深度解读 OceanConnect 的 DMP 部分 | 物联网平台 独孤九剑（3）

大家好，上期我们了解了 OceanConnect 物联网平台部分内容，今天继续学习 OceanConnect 的 DMP 部分的特性概述，看看它能帮助我们物联网平台做哪些事情。

由于特性非常多，我挑选一些比较重要的来讲解，这次讲：

• 设备接入

• 北向 API 开放

• NB-Iot 设备功耗节省服务

• PSM/DRX/eDRX 模式管理

设备接入

平台支持 3 种方式接入：

• 设备协议直接接入

• Agent 接入

• 云网关接入

  
  

1、设备多协议接入

IoT 平台通过引入 CIG（Cloud Inter-Networking Gateway，云端接入网关），可以解决不同类型、不同通信协议的 IoT 终端设备接入 IoT 平台的问题。

CIG 通过将各种不同的南向协议发送的消息转换为平台可以识别的统一格式并发往服务总线或事件，平台的其他模块则从服务总线或事件总线中收取消息并进行业务逻辑处理。

目前 IoT 平台已支持多种设备原生协议的设备接入，包括：

• LWM2M over CoAP 原生协议接入

• MQTT/MQTTS 原生协议接入

特性价值：

IoT 平台支持多样化的设备接入协议，方便终端设备能够快速接入到 IoT 平台，减少设备的集成难度。

应用场景：

LWM2M over CoAP 原生协议接入：主要面向基于蜂窝的窄带物联网（NB-IoT）场景下物联网应用，具有覆盖广、连接多、速率低、成本低、功耗低等特点。

MQTT/MQTTS 原生协议接入：主要应用于计算能力有限，且工作在低带宽、不可靠的网络的远程传感器和控制设备。

2、Agent 接入

这里包含：Agent Lite、Agent Tiny、Agent Rich。

Agent Lite 接入

特性定义：Agent Lite 即瘦网关，直连设备能够通过集成 Agent Lite 快速接入平台，实现数据上报和命令下发等功能。

特性价值：网关功能简单，集成方便，支持多语言（包括 C 语言、Java、Python），也支持注册、登录、添加子设备、数据上报、命令下发等功能。

应用场景：Agent Lite 主要应用于具有微型操作系统的直连设备。

Agent Tiny 接入

特性定义：Agent Tiny 是部署在具备广域网能力、对功耗/存储/计算资源有苛刻限制的终端设备上的轻量级互联互通中间件，用户只需调用 API 接口，便可实现设备快速接入到 IoT 平台以及数据上报和命令接收等功能。

特性价值：用户可以大大减少开发周期，聚焦自己的业务开发，快速构建自己的产品。

应用场景：Agent Tiny 主要应用在 NB-IoT 芯片模组中，设备集成了相关的芯片就可以直接通过 CIG 接入 IoT 平台。

Agent Rich 接入

特性定义：Agent Rich 即富网关，网关功能齐全，数据可以在网关 Agent 里面解析再上报给平台，或者下发给网关下面的其他设备。Agent Rich 集成常用的近距离无线通信协议，包括 Z-Wave、ZigBee 和其他无线传输协议 Wifi/Bluetooth 等。

特性价值：支持各种协议的扩展以及不同厂商设备类型自定义插件。

应用场景：Agent Rich 主要用于智慧家庭解决方案。

3、云网关

协议插件管理是 IoT 平台对于系统级插件和 SP 用户级插件的管理。

系统级插件：所有设备共享的插件，解析设备数据时根据设备 manufacturerName 和 model 选择对应的插件；

SP 用户级插件：该 SP 用户下设备专有插件，解析设备数据时根据设备对应的 SP 用户 ID、设备 manufacturerName 和 model 选择对应的插件。

特性价值

IoT 平台可以统一管理和维护系统级插件和 SP 用户级插件，并且 SP 用户级插件支持多个 SP 用户共用一个厂商型号的设备，也可由 SP 用户维护插件。

应用场景

IoT 平台提供的插件不满足用户需要时，用户可以自己上传插件，可以选择此插件类型为系统级插件或 SP 用户级插件。

北向 API开放

北向 Restful API：物联网平台开放了 170+北向 Restful API（Application Programming Interface）接口给第三方应用开发者。开发者通过调用开放的 API，快速集成 IoT 平台的功能，如设备管理（包括设备的增、删、查、改）、数据采集、命令下发和消息推送等功能。

1、APP 接入的机密性和完整性

物联网平台提供 HTTP 接口，通过 Internet 与应用对接由于在业务中存在鉴权、密码、业务数据等敏感信息，因此采用 HTTPS 传输协议应用通过 HTTPS 安全传输协议接入到物联网平台，可以确保用户信息和数据的安全。

2、特性价值

合作伙伴在物联网产业中面临新业务上线周期长，应用开发碎片化，产品上市慢的挑战。华为物联网平台提供丰富的 API，降低开发门槛，助力行业应用开发，加速应用上线。

3、应用场景

平台提供 SP Portal 给开发者，SP Portal 提供应用注册和认证的功能。当应用注册成功后，服务器会把 APP ID 和 APP 密码提供给开发者。此 APP ID 和密码是 APP 在物联网平台中的唯一标识。第三方应用 APP 凭借申请的 APP ID 和 APP 密码作为鉴权信息访问和调用平台 API。

NB-IoT设备功耗节省服务

DTLS+

DTLS+（Datagram Transport Layer Security，数据报传输层安全性协议）是华为 OceanConnectdmp 物联网平台采用的数据报传输层安全协议，相比传统 DTLS 协议，在会话协商等方面做了优化，减少了终端与物联网平台通信过程中的握手次数，从而延长终端电池的使用寿命。

实现原理：

NB-IoT 设备和 IoT 平台之间采用 DTLS 协议对应用/管理数据进行保护。DTLS 连接由 Client 和 Server 握手建立，建立成功后，双方使用五元组（源/目的 IP 地址、源/目的端口号、协议类型）唯一标识一条 DTLS 连接（如下图）。

因此 Client、Server 后续发送报文只需在报文头携带上述五元组，对方收到报文后就可以根据五元组找到 DTLS 安全上下文。

应用 DTLS 协议：

标准 DTLS 在 NB-IoT NAT 场景中问题：

在 NB-IoT 的 NAT 场景下，因 NB-IoT 终端发包周期长导致 NAT 表项过期，NAT 老化后会给终端分配新的源 IP 地址/端口，因此终端每次发包所带 IP 地址/端口都会不同，导致 IoT 平台无法根据报文头的五元组找到原来的 DTLS 上下文，必须重新协商。

DTLS 正常协商需要交互 6 个报文，利用 Session ID 快速握手也需要 5 条消息，对终端功耗影响很大 (覆盖等级 2 的情况下，功耗增加 60% 以上)，需要优化。

DTLS 与 DTLS+的对比：

特性价值：

对行业：优化后的 DTLS+安全传输，相比采用 DTLS 协议的终端来说，终端功耗可节约 50%。

对运营商：减少无线消息，提升联接容量。

应用场景：

用于保障 NB-IoT NAT（Network Address Translation 网络地址转换）场景下终端设备和 IoT 平台之间的应用数据、管理数据的安全。

PSM/DRX/eDRX 模式管理

在 NB-IoT 解决方案中，设备的供电和节能是用户最为关心的问题，用户可以根据设备的供电情况、设备的业务交互时延等灵活的选择相应模式。

由于终端设备的省电模式是在运营商网络侧设置的，IoT 平台无法从终端设备和网络侧获取到设备的省电模式，所以需要把终端设备的省电模式配置到 IoT 平台，IoT 平台在下发数据到终端设备时，需要根据终端的省电模式来优化消息的下发和重传的策略。包括如下 3 种省电模式：

PSM：Power Saving Mode，省电模式。终端非业务期间深度休眠，不接收下行数据，只有终端主动发送上行数据（MO Data）时可接收 IoT 平台缓存的下行数据 ，适合对下行数据无时延要求的业务。

DRX：Discontinuous Reception，不连续接收模式。可以认为下行业务随时可达终端设备，在每个 DRX 周期，终端都会检测一次是否有下行业务到达，适用于对时延有高要求的业务。终端设备一般采取供电的方式，如路灯业务。

eDRX：Extended idle Mode DRX，扩展不连续接收模式。终端设备兼顾低功耗和对时延有一定要求的业务，在每个 eDRX 周期内，只有在设置的寻呼时间窗口内，终端可接收下行数据，其余时间终端处于休眠状态，不接收下行数据，该模式可在下行业务时延和功耗之间取得平衡，如远程关闭煤气业务。

特性价值：

用户可以根据 NB-IoT 设备的供电情况，以及设备与 IoT 平台的消息交互时延，灵活的设置 NB 设备的省电模式，以达到供电与业务交互之间的平衡，让设备的电量能维持更长久。

应用场景：

适用于 NB-IoT 设备，根据供电和业务时延进行灵活设置。

PSM 模式原理：

PSM 模式示意图：

其中，Idle State、PSM State 和 Connected State 三者状态之间的转换关系如图所示。

三种状态的转换关系：

终端设备发送上行数据（Mo Data）或周期性位置更新（Periodic TAU）时，设备状态进入 Connected State。

在 Connected 长时间无消息收发，如基站定时器超时或终端上报上行数据时，携带不需要返回下行数据标识时，设备进入 Idle State。

在 Idle State 时，如果设备的 Active timer 超时，则会进入到 PSM State，直到下一次的主动发送上行数据（Mo Data）或周期性位置更新（Periodic TAU）才会改变其状态。

DRX 模式原理：

DRX 模式示意图：

由于 DRX 周期短（1.28s，2.56s，5.12s 或者 10.24s，由运营商网络侧设置决定），可认为下行业务随时可达，时延小。

适用于对时延有高要求的业务，但功耗相对较高，终端设备一般采用供电方式。

eDRX 模式原理：

eDRX 模式的示意图：

每个 eDRX 周期内，有一个寻呼时间窗口 PTW（ Paging Time Window），终端在 PTW 内按照 DRX 周期 （DRX 周期时间短，可以认为终端不休眠、一直可达）监听寻呼信道，以便接收下行数据，其余时间终端处于休眠状态。

eDRX 模式可以认为终端设备随时可达，但时延较大，时延取决于 eDRX 周期配置，可以在低功耗与时延之间取得平衡。

本系列原创转载自：华为ICT学堂旗下微信号-loT科技物语