中國(guó)聯(lián)合網(wǎng)絡(luò)通信有限公司江蘇省分公司系統(tǒng)集成中心 翁 潔 韓 明
物聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)分為感知層、網(wǎng)絡(luò)層、應(yīng)用層3個(gè)層面,而包括中國(guó)聯(lián)通在內(nèi)的三大電信運(yùn)營(yíng)商的物聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)分為4個(gè)層面,在網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層之間存在一個(gè)業(yè)務(wù)層。業(yè)務(wù)層提供物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)的受理、開通、管理、計(jì)費(fèi)等業(yè)務(wù)運(yùn)營(yíng)支撐所必需的基礎(chǔ)功能,同時(shí)也把物聯(lián)網(wǎng)與傳統(tǒng)的通信能力進(jìn)行融合形成全業(yè)務(wù)的信息服務(wù)能力。
中國(guó)聯(lián)通物聯(lián)網(wǎng)孵化平臺(tái)處于業(yè)務(wù)層,南向與網(wǎng)絡(luò)層對(duì)接提供物聯(lián)接入,北向?yàn)閼?yīng)用層的提供應(yīng)用功能服務(wù)。物聯(lián)接入支持?jǐn)?shù)據(jù)和信令兩種通道,數(shù)據(jù)通道支持寬帶互聯(lián)網(wǎng)和移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng),信令通道支持SMS(短消息業(yè)務(wù))在SDCCH(獨(dú)立專用控制信道)、FACCH(快速隨路控制信道)、SACCH(慢速隨路控制信道)等信道中使用。中國(guó)聯(lián)通物聯(lián)網(wǎng)孵化平臺(tái)的系統(tǒng)架構(gòu)見圖1。
未來(lái)物聯(lián)網(wǎng)的顯著特點(diǎn)之一就是海量終端在線,之二就是低ARPU(每用戶平均收入)的服務(wù)。通信運(yùn)營(yíng)商要實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)規(guī)模運(yùn)營(yíng)并盈利,就是必須依靠開放能力服務(wù)體系,針對(duì)性地向物聯(lián)網(wǎng)用戶提供靈活多樣的計(jì)費(fèi)模式以及自服務(wù)管理手段,并支持發(fā)展虛擬運(yùn)營(yíng)。
基于以上認(rèn)知,中國(guó)聯(lián)通物聯(lián)網(wǎng)孵化平臺(tái)不僅是物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)的原型,必須和現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)管理運(yùn)營(yíng)平臺(tái)相適應(yīng),同時(shí)也包括平臺(tái)業(yè)務(wù)的外部延伸,主要有:支持多個(gè)重點(diǎn)應(yīng)用系統(tǒng)的接入和運(yùn)行測(cè)試,營(yíng)業(yè)廳和呼叫中心的虛擬座席,外部能力系統(tǒng)提供的LBS和GIS功能測(cè)試和能力封裝。聯(lián)通物聯(lián)網(wǎng)孵化平臺(tái)在BIP(承載無(wú)關(guān)協(xié)議)空中開卡、物聯(lián)網(wǎng)融合通信模組小型化集成化、管控平臺(tái)能力搭建、業(yè)務(wù)運(yùn)行管理等方面取得了一些突破,受到產(chǎn)業(yè)鏈等各方的關(guān)注。
在通信場(chǎng)景中,SIM(用戶識(shí)別模塊)卡相當(dāng)于用戶的“身份證”,在物聯(lián)網(wǎng)中,SIM不僅是“身份證”,同時(shí)還是業(yè)務(wù)承載體。但物聯(lián)網(wǎng)的工作場(chǎng)景要比傳統(tǒng)通信場(chǎng)景復(fù)雜很多,傳統(tǒng)的營(yíng)業(yè)廳SIM安裝工藝及開卡流程難以滿足物聯(lián)網(wǎng)的要求,比如汽車車載設(shè)備的SIM卡長(zhǎng)期處在震動(dòng)顛簸環(huán)境,一些監(jiān)控設(shè)備的傳感器常年在露天和多種惡劣環(huán)境下,時(shí)間一長(zhǎng),SIM卡芯片表面會(huì)氧化、腐蝕和接觸不良,嚴(yán)重影響使用效果和壽命。因此,物聯(lián)網(wǎng)中的SIM卡通常采用內(nèi)嵌的方式加載在設(shè)備中。那么,如何滿足業(yè)務(wù)要求隨時(shí)隨地開卡、讀卡就是隨之而來(lái)的問(wèn)題。比如:用戶購(gòu)買了一批空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)器,不能再像傳統(tǒng)通信業(yè)務(wù)一樣把SIM卡拔下來(lái)到運(yùn)營(yíng)商營(yíng)業(yè)廳讀寫信息開通業(yè)務(wù),只能通過(guò)遠(yuǎn)程讀寫信息完成業(yè)務(wù)開通。很多情況下還得按照用戶需求自助開通關(guān)閉業(yè)務(wù)。
目前,比較通用的開卡技術(shù)是通過(guò)短信的方式遠(yuǎn)程對(duì)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備中的SIM卡進(jìn)行操作。但短信開卡技術(shù)有著不少弊端,比如:占用語(yǔ)音通道,如果大規(guī)模同時(shí)啟用業(yè)務(wù)勢(shì)必對(duì)現(xiàn)有公眾語(yǔ)音通信產(chǎn)生影響;信息傳輸?shù)膯蜗蛐詻Q定了難以在用戶與業(yè)務(wù)運(yùn)營(yíng)商間形成良好的互動(dòng),難以滿足SIM卡的多業(yè)務(wù)承載和用戶自助開/關(guān)業(yè)務(wù)的需求;網(wǎng)絡(luò)覆蓋不到或者網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量不好的地方數(shù)據(jù)容易丟失。據(jù)統(tǒng)計(jì),短信開卡的成功率不超過(guò)80%。
中國(guó)聯(lián)通物聯(lián)網(wǎng)孵化平臺(tái)采用了新型的BIP空中開卡技術(shù),依托分組域的物理網(wǎng)絡(luò),僅占用數(shù)字電路,采用全數(shù)據(jù)方式進(jìn)行傳輸,不會(huì)占用現(xiàn)有語(yǔ)音網(wǎng)絡(luò)資源,雙向傳輸互動(dòng)性強(qiáng),帶通信協(xié)議的方式確保了數(shù)據(jù)包丟失率非常低,能滿足物聯(lián)網(wǎng)運(yùn)營(yíng)商和用戶隨時(shí)隨地控制業(yè)務(wù)開通、關(guān)閉和變更的多種業(yè)務(wù)需求。圖2為空中開卡業(yè)務(wù)流程示意圖。
空中開卡技術(shù)還可以延伸到傳統(tǒng)營(yíng)業(yè)廳使用,讓用戶自助開通、關(guān)閉業(yè)務(wù),能把更多的營(yíng)業(yè)廳人員解放出來(lái)充實(shí)到營(yíng)銷一線,實(shí)現(xiàn)降本增效。由于有了遠(yuǎn)程向SIM卡大量讀寫數(shù)據(jù)技術(shù)的支撐,SIM卡還可以集成更多功能,比如與NFC(近場(chǎng)通信)集成實(shí)現(xiàn)支付應(yīng)用,與Zigbee技術(shù)集成實(shí)現(xiàn)近距離傳感數(shù)據(jù)應(yīng)用等,從而實(shí)現(xiàn)一卡多用、一卡多能,真正將SIM卡從物聯(lián)網(wǎng)“身份證”變成多業(yè)務(wù)綜合承載體。
在物聯(lián)網(wǎng)世界中,接入層解決的是人類世界和物理世界的數(shù)據(jù)獲取和向遠(yuǎn)程發(fā)送問(wèn)題,由各種傳感器以及傳感器網(wǎng)關(guān)構(gòu)成。該層被認(rèn)為是物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵層,主要是完成物體標(biāo)志和信息的智能采集并轉(zhuǎn)換成能夠進(jìn)行遠(yuǎn)程傳輸?shù)男螒B(tài)。它由各種基本的傳感組件,例如RFID(射頻識(shí)別)標(biāo)簽和讀寫器、各類傳感器、攝像頭、GPS(全球定位系統(tǒng))、二維碼標(biāo)簽和識(shí)讀器等標(biāo)志和傳感器件組成的網(wǎng)絡(luò)(例如RFID網(wǎng)絡(luò)、傳感器網(wǎng)絡(luò)等)和通信模組兩大部分組成。傳感器相當(dāng)于“觸手”,而通信模塊相當(dāng)于“嘴巴”,把傳感器獲取的各種信息轉(zhuǎn)換成能夠遠(yuǎn)程通信的信息語(yǔ)言,在各種場(chǎng)景下向外界傳輸。目前,通信運(yùn)營(yíng)企業(yè)普遍將除獨(dú)立傳感器以外部分和通信部分集成起來(lái),俗稱“通信模組”,以實(shí)現(xiàn)物體的“身份加信息”在有線、無(wú)線、三網(wǎng)融合等網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下以及各種行業(yè)應(yīng)用場(chǎng)景下的通信能力。但是,在每個(gè)場(chǎng)景下都單獨(dú)打造一套通信模組,難以形成規(guī)模經(jīng)濟(jì)降低成本,不利于物聯(lián)網(wǎng)的規(guī)?;l(fā)展。因此,必須打造標(biāo)準(zhǔn)化的通用模組以適用各種場(chǎng)景需求,同時(shí)模組應(yīng)該越小越好,以降低功耗、降低成本、擴(kuò)大應(yīng)用場(chǎng)景。
中國(guó)聯(lián)通研發(fā)的物聯(lián)網(wǎng)融合通信模組,在一個(gè)只有兩三厘米的模組上預(yù)留了各種接口,譬如鍵盤、存儲(chǔ)器控制、語(yǔ)音通話、Zigbee、圖像存儲(chǔ)卡、音頻音響、高清電視等各種接口,并集成了USB(通用串行總線)、遙控器、以太網(wǎng)、藍(lán)牙、WiFi(無(wú)線保真)、圖像編解碼等功能,無(wú)論是有線、無(wú)線網(wǎng)絡(luò)環(huán)境,還是廣播高清電視環(huán)境下的上百種功能都能通過(guò)通信模組實(shí)現(xiàn),這個(gè)融合通信模組基本能適用目前各種應(yīng)用場(chǎng)景,未來(lái)幾年90%以上的工作場(chǎng)景也能適應(yīng)。下一步,將與芯片廠商合作把通信模組制成集成電路,做到僅有指甲般大小,大大提升模組的可靠性,降低功耗。
比通信模組功能更需要完善的是各種物聯(lián)網(wǎng)終端管理。物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)主要是指以物聯(lián)網(wǎng)終端為基礎(chǔ),采用無(wú)線/有線網(wǎng)絡(luò)的接入方式,通過(guò)網(wǎng)絡(luò)將終端采集到的各種數(shù)據(jù)(業(yè)務(wù)數(shù)據(jù))上報(bào)給業(yè)務(wù)平臺(tái),由業(yè)務(wù)平臺(tái)負(fù)責(zé)完成應(yīng)用數(shù)據(jù)的處理,對(duì)用戶提供相應(yīng)的服務(wù)。同時(shí)該終端要和物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)支撐平臺(tái)(MASP)連接,接受MASP的管理,并完成狀態(tài)信息上報(bào)、告警上報(bào)等一系列的工作(管理數(shù)據(jù)),確保應(yīng)用和網(wǎng)絡(luò)連接的正確性。根據(jù)業(yè)務(wù)的使用場(chǎng)景不同,終端和MASP以及應(yīng)用平臺(tái)之間的連接方式有兩種:管理數(shù)據(jù)和業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)合并,管理數(shù)據(jù)和業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)分離。物聯(lián)網(wǎng)孵化平臺(tái)接口和數(shù)據(jù)通道見圖3。
為了能更好地管控終端,聯(lián)通物聯(lián)網(wǎng)孵化平臺(tái)重點(diǎn)在物聯(lián)網(wǎng)的幾個(gè)主流關(guān)鍵技術(shù)開發(fā)上下功夫:在融合通信網(wǎng)關(guān)上,加載了BIP開卡的支撐信令;在終端管理上,根據(jù)DM(設(shè)備管理)架構(gòu)的建議完成了UMMP(中國(guó)聯(lián)通機(jī)器管理協(xié)議)的實(shí)施;對(duì)終端能進(jìn)行遠(yuǎn)程故障和配置管理(包括業(yè)務(wù)處理和正在研發(fā)中的對(duì)傳感網(wǎng)的管理中間件),增強(qiáng)了通信模組對(duì)空中開卡的支撐,大大有利于終端的產(chǎn)業(yè)化推廣。
要滿足商用的需求,必須讓物聯(lián)網(wǎng)運(yùn)營(yíng)者能夠?qū)I(yè)務(wù)進(jìn)行可管可控,從業(yè)務(wù)申請(qǐng)到開通、收費(fèi),再到出現(xiàn)問(wèn)題進(jìn)行服務(wù),平臺(tái)都要能滿足進(jìn)行全面支撐的需求。目前,中國(guó)聯(lián)通的物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)孵化平臺(tái)已經(jīng)通過(guò)試用驗(yàn)收,包括工單管理、業(yè)務(wù)支撐、合作伙伴管理、計(jì)費(fèi)賬務(wù)、門戶管理、終端管理、資源管理、物聯(lián)業(yè)務(wù)管理、數(shù)據(jù)共享、能力引擎、報(bào)表統(tǒng)計(jì)、維護(hù)子系統(tǒng)等眾多功能的實(shí)現(xiàn),就技術(shù)方面講完全可以滿足試商用需求。
物聯(lián)網(wǎng)孵化平臺(tái)的重點(diǎn)功能就是,通過(guò)引入了第三方能力平臺(tái),提升了運(yùn)營(yíng)平臺(tái)的共性技術(shù)支撐能力,讓物聯(lián)網(wǎng)虛擬運(yùn)營(yíng)商能夠方便快捷調(diào)用這些能力,讓業(yè)務(wù)快速落地。比如,在定位能力方面,不僅僅依基站進(jìn)行定位,而是融合了GPS、北斗衛(wèi)星定位雙模技術(shù)和多基站綜合能力定位。下一步,還將通過(guò)研發(fā)新型定位技術(shù),以提升室內(nèi)精確定位能力。
在計(jì)費(fèi)方面,平臺(tái)有別于傳統(tǒng)通信業(yè)務(wù)的B2C(商家對(duì)消費(fèi)者)模式,根據(jù)物聯(lián)網(wǎng)是根植于互聯(lián)網(wǎng)的特征,借鑒快速普及、增長(zhǎng)的電子商務(wù)模式,做到能滿足B2B(企業(yè)對(duì)企業(yè))、B2B2C(供應(yīng)商對(duì)網(wǎng)絡(luò)銷售商對(duì)消費(fèi)者)等各種模式的代計(jì)費(fèi),不久還將能滿足虛擬運(yùn)營(yíng)商的群組資源捆綁消費(fèi)以及將計(jì)費(fèi)能力作為一種業(yè)務(wù)銷售。
當(dāng)今,智慧城市浪潮席卷全球,物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、移動(dòng)高速互聯(lián)網(wǎng)等新技術(shù)層出不窮,物聯(lián)網(wǎng)作為智慧城市的末梢觸角,是智慧城市架構(gòu)中應(yīng)用最多,覆蓋最廣的元素之一。智慧城市建設(shè)以改善民生與服務(wù)作為導(dǎo)向,更加注重底層基礎(chǔ)設(shè)施的物聯(lián)感知、城市信息的共享協(xié)同、業(yè)務(wù)與科技的創(chuàng)新發(fā)展,對(duì)建設(shè)參與者提出了“強(qiáng)政、興業(yè)、惠民”的最終目標(biāo),對(duì)智慧城市的建設(shè)提出了高標(biāo)準(zhǔn)與嚴(yán)要求,業(yè)務(wù)要?jiǎng)?chuàng)新、技術(shù)要融合、信息要共享、支撐要完備。針對(duì)這一目標(biāo),快速推進(jìn)物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)孵化平臺(tái)能力,將超過(guò)1萬(wàn)個(gè)10646物聯(lián)網(wǎng)碼號(hào)納入管理,提供了物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)研發(fā)的承載、匯聚、商務(wù)和支撐等能力,吸引物聯(lián)網(wǎng)虛擬運(yùn)營(yíng)商前來(lái)洽談合作。另外,在網(wǎng)絡(luò)核心層建立路由優(yōu)化策略,相當(dāng)于在公路上引入“交警”,指揮引導(dǎo)大碼流數(shù)據(jù)包按最高效路徑、最均衡負(fù)荷方式傳輸,讓現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)傳輸效率大幅提高。
物聯(lián)網(wǎng)概念自2009年至2013年已有四個(gè)多年頭了,經(jīng)過(guò)政府、科研、高校、企業(yè)等各個(gè)方面的不懈努力,已取得長(zhǎng)足進(jìn)步,收獲頗豐,但要真正成為智慧城市的網(wǎng)絡(luò)神經(jīng)末梢,大規(guī)模為老百姓提供服務(wù)尚需時(shí)日,物聯(lián)網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)尚待統(tǒng)一,需要政府一定的財(cái)力支持和幫助。 ◆