IoT 存量设备 零改造,泛化SDK实现整体业务迁移上云

简介: 设备从电信AEP,移动OneNET,自建MQTT,华为IoT,腾讯IoT迁移到阿里云IoT方案

在物联网实际项目中,有些设备采用私有协议接入了本地设备管理系统,有些 NB-IoT 设备被迫接入了电信 AEP 平台,有些设备接入了移动 OneNET 平台。但甲方客户的整体业务都部署在阿里云上,我们如何实现整体业务上云呢?


阿里云 IoT 物联网平台提供了泛化协议SDK接入的方案,在 IoT 设备零改造的前提下,帮助企业快速构建云上桥接服务,通过网桥实现 IoT 终端设备与阿里云 IoT 物联网平台的双向数据通信。

技术架构
image.png

方案1:泛化SDK

泛化协议SDK是协议自适应的框架,用以构建与阿里云物联网平台进行高效双向通信的桥接服务。


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适用场景

泛化协议SDK面向的目标场景包括:

  • 设备无 Internet 联网能力。
  • 设备采用私有协议。
  • 存量设备不修改固件逻辑

适用场景

泛化协议SDK使得网桥Server具备与物联网平台进行通信的能力。

  • 提供基于配置文件的静态配置管理能力。
  • 提供设备连接管理能力。
  • 提供上行通信能力。
  • 提供下行通信能力。

   接入流程  **


使用泛化协议SDK,桥接设备与物联网平台的整体流程图,如下:
image.png

   开发实战  **


泛化 SDK 依赖
泛化协议仅支持Java开发语言,添加泛化协议SDK的项目Maven依赖,如下:

<dependency>
  <groupId>com.aliyun.openservices</groupId>
  <artifactId>iot-as-bridge-sdk-core</artifactId>
  <version>2.1.3</version>
</dependency>

初始化 SDK 
您需要创建一个BridgeBootstrap对象实例,并调用bootstrap方法。泛化协议SDK初始化工作完成后,读取网桥信息,并向云端发起网桥设备上线请求等。
此外,可以在调用bootstrap方法的同时,向泛化协议SDK注册一个DownlinkChannelHandler回调,用于接收云端下行消息。

BridgeBootstrap bridgeBootstrap = new BridgeBootstrap();
bridgeBootstrap.bootstrap(new DownlinkChannelHandler() {
    @Override
    public boolean pushToDevice(Session session, String topic, byte[] payload) {
        // 云端下行控制指令
        String content = new String(bytes);
        log.info("Get DownLink message, session:{}, {}, {}", session, topic, content);
        return true;
    }
    @Override
    public boolean broadcast(String topic, byte[] payload) {
        return false;
    }
});


配置泛化网桥身份 

创建网桥产品
image.png

注册网桥设备
image.png


网桥配置默认使用配置文件方式。默认从Java工程默认资源文件路径(一般是src/main/resources/)下的application.conf中读取配置文件。

# Server endpoint
http2Endpoint = "https://你的ProductKey.iot-as-http2.cn-shanghai.aliyuncs.com:443"
authEndpoint = "https://iot-auth.cn-shanghai.aliyuncs.com/auth/bridge"
# Gateway device info, productKey & deviceName & deviceSecret
productKey = ${bridge-ProductKey}
deviceName = ${bridge-DeviceName}
deviceSecret = ${bridge-DeviceSecret}

# subDeviceConnectMode = 3,即子设备在线状态和网关是否在线无关
subDeviceConnectMode = 3


配置网桥下设备身份 
创建子设备产品
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注册设备,获取身份三元组
image.png


配置设备原始身份标识符和设备证书信息的映射关系。默认使用配置文件方式,默认从Java工程的默认资源文件路径(一般是src/main/resources/)下的devices.conf中读取配置文件。

${device-original-Identity} {
  productKey : ${device-ProductKey}
  deviceName : ${device-DeviceName}
  deviceSecret : ${device-DeviceSceret}
  
}


设备上线 
设备上线时,需要传Session。下行消息回调时,会把Session回调给网桥。Session中包含设备的原始身份标识符字段,以便网桥判断消息属于哪个设备。

UplinkChannelHandler uplinkHandler = new UplinkChannelHandler();
//创建Session
Object channel = new Object();
Session session = Session.newInstance(originalIdentity, channel);
//设备上线
boolean success = uplinkHandler.doOnline(session, originalIdentity);
if (success) {
    // 设备上线成功,网桥接受后续设备通信请求。
} else {
    // 设备上线失败,网桥可以拒绝后续设备通信请求,如断开连接。
}


image.png



设备通过网桥上报数据 
网桥使用泛化协议 SDK 代理设备上报消息,代码如下:

// originalIdentity 设备上报数据
DeviceIdentity deviceIdentity = ConfigFactory.getDeviceConfigManager().getDeviceIdentity(originalIdentity);
ProtocolMessage protocolMessage = new ProtocolMessage();
protocolMessage.setPayload(payload);
protocolMessage.setQos(0);
protocolMessage.setTopic(String.format(TOPIC_TEMPLATE_USER_DEFINE, deviceIdentity.getProductKey(), deviceIdentity.getDeviceName()));
// 网桥代理上报
uplinkChannelHandler.doPublishAsync(originalIdentity, protocolMessage);


image.png

设备接收云端指令
云端可以调用Pub API给设备下发控制指令,网桥监听和处理云端消息的代码如下:

private static ExecutorService executorService  = new ThreadPoolExecutor(
    Runtime.getRuntime().availableProcessors(),
    Runtime.getRuntime().availableProcessors() * 2,
    60, TimeUnit.SECONDS,
    new LinkedBlockingQueue<>(1000),
    new ThreadFactoryBuilder().setDaemon(true).setNameFormat("bridge-downlink-handle-%d").build(),
    new ThreadPoolExecutor.AbortPolicy());
public static void main(String args[]) {
    //Use application.conf & devices.conf by default
    bridgeBootstrap = new BridgeBootstrap();
    bridgeBootstrap.bootstrap(new DownlinkChannelHandler() {
        @Override
        public boolean pushToDevice(Session session, String topic, byte[] payload) {
            //get message from cloud
            //get downlink message from cloud
            executorService.submit(() -> handleDownLinkMessage(session, topic, payload));
            return true;
        }
        @Override
        public boolean broadcast(String s, byte[] bytes) {
            return false;
        }
    });
}
private static void handleDownLinkMessage(Session session, String topic, byte[] payload) {
    String content = new String(payload);
    log.info("Get DownLink message, session:{}, topic:{}, content:{}", session, topic, content);
    Object channel = session.getChannel();
    String originalIdentity = session.getOriginalIdentity();
    //for example, you can send the message to device via channel, it depends on you specific server implementation
}


image.png

image.png



设备下线
当设备从网桥断开后,可以调用下线接口,告知云端:

upLinkHandler.doOffline(originalIdentity);




【往期回顾】
1、39张IoT传感器工作原理GIF图汇总
2、IoT 设备发送 MQTT 请求的曲折经历
3、20元体 Arduino 环境监测仪开发
4、智能手持测温枪开发实践
5、JMeter 压测 MQTT 服务性能实战

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