摘要：網(wǎng)絡(luò)的融合及終端智能化程度的提高，為個(gè)人監(jiān)控通信的實(shí)現(xiàn)提供了條件。借助于M2M技術(shù)，軟交換網(wǎng)絡(luò)可以為個(gè)人監(jiān)控通信提供理想的實(shí)現(xiàn)平臺(tái)?；谲浗粨Q的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)和實(shí)現(xiàn)原理，個(gè)人監(jiān)控通信系統(tǒng)可分為網(wǎng)絡(luò)側(cè)和用戶側(cè)兩部分。網(wǎng)絡(luò)側(cè)設(shè)備包括軟交換機(jī)、現(xiàn)場(chǎng)業(yè)務(wù)中心等，位于核心控制層和業(yè)務(wù)層；用戶側(cè)設(shè)備包括監(jiān)控設(shè)備、現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備、網(wǎng)關(guān)和現(xiàn)場(chǎng)控制平臺(tái)，位于接入層和現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層。通過基于軟交換的個(gè)人監(jiān)控通信系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)家庭自動(dòng)化、公共服務(wù)、資源調(diào)度、安全監(jiān)測(cè)以及社群互助等多種人機(jī)通信業(yè)務(wù)。隨著機(jī)器智能的提高和網(wǎng)絡(luò)的融合，將來個(gè)人監(jiān)控還會(huì)不斷完善和發(fā)展，極有可能成為未來通信的主流業(yè)務(wù)之一。

關(guān)鍵詞：軟交換；個(gè)人監(jiān)控；現(xiàn)場(chǎng)消息代理；設(shè)備描述；富通信

Abstract: The convergence of networks and enhancement in terminal intelligence have provided conditions for the realization of personal monitoring communications. With M2M technology， Softswitch-based networks can provide an ideal platform to realize personal monitoring communications. Based on the network architecture and implementation principles of Softswitch， a personal monitoring communication system can be divided into the network side， which includes the Softswitch and field service center at the core control layer and service layer， and the user side which includes the monitoring device， field device， gateway and field console at the access layer and field device layer. Through a Softswitch-based personal monitoring communications system， we can realize many man-to-machine communication services such as home automation， public services， resources arrangement， security monitoring，and community services. With the continuous enhancement in machine intelligence and network convergence， personal monitoring systems will improve and develop constantly and may be expected to become one of the mainstream services in future communications.

Key words:Softswitch; personal monitoring and control; field message agent; device description; rich communication

現(xiàn)代通信和信息技術(shù)正朝著寬帶化、無線化和智能化不斷演變，這種演變給人們的生活和工作帶來前所未有的方便和快捷，使人與人之間的信息交流變得更加暢通和豐富多彩。隨著互聯(lián)網(wǎng)向IPv6過渡，移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)向3G甚至4G過渡，現(xiàn)在正處在一個(gè)通信和信息網(wǎng)絡(luò)更新?lián)Q代并走向融合的關(guān)鍵時(shí)期，以軟交換為核心的NGN將逐步替代傳統(tǒng)的電話交換網(wǎng)絡(luò)，并為信息互聯(lián)網(wǎng)、通信網(wǎng)及電視廣播網(wǎng)的融合(三網(wǎng)合一)提供統(tǒng)一的智能網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)。

以往的技術(shù)側(cè)重于諸如計(jì)算機(jī)等信息設(shè)備的互聯(lián)和人與人之間的通信，并且朝著各自獨(dú)立的方向進(jìn)行演變，發(fā)展成為目前以互聯(lián)網(wǎng)為代表的信息網(wǎng)絡(luò)和用于人與人溝通的固定或移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)。伴隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的融合與創(chuàng)新，大量不同用途的設(shè)備與人共處在同一個(gè)網(wǎng)絡(luò)之中，特別在一些自動(dòng)化程度較高的環(huán)境，不同設(shè)備之間需要互聯(lián)互通、協(xié)同工作，自然產(chǎn)生了M2M(即人與機(jī)器或機(jī)器與機(jī)器間)直接通信的需求。另一方面，隨著IC產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展，系統(tǒng)集成度越來越高，更多的終端尤其是消費(fèi)電子設(shè)備已具備嵌入式計(jì)算能力，終端的智能化使得終端間直接通信成為可能。有研究表明，未來用于人對(duì)人通信的終端可能僅占整個(gè)終端市場(chǎng)的1/3，而更大數(shù)量的通信是基于M2M的通信業(yè)務(wù)。

1 M2M技術(shù)

M2M技術(shù)的目標(biāo)就是使所有機(jī)器設(shè)備都具備連網(wǎng)和通信能力，其核心理念就是“網(wǎng)絡(luò)一切”(Network Everything)。有別于人與人之間的通信，M2M通信本質(zhì)上是面向機(jī)器的，主要存在以下3種方式：

·人對(duì)機(jī)器(Man to Machine)，主要是完成用戶向機(jī)器的發(fā)送調(diào)節(jié)參數(shù)、控制指令，并由機(jī)器解釋執(zhí)行，通常和第二種方式配合，實(shí)現(xiàn)遙控或遠(yuǎn)程監(jiān)控等功能。

·機(jī)器對(duì)人(Machine to Man)，該類型業(yè)務(wù)主要是指機(jī)器向用戶主動(dòng)上報(bào)通知消息或播放媒體流，如遠(yuǎn)程監(jiān)視、監(jiān)聽、測(cè)量、故障報(bào)警等等。

·機(jī)器對(duì)機(jī)器(Machine to Machine)：該類型的業(yè)務(wù)主要用于機(jī)器間自動(dòng)化通信與數(shù)據(jù)交換，如自動(dòng)測(cè)量與控制、數(shù)據(jù)采集與傳輸、狀態(tài)跟蹤等。

無論哪一種M2M通信應(yīng)用，都涉及到4個(gè)重要的技術(shù)部分：機(jī)器、通信網(wǎng)絡(luò)、網(wǎng)關(guān)和現(xiàn)場(chǎng)消息代理，如圖1所示。

1.1 機(jī)器

實(shí)現(xiàn)M2M通信的第一步就是要讓機(jī)器具備“聽/說”的智能，使機(jī)器擁有信息感知、加工、處理和通信的能力。

機(jī)器分兩種，一種為具備通信、聯(lián)網(wǎng)能力的智能設(shè)備，另外一種是原有的大量處于信息孤島的“啞”設(shè)備。對(duì)于后者，需要進(jìn)行改造或者添加輔助設(shè)備，如采集數(shù)據(jù)的I/O設(shè)備、調(diào)制解調(diào)器、無線收發(fā)裝置等，使其具備通信和聯(lián)網(wǎng)的能力。不論是智能設(shè)備還是“啞”設(shè)備，參與M2M通信的機(jī)器一般應(yīng)包括如下部件：

·傳感器，負(fù)責(zé)監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)信息的采集與數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換；

·處理器，機(jī)器的“大腦”，是整個(gè)設(shè)備自動(dòng)化操作的控制中心，存儲(chǔ)和處理傳感器采集的數(shù)據(jù)，并控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)的動(dòng)作；

·執(zhí)行機(jī)構(gòu)，充當(dāng)機(jī)器的“手臂”，執(zhí)行處理器的指令，完成對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的控制，如繼電器的離合，各類監(jiān)測(cè)參數(shù)的設(shè)置、控制等；

·通信模塊，負(fù)責(zé)與網(wǎng)關(guān)或其他機(jī)器的通信和聯(lián)網(wǎng)，交換控制消息和收發(fā)采集數(shù)據(jù)。

1.2 通信網(wǎng)絡(luò)

通信網(wǎng)絡(luò)在整個(gè)M2M技術(shù)框架中處于核心地位，負(fù)責(zé)在機(jī)器間或人與機(jī)器之間傳送音頻、視頻以及控制、測(cè)量等數(shù)據(jù)信息。

M2M通信網(wǎng)絡(luò)分兩部分，一部分是用于M2M遠(yuǎn)程異地通信的傳輸網(wǎng)絡(luò)，可以是公眾網(wǎng)絡(luò)，如公共交換電話網(wǎng)/綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)、公眾陸地移動(dòng)網(wǎng)(PLMN)、廣電網(wǎng)、Internet以及融合的NGN等，也可以是通過數(shù)字分組網(wǎng)(DDN)、幀中繼等租用線路構(gòu)筑的企業(yè)信息網(wǎng)絡(luò)。另一部分是由各類機(jī)器組成的網(wǎng)絡(luò)，典型的通信聯(lián)網(wǎng)技術(shù)有以太網(wǎng)技術(shù)和應(yīng)用于工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域的各類現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)^[1]。另外，在一些不易布線或不適合重新布線的環(huán)境下，也可利用已有線路如電力線、電話線或無線方式來進(jìn)行組網(wǎng)。由于現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境復(fù)雜，應(yīng)用也千差萬別，有時(shí)光靠一種技術(shù)不足以滿足需求，需要多種技術(shù)并用，協(xié)同構(gòu)筑現(xiàn)場(chǎng)網(wǎng)絡(luò)，如表1所示。

1.3 網(wǎng)關(guān)

網(wǎng)關(guān)是M2M系統(tǒng)中的“翻譯員”，負(fù)責(zé)將機(jī)器組成的現(xiàn)場(chǎng)網(wǎng)絡(luò)接入公眾網(wǎng)或其他遠(yuǎn)程傳輸網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)包括橋接/路由、協(xié)議轉(zhuǎn)換、地址管理和轉(zhuǎn)換以及防火墻、虛擬專用網(wǎng)(VPN)連接、QoS管理、編解碼等在內(nèi)的各項(xiàng)功能。

按照集成功能的不同，M2M網(wǎng)關(guān)分為專用型和綜合型兩種類型：

專用型網(wǎng)關(guān)是指在現(xiàn)場(chǎng)網(wǎng)絡(luò)中為實(shí)現(xiàn)某一類M2M業(yè)務(wù)而設(shè)置的與外部網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)的設(shè)備。例如，在家庭或辦公環(huán)境中，具有路由功能的ADSL調(diào)制解調(diào)器、支持VoIP的綜合接入設(shè)備(IAD)、機(jī)頂盒等都可看作是專用型網(wǎng)關(guān)。在工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域，連接企業(yè)信息網(wǎng)絡(luò)和現(xiàn)場(chǎng)總線控制網(wǎng)絡(luò)的各類現(xiàn)場(chǎng)網(wǎng)關(guān)也屬于專用型網(wǎng)關(guān)。

綜合型網(wǎng)關(guān)則是集成接入、業(yè)務(wù)、控制及管理等功能于一體的智能設(shè)備，不僅負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)M2M業(yè)務(wù)與外部網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)互通，而且在現(xiàn)場(chǎng)網(wǎng)絡(luò)中還充當(dāng)控制中心的作用。目前應(yīng)用在家庭網(wǎng)絡(luò)中，實(shí)現(xiàn)集成語音、視頻和數(shù)據(jù)(或控制)的三重播放(Triple-Play)業(yè)務(wù)網(wǎng)關(guān)是比較典型的綜合型網(wǎng)關(guān)。

在許多M2M應(yīng)用環(huán)境，由于大量“啞”設(shè)備的存在，需要網(wǎng)關(guān)兼做這些設(shè)備的智能代理，負(fù)責(zé)與其他機(jī)器的通信、聯(lián)網(wǎng)，并對(duì)這些設(shè)備進(jìn)行控制和管理?？梢灶A(yù)見，綜合型、智能化將是未來M2M網(wǎng)關(guān)發(fā)展趨勢(shì)。

1.4 現(xiàn)場(chǎng)消息代理

現(xiàn)場(chǎng)消息代理是M2M系統(tǒng)的核心控制部件，可分為現(xiàn)場(chǎng)代理和消息代理^[2]兩個(gè)功能模塊?，F(xiàn)場(chǎng)代理負(fù)責(zé)發(fā)現(xiàn)、更新、存儲(chǔ)和發(fā)布現(xiàn)場(chǎng)網(wǎng)絡(luò)中機(jī)器的設(shè)備描述信息，維持機(jī)器的即時(shí)狀態(tài)，并實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)器的認(rèn)證、訪問控制、安全等策略管理。消息代理負(fù)責(zé)機(jī)器間消息的存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)及會(huì)話控制管理，完成M2M消息交互通道及相關(guān)媒體傳輸通道建立、修改和釋放。

M2M通信業(yè)務(wù)分為會(huì)話型和消息型兩類，會(huì)話型包括監(jiān)聽、監(jiān)視、測(cè)量等實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)類業(yè)務(wù)，具有時(shí)間持久性。消息型包括檢索、控制、故障告警、設(shè)備狀態(tài)上報(bào)及定時(shí)測(cè)量類業(yè)務(wù)，屬于瞬時(shí)性業(yè)務(wù)。作為M2M通信的控制中心，現(xiàn)場(chǎng)消息代理需要這為兩類業(yè)務(wù)的實(shí)現(xiàn)采取不同的處理機(jī)制。

對(duì)于僅發(fā)生在現(xiàn)場(chǎng)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的M2M通信，現(xiàn)場(chǎng)消息代理可以與網(wǎng)關(guān)或現(xiàn)場(chǎng)控制平臺(tái)合設(shè)，負(fù)責(zé)本地M2M消息的分發(fā)及完成消息交互控制。

對(duì)于遠(yuǎn)程M2M通信，現(xiàn)場(chǎng)消息代理可以作為一個(gè)獨(dú)立的設(shè)備架設(shè)在公眾網(wǎng)絡(luò)，也可以與公眾網(wǎng)絡(luò)中的原有的事務(wù)控制服務(wù)器如智能網(wǎng)控制設(shè)備、呼叫代理或即時(shí)通信服務(wù)器等合設(shè)。

2 軟交換中的個(gè)人監(jiān)控通信

軟交換的最大優(yōu)勢(shì)在于實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)和業(yè)務(wù)的融合，可以向用戶提供全新的基于多種媒體形式、多種內(nèi)容和能力的“富通信功能”(Rich Communication)。

作為富通信的一種延伸，將M2M技術(shù)引入軟交換，可以使大量的智能終端或設(shè)備成為軟交換網(wǎng)絡(luò)的直接用戶，具有巨大的市場(chǎng)潛力和應(yīng)用前景。目前比較現(xiàn)實(shí)的應(yīng)用就是個(gè)人監(jiān)控通信，即借助于軟交換的業(yè)務(wù)能力，面向大眾用戶提供諸如個(gè)人遠(yuǎn)程監(jiān)視、控制、告警、測(cè)量等多種人機(jī)通信業(yè)務(wù)。

2.1 邏輯實(shí)體與消息定義

一般地，個(gè)人監(jiān)控通信應(yīng)該具備以下幾個(gè)邏輯實(shí)體：

消息代理，位于核心控制設(shè)備，負(fù)責(zé)監(jiān)控類消息的路由、分發(fā)及交互控制。

現(xiàn)場(chǎng)代理，位于業(yè)務(wù)控制設(shè)備或核心控制設(shè)備，負(fù)責(zé)現(xiàn)場(chǎng)控制域內(nèi)各機(jī)器測(cè)量信息、設(shè)備描述信息及訪問控制信息的存儲(chǔ)、分發(fā)與管理。

機(jī)器代理，位于監(jiān)控設(shè)備、現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備、網(wǎng)關(guān)或現(xiàn)場(chǎng)控制平臺(tái)，負(fù)責(zé)上傳/下載設(shè)備描述信息，發(fā)起/接收控制指令和測(cè)量及狀態(tài)等信息，是各類監(jiān)控消息的起點(diǎn)或終點(diǎn)。

各個(gè)實(shí)體依據(jù)網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃，部署在不同的物理設(shè)備中，構(gòu)成個(gè)人監(jiān)控通信網(wǎng)絡(luò)的主體。實(shí)體間通過消息交互實(shí)現(xiàn)特定的監(jiān)控業(yè)務(wù)。各邏輯實(shí)體組成關(guān)系如圖2所示。

按照個(gè)人監(jiān)控通信的特點(diǎn)，監(jiān)控消息分為查詢、訂閱/通知、控制以及上傳/下載等幾類消息，并定義了3種消息交互模型：

查詢模型，如圖3所示采用“拉(PULL)”模式，由查詢者發(fā)起，向機(jī)器代理或現(xiàn)場(chǎng)代理請(qǐng)求傳遞各類監(jiān)測(cè)信息及控制參數(shù)，適用于對(duì)設(shè)備狀態(tài)及測(cè)量信息的查詢和設(shè)備描述信息及訪問規(guī)則的下載。查詢者可以是機(jī)器代理，也可以是現(xiàn)場(chǎng)代理。

通知模型，如圖4所示采用“推(PUSH)”模式，由機(jī)器代理觸發(fā)，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)代理向訂閱者傳遞監(jiān)測(cè)信息或控制參數(shù)，適用于各類告警通知及定時(shí)測(cè)量任務(wù)。該模型的實(shí)現(xiàn)分為兩個(gè)過程，一個(gè)是訂閱過程，由訂閱者按照預(yù)先設(shè)定的條件定制機(jī)器代理所提供的各類信息；另一個(gè)是通知過程，當(dāng)設(shè)備狀態(tài)及測(cè)量信息或設(shè)備的描述信息更新時(shí)，機(jī)器代理向現(xiàn)場(chǎng)代理發(fā)出通知消息，并由現(xiàn)場(chǎng)代理向各個(gè)訂閱者進(jìn)行分發(fā)^[3]。訂閱者可以是機(jī)器代理，也可以是現(xiàn)場(chǎng)代理。

控制模型如圖5所示，由命令者發(fā)起，并接受現(xiàn)場(chǎng)代理的安全及訪問控制，終結(jié)于機(jī)器代理，適用于對(duì)設(shè)備的遠(yuǎn)程控制和參數(shù)調(diào)節(jié)。命令者只能是機(jī)器代理。

2.2 設(shè)備描述技術(shù)

個(gè)人監(jiān)控通信系統(tǒng)作為一個(gè)開放的系統(tǒng)，允許不同用途、不同廠商設(shè)備的接入，這樣系統(tǒng)的可擴(kuò)展性和不同設(shè)備間的互操作性就顯得尤為重要。在工業(yè)控制領(lǐng)域，設(shè)備描述技術(shù)以及組態(tài)方法被廣泛使用，用于增強(qiáng)系統(tǒng)的靈活性、可擴(kuò)展性和設(shè)備的互操作能力，作為應(yīng)用的延伸，這類技術(shù)同樣可以應(yīng)用到個(gè)人監(jiān)控通信系統(tǒng)中，解決其所面臨的問題。

設(shè)備描述是對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的一種明確的、無歧義、結(jié)構(gòu)化的文本描述，在個(gè)人監(jiān)控通信中，也包括對(duì)現(xiàn)場(chǎng)控制平臺(tái)或網(wǎng)關(guān)設(shè)備進(jìn)行描述。設(shè)備描述可以看作是設(shè)備的驅(qū)動(dòng)程序，通過它，使用者可以獲得被控設(shè)備所具備的現(xiàn)場(chǎng)執(zhí)行能力、測(cè)量參數(shù)、控制參數(shù)、通道定義以及據(jù)此生成的界面描述、語音提示、通信格式等等。

設(shè)備描述是分層定義的，如圖6所示。第一層為基本參數(shù)描述，定義所有設(shè)備都必須有的公共屬性參數(shù)，如設(shè)備標(biāo)識(shí)、設(shè)備名稱、類型、版本、生產(chǎn)廠商等；第二層為設(shè)備資源描述，定義設(shè)備的資源描述參數(shù)，如通道資源、通信協(xié)議等；第三層為功能描述，定義表征設(shè)備功能的各種參數(shù)，如命令操作碼、響應(yīng)碼、參數(shù)類型、量程、上下限以及功能說明等。

為描述各種設(shè)備特征，定義了簡(jiǎn)單型、結(jié)構(gòu)型和數(shù)組型3種設(shè)備參數(shù)。簡(jiǎn)單型是最基本的參數(shù)結(jié)構(gòu)，包括參數(shù)標(biāo)識(shí)、類型、上下限等，當(dāng)使用兩個(gè)或兩個(gè)以上的簡(jiǎn)單型參數(shù)定義一個(gè)設(shè)備特征時(shí)，就構(gòu)成了結(jié)構(gòu)型參數(shù)。

設(shè)備描述由設(shè)備描述語言(DDL)實(shí)現(xiàn)，并由特定的設(shè)備描述解釋器來解釋執(zhí)行。個(gè)人監(jiān)控通信采用可擴(kuò)展性標(biāo)記語言(XML)為設(shè)備描述語言來實(shí)現(xiàn)設(shè)備描述。XML是一種標(biāo)準(zhǔn)的結(jié)構(gòu)化網(wǎng)絡(luò)標(biāo)記語言，它采用文檔類型定義(DTD)或模式(Schemas)來定義XML文件結(jié)構(gòu)；使用可擴(kuò)展性式樣語言(XSL)來規(guī)范文件內(nèi)容在各種載體上的顯示；使用可擴(kuò)展鏈接語言(XLL)處理XML文件的鏈接關(guān)系。XML的這種豐富、靈活的自我描述方法可以充分滿足個(gè)人監(jiān)控通信的設(shè)備描述需求。

2.3 實(shí)現(xiàn)原理

面向業(yè)務(wù)融合的軟交換網(wǎng)絡(luò)，由于采用的是業(yè)務(wù)、控制和承載分層的架構(gòu)體系，為個(gè)人監(jiān)控通信提供了理想的實(shí)現(xiàn)平臺(tái)，網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)如圖7所示。

與其他通信系統(tǒng)一樣，用于個(gè)人監(jiān)控通信的設(shè)備可劃分為網(wǎng)絡(luò)側(cè)和用戶側(cè)兩部分。網(wǎng)絡(luò)側(cè)設(shè)備包括軟交換機(jī)、現(xiàn)場(chǎng)業(yè)務(wù)中心等，位于網(wǎng)絡(luò)的核心控制層和業(yè)務(wù)層；用戶側(cè)設(shè)備包括監(jiān)控設(shè)備、現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備、網(wǎng)關(guān)和現(xiàn)場(chǎng)控制平臺(tái)，位于網(wǎng)絡(luò)的接入層和現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層。

現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層是個(gè)人監(jiān)控通信網(wǎng)絡(luò)所特有的，主要實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的控制、管理及組網(wǎng)功能。這現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層中，現(xiàn)場(chǎng)控制平臺(tái)是最重要的網(wǎng)絡(luò)實(shí)體，負(fù)責(zé)接入現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，并對(duì)其進(jìn)行控制和管理，實(shí)現(xiàn)機(jī)器代理功能。在具有多個(gè)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的環(huán)境下，依據(jù)應(yīng)用場(chǎng)景、現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境和資源組建現(xiàn)場(chǎng)網(wǎng)絡(luò)。

現(xiàn)場(chǎng)網(wǎng)絡(luò)可以采用不同的技術(shù)來實(shí)現(xiàn)，例如基于現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)、無線局域網(wǎng)絡(luò)以及基于ZigBee技術(shù)的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)等等。

控制層中的軟交換機(jī)，是整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的核心設(shè)備，具備強(qiáng)大的信令消息處理能力。實(shí)際上，軟交換中的會(huì)話控制模型也就是個(gè)人監(jiān)控通信中消息代理所要實(shí)現(xiàn)的模型，利用其實(shí)現(xiàn)個(gè)人監(jiān)控通信的各類消息交互與事務(wù)控制?，F(xiàn)場(chǎng)業(yè)務(wù)中心位于業(yè)務(wù)層中，與軟交換機(jī)交互，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)代理功能?，F(xiàn)場(chǎng)業(yè)務(wù)中心是可選部件，現(xiàn)場(chǎng)代理功能也可借助其他業(yè)務(wù)提供服務(wù)器，如即時(shí)消息/呈現(xiàn)服務(wù)器(IMPS)來實(shí)現(xiàn)。

在個(gè)人監(jiān)控通信中，獲取現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的描述信息是最為關(guān)鍵的一步。設(shè)備描述信息位于現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備中，在機(jī)器上電時(shí)，發(fā)出注冊(cè)消息通告給網(wǎng)關(guān)或現(xiàn)場(chǎng)控制平臺(tái)，并通過遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)上報(bào)給現(xiàn)場(chǎng)業(yè)務(wù)中心。對(duì)于“啞”設(shè)備，可以直接在網(wǎng)關(guān)或現(xiàn)場(chǎng)控制平臺(tái)為其定制設(shè)備描述信息。

異地用戶通過監(jiān)控設(shè)備下載位于現(xiàn)場(chǎng)業(yè)務(wù)中心的設(shè)備描述信息，來獲取對(duì)遠(yuǎn)程設(shè)備的控制與監(jiān)測(cè)能力。設(shè)備描述信息也可以采用訂閱的方式，由現(xiàn)場(chǎng)代理自動(dòng)通知用戶所使用的監(jiān)控設(shè)備，及時(shí)進(jìn)行信息更新。

當(dāng)獲取到設(shè)備的描述信息后，用戶就可以對(duì)遠(yuǎn)端的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備發(fā)出對(duì)方能正確識(shí)別的監(jiān)測(cè)或控制指令，進(jìn)入個(gè)人監(jiān)控通信過程，如圖8所示。這個(gè)過程一般分為如下幾步：

·用戶通過監(jiān)控設(shè)備向現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備發(fā)出監(jiān)控指令，指令經(jīng)由機(jī)器代理依據(jù)設(shè)備描述信息進(jìn)行編碼、封裝后被發(fā)送至軟交換。

·軟交換機(jī)中的消息代理對(duì)監(jiān)控消息進(jìn)行分析，并向現(xiàn)場(chǎng)業(yè)務(wù)處理中心查詢現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的訪問規(guī)則及安全策略。

·執(zhí)行現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的策略，這個(gè)策略也可能是網(wǎng)關(guān)或現(xiàn)場(chǎng)控制平臺(tái)的策略，然后軟交換機(jī)將消息轉(zhuǎn)發(fā)至現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備所屬的網(wǎng)關(guān)/現(xiàn)場(chǎng)控制平臺(tái)。

·網(wǎng)關(guān)/現(xiàn)場(chǎng)控制平臺(tái)對(duì)軟交換機(jī)發(fā)來的消息進(jìn)行解碼，根據(jù)設(shè)備通道、命令操作碼、參數(shù)值等，向相應(yīng)的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備分發(fā)監(jiān)控指令。

·網(wǎng)關(guān)/現(xiàn)場(chǎng)控制平臺(tái)通過軟交換機(jī)向用戶報(bào)告指令執(zhí)行情況，返回響應(yīng)碼、測(cè)量值等。

·如果是實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)過程，監(jiān)控設(shè)備與現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控平臺(tái)還需在軟交換機(jī)的控制下，建立起實(shí)時(shí)信息流(文本、音頻、視頻或其他數(shù)據(jù)流)通道。

對(duì)于通知模式下的個(gè)人監(jiān)控通信，用戶需要先在現(xiàn)場(chǎng)業(yè)務(wù)中心進(jìn)行登記，通過訪問及安全控制后，訂閱現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的某些狀態(tài)或測(cè)量信息。在整個(gè)訂閱期間，現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備會(huì)通過現(xiàn)場(chǎng)業(yè)務(wù)中心向所有訂閱用戶主動(dòng)提供狀態(tài)或測(cè)量信息。用戶可以延長(zhǎng)訂閱時(shí)間，也可在訂閱期未滿的情況下取消訂閱。

3 應(yīng)用分析

個(gè)人監(jiān)控通信作為面向大眾用戶提供的一種人機(jī)通信業(yè)務(wù)，是對(duì)人與人之間個(gè)人通信的有益補(bǔ)充，在家庭自動(dòng)化、公共服務(wù)、資源調(diào)度、安全監(jiān)測(cè)及社群互助等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。

·家庭自動(dòng)化是個(gè)人監(jiān)控通信最主要的應(yīng)用領(lǐng)域。在一個(gè)智能家居系統(tǒng)中，家庭各類設(shè)備(包括信息設(shè)備，通信設(shè)備，家電設(shè)備，安防設(shè)備及水、電、氣、熱表等)實(shí)現(xiàn)內(nèi)部聯(lián)網(wǎng)，并通過家庭網(wǎng)關(guān)接入遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)，通過遠(yuǎn)程或本地的監(jiān)控設(shè)備，實(shí)現(xiàn)家庭自動(dòng)化業(yè)務(wù)^[4]。這些業(yè)務(wù)包括：

·家電控制與監(jiān)測(cè)，如空調(diào)、冰箱溫度的調(diào)節(jié)與控制，窗簾的開合，電視和錄像設(shè)備的控制，燈光控制等等。

·家庭安全防護(hù)，包括視頻監(jiān)控、防火、防盜、防氣體泄漏的報(bào)警、監(jiān)測(cè)與控制等。

·三表抄送，包括水表、電表、燃?xì)獗砑捌渌彝ビ?jì)量設(shè)備中數(shù)據(jù)的自動(dòng)讀取與遠(yuǎn)程抄送。

現(xiàn)在中國(guó)剛剛批準(zhǔn)的兩項(xiàng)涉及家庭網(wǎng)絡(luò)的標(biāo)準(zhǔn)，一個(gè)是信息技術(shù)資源共享協(xié)同服務(wù)標(biāo)準(zhǔn)(IGRS)^[5]，主要針對(duì)的是家庭信息設(shè)備，為這些設(shè)備間的智能互聯(lián)、資源共享與協(xié)同服務(wù)定義了協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)和應(yīng)用框架。另一個(gè)是數(shù)字電視接收設(shè)備與家庭網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)接口標(biāo)準(zhǔn)(e家佳)^[6-9]，針對(duì)家庭各種電器、照明設(shè)備、安防設(shè)備及基礎(chǔ)設(shè)施，定義了家庭網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)、主網(wǎng)與子網(wǎng)協(xié)議及自動(dòng)控制標(biāo)準(zhǔn)。這兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，尤其是后者，為個(gè)人監(jiān)控通信在家庭自動(dòng)化的應(yīng)用提供了可靠的參考模型。

在公共服務(wù)行業(yè)，人們需要對(duì)一些服務(wù)信息進(jìn)行及時(shí)了解。傳統(tǒng)情況下，人們通過電話咨詢或上網(wǎng)查詢的方式來獲取信息，往往一些關(guān)鍵的信息不能查詢或者信息已經(jīng)過時(shí)，比如火車站列車到站情況、航班情況、票務(wù)情況、商場(chǎng)商品及價(jià)格信息等等。如果能將提供這些信息的Web系統(tǒng)納入到個(gè)人監(jiān)控域，用戶根據(jù)需要訂閱相關(guān)信息，并在更新的時(shí)候及時(shí)得到通知，會(huì)使信息的準(zhǔn)確性和時(shí)效性大大提高。比如，用戶可以訂閱某日某次列車的票務(wù)和站務(wù)信息，及時(shí)獲知每日票務(wù)情況，并全程跟蹤當(dāng)日列車在各站的到站時(shí)刻，預(yù)知到達(dá)本站的時(shí)刻以及是否晚點(diǎn)，為出行做出參考。個(gè)人監(jiān)控通信也可應(yīng)用在音、視頻內(nèi)容傳送領(lǐng)域，例如醫(yī)院、學(xué)校課堂、培訓(xùn)中心、運(yùn)動(dòng)會(huì)場(chǎng)、慶典禮堂等等。在這些現(xiàn)場(chǎng)架設(shè)音、視頻服務(wù)器，通過內(nèi)容傳送網(wǎng)絡(luò)(CDN)技術(shù)，向所有訂閱者或服務(wù)成員實(shí)時(shí)傳送圖像、音頻、視頻等多媒體信息，提供遠(yuǎn)程醫(yī)療、家庭看護(hù)、遠(yuǎn)程同步教育、實(shí)況轉(zhuǎn)播等業(yè)務(wù)。

實(shí)際上，作為一個(gè)開放的系統(tǒng)，個(gè)人監(jiān)控系統(tǒng)中的每個(gè)用戶既可以是業(yè)務(wù)的消費(fèi)者，也可以是業(yè)務(wù)的提供者。尤其是當(dāng)個(gè)人設(shè)備大量接入監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)時(shí)，這種開放性所體現(xiàn)出來的優(yōu)勢(shì)將更加明顯。用戶可以在一個(gè)好友列表或虛擬社群中，構(gòu)建自己的遠(yuǎn)程互助網(wǎng)絡(luò)，享受諸如緊急救助、遠(yuǎn)程設(shè)備維修、遠(yuǎn)程拍攝與實(shí)時(shí)傳送等業(yè)務(wù)，實(shí)現(xiàn)“人人為我，我為人人”的美好愿景。

4 結(jié)束語

隨著以軟交換為核心的NGN向?qū)拵Щ?、智能化及無線移動(dòng)化方向的不斷演進(jìn)，網(wǎng)絡(luò)會(huì)逐漸融合，以語音為主的通信時(shí)代即將終結(jié)，多媒體、多能力和多種內(nèi)容的富通信會(huì)成為主流^[10]。而且，終端的智能化程度越來越高，計(jì)算機(jī)、通信及消費(fèi)電子(3C)融合也成為可能，人們不再滿足于人與人之間的通信，人與機(jī)器間的直接通信將成為新的交流形式。

現(xiàn)階段，作為人機(jī)通信的一種典型業(yè)務(wù)，面向大眾用戶的個(gè)人監(jiān)控還處于起步階段，目前還停留在私網(wǎng)或封閉的系統(tǒng)中，如智能小區(qū)，監(jiān)控業(yè)務(wù)僅限于本社區(qū)，不具備遠(yuǎn)程能力；再如汽車防盜監(jiān)控系統(tǒng)，雖然使用了移動(dòng)網(wǎng)這類公眾網(wǎng)絡(luò)，具有遠(yuǎn)程通信能力，但它屬于一個(gè)專用的系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)成本太高，不具備推廣價(jià)值。國(guó)內(nèi)外各大組織機(jī)構(gòu)已經(jīng)制訂了若干項(xiàng)關(guān)于監(jiān)控類通信業(yè)務(wù)的協(xié)議和標(biāo)準(zhǔn)，這為個(gè)人監(jiān)控通信的規(guī)模發(fā)展和應(yīng)用提供了有力的保障。隨著機(jī)器智能的提高和網(wǎng)絡(luò)的融合，個(gè)人監(jiān)控會(huì)得到不斷完善和發(fā)展，極有可能成為未來通信的主流業(yè)務(wù)。

5 參考文獻(xiàn)

[1] 馮冬芹， 黃文君， 等. 工業(yè)通信網(wǎng)絡(luò)與系統(tǒng)集成[M]. 北京: 科學(xué)出版社， 2005.

[2] 中國(guó)通信標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(huì)移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用協(xié)議特別組. 無線監(jiān)控系統(tǒng)中消息代理與遠(yuǎn)程終端單元接口規(guī)范(報(bào)批稿)[S]. 2004.

[3] DAY M， ROSENBERG J， SUGANO H. IETF RFc 2778A model for presence and instant messaging[S]. 2000.

[4] ITU-T J.192 A residential gateway to support the delivery of cable data services[S]. 2004.

[5] SJ/T 11310—2005 信息設(shè)備資源共享協(xié)同服務(wù)， 第1部分:基礎(chǔ)協(xié)議[S]. 2005.

[6] 家庭網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)工作組. SJ/T 11316—2005 家庭網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)及參考模型[S]. 2005.

[7] 家庭網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)工作組. SJ/T 11317—2005 家庭網(wǎng)絡(luò)設(shè)備描述文件規(guī)范[S]. 2005.

[8] 家庭網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)工作組. SJ/T 11312—2005 家庭主網(wǎng)通信協(xié)議規(guī)范[S]. 2005.

[9] 家庭網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)工作組. SJ/T 11314—2005 家庭控制子網(wǎng)通信協(xié)議規(guī)范[S]. 2005.

[10] ALESSO H P， SMITH C F. 智能無線網(wǎng)[M]. 吳東升，等譯. 北京:清華大學(xué)出版社， 2004.

收稿日期：2005-12-27

作 者 簡(jiǎn) 介

廖碧成，重慶郵電大學(xué)碩士畢業(yè)。工作于中國(guó)電信集團(tuán)重慶市電信有限公司，長(zhǎng)期從事通信與信息處理、多媒體通信與信息服務(wù)等專業(yè)的研究?，F(xiàn)為重慶市信息化領(lǐng)導(dǎo)小組專家咨詢組成員，重慶郵電大學(xué)特聘教授、碩士生導(dǎo)師。