2020HDC| LwM2M协议的学习与分享

1 协议简介

LwM2M（Lightweight Machine-To-Machine）协议是由OMA提出并定义的一个适用于资源有限的终端设备的轻量级物联网协议，可以用于快速部署客户端、服务器模式的物联网业务。LwM2M为物联网设备的管理和应用建立了一套标准，它提供了轻便小巧的安全通信接口及高效的数据模型，以实现M2M设备管理和服务支持。

2 协议特性

1)     基于资源模型的简单对象

2)     资源操作：创建/检索/更新/删除/属性配置

3)     资源的观察/通知

4)     支持的数据格式：TLV/JSON/Plain Text/Opaque

5)     传输层协议：UDP/SMS

6)     安全协议：DTLS

7)     NAT/防火墙应对方案: Queue模式

8)     支持多LwM2M Server

9)     基本的M2M功能：LwM2M Server，访问控制，设备，网络连接监测，固件更新，位置和定位服务，统计

3 体系架构

4 对象定义

首先对象是逻辑上用于特定目的的一组资源的集合。在使用对象功能之前，必须对该对象进行实例化，对象可以有多个对象实例，对象定义的格式如下。

OMA为LwM2M协议内置了8个对象。具体如下

LiteOS SDK端云互通组件配合Huawei Ocean Connect物联网开发平台能力，还支持的19号LwM2M APPDATA对象：

5 资源定义

LwM2M定义了一个资源模型，所有信息都可以抽象为资源以提供访问。资源是对象的内在组成，隶属于对象，LwM2M客户端可以拥有任意数量的资源。和对象一样，资源也可以有多个实例。

LwM2M客户端、对象以及资源的关系如图所示：

资源定义的格式

6接口定义

接口模型图如下

（1）由上图可知，协议的主体包括两部分LwM2M客户端和服务器端，服务器，部署在M2M服务供应商处或网络服务供应商处，客户端，部署在各个LwM2M设备上。

（2）图中主要包括4个逻辑接口具体如下

Bootstraping;引导接口：可以向客户端提供注册到服务器的必要信息，如服务器访问信息、客户端支持的资源信息等，不需要出厂之时预置在谁被中。

Registration：客户端注册接口，实现客户端与服务器互联，通知服务器客户端的“存在”和支持的功能。支持FOTA和SOTA。

Object/Resource Access ：设备管理和服务启用接口，LwM2M允许提供程序访问对象实例和资源，从而使他可以更改设备设置和参数。设备管理与服务实现接口的主控方为LwM2M服务器，服务器向客户端发送指令，客户端对指令做出回应并将回应消息发送给服务器。

Reporting：信息上报接口，当服务不再正常运行时，用户能够从设备获取错误报告以及发送有关设备状态的查询。

（3）如图右侧可见：LwM2M协议采用了具备REST的风格的CoAP来完成消息和数据床底，同时使用了基于UDP的DTLS安全传输协议

消息流程示例

设备管理和服务实现接口

LwM2M的接口表示一类功能，设备管理和服务实现接口是LwM2M的四种接口之一。

接口的具体功能是由一系列的操作来实现的，LwM2M的4种接口被分为上行操作和下行操作。

上行操作：LwM2M Client -> LwM2M Server

下行操作：LwM2M Server -> LwM2M Client

LwM2M Server使用设备管理和服务实现接口来访问LwM2M Client的对象实例和资源。该接口包括7种操作：“Create”、“Read”、“Write”、“Delete”、“Execute”、“Write Attributes”和“Discover”。

设备管理和服务实现接口的交互过程如图所示：

设备管理和服务使能接口示例

对象创建和删除实例