物联网终端远程管理架构及功能研究

网特有的故障管理功能包括：

1) 可靠性监测

为了预防故障的发生，确保系统能够可靠地运行，物联网的网关、设备以及与网络连接相关的功能实体都应主动地进行性能的监测，以及时地修正错误。

2) 诊断模式

诊断模式是一种非正常工作的调测模式，能够提供系统和网络的附加信息。通过物联网系统或其中的某些部分配置为诊断模式，能够帮助系统对出现的故障进行诊断。物联网系统也能通过这样的方式来验证物联网业务和应用的机能是否良好。

3) 中心控制器的连通性测试

当某个物联网应用需要运行在更大的物理区域时，管理系统可以提供特定的时隙，对某个或某些中心控制器的连通性进行测试。发起测试的可以是某个应用，也可以是中心控制器，或是在部分物联网区域子网的网络连通性不明确的情况下， 由某个事件来启动中心控制器的连通性的测试。

4) 故障发现和报告

中心控制器的的运行状态必须是可监控、可管理的。当异常状况出现时，中心控制器能够在特定的时隙向管理系统报告。

5) 通过远程管理进行故障恢复

物联网设备可能会被放置在野外工作很多年，或是位于一些人迹罕至的地方或是对于人类是危险的场所，人是很难直接介入到这类设备的运行的。由于物联网系统中通常都规划了大量的物联网设备，当这些设备发生了故障时，如果能够对其进行远程管理将延长其服务期。故障可能是多种多样的，例如由于严苛的环境导致的，或是系统出现的失误，以及安全入侵等等。发生故障的物联网设备通过远程管理的方式来进行某些补救。例如通过连接到一个安全的管理服务器以获得固件的升级和更新，更新结束后，设备可以自动重启，回复到一个正常的工作状态。因此，在物联网系统中的设备出现故障时，管理系统对设备进行远程的诊断、恢复、复位或隔离等操作是十分必要的。

但是需要特别注意的是，并非所有的物联网应用场景都需要远程管理系统。本研究报告所说的远程管理系统主要面向提供公共服务能力的运营商物联网应

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用（M2M应用），而对一些内部使用的物联网应用，如车间机械监控，应用场景比较简单，网络范围也不大，可以省略终端管理系统。在有需要的情况下，也可以参照公用物联网建设远程管理系统。如无特别说明，本报告可能会混用物联网和M2M，但其含义并无差异。

2. 物联网终端远程管理架构

2.1 物联网终端远程管理架构现状

总结一下第1章中各种应用场景下的终端远程管理架构，目前运营商各种物联网应用网络架构的简单示意图如图 5所示。

图 5 物联网远程终端管理架构现状

由图中可以看到，在物联网应用初期，各种应用独立发展，分别建设自己的管理平台来对末端网络进行管理，有以下几个特点：

? 末端网络可能直接是物联网终端，也可能分几级网络最终由网关接入管理平台；

? 管理平台既负责相应的物联网业务，又负责终端设备管理（一般只管到网关）；

? 管理平台与末端网络（网关）之间采用的协议不同，有公有协议，也有私有协议；

? 末端网络内部多采用私有协议。

目前的这种架构存在的问题也是显而易见的，因为各种应用虽然有其各自

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的特点，但也有许多共性的工作，因此各种业务平台上存在一些重复的工作。同时，目前这种条状的架构导致网络结构和协议复杂，给管理带来不便。

2.2 设备与业务分离的物联网远程管理平台架构

针对目前物联网管理中的不足，我们提出将设备管理与业务管理相分离的物联网管理平台架构。在这一架构下，将各种应用共同的部分提取出来，放在一个公共的M2M运营管理平台上来完成，实现设备的集中管理，而各种业务平台则专注于特定业务的管理。设备与业务分离的物联网远程管理平台架构如图 6所示。

图 6 设备与业务分离的物联网远程管理平台架构

其中，M2M运营管理平台将公共能力进行打包，包括系统硬件、第三方软件、数据网络、IDC机房、安全服务、无线通道、投诉受理、收费结算等。同时，将终端能力进行抽象和标准化，从而在平台与物联网网关或终端之间运行统一的管理协议，简化协议实现。基于这一通用的管理平台，各种业务作为物联网应用之一接入，便于物联网应用的推广。这样的架构具备以下优点：

? 抽象出通用、共有的模块，如数据采集通讯模块、报警模块等，采用可配置的方法动态实现各行业应用；

? 在基础平台上开发各行业套件，以满足不同行业的需求；

? 通过统一的门户网站，管理各套件及其他资源，最终形成一个可满足所有物联网行业需求的通用、统一的大平台；

? 社会分工明确，集成商专注于擅长的商务运作、市场开拓，运营商负责技术方面和后期繁琐的系统维护；

? 增强了运营商在市场中的主导地位和市场掌控能力，与各集成商紧密配

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合，提高了市场占有率；

? 降低集成商的各种项目成本，提高了利润。

通过M2M运营管理平台，一方面可以提高电力、石油等行业客户的粘性，另一方面通过提供标准的能力调用接口，方便各种行业应用集成商进行快速应用开发，还有助于快速的向个人、家庭用户进行业务推广。

2.3 业务流与管理流的分离模式

引入M2M运营管理平台后，业务流和管理流被分离开来。管理流指承载M2M终端管理相关信息的数据流，业务流是指承载M2M应用相关的数据流。业务流与管理流的分离模式有2种，分别为管理流–业务流并行模式和管理流–业务流分离模式。对于终端管理流，两种模式都由终端发送给M2M平台，或再由M2M平台转发给应用。对于业务流，在管理流–业务流并行模式下，业务流通过终端传递到M2M平台，再由M2M平台转发给M2M应用业务平台或者对端的M2M终端；在管理流–业务流分离模式下，业务流直接从终端送到M2M应用业务平台或者对端的M2M终端，不通过M2M平台转发。

在并行模式中，业务数据从M2M终端传送到M2M平台，再由M2M平台转发给M2M应用业务平台或者对端的M2M终端，如图 7所示。这种模式下，管理数据和业务数据均由M2M平台统一接收，再根据不同的消息类型和目标地址进行分发或处理。

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