专利名称：M2m通信模块、m2m终端及其远程管理的系统和方法
技术领域：
本发明涉及物联 网应用技术领域，尤其涉及一种M2M(Machinet0 Machine)通信模块、M2M终端及其远程管理的系统和方法。
背景技术：
M2M原意是机器到机器通信，但从广义上看，所谓M2M应用包括了机器和机器、移动网络和机器、人和机器之间的信息交互，是现阶段物联网的主要应用形式。M2M应用是一种为机器嵌入智能通信终端并以此为核心的、网络化的应用与服务，所述智能终端包括信息采集、存储、逻辑分析判断和传输功能。M2M应用方案在应用平台、远程机器和应用者之间建立信息交互链路，通过M2M系统可以搜集信息、远程设置设备的参数、采集远程工作状态信息或处理联机事务。目前M2M系统已经在诸如交通、电力、农业、水利、工业生产监测管理、环保、城市管理和物流等行业得到广泛应用，为客户节约了大量成本、提高了工作效率同时还改善了服务质量。中国专利申请(申请号200680017963. 6，申请日2006-05-22 ；公开号 CN101180852A，
公开日2008-05_14)提出一种经由IP链路远程管理机器的方法和系统， 但是该发明主要涉及的是被授权用户设备UE通过电信网络远程管理远端设备的方法和系统，并且UE和远端设备都需要基于互联网多媒体子系统IMS来完成消息交互。该发明主要针对M2M业务实现，并没有解决统一管理M2M终端的市场需求。中国专利申请(申请号200910091697. 7，申请日2009-08-28 ；公开号 CN101635879A，
公开日2010-01_27)提出一种无线终端的远程控制系统和方法，该发明通过在控制器和终端之间建立语音通信并发送双音多频信令来实现远程控制功能。该发明适用于开展M2M业务，并未涉及如何统一监控和管理M2M终端本身的工作状态。一个M2M应用系统通常由大量位于应用现场的前端信息采集器和M2M终端以及位于网络侧的业务、管理平台构成。目前使用的M2M终端中，所有终端和管理平台、业务平台以及其他终端之间的交互数据都由主控CPU处理，无线通信模块仅仅是作为一个传输通道被主控CPU通过AT命令(AT Commands)调用完成业务和管理数据的发送和接收。但是这种解决方案在M2M应用领域存在一些不足之处1、无线通信模块本身其实都内嵌有微处理器，其处理能力没有被充分利用；2、管理平台对无线通信模块本身的管理需要经过主控CPU中转，浪费了终端内部处理能力和功耗；3、由于无线模块只能完成无线数据的收发功能，M2M终端的开发工作量较大，不利于M2M应用的推广。综上所述，如何能够充分利用无线模块本身的数据处理能力，实现统一管理分布在各个M2M业务应用中的终端；进一步地降低终端功耗等成为本领域亟待解决的技术问题。
发明内容
本发明要解决的一个技术问题是提供一种M2M通信模块、M2M终端及其远程管理的系统和方法，能够充分利用无线通信模块本身的数据处理能力，实现对该M2M终端的远
程管理。 进一步的，降低整个M2M终端的功耗和成本。本发明的一个方面提供了一种M2M终端的CDMA通信模块，该CDMA通信模块，用于与CDMA网络接入模块建立通信连接，对CDMA信号进行调制、解调、放大和滤波处理，实现基于CDMA网络的语音和数据的交换；与M2M终端上应用处理器、外围存储器、接口电路进行数据交换，实现M2M终端的业务逻辑功能；负责通过内部接口向应用处理器转达来自管理平台的控制指令，接收来自应用处理器的上报信息；以及负责CDMA基带信号的调制和解调处理，基于内置的应用层接口协议，解析和封装与管理平台之间的交互消息，实现对M2M终端的本地和远程管理。本发明的另一个方面提供了一种M2M终端的CDMA通信模块，该CDMA通信模块包括CDMA射频单元和CDMA基带处理和内嵌微处理器单元；其中CDMA射频单元，用于与CDMA 网络接入模块建立通信连接，对CDMA信号进行调制、解调、放大和滤波处理，实现基于CDMA 网络的语音和数据的交换；CDMA基带处理和内嵌微处理器单元，用于与CDMA射频单元交互，接收CDMA射频单元处理后的信号；与M2M终端上外围存储器、接口电路进行数据交换， 实现M2M终端的业务逻辑功能；以及负责CDMA基带信号的调制和解调处理，基于内置的应用层接口协议，解析和封装与管理平台之间的交互消息，实现对M2M终端的本地和远程管理。本发明提供的CDMA通信模块的一个实施例中，应用层接口协议承载在SMS、TCP或 UDP之上，其中的TCP和UDP端口号作为可编辑的参数，能够预先配置或者在线修改。本发明提供的CDMA通信模块的一个实施例中，CDMA通信模块还用于提供外围设备访问M2M终端的物理访问接口 ；获取外围设备的数据或执行控制指令，向上层的数据处理模块提供数据获取与数据输出的接口。本发明提供的CDMA通信模块的一个实施例中，CDMA通信模块向管理平台发送所有非注册消息都在消息尾部加上循环冗余校验摘要值，摘要值由报文体和终端接入密码共同生成，接入密码在终端注册成功后由管理平台通过随机算法生成，并通过SMS方式下发给CDMA通信模块。本发明的另一个方面提供了一种M2M终端，该M2M终端包括CDMA网络接入模块， 用于通过射频、基带电路实现CDMA网络的物理接入；如前所述的CDMA通信模块。本发明的另一个方面提供了一种M2M终端远程管理的系统，该系统包括如前所述的M2M终端；M2M管理平台，用于通过CDMA网络与至少一个M2M终端建立通信连接，解析来自M2M终端的各种消息，完成对M2M终端的远程管理。本发明提供的M2M终端远程管理的系统的一个实施例中，CDMA网络包括短信网关，M2M管理平台和M2M终端通过CDMA网络的短信网关建立SMS连接。本发明提供的M2M终端远程管理的系统的一个实施例中，CDMA网络包括PDSN，M2M 管理平台和M2M终端通过CDMA网络的PDSN建立TCP/IP或UDP/IP连接。本发明提供的M2M终端远程管理的系统的一个实施例中，远程管理包括注册、登陆鉴权、状态报告、参数配置、远程升级、远程唤醒、线路质量检测、告警管理和远程故障分析中的至少任意一种。本发明的另一个方面提供了一种M2M终端远程管理的方法，该方法包括M2M终端的CDMA通信模块接收来自管理平台的指令消息；CDMA通信模块根据接口协议拆封并解析指令消息；根据解析后的指令消息，判断是否需要应用服务器处理；如果不需要，则CDMA通信模块根据解析后的指令消息执行相应的业务处理，并自行生成响应消息体；CDMA通信模块根据接口协议封装消息体生成上报消息；CDMA通信模块将上报消息发送至管理平台；其中，M2M终端和M2M管理平台选自如前所述的M2M终端和M2M管理平台。本发明提供的M2M终端远程管理的方法的一个实施例中，该方法还包括如果需要，CDMA通信模块通过内部接口将解析后的指令消息转发给应用处理器；应用处理器根据解析后的指令消息执行相应的业务处理，并通过内部接口向CDMA通信模块返回响应消息； CDMA通信模块接收响应消息，生成响应消息体。本发明提供的M2M终端远程管理的方法的一个实施例中，CDMA通信模块与应用处理器通过串行接口连接，并通过AT指令调用应用处理器实现二者之间的内部接口控制。 本发明的另一个方面提供了一种M2M终端远程管理的方法，该方法包括接收M2M 终端的CDMA通信模块发送的注册请求；M2M管理平台对注册信息进行校验；M2M管理平台对UIM卡信息进行校验，并对UIM卡关联的IMSI以及M2M终端编号进行逻辑校验；M2M管理平台根据验证结果向M2M终端返回注册通知消息；对于允许注册接入的，通过短信方式下发接入密码，并创建M2M终端编号与IMSI的绑定关系；以及CDMA通信模块变更自身注册状态为已注册；其中，M2M终端和M2M管理平台选自如前所述的M2M终端和M2M管理平台。本发明提供的M2M终端远程管理的方法的一个实施例中，该方法还包括M2M终端启动时，CDMA通信模块进行注册状态的自检测；以及如果为未注册状态，CDMA通信模块向 M2M终端管理平台发送注册请求。本发明提供的M2M终端远程管理的方法的一个实施例中，M2M管理平台对M2M终端的注册信息进行校验进一步包括M2M管理平台校验M2M终端编号是否符合规则、M2M终端是否已经在平台登记、是否已经注销。本发明提供的M2M终端远程管理的方法的一个实施例中，M2M终端的注册信息包括M2M终端的类型、M2M终端的型号、M2M终端的提供商、M2M终端编号、ESN、IMSI、CellID、 M2M终端支持的CDMA网络类型和注册触发的原因中的至少任意一种信息。本发明提供的M2M终端远程管理的方法的一个实施例中，M2M管理平台对UIM卡信息进行校验具体包括校验UIM卡是否已开通，UIM卡的状态是否可用。本发明提供的M2M终端远程管理的方法的一个实施例中，对UIM卡关联的IMSI以及M2M终端编号进行逻辑校验进一步包括如果IMSI已存在绑定关系，表明UIM卡已被其它M2M终端使用并已注册，则M2M管理平台解除绑定关系；如果M2M终端编号已存在绑定关系，表明该M2M终端编号已分配给其它M2M终端或者M2M终端重复注册；结束注册流程。本发明的另一个方面提供了一种M2M终端远程管理的方法，该方法包括M2M终端的CDMA通信模块接收M2M管理平台下发的升级下载通知；CDMA通信模块判断升级下载通知是否是针对应用服务器的；如果不是，CDMA通信模块向升级下载通知中升级软件包的统一资源定位符发起下载；下载服务器接收CDMA通信模块的软件下载请求，根据M2M终端的类型进行适配，并将相应的升级软件发送至M2M终端；CDMA通信模块接收升级软件，完成升级下载操作；其中，M2M终端和M2M管理平台选自如前所述的M2M终端和M2M管理平台。本发明提供的M2M终端远程管理的方法的一个实施例中，该方法还包括在M2M终端的CDMA通信模块接收M2M管理平台下发的升级下载通知之后，CDMA通信模块自检查当前状态是否满足下载要求；如果不支持升级协议或不支持升级配置要求，则M2M终端向M2M 管理平台返回不支持升级的通知，结束升级流程。本发明提供的M2M终端远程管理的方法的一个实施例中，该方法还包括如果是，CDMA通信模块通知应用处理器有新版本需要升级；应用处理器向下载通知中包含的升级软件包的统一资源定位符发起下载；下载服务器接收应用处理器的软件下载请求，根据 M2M终端的类型进行适配，并将相应的升级软件发送至M2M终端。本发明提供的M2M终端远程管理的方法的一个实施例中，下载通知包含验证版本、升级地址和升级协议中的至少任意一种信息。本发明提供的M2M终端远程管理的方法的一个实施例中，该方法还包括M2M终端接收升级软件，完成升级下载操作之后，M2M管理平台生成软件下载日志；以及M2M终端退出通信过程并重新登录。本发明供的M2M通信模块、M2M终端及其远程管理的系统和方法，其利用CDMA通信模块通过解析和响应管理消息，完成注册、登陆、下线、状态报告、参数配置、远程升级、远程唤醒、线路质量检测、远程故障分析等远程管理功能。当管理消息是针对CDMA通信模块本身时，模块将自动做出响应而无需通知主控CPU。采用这种模块可以充分利用无线模块本身的数据处理能力，降低整个M2M终端的功耗和成本，简化主控CPU的设计开发工作。
图1示出本发明实施例提供的一种M2M终端的结构示意图；图2示出本发明提供的M2M终端的另一个实施例的结构示意图；图3示出本发明提供的M2M终端的另一个实施例的结构示意图；图4示出本发明提供的M2M终端的一个具体实施例的结构示意图；图5示出本发明提供的M2M终端的另一个具体实施例的结构示意图；图6示出本发明实施例提供的一种M2M终端远程管理的系统的结构示意图；图7示出本发明提供的M2M终端与M2M管理平台内嵌的接口协议的示意图；图8示出本发明实施例提供的一种M2M终端远程管理的方法的流程图；图9示出本发明实施例提供的一种M2M终端远程管理的方法(注册)的流程图；图10示出本发明提供的M2M终端远程管理的方法(注册)的另一个实施例的流程图；图11示出本发明提供的M2M终端远程管理的方法(注 册)的一个具体实施方式
的流程图；图12示出本发明实施例提供的另一种M2M终端远程管理的方法(升级下载)的流程图；图13示出本发明提供的M2M终端远程管理的方法(升级下载)的另一个实施例的流程图14示出本发明提供的M2M终端远程管理的方法(升级下载)的一个具体实施方式
的流程图。
具体实施例方式下面参照附图对本发明进行更全面的描述，其中说明本发明的示例性实施例。图1示出本发明实施例提供的一种M2M终端的结构示意图。如图1所示，M2M终端100包括CDMA网络接入模块102、通信功能模块104、通信管理模块106、数据处理模块108、业务管理模块110和终端管理模块112。其中CDMA网络接入模块102，用于通过射频、基带电路实现CDMA网络的物理接入。本发明提供的M2M终端的一个实施例中，CDMA网络选自CDMA IX或EV-DO网络。通信功能模块104，用于实现基于CDMA网络的语音和数据的交换。通信管理模块106，用于为M2M终端的业务逻辑提供通信功能的访问接口，实现接入控制和链路管理。数据处理模块108，用于对采集的外设数据进行分析和逻辑运算，并输出控制指令。业务管理模块110，用于协调通信管理模块和数据处理模块，实现M2M终端的业务逻辑功能。终端管理模块112，用于基于应用层接口协议实现对M2M终端的本地和远程管理。本发明提供的M2M终端的一个实施例，M2M终端接收并响应管理平台的指令，其中内置了管理接口协议，采用该协议与M2M管理平台通信。M2M终端具有以下功能接收远程管理平台激活指令、本地故障告警、数据通信、远程升级、数据统计以及端到端的通信交互等功能。图2示出本发明提供的M2M终端的另一个实施例的结构示意图。如图2所示，M2M终端200包括CDMA网络接入模块202、通信功能模块204、通信管理模块206、数据处理模块208、业务管理模块210、终端管理模块212、外设模块214和数据采集与控制模块216，其中；其中CDMA网络接入模块202、通信功能模块204、通信管理模块206、数据处理模块208、业务管理模块210和终端管理模块212可以是与图1所示CDMA 网络接入模块102、通信功能模块104、通信管理模块106、数据处理模块108、业务管理模块 110和终端管理模块112具有相同或相似的功能模块；为简洁起见，这里不再赘述。如图2所示，M2M终端200还包括外设模块214，用于提供外围设备访问M2M终端的物理访问接口 ；例如提供数据量、模拟量、音视频和传感器等外设的物理访问接口。数据采集与控制模块216，用于通过外设模块获取外围设备的数据或执行控制指令，向上层的数据处理模块提供数据获取与数据输出的接口。图3示出本发明提供的M2M终端的另一个实施例的结构示意图。如图3所示，M2M终端300包括CDMA网络接入模块302、通信功能模块304、通信管理模块306、数据处理模块308、业务管理模块310、终端管理模块312、外设模块314和数据采集与控制模块316，其中；其中CDMA网络接入模块202、通信功能模块204、通信管理模块206、数据处理模块208、业务管理模块210和终端管理模块212可以是与图2所示CDMA网络接入模块202、通信管理模块206、数据处理模块208、业务管理模块210、终端管理模块 212、外设模块214和数据采集与控制模块216具有相同或相似的功能模块；为简洁起见，这里不再赘述。如图3所示，通信功能模块304进一步包括数据模块3041、语音模块3042和短信模块3043，其中数据模块3041，用于提供数据呼叫的发起、维持、检测和断开功能，为M2M终端的业务应用提供基于IP的数据交换通信接口。语音模块3042，用于提供语音的呼入呼出、呼叫转移、三方通话功能。短信模块3043，用于提供基于短消息的数据发送、接收接口，实现短消息的收发功能。图4示出本发明提供的M2M终端的一个具体实施例的结构示意图。如图4所示，M2M终端400的一种具体的硬件实现方案，主要包括应用处理器、 FLASH存储器、RAM、供电单元、CDMA通信模块、S401天线和外部接口电路等部分。CDMA通信模块402，用于与CDMA网络接入模块(如S401天线)建立通信连接， 对CDMA信号进行调制、解调、放大和滤波处理，实现基于CDMA网络的语音和数据的交换；与 M2M终端上应用处理器404、外围存储器(如FLASH存储器、RAM)、接口电路进行数据交换， 实现M2M终端的业务逻辑功能；负责通过内部接口向应用处理器转达来自管理平台的控制指令，接收来自应用处理器的上报信息；以及负责CDMA基带信号的调制和解调处理，基于内置的应用层接口协议，解析和封装与管理平台之间的交互消息，实现对M2M终端的本地和远程管理。具体来说，CDMA通信模块402和应用处理器404之间设计内部控制接口和数据接口。其中，数据接口承载业务数据的传送，包括M2M终端采集的前端传感器数据、被控设备工作参数等需要上传的业务数据，M2M业务平台下发的对前端被控设备进行反向控制的参数，以及M2M管理平台下发的对M2M终端进行远程升级的软件包数据等等。控制接口则承载M2M管理平台和终端之间的管理指令消息转发，CDMA通信终端终止上述M2M终端和管理平台之间的管理接口协议，即按照上述管理接口协议对来自管理平台的指令消息进行拆包和解析，对于不涉及应用处理器的管理指令将自行响应而不用转交应用处理器处理，对于需要应用处理器参与处理的管理指令则通过此内部控制接口通知应用处理器，等待应用处理器的反馈后综合自身响应内容按照管理接口协议对消息体进行封装后发送给M2M管理平台，具体流程将在后续的实施例中进行详细描述。对于M2M终端主动发起的上报消息，如注册、登陆、告警等，采用类似方法，不再一一赘述。上述CDMA通信模块自行处理的流程消息包括注册、登陆、下线、线路质量检测等，需要应用处理器参与处理的流程消息包括状态报告、参数配置、远程唤醒、远程故障分析、终端告警、远程升级等。优选的，上述CDMA通信模块和应用处理器之间可以通过串行接口连接，通过一组扩展AT命令来实现它们之间的内部控制接口。应用处理器负责运行终端的固件程序，可以采用32位ARM7或ARM9系列等嵌入式处理器，处理能力一般在40MIPS以上。FLASH存储终端的固件程序等数据，存储容量大于 2MB。采用SDRAM作为随机访问存储(RAM)单元，提供终端固件程序运行所需的缓存空间。 供电单元实现外部电源到内部各工作电压的AC/DC或DC/DC转换，负责给终端各功能单元提供工作电源。CDMA通信模块通过天线S401实现CDMA网络的接入，实现终端的各项业务和管理功能，用于实现至少涉及数据处理模块、通信管理模块、业务管理模块和终端管理模块的功能；以及通过AT指令，CDMA通信模块与应用处理器实现数据信息交互。根据终端应用场合的不同，通常具备数字量输入输出接口、模拟量输入输出接口、串口、以太网口、无线数据接口和传感器接口等的一种或多种外部接口。本发明提供的一种可远程管理的CDMA通信模块，模块中内嵌一套承载在SMS或 TCP或UDP之上的应用层接口协议，应用层接口协议承载在SMS、TCP或UDP之上，其中的TCP 和UDP端口号作为可编辑的参数，能够预先配置或者在线修改。本发明提供的一种可远程管理的CDMA通信模块，通过解析和响应管理消息，完成注册、登陆、下线、状态报告、参数配置、远程升级、远程唤醒、线路质量检测、远程故障分析等远程管理功能。当管理消息是针对CDMA通信模块本身时，模块将自动做出响应而无需通知主控CPU。采用这种模块可以充分利用无线模块本身的数据处理能力，降低整个M2M终端的功耗和成本，简化主控CPU的设计开发工作。图5示出本发明提供的M2M终端的另一个具体实施例的结构示意图。如图5所示，M2M终端500的另一种具体的硬件实现方案，主要包括CDMA通信模块、FLASH存储器、RAM、供电单元、S501天线和外部接口电路等部分；CDMA通信模块进一步包括CDMA射频单元502、CDMA基带处理和内嵌微处理器单元504 ；其中CDMA射频单元502，用于与CDMA网络接入模块(如S501天线)建立通信连接，对 CDMA信号进行调制、解调、放大和滤波处理，实现基于CDMA网络的语音和数据的交换。CDMA基带处理和内嵌微处理器单元504，用于与CDMA射频单元502交互，接收 CDMA射频单元处理后的信号；与M2M终端上外围存储器、接口电路进行数据交换，实现M2M 终端的业务逻辑功能；以及负责CDMA基带信号的调制和解调处理，基于内置的应用层接口协议，解析和封装与管理平台之间的交互消息，实现对M2M终端的本地和远程管理。具体来说，CDMA通信模块负责通过天线S501接入CDMA网络，实现终端各项业务和管理功能，其中包括上述内嵌管理接口协议；FLASH存储终端的固件程序等数据，存储容量大于2MB ；采用SDRAM作为随机访问存储(RAM)单元，提供终端固件程序运行所需的缓存空间；供电单元实现外部电源到内部各工作电压的AC/DC或DC/DC转换，负责给终端各功能单元提供工作电源；根据应用场合的不同，终端通常具备数字量输入输出接口、模拟量输入输出接口、串口、以太网口、无线数据接口和传感器接口等的一种或多种外部接口。本发明提供的一种可远程管理的CDMA通信模块，模块中内嵌一套承载在SMS或 TCP或UDP之上的应用层接口协议，应用层接口协议承载在SMS、TCP或UDP之上，其中的TCP 和UDP端口号作为可编辑的参数，能够预先配置或者在线修改。相比于图4所示的技术方案，该实施例提供的一种可远程管理的CDMA通信模块， 进一步地大大简化了终端开发工作，只要应用本发明的CDMA通信模块，配以简单的外围电路就可以实现M2M终端功能；即通过解析和响应管理消息，完成注册、登陆、下线、状态报告、参数配置、远程升级、远程唤醒、线路质量检测、远程故障分析等远程管理功能。该方案适用于对M2M终端运算能力要求不是很高但是对功耗、成本敏感的应用场合，具体应用场合中可以直接使用CDMA通信模块内嵌的微处理器作为整个终端的主控单元，从而省去原先的主控CPU，进一步降低了损耗、节省了成本。
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图6示出本发明实施例提供的一种M2M终端远程管理的系统的结构示意图。如图6所示，一种M2M终端远程管理的系统600包括M2M终端和M2M管理平台； 其中M2M终端可以采用如前述图4或5对应的实施例中所描述的任意一种的M2M终端。M2M管理平台，用于通过CDMA网络与至少一个M2M终端建立通信连接，解析来自 M2M终端的各种消息，完成对M2M终端的远程管理。具体来说，M2M管理平台是对终端进行远程管理和监控，包括注册、登陆鉴权、状态报告、参数配置、远程升级、远程唤醒、线路质量检测、告警管理和远程故障分析中的至少任意一种；并为M2M行业应用系统提供终端管理服务的中间平台，实现终端接入控制、终端管理、终端远程升级、行业应用系统接入和管理、 业务运营管理和平台管理等功能。管理平台支持运营商、终端厂商、政企客户、SP等相关管理员或操作员进行终端管理及业务承载管理的功能。本发明提供的M2M终端远程管理的系统的一个实施例中，CDMA网络选自CDMA IX 或EV-DO网络。进一步的，CDMA网络包括短信网关，M2M管理平台和M2M终端通过CDMA 网络的短信网关建立SMS连接；CDMA网络包括分组业务数据节点设备(PDSN，PacketData Serving Node)，M2M管理平台和M2M终端通过CDMA网络的PDSN建立TCP/IP或UDP/IP连接。本发明提供的M2M终端远程管理的系统中，CDMA网络承载M2M终端与管理平台之间的通信。CDMA网络提供分组数据通信能力，通过短信网关和短消息中心实现短信收发。 PDSN设备负责满足大量M2M终端的点到点协议(PPP，Point to Point Protocol)长连接在线请求；短信网关提供可靠即时的处理，确保短信息能及时可靠的在管理平台和M2M终端之间的收发。图7示出本发明提供的M2M终端与M2M管理平台内嵌的接口协议的示意图。M2M终端中的CDMA通信模块和管理平台通过CDMA网络建立通信链路，然后通过上述通信链路交互消息，完成对M2M终端的远程管理。如图7所示，所述交互消息由预先定义的承载在SMS、TCP或UDP之上的应用层接口协议封装，其中的TCP和UDP端口号作为可配置参数，可以预先配置或在线修改。终端向平台发送的除注册消息之外的所有消息，均需要在消息尾部加上循环冗余校验(CRC，Cyclic Redundancy Check)摘要值，CRC摘要值由报文体和终端接入密码共同生成，其中的接入密码在终端注册成功后由平台通过随机算法生成并下发给终端。M2M终端中的CDMA通信模块和管理平台通过解析和响应来自对方的管理消息，完成注册、登陆鉴权、下线、状态报告、参数配置、远程升级、远程唤醒、线路质量检测、 告警管理和远程故障分析等管理功能。本发明提供的M2M终端远程管理的系统的一个实施例，同时支持SMS、UDP和TCP 三种承载方式。无论使用短信、TCP还是UDP传输，不影响平台与终端的交互过程。以下用注册流程和远程升级流程来进一步说明终端远程管理系统的功能实现方式。图8示出本发明实施例提供的一种M2M终端远程管理的方法的流程图。如图8所示，一种M2M终端远程管理的方法流程800包括步骤802，M2M终端的 CDMA通信模块接收来自管理平台的指令消息。其中，M2M终端选自图4所示实施例中提及的M2M终端，所述M2M管理平台选自图6所示实施例中提及的M2M管理平台。步骤804，CDMA通信模块根据接口协议拆封并解析指令消息。
步骤806，根据解析后的指令消息，判断是否需要应用服务器处理。如果不需要，则执行步骤808 ；否则执行步骤809。步骤808，CDMA通信模块根据解析后的指令消息执行相应的业务处理，并自行生成响应消息体。步骤809，CDMA通信模块通过内部接口将解析后的指令消息转发给应用处理器。步骤810，应用处理器根据解析后的指令消息执行相应的业务处理，并通过内部接口向CDMA通信模块返回响应消息。步骤811，CDMA通信模块接收响应消息，生成响应消息体。步骤812，CDMA通信模块根据接口协议封装消息体生成上报消息；步骤813，CDMA通信模块将上报消息发送至管理平台。本发明提供的M2M终端远程管理的方法的一个实施例中，CDMA通信模块与应用处理器通过串行接口连接，并通过AT指令调用应用处理器实现二者之间的内部接口控制。图9示出本发明实施例提供的一种M2M终端远程管理的方法(注册)的流程图。注册的最主要目的是对用户识别卡(UIM，User IdentityModel)和终端的合法性进行认证和绑定。在终端首次加电或终端中的UIM卡被替换，均需要向平台发起注册请求。注册完成之后，在终端和平台双方都保存了 UIM卡中的国际移动用户识别码(IMSI， International Mobile Subscriber Identity)和终端编号二者的对应关系、终端的注册状态等信息。平台向该IMSI对应的手机号码发送短信包含其登录密码，终端无需回应。如图9所示，M2M终端远程管理的方法流程900包括步骤902，接收M2M终端的 CDMA通信模块发送的注册请求。本实施例中涉及的M2M终端可以选自图4或5所示实施例中提及的M2M终端，M2M管理平台可以选自图6所示实施例中提及的M2M管理平台。步骤904，M2M管理平台对注册信息进行校验。通过校验后，执行步骤906。本发明提供的M2M终端远程管理的方法的一个实施例中，M2M管理平台对M2M终端的注册信息进行校验包括M2M管理平台校验M2M终端编号是否符合规则、M2M终端是否已经在平台登记、是否已经注销；M2M终端的注册信息包括M2M终端的类型、M2M终端的型号、M2M终端的提供商、M2M终端编号、ESN、IMSI、CelllD、M2M终端支持的CDMA网络类型和注册触发的原因中的至少任意一种信息。步骤906，M2M管理平台对UIM卡信息进行校验，并对UIM卡关联的IMSI以及M2M 终端编号进行逻辑校验。本发明提供的M2M终端远程管理的方法的一个实施例中，M2M管理平台对UIM卡信息进行校验具体包括校验UIM卡是否已开通，UIM卡的状态是否可用。通过校验后，执行步骤908。步骤908，M2M管理平台根据验证结果向M2M终端返回注册通知消息；对于允许注册接入的，通过短信方式下发接入密码，并创建M2M终端编号与IMSI的绑定关系。步骤910，CDMA通信模块变更自身注册状态为已注册。图10示出本发明提供的M2M终端远程管理的方法(注册)的另一个实施例的流程图。如图10所示，M2M终端远程管理的方法流程1000包括步骤1001、1002-1012，其中步骤1002-1010可以分别执行与图9所示的步骤902-910相同或相似的技术内容，为简洁起见，这里不再赘述其技术内容。
如图10所示，在步骤1002之前，执行步骤1001，M2M终端启动时，CDMA通信模块进行注册状态的自检测。如果M2M终端为未注册状态，CDMA通信模块向M2M终端管理平台发送注册请求。否则，执行步骤1012。步骤1004 “M2M管理平台对注册信息进行校验”，如果未通过校验，例如终端编号不符合规则、终端已经在平台登记、已经注销，则执行步骤1012。步骤1006 "M2M管理平台对UIM卡信息进行校验，并对UIM卡关联的IMSI以及 M2M终端编号进行逻辑校验”，如果未通过校验，例如UIM卡未开通、状态不可用等校验出错情形的话，则执行步骤1012。步骤1012，结束注册流程。图11示出本发明提供的M2M终端远程管理的方法(注册)的一个具体实施方式
的流程图。如图11所示，M2M终端远程管理的方法(注册)包括步骤SllOl :M2M终端加电启动。步骤S1102 :CDMA通信模块检测终端状态是否为未注册状态，如果为未注册状态则转到步骤S1103，否则结束该流程。步骤Sl 103 =CDMA通信模块发送注册请求到M2M管理平台。步骤S1104:M2M管理平台对终端信息进行校验，包括终端编号是否符合规则、终端是否已经在平台登记、是否已经注销，如果校验出错，结束注册流程。步骤Sl 105 :M2M管理平台对UIM卡信息进行校验，包括UIM卡是否开通、状态是否可用，如果校验出错，结束注册流程。步骤S1106 :M2M管理平台对UIM关联的IMSI信息、终端编号进行逻辑校验；如果 IMSI已存在绑定关系，表明UIM卡已被其它M2M终端使用并已注册，则M2M管理平台解除绑定关系；如果M2M终端编号已存在绑定关系，表明该M2M终端编号已分配给其它M2M终端或者M2M终端重复注册；结束注册流程。步骤S1107 :M2M管理平台根据验证结果向M2M终端返回注册结果，通过短信方式下发接入密码，并创建终端编号与IMSI的绑定关系。步骤S1108 :CDMA通信模块变更自身注册状态为已注册。图12示出本发明实施例提供的另一种M2M终端远程管理的方法(升级下载)的流程图。在M2M终端有最新的软件版本需要升级时，M2M平台向M2M终端下发下载通知。 M2M终端可根据通知中的内容检查当前终端状态是否满足下载要求并向平台发送下载通知的响应消息，如果满足则立即下载。如果M2M终端不支持该升级协议或其它原因不支持升级，则在通知回应报文的响应中列明原因。由于终端软件升级会涉及CDMA通信模块的升级和应用处理器软件的升级，因此升级流程会涉及CDMA通信模块和应用处理器之间内部控制接口的消息转发。终端远程升级的具体流程如下如图12所示，M2M终端远程管理的方法流程1200包括步骤1202，M2M终端的CDMA 通信模块接收M2M管理平台下发的升级下载通知。本发明提供的M2M终端远程管理的方法的一个实施例中，下载通知包含验证版本、升级地址和升级协议中的至少任意一种信息。 本实施例中涉及的M2M终端可以选自图4所示的实施例中提及的M2M终端，M2M管理平台可以选自图6所示的实施例中提及的M2M管理平台。步骤1204，CDMA通信模块判断升级下载通知是否是针对应用服务器的。如果不是，则执行步骤1206 ；否则，执行步骤1207。步骤1206，CDMA通信模块向升级下载通知中升级软件包的统一资源定位符发起下载。步骤1207，CDMA通信模块通知应用处理器有新版本需要升级。步骤1208，应用处理器向下载通知中包含的升级软件包的统一资源定位符发起下载；步骤1209，下载服务器接收应用处理器的软件下载请求，根据M2M终端的类型进行适配，并将相应的升级软件发送至M2M终端。步骤1210，CDMA通信模块接收升级软件，完成升级下载操作。本发明提供的M2M终端远程管理的方法的一个实施例中，在步骤1208之后，还可以执行如下步骤M2M终端接收升级软件，完成升级下载操作之后，M2M管理平台生成软件下载日志；以及M2M终端退出通信过程并重新登录。图13示出本发明提供的M2M终端远程管理的方法的另一个实施例的流程图。如图13所示，M2M终端远程管理的方法流程1300包括步骤1302-1310，其中步骤1302、1304-1310可以分别执行与图12所示的步骤1202、1204-1210相同或相似的技术内容，为简洁起见，这里不再赘述其技术内容。如图13所示，在步骤1302 "M2M终端的CDMA通信模块接收M2M管理平台下发的升级下载通知”之后，执行步骤1303，CDMA通信模块自检查当前状态是否满足下载要求。如果满足要求，则执行步骤1304 ；否则执行步骤1305。步骤1305，如果不支持升级协议或不支持升级配置要求，则M2M终端向M2M管理平台返回不支持升级的通知，结束升级流程。图14示出本发明提供的M2M终端远程管理的方法(升级下载)的一个具体实施方式
的流程图。如图14所示，M2M终端远程管理的方法(远程升级流程)包括步骤S1401 :M2M管理平台向M2M终端下发下载通知，其中包含了验证版本、升级地址和升级协议等信息。步骤S1402 通信模块检查终端当前状态是否满足下载要求，并向平台发送响应消息，如果不支持升级协议或其它原因不支持升级，则在通知回应报文的响应中列明原因， 结束升级流程；否则进入下一步操作。步骤S1403 :CDMA通信模块检查此升级通知是否针对应用处理器。如果不是，则向下载通知中包含的升级软件包的统一资源定位符发起下载；否则执行步骤S1405。步骤S1404 下载服务器接收CDMA通信模块的软件下载请求，根据CDMA通信模块的类型进行适配，将指定版本下载到终端。步骤S1405 :CDMA通信模块通知应用处理器有新版本需要升级，其中包括升级地
址f曰息。步骤S1406 应用处理器向下载通知中包含的升级软件包的统一资源定位符发起下载。
步骤S1407 下载服务器接收应用服务器的软件下载请求，根据M2M终端的类型进行适配，将指定版本下载到终端。步骤S1408 下载完成后，平台生成软件下载日志。步骤S1409 终端在接收升级文件成功后，须退出通信过程，并重新登录。需要说明的是为了表述清晰，上述实施例采用CDMA无线网络来说明M2M终端和 M2M管理平台之间的交互消息是如何承载的。但是本领域的技术人员根据本发明的教导能够清楚的知晓，基于同样的发明思想，任何提供广域覆盖的无线通信网络、有线通信网络或者二者的混合网络都可以完成相同的承载功能。参考前述本发明示例性的描述，本领域技术人员可以清楚的知晓本发明具有以下优点1、本发明提供的M2M通信模块、M2M终端及其远程管理的系统和方法的一个实施例，其利用CDMA通信模块通过解析和响应管理消息，完成注册、登陆、下线、状态报告、参数配置、远程升级、远程唤醒、线路质量检测、远程故障分析等远程管理功能。当管理消息是针对CDMA通信模块本身时，模块将自动做出响应而无需通知主控CPU。采用这种模块可以充分利用无线模块本身的数据处理能力，降低整个M2M终端的功耗和成本，简化主控CPU的设计开发工作。2、本发明提供的M2M通信模块、M2M终端及其远程管理的系统和方法的一个实施例，其利用CDMA通信模块，配以简单的外围电路就可以实现M2M终端功能；即通过解析和响应管理消息，完成注册、登陆、下线、状态报告、参数配置、远程升级、远程唤醒、线路质量检测、远程故障分析等远程管理功能。该方案适用于对M2M终端运算能力要求不是很高但是对功耗、成本敏感的应用场合，具体应用场合中可以直接使用CDMA通信模块内嵌的微处理器作为整个终端的主控单元，从而省去原先的主控CPU，进一步降低了损耗、节省了成本。3、本发明提供的M2M通信模块、M2M终端及其远程管理的系统和方法的一个实施例，M2M终端中模块和应用处理器之间定义扩展AT命令，用于向应用处理器转达来自管理平台的控制指令、收集来自应用处理器的上报信息，实现通过通信模块管理整个终端的目的；终端可以直接使用AT指令实现平台对终端的管理，而不必实现复杂的管理通信协议。4、本发明提供的M2M通信模块、M2M终端及其远程管理的系统和方法的一个实施例，同时支持SMS、UDP和TCP三种承载方式；无论使用短信、TCP还是UDP传输，不影响平台与终端的交互过程。5、本发明提供的M2M通信模块、M2M终端及其远程管理的系统和方法具有良好的扩展性，在现有的远程管理功能(包括注册、登陆鉴权、状态报告、参数配置、远程升级、远程唤醒、线路质量检测、告警管理和远程故障分析)基础上，用户可以根据业务需要灵活自定义新的TLV完成个性化管理功能。此外，本发明提供的M2M终端、M2M终端远程管理的系统及方法具有良好的兼容性，根据不同的终端处理能力和网络流量限制，用户可以选择不同的管理模式和安全级别。本发明的描述是为了示例和描述起见而给出的，而并不是无遗漏的或者将本发明限于所公开的形式。很多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显然的。选择和描述实施例是为了更好说明本发明的原理和实际应用，并且使本领域的普通技术人员能够理解本发明从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。
权利要求
1.一种M2M终端的CDMA通信模块，其特征在于，所述CDMA通信模块，用于与CDMA网络接入模块建立通信连接，对CDMA信号进行调制、解调、放大和滤波处理，实现基于CDMA网络的语音和数据的交换；与M2M终端上应用处理器、外围存储器、接口电路进行数据交换， 实现所述M2M终端的业务逻辑功能；负责通过内部接口向应用处理器转达来自管理平台的控制指令，接收来自所述应用处理器的上报信息；以及负责CDMA基带信号的调制和解调处理，基于内置的应用层接口协议，解析和封装与管理平台之间的交互消息，实现对所述M2M 终端的本地和远程管理。
2.—种M2M终端的CDMA通信模块，其特征在于，所述CDMA通信模块包括CDMA射频单元、CDMA基带处理和内嵌微处理器单元；其中所述CDMA射频单元，用于与CDMA网络接入模块建立通信连接，对CDMA信号进行调制、 解调、放大和滤波处理，实现基于CDMA网络的语音和数据的交换；所述CDMA基带处理和内嵌微处理器单元，用于与所述CDMA射频单元交互，接收所述 CDMA射频单元处理后的信号；与M2M终端上外围存储器、接口电路进行数据交换，实现所述 M2M终端的业务逻辑功能；以及负责CDMA基带信号的调制和解调处理，基于内置的应用层接口协议，解析和封装与管理平台之间的交互消息，实现对所述M2M终端的本地和远程管理。
3.根据权利要求1或2所述的CDMA通信模块，其特征在于，所述应用层接口协议承载在SMS、TCP或UDP之上，其中的TCP和UDP端口号作为可编辑的参数，能够预先配置或者在线修改。
4.根据权利要求1或2所述的CDMA通信模块，其特征在于，所述CDMA通信模块还用于提供外围设备访问所述M2M终端的物理访问接口 ；获取所述外围设备的数据或执行控制指令，向上层的数据处理模块提供数据获取与数据输出的接口。
5.根据权利要求1或2所述的CDMA通信模块，其特征在于，所述CDMA通信模块向所述管理平台发送所有非注册消息都在消息尾部加上循环冗余校验摘要值，所述摘要值由报文体和终端接入密码共同生成，所述接入密码在终端注册成功后由所述管理平台通过随机算法生成，并通过SMS方式下发给所述CDMA通信模块。
6.一种M2M终端，其特征在于，所述M2M终端包括CDMA网络接入模块，用于通过射频、基带电路实现CDMA网络的物理接入；如权利要求1或2所述的CDMA通信模块。
7.一种M2M终端远程管理的系统，其特征在于，所述系统包括如权利要求6所述的M2M终端；M2M管理平台，用于通过所述CDMA网络与至少一个所述M2M终端建立通信连接，解析来自所述M2M终端的各种消息，完成对所述M2M终端的远程管理。
8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述CDMA网络包括短信网关，所述M2M管理平台和所述M2M终端通过所述CDMA网络的短信网关建立SMS连接。
9.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述CDMA网络包括PDSN，所述M2M管理平台和所述M2M终端通过所述CDMA网络的PDSN建立TCP/IP或UDP/IP连接。
10.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述远程管理包括注册、登陆鉴权、状态报告、参数配置、远程升级、远程唤醒、线路质量检测、告警管理和远程故障分析中的至少任意一种。
11.一种M2M终端远程管理的方法，其特征在于，所述方法包括 M2M终端的CDMA通信模块接收来自管理平台的指令消息； 所述CDMA通信模块根据接口协议拆封并解析所述指令消息； 根据解析后的指令消息，判断是否需要应用服务器处理；如果不需要，则所述CDMA通信模块根据所述解析后的指令消息执行相应的业务处理， 并自行生成响应消息体；所述CDMA通信模块根据所述接口协议封装所述消息体生成上报消息； 所述CDMA通信模块将所述上报消息发送至管理平台；其中，所述M2M终端和所述M2M管理平台选自权利要求7所述的M2M终端和M2M管理D ο
12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述方法还包括如果需要，所述CDMA通信模块通过内部接口将所述解析后的指令消息转发给所述应用处理器；所述应用处理器根据所述解析后的指令消息执行相应的业务处理，并通过所述内部接口向所述CDMA通信模块返回响应消息；所述CDMA通信模块接收所述响应消息，生成所述响应消息体。
13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述CDMA通信模块与所述应用处理器通过串行接口连接，并通过AT指令调用所述应用处理器实现二者之间的内部接口控制。
14.一种M2M终端远程管理的方法，其特征在于，所述方法包括 接收M2M终端的CDMA通信模块发送的注册请求；M2M管理平台对所述注册信息进行校验；所述M2M管理平台对UIM卡信息进行校验，并对所述UIM卡关联的IMSI以及M2M终端编号进行逻辑校验；所述M2M管理平台根据验证结果向M2M终端返回注册通知消息；对于允许注册接入的， 通过短信方式下发接入密码，并创建所述M2M终端编号与所述IMSI的绑定关系；以及所述CDMA通信模块变更自身注册状态为已注册；其中，所述M2M终端和所述M2M管理平台选自权利要求7所述的M2M终端和M2M管理D ο
15.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，所述方法还包括 所述M2M终端启动时，所述CDMA通信模块进行注册状态的自检测；以及如果为未注册状态，所述CDMA通信模块向所述M2M终端管理平台发送注册请求。
16.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，所述M2M管理平台对所述注册信息进行校验进一步包括所述M2M管理平台校验所述M2M终端编号是否符合规则、M2M终端是否已经在平台登记、是否已经注销。
17.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，所述注册信息包括所述M2M终端的类型、所述M2M终端的型号、所述M2M终端的提供商、所述M2M终端编号、ESN、IMSI, CellID, M2M终端支持的CDMA网络类型和注册触发的原因中的至少任意一种信息。
18.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，所述M2M管理平台对UIM卡信息进行校验具体包括校验所述UIM卡是否已开通，所述UIM卡的状态是否可用。
19.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，对所述UIM卡关联的IMSI以及M2M终端编号进行逻辑校验进一步包括如果所述IMSI已存在绑定关系，表明所述UIM卡已被其它M2M终端使用并已注册，则所述M2M管理平台解除所述绑定关系；如果所述M2M终端编号已存在绑定关系，表明该M2M终端编号已分配给其它M2M终端或者所述M2M终端重复注册；结束注册流程。
20.—种M2M终端远程管理的方法，其特征在于，所述方法包括 M2M终端的CDMA通信模块接收M2M管理平台下发的升级下载通知； 所述CDMA通信模块判断所述升级下载通知是否是针对应用服务器的；如果不是，所述CDMA通信模块向所述升级下载通知中升级软件包的统一资源定位符发起下载；下载服务器接收所述CDMA通信模块的软件下载请求，根据M2M终端的类型进行适配， 并将相应的升级软件发送至所述M2M终端；所述CDMA通信模块接收所述升级软件，完成升级下载操作；其中，所述M2M终端和所述M2M管理平台选自权利要求7所述的M2M终端和M2M管理D ο
21.根据权利要求20所述的方法，其特征在于，所述方法还包括在Μ2Μ终端的CDMA通信模块接收Μ2Μ管理平台下发的升级下载通知之后，所述CDMA 通信模块自检查当前状态是否满足下载要求；如果不支持升级协议或不支持升级配置要求，则所述Μ2Μ终端向所述Μ2Μ管理平台返回不支持升级的通知，结束升级流程。
22.根据权利要求20所述的方法，其特征在于，所述方法还包括如果是，所述CDMA通信模块通知所述应用处理器有新版本需要升级； 所述应用处理器向下载通知中包含的升级软件包的统一资源定位符发起下载； 下载服务器接收所述应用处理器的软件下载请求，根据Μ2Μ终端的类型进行适配，并将相应的升级软件发送至所述Μ2Μ终端。
23.根据权利要求20所述的方法，其特征在于，所述下载通知包含验证版本、升级地址和升级协议中的至少任意一种信息。
24.根据权利要求20所述的方法，其特征在于，所述方法还包括所述Μ2Μ终端接收所述升级软件，完成升级下载操作之后，所述Μ2Μ管理平台生成软件下载日志；以及所述Μ2Μ终端退出通信过程并重新登录。
全文摘要
本发明公开一种M2M通信模块、M2M终端及其远程管理的系统和方法，该CDMA通信模块，用于与CDMA网络接入模块建立通信连接，对CDMA信号进行调制、解调、放大和滤波处理，实现基于CDMA网络的语音和数据的交换；与M2M终端上应用处理器、外围存储器、接口电路进行数据交换，实现M2M终端的业务逻辑功能；负责通过内部接口向应用处理器转达来自管理平台的控制指令，接收来自应用处理器的上报信息；以及负责CDMA基带信号的调制和解调处理，基于内置的应用层接口协议，解析和封装与管理平台之间的交互消息，实现对M2M终端的本地和远程管理。本发明M2M通信模块能够充分利用无线通信模块本身的数据处理能力，实现对该M2M终端的远程管理，并进一步降低整个M2M终端的功耗和成本。
文档编号H04W24/04GK102378223SQ201010261100
公开日2012年3月14日 申请日期2010年8月24日 优先权日2010年8月24日
发明者黄海昆 申请人:中国电信股份有限公司