2.7-2.8 3G/4G与M2M工作模式、传输网两个融合的发展趋势在线视频

第七节

移动通信网与M2M工作模式

移动通信网结构

移动通信系统由移动终端 接入网

核心网3部分组成

移动终端

主要是手机以及能够以M2M方式

接入移动通信系统的各种移动设备

接入网由多个小区的基站控制器(BSC)

与基站天线设备组成

核心网由移动交换中心(MSC)的

移动交换机以及归属位置寄存器(HLR)

访问位置寄存器(VLR)

与鉴权中心(AUC)服务器组成

移动终端与基站之间

通过空中接口通信

基站与移动交换机之间一般通过光纤连接

M2M模式

根据预测

未来用于人与人通信的手机

可能仅占整个无线移动终端数量的1/3

而更大量的将是机器到机器(Machine-Machine)通信

也就是M2M通信

传统的移动通信网

是为人与人之间

在移动状态下通信而设计的

在M2M通信方式中

物联网智能终端设备

按照M2M协议

将待发送的数据

封装在M2M数据包中

这一点与移动互联网应用是相似的

因此与移动互联网一样

M2M技术也是移动通信网

与互联网技术及应用交叉融合的产物

这里M2M所说的“机器”有两种含义

一种是传统意义上的机器

如自动售货机

电力传输的智能变压器等

另一种含义是物联网中的智能终端设备

智能机器人

牛的RFID耳钉

汽车上的传感器

甚至是软件

只要这些硬件或软件

配置有能够执行M2M通信协议的接口模块

就可以构成M2M终端

无线M2M协议WMMP(Wireless M2M Protocol)

是为了实现M2M终端之间

终端与平台之间的

数据通信而制定的应用层通信协议

M2M业务流/管理流的传输模式

M2M应用分为业务流与管理流

业务流是指在M2M平台上传输的

M2M应用的数据流

管理流是指在平台上传输的

与终端管理相关的数据流

它们的传输模式又分为两种

业务流与管理流分离

传输模式和并行传输模式

采用分离传输模式的话

业务流数据直接在终端之间

终端与应用服务器之间传输

而不需要平台的终端管理服务器的转发

终端管理数据

总是由终端发送到平台的终端管理服务器

然后再由终端管理服务器

转发给应用服务器

要采用并行传输模式的话

业务数据流 终端管理数据

由终端发送到平台的终端管理器

然后再由终端管理服务器根据不同的消息类型

目的地址处理后再转发给对应的应用服务器

M2M终端与M2M平台

应用平台之间数据交互的关系

M2M终端与平台 应用平台之间

数据交互关系如图所示

为了实现平台对终端的管理

终端与平台之间

需要交换终端管理的数据

而终端与应用平台之间需要交换应用数据

显然

只要存在着数据交换关系

那么就一定要为这些数据交换过程

制定明确的通信协议

WMMP协议就规定了这些数据的交互过程

WMMP协议

是由M2M终端与M2M平台接口协议(WMMP-T)

以及M2M平台与M2M应用接口协议(WMMP-A)

两部分组成

M2M平台接口协议WMMP-T

实现M2M平台与终端之间的数据传输

以及平台为终端之间转发数据

提供的路由服务

以实现M2M终端之间的

端-端连接

M2M终端与M2M应用服务器之间

端到端连接的层次结构

如图所示

传输层一般为WMMP协议

分配的熟知端口号

TCP协议是9992

UDP协议是9991

它的报文格式

WMMP报头长度

固定为28个字节

包括7个字段

其中主要的有总长度 命令代码

流水号 协议版本 安全标识与终端序号

报文体是传输数据的部分

由长度不固定的内容体

和20个字节长度的摘要体组成

WMMP协议通过对内容体中的数据进行加密

来保证数据在传输过程中的安全性

采用MD5作为摘要算法

摘要长度为16位

图中描述了WMMP协议的功能

该协议的核心是它的可扩展性

的协议栈与报文结构

在其外层的

是在协议核心功能基础上

形成的与物理层 数据链路层

接入类型无关的

通信机制与安全机制

同时

协议还提供了数据传输 远程控制

等终端管理功能和智能交通

智能医疗等应用扩展功能

M2M应用前景

这个图是美国海港研究公司

在2009年对M2M未来应用发展趋势预测的数据

图中将从“以机器为中心”

向“以人为中心”的

应用过渡的过程分为6个层次

并给出了对应不同层次的

接入M2M平台

设备的名称以及可能出现的数量

未来移动信息设备

通过M2M方式

接入到网络的数量

大约为35亿

那么

微处理器与微控制器

通过M2M方式接入到网络的数量

可以达到500亿

从图中还可以看出

未来会有更多的智能终端设备

通过M2M平台方便地接入到物联网中

因此

M2M技术是一种经济和可靠的组网方法

将成为物联网组网的重要手段

同时也必将成为

全球电信业快速发展的产业增长点

第八节

传输网的发展趋势

在讨论局域网

城域网 广域网技术发展过程后

我们可以清楚地看到两大融合的发展趋势

一个是计算机网络

电信通信网

与广播电视网在技术和业务上的“三网融合”

从技术融合的角度看

电信网 电视传输网

都统一到计算机网络的IP协议上来

网关实现了三网互联

从业务融合的角度看

移动电话用户

希望能够通过智能电话看到有线电视网新闻节目

访问Web网站 收发电子邮件

而有线电视网的用户也希望利用有线电视传输网

打电话 访问Web网站 收发电子邮件

互联网用户

也希望能够在计算机上收看电视新闻 打电话等

三网融合技术

与产业的发展

必将带动现代信息服务业快速增长

云计算为三网融合

与现代信息服务业的运行

提供了成熟的商业模式

另一个是局域网

城域网与广域网的“三网融合”

随着以太网技术的成熟与广泛的应用

将传统的电信传输网技术

与以太网相结合

是一条最佳的路径

如果说宽带城域网

选择网络方案的三大驱动因素是成本

可扩展性和易用性

那么选择以太网技术

作为下一代构建宽带城域网的主要技术

就是非常合适的

因为以太网技术成熟

造价低廉

目前世界上已经拥有上亿的用户

同时

以太网具有良好的扩展性

能够容易地实现从10Mbps到100Gbps的

平滑升级

并且能够覆盖从几十米到100公里的范围

因此

光以太网技术的发展将导致广域网

城域网与局域网在技术上的融合

总之

传输网技术正在向

“开放 集成 融合 高性能 智能化与移动性”

方向发展

最后给出一个传输网结构示例

这是一个由局域网 城域网和广域网

组成的传输网

也是一个由计算机网络 电信通信网

和广播电视网组成的传输网