基于TCP协议的GPS定位器设备迁移到阿里云IoT物联网平台实践

2021-09-06 00:05:10

背景

GPS定位器是内置了GPS模块和移动通信模块的终端，用来将GPS模块获得的定位数据通过移动通信模块传至Internet上的一台服务器上，从而可以实现在电脑或手机上查询终端位置。

GPS定位器可用于儿童和老人的行踪掌控，公路巡检，贵重货物跟踪，追踪与勤务派遣，私人侦探工具，个人财物跟踪，宠物跟踪，野生动物追踪，货运业，汽车防盗，自行车防盗，电动车防盗，摩托车防盗，银行运钞车，公务车管理等。

传统定位器方案

定位器设备启动后，基于TCP/IP协议和云端的业务服务器建立连接，然后通过校时指令来同步时钟，之后定时发送心跳包来保持TCP长连接，GPS数据变化超过阈值时，自动上报当前坐标的经纬度值，设备电量变化信息也会定时上报到云端，以便优化GPS数据采集规则。

云端服务器也可以推送配置信息和控制指令到定位器设备，以改变定位器行为模式。

定位器业务上云

随着云计算厂商布局物联网场景技术产品，基于MQTT协议的全托管的IoT云服务逐渐成为70%中小企业做物联网业务的首选方案。从TCP协议迁移到MQTT协议的方案也逐渐成熟，以实现存量设备低成本的快速迁移上云，减少设备端和业务系统的改造，极大的提升整体安全性，稳定性，大大降低业务时延，借助云上动态无限扩容能力承载海量规模增长。

当我们把设备连接迁移到阿里云IoT物联网平台之后，重新梳理业务链路，会发现IoT物联网服务承载了繁重的和设备交互的工作，云上的业务服务器压力变得小了很多。

身份认证

定位器设备和IoT物联网平台基于MQTT协议通信，TCP报文调整为MQTT的CONNECT/CONNACK报文，此时业务服务器不需要做身份校验工作，IoT物联网平台会把设备上线/离线消息通过规则引擎实时推送到业务服务器。

时钟同步

企业基于TCP搭建的时钟同步服务也可以下线了，IoT物联网平台提供了完整的NTP服务，解决嵌入式设备资源受限，端上没有精确时间戳的问题。详细文档 https://help.aliyun.com/document_detail/102509.html

心跳

MQTT协议本身约定了PINGREQ/PINGRESP的心跳机制，此时也不需要业务服务器介入，IoT物联网平台会响应设备心跳行为。

双向消息通信

基于MQTT协议通信是需要约定topic和payload，为了减少业务系统改动，我们增加两个Topic定义，消息报文结构体保持不变。

设备上报业务数据后，通过规则引擎配置，我们把上行的Topic：/{pk}/{dn}/user/up中的payload数据实时流转到业务系统，数据格式不变；业务系统推送配置信息或指令时，IoT物联网平台封装到下行的Topic：/{pk}/{dn}/user/up中的payload里，设备接收到的业务数据格式不变。