Internet vạn vật hứa hẹn với chúng ta một kỷ nguyên mới. một với kết nối khắp nơi điều đó sẽ dẫn đến lượng dữ liệu dồi dào, cho phép chúng tôi đưa ra quyết định thông minh hơn. Ngày nay, thực tế bắt kịp với lời hứa này. Mạng không dây phổ biến rộng rãi, kết nối tương đối rẻ để sử dụng và phần cứng sẵn có. Tuy nhiên, thay vì tập trung vào việc đạt được những hiểu biết có ý nghĩa từ dữ liệu phong phú, chúng ta lại bị mắc kẹt trong những cuộc thảo luận không hồi kết về việc sử dụng công nghệ không dây nào, sử dụng giao thức truyền thông nào hoặc triển khai tiêu chuẩn bảo mật nào.
Điều này thường dẫn đến việc các công ty triển khai các thiết bị khác nhau từ các nhà cung cấp khác nhau, mỗi thiết bị sử dụng một công nghệ không dây khác, giao thức nhắn tin và định dạng dữ liệu khác nhau. Sau khi dữ liệu kết thúc trên đám mây, dữ liệu sẽ không có cấu trúc và khó hiểu. Quản lý thiết bị là một thách thức vì các thiết bị khác nhau tuân thủ các tiêu chuẩn khác nhau cần được giải quyết khác nhau và quy trình cập nhật chương trình cơ sở cần được thiết kế lại cho từng thiết bị. Quản lý một nhóm thiết bị không đồng nhất và tích hợp dữ liệu vào một nền tảng là một gánh nặng lớn.
Tìm lối thoát khỏi mê cung công nghệ không dây
Kể từ năm 2017, một nhóm kỹ sư đã hứa hẹn một cách dễ dàng để thoát khỏi mê cung công nghệ không dây, giao thức nhắn tin và định dạng dữ liệu này. Họ đã đề xuất một tiêu chuẩn quản lý thiết bị và liên lạc đơn giản hóa để triển khai trên toàn ngành. Một giao thức lớp ứng dụng mới cho các thiết bị hạn chế tài nguyên đã được đưa ra có tên là Máy nhẹ đến máy, hoặc là LwM2M. Giao thức mới này đưa ra một cách định dạng dữ liệu ứng dụng được tiêu chuẩn hóa và điều phối các cơ chế quản lý thiết bị và cập nhật chương trình cơ sở, điều này sẽ chấm dứt vĩnh viễn nhu cầu phát minh lại bánh xe.
Khái niệm cơ bản về LwM2M
LwM2M là một giao thức truyền thông tầng ứng dụng được phát triển bởi OMA SpecWorks để đơn giản hóa việc nhắn tin và quản lý thiết bị của các thiết bị IoT.
LwM2M là giải pháp đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng về giao tiếp nhanh hơn, dễ dàng hơn và tiết kiệm năng lượng hơn. Ngữ nghĩa thông báo được tiêu chuẩn hóa cho phép các nhà phát triển nhúng tập trung vào chức năng hơn là phát minh lại các giao thức truyền thông. Định dạng dữ liệu hiệu quả làm cho tiêu chuẩn này rất phù hợp với các thiết bị IoT bị hạn chế về tài nguyên. Lý tưởng cho các bộ vi điều khiển sử dụng kết nối di động đắt tiền hoặc chạy các ứng dụng năng lượng thấp yêu cầu các thiết bị tối ưu hóa giao tiếp của chúng.
LwM2M đơn giản hóa việc thiết kế và phát triển các giải pháp IoT bằng cách chuẩn hóa định dạng dữ liệu và xử lý các quy trình xác thực thiết bị an toàn phức tạp. Tiêu chuẩn này cũng xác định quá trình dữ liệu cảm biến bộ sưu tập, giám sát kết nối và cập nhật chương trình cơ sở.
Kiến trúc LwM2M
Kiến trúc của một ứng dụng LwM2M bao gồm 3 thành phần: khách hàng LwM2M chạy trên thiết bị cuối, Máy chủ LwM2M quản lý thiết bị, dữ liệu của thiết bị và chương trình cơ sở trên đám mây và Máy chủ khởi động LwM2M một dịch vụ đám mây để xác thực và cung cấp Máy khách LwM2M.
Khách hàng
Máy khách LwM2M giao tiếp với Máy chủ LwM2M và Máy chủ Bootstrap LwM2M. Nó đảm bảo kết nối an toàn (nghĩa là được xác thực và mã hóa) với các máy chủ này và gửi dữ liệu ở định dạng phù hợp theo quy định của tiêu chuẩn.
Một số ứng dụng khách nguồn mở có sẵn và sẵn sàng được sử dụng với nền tảng phần cứng mà bạn lựa chọn. Kể cả:
- anjay – được duy trì bởi AVSystem
- ngựa vằn Khách hàng LwM2M – được duy trì bởi Dự án Zephyr
- lạc sơn – được duy trì bởi Eclipse FoundationN
- Wakaama – được duy trì bởi Quỹ Eclipse
- IOWA – được duy trì bởi Ioterop (có sẵn phiên bản nguồn mở giới hạn)
Người phục vụ
Máy chủ LwM2M duy trì các kết nối với máy khách. Máy chủ thường đi kèm với giao diện người dùng cho phép người dùng cuối giám sát thiết bị, gửi lệnh đến một hoặc nhiều thiết bị và lên lịch cập nhật chương trình cơ sở.
Các hoạt động cụ thể, có thể so sánh với các phương thức API RESTful, được xác định trong giao thức LwM2M. Các thao tác quản lý thiết bị do máy chủ LwM2M gửi là KHÁM PHÁ, TẠO, ĐỌC, VIẾT, XÓA và THỰC HIỆN. Các thao tác để quản lý việc thu thập dữ liệu cảm biến là QUAN SÁT và HỦY BỎ QUAN SÁT. Về phía máy khách, một thiết bị sẽ gửi dữ liệu bằng cách sử dụng các thao tác NOTIFY và SEND.
Từ Máy chủ LwM2M, có thể bắt đầu tích hợp dữ liệu với nền tảng của bên thứ ba. Vì việc tích hợp dữ liệu không được xác định trong giao thức LwM2M, Máy chủ LwM2M triển khai trình kết nối dữ liệu của chúng theo cách khác. Tùy thuộc vào việc triển khai máy chủ, API có thể được sử dụng để truy xuất dữ liệu cảm biến. Một số trình kết nối dựng sẵn có thể được sử dụng để gửi dữ liệu đến các nền tảng IoT phổ biến như AWS IoT Core hoặc Azure IoT Hub.
Máy chủ LwM2M phổ biến là:
Máy chủ Bootstrap
Máy chủ LwM2M Bootstrap là một dịch vụ đám mây mà Máy khách LwM2M có thể kết nối và thường chạy trên cùng một phiên bản với Máy chủ LwM2M. Máy khách LwM2M thường kết nối với Máy chủ Bootstrap trong lần khởi động đầu tiên của họ, sau khi có lệnh rõ ràng từ Máy chủ LwM2M hoặc sau khi khôi phục cài đặt gốc.
Máy chủ Bootstrap cung cấp cho khách hàng thông tin đăng nhập được yêu cầu để kết nối với Máy chủ LwM2M. Ngoài ra, nó khởi tạo mô hình dữ liệu và ghi các cấu hình mới vào thiết bị. Sau khi thiết bị được cung cấp bằng cách sử dụng các lệnh được gửi từ máy chủ Bootstrap, Máy khách đã sẵn sàng để bắt đầu giao tiếp với Máy chủ LwM2M.
Việc sử dụng Máy chủ Bootstrap là tùy chọn, tất cả thông tin cần thiết cũng có thể được mã hóa cứng vào thiết bị. Tuy nhiên, điều này không được khuyến khích vì nó gây ra sự phức tạp với việc cập nhật cấu hình theo thời gian, chẳng hạn như gia hạn thông tin xác thực bảo mật hoặc di chuyển sang các máy chủ LwM2M khác.
Mô hình dữ liệu LwM2M
Mỗi thông điệp dữ liệu được gửi bằng định dạng dữ liệu xác định các đối tượng, trường hợp đối tượngvà tài nguyêntất cả được xác định bởi OMA trong Đăng ký LwM2M.
Các thiết bị chứa các khối xây dựng khác nhau, mỗi khối này được đại diện bởi một Mục tiêu và được xác định bởi ID đối tượng. Một đối tượng mô tả một phần cụ thể của một thiết bị. Ví dụ: Đối tượng cập nhật chương trình cơ sở được sử dụng để gọi và theo dõi trạng thái của quá trình cập nhật chương trình cơ sở. Các đối tượng cũng có thể mô tả công nghệ kết nối (ví dụ: di động hoặc WiFi), thông tin thiết bị (số sê-ri, nhà sản xuất, phiên bản phần sụn), cảm biến (nhiệt độ, chất lượng không khí) hoặc thiết bị ngoại vi (GPS, đèn LED, còi). Tất cả các Đối tượng được kết hợp có thể được sử dụng để tạo bản sao kỹ thuật số; một đại diện ảo của thiết bị cuối.
Mỗi đối tượng có thể có khác nhau trường hợpví dụ như nhiều cảm biến nhiệt độ được nhúng trong một thiết bị.
Trường hợp đối tượng có một hoặc nhiều Tài nguyên. Ví dụ: đối tượng “thiết bị” có nhiều tài nguyên như nhà chế tạo, số serivà phiên bản phần mềm. Đối tượng “vị trí” có tài nguyên vĩ độ và kinh độ.
Dữ liệu được gửi bằng tiêu chuẩn LwM2M tuân theo định dạng:
<object id>/<object instance id>/<resource id> = <data>
Ví dụ, để gửi dữ liệu nhiệt độ 23,5, định dạng dữ liệu trở thành:
3303/0/5700 = 23.5
Bắt đầu với LwM2M
Bài viết này đã cho bạn hiểu về sự cần thiết của tiêu chuẩn LwM2M. Theo tôi, cách tốt nhất để thực sự tìm hiểu cách thức hoạt động của LwM2M là thông qua trải nghiệm thực tế.
Nguồn : https://www.iotforall.com/ .
Post by Automation Bot.
