聊一聊基于网关的设备平台交互控制技术漫谈2022/12/27 9:14:28

哦不明白

随着社会发展，智能化给人们生活带来了很大的便捷性，智能家居的应用越来越广泛，人们往往只需要一部手机就可以远程管理家里的各种智能家居设备，那么这些智能设备与平台间是如何进行数据交互的呢本文以家庭关为例，介绍设备与平台间相关交互控制技术。作者：朱嵘良，单位：移动智慧家庭运营中心ip域名查询网的相关知识也可以到网站具体了解一下，有专业的客服人员为您全面解读，相信会有一个好的合作！

L导读随着社会发展，智能化给人们生活带来了很大的便捷性，智能家居的应用越来越广泛，人们往往只需要一部手机就可以远程管理家里的各种智能家居设备，那么这些智能设备与平台间是如何进行数据交互的呢本文以家庭关为例，介绍设备与平台间相关交互控制技术。



1传统交互控制技术





在介绍设备平台交互控制技术之前，我们先看下人们较为熟悉的传统对光猫、路由器设备进行管理的交互方式。配置过路由器的都知道，我们可以通过连接路由器WF或插线的方式，打开路由器的局域管理页面（例如：:19216811），直接对路由器进行各种参数设置及管理。该方式主要是在路由器上起了一个内服务，用户可以通过连上路由器内，访问该服务。其缺点是只能在局域内使用，不便于远程操作（虽然可以开启远程管理，但增加了路由器暴露到公的风险），同样数据基本都在本地处理完成，在功能方面有很多局限性。因此，通常会考虑设备访问平台，由平台对设备进行管理的方式。下面以家庭关为例，主要介绍基于关的设备平台交互控制技术。







2基于关的设备平台交互控制技术





要想现平台对设备管理，需要在设备上安装访问平台的服务（其表现形式为关设备操作系统上的一个进程），由设备单向访问平台的方式进行数据上传、获取指令数据。设备访问平台常用协议主要有UDP、TCP两种方式。其中，UDP是连接传输协议，提供简单非可靠信息传送服务，适合应用于数据上报场景。而要想现对设备的管理需要平台向设备返回相应的控制指令，往往采用TCP协议来进行控制指令交互。基于TCP协议的交互方式又分为长连接、短连接两种方式。



21基于TCP长连接的交互

TCP长连接模式下，设备与平台几乎一直保持连接（连接断开时会重连），平台可随时向设备推送指令消息。下面以MQTT为例介绍其数据交互原理。MQTT是一个轻量级的发布订阅消息传输协议，基于TCP长连接进行通信。MQTT比较初由AS-C博士和AN博士于1999年创建，它比较初的用途是将石油管道上的传感器与卫星相连接，现数千英里长的石油和天然气管道的人值守监控，现已成为国内外各大物联平台比较主流的传输协议之一[1,2]。



基于关的设备平台交互示意图如图1。在通讯过程中，MQTT协议中有种身份：发布者（P）、代理服务器（B）和订阅者（S）。本案例中，业务平台为消息发布者，MQTT服务是代理服务器，关是订阅者。其交互流程如下：平台部署MQTT服务，关基于MQTT协议与平台保持通信同时向平台订阅消息；用户通过手机上的APP、小程序、WEB服务等载体向业务平台发起对关的远程管理；业务平台向MQTT服务发起发布消息请求；MQTT服务推送消息到关，关收到消息后执行相关指令。其中，消息的发布者和订阅者都是客户端，消息代理是服务器，消息发布者可以同时是订阅者。





图1



22基于TCP短连接的交互

TCP短连接模式下，设备通过心跳轮询机制与平台保持通信,每次请求都会重新建立连接。在该模式下，设备平台交互示意图如图2。交互流程如下：关通过轮询的方式（每隔一段时间发起请求）发起TCP心跳与设备平台保持通信；当用户通过客户端向业务平台发起远程管理请求时，业务平台向设备平台发起指令通知；设备平台记录本次指令请求，待关下一次发起心跳时，返回指令标识；关根据收到的指令标识发起相应的业务请求或执行指令。





图2



上述方式中，MQTT具有简单、稳定、开放、轻量级的特点，但所有设备都需要与平台维持连接。TCP短连接心跳轮询机制下，设备与平台交互有一个轮询周期，周期太短，平台压力很大；周期过长，可以降低平台压力，但业务处理不及时，体验很差。当设备量达到亿级以上时，论是基于TCP长连接的MQTT通信还是基于TCP短连接的心跳轮询机制，都存在平台中心化的问题（所有设备都需要直接与平台保持通信），导致平台存在巨大的通信压力。下面介绍一种改进方案“分层模式”。其示意图如图3。将对接关的平台改造成拆分成一级平台、二级平台模式，业务平台对接一级平台，一级平台对接各二级平台，每个二级平台与一部分关维持通信。这样可以现分散平台压力，但建立过多平台也导致增加了平台维护成本。





图3







3边缘计算





随着5G的发展，催生了边缘计算的发展，同样上述交互方式可以通过边缘计算方式现，其交互示意图如图4。主要改造点如下：赋能边缘节点，原部署在关上的业务管理服务上移到边缘节点，由边缘节点保持与平台的通信，同时通过边缘节点对其连接的关进行管理。通过边缘计算改造方式，可以大幅缓解云平台通信压力，同时能保障消息交互及时性，但需要对边缘节点进行升级改造。





图4