“车务通”业务功效包含位置查询、车辆监控、调度管理、地图操作等基础定位功效，和基于特定行业应用增值功效。3.2. 农场管理经过物联网实现农场管理，可帮助农业发展踏入信息化领域：1) 提升管理水平；2) 利用高科技手段实现高产高效农业；3) 实现“工业化”农业生产。农业标准化生产检测系统就是将农业生产过程中，最关键温度、湿度、二氧化碳含量、土壤温度、土壤含水率信息实时采集，利用M2M运行支撑平台和无线网络，利用短信、WEB、WAP等手段，让从事农业生产用户实时掌握这些信息。GPRS 节水浇灌远程监测系统关键由中心主控系统（主计算机）、GPRS 采集控制终端、电磁阀、田间湿度传感器（可测土壤湿度绝对值） 、气象观察站（可测量气温、风向、风速）等设备所组成。操作人员可坐在控制室里，对传上来气象资料、田间土壤湿度等数据进行综合分析，利用自动方法，足不出户对整个小区进行浇灌。同时还能够利用数据查询系统和打印系统，随时统计、查询、打印整个浇灌小区气象资料、土壤湿度、浇灌设置、浇灌进程、灌水历史统计等数据。 GPRS 节水浇灌远程监测系统网络结构分为三层，第一层为控制中心由电脑和以太网组成；第二层为 GPRS 无线采集控制器（RS6011G GPRS RTU） ，该层和第一层之间无需电缆连接；第三层为传感器采集和电磁阀，全部传感器和电磁阀和 GPRS 无线采集控制器只需要用一根电缆连接。3.3. 网优路测4. 方案特点和创新点4.1. 方案特点 标准化软硬件接口，增加了终端厂家对模块选择范围 经过模块化和常见硬件使用，降低终端硬件成本 经过内置协议，终端开发能够专注和业务逻辑实现，降低了软件开发成本 使用标准化部件，能够降低测试工作量和后期维护成本4.2. 创新点说明 经过物联网终端实现无线参数采集，实现和网络优化平台对接 经过分布/代理模式，优化通信层、感知层网络结构 实现物联网业务智能通道建设 对WMMP进行改善，优化协议实现逻辑5. 项目计划