OneM2M已吹響挺進工業互聯網的號角

杜加懂　中國信息通信研究院技術與標準研究所高級工程師

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OneM2M已吹響挺進工業互聯網的號角

杜加懂中國信息通信研究院技術與標準研究所高級工程師

OneM2M平臺作為物聯網業務平臺，提供連接管理、應用開發支撐、數據服務、智能分析等重要功能。OneM2M平臺作為首個國際標準化的物聯網平臺，解決了傳統平臺的互聯互通及多樣化的問題。同時，OneM2M平臺針對工業互聯網的需求進行了優化設計，能夠很好滿足工業對業務平臺及連接管理平臺的需求。

OneM2M；IoT；物聯網；連接管理平臺；業務支撐平臺

1　引言

由于物聯網平臺提供連接管理、應用開發支撐、數據服務、智能分析等重要功能，是連接底層網絡、設備和應用開發者、企業內IT系統（如CRM、ERP等）的橋梁，因此物聯網平臺已成為物聯網解決方案的核心，也是構造生態系統的基礎。

當前工業互聯網提出的全生命周期管理的概念需要產業鏈之間的相互協同，實現企業與企業之間、企業與設備之間、企業與產品之間的互聯互通。這就需要各企業平臺之間、平臺與設備/產品之間實現互操作。傳統的煙囪式的物聯網平臺模式給這種互聯互通帶來巨大的障礙。OneM2M提供的水平共性能力平臺帶來改變這一局面的契機。

2　OneM2M標準化組織介紹

2011年5月，在高通、愛立信、諾基亞、華為、中興、沃達豐等主要通信芯片制造商、設備制造商和運營商的推動下，歐洲電信標準化協會（ETSI）邀請美國及中日韓的7家ICT行業標準化組織，參照3GPPs的模式成立物聯網領域的國際標準化組織“OneM2M”，同時邀請垂直行業加入，共同開展物聯網業務層國際標準的制定。

2012年7月24日，7家ICT行業標準化組織——中國通信標準化協會（CCSA）、日本的無線工業及商貿聯合會（ARIB）和電信技術委員會（TTC）、美國的電信工業解決方案聯盟（ATIS）和通信工業協會（TIA）、歐洲電信標準化協會（ETSI）以及韓國的電信技術協會（TTA），作為發起組織共同簽署了伙伴協議，宣告物聯網領域國際化標準組織“OneM2M”的成立。OneM2M下設指導委員會（SC）、技術全會（TP）。TP下設若干工作組；目前OneM2M共有6個工作組，分別為需求工作組、架構工作組、協議工作組、安全工作組、終端管理及語義工作組、測試認證工作組。

OneM2M專注于物聯網業務層標準的制定。其提供一個通用的物聯網業務支撐平臺，以支持諸如智能電網、智能交通、電子保健和遠程醫療、企業供應鏈、家庭工業互聯網、智慧城市等不同行業的各種各樣應用和業務。

3　OneM2M平臺介紹

OneM2M平臺的目標是將傳統行業、傳統業務的煙囪式平臺建設模式轉換成水平通用平臺模式，即通過水平共性能力平臺來支撐各種行業應用開發及部署，避免一個業務一個平臺，造成平臺的零散化和投資的重復化。

從平臺的邏輯功能上來說，物聯網平臺主要分為兩大類平臺，一是連接管理平臺，包括終端管理及網絡連接管理功能，如Jasper平臺等；二是應用支撐平臺，包括應用支持和業務分析能力等。OneM2M平臺融合了這兩類平臺的功能，提供更加全面、通用的業務平臺（見圖1）。相對于其它平臺具有以下優勢：

●OneM2M平臺是首個國際標準化的物聯網平臺，具有良好的互通性，實現了平臺、網絡、終端三者之間的互聯互通，降低了終端開發和調試成本。

圖1　水平業務能力平臺

●OneM2M平臺解決了應用支撐平臺的多樣性問題。通過語義標準化實現跨行業的數據的相互理解，并形成標準化的應用API接口，避免了不同平臺API不同，給開發者帶來開發工作量。

●OneM2M具有良好的連接管理能力。OneM2M通過Mcn接口對底層網絡實現對接和調用，并實現與3GPP等網絡的互聯互通；能更加細粒度地調用底層網絡能力，如3GPP網絡的設備觸發能力、小數據傳輸能力等，而不是將底層網絡當成純IP傳輸通道。

OneM2M網絡功能架構如圖2所示。

OneM2M功能架構中定義了3個功能實體，分別為應用實體AE、底層網絡服務實體NSE和公共服務實體CSE，并通過標準化的接口Mca、Mcc、和Mcn等實現不同實體的互聯互通。

其中，應用實體AE是應用層中實現M2M應用服務邏輯的一個實體，如車隊跟蹤應用、車聯網應用、工業控制應用等；底層網絡服務實體NSE代表了底層網絡，將服務從底層網絡提供給CSE，使其能夠使用如設備觸發、位置服務等網絡提供的M 2M能力；公共服務實體CSE則代表了OneM2M平臺主要功能實現實體，是一組“公共服務功能”的實例化。CSE提供的服務功能主要包括數據管理、設備管理和M 2M服務簽約管理等，具體參見圖3。

圖2　OneM2M功能架構

4　OneM2M 標　準　化進展

2014年8月，OneM2M第一階段標準發布，標志著OneM2M正式向社會提供平臺服務，隨后韓國SK電訊發布基于OneM2M的開發物聯網平臺ThingPlug。

2016年7月，在加拿大召開的TP#24次會議上，OneM 2M宣布第二階段標準凍結，計劃在2016年年底或2017年年初對外發布。

在國內，中國通信標準化協會CCSA TC10在2015年啟動OneM2M標準的國內標準轉化工作，預計2016年完成第一階段標準的制定。

為了保障平臺的互聯互通，同時驗證標準化工作，OneM2M從2015年起開始組織開展產品的互操作測試活動。在活動上，各家公司產品互相之間開展互操作測試，證明OneM2M標準中定義的互通性和標準的一致性。2015年9月，OneM2M在法國ETSI總部舉辦了首次OneM2M互操作活動，參加互用性測試活動的組織和公司包括高通、思科、華為、Sierra電信等芯片制造商、設備制造商及運營商等企業；2016年5月，在韓國舉辦了第二次OneM2M互操作活動，在此次活動中，思博倫等儀表廠商將OneM2M測試儀表原型拿到現場進行互操作測試。2016年11月29日～12月2日，OneM2M計劃在日本舉行第三次互操作活動。

圖3　OneM2M CSE功能

5　OneM2M對工業互聯網場景及需求分析

工業領域一直以來都是OneM2M重點關注領域，在2016年的TP#24次會議上，OneM2M再次重申將工業互聯網、車聯網等放到OneM 2M優先推廣的行業。

其實，早在2015年初，OneM2M成員華為、日立等公司就在OneM2M提出立項申請，對工業互聯網的需求及對OneM2M架構的影響開展研究，并形成規范TR-0018。

OneM2M對工業互聯網場景進行梳理，選出7種具有典型代表性的場景進行需求分析。7種場景分別為：

（1）按需采集工業數據

PLC等工業設備每秒鐘都產生大量的監測及控制數據，由于數據量較大，對于平臺來說很難采集到所有數據；因此，應對數據進行預處理，按照需求傳輸采集數據到業務平臺。

（2）工業數據的完整性

在采集工業數據的過程中，由于各種原因（如臨時的網絡延遲等）會產生數據的丟失，這會影響工業控制和監測的精度，因此需要保證工業采集數據的完整性和準確性。

（3）企業間協作生產的數據處理

當跨企業協作時，傳感器將會部署在多條生產線，需要根據業務需求部署不同的數據采集及處理機制。

（4）飛機制造和維修

飛機制造和維修時，需要根據確切的位置來設定工具的工作狀態，如扭螺絲的力量和圈數等。

（5）實時數據采集

工業自動化生產中，為了達到充分控制，需要按照優先級實時采集工業數據。

（6）工業領域的數據安全保護

智能工廠中的數據和自動化生產及執行息息相關，因此需要通過認證、授權、加密等來保障數據安全。

（7）工業領域的QoS機制

在工廠中，生產線的機器設備產生大量的工業數據，這些數據將通過工廠異構網絡傳送到應用平臺。為了保障工業監測、控制等不同業務的執行，需要保障業務的QoS。

OneM2M詳細分析了上述7種場景，初步構建了OneM2M在工廠內的應用架構；同時，分析總結了應用需求，并將其輸入到OneM2M需求文檔中。

由圖4可以看出，OneM2M平臺與工廠內的其它業務系統融合在一起部署，并支持應用的開展。在工廠內將部署M2M/Wi-Fi網關來連接工業現場設備，網關應支持OneM2M的中間節點（MN）功能；工業現場設備如PLC/DCS等，映射成為OneM2M的應用服務節點。

TR-0018總結出工業互聯網對OneM2M平臺的需求，并將其輸入到OneM2M需求文檔TS-0002。主要需求如下：

●OneM2M應支持數據的采集，并根據業務需求設置數據采集策略。

●OneM2M應能根據M 2M業務需求更新、修改、刪除數據采集策略。

●OneM2M應能采集、存儲并識別時間序列數據。

●OneM2M系統應支持獲取底層網絡信息，并能將網絡信息上傳給應用。

●OneM2M應支持在多個M 2M設備或網關中共享數據采集策略。

●OneM2M應支持獲取設備的位置信息，并將其傳給上層應用。

●OneM2M應支持數據的優先級，保證數據存儲、訪問及傳輸安全，并根據業務設置不同的安全保護等級和策略。

●OneM2M應支持將業務的QoS信息傳遞給底層網絡。

●OneM2M應能支持描述數據的屬性信息，如數據刷新、采樣周期等。

在OneM2M R2版本中，上述的需求都在標準中有所考慮，并基本都支持。因此，從能力上來說，OneM2M平臺能夠滿足工業互聯網大部分業務部署場景的需求。

圖4　工業互聯網OneM2M部署架構與OneM2M功能架構映射圖

6　OneM2M在工業互聯網方面的后續工作

（1）OneM2M平臺與現有工業協議OPC-UA的互操作

在2016年7月召開的TP#24次會議上，大家一致同意由日立、華為、KDDI等公司提出的OneM2M與工業現有協議OPC-UA互操作的立項申請。OPC-UA是目前工業界使用比較廣泛的工業協議和信息模型，OneM2M MAS工作組將引入OPC-UA的信息模型和互操作方式，并將OPC-UA的信息模型映射成為OneM 2M資源。ARC工作組對現有的OneM 2M架構進行增強以支持與OPC-UA的互操作。本項目計劃在2017年年中完成。

（2）OneM2M與美國工業互聯網聯盟IIC的合作

在本次TP#24次會議上，OneM2M將向美國工業互聯網聯盟IIC發聯絡函，希望在工業互聯網架構及協議層面雙方開展進一步深入的合作。

OneM2M建議的主要合作內容包括：OneM2M向IIC輸入自己在架構、協議、測試、認證、應用實例等方面的工作情況；同時，IIC向OneM2M提供在物聯網上的工作成果，雙方建立常規化的聯絡函機制進行溝通。

合作內容主要聚焦在以下幾個方面：

●雙方共享應用案例及需求。

●IIC可考慮使用OneM2M提供物聯網及工業互聯網的解決方案。

●考慮使OneM2M成為IIC協議互通的基礎。

●實現OneM2M與IIC參考架構的映射。

雙方可建立Workshop，開展聯合研究，研究內容可集中在以下幾個方面：

●OneM2M向IIC提供其在案例、架構、安全、協議、測試及認證、相關開源項目等方面的研究成果。

●IIC應向OneM2M共享其組織架構，并提供其在架構、安全、測試床等研究成果。

●其它雙方可能的合作領域。

在實際操作方面，OneM2M成員如華為等，正在聯合相關企業，申請在IIC搭建基于OneM2M的測試床。

（3）OneM2M將工業互聯網作為高優先級的行業

OneM2M市場工作組將工業互聯網、車聯網、智慧城市等列為OneM2M優先考慮的行業市場。在未來的工作中，將重點推動OneM2M在工業互聯網方面的應用，鼓勵成員提供基于OneM2M的工業互聯網解決方案，聯盟也會派人參與工業的相關聯盟或論壇，進行演講，對外推廣OneM2M。

7　結束語

目前，工業互聯網提出橫向集成、縱向集成、端到端集成，并倡導產品的全生命周期管理，這將使企業上下游之間、企業與用戶之間、企業內部各生產環節的聯系更加緊密，數據流動更加頻繁。企業信息系統、設備、產品、物料等都將成為整個數據流動的一個環節，因此對平臺、網絡、終端及數據的標準化、互聯互通等提出了更高的要求。OneM2M提供了國際標準化的物聯網平臺，在標準化程度、互聯互通、連接管理等方面與其它平臺相比具有天然的優勢。另外，OneM2M平臺的產業鏈也比較完備，有高通等芯片制造商，有愛立信、華為、中興等設備制造商，也有SKT、Orange等運營商，還有思博倫等儀表制造商，這是保障OneM2M未來能夠在工業領域獲得規模應用的基礎。OneM2M稍微欠缺的是在工業領域還未有成熟的、實際商用的解決方案，工業領域的認可度還不高。目前，OneM2M已認識到這方面的問題，正在積極與IIC及相關工業開展合作，推廣OneM2M的應用。

［1］OneM2MTS-0001. Functional_Architecture-V2_9_0.

［2］OneM2MTR-0018. Industrial Domain Enablement.

［3］ OneM2MTP-2016-0209R01. New_WI_on_OPC-UA_Inter working.

［4］OneM2MTP-2016-0230R03.LSto IIC.

［5］OneM2MTP-2016-0179.MARCOM_report_to_TP24.

One M2M provides Io T platform for IIo T

DU Jiadong

As an IoT platform， one M2M platform provides important functions， such as connection management， application development， data services， intelligence analysis， etc. one M2M platform which is the first international standardized IoT platform， solves the IoT platform problems such as interoperability and diverse application development. Meanwhile one M2M platform for industrial needs has been optimized and can meet the needs of industry platforms which provide service development and connection management.

One M2M；IoT；connection platform；application development platform

2016-08-05）