物联网终端远程管理架构及功能研究

1、物联网终端远程程管理架构及及功能研究 研究单单位：工业和和信息化部电电信研究院通通信标准研究究所 完成日日期：20111年12月月研 究 报 告告 要 点 对于物联网这样样一个庞大而而复杂的网络络系统，必须须有一个可靠靠、有效、灵灵活且便利的的管理系统作作为它正常运运行的有力保保障。网络管管理作为一种种共性支撑技技术，不仅包包括了现有的的网络管理功功能，还应有有物联网特有有的管理功能能。本报告对对物联网终端端远程管理的的需求进行了了分析，并以以此为基础，通通过对现有各各种物联网应应用的管理现现状的梳理，提提出将设备管管理与业务管管理相分离的的物联网终端端远程管理架架构。作为物物联网终端远远程管

2、理系统统的核心，远远程管理平台台在网络中的的位置、与其其他系统的接接口以及远程程管理平台的的主要功能也也是本报告的的重要组成部部分。为了实实现远程管理理的各项功能能，统一的管管理协议也是是本报告所提提的远程管理理架构的一个个重要方面。报报告对已有的的各种终端管管理协议进行行了综述，对对其在物联网网终端远程管管理中的适用用性进行了简简单分析，并并对后续的工工作进行了总总结。目 录TOC o 1-2 h z u HYPERLINK l _Toc312624697 1.物联网终终端的远程管管理需求 图 18为典型型的MDMSS 平台与终终端会话交互互过程：图 SEQ 图 * ARABIC 18 MD

3、DMS 平台台与终端会话话交互过程短信也可以被用用来作为终端端和平台之间间的数据交互互的承载机制制。但短信承承载在MDMMP 协议中中作为TCPP/UDP 数据连接的的补充，是一一种辅助通信信形式，不易易过多使用，使使用场景应局局限在特定场场合。MDMMP协议目前前不适用于于于主要依赖短短信方式进行行通信的终端端。（一）通信访问问地址：1. TCP和和UDP承载载终端使用域名+端口号访问问MDMS 平台，此地地址在M2MM 终端安装装时将被配置置到终端中。终终端需要支持持通过短信修修改此地址的的功能，防止止以后平台升升级或者更换换域名带来的的额外工作量量。对于M2M 终终端, 其IIP/POR

4、RT 是每次次连接无线网网络时动态获获取的，平台台通过终端发发过来的UDDP 数据包包携带的IPP/PORTT 地址获得得此时终端的的访问地址（如如使用TCPP，则直接维维护其连接链链路），平台台对于从终端端收到的每个个数据包上的的IP/POORT 地址址都需要识别别，并维护终终端和其IPP/PORTT 地址（或或网络连接链链路）的对应应关系。其中中，对于UDDP 承载模模式，一次登登录连接过程程中，终端的的端口号可能能会发生变化化。2. SMS承承载终端应配置短信信接入号。终终端应只接收收来自此短信信接入号的短短信。不过，部部分行业应用用（业务数据据流不通过MMDMS 平平台）可能直直接和终

5、端使使用短信交互互。在这种情情况下，终端端也应记录相相应的短信接接入号。（二）心跳处理理机制1. 心跳消息息发送M2M 终端登登录MDMSS 平台后，如如果长时间不不发送数据，须须向MDMSS 平台发送送心跳消息。通通过心跳消息息机制，使MMDMS 平平台及时了解解终端登录后后的连接状态态是否仍然保保持。MDMMS 平台应应对心跳消息息进行应答。没有数据交互时时，M2M 终端应每隔隔时间P 发发送心跳消息息；当心跳消消息发出超过过时间T 后后未收到响应应，应立即再再次发送心跳跳消息；在连连续发送N 次心跳消息息后仍未得到到响应则结束束此次长连接接过程，即终终端主动退出出。心跳机制的主要要目的是

6、使MMDMS 平平台即时了解解终端登录后后的连接状态态是否仍然保保持。此外，如如果间隔时间间PPDSSN 主动断断开空闲PPPP 连接的的Timerr，还可以起起到维持PPPP 连接的的目的。因此P、T、NN 可以根据据实际通信条条件、行业应应用需求做配配置。P、TT、N由MDDMS 平台台下发，初始始化方案应包包括上述参数数设定，同时时也是核心配配置参数内容容。如果平台如果在在P+NT 时间内没有有接受到终端端发出任何消消息，平台应应关闭连接，更更新终端状态态为“未登录录”。MDMS 平台台可以设置PP、T、N 的缺省值。2. 心跳消息息内容心跳消息必须包包含以下信息息：请求类型（心跳跳）M

7、DMP 协议议版本终端编号终端任务状态普通运行状态：终端处于普普通任务执行行状态分包处理状态：终端处于分分包执行过程程中以下信息在终端端任务状态为为“分包处理理状态”时必必须携带：终端分包事务标标识（即分包包报文中的TTransaactionnID）注：心跳包不带带CRC 校校验部分。（三）通信交互互方式终端和平台之间间的所有请求求，都需要有有应答。即发发出请求，等等待对方应答答直到超时。应答报文（ACCK 报文）不不做应答。如如果在未发请请求的情况下下收到对方的的ACK 报报文，则直接接丢弃此报文文。如果收到到非本次请求求的ACK 报文，则直直接丢弃此报报文。如果收到的报文文CRC 校校验结

8、果不一一致，则直接接丢弃报文。如果请求方在等等待应答期间间收到对方发发出的非正常常应答报文（和和发出请求不不匹配的报文文）或请求报报文，则按下下述策略处理理：如果请求方是平平台，收到终终端的非正常常应答报文，则则丢弃即可。如如果收到终端端的请求报文文，则放弃本本次请求的继继续处理，响响应终端的请请求。但如果果收到的是终终端的心跳请请求报文，则则平台响应心心跳消息后，应应重发本次请请求请求，等等待终端的响响应报文。如果请求方是终终端，收到平平台的非正常常应答报文，则则丢弃即可。如如果收到平台台的请求报文文，则丢弃收收到的平台的的报文，继续续等待平台对对其已发出的的请求的应答答。但如果终终端发出的

9、上上述请求是心心跳报文，则则终端应放弃弃心跳报文的的处理，响应应平台的请求求报文。上述处理模式按按照终端单线线程处理模式式，且终端请请求优先模式式。若终端能能够支持并行行处理多个报报文。则不必必丢弃报文，各各自分别处理理即可。（四）应答超时时处理如果采用UDPP 方式，MM2M 终端端与MDMSS 平台之间间的通信不可可避免会发生生丢包或超时时的情况，TTCP 方式式也可能存在在通讯的一方方接收失败的的情况。因此此，为保证数数据的可靠传传输，本协议议采用超时重重发机制。应设置请求消息息发出之后等等待回应消息息的定时器RResponnse_tiimer （平平台可对终端端进行设置此此参数 ）。在

10、在消息发出时时启动该定时时器，在匹配配的应答报文文收到时停止止该定时器。如如果超时未等等到匹配的应应答，则请求求方应重传请请求报文，再再次等待。直直到收到匹配配的应答或者者重传请求报报文超过一定定次数仍然没没有收到匹配配的报文。重重传次数Reesponsse_Rettry_Nuumber 可以通过平平台进行设置置。因为超时而重发发的请求，消消息序号维持持不变。根据丢包和超时时发生的频度度，M2M 终端与MDDMS 平台台之间的通信信异常可分为为两种情况：偶发异常和和通信故障。（五）重复消息息处理终端和平台交互互的报文都有有消息序号，通通过消息序号号Sequeence_NNo 来唯一一标识一个消

11、消息报文。消息序号的第一一个作用是匹匹配请求报文文和应答报文文。即应答报报文的序号必必须与请求报报文的序号字字段一致。消息序号的第二二个作用是区区分新旧报文文。请求报文文发起方分配配消息序号，取取值范围为00 x000000 xFFFFF。顺序序累加，步长长为1，循环环使用。终端登录之后，终终端和平台需需记录两个SSequennce_Noo：1.自身发出的的请求序列中中最近一次所所用的Seqquencee_No（记记为A）。除除非特别指明明的情形，自自身发出下一一请求报文时时，Sequuence_No 应为为A 加1；2.收到对端发发出的请求序序列中最近一一次所用的SSequennce_Noo

12、（记为B）。正正常情况下，收收到对端的下下一个请求报报文的Seqquencee_No 应应为B 加11。为避免在接收到到对方的重复复请求消息时时（通过消息息序号来判定定），执行不不必要的操作作，终端和平平台都应对最最近处理的请请求消息的应应答报文和对对应的消息序序号进行缓存存。当收到对对方请求消息息后，首先按按照消息序号号检查缓存的的应答消息队队列，看是否否对该消息序序列已回复过过应答。如果果相同消息序序号的应答消消息存在，则则可认为对方方重复发送了了消息，对该该重复消息应应不做处理，只只将消息序号号匹配的应答答消息取出，并并重新发送给给对方；如果果相同序号的的应答消息不不存在，且此此序号大于

13、目目前已接收到到对方的消息息序号，则平平台应正常响响应。否则，直直接丢弃报文文。如果是平平台发现发生生了这种情况况，需要记录录日志，而且且若此现象如如果发送频率率较高，平台台应生成告警警。MDMS 平台台缓存回复的的应答消息以以及对应的消消息序号时，采采用条数和时时长综合考虑虑策略。终端端应缓存接收收到平台下发发的最后X 条请求消息息的消息序号号以及对该消消息的应答报报文。X 缺缺省为3。如果收到重复的的ACK 消消息，则直接接丢弃此消息息。（六）分包交互互处理如果采用UDPP 传输方式式，每包大小小限制为1KKbyte（指指整个报文的的长度）。如如果数据超过过以上限制，则则必须进行分分包处理

14、。支持分包的报文文类型有： REQ_COONFIG/REQ_CCONFIGG_RSP 报文 SET_COONFIG/SET_CCONFIGG_RSP 报文 GET_COONFIG/GET_CCONFIGG_RSP 报文 部分SUBMMIT_EVVENT 报报文其它报文不支持持分包。其中中，“部分SSUBMITT_EVENNT 报文”指指以下报文类类型： 远程参数配置置结果通知（对对应SET_CONFIIG 消息） 终端触发事件件通知（目前前对应终端状状态监视任务务） 终端请求配置置参数配置失失败通知不过，终端触发发事件通知（目目前对应终端端状态监视任任务）不建议议进行分包，若若状态参数很很多，

15、确实需需要分包，可可采用设立多多个状态监视视任务的方法法完成。平台按终端型号号维护终端能能够分包的最最大数量，如如果平台下发发的请求报文文分包数量超超过了此数量量，平台应放放弃下发，并并发出告警。建议分包数量限限制在5 个个以下。终端发包大小超超过1K 后后，按照1KK（UDP 净荷）为单单位进行分包包。单个分包过程不不能跨两次登登录。（连接接中止，意味味着分包状态态终止）平台要有分包记记录日志，包包含每个分包包，以及整个个报文的信息息。分包交互机制的的基本原则：1) 本协议采采用专门的分分包传输命令令字来发送报报文子包；2) 为最大限限度利用每个个子报文的承承载能力，减减少子报文的的总数目，

16、一一个TLV可可以被拆分到到序号相邻的的子报文中；3) 每个子报报文的报文序序号按本协议议对报文序号号的规定递增增处理；4) 在发生异异常的情况下下，应答方和和请求方都可可以中止分包包交互状态；5) 子包全部部完整接收完完成后，再执执行报文所承承载的命令；6) 分包机制制遵从本规范范对于报文的的所有规定；7) 分包中止止，或总包内内容无法解析析等情况下，本本次请求应应答交互处理理失败，按照照正常的请求求失败处理。8) 如果某个个报文通过短短信发送，则则不支持分包包机制（通过过短信方式，不不能发送大于于140Byyte 的报报文）。（七）平台下发发操作在交互中，会出出现需要MDDMS 平台台主动

17、向终端端发送请求的的情况，如果果该指令是在在第6 章中中定义的必须须通过短信进进行操作的指指令，直接用用短信发送。否否则当终端未未登录时，需需要平台通过过短信下发唤唤醒操作，通通知终端登录录到平台后再再进行下发。对对于部分应用用下发的数据据，在这种情情况下，也可可以通过SMMS 下发数数据。如果平台下发参参数配置后，终终端按照指令令更新完参数数配置，是否否需要终端重重启由终端决决定。如果配配置参数需要要重启才能生生效，则终端端主动发送退退出登录请求求后，再重启启。（八）TaskkID机制对于平台和终端端之间可能跨跨越多个请求求-应答的操操作，使用TTaskIDD 标识这些些操作相关的的多个报文

18、。安全机制（一）终端接入入认证终端接入安全级级别目前设定定两种类型：1）普通型 ：报文内容进进行CRC 校验2）增强型 ：增强型终端端向平台注册册后，MDMMS 平台通通过短信下发发随机密码。终终端在后续的的报文交互中中，均将报文文体和登录密密码（消息头头消息体+登录密码）一一起做CRCC 摘要，MMDMS 平平台对摘要进进行验证，从从而验证登录录密码是否正正确。终端接入安全级级别的管理在在平台进行，配配置的维度可可以根据应用用，也可以根根据终端型号号，也可以是是应用和终端端型号两者结结合。终端发向平台的的每个报文都都要进行报文文的CRC 校验、终端端编号合法性性和可用性校校验、终端编编号和U

19、IMM 卡绑定关关系校验（必必须和平台记记录一致）、UUIM 卡合合法性和可用用性校验、MM2M 服务务可用性校验验。此外，注册报文文和登录报文文还要进行更更全面的校验验，详细内容容参见相关流流程描述。未未通过CRCC 校验的报报文，平台直直接丢弃。其其它报文，平平台应答错误误。平台发向终端的的每个报文都都要进行报文文的CRC 校验、终端端编号校验（报报文中的终端端编号和终端端自身编号一一致）。未通通过校验的报报文，终端应应向平台应答答错误。主要要错误原因有有：终端编号号不匹配等。（二）终端核心心参数验证终端登录平台时时，上报核心心参数的CRRC 摘要值值；MDMSS 平台将终终端上报的核核心

20、参数摘要要值与平台记记录的该终端端的核心参数数摘要值进行行对比。如果对比发现终终端核心参数数与平台不一一致，则平台台下发参数获获取指令，要要求终端上报报配置参数，由由管理员决定定以何种方式式保持参数一一致。参与校验的参数数可通过配置置进行设置。进进行校验时，TTLV 参数数按照tagg 值升序排排列。流程定义基于MDMP协协议，中国电电信还定义了了终端操作流流程，包括：终端注册流流程、终端登登录流程、终终端退出流程程、终端参数数配置流程、终终端参数查询询流程、终端端升级流程、终终端状态查询询流程、终端端事件上报流流程、终端远远程控制流程程、终端远程程唤醒流程、终终端应用数据据传输流程、基基础接入配置置短信下发等等。数据接口定义基于MDMP协协议和终端操操作流程，中中国电信还对对数据接口进进行了详细的的定义，具体体包括：接口口描述、消息息结构、消息息头格式、TTLV处理要要求、应答消消息参数、CCommanndID定义义、消息方向向以及承载方方式、消息体体定义等。短信接口定义基于MDMP协协