【我的物联网成长记3】设备如何进行选型？
一、我是模组厂商
芯片是一种把集成电路小型化的方式，并时常制造在半导体晶圆表面上。模组是由若干个显示模块、驱动电路、控制电路、芯片以及相应的结构件构成的一个独立的显示单元。模组与芯片关系就像是U盘和Flash芯片的关系，用户99％的情况是直接使用模组，没有人直接用芯片。当前模组厂商主要提供Wifi、NB-IoT、2/3/4/5G等通信模组。在物联网解决方案中，作为模组厂商的您需要让模组实现MQTTS、LWM2M、CoAP等物联网协议栈及连接平台的能力，您只需要将Agent Tiny SDK集成在现有的模组固件包中，这样模组就具备了接入华为IoT平台的能力。 我们将提供华为IoT技术认证支持，帮助您快速完成SDK集成，通过华为认证的模组可以申请入驻华为云市场，我们将会推荐给IoT平台用户。查询-华为已认证的模组。
Agent Tiny SDK具有普适性，可以广泛移植于WiFi模组、2/3/4/5G模组、NB-IoT模组，无需考虑模组类型。如何在模组中集成Agent Tiny SDK，请参考华为IoT技术认证流程，获取相关技术支持。
二、我是设备厂商
通常情况下作为设备厂商的您需要进行设备集成开发，以便让设备具备接入IoT平台的能力。我们将提供华为IoT技术认证支持，帮助您快速完成设备适配和认证。通过华为认证的设备可以申请入驻华为云市场，我们将会推荐给IoT平台用户。查询：华为已认证的设备。
根据设备是否具有IP通信能力，设备接入平台分为以下两类：设备直接接入平台和通过网关接入平台。
【设备直接接入平台】
针对已实现TCP/IP协议栈的设备，它可以直接与平台进行通信，常见的设备包括网关、以太网设备、NB-IoT设备等。 根据设备自身硬件的特点不同，华为IoT平台提供四种方式直接接入，您需要根据自身行业特征及业务情况选择合适的接入方案。
l 方案一：设备需要智能操作系统，硬件满足RAM容量> 32KB，FlASH容量> 128KB时，通过集成LiteOS操作系统接入平台。
Huawei LiteOS 是华为发布的一种轻量级物联网操作系统，遵循BSD-3开源许可协议，可广泛应用于智能家居、个人穿戴、车联网、城市公共服务、制造业等领域。LiteOS本身集成了Agent Tiny SDK，设备安装LiteOS后，就能简单快速地实现与华为IoT平台安全可靠的连接。集成开发流程详见《LiteOS SDK端云互通组件CoAP/LWM2M开发指南》和《LiteOS SDK端云互通组件MQTT开发指南》。
l 方案二：设备没有配置模组时，通过集成Agent Tiny SDK或Agent Lite SDK接入平台。
− 当设备存储及计算能力较强（满足RAM容量>4MB，FlASH容量> 2MB）时，推荐设备集成Agent Lite SDK。目前Agent Lite SDK支持C、Java和Android三个版本。实际开发中，请根据开发时使用的语言、平台，选用合适的设备端SDK集成：
− 当设备为轻量型嵌入式设备（硬件满足RAM容量> 32KB，FlASH容量> 128KB）时，推荐采用Agent Tiny SDK。目前Agent Tiny SDK支持C语言开发，请参考华为IoT技术认证流程，获取相关技术支持。
l 方案三：当设备配置有模组时，根据模组特征，选择性集成Agent Tiny SDK接入平台。
− 如果采用经过华为认证的模组，该模组已集成Agent Tiny SDK，可以利用模组直接接入IoT平台。您可以访问华为云市场，购买符合已认证的模组。
− 如果采用未经过华为认证的模组，您需要集成Agent Tiny SDK，根据SDK集成位置，分为两种模式：
1. MCU+模组模式：此模式下，设备包含MCU（Microcontroller Unit）和通信模组，其中MCU集成 Agent Tiny SDK及运行产品逻辑，模组作为通信模块，提供通信网络。请参考华为IoT技术认证流程，获取相关技术支持。
2. OpenCPU模式：此模式下，设备只包含通信模组，模组集成 Agent Tiny SDK及运行产品逻辑，集成开发请参考华为IoT技术认证流程，获取相关技术支持。
l 方案四：设备通过实现原生协议接入，适合一切设备。
当前华为IoT平台支持设备通过实现MQTT、LWM2M over CoAP原生协议接入。IoT平台对外开放了这些协议的API，您只需在设备端调用开放的API，即可实现设备快速接入 。您可访问《 MQTT接口参考》获取华为IoT平台开放的能力。为了便于您进行设备接入开发，我们提供了MQTT相关的集成指导，您可查看《设备集成》了解。
− 实现LWM2M over CoAP原生协议接入：LWM2M协议是一种由开发移动联盟（OMA）制定的轻量级、标准通用的物联网设备管理协议。主要应用于NB-IoT设备，具有覆盖广、连接多、速率低、成本低、功耗低等特点。
− 实现MQTT原生协议接入：MQTT是一种基于发布/订阅范式的ISO标准消息协议，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，适合长连接的场景，如智能路灯等。
四种方案的优缺点如下：
接入方式 | 方案优点 | 方案缺点 |
集成LiteOS接入IoT平台 | 有对应的SDK，集成难度较低，对您的开发技能要求较低。 | 方案不灵活，开发者只能根据LiteOS提供的API去实现自己的功能，超出API外的功能，无法自定义，对于设备的硬件要求比较高。 |
集成Agent Lite SDK或Agent Tiny SDK接入IoT平台 | 有对应的SDK，集成难度低，对您的开发技能要求较低。 | 方案不灵活，开发者只能根据Agent SDK提供的API去实现自己的功能，超出API外的，无法自定义。 |
通过模组接入IoT平台 | 集成难度非常低，对您的开发技能要求低。 | 需要采购指定型号的模组。 |
通过实现原生协议接入IoT平台 | 方案比较灵活，可根据业务需要，实现协议定义的功能，对设备硬件无限制。 | 需要从底层协议开始实现，集成难度大，代码开发量大，对于开发者要求高。 |
【设备通过网关接入平台】
针对未实现TCP/IP协议栈的设备，由于无法直接同IoT平台通信，它需要通过网关进行数据转发。常见设备包括智慧园区中的照明系统、楼宇系统设备等。这些场景下的限制如下：
制约因素 | 详细描述 |
设备限制 | 设备非常简单，没有集成TCP/IP协议栈，无法提供IP通信网络能力，只能基于一些简单的近场通信协议如ZigBee、ZWave、Bluetooth或者是其他的一些非IP有线方式传输协议如串口、并口等接入，此时需要一个网关设备，先让设备接入到网关，再通过网关与华为IoT平台通信。 |
网络限制 | 设备部署在独立的网络内，由于安全等考虑，无法直接与IoT平台互通，需要借助网关进行网络桥接。 |
业务限制 | 下层设备的管理控制逻辑比较复杂，需要利用网关软件自身具有对应的逻辑控制能力配合IoT平台进行业务管理。 |
集成限制 | 子设备已经接入到现有系统，不愿意再进行设备改造，需要将现有系统通过网关接入到IoT平台。 |
针对此类设备，通过在网关上集成Agent Lite SDK, 设备将数据上报给网关，通过网关转发到华为IoT平台。华为公司协同合作伙伴，对已集成Agent Lite SDK的网关进行了认证，您可以访问华为云市场，购买符合自身业务的网关产品。目前Agent Lite SDK支持C、Java和Android三个版本。实际开发中，请根据开发时使用的语言、平台，选用合适的SDK集成：
三、我是设备用户
作为设备用户，您既是设备的购买者，又可能是设备的实际管理者，通常您需要考虑两件事：
1. 在采购设备时，如何评估设备满足您的业务需求并且具备接入IoT平台的能力。关于此方面的知识，您可以参考设备能力评估。
2. 在进行日常管理时，针对不具备接入IoT平台的设备，如何将现有设备进行改造，以便设备能接入到IoT平台中。关于此方面的知识，您可以参考设备改造。
【设备能力评估】
本节主要关注设备通信能力的评估。由于承接业务的不同，对于设备的要求也不同，采购的设备通信能力评估一般由以下几个流程：
1. 针对您所处的行业，您需要深度分析业务对于设备（硬件资源、电池、性能等）、网络实时性及网络覆盖度等要求，确保现有设备满足业务需求。典型案例如下表所示。
典型行业 | 设备特征 | 技术关注点 |
智慧抄表 | 接入设备数量多、电量有限、设备常常分布在地上或地下多个区域，要求有信号覆盖。 | 设备数量多，接入成本要低，自身硬件资源有限，要求设备网络要深度覆盖，低功耗，数据量较少。 |
智慧园区 | 应用子系统多、设备传感器种类多、无统一的通信协议标准，上报的数据无统一格式。设备大部分无IP通信能力，需要通过网关接入。可通过有线网络接入。 | 应用独立子系统多，格式不统一，数据孤岛多，需要一个统一平台管理。设备不具备IP通信能力，硬件资源有限，通常通过网关转发数据，因此主要关注网关的通信能力。 |
车联网 | 设备电量充足，需要实时对车辆数据进行分析等，因此需要接入网络实时性高，数据传输速率高等。 | 主要关注接入网络选型，要选传输速率较高的无线网络接入。 |
2. 根据业务对于数据及成本要求，确认设备支持的网络是否能够满足业务需求。
业务应用 | 推荐的接入网络 | 网络特点 |
智慧家庭、智慧楼宇等 | 以太网 | 传输速率可达到10Gbit/s、随时在线、成本高。 |
车联网、视频监控等 | 4G/5G/LTE-v | 传输速率>10Mbit/s、功耗高、成本高。 |
电子广告、无线ATM、梯联网等 | eMTC、 GPRS | 传输速率<1Mbit/s、功耗较低、成本较低。 |
远程抄表、智能停车等 | NB-IoT、LoRa | 传输速率<100Kbit/s、功耗低、成本低、穿透力强、信号覆盖好。 |
3. 确认设备是否集成了物联网协议，以便保证设备可以连接到IoT平台，利用IoT平台进行设备管理。华为IoT平台目前支持设备采用以下协议接入。
通信协议 | 协议描述 | 应用场景 |
LWM2M | LWM2M是开发移动联盟OMA定义的用于设备管理的应用层通讯协议，主要使用在资源受限的嵌入式设备上。 | NB-IoT设备接入平台，业务实时性要求不高，低功耗、信号广覆盖场景。 |
CoAP | CoAP是资源受限设备和受限网络专用的Web传输协议，专为机器对机器的应用而设计。CoAP提供请求/响应交互模型，支持内置的服务和资源发现。需要底层实现UDP协议。 | NB-IoT设备接入平台，业务实时性要求不高，低功耗、信号广覆盖场景。 |
MQTT | MQTT是一种物联网连接协议，提供非常轻量级的发布/订阅消息传输方式，用于在低带宽、不可靠的网络的设备管理。该协议构建于TCP/IP协议上。 | 对设备的可靠性和实时性要求高，适合长连接的场景，如智能路灯等。 |
4. 根据前面步骤，总结设备的特征，选择与业务相匹配的设备。例如针对智能抄表行业，要求电表通信模块具有覆盖广、穿透力强、耗电量小、成本低特点，因此接入网络选择NB-IoT网络，设备采用NB-IoT模组，模组集成了LWM2M协议，可以保证设备接入华为IoT平台。
设备如果不具备接入华为IoT平台能力，需要对设备进行改造，改造方法跟设备厂商进行设备集成方法一样，详见我是设备厂商介绍。
了解物联网设备集成流程，请访问IoT设备接入指引。
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