作者：馬智

物聯(lián)網(wǎng)智庫將在每周五下午的第二篇文章推送由馬智先生研究撰寫的系列文章——《國內(nèi)外物聯(lián)網(wǎng)平臺初探》

—— 國內(nèi)——

（一）百度物接入IoT Hub

（二）阿里云物聯(lián)網(wǎng)套件

（三）QQ物聯(lián)·智能硬件開放平臺

（四）京東微聯(lián)

（五）機(jī)智云IoT物聯(lián)網(wǎng)云服務(wù)平臺及智能硬件自助開發(fā)平臺

（六）慶科云FogCloud

（七）Ablecloud物聯(lián)網(wǎng)自助開發(fā)和大數(shù)據(jù)云平臺

（八）中移物聯(lián)網(wǎng)開放平臺OneNet

—— 國外——

（一）亞馬遜AWS IoT

（二）微軟Azure IoT

（三）IBM Watson IoT

（四）Ayla Networks

平臺定位

?AWS IoT是一款托管的云平臺，使互聯(lián)設(shè)備可以輕松安全地與云應(yīng)用程序及其他設(shè)備交互。

?AWS IoT可支持?jǐn)?shù)十億臺設(shè)備和數(shù)萬億條消息，并且可以對這些消息進(jìn)行處理并將其安全可靠地路由至 AWS 終端節(jié)點(diǎn)和其他設(shè)備。應(yīng)用程序可以隨時跟蹤所有設(shè)備并與其通信，即使這些設(shè)備未處于連接狀態(tài)也不例外。

?使用AWSLambda、AmazonKinesis、AmazonS3、Amazon Machine Learning、AmazonDynamoDB、AmazonCloudWatch、AWSCloudTrail和內(nèi)置Kibana集成的Amazon ElasticsearchService 等AWS服務(wù)來構(gòu)建IoT應(yīng)用程序，以便收集、處理和分析互連設(shè)備生成的數(shù)據(jù)并對其執(zhí)行操作，且無需管理任何基礎(chǔ)設(shè)施。

架構(gòu)

與AWS IoT平臺集成的AWS服務(wù)

?Amazon DynamoDB—托管NoSQL數(shù)據(jù)庫

?Amazon Kinesis—大規(guī)模流式數(shù)據(jù)實(shí)時處理

?AWS Lambda—EC2云虛擬機(jī)運(yùn)行代碼響應(yīng)事件

?Amazon Simple Storage Service（S3）—可擴(kuò)展云存儲

?Amazon SimpleNotification—推送通知服務(wù)

?Amazon SimpleQueue Service—消息隊(duì)列服務(wù)

設(shè)備SDK

?AWS IoT設(shè)備 SDK 使用MQTT、HTTP 或 WebSockets協(xié)議將硬件設(shè)備連接到 AWS IoT，硬件設(shè)備無縫安全地與 AWS IoT提供的設(shè)備網(wǎng)關(guān)和設(shè)備影子協(xié)作。

?設(shè)備 SDK 支持C、JavaScript、Arduino、Java和Python。

?設(shè)備 SDK 包含開源庫、帶有示例的開發(fā)人員指南和移植指南，用戶根據(jù)硬件平臺構(gòu)建IoT產(chǎn)品或解決方案。

設(shè)備網(wǎng)關(guān)

?AWS IoT設(shè)備網(wǎng)關(guān)支持設(shè)備安全高效地與 AWS IoT進(jìn)行通信。設(shè)備網(wǎng)關(guān)可以使用發(fā)布/訂閱模式交換消息，從而支持一對一和一對多的通信。憑借此一對多的通信模式，AWSIoT將支持互連設(shè)備向多名給定主題的訂閱者廣播數(shù)據(jù)。

?設(shè)備網(wǎng)關(guān)支持MQTT、WebSocket 和HTTP 1.1 協(xié)議，也支持私有協(xié)議。

?設(shè)備網(wǎng)關(guān)可自動擴(kuò)展，以支持 10 億多臺設(shè)備，而無需預(yù)配置基礎(chǔ)設(shè)施。

認(rèn)證和授權(quán)

?AWS IoT在所有連接點(diǎn)處提供相互身份驗(yàn)證和加密。AWS IoT支持 AWS 身份驗(yàn)證方法（稱為“SigV4”）以及基于身份驗(yàn)證的X.509證書。使用HTTP的連接可以使用任一方法，使用MQTT的連接可以使用基于證書的身份驗(yàn)證，使用WebSockets的連接可以使用SigV4。

?使用 AWS IoT生成的證書以及由首選證書頒發(fā)機(jī)構(gòu)(CA)簽署的證書，將所選的角色和/或策略映射到每個證書，以便授予設(shè)備或應(yīng)用程序訪問權(quán)限，或撤消訪問權(quán)限。

?通過控制臺或使用 API 創(chuàng)建、部署并管理設(shè)備的證書和策略。這些設(shè)備證書可以預(yù)配置、激活和與使用AWSIAM 配置的相關(guān)策略關(guān)聯(lián)。

?AWS IoT還支持用戶移動應(yīng)用使用AmazonCognito進(jìn)行連接，AmazonCognito將負(fù)責(zé)執(zhí)行必要的操作來為應(yīng)用用戶創(chuàng)建唯一標(biāo)識符并獲取臨時的、權(quán)限受限的AWS憑證。

注冊表

?注冊表將創(chuàng)建設(shè)備標(biāo)識并跟蹤元數(shù)據(jù)，如設(shè)備的屬性和功能。

?注冊表向格式一致的每臺設(shè)備分配唯一的標(biāo)識，而不管設(shè)備的類型和連接方式為何。此外，它還支持描述設(shè)備功能的元數(shù)據(jù)，例如傳感器是否報告溫度，以及數(shù)據(jù)是華氏度還是攝氏度。

?注冊表存儲有關(guān)設(shè)備的元數(shù)據(jù)，無需支付額外費(fèi)用；并且需要每隔 7 天至少訪問或更新注冊表?xiàng)l目一次，注冊表中的元數(shù)據(jù)就不會過期。

以JSON格式存儲的設(shè)備注冊表信息

設(shè)備影子（Shadow）

?設(shè)備影子保留每臺設(shè)備的最后報告狀態(tài)和期望的未來狀態(tài)，即便設(shè)備處于離線狀態(tài)。

?通過 API 或使用規(guī)則引擎，獲取設(shè)備的最后報告狀態(tài)或設(shè)置期望的未來狀態(tài)。

?應(yīng)用程序可以設(shè)置設(shè)備的期望未來狀態(tài)，而無需說明設(shè)備的當(dāng)前狀態(tài)。AWS IoT將比較期望未來狀態(tài)和最后報告狀態(tài)之間的差異，并命令設(shè)備“彌補(bǔ)差異”。

?設(shè)備 SDK 能夠輕松地同步其狀態(tài)及其影子，并響應(yīng)通過影子設(shè)置的期望的未來狀態(tài)。

?設(shè)備影子免費(fèi)存儲設(shè)備狀態(tài)多達(dá)一年。如果至少每年更新一次狀態(tài)，則設(shè)備影子將永久保留狀態(tài)；否則狀態(tài)將過期。

設(shè)備影子（Shadow）流程

設(shè)備影子（Shadow）格式

設(shè)備影子（Shadow）服務(wù)

設(shè)備影子服務(wù)使用MQTT話題，便于應(yīng)用和設(shè)備之間的通信，下面是相關(guān)的MQTT QoS 1話題：

$aws/things/{thingName}/shadow/update

$aws/things/{thingName}/shadow/get

$aws/things/{thingName}/shadow/delete

$aws/things/{thingName}/shadow/update/accepted

$aws/things/{thingName}/shadow/update/rejected

$aws/things/{thingName}/shadow/update/delta

$aws/things/{thingName}/shadow/get/accepted

$aws/things/{thingName}/shadow/get/rejected

$aws/things/{thingName}/shadow/delete/accepted

$aws/things/{thingName}/shadow/delete/rejected

設(shè)備SDK（C-SDK、JS-SDK）將影子功能內(nèi)置在設(shè)備中，能夠使設(shè)備與影子服務(wù)之間自動同步狀態(tài)。

規(guī)則引擎

?規(guī)則引擎驗(yàn)證發(fā)布到 AWS IoT的入站消息，并根據(jù)定義的業(yè)務(wù)規(guī)則轉(zhuǎn)換這些消息并將它們傳輸?shù)搅硪慌_設(shè)備或云服務(wù)。規(guī)則可以應(yīng)用至一臺或多臺設(shè)備中的數(shù)據(jù)，并且它可以并行執(zhí)行一個或多個操作。

?規(guī)則引擎還可以將消息路由到 AWS 終端節(jié)點(diǎn)，包括AWSLambda、AmazonKinesis、AmazonS3、AmazonMachine Learning、AmazonDynamoDB、AmazonCloudWatch和內(nèi)置 Kibana集成的
AmazonElasticsearchService。外部終端節(jié)點(diǎn)可以使用 AWSLambda、AmazonKinesis 和 AmazonSimple Notification Service (SNS) 進(jìn)行連接。

?使用類似 SQL 的語句編寫規(guī)則。例如：如果溫度讀數(shù)超出特定閾值，則它可以觸發(fā)規(guī)則以便將數(shù)據(jù)傳輸?shù)紸WSLambda；如果此溫度超出其他5臺設(shè)備的平均值15%，則應(yīng)采取措施。

?規(guī)則引擎將提供數(shù)十個可用于轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)的可用功能，并且可以通過 AWSLambda 創(chuàng)建無限個功能。例如，如果正在處理各種不同的數(shù)值，則可以取傳入數(shù)字的平均值。規(guī)則還會觸發(fā)在AWSLambda 中執(zhí)行 Java、Node.js或Python代碼，從而提供最高靈活度以及處理設(shè)備數(shù)據(jù)的能力。

規(guī)則引擎集成其它云服務(wù)

規(guī)則引擎驗(yàn)證發(fā)布至AWS IoT的消息請求，基于業(yè)務(wù)規(guī)則轉(zhuǎn)換消息請求并發(fā)布至其它服務(wù)，例如：

?富集化或過濾從設(shè)備收集的數(shù)據(jù)

?將設(shè)備數(shù)據(jù)寫入一個亞馬遜DynamoDBm數(shù)據(jù)庫

?保存文件至亞馬遜S3

?發(fā)送一個推送通知到所有亞馬遜SNS用戶

?向亞馬遜SQS隊(duì)列發(fā)布數(shù)據(jù)

?調(diào)用Lambda函數(shù)抽取數(shù)據(jù)

?使用亞馬遜Kinesis處理大量的設(shè)備消息數(shù)據(jù)

?發(fā)送數(shù)據(jù)至亞馬遜Elasticsearch服務(wù)

?捕獲一條CloudWatch測量數(shù)據(jù)

?更新一條CloudWatch告警把一條MQTT消息數(shù)據(jù)發(fā)送至亞馬遜機(jī)器學(xué)習(xí)服務(wù)，基于亞馬遜機(jī)器學(xué)習(xí)模型進(jìn)行預(yù)測

規(guī)則引擎&實(shí)時流式數(shù)據(jù)處理

N:1入站的傳感器流式數(shù)據(jù)（數(shù)據(jù)降噪）

規(guī)則引擎過濾、轉(zhuǎn)換、匯總傳感器數(shù)據(jù)后，發(fā)送至亞馬遜Kinesis處理實(shí)時流式數(shù)據(jù)

Kinesis流式數(shù)據(jù)共享至其它業(yè)務(wù)系統(tǒng)

將流式數(shù)據(jù)的實(shí)時處理結(jié)果導(dǎo)入至數(shù)據(jù)庫、應(yīng)用或其它亞馬遜服務(wù)

規(guī)則引擎&推送通知服務(wù)

推送通知

支持蘋果APNS推送通知服務(wù)、谷歌GCM云消息服務(wù)、亞馬遜ADM設(shè)備消息服務(wù)，微軟WNS推送服務(wù)

亞馬遜SNS推送通知服務(wù)->HTTP協(xié)議終端（短信、郵件）

通過亞馬遜SNS推送通知服務(wù)，調(diào)用第三方HTTP協(xié)議終端，支持訂閱和重試

規(guī)則引擎示例–使用機(jī)器學(xué)習(xí)預(yù)測函數(shù)

上面是使用亞馬遜機(jī)器學(xué)習(xí)預(yù)測函數(shù)machinelearning_predict 的規(guī)則示例，其含義是：如果機(jī)器學(xué)習(xí)預(yù)測函數(shù)處理MQTT消息后的結(jié)果是分類1，那么重新將此消息發(fā)布至一個話題。

設(shè)備管理

?支持全球或部分地區(qū)的固件升級

?規(guī)則引擎在DynamoDBm數(shù)據(jù)庫跟蹤升級狀態(tài)和進(jìn)度

?注冊表存儲設(shè)備的固件版本

S3管理固件分發(fā)版本

在S3中組織和保障和固件二進(jìn)制文件

消息代理使用話題模式通知設(shè)備分組

通知設(shè)備分組固件更新信息，包括S3中的固件二進(jìn)制文件URL地址

AWS IoT平臺接口

?AWS Command Line Interface (AWS CLI)

在Windows、Mac和Linux執(zhí)行AWS IoT命令

?AWS SDKs

使用特定語言API開發(fā)IoT應(yīng)用

?AWS IoTAPI

使用HTTP或者HTTPS請求開發(fā)IoT應(yīng)用

?AWS IoTThing SDK for C

在資源受限的設(shè)備上開發(fā)IoT應(yīng)用，如MCU

AWS IoT監(jiān)控工具

?自動化監(jiān)控工具

AmazonCloudWatchAlarms

AmazonCloudWatchLogs

AmazonCloudWatchEvents

AWS CloudTrail Log Monitoring

?手工監(jiān)控工具

?AWS IoT儀表盤

證書

策略

規(guī)則

設(shè)備

?CloudWatch首頁

當(dāng)前告警和狀態(tài)

告警和資源圖表

服務(wù)健康度

?CloudWatch

?自定義儀表盤

?自定義圖表進(jìn)行排障和監(jiān)控趨勢

?搜索所有AWS資源指標(biāo)

?創(chuàng)建和修改告警參數(shù)

AWS IoT 初學(xué)者工具包

?AWS IoT初學(xué)者工具包旨在幫助進(jìn)行原型開發(fā)和安全地連接AWSIoT。

?工具包內(nèi)含開發(fā)微控制器開發(fā)板、傳感器和執(zhí)行器、AWS IoT設(shè)備 SDK 以及入門指南。

AWS IoT 初學(xué)者工具包 - 支持的平臺

AWS IoT生態(tài)

平臺管理界面

創(chuàng)建設(shè)備

設(shè)備屬性

創(chuàng)建證書

激活證書

創(chuàng)建策略

綁定證書與策略

綁定證書與設(shè)備

配置設(shè)備

使用MQTT客戶端訂閱設(shè)備消息

使用MQTT客戶端查看設(shè)備消息

創(chuàng)建短信推送話題并訂閱此話題

創(chuàng)建規(guī)則

創(chuàng)建規(guī)則的行為

測試訂閱是否成功