物聯網終端管理技術研究

【摘要】物聯網具有全面感知、可靠傳遞、智能處理三大基本特征。當前各個行業應用中使用的終端基本都是無人值守終端，由于缺乏管理手段導致終端出現問題時候無法快速定位，處理問題不及時，在長期運行過程中出現的問題所帶來的投訴越來越多，給商家和用戶帶來巨大的經濟損失。基于上述問題，本文結合中國聯通UMMP傳輸控制協議，提出了利用中國聯通物聯網運營管理平臺，對物聯網終端進行管理的技術實施方案。

【關鍵詞】終端管理物聯網運營管理平臺UMMP協議M2M

物聯網的快速發展和應用對電信運營商來說是一個機遇。面對存量市場飽和、增量市場競爭激烈的現狀，物聯網無疑成為新的企業發展藍海，解決電信運營商目前發展中增量不增收，利潤下滑的尷尬局面。

由于目前物聯網終端種類繁多，形態各異，行業終端設計處于各自為政階段，行業終端監面缺乏行業標準和規范，終端生產廠家或者集成商需要針對不同的行業終端設計獨立的監管維護系統，導致資源浪費，投入產出比不高。因此，如何采用M2M終端管理使得協議、配置、維護、監控、軟硬件接口標準化，對終端設備進行統一管理和控制，解決目前物聯網產業中嚴重存在的孤島式、低重用性、高成本，以及信息安全傳輸隱患和物聯網終端生命狀態的不可知的問題，是電信運營商首先要考慮的一個問題。

一、物聯網終端

物聯網終端是物聯網中連接感知延伸層和網絡層，實現數據采集（或匯聚）及向電信網絡發送數據的設備，它擔負著數據采集、預處理、加密、控制和數據傳輸等多種功能。

物聯網終端分類方式有多種，按照體系架構的不同可分為如下幾種：

1、嵌入式UICC卡終端

嵌入式UICC卡終端中的UICC卡固定在終端中不可插拔，不能隨意更換，終端用戶如果想要更換運營商簽約信息，只能通過遠程配置或其它的方式實現。此類終端一般適用于對終端或UICC卡片環境要求較高的場合，如電梯監控管理，戶外環境監測或車載應用等。采用嵌入式UICC卡將卡片封裝在終端設備內部，將能有效減輕光照，溫度，濕度等環境影響，對抗震、抗氧化等起到很好的效果。

2、模卡一體化終端

無線通信模組，指集成了嵌入式UICC卡、基帶處理器和射頻處理器等功能模塊的無線通信模塊。采用無線通信模組的物聯網終端產品稱作模卡一體化終端。模卡一體化終端因為采用了嵌入式UICC卡，因此也屬于嵌入式UICC卡終端。同時，無線通信模組集成了網絡通信功能及用戶鑒權和管理功能，適合電信運營商進行定制化服務及產品的開發，為客戶提供終端管理、資費查詢、位置定位等“智能通道”服務。

3、單模塊（模組）移動終端

單模塊（模組）移動終端，指通過無線通信模塊（模組）實現數據采集、處理和控制等主控功能的終端設備。該類設備一般也歸類于DTU，通常采用插入式SIM卡，該類終端在數據采集輸入口和位于網絡層的應用軟件之間建立起數據傳輸通路，使采集到數據可以通過終端輸入，原封不動的輸出到位于網絡側的應用軟件處理，類似于一個透明的數據通道。

單模塊移動終端結構簡單，易于實現，一般應用于行業測量中，如水電抄表，工業儀表控制等。優點是成本低，缺點是外圍接口少，功能單一。

4、物聯網融合通信模組

物聯網融合通信模組是一種集大成的綜合物聯網應用產品，其特點是具有廣泛的接入能力以及眾多的外部接口、非數據透傳、具備強大接口管理能力。它不是最終產品，開發者需要根據行業應用的特點對模組的接口以及功能進行裁剪，來完成最總的產品設計達到行業用戶的要求。

5、物聯網融合網關

物聯網融合網關是一款用來實現物聯網各類終端統一接入，數據處理與傳輸的通信單元。將物聯網感知節點終端以多種方式，通過各類通道接入物聯網綜合運營管理平臺，實現數據集群管理，分組統計，實現物聯網終端與終端之間的數據交互與融合。融合網關具備廣泛的接入能力、強大的管理能力和協議轉換能力。

物聯網融合網關目前多用在家庭、企業或行業作為綜合性網關，如家庭應用場景中，物聯網融合網關不僅是家庭媒體轉發中心，也是業務控制中心，負責家庭安防、家電智能控制和老人醫療保健等物聯網家庭業務指令的下發與處理，通過對視頻監控信息、定位信息、時鐘信息和生理指數信息等多維度信息的融合處理，實現對老人或小孩的遠程看護以及實現家庭防盜等功能。

二、物聯網綜合運營管理平臺

中國聯通物聯網綜合運營管理平臺（M2M平臺）是水平化物聯網技術能力平臺，該平臺對物聯網產業鏈中的主導意義通過物聯網信息復用、跨域服務、網關中間件嵌入等關鍵技術能力來落地。

物聯網綜合運營管理平臺包括以下幾個功能實體：（1）承載中心：物聯接入服務點、業務承載服務點、資源管理服務點、資源策略控制服務點；（2）匯聚中心：能力引擎服務點、共享數據服務點；（3）商務中心：應用門戶服務點、業務門戶服務點；（4）支撐中心：業務支撐服務點、運營支撐服務點、管理門戶服務點。

UMMP協議由中國聯通制定下發，用于規范中國聯通物聯網綜合運營管理平臺與物聯網終端之間的數據通信，實現平臺對物聯網終端的統一管理。UMMP協議建立在TCP/IP或UDP/IP協議、SMS和USSD之上。UMMP協議設計的目的在于使終端能夠安全，可靠，有效的與物聯網綜合運營管理平臺進行通信，完成注冊，登錄，安全鑒權，遠程維護，遠程管理，遠程控制等以系列工作，接受平臺的監控和管理。同時，在管理和業務數據并行的情況下實現業務數據的傳輸，終端也能夠將需要傳送給應用的應用數據傳輸到目標應用平臺之上，并能夠正確接收到應用平臺的響應消息或下行消息。

三、終端管理的技術實現

本方案中，結合UMMP協議，利用物聯網綜合運營管理平臺可實現對以下幾類基本的終端信息進行統一管理和控制。

1、終端基本信息管理

終端基本信息包括終端生產廠家、終端型號、終端序列號、終端注冊狀態（已注冊、已注銷）、物聯網客戶信息。終端生產廠家、終端型號、終端序列號等信息。其中終端序列號全網集中管理和分配。終端序列號可在終端首次使用時向平臺申請自動分配后保存在終端，也可實現通過人工在平臺生成后預置在終端中。

2、終端通信接入信息管理

終端通信接入信息包括終端接入方式（固網、移動、固網+移動），如果是通過移動通信網絡接入，接入信息還包括：SIM卡的IMSI號、MSISDN、接入密碼、接入狀態（啟用、暫停、停止）等信息。其中：IMSI號、MSISDN在物聯網客戶開戶時保存在平臺，接入密碼是在終端注冊時由平臺進行分配，或者由平臺記錄后，終端預置密碼。

運營商管理員可修改接入密碼、接入狀態等信息。

終端注冊時，將終端基本信息和終端通信接入信息關聯，平臺保存關聯關系。

3、終端狀態管理

終端的狀態分為：工作狀態、故障狀態、退出狀態、禁止狀態等。

終端通過M2M平臺的鑒權即進入工作狀態，未通過鑒權就進入禁止狀態，長時間不能提供業務判定為故障狀態。

終端通過M2M平臺的鑒權后，處于工作狀態，可以向M2M平臺發送數據也可以接收信息；終端在工作過程中，定時向M2M平臺發送連接檢查信息，內容包括位置信息、信號強度、運行情況、通信方式等信息，M2M平臺接收后向終端回送連接檢查響應。

4、終端配置管理

M2M平臺可以向終端發送控制信息，要求執行某些操作，如在采集周期未到時可立即采集數據并上報信息、更改報警門限、更改采集信息間隔、系統復位、改變通信方式等。

M2M平臺可以向終端發送配置參數，或者終端主動向平臺請求獲取參數。

平臺向運營商管理員、合作伙伴管理員和終端廠商管理員提供終端配置管理的操作界面。平臺向應用平臺提供終端配置管理的接口。

5、故障及告警信息管理

故障包括物聯網終端設備故障、通訊故障和欠費停機，設備故障由物聯網終端檢測并主動上報到平臺，通訊故障由物聯網終端檢測上報或由M2M平臺檢測，欠費停機通過M2M平臺向M2M-BSS進行查詢終端繳費情況來獲得相關狀態。M2M平臺保存故障信息，通過短消息、Email等方式通知其管理維護人員，根據需要向應用系統發送終端故障信息。物聯網客戶或合作伙伴的管理員可通過門戶查詢終端故障信息。

6、終端軟件升級管理

平臺統一對終端進行升級通知、收集并保存終端軟件升級結果。升級軟件和軟件下載不通過平臺控制和管理，由終端生產廠家負責。平臺向運營商管理員、終端廠商管理員提供終端軟件升級管理的操作界面。通過平臺提供的操作界面，管理員可設定升級軟件版本規則、升級開始時間和升級完成時間、軟件升級后的生效時間。平臺按照設定的升級規則與終端交互，將升級通知下發到每個終端，收集各終端的升級結果并保存在平臺中。管理員通過操作界面查詢所制定終端的升級結果信息。

物聯網終端通過嵌入含聯通物聯網專用碼號10646號段的物聯網模組，由模組按中國聯通物聯網UMMP協議與平臺進行交互。由平臺分配終端序列號作為終端標識，從而形成機卡配對信息，形成終端序列號，IMIS，終端廠商，終端型號，軟件版本的映射關系。

針對不滿足UMMP協議的非標準的終端，現有物聯網平臺對這些終端進行特殊處理，專門配置對應的私有協議來完成終端的接入。標準終端按標準的UMMP適配器接入。非標準的終端，配置私有的協議適配完成接入，在內部封裝為標準的UMMP協議，后面的流程與標準終端一致。

四、總結

本文主要研究了物聯網綜合運營管理平臺中終端管理、網絡層的UMMP傳輸協議及感知層的物聯網終端。終端將業務數據上傳到M2M平臺或者M2M應用，并接受M2M平臺和或者M2M應用的管理和控制。

此終端管理方案可以解決物聯網終端健康狀態可感知、功能、性能可管控，解決一直以來通信網和物聯網分離的狀況，使運營商的網絡技術和終端管理技術真正融入物聯網產業中，形成物聯網各類角色間互利互盈的良性發展態勢。