OneM2M已吹響挺進(jìn)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的號(hào)角

杜加懂　中國信息通信研究院技術(shù)與標(biāo)準(zhǔn)研究所高級(jí)工程師

?

OneM2M已吹響挺進(jìn)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的號(hào)角

杜加懂中國信息通信研究院技術(shù)與標(biāo)準(zhǔn)研究所高級(jí)工程師

OneM2M平臺(tái)作為物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)平臺(tái)，提供連接管理、應(yīng)用開發(fā)支撐、數(shù)據(jù)服務(wù)、智能分析等重要功能。OneM2M平臺(tái)作為首個(gè)國際標(biāo)準(zhǔn)化的物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)，解決了傳統(tǒng)平臺(tái)的互聯(lián)互通及多樣化的問題。同時(shí)，OneM2M平臺(tái)針對(duì)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的需求進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)，能夠很好滿足工業(yè)對(duì)業(yè)務(wù)平臺(tái)及連接管理平臺(tái)的需求。

OneM2M；IoT；物聯(lián)網(wǎng)；連接管理平臺(tái)；業(yè)務(wù)支撐平臺(tái)

1　引言

由于物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)提供連接管理、應(yīng)用開發(fā)支撐、數(shù)據(jù)服務(wù)、智能分析等重要功能，是連接底層網(wǎng)絡(luò)、設(shè)備和應(yīng)用開發(fā)者、企業(yè)內(nèi)IT系統(tǒng)（如CRM、ERP等）的橋梁，因此物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)已成為物聯(lián)網(wǎng)解決方案的核心，也是構(gòu)造生態(tài)系統(tǒng)的基礎(chǔ)。

當(dāng)前工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)提出的全生命周期管理的概念需要產(chǎn)業(yè)鏈之間的相互協(xié)同，實(shí)現(xiàn)企業(yè)與企業(yè)之間、企業(yè)與設(shè)備之間、企業(yè)與產(chǎn)品之間的互聯(lián)互通。這就需要各企業(yè)平臺(tái)之間、平臺(tái)與設(shè)備/產(chǎn)品之間實(shí)現(xiàn)互操作。傳統(tǒng)的煙囪式的物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)模式給這種互聯(lián)互通帶來巨大的障礙。OneM2M提供的水平共性能力平臺(tái)帶來改變這一局面的契機(jī)。

2　OneM2M標(biāo)準(zhǔn)化組織介紹

2011年5月，在高通、愛立信、諾基亞、華為、中興、沃達(dá)豐等主要通信芯片制造商、設(shè)備制造商和運(yùn)營商的推動(dòng)下，歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(huì)（ETSI）邀請(qǐng)美國及中日韓的7家ICT行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化組織，參照3GPPs的模式成立物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的國際標(biāo)準(zhǔn)化組織“OneM2M”，同時(shí)邀請(qǐng)垂直行業(yè)加入，共同開展物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)層國際標(biāo)準(zhǔn)的制定。

2012年7月24日，7家ICT行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化組織——中國通信標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(huì)（CCSA）、日本的無線工業(yè)及商貿(mào)聯(lián)合會(huì)（ARIB）和電信技術(shù)委員會(huì)（TTC）、美國的電信工業(yè)解決方案聯(lián)盟（ATIS）和通信工業(yè)協(xié)會(huì)（TIA）、歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(huì)（ETSI）以及韓國的電信技術(shù)協(xié)會(huì)（TTA），作為發(fā)起組織共同簽署了伙伴協(xié)議，宣告物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域國際化標(biāo)準(zhǔn)組織“OneM2M”的成立。OneM2M下設(shè)指導(dǎo)委員會(huì)（SC）、技術(shù)全會(huì)（TP）。TP下設(shè)若干工作組；目前OneM2M共有6個(gè)工作組，分別為需求工作組、架構(gòu)工作組、協(xié)議工作組、安全工作組、終端管理及語義工作組、測試認(rèn)證工作組。

OneM2M專注于物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)層標(biāo)準(zhǔn)的制定。其提供一個(gè)通用的物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)支撐平臺(tái)，以支持諸如智能電網(wǎng)、智能交通、電子保健和遠(yuǎn)程醫(yī)療、企業(yè)供應(yīng)鏈、家庭工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、智慧城市等不同行業(yè)的各種各樣應(yīng)用和業(yè)務(wù)。

3　OneM2M平臺(tái)介紹

OneM2M平臺(tái)的目標(biāo)是將傳統(tǒng)行業(yè)、傳統(tǒng)業(yè)務(wù)的煙囪式平臺(tái)建設(shè)模式轉(zhuǎn)換成水平通用平臺(tái)模式，即通過水平共性能力平臺(tái)來支撐各種行業(yè)應(yīng)用開發(fā)及部署，避免一個(gè)業(yè)務(wù)一個(gè)平臺(tái)，造成平臺(tái)的零散化和投資的重復(fù)化。

從平臺(tái)的邏輯功能上來說，物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)主要分為兩大類平臺(tái)，一是連接管理平臺(tái)，包括終端管理及網(wǎng)絡(luò)連接管理功能，如Jasper平臺(tái)等；二是應(yīng)用支撐平臺(tái)，包括應(yīng)用支持和業(yè)務(wù)分析能力等。OneM2M平臺(tái)融合了這兩類平臺(tái)的功能，提供更加全面、通用的業(yè)務(wù)平臺(tái)（見圖1）。相對(duì)于其它平臺(tái)具有以下優(yōu)勢：

●OneM2M平臺(tái)是首個(gè)國際標(biāo)準(zhǔn)化的物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)，具有良好的互通性，實(shí)現(xiàn)了平臺(tái)、網(wǎng)絡(luò)、終端三者之間的互聯(lián)互通，降低了終端開發(fā)和調(diào)試成本。

圖1　水平業(yè)務(wù)能力平臺(tái)

●OneM2M平臺(tái)解決了應(yīng)用支撐平臺(tái)的多樣性問題。通過語義標(biāo)準(zhǔn)化實(shí)現(xiàn)跨行業(yè)的數(shù)據(jù)的相互理解，并形成標(biāo)準(zhǔn)化的應(yīng)用API接口，避免了不同平臺(tái)API不同，給開發(fā)者帶來開發(fā)工作量。

●OneM2M具有良好的連接管理能力。OneM2M通過Mcn接口對(duì)底層網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)對(duì)接和調(diào)用，并實(shí)現(xiàn)與3GPP等網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián)互通；能更加細(xì)粒度地調(diào)用底層網(wǎng)絡(luò)能力，如3GPP網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備觸發(fā)能力、小數(shù)據(jù)傳輸能力等，而不是將底層網(wǎng)絡(luò)當(dāng)成純IP傳輸通道。

OneM2M網(wǎng)絡(luò)功能架構(gòu)如圖2所示。

OneM2M功能架構(gòu)中定義了3個(gè)功能實(shí)體，分別為應(yīng)用實(shí)體AE、底層網(wǎng)絡(luò)服務(wù)實(shí)體NSE和公共服務(wù)實(shí)體CSE，并通過標(biāo)準(zhǔn)化的接口Mca、Mcc、和Mcn等實(shí)現(xiàn)不同實(shí)體的互聯(lián)互通。

其中，應(yīng)用實(shí)體AE是應(yīng)用層中實(shí)現(xiàn)M2M應(yīng)用服務(wù)邏輯的一個(gè)實(shí)體，如車隊(duì)跟蹤應(yīng)用、車聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用、工業(yè)控制應(yīng)用等；底層網(wǎng)絡(luò)服務(wù)實(shí)體NSE代表了底層網(wǎng)絡(luò)，將服務(wù)從底層網(wǎng)絡(luò)提供給CSE，使其能夠使用如設(shè)備觸發(fā)、位置服務(wù)等網(wǎng)絡(luò)提供的M 2M能力；公共服務(wù)實(shí)體CSE則代表了OneM2M平臺(tái)主要功能實(shí)現(xiàn)實(shí)體，是一組“公共服務(wù)功能”的實(shí)例化。CSE提供的服務(wù)功能主要包括數(shù)據(jù)管理、設(shè)備管理和M 2M服務(wù)簽約管理等，具體參見圖3。

圖2　OneM2M功能架構(gòu)

4　OneM2M 標(biāo)　準(zhǔn)　化進(jìn)展

2014年8月，OneM2M第一階段標(biāo)準(zhǔn)發(fā)布，標(biāo)志著OneM2M正式向社會(huì)提供平臺(tái)服務(wù)，隨后韓國SK電訊發(fā)布基于OneM2M的開發(fā)物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)ThingPlug。

2016年7月，在加拿大召開的TP#24次會(huì)議上，OneM 2M宣布第二階段標(biāo)準(zhǔn)凍結(jié)，計(jì)劃在2016年年底或2017年年初對(duì)外發(fā)布。

在國內(nèi)，中國通信標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(huì)CCSA TC10在2015年啟動(dòng)OneM2M標(biāo)準(zhǔn)的國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)化工作，預(yù)計(jì)2016年完成第一階段標(biāo)準(zhǔn)的制定。

為了保障平臺(tái)的互聯(lián)互通，同時(shí)驗(yàn)證標(biāo)準(zhǔn)化工作，OneM2M從2015年起開始組織開展產(chǎn)品的互操作測試活動(dòng)。在活動(dòng)上，各家公司產(chǎn)品互相之間開展互操作測試，證明OneM2M標(biāo)準(zhǔn)中定義的互通性和標(biāo)準(zhǔn)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(dòng)，參加互用性測試活動(dòng)的組織和公司包括高通、思科、華為、Sierra電信等芯片制造商、設(shè)備制造商及運(yùn)營商等企業(yè)；2016年5月，在韓國舉辦了第二次OneM2M互操作活動(dòng)，在此次活動(dòng)中，思博倫等儀表廠商將OneM2M測試儀表原型拿到現(xiàn)場進(jìn)行互操作測試。2016年11月29日～12月2日，OneM2M計(jì)劃在日本舉行第三次互操作活動(dòng)。

圖3　OneM2M CSE功能

5　OneM2M對(duì)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)場景及需求分析

工業(yè)領(lǐng)域一直以來都是OneM2M重點(diǎn)關(guān)注領(lǐng)域，在2016年的TP#24次會(huì)議上，OneM2M再次重申將工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、車聯(lián)網(wǎng)等放到OneM 2M優(yōu)先推廣的行業(yè)。

其實(shí)，早在2015年初，OneM2M成員華為、日立等公司就在OneM2M提出立項(xiàng)申請(qǐng)，對(duì)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的需求及對(duì)OneM2M架構(gòu)的影響開展研究，并形成規(guī)范TR-0018。

OneM2M對(duì)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)場景進(jìn)行梳理，選出7種具有典型代表性的場景進(jìn)行需求分析。7種場景分別為：

（1）按需采集工業(yè)數(shù)據(jù)

PLC等工業(yè)設(shè)備每秒鐘都產(chǎn)生大量的監(jiān)測及控制數(shù)據(jù)，由于數(shù)據(jù)量較大，對(duì)于平臺(tái)來說很難采集到所有數(shù)據(jù)；因此，應(yīng)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，按照需求傳輸采集數(shù)據(jù)到業(yè)務(wù)平臺(tái)。

（2）工業(yè)數(shù)據(jù)的完整性

在采集工業(yè)數(shù)據(jù)的過程中，由于各種原因（如臨時(shí)的網(wǎng)絡(luò)延遲等）會(huì)產(chǎn)生數(shù)據(jù)的丟失，這會(huì)影響工業(yè)控制和監(jiān)測的精度，因此需要保證工業(yè)采集數(shù)據(jù)的完整性和準(zhǔn)確性。

（3）企業(yè)間協(xié)作生產(chǎn)的數(shù)據(jù)處理

當(dāng)跨企業(yè)協(xié)作時(shí)，傳感器將會(huì)部署在多條生產(chǎn)線，需要根據(jù)業(yè)務(wù)需求部署不同的數(shù)據(jù)采集及處理機(jī)制。

（4）飛機(jī)制造和維修

飛機(jī)制造和維修時(shí)，需要根據(jù)確切的位置來設(shè)定工具的工作狀態(tài)，如扭螺絲的力量和圈數(shù)等。

（5）實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集

工業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)中，為了達(dá)到充分控制，需要按照優(yōu)先級(jí)實(shí)時(shí)采集工業(yè)數(shù)據(jù)。

（6）工業(yè)領(lǐng)域的數(shù)據(jù)安全保護(hù)

智能工廠中的數(shù)據(jù)和自動(dòng)化生產(chǎn)及執(zhí)行息息相關(guān)，因此需要通過認(rèn)證、授權(quán)、加密等來保障數(shù)據(jù)安全。

（7）工業(yè)領(lǐng)域的QoS機(jī)制

在工廠中，生產(chǎn)線的機(jī)器設(shè)備產(chǎn)生大量的工業(yè)數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)將通過工廠異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)傳送到應(yīng)用平臺(tái)。為了保障工業(yè)監(jiān)測、控制等不同業(yè)務(wù)的執(zhí)行，需要保障業(yè)務(wù)的QoS。

OneM2M詳細(xì)分析了上述7種場景，初步構(gòu)建了OneM2M在工廠內(nèi)的應(yīng)用架構(gòu)；同時(shí)，分析總結(jié)了應(yīng)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(tái)與工廠內(nèi)的其它業(yè)務(wù)系統(tǒng)融合在一起部署，并支持應(yīng)用的開展。在工廠內(nèi)將部署M2M/Wi-Fi網(wǎng)關(guān)來連接工業(yè)現(xiàn)場設(shè)備，網(wǎng)關(guān)應(yīng)支持OneM2M的中間節(jié)點(diǎn)（MN）功能；工業(yè)現(xiàn)場設(shè)備如PLC/DCS等，映射成為OneM2M的應(yīng)用服務(wù)節(jié)點(diǎn)。

TR-0018總結(jié)出工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)對(duì)OneM2M平臺(tái)的需求，并將其輸入到OneM2M需求文檔TS-0002。主要需求如下：

●OneM2M應(yīng)支持?jǐn)?shù)據(jù)的采集，并根據(jù)業(yè)務(wù)需求設(shè)置數(shù)據(jù)采集策略。

●OneM2M應(yīng)能根據(jù)M 2M業(yè)務(wù)需求更新、修改、刪除數(shù)據(jù)采集策略。

●OneM2M應(yīng)能采集、存儲(chǔ)并識(shí)別時(shí)間序列數(shù)據(jù)。

●OneM2M系統(tǒng)應(yīng)支持獲取底層網(wǎng)絡(luò)信息，并能將網(wǎng)絡(luò)信息上傳給應(yīng)用。

●OneM2M應(yīng)支持在多個(gè)M 2M設(shè)備或網(wǎng)關(guān)中共享數(shù)據(jù)采集策略。

●OneM2M應(yīng)支持獲取設(shè)備的位置信息，并將其傳給上層應(yīng)用。

●OneM2M應(yīng)支持?jǐn)?shù)據(jù)的優(yōu)先級(jí)，保證數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、訪問及傳輸安全，并根據(jù)業(yè)務(wù)設(shè)置不同的安全保護(hù)等級(jí)和策略。

●OneM2M應(yīng)支持將業(yè)務(wù)的QoS信息傳遞給底層網(wǎng)絡(luò)。

●OneM2M應(yīng)能支持描述數(shù)據(jù)的屬性信息，如數(shù)據(jù)刷新、采樣周期等。

在OneM2M R2版本中，上述的需求都在標(biāo)準(zhǔn)中有所考慮，并基本都支持。因此，從能力上來說，OneM2M平臺(tái)能夠滿足工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)大部分業(yè)務(wù)部署場景的需求。

圖4　工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)OneM2M部署架構(gòu)與OneM2M功能架構(gòu)映射圖

6　OneM2M在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)方面的后續(xù)工作

（1）OneM2M平臺(tái)與現(xiàn)有工業(yè)協(xié)議OPC-UA的互操作

在2016年7月召開的TP#24次會(huì)議上，大家一致同意由日立、華為、KDDI等公司提出的OneM2M與工業(yè)現(xiàn)有協(xié)議OPC-UA互操作的立項(xiàng)申請(qǐng)。OPC-UA是目前工業(yè)界使用比較廣泛的工業(yè)協(xié)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(duì)現(xiàn)有的OneM 2M架構(gòu)進(jìn)行增強(qiáng)以支持與OPC-UA的互操作。本項(xiàng)目計(jì)劃在2017年年中完成。

（2）OneM2M與美國工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)聯(lián)盟IIC的合作

在本次TP#24次會(huì)議上，OneM2M將向美國工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)聯(lián)盟IIC發(fā)聯(lián)絡(luò)函，希望在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)及協(xié)議層面雙方開展進(jìn)一步深入的合作。

OneM2M建議的主要合作內(nèi)容包括：OneM2M向IIC輸入自己在架構(gòu)、協(xié)議、測試、認(rèn)證、應(yīng)用實(shí)例等方面的工作情況；同時(shí)，IIC向OneM2M提供在物聯(lián)網(wǎng)上的工作成果，雙方建立常規(guī)化的聯(lián)絡(luò)函機(jī)制進(jìn)行溝通。

合作內(nèi)容主要聚焦在以下幾個(gè)方面：

●雙方共享應(yīng)用案例及需求。

●IIC可考慮使用OneM2M提供物聯(lián)網(wǎng)及工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的解決方案。

●考慮使OneM2M成為IIC協(xié)議互通的基礎(chǔ)。

●實(shí)現(xiàn)OneM2M與IIC參考架構(gòu)的映射。

雙方可建立Workshop，開展聯(lián)合研究，研究內(nèi)容可集中在以下幾個(gè)方面：

●OneM2M向IIC提供其在案例、架構(gòu)、安全、協(xié)議、測試及認(rèn)證、相關(guān)開源項(xiàng)目等方面的研究成果。

●IIC應(yīng)向OneM2M共享其組織架構(gòu)，并提供其在架構(gòu)、安全、測試床等研究成果。

●其它雙方可能的合作領(lǐng)域。

在實(shí)際操作方面，OneM2M成員如華為等，正在聯(lián)合相關(guān)企業(yè)，申請(qǐng)?jiān)贗IC搭建基于OneM2M的測試床。

（3）OneM2M將工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)作為高優(yōu)先級(jí)的行業(yè)

OneM2M市場工作組將工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、車聯(lián)網(wǎng)、智慧城市等列為OneM2M優(yōu)先考慮的行業(yè)市場。在未來的工作中，將重點(diǎn)推動(dòng)OneM2M在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)方面的應(yīng)用，鼓勵(lì)成員提供基于OneM2M的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)解決方案，聯(lián)盟也會(huì)派人參與工業(yè)的相關(guān)聯(lián)盟或論壇，進(jìn)行演講，對(duì)外推廣OneM2M。

7　結(jié)束語

目前，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)提出橫向集成、縱向集成、端到端集成，并倡導(dǎo)產(chǎn)品的全生命周期管理，這將使企業(yè)上下游之間、企業(yè)與用戶之間、企業(yè)內(nèi)部各生產(chǎn)環(huán)節(jié)的聯(lián)系更加緊密，數(shù)據(jù)流動(dòng)更加頻繁。企業(yè)信息系統(tǒng)、設(shè)備、產(chǎn)品、物料等都將成為整個(gè)數(shù)據(jù)流動(dòng)的一個(gè)環(huán)節(jié)，因此對(duì)平臺(tái)、網(wǎng)絡(luò)、終端及數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)化、互聯(lián)互通等提出了更高的要求。OneM2M提供了國際標(biāo)準(zhǔn)化的物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)，在標(biāo)準(zhǔn)化程度、互聯(lián)互通、連接管理等方面與其它平臺(tái)相比具有天然的優(yōu)勢。另外，OneM2M平臺(tái)的產(chǎn)業(yè)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(shè)備制造商，也有SKT、Orange等運(yùn)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(yè)領(lǐng)域獲得規(guī)模應(yīng)用的基礎(chǔ)。OneM2M稍微欠缺的是在工業(yè)領(lǐng)域還未有成熟的、實(shí)際商用的解決方案，工業(yè)領(lǐng)域的認(rèn)可度還不高。目前，OneM2M已認(rèn)識(shí)到這方面的問題，正在積極與IIC及相關(guān)工業(yè)開展合作，推廣OneM2M的應(yīng)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）