CN102497630B - 一种m2m设备及其实现业务的方法、智能卡和通信模组 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种M2M设备及其实现业务的方法，该M2M设备用于与M2M平台和M2M业务终端通信，所述M2M设备包括智能卡、通信模组、M2M业务终端，所述智能卡包括至少一个M2M应用模块，所述M2M应用模块通过所述通信模组向M2M业务终端发送操作指令；所述M2M业务终端根据所述操作指令进行相应的操作。本发明由卡上的M2M应用模块通过操作指令来控制M2M业务终端的行为，便于M2M应用的快速开发、部署以及远程维护。

Description

一种M2M设备及其实现业务的方法、智能卡和通信模组

技术领域

本发明涉及物联通信技术领域，尤其涉及一种以智能卡为核心的M2M设备及其实现业务的方法、智能卡和通信模组。

背景技术

M2M(Machine to Machine，机器与机器)指机器与机器之间的通信，是物联网应用最重要的表现方式。M2M应用主要由两部分构成，即M2M设备和M2M系统，M2M系统包括M2M行业应用和M2M平台，如图1所示，M2M平台是终端上传数据的会聚点，对分散的M2M设备进行监控；M2M设备通过移动通信网络与M2M平台进行通信；M2M设备与M2M应用业务配合完成具体的行业应用。

目前的M2M应用中，关键环节是M2M设备部分，M2M设备部分一般包括通信模组、用户识别卡集成电路及M2M业务终端，用户识别卡集成电路，用于在上行方向或下行方向，通过移动通信网络传输时进行入网鉴权。

由于现有的M2M应用由M2M业务终端来采集并处理数据后通过通信模组上传平台，通信模组和M2M业务终端交互目前没有标准，通信模组需要根据不同业务需求进行定制，以实现与实现不同类型的M2M业务终端间的通信，当M2M业务类型更改，需要相应地定制通信模组，导致M2M应用实现方式依赖终端制造商提供的专用开发库或AT(即Attention)指令，应用程序的实现、维护困难。

发明内容

本发明提供一种M2M设备及其实现业务的方法、智能卡和通信模组，用以解决现有技术中M2M应用实现方式依赖终端制造商提供的专用开发库或AT指令，应用的程序的实现、维护困难问题。

本发明提供一种M2M设备，用于与M2M平台和M2M业务终端通信，所述M2M设备包括智能卡、通信模组、M2M业务终端，其中，

所述智能卡包括至少一个M2M应用模块，所述M2M应用模块通过所述通信模组向M2M业务终端发送操作指令；

所述M2M业务终端根据所述操作指令进行相应的操作。

本发明还提供一种智能卡，包括至少一个M2M应用模块，所述M2M应用模块通过所述通信模组向M2M业务终端发送操作指令，以使所述M2M业务终端根据所述操作指令进行相应的操作。

本发明还提供一种通信模组，包括物理接口模块和接口协议模块，所述物理接口模块分别与M2M设备和M2M业务终端连接，其中，

所述操作指令为M2M业务终端可执行的指令，所述接口协议模块将从M2M设备中M2M应用模块接收的操作指令，直接发送到M2M业务终端执行；

或所述接口协议模块对M2M设备中M2M应用模块发送的操作指令进行解释，得到M2M业务终端可执行的指令或指令组，并发送给M2M业务终端执行。

本发明还提供一种M2M设备实现业务的方法，所述M2M设备包括智能卡、通信模组、M2M业务终端，其中，

智能卡中的M2M应用模块通过通信模组向M2M业务终端发送操作指令；

所述M2M业务终端根据所述操作指令进行相应的操作。

利用本发明提供的M2M设备及其实现业务的方法、智能卡及应用于M2M设备的通信模组，具有以下有益效果：本发明提供的基于智能卡的M2M应用模块，实现M2M应用就不直接依赖通信模组操作业务终端，而由卡上的M2M应用模块来控制M2M业务终端的行为，包括数据采集模式，工作状态等，便于M2M应用的快速开发、部署以及远程维护。

附图说明

图1为M2M平台以及M2M设备通信示意图；

图2为M2M设备内部的部件组成图；

图3为本发明实施例中智能卡软件结构图；

图4a～图4c为本发明实施例中通信模组中接口协议模块一种实现方式结构图；

图5a～图5c为本发明实施例中通信模组中接口协议模块另一种实现方式结构图；

图6为本发明实施例中UICC、通信模组以及M2M平台通信协议示意图；

图7为本发明实施例中UICC、通信模组以及M2M业务终端通信协议示意图；

图8为本发明实施例中M2M平台、UICC、通信模组以及M2M业务终端交互时序图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明提供的M2M设备及其实现业务的方法、智能卡及通信模组进行更详细地说明。

本发明的M2M设备，用于与M2M平台和M2M业务终端通信，如图2所示，包括智能卡、通信模组和M2M业务终端，其中，

所述智能卡包括至少一个M2M应用模块，所述M2M应用模块通过所述通信模组向M2M业务终端发送操作指令；

所述M2M业务终端根据所述操作指令进行相应的操作。

本发明实施例提供的M2M设备，由于由智能卡上的M2M应用模块向业务终端发送操作指令，而通信模组不起主动作用，因此，可以采用符合一定规定规范的通信模组，而智能卡的开发相对来说更灵活，如可以根据不同通信的流程在智能卡设置调用不同命令实现等，克服了针对不同的业务终端需要专门定制通信模组的问题。

优选地，所述M2M应用模块通过所述通信模组向M2M业务终端发送操作指令，包括以下几种情况：

1)所述操作指令为M2M业务终端可执行的指令，所述通信模组将从M2M应用模块接收的操作指令，直接发送到M2M业务终端执行；

2)所述通信模块对M2M应用模块发送的操作指令进行解释，得到M2M业务终端可执行的指令或指令组，并发送给M2M业务终端执行；

所述M2M业务终端根据所述操作指令(包括直接发送过来的操作指令，或发送过来的指令或指令组)进行相应的操作如控制业务终端的传感器采集数据后，通信模块将得到的操作结果，返回到M2M应用模块。

对于1)、2)的情况，M2M应用模块需要接口协议，即M2M应用模块想要通信模组执行任务，通信模组应该能够理解，优选地，本发明实施例中智能卡支持CAT(Card Application Toolkit，卡应用工具箱)应用，M2M应用模块通过调用CAT中的主动式命令，并将调用的主动式命令与操作指令携带同时发送到通信模组；所述通信模组具体根据发送过来的主动式命令，确定需要进行哪些操作，如根据操作指令控制M2M业务终端进行业务操作，对于情况1)，通信模组根据接收的主动式命令，确定需要将操作指令直接发送给M2M业务终端，这里的操作指令为高级设备指令，需要M2M业务终端进一步解析；对于情况2)，通信模组根据接收的主动式命令，确定还需进一步对操作指令进行解释，将解释得到的指令或指令组发送给M2M业务终端，这里的指令或指令组为M2M业务终端可以直接执行的底层指令。优选地，在激活智能卡上的卡应用工具箱CAT时，智能卡会使用CAT应用中的主动式命令。

CAT应用可以使用符合CAT规范的M2M相关的主动式命令，这样，如果实现M2M业务，则可以调用CAT应用中相应的主动式命令，如果业务类型发生改变，只需要修改CAT应用即可，即通过改变CAT应用来改变M2M业务终端的行为。本发明不直接依赖通信模组操作业务终端，便于M2M应用的快速开发、部署以及远程维护。

优选地，智能卡支持预先设置缺省的CAT，所述缺省的CAT支持M2M业务终端信息的查询功能，及支持远程管理CAT功能，或通过空中下载OTA方式动态下载CAT，因此，M2M平台可以远程管理CAT，通过下载不同的CAT，实现各种类型的M2M业务逻辑。如在业务类型发生改变，对CAT应用中主动式命令进行删除或增加等更新。

智能卡和通信模组可以采用标准化的接口，因此智能卡可以通过这些标准化的接口，使用主动命令要求通信模组完成特定任务。

优选地，CAT中的主动式命令，包括CAT规范定义的本地承载独立协议BIP相关的主动命令或扩充的主动式命令，具体地，所述通信模组将从M2M应用模块接收的操作指令，直接发送到M2M业务终端时，所述通信模组利用本地承载独立协议BIP相关的主动式命令实现；通信模组将解释得到的指令或指令组发送给M2M业务终端时，通信模组利用扩充的专用主动式命令实现。

本实施例所述的扩充的M2M专用的主动式命令，具体是指在本地承载独立协议BIP相关的主动式命令基础上，新定义M2M专用的主动式命令，而通信模组能够按照定义解析并支持实现新定义的这些主动式命令。因此，只要通信模组实现功能完善的接口连接M2M业务终端，就可以识别并实现相应的主动式命令，与M2M业务终端配合完成对M2M业务终端的操作，基于智能卡的CAT应用实现M2M应用就不直接依赖通信模组操作业务终端，便于M2M应用的快速开发、部署以及远程维护。

通信模组可以采用各种不同的实现技术、提供各种不同功能连接M2M业务终端以及各种与M2M平台通信的技术，只要支持实现CAT规范定义的BIP相关的主动命令或扩充的M2M专用的主动式命令，都可以很容易地接入到M2M应用系统中以一致方式使用。

通信模组根据智能卡所使用的主动式命令，除了与M2M业务终端配合实现对M2M业务终端的操作外，还可以实现与M2M服务器间的通信等任务。

具体地，智能卡与通信模组之间传输的是APDU(Application Protocol DataUnit，应用协议数据单元)指令，则如果激活CAT应用，通过将调用的CAT中的主动式命令发送给通信模组，通信模组根据得到的主动式命令，确定要执行什么动作，如操控M2M业务终端；下面给出两种优选的实施例方式。

优选实施方式一，通信模组利用本地承载独立协议BIP相关的主动式命令实现，即通信模组直接实现承载独立协议BIP的本地承载，则实现对M2M业务终端的操作如下：通信模组对从智能卡接收的APDU指令解析得到主动式命令和操作指令，根据主动式命令，通信模组将解析得到的操作M2M业务终端的操作指令直接发送到M2M业务终端，M2M业务终端对接收的操作指令进行解释得到指令或指令组，根据解析得到的指令或指令组完成相应操作。操作指令是操控M2M业务终端的控制指令，M2M业务终端并不能直接执行。

具体的实现方式可以是，通信模组利用BIP协议栈(可以解析本地承载独立协议BIP相关的主动式命令)实现本地承载，BIP协议栈对智能卡的M2M应用模块使用的BIP主动式命令进行解析，将操作指令透明传输到M2M业务终端。

M2M业务终端可以通过执行操作指令完成数据采集、处理、存储以及控制所连接的设备等功能，其形态可以是独立的设备，通过物理接口和通信模组连接，这些接口包括RS232、RS485、RJ45、USB(Universal Serial Bus，通用串行总线)、IrDA、Bluetooth等，对这类M2M业务终端，通信模组无需关注业务终端实现细节，只需直接实现承载独立协议BIP的本地承载，和M2M业务终端建立透明的数据传输通道来传输设备指令，因此智能卡可以通过该通道以发送操作指令的方式操作M2M业务终端，而具体的操作指令在业务终端解析。通信模组利用CAT规范定义的BIP相关的主动命令实现BIP的本地承载为现有技术，这里不再详述。

优选实施方式二，本实施例中通信模组利用扩充的专用主动式命令实现，即通信模组实现承载独立协议BIP的本地承载扩展实现方式，则实现对M2M业务终端的操作如下：通信模组对从智能卡接收的APDU指令解析得到主动式命令和操作指令，根据主动式命令对操作指令进行解释得到指令或指令组，通信模组将解析得到指令或指令组发送到M2M业务终端。

本实施例中通信模组利用BIP协议栈和设备管理器配合实现承载独立协议BIP的扩展本地承载方式。

具体的实现方式可以是，通信模组利用BIP协议栈和设备管理器实现，其中BIP协议栈用于对从智能卡接收的APDU指令解析得到主动式命令和操作指令，所述设备管理器对解析得到的操作指令进一步解析得到指令或指令组。

BIP协议栈实现了BIP相关的主动式命令进行解析的功能，设备管理器实现了操作指令解析的功能，即BIP协议栈和设备管理器配合实现承载独立协议BIP的本地承载扩展实现方式。

对于与通信模组集成在一起的情况，可以认为通信模组直接控制M2M业务终端实现业务功能，即由通信模组根据操作指令实现M2M业务终端的逻辑，提供M2M业务终端直接执行的指令或指令集；通信模组和M2M业务终端可以通过RS232、RS485、I/O等物理接口连接，M2M业务终端具有接收输入信号、进行相应处理后输出给通信模组的功能，但没有操作指令处理功能。

本实施例通过BIP的本地承载的扩展实现方式实现了上述方式，即对智能卡发送的主动式命令(通信模组实现的操作M2M业务终端的(语义上的)指令)，需要先通过主动式命令解析，根据主动式命令，对操控M2M业务终端的操作指令进行解释后，生成操控M2M业务终端的一条或多条底层(硬件)命令/数据(即上述指令/指令集)，通过物理接口送到M2M业务终端；通信模组对从M2M业务终端收到数据同样需要进行相应的处理(如接收数据缓存、数据编码转换、数据封包/拆包等)后，返回给智能卡的M2M应用模块。

本实施方式与前一实施的区别在于，本实施方式由通信模组负责进一步解析操作指令，而不像实施方式一所述，通信模组只是根据智能卡发送的主动式命令将解析得到操作指令，直接发送到M2M业务终端，由M2M业务终端进行解析并执行完成业务操作。本实施例通信模组根据业务需求还可以为智能卡提供更丰富、更全面的实时设备事件信息，便于智能卡的CAT应用灵活操控设备，完成M2M业务功能。

实施方式二中，通信模组支持通过智能卡的主动命令控制M2M业务终端，M2M相关的主动命令可以BIP的本地承载扩展方式实现，也可扩充M2M专有的主动命令集方式实现。

对于上述两种实施方式，均可以进一步采用如下的优选实施方式。

通信模组还支持实现将M2M业务终端发生的事件通知智能卡的事件下载机制。

智能卡中的CAT，由M2M平台通过无线网络激活，如由M2M平台通过SMS(Short Message Service，短消息服务)、GPRS(General Packet RadioServices，通用分组无线业务)、EDGE(增强型数据速率GSM演进技术)以及UMTS(Universal Mobile Telecommunication System，通用移动终端系统)等无线通道激活CAT，智能卡使用相关的主动式命令，要求通信模组与M2M业务终端配合完成M2M业务逻辑，如控制业务终端的传感器采集数据，并上传到M2M平台。

或者M2M业务终端在设定事件发生时，触发所述通信模组通知所述智能卡激活CAT，即通过事件下载机制激活。例如某传感器采集到的数值超过阈值，M2M业务终端通过该特定事件通过通信模组通知智能卡，智能卡激活CAT，通信模组执行相关的主动命令完成M2M业务逻辑，如上传采集的数据到M2M平台。

优选地，本实施例中智能卡中的M2M应用模块支持如下CAT相关的应用协议数据单元APDU命令：

要求通信模组将所述通信模组的CAT支持能力告诉智能卡的TERMINALPROFILE命令；

要求通信模组取回智能卡中的主动式命令并执行的FETCH命令；

要求通信模组通知智能卡之前取回的主动式命令的执行结果的TERMINAL RE SPONSE命令；

要求通信模组传输CAT信息到智能卡的ENVELOPE命令；

要求通信模组主动查询智能卡是否有主动式命令需要执行的STATUS。

当然，根据不同类型的业务，还可以包括其它的主动式命令，上述各个主动式命令的详细解释可以参考现有的规范定义，这里不再详述。

具体地，通信模组内部维护的M2M业务终端信息的数据库，M2M平台能够通过所述智能卡来查询M2M业务终端信息，通信模组保存每个M2M业务终端的物理接口类型、接口通信参数、设备标识、支持的命令格式、命令的功能描述以及当前的状态等信息，通信模组可以通过事先设定的配置文件或动态跟踪监视等方式维护上述数据库信息的准确性、及时性。

通信模组通过扩充TERMINAL PROFILE命令或增加新的命令，将M2M业务终端信息发送给智能卡，扩充TERMINAL PROFILE命令即修改TERMINAL PROFILE命令中的参数，增加新的命令指新定义用于传输M2M业务终端信息的命令。所述CAT支持实现M2M平台查询M2M业务终端信息的功能。如发送如终端列表、连接的每个终端的类型，连接方式以及当前状态等信息，智能卡保存这些信息，本实施例隐含的CAT通过这些信息实现M2M平台的查询M2M业务终端能力的功能。

如果采用增加新的命令的实现方式，增加新的命令的实现方式同TERMINAL PROFILE命令的实现方式。

本实施例中智能卡支持如下功能：将采集的数据进行处理后保存在智能卡中，当M2M平台请求数据时或采集到设定数量的数据后再打包上传到M2M平台。这样，可以有效利用无线网络的带宽，从而减少M2M应用的开销。

现有的M2M终端缺乏标准化安全实现机制，不利于广泛应用，例如M2M平台如何认证M2M终端，保证采集的数据有效性，如何保证服务器和终端设备间的安全通信以及应用如何安全部署等，本实施例中智能卡采用卡应用工具传输协议CAT_TP规范，实现智能卡和M2M平台之间可靠的数据传输功能，或利用由通信模组实现的传输控制协议TCP实现和M2M平台之间可靠的数据传输功能。即由于本实施例中通过智能卡的CAT实现M2M业务应用，可以充分利用电信现有的成熟技术规范保证M2M应用的各方面安全性。

通信模组模块具体采用短信息服务SMS无线网络、通用分组无线业务GPRS无线网络、增强型数据速率GSM演进技术EDGE无线网络或通用移动终端系统UMTS无线网络和M2M平台进行通信。

智能卡具体为USIM(Universal Subscriber Identity Module，通用用户识别模块)卡集成电路，SIM(Subscriber Identity Module，用户识别模块)卡集成电路或UIM(User Identity Model，用户识别模块)卡集成电路，相应地，CAT应用具体为CSIM应用工具箱CCAT(CDMA Card Application Toolkit)、USIM应用工具箱USAT(USIM Application Toolkit)、SIM卡应用工具箱STK(SIMToolkit)应用或UIM卡应用工具箱UTK(UIM Toolkit)。

本发明实施例还提供一种智能卡，包括至少一个M2M应用模块，所述M2M应用模块通过所述通信模组向M2M业务终端发送操作指令，以使所述M2M业务终端根据所述操作指令进行相应的操作。

M2M应用模块向通信模组发送的操作指令的方式可以是如前所述的1)～2)任一方式，这里不再重复叙述。

优选地，如所述M2M应用模块具体包括：CAT应用模块，用于存储主动式命令；调用发送模块，用于调用CAT应用模块中的主动式命令，并将调用的主动式命令与操作指令同时发送到通信模组。如图3所示，智能卡还包括：卡应用模块，用于进行无线通信入网鉴权；卡操作系统模块和驱动模块，这些模块的功能同现有技术，这里不再赘述。优选地，所述CAT应用模块支持预先设置缺省的CAT，或通过空中下载OTA方式动态下载CAT，所述缺省的CAT支持M2M业务终端信息的查询功能，及支持远程管理CAT功能。M2M应用模块通过主动式命令要求通信模组完成相应的任务具体实现方式同前面实施例所述的方式，这里不再详述。

CAT应用模块中的主动式命令，包括CAT规范定义的承载独立协议BIP相关的主动命令或扩充的M2M专用的主动式命令，所述通信模组支持实现解析CAT规范定义的BIP相关的主动命令或扩充的M2M专用的主动式命令。

相比现有技术，本发明实施例中的智能卡实现了M2M应用模块，通过通信模组与M2M业务终端配合实现对M2M业务终端的操作，不再依赖于通信模组。

本发明实施例还提供一种应用于M2M设备的通信模组，包括物理接口模块和接口协议模块，所述物理接口模块分别与M2M设备和M2M业务终端连接，其中，所述操作指令为M2M业务终端可执行的指令，所述接口协议模块将从M2M设备中M2M应用模块接收的操作指令，直接发送到M2M业务终端执行；或所述接口协议模块对M2M设备中M2M应用模块发送的操作指令进行解释，得到M2M业务终端可执行的指令或指令组，并发送给M2M业务终端执行。

本发明实施例的通信模组建立允许了智能卡和本地M2M业务终端建立透明的数据传输通道，适合应用到操作指令在M2M业务终端进行解析的场景。

本发明实施例的通信模组进一步实现了操作指令解析的功能，适合应用到M2M业务终端不进行操作指令解析的场景。

优选地，接口协议模块集成在通信模组中用于进行基带通信的基带模块，或集成在通信模组中用于实现通信应用管理的应用管理模块。

优选地，通信模组还包括：

数据库维护模块，用于维护保存M2M业务终端信息的数据库，通过设定的配置文件或动态跟踪监视方式，维护数据库内M2M业务终端信息的准确性。

优选地，所述通信模组还包括：协议扩充模块，用于通过扩充终端协议命令或增加新的命令，将M2M业务终端能力信息发送给智能卡，并实现M2M平台查询M2M业务终端能力的功能。

本发明实施例还提供一种M2M设备实现业务逻辑的方法，所述M2M设备包括智能卡、通信模组、M2M业务终端，该方法包括：智能卡中的M2M应用模块通过通信模组向M2M业务终端发送操作指令；所述M2M业务终端根据所述操作指令进行相应的操作。

优选地，M2M应用模块通过调用卡应用工具箱CAT中的主动式命令，并将调用的主动式命令与操作指令同时发送到通信模组；所述通信模组具体根据所述主动式命令，利用操作指令控制M2M业务终端进行业务操作。

优选地，智能卡中的M2M应用模块通过通信模组向M2M业务终端发送操作指令，具体包括：

M2M应用模块向通信模组发送操作指令，所述通信模组将所述操作指令直接发送到M2M业务终端，所述操作指令为M2M业务终端可执行的指令；

或者，M2M应用模块向通信模组发送操作指令，所述通信模组对所述操作指令进行解释，将解析得到的M2M业务终端可执行的指令或指令组发送到M2M业务终端。

本发明实施例中M2M设备实现业务的方法，各个模块所支持的功能可以采用上述实施例提供的M2M设备中各个模块所实现的功能。

下面以智能卡采用UICC为例给出本发明两种优选实施方式对应的实施例，当然，所给出的实施例也适用于CSIM卡集成电路或USIM卡集成电路或SIM卡集成电路或UIM卡集成电路，CAT应用适用于CCAT应用、USAT应用、STK应用或UTK应用。

实施例1

本发明的UICC支持GSM(Global System for Mobile communications，全球移动通信系统)11.11以及GSM11.14规范或ETSI TS 102 221、ETSI TS 102223、ETSI TS 131 102(3GPP 31.102)规范，无需支持用户交互、呼叫控制、彩信等与M2M应用无关的主动命令。

所述UICC的结构，如图3所示，包括M2M应用模块和卡应用模块，本实施例中卡应用模块具体为USIM应用模块，用于进行无线通信入网鉴权；卡操作系统模块，用于实现对卡应用模块和M2M应用模块的操作，在激活CAT应用时，调用发送模块使用所述CAT应用模块中的主动式命令，将其和操作指令携带在APDU指令中发送给通信模块，通信模组根据解析得到的主动式命令，利用操作指令与M2M业务终端配合实现对M2M业务终端的操作；CAT应用模块，用于提供实现业务逻辑相关的主动式命令。优选地，还包括用于提供驱动功能的底层驱动模块。

所述UICC可以是Java卡，M2M应用可以用工具箱应用Toolkit Applet方式实现，M2M应用的编写不依赖UICC的制造商，而且更灵活、安全、易于开发、部署。

UICC支持如下CAT相关的APDU命令：

在上下行通信建立前，M2M设备查询是否与M2M平台连接，如果连接，打开BIP通道(可以是GSM、GPRS、EDGE、UMTS等其他传输通道)，传输数据。

本实施例UICC要求预先提供缺省的CAT，支持M2M业务终端的查询功能，M2M平台通过该CAT可以查询M2M业务终端的能力数据。

本实施例中的通信模组，直接实现承载独立协议BIP的本地承载，则通信模组根据所述M2M应用模块所使用的主动式命令，与M2M业务终端配合实现对M2M业务终端的操作如下：通信模组对M2M应用模块使用的主动式命令进行解析；通信模组根据解析结果，将操作M2M业务终端的操作指令直接发送到M2M业务终端，M2M业务终端对操作指令进行解释得到指令或指令集，并执行完成相应操作。

本发明实施例中，通信模组中包括物理接口模块和接口协议模块，接口协议模块可以用BIP协议栈实现，接口协议模块由通信模组中用于进行基带通信的基带模块实现，如图4a所示，其中BIP协议栈由基带模块实现，物理接口模块实还用于实现智能卡与M2M平台的无线射频通信，即处理无线以及网络的物理接口，基带模块用于进行基带信号处理，管理高层协议以及外部I/O接口管理，基带模块实现BIP协议栈。BIP协议栈用于对M2M应用模块使用的BIP主动式命令进行解析，将操作指令透明传输到M2M业务终端。

或者，如图4b所示，物理接口模块处理无线以及网络的物理接口，基带模块实现基带信号处理即无线通信功能，BIP协议栈由应用处理器实现，应用处理器和基带模块可以通过共享内存等高速通信接口通信，在基带模块以无线modem实现时，如图4c所示，应用处理器通过RS232等低速通信接口与基带模块进行通信。

本实施例中通信模组提供RS232、IrDA、USB等I/O接口连接M2M业务终端，实现通信模组和M2M业务终端交互。

本实施例中通信模组内部维护M2M业务终端能力信息的数据库，如保存每个M2M业务终端的物理接口类型、接口通信参数、设备标识、支持的命令格式、命令的功能描述以及当前的状态等信息；通信模组可以通过事先设定的配置文件或动态跟踪监视等方式维护上述数据库信息的准确性、及时性。M2M通信模组过扩充TERMINAL PROFILE命令或增加新的命令通知UICC M2M业务终端的支持能力，如终端列表、连接的每个终端的类型，连接方式以及当前状态等信息，这些信息从上述M2M终端数据库检索获得，UICC保存这些信息，UICC的CAT应用通过这些信息实现M2M应用服务器的查询M2M业务终端能力的功能。

本实施例通信模组优选支持ETSI TS 102 223技术规范e、f类终端，即支持解析BIP协议相关的主动命令，通过下面主动式命令以及事件通知允许UICC和远程M2M平台以及本地M2M业务终端建立透明的数据传输通道。

主动式命令

事件下载

事件通知	功能描述
		Data available	通信模组通知UICC新的数据到达
Channel status	通信模组通知UICC通道的状态变化信息
		Local connection event	通信模组通知UICC本地事件已经建立

通信模组支持事件下载机制，通知UICC某些设定事件的发生，通信模组根据M2M业务终端的能力扩充监控M2M特有的事件的发生，按照UICC建立的事件列表通知UICC相应事件的发生。

可以根据M2M业务要求，以及通信模组、M2M业务终端的能力实现业务特定的M2M CAT应用，在卡发行时下载卡内。本实施例的UICC支持OTA方式远程动态管理CAT应用，M2M平台可以动态下载、更新、激活、去激活以及删除CAT应用的功能。

M2M平台通过SMS、GPRS、EDGE以及UMTS等通道激活CAT应用，执行相关的主动命令完成M2M业务逻辑，例如控制M2M业务终端的传感器采集数据，并上传到M2M平台；

通过控制M2M业务终端的继电器操作M2M功能设备完成某种M2M业务操作。

本实施例中M2M平台和UICC交互方式采用现有电信OTA(Over The Air，空中下载)服务器和USIM交互的规范实现。如图6给出一种实现方式，也可以采用现有的任何其他的实现方式。UICC、通信模组以及M2M业务终端通信协议如图7所示。

M2M业务终端可以通知通信模组，由通信模组下载事件通知激活CAT应用，从而执行相关的主动命令完成M2M业务逻辑，例如通过通信模组将采集的数据上传到M2M平台；

UICC还可以将采集的数据进行处理后保存到UICC，当M2M平台请求数据时或采集到一定数量的数据后打包上传到M2M平台，可以有效利用无线网络的带宽。

优选地，本实施例中操控M2M业务终端的主动命令包括OPENCHANNEL、SEND DADA、RECEIVE DATA以及CLO SE CHANNEL等主动式命令，典型的命令序列如下：

OPEN CHANNEL，使用本地承载打开指定的BIP通道；

SEND DADA，发送操控设备的指令(数据)；

RECEIVE DATA，接收指令执行的结果(数据)；

CLOSE CHANNEL，关闭打开的BIP通道。

其中SEND DADA，RECEIVE DATA命令可以多次使用，也可单独使用。

M2M终端设备根据用户组网的不同需要，可提供永远在线、数据触发、中心呼叫上线等工作模式。以下以GPRS网络为例说明各种模式的工作方式：

永远在线模式，M2M设备开机时自动连接GPRS网络，根据M2M平台的IP地址自动连接M2M平台，并保持和维护与M2M平台间链路的连接，M2M设备监测链路情况运行，当网络发生异常，M2M设备会在故障恢复后自动重新建立链路。

定时传输模式，根据事先设置的发送数据间隔向M2M平台发送数据和接收数据，数据收发完毕，自动断线。

中心呼叫模式，当M2M平台需要收集或发送M2M设备数据时，M2M平台发出呼叫指令，M2M设备立即连接GPRS网络并登录M2M平台，按M2M平台的呼叫指令传输数据。

数据触发模式，当M2M设备有数据传输时，连接GPRS网络并登录M2M平台，传输数据。

实施例2

本实施例中M2M设备的实施方式中的UICC要求同实施例1，这里不再详述。通信模组中的接口协议模块利用BIP协议栈和设备管理器配合实现承载独立协议BIP的本地承载扩展实现方式，如图5a所示，BIP协议栈和设备管理器由基带模块实现，或者，BIP协议栈和设备管理器由应用处理器实现，如图5b所示，应用处理器和基带模块可以通过共享内存等高速通信接口通信，在基带模块以无线modem实现时，如图5c所示，应用处理器通过RS232等低速通信接口与基带模块进行通信。

应用处理器可以提供更强的功能操作M2M业务终端，如同时并发操作多个M2M业务终端，将采集的数据进行分类处理后保存本地数据库，当M2M平台请求数据时或采集到一定数量的数据后再上传到M2M平台，可以有效利用无线网络的带宽，并减轻M2M平台数据收发端的负担，从而减少M2M应用的开销。

应用处理器可以提供更强的与M2M平台通信能力，如采用TLS安全传输协议保证M2M业务终端和M2M平台端到端数据传输安全；

应用处理器可以完成汇接M2M终端功能，如将一个本地传感器网络采集的数据传输到汇接M2M终端，由汇接M2M终端通过移动通信网络传输到M2M平台，如图1所示。

利用本实施例1和实施例2提供的M2M设备，可以实现M2M应用典型执行流程。

M2M平台、通信模组以及UICC间通信采用的协议栈如图6所示，CAT_TP协议保证UICC和M2M平台端到端可靠通信，通信安全性可采用ETSI TS 102225规范实现。

通信模组和M2M业务终端间通信采用连接的协议如图7所示。

以中心呼叫模式详细说明M2M应用典型执行流程，如图8所示，包括：

M2M平台通过短消息发送PUSH-SM命令请求UICC打开GPRS通道，请求和M2M平台建立CAT_TP连接；

UICC发送打开通道OPEN CHANNEL主动命令，命令含有使通信模组建立GPRS连接目的地址参数，通信模组执行主动命令建立GPRS通道，UICC请求和M2M平台建立CAT_TP连接，连接成功后，M2M平台就可以可靠地下发M2M业务命令；

M2M平台下发M2M业务命令，通信模组接收M2M业务命令，激活卡上对应的CAT；

UICC进行CAT分析并开始执行指令，通过OPEN CHANNEL命令要求通信模组和业务终端建立连接，通信模组和业务终端建立连接后通知UICC；

UICC根据收到的M2M业务命令，通过SEND DATA主动命令发送对应的M2M业务终端命令；

M2M业务终端执行命令，如控制M2M业务终端的传感器采集数据，执行完成后通知UICC，M2M业务终端如果有返回数据，UICC通过RECEIVE主动命令接收终端数据；

UICC把M2M业务命令操作结果以及采集的数据(如果有)通过已经建立的CAT_TP通道发送给M2M平台；

M2M平台接收M2M设备发送的数据后，请求关闭建立的CAT_TP连接，通信模组通知UICC关闭GPRS连接；

UICC发送CLOSE CHANNEL主动命令通知通信模组关闭和M2M业务终端建立的数据传输通道，结束本次M2M业务操作。

可见，现有的M2M应用由M2M业务终端来采集并处理数据后通过通信模组上发平台，由于M2M通信模组和M2M业务终端交互目前没有标准，不利于广泛应用，M2M通信模组需要根据不同业务需求进行定制实现与不同类型M2M业务实现终端的通信，当M2M业务类型更改，需要相应地定制通信终端，导致M2M应用实现方式依赖终端制造商提供的专用开发库或AT指令，应用的程序的实现、维护困难，大大增加了M2M业务部署成本。

本发明实施例提出一种以卡为核心的实现方案，由卡上的CAT通过主动式命令来控制M2M业务终端的行为，包括数据采集模式，工作状态等，并且可以通过远程更新卡上应用的方式来改变终端行为，M2M业务终端通过标准的物理接口和通信模组连接或者与通信模组集成在一起，通信模组通过无线网络与平台通信，M2M业务终端在数据采集后发送给卡，通过卡的CAT应用模块实现M2M应用，包括处理数据并发起主动式请求给M2M平台，M2M平台与M2M设备通过BIP等通道建立通信，卡收到数据后进行处理并与M2M平台进行通信完成M2M应用，这样M2M业务终端不作为数据处理单元，仅需要通过标准的物理接口传输数据即可，解决了当前由于M2M通信模组和M2M业务终端交互目前标准不一带来的问题。

本实施例中UICC支持无线通信入网鉴权功能的USIM应用，还支持主导要求通信模组执行活动的主动式命令，这些主动式命令符合ETSI TS 102 221规范要求。UICC安全存储保证M2M业务终端和M2M平台的安全通信的各种密钥，以及UICC内部的密钥运算，实现数据私密性、防篡改以及设备认证功能。

本发明实施例充分利用电信行业现有的OTA平台和UICC间标准化的、成熟的通信技术实现M2M应用不依赖M2M设备的具体实现方式，以及OTA平台的RAM功能便于运营商快速、大规模部署M2M应用、同时极大地降低M2M应用实现、维护成本。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (13)

1.一种M2M设备，用于与M2M平台和M2M业务终端通信，所述M2M设备包括智能卡、通信模组、M2M业务终端，其特征在于，

所述智能卡包括至少一个M2M应用模块，所述M2M应用模块通过调用卡应用工具箱CAT中的主动式命令，并将调用的主动式命令与操作指令同时发送到通信模组；

所述通信模组具体根据主动式命令，利用所述操作指令控制M2M业务终端进行业务操作；

其中，所述操作指令为M2M业务终端可执行的指令，所述通信模组将从M2M应用模块接收的操作指令，直接发送到M2M业务终端执行；或

所述通信模组对M2M应用模块发送的操作指令进行解释，得到M2M业务终端可执行的指令或指令组，并发送给M2M业务终端执行；

所述M2M业务终端根据所述操作指令进行相应的操作后，通信模组将得到的操作结果，返回到M2M应用模块。

2.如权利要求1所述的M2M设备，其特征在于，

所述通信模组将从M2M应用模块接收的操作指令，直接发送到M2M业务终端时，所述通信模组利用本地承载独立协议BIP相关的主动式命令实现；

所述通信模组将解释得到的指令或指令组发送给M2M业务终端时，所述通信模组利用扩充的专用主动式命令实现。

3.权利要求1所述的M2M设备，其特征在于，所述M2M应用模块支持预先设置缺省的卡应用工具箱CAT或通过动态下载方式下载CAT，所述缺省的CAT支持M2M业务终端信息的查询功能，及支持远程管理CAT功能。

4.如权利要求1所述的M2M设备，其特征在于，所述通信模组维护保存M2M业务终端信息的数据库，通过设定的配置文件或动态跟踪监视方式，维护数据库内M2M业务终端信息的准确性。

5.如权利要求1所述的M2M设备，其特征在于，所述通信模组通过扩充终端协议命令或新定义用于传输M2M业务终端信息的命令，将M2M业务终端信息发送给智能卡，并实现M2M平台查询M2M业务终端信息的功能。

6.如权利要求1所述的M2M设备，其特征在于，所述CAT由M2M平台通过无线网络激活；或者所述M2M业务终端在设定事件发生时，触发所述通信模组通知所述M2M应用模块激活CAT。

7.一种智能卡，其特征在于，包括至少一个M2M应用模块，所述M2M应用模块通过通信模组向M2M业务终端发送操作指令，以使所述M2M业务终端根据所述操作指令进行相应的操作，所述M2M应用模块具体包括：

卡应用工具箱CAT应用模块，用于存储主动式命令；

调用发送模块，用于调用CAT应用模块中的主动式命令，并将调用的主动式命令与操作指令同时发送到通信模组。

8.如权利要求7所述的智能卡，其特征在于，所述CAT应用模块支持预先设置缺省的CAT或通过动态下载方式下载CAT，所述缺省的CAT支持M2M业务终端信息的查询功能，及支持远程管理CAT功能。

9.一种通信模组，其特征在于，包括物理接口模块和接口协议模块，所述物理接口模块与M2M设备中M2M应用模块连接，且物理接口模块通过接口协议模块与业务终端连接；

所述接口协议模块通过物理接口模块接收从M2M设备中M2M应用模块发送的卡应用工具箱CAT中的主动式命令与操作指令，并根据所述主动式命令，确定将所述操作指令直接发送到M2M业务终端执行，所述操作指令为M2M业务终端可执行的指令；

或所述接口协议模块通过物理接口模块接收从M2M设备中M2M应用模块发送的CAT中的主动式命令与操作指令后，根据所述主动式命令，确定对所述操作指令进行解释，得到M2M业务终端可执行的指令或指令组，并发送给M2M业务终端执行。

10.如权利要求9所述的通信模组，其特征在于，所述接口协议模块集成 在通信模组中用于进行基带通信的基带模块，或集成在通信模组中用于实现通信应用管理的应用管理模块。

11.如权利要求9所述的通信模组，其特征在于，所述通信模组还包括：

数据库维护模块，用于维护保存M2M业务终端信息的数据库，通过设定的配置文件或动态跟踪监视方式，维护数据库内M2M业务终端信息的准确性。

12.如权利要求9所述的通信模组，其特征在于，还包括：

协议扩充模块，用于通过扩充终端协议命令或新定义用于传输M2M业务终端信息的命令，将M2M业务终端能力信息发送给智能卡，并实现M2M平台查询M2M业务终端能力的功能。

13.一种M2M设备的实现业务的方法，所述M2M设备包括智能卡、通信模组、M2M业务终端，其特征在于，

智能卡中的M2M应用模块向通信模组发送操作指令，所述通信模组将所述操作指令直接发送到M2M业务终端，所述操作指令为M2M业务终端可执行的指令；或者

M2M应用模块向通信模组发送操作指令，所述通信模组对所述操作指令进行解释，将解析得到的M2M业务终端可执行的指令或指令组发送到M2M业务终端；

所述M2M业务终端根据所述操作指令进行相应的操作；

其中，所述M2M应用模块通过调用卡应用工具箱CAT中的主动式命令，并将调用的主动式命令与操作指令同时发送到通信模组；

所述通信模组具体根据主动式命令，利用所述操作指令控制M2M业务终端进行业务操作。