中國聯(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

1 聯(lián)通物聯(lián)網(wǎng)孵化平臺體系架構(gòu)

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個層面，而包括中國聯(lián)通在內(nèi)的三大電信運營商的物聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)分為4個層面，在網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層之間存在一個業(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、計費等業(yè)務(wù)運營支撐所必需的基礎(chǔ)功能，同時也把物聯(lián)網(wǎng)與傳統(tǒng)的通信能力進行融合形成全業(yè)務(wù)的信息服務(wù)能力。

中國聯(lián)通物聯(lián)網(wǎng)孵化平臺處于業(yè)務(wù)層，南向與網(wǎng)絡(luò)層對接提供物聯(lián)接入，北向為應(yīng)用層的提供應(yīng)用功能服務(wù)。物聯(lián)接入支持數(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)和移動互聯(lián)網(wǎng)，信令通道支持SMS（短消息業(yè)務(wù)）在SDCCH（獨立專用控制信道）、FACCH（快速隨路控制信道）、SACCH（慢速隨路控制信道）等信道中使用。中國聯(lián)通物聯(lián)網(wǎng)孵化平臺的系統(tǒng)架構(gòu)見圖1。

未來物聯(lián)網(wǎng)的顯著特點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)。通信運營商要實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)規(guī)模運營并盈利，就是必須依靠開放能力服務(wù)體系，針對性地向物聯(lián)網(wǎng)用戶提供靈活多樣的計費模式以及自服務(wù)管理手段，并支持發(fā)展虛擬運營。

基于以上認知，中國聯(lián)通物聯(lián)網(wǎng)孵化平臺不僅是物聯(lián)網(wǎng)平臺的原型，必須和現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)管理運營平臺相適應(yīng)，同時也包括平臺業(yè)務(wù)的外部延伸，主要有：支持多個重點應(yīng)用系統(tǒng)的接入和運行測試，營業(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功能測試和能力封裝。聯(lián)通物聯(lián)網(wǎng)孵化平臺在BIP（承載無關(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、管控平臺能力搭建、業(yè)務(wù)運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。

2 空中開卡讓用戶盡享便捷

在通信場景中，SIM（用戶識別模塊）卡相當于用戶的“身份證”，在物聯(lián)網(wǎng)中，SIM不僅是“身份證”，同時還是業(yè)務(wù)承載體。但物聯(lián)網(wǎng)的工作場景要比傳統(tǒng)通信場景復(fù)雜很多，傳統(tǒng)的營業(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卡長期處在震動顛簸環(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，時間一長，SIM卡芯片表面會氧化、腐蝕和接觸不良，嚴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)要求隨時隨地開卡、讀卡就是隨之而來的問題。比如：用戶購買了一批空氣質(zhì)量監(jiān)測器，不能再像傳統(tǒng)通信業(yè)務(wù)一樣把SIM卡拔下來到運營商營業(yè)廳讀寫信息開通業(yè)務(wù)，只能通過遠程讀寫信息完成業(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)是通過短信的方式遠程對物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備中的SIM卡進行操作。但短信開卡技術(shù)有著不少弊端，比如：占用語音通道，如果大規(guī)模同時啟用業(yè)務(wù)勢必對現(xiàn)有公眾語音通信產(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)運營商間形成良好的互動，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，短信開卡的成功率不超過80%。

中國聯(lián)通物聯(lián)網(wǎng)孵化平臺采用了新型的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)方式進行傳輸，不會占用現(xiàn)有語音網(wǎng)絡(luò)資源，雙向傳輸互動性強，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)運營商和用戶隨時隨地控制業(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)，能把更多的營業(yè)廳人員解放出來充實到營銷一線，實現(xiàn)降本增效。由于有了遠程向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（近場通信）集成實現(xiàn)支付應(yīng)用，與Zigbee技術(shù)集成實現(xiàn)近距離傳感數(shù)據(jù)應(yīng)用等，從而實現(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。

3 小個頭大用途的“百變金剛”

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)獲取和向遠程發(fā)送問題，由各種傳感器以及傳感器網(wǎng)關(guān)構(gòu)成。該層被認為是物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵層，主要是完成物體標志和信息的智能采集并轉(zhuǎn)換成能夠進行遠程傳輸?shù)男螒B(tài)。它由各種基本的傳感組件，例如RFID（射頻識別）標簽和讀寫器、各類傳感器、攝像頭、GPS（全球定位系統(tǒng)）、二維碼標簽和識讀器等標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。傳感器相當于“觸手”，而通信模塊相當于“嘴巴”，把傳感器獲取的各種信息轉(zhuǎn)換成能夠遠程通信的信息語言，在各種場景下向外界傳輸。目前，通信運營企業(yè)普遍將除獨立傳感器以外部分和通信部分集成起來，俗稱“通信模組”，以實現(xiàn)物體的“身份加信息”在有線、無線、三網(wǎng)融合等網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下以及各種行業(yè)應(yīng)用場景下的通信能力。但是，在每個場景下都單獨打造一套通信模組，難以形成規(guī)模經(jīng)濟降低成本，不利于物聯(lián)網(wǎng)的規(guī)?；l(fā)展。因此，必須打造標準化的通用模組以適用各種場景需求，同時模組應(yīng)該越小越好，以降低功耗、降低成本、擴大應(yīng)用場景。

中國聯(lián)通研發(fā)的物聯(lián)網(wǎng)融合通信模組，在一個只有兩三厘米的模組上預(yù)留了各種接口，譬如鍵盤、存儲器控制、語音通話、Zigbee、圖像存儲卡、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)、藍牙、WiFi（無線保真）、圖像編解碼等功能，無論是有線、無線網(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通信模組實現(xiàn)，這個融合通信模組基本能適用目前各種應(yīng)用場景，未來幾年90%以上的工作場景也能適應(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)，采用無線/有線網(wǎng)絡(luò)的接入方式，通過網(wǎng)絡(luò)將終端采集到的各種數(shù)據(jù)（業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)）上報給業(yè)務(wù)平臺，由業(yè)務(wù)平臺負責完成應(yīng)用數(shù)據(jù)的處理，對用戶提供相應(yīng)的服務(wù)。同時該終端要和物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)支撐平臺（MASP）連接，接受MASP的管理，并完成狀態(tài)信息上報、告警上報等一系列的工作（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)的使用場景不同，終端和MASP以及應(yīng)用平臺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)孵化平臺重點在物聯(lián)網(wǎng)的幾個主流關(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（中國聯(lián)通機器管理協(xié)議）的實施；對終端能進行遠程故障和配置管理（包括業(yè)務(wù)處理和正在研發(fā)中的對傳感網(wǎng)的管理中間件），增強了通信模組對空中開卡的支撐，大大有利于終端的產(chǎn)業(yè)化推廣。

4 孵化平臺奠定商用基礎(chǔ)

要滿足商用的需求，必須讓物聯(lián)網(wǎng)運營者能夠?qū)I(yè)務(wù)進行可管可控，從業(yè)務(wù)申請到開通、收費，再到出現(xiàn)問題進行服務(wù)，平臺都要能滿足進行全面支撐的需求。目前，中國聯(lián)通的物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)孵化平臺已經(jīng)通過試用驗收，包括工單管理、業(yè)務(wù)支撐、合作伙伴管理、計費賬務(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、報表統(tǒng)計、維護子系統(tǒng)等眾多功能的實現(xiàn)，就技術(shù)方面講完全可以滿足試商用需求。

物聯(lián)網(wǎng)孵化平臺的重點功能就是，通過引入了第三方能力平臺，提升了運營平臺的共性技術(shù)支撐能力，讓物聯(lián)網(wǎng)虛擬運營商能夠方便快捷調(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，還將通過研發(fā)新型定位技術(shù)，以提升室內(nèi)精確定位能力。

在計費方面，平臺有別于傳統(tǒng)通信業(yè)務(wù)的B2C（商家對消費者）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、增長的電子商務(wù)模式，做到能滿足B2B（企業(yè)對企業(yè)）、B2B2C（供應(yīng)商對網(wǎng)絡(luò)銷售商對消費者）等各種模式的代計費，不久還將能滿足虛擬運營商的群組資源捆綁消費以及將計費能力作為一種業(yè)務(wù)銷售。

5 孵化平臺技術(shù)發(fā)展展望

當今，智慧城市浪潮席卷全球，物聯(lián)網(wǎng)、云計算、移動高速互聯(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，對建設(shè)參與者提出了“強政、興業(yè)、惠民”的最終目標，對智慧城市的建設(shè)提出了高標準與嚴要求，業(yè)務(wù)要創(chuàng)新、技術(shù)要融合、信息要共享、支撐要完備。針對這一目標，快速推進物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)孵化平臺能力，將超過1萬個10646物聯(lián)網(wǎng)碼號納入管理，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)虛擬運營商前來洽談合作。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年已有四個多年頭了，經(jīng)過政府、科研、高校、企業(yè)等各個方面的不懈努力，已取得長足進步，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)尚需時日，物聯(lián)網(wǎng)的標準尚待統(tǒng)一，需要政府一定的財力支持和幫助。 ◆