我們目睹了幾乎每台電腦連接到今天的固定互聯網中。 隨著智慧手機， 平板電腦和上網本的飛速發展， 我們正在目睹移動互聯網的出現。 然而， 預期由於物聯網（IoT）的出現， 這兩者都將相形見拙， 在物聯網時代日常物品能夠連接到互聯網， 發送或查詢。 雖然對全球經濟和社會的影響是無可爭議的， 但促成這種無所不在的連通性的技術迄今為止一直在努力， 最近才開始逐漸成形。
圖1：連接設備的增長
機器到機器（Machine-to-machine ）和大資料機會這種連接環境的基石是機器對機器（M2M：Machine-to-machine ）通信。 M2M通常是指能夠以自主的方式測量， 傳遞， 消化和對資訊進行反應的資訊和通信技術（ICT）， 即在部署， 配置， 操作和維護階段期間沒有或真正極少的人際交互。
M2M技術的主要應用例子是對汽車中汽油和制動器狀態的遙測讀數， 老年人血壓和心跳的健康狀況測量， 油氣管道腐蝕狀態監測，
圖2、M2M技術應用廣泛
雖然機器在寫詩時並不會比人類擅長， 但它們絕對工業行業中最受人喜愛的， 因為它們能夠（i）重複工作，
M2M通信主要涉及大資料， 特別是關於（i）即時性的， （ii）可擴展性的， （iii）無所不在的， （iv）可靠的和（v）異構的大資料以及相關機會。 這些技術屬性對生態系統有説明：
實際上， 即時性（real-time）允許基於大量先前收集的歷史資料進行最佳和及時的決策。 趨勢是將基於長期平均的決策機制轉移到基於即時的或者短期平均的決策機制上， 對大量非規模工業流程產生真正的影響。
可擴展性（Scalability ）意味著所有的利益相關相關者， 即技術提供商， 服務合作夥伴， 以及在特定的垂直行業方面的最終終端使用者，
無處不在（Ubiquitous）的部署和應用是重要的， 因為它可以實現使技術長期存活所需的關鍵數量和品質。 特定M2M技術的稀疏或者準時應用在市場的引導階段是有意義的， 但長期來看是不可持續的。
雖然經常被忽視， 但是可靠性（Reliability）意味著行業客戶獲得的感測器讀數是值得信任的， 因為系統已經過校準， 測試和認證。 一個突出的例子是城市停車場的垂直細分市場， 因為這個領域中的利益相關者傾向於從安裝在每個停車位上的經過認證的感測器那裡全天候得到可靠的資訊， 而不是從一顆基於穀歌的眾籌平臺或者停車位元資訊，
最後， 如果異構（heterogeneous）資料（即來自不同垂直行業的資料）相結合， 為行為， 趨勢和機會提供前所未有的洞察力， 只有這樣大資料的夢想才能實現。 實際上， 當提到大資料中的“大”資料時， 對資料量提及較多（即大量的TB資訊）， 而對資料的品質（即不同的資訊流給出了一個新的領域的理解， 其中一個資料流程甚至可以是一位元（bit）資訊）提及較少。
M2M系統提供的資料通常被稱為二十一世紀的石油。 這可能是巧合的， 但M2M資料流程程類似於石油加工流程， 因為它由資料（i）上游， （ii）混搭（集錦）和（iii）下游組成：
上游（Upstream）：在這裡， 正在從現場的感測器收集資料， 通過單跳或網狀網路技術將資料無線地傳送到閘道。 資料遍歷互聯網，並到達專用伺服器或雲平臺中存儲和樹立以進行進一步的分析。
下游（Downstream）：這裡，商業智慧應用於資料，並採取智慧決策。通過控制一些執行器，在控制/服務平臺中顯示一些資訊/警報，或簡單地通知用戶有關該特定M2M應用的問題，這些資訊被推回給客戶。人機界面（HCI：Human–computer interfaces）甚至電腦 - 電腦介面（超出典型的API）將有助於確保M2M技術的順暢實施。
混搭（集錦）（ mash-up）：資料處理和智慧業務平臺可能是新興M2M系統中最重要的組成部分。一般來說，來自機器，人類和互聯網的資料流程將提供智慧分析引擎，從而能夠發現趨勢，優化流程，從而使行業更加有用和高效。
資料流程的這三個組成部分如圖3所示。
圖3、典型的工業M2M交鑰匙解決方案的上游（上），下游（中）和混搭（底部）組件。
圖4、各種M2M技術
至於無線M2M技術的態系統至今依賴於ZigBee和2G / 3G蜂窩技術;然而，新玩家正在進入這個領域，如低功耗Wi-Fi，低功耗藍牙和專有蜂窩系統。這些技術的利弊如下：
ZigBee技術：IEEE 802.15.4及其衍生物被認為是無線感測器網路和M2M應用的聖杯。實際上，隨著最新的IEEE 802.15.4e修訂，它已經成為一種非常節能的技術，即使在多跳網格的情況下也是如此。一般從本質來說在短距離上通常能夠提供相當高的資料速率，但這與M2M的本質相反，M2M主要要求在很大的距離上實現非常低的資料速率。需要頻繁地使用中繼器/閘道以及需要處理連接/無線電規劃的熟練工程師以及在覆蓋和部署/採用方面缺乏全球性的關鍵群體等等這些都阻礙了預測的增長，並且有可能讓技術本身逐漸消亡。 ZigBee及其衍生品從未成為一種技術手段來變成一個全面的解決方案，即成為一個對於核心業務不涉及無線領域的客戶來說也能易於使用的系統。然而，這個社區已經取得了一些其他技術所沒有取得的成就：他們已經滲透到控制界，儘管與以下任何一個系統相比，其技術水準都比較低，但是成為無線SCADA系統（SCADA無線系統用於與控制各種無線元件的SCADA網路建立連接（SCADA：supervisory control and data acquisition (system) 監控與資料獲取（系統）））的認證選擇（如WirelessHART（WirelessHART（無線HART）：針對過程工業的創新，無線HART，是一開放的工業標準，它的開發是為了滿足過程工業中的無線通訊的特定需求。一貫地滿足可靠性、安全性、成本效率和易於使用等的所有特殊要求，參見：https://fieldcommgroup.org/
），ISA100.11a（isa100.11a：工業級無線感測器網路國際標準之一。基於IEEE 802.15.4, 但僅使用其2.4GHz的ISM頻段（不使用Sub-1GHz的頻段）。已經於2014年09月獲得了國際電子電機委員會（IEC）的批准，成為正式國際標準，標準號IEC 62734，參見：http://isa100.isa.org/default.aspx）和Wireless M-Bus（參見：http://www.gsm-modem.de/M2M/m2m-componets/wireless-m-bus/?utm_source=wordtwit，或者：https://en.wikipedia.org/wiki/Meter-Bus）這樣的系統）。
圖5、無線SCADA
圖5、Bentek Systems專門從事工業無線SCADA和遙測解決方案，為石油和天然氣，環境，水，採礦和製造應用提供各種I類DIV 2系統（參見：https://www.scadalink.com/solutions/）
圖6、西門子基於WirelessHART的工業控制解決方案
無線解決方案提供比節省佈線和安裝成本之外更多的好處。用戶也從更快的調試和更高效的維護以及更好的靈活性和移動性之中獲得好處。同時無線技術也確保了工廠中產品品質和安全的提升。最後，所有的這些優勢加在一起就形成了整個工廠的更好的可用性。
圖6西門子的解決方案，參見：http://www.industry.siemens.com.cn/automation/cn/zh/sensor-systems/process-instrumentation/communication-and-software/wirelesshart/Pages/Default.aspx ；
低功耗Wi-Fi：這是M2M領域中有趣的競爭者，它正在以一種經過調整的Wi-Fi系統的形式出現。 Wi-Fi在企業對消費者（B2C：business-to-consumer）和B2B市場中都非常受歡迎，其中安裝了超過20億個接入點，並且活躍成為一個真正有活力的標準化生態系統。只要有Wi-Fi覆蓋的幾乎任何地方都可以採集到M2M資料。有趣的是，它在傳輸資訊時消耗的能量會明顯減少。這主要是因為它僅在需要時才在單跳中傳輸資料，因此要求無線電僅在事件發生時或者按照規律被週期接通。相比之下，ZigBee類技術需要定期收聽鄰居來傳輸資料;這比最簡單的單跳網路消耗更多的能量。因此，像Broadcom 這樣的晶片製造巨頭已經決定在其對IoT和M2M市場的賭注中為更有前途的IEEE 802.11堆疊下注，而放棄IEEE 802.15.4堆疊（參見：https://gigaom.com/2013/05/29/zigbee-and-z-wave-are-out-broadcoms-new-chips-bet-on-bluetooth-and-wi-fi-for-iot/）。
圖7、博通放棄Zigbee轉投wifi
專有蜂窩：蜂窩網路具有覆蓋大面積以達到多個M2M設備的效果並且不需要中繼器或者許多基站的巨大優勢。目前的標準化蜂窩解決方案（2G / 3G / LTE）的問題是與使用這種技術的每個感測器和執行器相關聯的標準化週期相對較慢，許可成本高。專有解決方案已經出現，彌補了這一差距。該領域的著名的玩家是SIGFOX（http://www.sigfox.com/en），Neul（http://www.neul.com/neul/），Cycleo（該公司被semtech收購，http://www.semtech.com/，見：http://investors.semtech.com/releasedetail.cfm?ReleaseID=655335），On-Ramp（https://www.ingenu.com/），最近也是晶片巨頭德州儀器（TI）和意法半導體。這些技術一般來說通道相當窄，從而享受非常大的鏈路預算，並且可以將大量地區的數百個甚至數千個設備連接到單個基站。雖然這些解決方案在技術上非常精細，但由於它們不是標準化的，它們不被認為是可以面向未來的。此外，雖然所述系統能夠保證覆蓋，但它不支援移動性和漫遊（至少截至到目前為止是這樣）。
圖8、專用的蜂窩物聯網解決方案玩家
標準化蜂窩：因此，標準化的蜂窩M2M技術將成為今後未來幾年M2M架構的重要組成部分。蜂窩系統享有全球覆蓋和互通性，允許M2M設備漫遊並能夠處於移動中。
此外，干擾正在通過集中式無線電資源管理（RRM）演算法來處理，這在很大程度上確保不存在共存，延遲或者通過的問題。因此，諸如3GPP，IEEE和ETSI等主要標準化機構開始標準化M2M架構和協議，最近已經3GPP發佈了NB-IoT協議標準，這並不奇怪。
蜂窩M2M的要求
在標準化蜂窩技術可以在M2M空間中使用之前，需要對以下技術需求進行解決，從而實現完全以人為本的通信要求：
將存在大量M2M節點，即比人類連接多幾個數量級的連結數目。越來越多的應用不能容忍延遲，主要是控制方面的應用。
每個節點的流量將比較少，並且主要是上行鏈路中。
節點需要長時間自主運行。
自動安全和信任機制需要準備到位。
總結目前M2M市場比較零碎，各種技術各自為政，每種技術都能能夠找到自己的應用市場，而基於蜂窩的物聯網IoT協議的發佈，如NB-IoT等將有助於改變這種現狀，有利於形成規模應用的市場。
（完）
資料遍歷互聯網，並到達專用伺服器或雲平臺中存儲和樹立以進行進一步的分析。下游（Downstream）：這裡，商業智慧應用於資料，並採取智慧決策。通過控制一些執行器，在控制/服務平臺中顯示一些資訊/警報，或簡單地通知用戶有關該特定M2M應用的問題，這些資訊被推回給客戶。人機界面（HCI：Human–computer interfaces）甚至電腦 - 電腦介面（超出典型的API）將有助於確保M2M技術的順暢實施。
混搭（集錦）（ mash-up）：資料處理和智慧業務平臺可能是新興M2M系統中最重要的組成部分。一般來說，來自機器，人類和互聯網的資料流程將提供智慧分析引擎，從而能夠發現趨勢，優化流程，從而使行業更加有用和高效。
資料流程的這三個組成部分如圖3所示。
圖3、典型的工業M2M交鑰匙解決方案的上游（上），下游（中）和混搭（底部）組件。
圖4、各種M2M技術
至於無線M2M技術的態系統至今依賴於ZigBee和2G / 3G蜂窩技術;然而，新玩家正在進入這個領域，如低功耗Wi-Fi，低功耗藍牙和專有蜂窩系統。這些技術的利弊如下：
ZigBee技術：IEEE 802.15.4及其衍生物被認為是無線感測器網路和M2M應用的聖杯。實際上，隨著最新的IEEE 802.15.4e修訂，它已經成為一種非常節能的技術，即使在多跳網格的情況下也是如此。一般從本質來說在短距離上通常能夠提供相當高的資料速率，但這與M2M的本質相反，M2M主要要求在很大的距離上實現非常低的資料速率。需要頻繁地使用中繼器/閘道以及需要處理連接/無線電規劃的熟練工程師以及在覆蓋和部署/採用方面缺乏全球性的關鍵群體等等這些都阻礙了預測的增長，並且有可能讓技術本身逐漸消亡。 ZigBee及其衍生品從未成為一種技術手段來變成一個全面的解決方案，即成為一個對於核心業務不涉及無線領域的客戶來說也能易於使用的系統。然而，這個社區已經取得了一些其他技術所沒有取得的成就：他們已經滲透到控制界，儘管與以下任何一個系統相比，其技術水準都比較低，但是成為無線SCADA系統（SCADA無線系統用於與控制各種無線元件的SCADA網路建立連接（SCADA：supervisory control and data acquisition (system) 監控與資料獲取（系統）））的認證選擇（如WirelessHART（WirelessHART（無線HART）：針對過程工業的創新，無線HART，是一開放的工業標準，它的開發是為了滿足過程工業中的無線通訊的特定需求。一貫地滿足可靠性、安全性、成本效率和易於使用等的所有特殊要求，參見：https://fieldcommgroup.org/
），ISA100.11a（isa100.11a：工業級無線感測器網路國際標準之一。基於IEEE 802.15.4, 但僅使用其2.4GHz的ISM頻段（不使用Sub-1GHz的頻段）。已經於2014年09月獲得了國際電子電機委員會（IEC）的批准，成為正式國際標準，標準號IEC 62734，參見：http://isa100.isa.org/default.aspx）和Wireless M-Bus（參見：http://www.gsm-modem.de/M2M/m2m-componets/wireless-m-bus/?utm_source=wordtwit，或者：https://en.wikipedia.org/wiki/Meter-Bus）這樣的系統）。
圖5、無線SCADA
圖5、Bentek Systems專門從事工業無線SCADA和遙測解決方案，為石油和天然氣，環境，水，採礦和製造應用提供各種I類DIV 2系統（參見：https://www.scadalink.com/solutions/）
圖6、西門子基於WirelessHART的工業控制解決方案
無線解決方案提供比節省佈線和安裝成本之外更多的好處。用戶也從更快的調試和更高效的維護以及更好的靈活性和移動性之中獲得好處。同時無線技術也確保了工廠中產品品質和安全的提升。最後，所有的這些優勢加在一起就形成了整個工廠的更好的可用性。
圖6西門子的解決方案，參見：http://www.industry.siemens.com.cn/automation/cn/zh/sensor-systems/process-instrumentation/communication-and-software/wirelesshart/Pages/Default.aspx ；
低功耗Wi-Fi：這是M2M領域中有趣的競爭者，它正在以一種經過調整的Wi-Fi系統的形式出現。 Wi-Fi在企業對消費者（B2C：business-to-consumer）和B2B市場中都非常受歡迎，其中安裝了超過20億個接入點，並且活躍成為一個真正有活力的標準化生態系統。只要有Wi-Fi覆蓋的幾乎任何地方都可以採集到M2M資料。有趣的是，它在傳輸資訊時消耗的能量會明顯減少。這主要是因為它僅在需要時才在單跳中傳輸資料，因此要求無線電僅在事件發生時或者按照規律被週期接通。相比之下，ZigBee類技術需要定期收聽鄰居來傳輸資料;這比最簡單的單跳網路消耗更多的能量。因此，像Broadcom 這樣的晶片製造巨頭已經決定在其對IoT和M2M市場的賭注中為更有前途的IEEE 802.11堆疊下注，而放棄IEEE 802.15.4堆疊（參見：https://gigaom.com/2013/05/29/zigbee-and-z-wave-are-out-broadcoms-new-chips-bet-on-bluetooth-and-wi-fi-for-iot/）。
圖7、博通放棄Zigbee轉投wifi
專有蜂窩：蜂窩網路具有覆蓋大面積以達到多個M2M設備的效果並且不需要中繼器或者許多基站的巨大優勢。目前的標準化蜂窩解決方案（2G / 3G / LTE）的問題是與使用這種技術的每個感測器和執行器相關聯的標準化週期相對較慢，許可成本高。專有解決方案已經出現，彌補了這一差距。該領域的著名的玩家是SIGFOX（http://www.sigfox.com/en），Neul（http://www.neul.com/neul/），Cycleo（該公司被semtech收購，http://www.semtech.com/，見：http://investors.semtech.com/releasedetail.cfm?ReleaseID=655335），On-Ramp（https://www.ingenu.com/），最近也是晶片巨頭德州儀器（TI）和意法半導體。這些技術一般來說通道相當窄，從而享受非常大的鏈路預算，並且可以將大量地區的數百個甚至數千個設備連接到單個基站。雖然這些解決方案在技術上非常精細，但由於它們不是標準化的，它們不被認為是可以面向未來的。此外，雖然所述系統能夠保證覆蓋，但它不支援移動性和漫遊（至少截至到目前為止是這樣）。
圖8、專用的蜂窩物聯網解決方案玩家
標準化蜂窩：因此，標準化的蜂窩M2M技術將成為今後未來幾年M2M架構的重要組成部分。蜂窩系統享有全球覆蓋和互通性，允許M2M設備漫遊並能夠處於移動中。
此外，干擾正在通過集中式無線電資源管理（RRM）演算法來處理，這在很大程度上確保不存在共存，延遲或者通過的問題。因此，諸如3GPP，IEEE和ETSI等主要標準化機構開始標準化M2M架構和協議，最近已經3GPP發佈了NB-IoT協議標準，這並不奇怪。
蜂窩M2M的要求
在標準化蜂窩技術可以在M2M空間中使用之前，需要對以下技術需求進行解決，從而實現完全以人為本的通信要求：
將存在大量M2M節點，即比人類連接多幾個數量級的連結數目。越來越多的應用不能容忍延遲，主要是控制方面的應用。
每個節點的流量將比較少，並且主要是上行鏈路中。
節點需要長時間自主運行。
自動安全和信任機制需要準備到位。
總結目前M2M市場比較零碎，各種技術各自為政，每種技術都能能夠找到自己的應用市場，而基於蜂窩的物聯網IoT協議的發佈，如NB-IoT等將有助於改變這種現狀，有利於形成規模應用的市場。
（完）