OneNET主流协议典型应用场景及选择--NB
| 本帖最后由 chenxb1993 于 2019-11-11 14:56 编辑 NBIoT 物联网套件典型应用场景
1概述
NB-IoT物联网套件为用户提供“终端-平台-应用”整体解决方案，帮助企业快速实现NB-IoT能力升级。
终端侧通过移植SDK可以实现基于轻量化的CoAP+LwM2M协议进行传输，降低物联网终端功耗。同时目前已有80多款模组已经移植平台的SDK，终端设备可基于预集成的模组，使用AT指令快速实现接入平台和数据业务。
平台侧可实现与中国移动NB-IoT网络无缝对接，满足大量设备的快速上云，同时实现对设备的资源订阅、数据存储、数据转发、命令下发（即时|缓存）、远程升级（OTA）、安全传输等功能。
应用侧提供丰富的API接口，使物联网企业可以更加专注于自身应用的开发，而不用将工作重心放在设备接入层的环境搭建上，从而缩短物联网系统的形成周期，降低企业研发、运营和运维成本
1.1NBIoT的四大优势
1. 广覆盖：在同样的频段下，NB-IoT比现有的网络增益20dB，相当于提升了100倍覆盖区域的能力；
2. 大连接：轻松支持大量设备联网需求，具备支撑海量连接的能力，NB-IoT一个扇区能够支持10万个连接；
3. 低功耗：聚焦小数据量、小速率应用特别对于一些不能经常更换电池的设备和场合，理论上NB-IoT终端模块的待机时间可长达10年；
4. 低成本：预期的单个接连模块不超过5美元。
1.2NBIoT套件的产品优势
1.2.1设备接入
1. 中国移动窄带蜂窝物联网NB-IoT无缝对接，实现了NB-IoT设备快速、稳定接入
2. 支持标准LwM2M协议，满足多种应用场景的使用需求
3. 市面上的主流NB芯片和模组已完成平台SDK预集成，可快速接入平台
4. 提供多种语言 SDK，帮助开发者快速实现设备接入
5. 支持DTLS，保证数据传输安全
1.2.2设备管理
1. 提供设备生命周期管理功能，支持用户进行设备注册，设备更新，设备查询、设备删除
2. 提供设备在线状态管理功能，提供设备上下线的消息通知，方便用户管理设备的在线状态
3. 提供OTA远程升级能力，轻松实现FOTA和SOTA，包含版本管理、设备群组以及升级任务状态监控和分析等功能
4. 提供设备数据存储能力，便于用户进行设备海量数据存储与查询
5. 提供设备调试工具以及设备日志，便于用户快速调试设备以及定位设备问题。
1.2.3数据及安全访问
1. 提供DTLS 加密通道，保证用户数据的传输安全
2. 支持用户采用私有协议以及私有加密方式进行数据传输，保证数据安全
3. 分布式结构、异地双活等多重数据保障机制，提供安全的数据存储服务
4. 支持安全的访问鉴权机制，有效降低密钥以及访问令牌被仿冒的风险
1.2.4规则引擎
1. 支持对物联网套件中的各种设备消息进行不间断监控
2. 支持SQL对监控数据进行字段查找、插入、重组与自定义逻辑判断
3. 支持通过对接不同的增值服务，帮助用户实现服务的扩展
1.2.5丰富API支持
1. 开放的API接口，通过简单的调用快速实现生成应用
2. 不断丰富的API种类，包括设备增删改查、数据流创建、数据点上传、命令下发等，帮助用户便捷的构建上层应用
2设备与NBIoT物联网套件的数据交互
NBIoT设备开发简要流程如下：
Step1: 创建NBIoT产品、创建NBIoT设备
Step2: 移植SDK或搭载NB模组，与NBIoT接入服务建立UDP连接
Step3: 基于NBIoT接入服务进行应用开发
2.1设备接入
设备可以通过连接BootStrap或者直连NBIoT接入机接入。
1. Bootstrap 接入：设备连接OneNET NBIoT套件的BootStrap地址，BootStrap服务器会根据设备注册区域及负载将接入机地址分配给终端，终端根据该地址连接NBIoT接入机。
2. 接入机直连：设备选择一个平台提供的接入机直连地址进行连接。
2.2订阅
可以在平台设置自动订阅（设备注册成功后，平台主动发起），也可以在平台手动订阅（通过页面订阅按钮，或者调用订阅API）。设备成功订阅后，设备可以主动上报数据。
1. IoT平台侧主动向终端设备发送订阅消息（Observe）来订阅设备资源列表中所有可观测的资源。
2. 终端设备接收到订阅消息后，检查需要订阅的资源是否可以被订阅且状态正常，如果是则返回订阅结果Success。
3. 订阅成功后，终端可以上报数据。
2.3即时命令
在平台通过页面或者API对设备下发即时命令，若设备在线且核心网未老化，可成功下发。
1. 业务平台下发即时命令。
2. OneNET平台收到命令后立即下发命令到终端设备。
3. 终端设备发送命令响应消息。
4. OneNET平台将对应的响应命令转发到业务平台。
2.4缓存命令
若设备离线，可通过调用API对设备下发缓存命令。缓存命令生效后，若设备有上行消息，则OneNET缓存命令服务会立即下发缓存命令。
1. 业务平台下发缓存命令。
2. OneNET收到命令后先将命令缓存到本地。
3. 待设备上线后，OneNET将缓存的命令下发到设备。
4. 设备发送命令响应消息。
5. OneNET将对应的响应命令转发到业务平台。
2.5数据上报
平台支持NON类型和CON类型的数据上报方式。
1. 设备按照数据上报规则，上传携带订阅资源具体数值的Notify消息（即相应观测的传感器数据值），直到OneNET取消资源订阅。
2. OneNET接收到数据后根据配置的存储策略保存数据或者上报数据到业务平台。
3. OneNET将数据上报到业务平台。
4. OneNET发送确认消息给终端设备。
2.6安全性 2.6.1authcode鉴权码
用户可以在平台配置设备的authcode，设备注册时携带该authcode，可用于设备鉴权，防止设备被其他用户盗用，增加了设备的安全性。
2.6.2DTLS安全连接
平台支持基于PSK(pri-sharedkey, 预置共享秘钥)的DTLS协议，在用户设备和OneNET之间建立安全通道，用于认证和数据安全传输。
1. 设备在OneNET注册时，平台随机生成一个PSK码作为预置共享密钥key
2. 设备与平台利用握手协议，通过发送带有Cookie值、密钥K等参数的消息相互认证
3. 建立安全通道，进行数据传输
2.6.3.安全接入服务
物联网设备安全接入服务可通过在物联网终端中集成安全芯片SDK，实现基于终端安全芯片的安全应用、终端与平台的端到端安全通信及身份认证服务，同时提供密钥管理服务，可实现客户定制化的密钥更新需求，支持设备异常行为识别，保护客户系统安全。该服务可应用于NB智能门锁等对安全性要求较高的场景。
2.7OTA
平台提供设备的FOTA和SOTA升级。
支持设备通过coap推送或者http拉取的方式进行OTA升级。
2.8数据推送
数据推送将设备上报到平台的数据点、设备上下线消息，以及下发命令响应推送给用户平台，使得用户可基于设备开发Saas应用。
2.8.1Http(s)数据推送
1. IoT平台通过Http(s)数据推送，将设备数据发送给应用平台。
2. 应用平台通过调用IoT平台提供的RESTful API进行设备管理。
2.8.2MQ消息队列
消息队列MQ定位为OneNET设备接入服务使用的，用于实现应用层快速、即时、可靠地获取设备消息的 物联网服务组件，服务模型如下
3NBIoT物联网通信套件应用场景案例 3.1应用开发模式
目前，使用NBIoT套件进行设备连接和应用开发大致分为两种模式，分别适用于个人用户和企业用户。
3.1.1个人用户应用开发
设备使用LWM2M协议的IPSO资源模型进行数据传输，用户基于onenet本身进行应用开发。
1. 设备接入OneNET平台，平台对上报数据进行持久化存储
2. 用户可配置触发器，平台会根据触发规则，将告警数据通过短信或者邮件的方式推送给用户。
3. 用户在平台进行应用开发，可进行设备数据展示以及生成控制设备的Web端页面和手机端APP页面。
4. 用户可以使用相关增值服务：
a) 可视化view：生成可视化数据大屏，用于展示和观察设备数据和状态等。
b) OTA：远程对设备固件和软件进行升级。
这种开发模式适用于个人开发者，不需要对设备进行相关的应用管理，只需要监控设备状态以及对设备的控制。
3.1.2企业用户应用开发
设备选用LwM2M协议IPSO资源模型中的部分对象，透传用户自定义格式的资源值。数据到达OneNET平台后，平台会根据用户配置的推送地址，将数据推送给用户的应用平台，用户对收到的资源值进行解析，然后实现应用逻辑。
1. 设备接入OneNET平台，平台对上报数据进行持久化存储。
2. 用户可配置触发器，平台会根据触发规则，将告警数据通过短信或者邮件的方式推送给用户。
3. 用户可以配置第三方应用推送地址或者使用MQ消息队列，平台会将设备上下线消息、上报数据点以及命令执行结果推送给应用平台，用户可以对设备进行管理，数据展示，以及相关Saas应用开发。
4. 用户可以使用相关增值服务：
a) 可视化view：生成可视化数据大屏，用于展示和观察设备数据和状态等。
b) OTA：远程对设备固件和软件进行升级。
c) 应用托管：可以将应用服务部署在OneNET云服务器上。
这种开发模式适用于企业用户，基于OneNET平台开发SaaS应用。
3.2NBIoT落地应用案例
3.2.1NBIoT智能路灯
智能路灯是一种基于窄带物联网（NB-IoT）技术的智慧照明控制系统，通过nb基站接入网络，实现城市照明的状态监测、照明控制、实时管理等功能。
能力使用：
1. 路灯的单灯控制器采集路灯相关信息，并记录路灯相关事件
2. 单灯控制器将信息或者事件通过NB网络主动上报给OneNET平台（可以选择使用DTLS）
3. OneNET平台将相关数据推送给应用平台（使用http推送或者MQ消息队列）
4. OneNET平台提供相关API供应用平台进行设备管理
5. 应用平台对路灯控制器、管理终端等设备进行管理，具备数据存储、数据管理、亮灯率统计、故障监测、远程监控、地理信息管理等功能
价值输出：
1. 可以对路灯进行全局管理
2. 对设备进行智能化检修
3. 开展多样化的应用
3.2.2NBIoT智能水表
NB-IOT智能水表通过NB无线通讯模块进行无线采集、传输、抄表、控制等工作。
能力使用：
1. 智能水表搭载nb通信模组，采用轻量化CoAP+LWM2M协议、专属APN配置以及极简的交互策略接入OneNET平台。
2. 支持不同厂商表计的统一接入OneNET。
3. 使用DTLS传输加密，支持MPLS VPN接入，与互联网物理隔离。
价值输出：
1. 解决2G下水务远程抄表的痛点问题。
2. 水务公司无需关心多厂商的设备接入，提供统一的接入标准。
3. 保障水表数据的安全传输。
3.2.3NBIoT智能烟感
NBIoT智能烟感为街道出租房、九小场所、沿街商铺、独居老人住所等点位提供烟感、气感、温感等采集服务。
能力使用：
1. 通过将基于NB-IoT的无线消防终端接入OneNET物联网云平台。
2. OneNET将设备上报数据及报警信息推送到消防云平台。
3. 消防云平台以语音电话、短信、手机APP等方式方式保送至联动用户，并与街道指挥中心、消防站、物业定形成联动，实现快速的消防处置。
价值输出：
1. 降低各类消防监管难的微小场所火灾蔓延的可能性，减少接触时间，调高灭火救援工作的效率，有效避免火灾引起的重大伤亡和财产损失。
2. 同时对于推进城市的智能化、城市形象规范化，具有重要意义。
3.2.4NBIoT智能电动车
基于OneNET开放平台，结合北斗定位、大数据、NB-IoT窄带物联网等技术开发了电动车防盗定位终端及电动车综合管理平台，可对被盗车辆进行准确定位及轨迹记录。
能力使用：
1. 电动车内置终端通过专用APN连接到NBIoT基站。
2. 终端通过专用的GRE隧道将电动车基本信息、地理位置信息等数据上报到OneNET平台。
3. OneNET平台将数据推送到应用管理平台。
价值输出：
1. 提升电动车丢失破案率，解决城市电动车因缺少有效的智能化管控手段。
2. 影响城市形象、社会治安、交通管理的棘手难题。
3.2.5NBIoT智能停车
NB路侧停车管理方案，通过在路侧停车位安装NB地磁，实时记录车辆驶入、驶出时间并将数据传输到OneNET平台，方便车位管理员停车管理及计费，同时方便用户实时查询剩余车位并付款。
能力使用：
1. 地磁车位检测器记录车辆驶入、驶出时间
2. 检测器通过NB网络将数据上报到OneNET平台
3. OneNET平台将消息推送到停车管理平台
价值输出：
1. NB路侧停车解决方案协助政府实现了停车的精确收费，简化运营，节省人工成本，降低逃费隐患
2. 提升停车车主的满意度，助力城市智慧化建设
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