构建基于云计算的物联网设备管理平台探究

党东亮

（联通物联网有限责任公司，南京 210006）

1 总体结构

1.1 感知层

感知层是将信息世界和物理世界联系起来的核心纽带，是物联网的重要基础。感知层是由物联网设备构成的，详细包含具有感知、通信、识别能力的智能物体与感知网络。网络时代，传感器随处可见，物联网设备借助于传感器以及采集器对数据进行搜集。现阶段的传感器一般包括压力、温度、光电、湿度等。对我们人类而言，是使用五官和皮肤，通过视觉、味觉、嗅觉、听觉和触觉感知外部世界[1]。而感知层是物联网的五官和皮肤，用于识别外界物体和采集信息，感知层对物联网至关重要，是物物相连的基础，是实现物联网的底层技术，也可以说感知层是物联网发展的“通行证”。

1.2 网络层

物联网属于万物互联，假如物体要有效连接，一定需要借助于网络层，物联网依赖于各种通讯技术的相互融合。网络时代，需要各种各样的联网设备，还需要数据传输量大与连接速度快的设备，比如视频以及电脑设备的进一步连接，就需要借助于可靠性高与速度快的通讯方式。也有大量及时响应性要求低，数据量不大的设备，这些设备以后可能连接超大的量，那么需要自动无线连接，也需要较低的功耗。

1.2.1 常用组网方式

以太网、Wi-Fi、移动通信、NB-IoT（Narrow BandInternet of Things，窄带物联网）、ZigBee、lora 等。

1.2.2 常见通信协议

（1）MQTT 协议。MQTT 是IBM 深入开发的一个通讯协议，MQTT 协议是为控制设备通讯以及远程传感器而进一步设计的一类协议[2]。MQTT 协议具有很多的好处，包含能够支撑全部平台，它基本能够将互联网与一切联网物品开展进一步连接。它涵盖了如下几项关键特征：一是借助于订阅/发布消息的模式，提供一对多的运用程序以及消息发布之间的解耦；二是传输消息的时候无需懂得相关负载内容；三是借助于IP/TCP 实现互联网的有效连接。

（2）CoAP 协议。CoAP 是受约束的运用协议的代称。因为目前物联网里面大量设备的资源都比较有限，所以仅有定量的计算能力以及少许的内存空间，在物联网中运用以前的HTTP 协议就会显得太过巨大而不太适用。于是，IETF 的CoRE 工作组进一步提出了一种基于网络层是6LowPAN、传输层是UDP、REST架构的CoAP 协议。CoAP 一般属于一对一的协议：例如某一设备应该从服务器端对现阶段的温度信息进行仔细查询。请求消息（CON）：GET/temperature，相关请求内容会进一步被包在CON消息中响应消息（ACK）：2.05Content“22.5C”，相关响应内容会被放进ACK 消息中。

（3）MQTT 和CoAP 的具体差异。CoAP 以及MQTT 都是可行的物联网协议，可二者还是具有较大差异的，例如CoAP 协议是基于UDP，而MQTT 协议是基于TCP。从运用角度来看，核心差异包含如下几个方面：

第一，MQTT 协议不支持其他帮助Clients 进一步了解的标签信息，即全部MQTTClients 一定要清楚消息格式。而CoAP 协议则刚好反之，由于CoAP 内置发现支持与内容进行协商，如此就可以允许设备互相窥测以尽快找出数据的具体交换方式。

第二，CoAP 是无连接，而MQTT 是长连接。Broker 以及MQTTClients 之间维持TCP 长连接，这类情况在NAT 环境下也不会出现问题。假如在NAT 环境中运用CoAP 的话，那就应该使用部分NAT 穿透性方法。

第三，MQTT 是若干个客户端借助于中央代理进一步传递消息的多对多协议。它一般经过让客户端代理决定消息复制、发布消息进一步解耦生产者以及消费者。MQTT 等同于消息传递的及时通讯核心线。CoAP 大体上就是一个在Client 以及Server 之间传递相关信息的单对单协议。

1.3 平台层

平台层具体功能包括：设备部署、设备连接、设备定义/组、监视、边缘监视、边缘管理、固件/软件管理、远程配置/操作、故障排除和诊断/故障排除等。

在部署物联网设备管理平台的过程中，需要按照以下步骤开展。首先，从网络节点配置、监控功能与无线传输通道方面出发，传感器厂商与应用商互相配合，能够为用户提供功能强大的物联。一定要利用云基础设施进一步部署物联网设备管理平台[3]。只有这样，确保虚拟技术，可进一步减少小规模建设成本。其次，找准突破口，扩展监控功能和网络节点配置。借助于云计算，能够产生行业计算模型，并形成对外服务。在有关供应商的大力支持下能够开发云应用，并把各项功能进一步集中至云平台上，创建物联网设备管理平台。最后，延伸云应用范围，完善云服务模型和平台，提升物联云管理能力。物联网设备管理平台在云计算的基础上产生，已经变成一种大势所趋，且云计算在这个进程中施展出更加显著的作用，并促进物联网的不断发展。

图1为感知层、网络层与平台层的关系：

图1 感知层、网络层与平台层关系

2 结束语

一言以蔽之，如果物联网算得上是下一代网络发展的形式，那云计算能够当作实现该目标的一种行之有效的技术手段。物联网应用领域不断延伸，应用技术逐渐趋于成熟的形势下，各类海量设备不断接入网络，需要不断加强对设备数据的采集、存储、分析以及开发应用能力。以云计算为核心基础，进一步创建物联网设备管理平台，是一种大势所趋。