深度解讀 OceanConnect 的 DMP 部分 | 物聯網平臺 獨孤九劍（3）

大家好，上期我們了解了 OceanConnect 物聯網平臺部分內容，今天繼續學習 OceanConnect 的 DMP 部分的特性概述，看看它能幫助我們物聯網平臺做哪些事情。

由于特性非常多，我挑選一些比較重要的來講解，這次講：

設備接入

北向 API 開放

NB-Iot 設備功耗節省服務

PSM/DRX/eDRX 模式管理

設備接入

平臺支持 3 種方式接入：

設備協議直接接入

Agent 接入

云網關接入

1、設備多協議接入

IoT 平臺通過引入 CIG（Cloud Inter-Networking Gateway，云端接入網關），可以解決不同類型、不同通信協議的 IoT 終端設備接入 IoT 平臺的問題。

CIG 通過將各種不同的南向協議發送的消息轉換為平臺可以識別的統一格式并發往服務總線或事件，平臺的其他模塊則從服務總線或事件總線中收取消息并進行業務邏輯處理。

目前 IoT 平臺已支持多種設備原生協議的設備接入，包括：

LWM2M over CoAP 原生協議接入

MQTT/MQTTS 原生協議接入

特性價值：

IoT 平臺支持多樣化的設備接入協議，方便終端設備能夠快速接入到 IoT 平臺，減少設備的集成難度。

應用場景：

LWM2M over CoAP 原生協議接入：主要面向基于蜂窩的窄帶物聯網（NB-IoT）場景下物聯網應用，具有覆蓋廣、連接多、速率低、成本低、功耗低等特點。

MQTT/MQTTS 原生協議接入：主要應用于計算能力有限，且工作在低帶寬、不可靠的網絡的遠程傳感器和控制設備。

2、Agent 接入

這里包含：Agent Lite、Agent Tiny、Agent Rich。

Agent Lite 接入

特性定義：Agent Lite 即瘦網關，直連設備能夠通過集成 Agent Lite 快速接入平臺，實現數據上報和命令下發等功能。

特性價值：網關功能簡單，集成方便，支持多語言（包括 C 語言、Java、Python），也支持注冊、登錄、添加子設備、數據上報、命令下發等功能。

應用場景：Agent Lite 主要應用于具有微型操作系統的直連設備。

Agent Tiny 接入

特性定義：Agent Tiny 是部署在具備廣域網能力、對功耗/存儲/計算資源有苛刻限制的終端設備上的輕量級互聯互通中間件，用戶只需調用 API 接口，便可實現設備快速接入到 IoT 平臺以及數據上報和命令接收等功能。

特性價值：用戶可以大大減少開發周期，聚焦自己的業務開發，快速構建自己的產品。

應用場景：Agent Tiny 主要應用在 NB-IoT 芯片模組中，設備集成了相關的芯片就可以直接通過 CIG 接入 IoT 平臺。

Agent Rich 接入

特性定義：Agent Rich 即富網關，網關功能齊全，數據可以在網關 Agent 里面解析再上報給平臺，或者下發給網關下面的其他設備。Agent Rich 集成常用的近距離無線通信協議，包括 Z-Wave、ZigBee 和其他無線傳輸協議 Wifi/Bluetooth 等。

特性價值：支持各種協議的擴展以及不同廠商設備類型自定義插件。

應用場景：Agent Rich 主要用于智慧家庭解決方案。

3、云網關

協議插件管理是 IoT 平臺對于系統級插件和 SP 用戶級插件的管理。

系統級插件：所有設備共享的插件，解析設備數據時根據設備 manufacturerName 和 model 選擇對應的插件；

SP 用戶級插件：該 SP 用戶下設備專有插件，解析設備數據時根據設備對應的 SP 用戶 ID、設備 manufacturerName 和 model 選擇對應的插件。

特性價值

IoT 平臺可以統一管理和維護系統級插件和 SP 用戶級插件，并且 SP 用戶級插件支持多個 SP 用戶共用一個廠商型號的設備，也可由 SP 用戶維護插件。

應用場景

IoT 平臺提供的插件不滿足用戶需要時，用戶可以自己上傳插件，可以選擇此插件類型為系統級插件或 SP 用戶級插件。

北向 API開放

北向 Restful API：物聯網平臺開放了 170+北向 Restful API（Application Programming Interface）接口給第三方應用開發者。開發者通過調用開放的 API，快速集成 IoT 平臺的功能，如設備管理（包括設備的增、刪、查、改）、數據采集、命令下發和消息推送等功能。

1、APP 接入的機密性和完整性

物聯網平臺提供 HTTP 接口，通過 Internet 與應用對接由于在業務中存在鑒權、密碼、業務數據等敏感信息，因此采用 HTTPS 傳輸協議應用通過 HTTPS 安全傳輸協議接入到物聯網平臺，可以確保用戶信息和數據的安全。

2、特性價值

合作伙伴在物聯網產業中面臨新業務上線周期長，應用開發碎片化，產品上市慢的挑戰。華為物聯網平臺提供豐富的 API，降低開發門檻，助力行業應用開發，加速應用上線。

3、應用場景

平臺提供 SP Portal 給開發者，SP Portal 提供應用注冊和認證的功能。當應用注冊成功后，服務器會把 APP ID 和 APP 密碼提供給開發者。此 APP ID 和密碼是 APP 在物聯網平臺中的唯一標識。第三方應用 APP 憑借申請的 APP ID 和 APP 密碼作為鑒權信息訪問和調用平臺 API。

NB-IoT設備功耗節省服務

DTLS+

DTLS+（Datagram Transport Layer Security，數據報傳輸層安全性協議）是華為 OceanConnectdmp 物聯網平臺采用的數據報傳輸層安全協議，相比傳統 DTLS 協議，在會話協商等方面做了優化，減少了終端與物聯網平臺通信過程中的握手次數，從而延長終端電池的使用壽命。

實現原理：

NB-IoT 設備和 IoT 平臺之間采用 DTLS 協議對應用/管理數據進行保護。DTLS 連接由 Client 和 Server 握手建立，建立成功后，雙方使用五元組（源/目的 IP 地址、源/目的端口號、協議類型）唯一標識一條 DTLS 連接（如下圖）。

因此 Client、Server 后續發送報文只需在報文頭攜帶上述五元組，對方收到報文后就可以根據五元組找到 DTLS 安全上下文。

應用 DTLS 協議：

標準 DTLS 在 NB-IoT NAT 場景中問題：

在 NB-IoT 的 NAT 場景下，因 NB-IoT 終端發包周期長導致 NAT 表項過期，NAT 老化后會給終端分配新的源 IP 地址/端口，因此終端每次發包所帶 IP 地址/端口都會不同，導致 IoT 平臺無法根據報文頭的五元組找到原來的 DTLS 上下文，必須重新協商。

DTLS 正常協商需要交互 6 個報文，利用 Session ID 快速握手也需要 5 條消息，對終端功耗影響很大 (覆蓋等級 2 的情況下，功耗增加 60% 以上)，需要優化。

DTLS 與 DTLS+的對比：

特性價值：

對行業：優化后的 DTLS+安全傳輸，相比采用 DTLS 協議的終端來說，終端功耗可節約 50%。

對運營商：減少無線消息，提升聯接容量。

應用場景：

用于保障 NB-IoT NAT（Network Address Translation 網絡地址轉換）場景下終端設備和 IoT 平臺之間的應用數據、管理數據的安全。

PSM/DRX/eDRX 模式管理

在 NB-IoT 解決方案中，設備的供電和節能是用戶最為關心的問題，用戶可以根據設備的供電情況、設備的業務交互時延等靈活的選擇相應模式。

由于終端設備的省電模式是在運營商網絡側設置的，IoT 平臺無法從終端設備和網絡側獲取到設備的省電模式，所以需要把終端設備的省電模式配置到 IoT 平臺，IoT 平臺在下發數據到終端設備時，需要根據終端的省電模式來優化消息的下發和重傳的策略。包括如下 3 種省電模式：

PSM：Power Saving Mode，省電模式。終端非業務期間深度休眠，不接收下行數據，只有終端主動發送上行數據（MO Data）時可接收 IoT 平臺緩存的下行數據 ，適合對下行數據無時延要求的業務。

DRX：Discontinuous Reception，不連續接收模式?？梢哉J為下行業務隨時可達終端設備，在每個 DRX 周期，終端都會檢測一次是否有下行業務到達，適用于對時延有高要求的業務。終端設備一般采取供電的方式，如路燈業務。

eDRX：Extended idle Mode DRX，擴展不連續接收模式。終端設備兼顧低功耗和對時延有一定要求的業務，在每個 eDRX 周期內，只有在設置的尋呼時間窗口內，終端可接收下行數據，其余時間終端處于休眠狀態，不接收下行數據，該模式可在下行業務時延和功耗之間取得平衡，如遠程關閉煤氣業務。

特性價值：

用戶可以根據 NB-IoT 設備的供電情況，以及設備與 IoT 平臺的消息交互時延，靈活的設置 NB 設備的省電模式，以達到供電與業務交互之間的平衡，讓設備的電量能維持更長久。

應用場景：

適用于 NB-IoT 設備，根據供電和業務時延進行靈活設置。

PSM 模式原理：

PSM 模式示意圖：

其中，Idle State、PSM State 和 Connected State 三者狀態之間的轉換關系如圖所示。

三種狀態的轉換關系：

終端設備發送上行數據（Mo Data）或周期性位置更新（Periodic TAU）時，設備狀態進入 Connected State。

在 Connected 長時間無消息收發，如基站定時器超時或終端上報上行數據時，攜帶不需要返回下行數據標識時，設備進入 Idle State。

在 Idle State 時，如果設備的 Active timer 超時，則會進入到 PSM State，直到下一次的主動發送上行數據（Mo Data）或周期性位置更新（Periodic TAU）才會改變其狀態。

DRX 模式原理：

DRX 模式示意圖：

由于 DRX 周期短（1.28s，2.56s，5.12s 或者 10.24s，由運營商網絡側設置決定），可認為下行業務隨時可達，時延小。

適用于對時延有高要求的業務，但功耗相對較高，終端設備一般采用供電方式。

eDRX 模式原理：

eDRX 模式的示意圖：

每個 eDRX 周期內，有一個尋呼時間窗口 PTW（ Paging Time Window），終端在 PTW 內按照 DRX 周期 （DRX 周期時間短，可以認為終端不休眠、一直可達）監聽尋呼信道，以便接收下行數據，其余時間終端處于休眠狀態。

eDRX 模式可以認為終端設備隨時可達，但時延較大，時延取決于 eDRX 周期配置，可以在低功耗與時延之間取得平衡。

本系列原創轉載自：華為ICT學堂旗下微信號-loT科技物語

IoT OceanConnect 物聯網

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