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  • 【华为云技术分享】【我的物联网成长记17】一条物联网设备控制命令的一生

    【摘要】 一条物联网设备控制命令从诞生到完成使命，它的一生是什么样的？本文将带你解读物联网设备控制命令的完整生命周期。

    概述

    为能有效地对设备进行管理，设备的产品模型中定义了物联网平台可向设备下发的命令，应用服务器可以调用物联网平台开放的API接口向单个设备或批量设备下发命令，或者用户通过物联网平台直接向单个设备下发命令，以实现对设备的远程控制。

    华为物联网平台有两种命令下发机制：

    • 立即下发：不管设备是否在线，平台收到命令后立即下发给设备。如果设备不在线或者设备没收到指令则下发失败。支持给本应用的设备和被授予权限的其它应用的设备下发命令。

      立即下发适合对命令实时性有要求的场景，比如路灯开关灯，燃气表开关阀。使用立即下发时，命令下发的时机需要由应用服务器来保证。

    • 缓存下发：物联网平台在收到命令后先缓存，等设备上线或者设备上报数据时再下发给设备，如果单个设备存在多条缓存命令，则进行排队串行下发。支持给本应用的设备和被授予权限的其它应用的设备下发命令。 缓存下发适合对命令实时性要求不高的场景，比如配置水表的参数。

    对于使用LWM2M/CoAP协议的设备，建议用户使用缓存下发模式，工作模式设置为PSM模式（系统默认值）。如需使用立即下发模式（工作模式设置为DRX或eDRX模式），需要在设备上报数据后立即下发命令才能成功。

    对于集成了Agent Lite SDK或使用原生MQTT协议的设备，物联网平台仅支持立即下发模式。

    业务流程

    LWM2M/CoAP协议设备场景

    物联网平台提供立即下发和缓存下发两种机制。应用服务器向物联网平台下发命令时，携带参数expireTime（简称TTL，表示最大缓存时间）。如果不带expireTime，则默认expireTime为48小时。

    • expireTime=0：命令立即下发。
    • expireTime>0：命令缓存下发。

    命令立即下发流程

    1578533383875188.png

    应用调用华为物联网平台提供的接口，下发请求到物联网平台，携带expireTime参数为0。消息样例如下：

     1 Method: POST
 2 request: https://server:port/iocm/app/cmd/v1.4.0/deviceCommands
 3 Header:
 4 "app_key: ******"
 5 "Authorization:Bearer******"
 6 Content-Type:application/json
 7 Body:
 8 {
 9   "deviceId": "********",
10   "command": {
11     "serviceId": "Brightness",
12     "method": "SET_DEVICE_LEVEL",
13     "paras": {
14       "value": "1",
15       }
16   },
17   "callbackUrl": "http://127.0.0.1:9999/cmd/callbackUrl",
18   "expireTime": 0,
19   "maxRetransmit": 1
20 }

    2.物联网平台调用编解码插件对命令请求进行编码后，会通过LWM2M协议定义的设备管理和服务实现接口的Execute操作下发命令，消息体为二进制格式。

    3.物联网平台向应用返回201 Created，携带命令状态为SENT。（如果设备不在线或者设备没收到指令则下发失败，命令状态为FAIL）

    4.设备收到命令后返回ACK响应。

    5.若应用下发命令时携带了"callbackUrl"，物联网平台推送状态通知消息给应用，携带命令状态为DELIVERED。消息样例如下：

     1 Method: POST
 2 request:
 3 Body:
 4 {
 5   "deviceId": "6543214c-72bb-4131-9e14-fad974123456",
 6   "commandId": "108a9c71462a48e09426e06e844d47ba3",
 7   "result": {
 8     "resultCode": "DELIVERED",
 9     "resultDetail": null
10   }
11 }

    6.设备执行命令后通过205 Content响应返回命令执行结果。

    7.若应用下发命令时携带了"callbackUrl"，物联网平台会调用编解码插件对设备响应进行解码，然后推送状态通知消息给应用，携带命令状态为SUCCESSFUL。消息样例如下：

     1 Method: POST
 2 request:
 3 Body:
 4 {
 5   "deviceId": "6543214c-72bb-4131-9e14-fad974123456",
 6   "commandId": "108a9c71462a48e09426e06e844d47ba",
 7   "result": {
 8     "resultCode": "SUCCESSFUL",
 9     "resultDetail": null
10   }
11 }

    命令缓存下发流程

    1578533457726797.png

    1. 应用调用华为物联网平台提供的接口，下发请求到物联网平台，携带expireTime参数大于0。

    2. 物联网平台将命令写入缓存队列，并上报201 Created，携带命令状态为PENDING。

    3. 设备上线或设备上报数据到平台。

    4. 物联网平台调用编解码插件对命令请求进行编码后，根据协议规范下发命令给设备。

    5. 若应用下发命令时携带了"callbackUrl"，物联网平台推送状态通知消息给应用，携带命令状态为SENT。

    6. 后续流程请参考“命令立即下发”的步骤4到步骤7。

    集成Agent Lite SDK设备/原生MQTT设备场景

    对于集成Agent Lite SDK或使用原生MQTT协议接入的设备，物联网平台只支持立即下发模式，设备不在线时命令下发失败。

    1578533487368423.png

    整个命令下发流程中命令执行状态以及状态变化机制如下图所示。

    1578533536979635.png

    1. 应用调用华为物联网平台提供的接口，下发请求到物联网平台。消息样例如下：
    2.  1 Method: POST
 2 request: https://server:port/iocm/app/cmd/v1.4.0/deviceCommands
 3 Header:
 4 "app_key: ******"
 5 "Authorization:Bearer******"
 6 Content-Type:application/json
 7 Body:
 8 {
 9   "deviceId": "********",
10   "command": {
11     "serviceId": "Brightness",
12     "method": "SET_DEVICE_LEVEL",
13     "paras": {
14       "value": "1",
15       }
16   },
17   "callbackUrl": "http://127.0.0.1:9999/cmd/callbackUrl",
18   "expireTime": 0,
19   "maxRetransmit": 1
20 }

    3. 物联网平台根据协议规范下发命令给设备。

      MQTT设备必须先订阅平台指定的Topic才能收到平台下发的命令，消息样例如下：

      1 { 
2 "msgType": "cloudReq", 
3 "serviceId": "Brightness", 
4 "mid": 2016, 
5 "cmd": "SET_DEVICE_LEVEL", 
6 "paras": { 
7  "value": "1"
8  } 
9 }

    4. 物联网平台向应用返回202 Accepted，携带命令状态为SENT。

    5. 设备收到命令后返回ACK响应。

    6. 若应用下发命令时携带了"callbackUrl"，物联网平台推送状态通知消息给应用，携带命令状态为DELIVERED。消息样例如下：

       1 Method: POST
 2 request:
 3 Body:
 4 {
 5   "deviceId": "6543214c-72bb-4131-9e14-fad974123456",
 6   "commandId": "108a9c71462a48e09426e06e844d47ba",
 7   "result": {
 8     "resultCode": "DELIVERED",
 9     "resultDetail": null
10   }
11 }

    7. 设备执行命令后返回命令执行结果，消息样例如下：

      1 response: Status 
2 Code: 200 OK

    8. 若应用下发命令时携带了"callbackUrl"，物联网平台会调用编解码插件对设备响应进行解码，然后推送状态通知消息给应用，携带命令状态为SUCCESSFUL。消息样例如下：

       1 Method: POST
 2 request:
 3 Body:
 4 {
 5   "deviceId": "6543214c-72bb-4131-9e14-fad974123456",
 6   "commandId": "108a9c71462a48e09426e06e844d47ba",
 7   "result": {
 8     "resultCode": "SUCCESSFUL",
 9     "resultDetail": null
10   }
11 }

      命令执行状态说明

    等待（PENDING）
    • NB-IoT设备采用缓存下发模式下发命令时，如果设备未上报数据，物联网平台会将命令进行缓存，此时任务状态为“等待”状态。
    • NB-IoT设备采用立即下发模式下发命令时，无此状态。
    • MQTT设备下发命时令，无此状态。
    超期（EXPIRED）
    • NB-IoT设备采用缓存下发模式下发命令时，如果在设置的超期时间内，物联网平台未将命令下发给设备，则状态变更为“超期”。超期时间会根据北向接口中携带的expireTime为准，如果未携带，默认48h。
    • NB-IoT设备采用立即下发模式下发命令时，无此状态。
    • MQTT设备下发命时令，无此状态。
    取消（CANCELED） 如果命令下发任务为“等待”状态时，用户人工取消了命令下发任务，则任务状态变更为“取消”。 已发送（SENT）
    • NB-IoT设备采用缓存下发模式下发命令时，设备上报数据，物联网平台会将缓存的命令发送给设备，此时状态会由“等待”变为“已发送”。
    • NB-IoT设备采用立即下发模式下发命令时，如果设备在线，状态为“已发送”。
    • MQTT设备下发命时令，如果设备在线，状态为“已发送”。
    超时（TIMEOUT） NB-IoT设备收到命令后，物联网平台在180秒内未收到设备反馈的收到命令响应，此时状态会变为“超时”。MQTT设备无此状态。

    已送达（DELIVERED）

    物联网平台收到设备反馈的已收到下发命令响应后，状态变为“已送达”。

    成功（SUCCESSFUL）

    如果设备在执行完命令后，会给物联网平台反馈命令执行成功的结果，将任务状态变更为“成功”。

    失败（FAIL）

    • 如果设备在执行完命令后，会给物联网平台反馈命令执行失败的结果，将任务状态变更为“失败”。
    • NB-IoT设备采用立即下发模式下发命令时，如果设备离线，状态为“失败”。
    • MQTT设备下发命令时，如果设备离线，状态为“失败”。

    作者：华为云云享专家 我是卤蛋
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