IoT 存量设备零改造，泛化SDK实现整体业务迁移上云

2022-02-07 22:57:54

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*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

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。

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：

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

注册网桥设备

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

注册设备，获取身份三元组

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。
}

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);

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
}

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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方案1：泛化SDK

适用场景

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