科技_看得懂的物联网实现方案_v1.0.0

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科技_看得懂的物联网实现方案_v1.0.0

文件名称	版本号	作者	qq
科技_看得懂的物联网实现方案	v1.0.0	学生宫布	8416837

”软件构建的核心就是管理复杂度。“ ——SteveMcConnell《代码大全》

概念

主要使用HTTP(s)和物联网mqtt

简介

• 基于TCP/IP

物联网

IoT：Internet of Things

简介

• 物品接入网络，从而形成网络，可以实现远程控制等。

RFID

• 射频识别技术

  射频标签唯一，不需要光学或物理接触，即可识别，如使用磁场、无线电；
  实例：辨别空中的飞行器的身份；

LoRa

• 低功耗广域网的组建方案

简介

• 物联网无线传输
  低功耗宽域网

• 角色：中间件

• 历史数据

  项	值
  传输距离	城镇可达2-5 Km ， 郊区可达15 Km
  传输速率	几百到几十Kbps，速率越低传输距离越长，这很像一个人挑东西，挑的多走不太远，少了可以走远

• 由若干终端end nodes采集底层数据，通过(RF射频技术/LoRaWAN技术）把数据发送到网关（Gateway）基站，再通过（3g/以太网通信技术）发送到NS(网络服务器)，网络服务器（NS）再把数据发给应用程序端（APP)
  LoRa整体网络结构分为终端、网关、网络服务、应用服务几个功能，一般LoRa终端和网关之间可以同过LoRa无线技术进行数据传输，而网关和核心网或广域网之间的交互可以通过TCP/IP协议，当然可以是有线连接的以太网，亦可以为3G/4G类的无线连接。为了保证数据的安全性、可靠性，LoRaWAN采用了长度为128比特的对称加密算法AES进行完整性保护和数据加密

• 星型拓扑

• 结构扩展时，只要增加网关即可

• 国内也有不少企业基于LoRa进行物联网建设 - LoRaWAN - LoRa广域网

LoRa Server 数据流

网关 把LoRa传感器的数据转换为TCP/IP的格式发送到Internet上

LoRa网络服务器（NS）、应用服务器（AS）和网络控制器（NC）已授权为Semtech LoRa物联网参考网络软件方案的一部分。 LoRa客户服务器（CS）以同样方式授权。CS简单地从AS接收数据，然后存入关系型数据库或者文本文档。在任何运营的LoRa系统中， CS有可能很大程度地、甚至完全地被去掉

End Node

简介

• 终端是LoRa网络的终端设备。每个终端和一个到多个LoRa网关通讯。通讯协议遵循LoRa联盟指定的LoRaWAN规格书，例外情况在本文第六章中说明。通讯可以是双向或单向（从节点到网关）的

硬件整体架构

项	值
MCU	实现LoRaWAN协议栈、控制LoRa射频、驱动外设和实现应用程序|驱动SX1278，实现无线网络协议，与用户系统交互等
LoRa Radio	实现LoRa信号接收与发送
外设	驱动传感器、控制I/O端口等
供电	使用电池或市电给系统供电

软件

项	值
驱动层	主要是驱动总线，从而与LoRa射频、传感器和执行器通信
中间件	包括LoRaWAN协议栈和能耗管理
应用层	满足用户的业务需求，如采集数据并初步加工，定时上传等

物理帧结构

LoRa的报文分为上行和下行。上行是从传感器到LoRa网关的，下行是LoRa网关到传感器的，仅仅作为回复

技术特点

速率与灵敏度成反比

LoRa App Server 对外连接方式

TCP长连接，避免重复握手，耗费资源

• gRPC
• RESTful JSON API
• MQTT

MQTT

简介

• 消息队列遥测传输协议
• 基于TCP/IP，HTTP亦是
• 支持发布/订阅，一对多，解耦
• 小型传输，开销很小（固定头是2byte），降低流量

长连接机制

简介

长连接

t-io 百万级TCP长连接即时通讯框架
socket

接口

长连接或短连接都可

长连接 Client 与 Server 使用一个Socket

短连接 每次请求new一个Socket

注意区分通道与Socket实例，通道关闭，即信道关闭

边缘计算

偏重->端计算

应用开发

简介

• 物联网组建完成，且设备已经能够将数据发送到物联网平台，如何利用这些数据，对应用开发者来说是一个重大考验。
• Application Enablement SAP 开发物联网应用接口

进阶待续。。。