设备接入组件功能介绍

开发者学习笔记【阿里云物联网助理工程师认证（ACA）：设备接入组件功能介绍】

课程地址：https://edu.aliyun.com/course/3112060/lesson/18981

设备接入组件功能介绍

 

课程目标

学习完本节课程之后，你将能够了解到

1.了解物联网平台概念及由来

2.了解物联网平台的功能性

3.了解物联网平台的类别及对应平台

4.熟悉阿里云物联网组件

 

一、阿里云物联网设备接入组件功能介绍

概念及由来

物联网为用户提供了公共实例和企业实例，用于设备的接入和业务的管理。用户开通物联网平台服务后，平台默认为用户提供的都是一些公共实例的，用户可以根据自身的需求来购买企业版实例。那么公共版实例和企业版实例它的区别有以下两张。

阿里云物联网平台设备接入组件功能介绍

阿里云物联网平台支持海量设备连接到云端，设备与云端都是通过LOT Hub进行稳定可靠地双向通信。

那么什么是LOT Hub，它的中文名叫物接入。是一种面向物联网领域开发者的全托管与服务。那么当有海量的设备连接上阿里云物联网平台之后，总是会面临各种各样的问题。

例如不同的设备它的驱动是不同的，不同的设备它在联网时使用的网络形式是不同的，不同的设备它在连接上阿里云物联网平台之后，他们的运行需求是不同的，以及不同的设备它的底层语言或平台都是不同的。所以阿里云物联网平台的设备接入组件就是为了解决这些各种各样的问题而存在着。

他在设备开发端为设备端提供了SDK驱动，帮助不同的设备网关轻松接入阿里云物联网平台，在设备接入引导端提供蜂窝技术，也就是我们常说的2G ,3G ,4G ,5G 移动网络技术 ，LOT Hub ，LoRaWAN ,技术以及WiFi等不同网络设备接入方案，解决企业异构网络管理设备接入的难点。

阿里云物联网平台提供了 MQTT , COAP , HTTP ，HTTPS 等多种协议的设备端 ，SDK 既满足长连接时的实时需求，又满足了短连接的低功耗需求，以及最后阿里与物联网平台开源了多种平台设备端的代码提供了跨平台移植时指导，给予多种平台做设备接入。

那么我们现在来看一下，如何让设备连接上阿里云物联网平台，在连接之前我们需要在平台的控制台创建产品。

产品是设备的集合，通常是具有一组相同功能定义的设备集合，当产品创建完成的，我们需要设置以下三个标签。

第一个产品名称，注意产品名称在相同账号内要具有唯一性。

第二个产品分为两种，标准品类和自定义品类。当选择标准品类的时候，创建的产品就会具有预定义的功能。当选择自定义品类之后，产品创建成功之后需要根据用户的实际需求自己来定义物模型。

第三种设置节点类型。

节点类型也分为三种，第一种为直连设备，第二种为网关子设备，第三种为网关设备。

直连设备：就是直连设备具有自己的IP地址，可直接连接物联网平台，但是它不能挂载子设备，也不能作为子设备挂载在其他的网关设备下。

而网关子设备就是相对于直连设备的存在，他自己不具备IP地址，他如果想要连接到物联网平台的话只能挂载到其他的网关设备上。

网关设备就是能够挂载子设备的直连设备，所以网关设备也具有自己的IP地址，当产品创建完成之后如果我们的传统节点类型选择的是网关子设备时，我们需要设置接入网关协议来表示该产品下的设备是作为此设备与网关的通讯协议类型。

那么网关子设备的接入网关协议有以下几种形式：

自定义形式代表了此设备和网关之间是其他标准或私有协议。Modbus, OPC UA，XigBee , BLE 如果当我们的节点类型选择的是直连设备和网关设备的话，那么我们需要设置一下联网方式，联网方式有以下五种形式，WiFi技术，蜂窝技术，以太网，LORoWAN以及其他的标准或私有协议。

入网凭证：如果当联网方式选择的是LORoWAN的时候则需要设置入网凭证提供入网凭证名称。如果没有凭证，请点击创建凭证进入物联网管理平台，添加专用凭证并为凭证授权用户，使用凭证所创建的产品将作为一个节点分组自动同步到网络管理平台的节点分组列表中。

设置数据格式：数据格式有两个选择，第一个ICA标准数据格式，第二个透传自定义形式。ICA标准数据格式是互联网平台为开发者提供的设备与云端的数据交换协议，采用的是JSON格式。

而如果用户使用的是自定义串口数据格式，则可以选择透传自定义形式。选择这种形式需要在控制台提交数据解析脚本，将上行的自定义格式的数据转换为 Alink JSON格式，将下行的 Alink JSON格式数据解析为设备自定义的格式设备才能与云端进行通信。

注意：如果联网方式采用的是LORoWAN的话，那么数据格式必须选择透传自定义形式。

设置校验类型：设备上报物模型所定义的数据时，物联网平台将按设置的数据校验方式，根据物模型定义进行数据校验。数据校验有两种形式，只校验设备数据的idetifie和Type字段，不校验其他字段，这种形式为弱校验。对上报的数据不进行校验，流转全量数据，这种形式为免校验。

设置设备接入物联网平台的安全认证方式：一旦产品创建成功后，认证方式不可变更。

认证方式一共有以下三种：

第一种设备密钥，使用物联网平台为设备生成的Device Secret进行设备认证签名计算。

第二种ID平方认证，提供设备与物联网平台的双向身份认证能力，通过建立轻量化的安全链路来保证数据的安全性。

第三种x.509证书：使用x.509证书来为设备的身份进行认证。在产品下创建设备后，物联网平台会为该设备生成唯一的x.509证书。

用户可以在设备的设备详情页查看和下载该设备的x.509证书。

编写产品：可以输入文字来描述产品的信息，注意不要超过100个字。

设置产品所属资源组：将该产品划归为某个资源组，默认的选择为账号全部资源，可以选择已创建的资源组。通过资源组管理可以授予指定子账号查看和操作该产品，而未授权的子账号则不可以查看和操作的产品。

产品开发设置：用户可以进入产品详情页，查看产品信息，Topic列表，设置自定义的Topic，根据物模型定义功能数据解析脚本服务端订阅的发布产品，那么到此为止我们的产品就创建完毕了。产品创建完成后，我们需要创建设备。

创建设备

为每一个设备创建身份。设备可以是单独创建，也可以是批量创建，用户可以在设备页面中添加设备。

添加设备时需要完成以下三个操作：

第一个设置所属产品也就是说，明确该设备属于哪一个产品，一旦设置完成之后，该设备将会继承他所属产品所定义好的功能和特性。

第二个设置设备名称也就是DeviceName,注意DeviceName可以为空。当DeviceName为空时，物联网平台会生成一个产品类的唯一标识符来作为该社会的DeviceName。

第三个当设备创建成功之后，将自动弹出查看设备证书的对话框。设备证书由设备的 ProductKey ,  Device Name 和Device Secret组成。

这三者就构成了设备的三元组，它非常重要，是设备与物联网平台进行通信的重要身份认证，所以我们一定要确保三元组被正确的记录。

设备管理

那么当设备创建完成之后，我们可以在设备页中来具体的管理，这个设备包括搜索设备，查看设备信息，删除设备。

设备管理详情如下图

创建LoRa设备:阿里云物联网平台同时支持创建LoRa产品和设备，同理LoRa设备也是可以单个创建或者批量创建操作的。

创建云网关设备：阿里云物联网设备同时支持创建云网关设备，物联网平台在连接企业版实例下，支持通过云网关功能接入窄带物联网NB-LOT已成为万物互联网络的一个重要分支。

NB-LOT构建于蜂窝网络，它的特点为带宽消耗非常的小可直接部署于GMS网络，WMTS网络或LTE网络，以降低部署成本，实现平滑的升级。

但是目前仅支持接入中国电信通用使能平台的NB-LOT，并且以中国电信通用使能平台的物模型数据格式不同。

设备接入阿里云物联网平台后，需要在阿里互联网平台完成物模型数据格式的协议转换，才能接收设备上报的数据。

获取设备证书：当在阿里云物联网平台上设备创建完成之后，我们需要在真实设备上获取到设备证书。

设备证书的获取可以通过以下两种方式：

第一种烧录设备证书，该方案是设备厂商获取到物联网平台颁发的设备证书后，在产线上将证书烧录到设备。

第二种方案设备从云端获取证书，该方案是设备上电联网后自动获取IP地址，并连接设备厂商的云端服务器获取证书。

消息通信Topic：服务端和设备端Topic了实现消息通信：当真实设备连接上阿里云物联网平台之后，设备端与服务端的消息通信通过Topic实现。Topic是针对设备的概念，Topic类是针对产品的概念。

Topic以正斜线进行分层区分每个类目，其中有两个类目为既定类目，由ProducKey 表示产品标识符的ProducKey  , YourDeviceName 表示设备名称

操作权限：其中操作权限分为发布和订阅。发布表示设备可以往该Topic发布消息，而订阅表示设备可以订阅该Topic从而获取该Topic的消息。

使用开放协议自主接入

真实设备还可以通过开放性协议自主接入阿里云物联网平台，例如MQTT协议和CoAP协议。

MQTT协议可在不可靠的网络环境中进行扩展，适用于设备硬件存储空间或网络带宽有限的场景。

CoAP适用在资源受限的低功耗设备上，尤其是NB-LOT的设备使用。下图为CoAP协议接入阿里云物联网平台的流程

CoAP协议接入流程

在设备端NB-LOT模块当中已经形成了阿里云物联网平台的SDK，厂商只需要在物联网平台控制台申请设备证书，然后将它烧录到设备中即可。

NB-LOT设备通过运营商的蜂窝网络进行联网，设备联网成功后设备开发者可通过 CoAP/UDP 协议,将设备采集的实时数据上报到阿里云物联网平台借助平台实现海量设备的安全连接和数据管理能力，并且可通过规则引擎将数据转发至阿里云的大数据产品，云数据库，表格存储等服务中进行。

物联网平台提供相关的数据开放接口和消息推送服务，可将数据转发到业务服务器当中，实现设备资产与实际应用的快速集成。

NB-LOT设备记录

NB-LOT设备的记录：因为中国电信的NB-LOT设备必须在中国电信使能平台通过设备直连的方式来使用。如果在物联网平台使用中国电信的NB-LOT设备，可通过配置云网关来接入中国电信的使能平台设备。

它的操作步骤如下：

第一步在电信平台开发设备和添加应用

第二步在物联网平台创建产品

第三步使用云网关创建设备

第四步转换物模型格式

第五步测试物联网平台与电信使用平台的下行

LoRa设备接入

关于LoRa设备如何接入阿里云物联网平台，其实操作方式和之前的设备接入大致一样。

第一步LoRa设备的接入需要创建企业版实例

第二步配置LoRa的网关

第三步注册和配置LoRa设备

第四步设备接入物联网平台

LoRa的网关详情图如下

云云对接功能

阿里云物联网平台支持基于MQTT ，CoAP, 和HTTP协议的通讯，但是其他类型的协议，例如消防协议，GB/T26875.3-2011, Modbus, JT808的协议是不支持的。

那么在特定的场景下，设备就无法直接连入物联网平台时，可以使用云云对接SDK快速的构建桥接服务，搭建设备或平台与阿里云物联网平台的双向数据通道。

云云对接适用场景如下：

第一种由于网络环境或者硬件限制，设备无法直接接入阿里云物联网平台。

第二种设备只支持某种类型的协议，而物联网平台目前不支持该协议。第三种设备与其接入服务器之间已有通信网络，希望在不修改设备和协议的情况下，将设备接入物联网平台。

第四种设备已接入到服务器，需要进一步升级服务。

第五种复用阿里云物联网平台能力，比如OTA升级功能。

第六种将设备纳入基于物联网平台的解决方案。

第七种其他业务及需要的处理逻辑。