2024基于MQTT的配電物聯(lián)網(wǎng)通信協(xié)議

II目??次1范圍 12規(guī)范性引用文件 13術(shù)語(yǔ)和定義 14符號(hào)、代號(hào)和縮略語(yǔ) 25一般原則 26消息結(jié)構(gòu) 127應(yīng)用傳輸過(guò)程參考 23附錄A（規(guī)范性附錄）QoS對(duì)應(yīng)表 34附錄B（規(guī)范性附錄）命令對(duì)應(yīng)表 35附錄C（規(guī)范性附錄）錯(cuò)誤碼對(duì)應(yīng)表 36基于MQTT的配電物聯(lián)網(wǎng)通信協(xié)議范圍本協(xié)議規(guī)定了配電物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)和邊設(shè)備之間采用的面向?qū)ο缶哂谢ゲ僮餍缘臄?shù)據(jù)傳輸協(xié)議，包括通信體系架構(gòu)、應(yīng)用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)以及應(yīng)用傳輸過(guò)程。同時(shí)對(duì)數(shù)據(jù)傳輸?shù)膸袷健?shù)據(jù)編碼及傳輸規(guī)則作出了相應(yīng)規(guī)定。本部分適用于點(diǎn)對(duì)點(diǎn)、多點(diǎn)共線(xiàn)及一點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的通信方式，適用于云主站對(duì)邊設(shè)備執(zhí)行消息訂閱/發(fā)布方式的通信。規(guī)范性引用文件下列文件對(duì)于本文件的應(yīng)用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，僅注日期的版本適用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。GB/T16262.1-2006信息技術(shù)抽象語(yǔ)法記法（ASN.1）第1部分基本記法規(guī)范GB/T17966-2000微處理器系統(tǒng)的二進(jìn)制浮點(diǎn)運(yùn)算DL/T645-2007多功能電能表通信協(xié)議DL/T860變電站通信網(wǎng)絡(luò)和系統(tǒng)DL/T634.5101遠(yuǎn)動(dòng)設(shè)備及系統(tǒng)第5-101部分DL/T634.5104遠(yuǎn)動(dòng)設(shè)備及系統(tǒng)第5-104部分Q/GDW1376電力用戶(hù)用電信息采集系統(tǒng)通信協(xié)議Q/GDW1939電力無(wú)線(xiàn)傳感網(wǎng)絡(luò)信息安全技術(shù)規(guī)范[ISO/IECPRF20922]消息隊(duì)列遙測(cè)傳輸協(xié)議（MQTT，v3.1.1）[rfc7252]受限應(yīng)用協(xié)議（CoAP）術(shù)語(yǔ)和定義下列術(shù)語(yǔ)和定義適用于本文件。MQTT發(fā)布者Publisher發(fā)布者是從客戶(hù)端向服務(wù)端主動(dòng)發(fā)送消息，或從服務(wù)端向客戶(hù)端主動(dòng)發(fā)送消息的一方。MQTT訂閱者Subscriber訂閱者是訂閱以請(qǐng)求接收相關(guān)的應(yīng)用消息，取消訂閱以移除接收應(yīng)用消息的一方。MQTT代理MQTT-Broker MQTT代理是接收來(lái)自客戶(hù)端的網(wǎng)絡(luò)連接，接收客戶(hù)端發(fā)布的應(yīng)用消息，處理客戶(hù)端的訂閱請(qǐng)求。主題名Topic標(biāo)注應(yīng)用程序消息的標(biāo)簽。消息體PayloadMQTT數(shù)據(jù)包中的具體內(nèi)容。符號(hào)、代號(hào)和縮略語(yǔ)下列符號(hào)、代號(hào)和縮略語(yǔ)適用于本文件。MQTT：消息隊(duì)列遙測(cè)傳輸協(xié)議（MessageQueueingTelemetryTransportProtocol）CoAP：受限應(yīng)用協(xié)議（ConstrainedApplicationProtocol）DDS：面向?qū)崟r(shí)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)分布服務(wù)（DataDistributionServiceforReal-TimeSystems）HTTP：超文本傳輸協(xié)議（HyperTextTransferProtocol）一般原則體系架構(gòu)本標(biāo)準(zhǔn)定義了配電物聯(lián)網(wǎng)通信協(xié)議中對(duì)MQTT協(xié)議的使用。從端設(shè)備可以直接經(jīng)MQTT與云主站通信，也可經(jīng)本地組網(wǎng)到邊設(shè)備后再經(jīng)MQTT與云主站通信,體系架構(gòu)如圖5-1所示。圖5-1配電物聯(lián)網(wǎng)通信網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)示意圖規(guī)約結(jié)構(gòu)本標(biāo)準(zhǔn)明確了配電物聯(lián)網(wǎng)通訊協(xié)議中MQTT協(xié)議在ISO七層體系中所屬位置以及協(xié)議棧數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)如表5-1所示與圖5-2所示。本標(biāo)準(zhǔn)采用的TCP/IP傳輸集與定義在其他相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中的相同，沒(méi)有變更。表5-1MQTT規(guī)約結(jié)構(gòu)應(yīng)用功能用戶(hù)進(jìn)程MQTT應(yīng)用層（第7層） TCP/IP協(xié)議傳輸層（第4層）網(wǎng)絡(luò)層（第3層） 802.3、4G/5G、NB-IoT等協(xié)議鏈路層（第2層）物理層（第1層）注：第5，第6層未用圖5-2MQTT協(xié)議棧數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)交互機(jī)制MQTT協(xié)議采用發(fā)布/訂閱機(jī)制來(lái)完成消息交互，該機(jī)制能夠提供一對(duì)多消息分發(fā)，其交互機(jī)制如圖5-3所示,在信息交互過(guò)程中，MQTT協(xié)議將參與方劃分為三種身份，分別是：發(fā)布者、代理和訂閱者。其中，消息的發(fā)布者和訂閱者都是客戶(hù)端，消息的代理是服務(wù)器端。圖5-3邊設(shè)備發(fā)布訂閱流程圖MQTT客戶(hù)端MQTT客戶(hù)端定義為使用MQTT協(xié)議的設(shè)備或應(yīng)用程序，它具備以下功能：a)發(fā)布其他客戶(hù)端可能會(huì)訂閱的信息b)訂閱其它客戶(hù)端發(fā)布的消息c)退訂或刪除應(yīng)用程序的消息d)斷開(kāi)與服務(wù)器端的連接MQTT服務(wù)器端MQTT服務(wù)器端定義為位于客戶(hù)端之間，處理客戶(hù)端請(qǐng)求，并轉(zhuǎn)發(fā)客戶(hù)端消息的設(shè)備或應(yīng)用程序，它具備以下功能：a)接受來(lái)自客戶(hù)端的網(wǎng)絡(luò)連接b)接受客戶(hù)端發(fā)布的應(yīng)用信息c)處理來(lái)自客戶(hù)端的訂閱和退訂請(qǐng)求d)向訂閱的客戶(hù)端轉(zhuǎn)發(fā)應(yīng)用程序消息數(shù)據(jù)包結(jié)構(gòu)在MQTT協(xié)議中，一個(gè)MQTT數(shù)據(jù)包由：固定報(bào)文頭、可變報(bào)文頭、消息體三部分構(gòu)成。MQTT數(shù)據(jù)包結(jié)構(gòu)如表5-2所示：表5-2MQTT數(shù)據(jù)包結(jié)構(gòu)示意圖固定報(bào)文頭可變報(bào)文頭消息體a)固定報(bào)文頭：存在于所有MQTT數(shù)據(jù)包中，表示數(shù)據(jù)包類(lèi)型及數(shù)據(jù)包的分組類(lèi)標(biāo)識(shí)。b)可變報(bào)文頭：存在于部分MQTT數(shù)據(jù)包中，數(shù)據(jù)包類(lèi)型決定可變報(bào)文頭是否存在及其具體內(nèi)容。c)消息體：存在于部分MQTT數(shù)據(jù)包中，表示客戶(hù)端收到的具體內(nèi)容。d)MQTT傳輸?shù)南Ⅲw可分為兩部分，分別為：主題和消息體。e)主題：即消息的類(lèi)型，訂閱者訂閱后，就會(huì)收到該主題的消息體；f)消息體：即消息的內(nèi)容，是指訂閱者具體要使用的數(shù)據(jù)。固定報(bào)文頭固定報(bào)文頭存在于所有MQTT數(shù)據(jù)包中，其結(jié)構(gòu)如表5-3所示：表5-3MQTT數(shù)據(jù)包結(jié)構(gòu)Bit地址76543210Byte1MQTT數(shù)據(jù)包類(lèi)型標(biāo)識(shí)位Byte2-5剩余長(zhǎng)度a）MQTT數(shù)據(jù)包類(lèi)型該位域是一個(gè)4bit無(wú)符號(hào)值，其類(lèi)型，取值，描述如表5-4所示：表5-4MQTT數(shù)據(jù)包類(lèi)型定義名稱(chēng)取值流方向描述Reserved0不可用保留CONNECT1客戶(hù)端到服務(wù)器端客戶(hù)端請(qǐng)求連接到服務(wù)器端CONNACK2服務(wù)器端到客戶(hù)端連接確認(rèn)PUBLISH3雙向發(fā)布消息PUBACK4雙向發(fā)布確認(rèn)PUBREC5雙向發(fā)布收到(保證第1部分到達(dá))PUBREL6雙向發(fā)布釋放(保證第2部分到達(dá))PUBCOMP7雙向發(fā)布完成(保證第3部分到達(dá))SUBSCRIBE8客戶(hù)端到服務(wù)器端客戶(hù)端請(qǐng)求訂閱SUBACK9服務(wù)器端到客戶(hù)端訂閱確認(rèn)UNSUBSCRIBE10客戶(hù)端到服務(wù)器端請(qǐng)求取消訂閱UNSUBACK11服務(wù)器端到客戶(hù)端取消訂閱確認(rèn)PINGREQ12客戶(hù)端到服務(wù)器端PING請(qǐng)求PINGRESP13服務(wù)器端到客戶(hù)端PING應(yīng)答DISCONNECT14客戶(hù)端到服務(wù)器端中斷連接Reserved15不可用保留b）標(biāo)識(shí)位標(biāo)識(shí)位必須按照下表所示的值進(jìn)行設(shè)置。如果收到無(wú)效的標(biāo)志時(shí)，接收端必須關(guān)閉網(wǎng)絡(luò)連接。表5-5MQTT數(shù)據(jù)包標(biāo)識(shí)位定義數(shù)據(jù)包標(biāo)識(shí)位Bit3Bit2Bit1Bit0CONNECT保留位0000CONNACK保留位0000PUBLISHMQTT3.1.1中使用DUP1QoS2QoS2RETAIN3PUBACK保留位0000PUBREC保留位0000PUBREL保留位0010PUBCOMP保留位0000SUBSCRIBE保留位0010SUBACK保留位0000UNSUBSCRIBE保留位0010UNSUBACK保留位0000PINGREQ保留位0000PINGRESP保留位0000DISCONNECT保留位0000DUP1：發(fā)布消息的副本，用來(lái)在保證消息的可靠傳輸。若設(shè)置為1，則在下面的變長(zhǎng)中增加MessageId，并且需要回復(fù)確認(rèn)，以保證消息傳輸完成。QoS2：發(fā)布消息的服務(wù)質(zhì)量。RETAIN3：發(fā)布保留標(biāo)識(shí)，表示服務(wù)器要保留這次推送的信息。c）剩余長(zhǎng)度剩余長(zhǎng)度用于指示可變報(bào)文頭和消息體的總大小，該位域字節(jié)的前7位用于指示長(zhǎng)度，當(dāng)最高位為1時(shí)，說(shuō)明還有后續(xù)字節(jié)用于指示長(zhǎng)度，最多支持4個(gè)字節(jié)（最大長(zhǎng)度為256MB）。由于國(guó)網(wǎng)的安全組網(wǎng)中的安全接入網(wǎng)關(guān)有64KB最大報(bào)文長(zhǎng)度的限制，和實(shí)際業(yè)務(wù)考慮，所以約定MQTT報(bào)文的最大長(zhǎng)度為：60KB；可變報(bào)文頭部分MQTT數(shù)據(jù)包中包含一個(gè)可變報(bào)文頭，它位于固定報(bào)文頭與消息體之間，內(nèi)容形式由固定報(bào)文頭中的數(shù)據(jù)包類(lèi)型字段決定，它們之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系如表5-6所示：表5-6數(shù)據(jù)包類(lèi)型與可變報(bào)文內(nèi)容形式對(duì)應(yīng)關(guān)系表數(shù)據(jù)包類(lèi)型可變報(bào)文頭類(lèi)型CONNECT類(lèi)型1CONNACK類(lèi)型2PUBLISH類(lèi)型3PUBACK類(lèi)型4PUBREC類(lèi)型4PUBREL類(lèi)型4PUBCOMP類(lèi)型4SUBSCRIBE類(lèi)型4SUBACK類(lèi)型4UNSUBSCRIBE類(lèi)型4UNSUBACK類(lèi)型4PINGREQ無(wú)PINGRESP無(wú)DISCONNECT無(wú)a）類(lèi)型1類(lèi)型1的可變報(bào)文頭格式如表5-7所示：表5-7可變報(bào)文頭位域定義（類(lèi)型1）位域信息76543210協(xié)議名稱(chēng)byte1LengthMSB(0)00000000byte2LengthLSB(4)00000100byte3‘M’01001101byte4‘Q’01010001byte5‘T’01010100byte6‘T’01010100協(xié)議層級(jí)byte7層級(jí)（4）00000100連接標(biāo)識(shí)byte8連接標(biāo)識(shí)位UserNameFlagPasswordFlagWillRetainWillQoSWillFlagCleanSessionReserved心跳時(shí)長(zhǎng)byte9心跳時(shí)長(zhǎng)MSBXXXXXXXbyte10心跳時(shí)長(zhǎng)LSBXXXXXXXb）類(lèi)型2類(lèi)型2的可變報(bào)文頭格式如表5-8所示：表5-8可變報(bào)文頭位域定義（類(lèi)型2）位域描述76543210連接確認(rèn)標(biāo)識(shí)ReservedSP1byte10000000X連接返回碼byte2XXXXXXXXc）類(lèi)型3類(lèi)型3的可變報(bào)文頭格式如表5-9所示：表5-9可變報(bào)文頭位域定義（類(lèi)型3）位域描述76543210主題名稱(chēng)byte1長(zhǎng)度MSBXXXXXXXXbyte2長(zhǎng)度LSBXXXXXXXXbyte3-n主題名稱(chēng)XXXXXXXX數(shù)據(jù)包標(biāo)識(shí)符byten+1數(shù)據(jù)包標(biāo)識(shí)符MSBXXXXXXXXbyten+2數(shù)據(jù)包標(biāo)識(shí)符LSBXXXXXXXXd）類(lèi)型4類(lèi)型4的可變報(bào)文頭格式如表5-10所示：表5-10可變報(bào)文頭位域定義（類(lèi)型4）位域描述76543210數(shù)據(jù)包標(biāo)識(shí)符byte1數(shù)據(jù)包標(biāo)識(shí)符MSBXXXXXXXXbyte2數(shù)據(jù)包標(biāo)識(shí)符LSBXXXXXXXX消息體MQTT數(shù)據(jù)包是否含有消息體是由固定報(bào)文頭中的數(shù)據(jù)包類(lèi)型決定的，其對(duì)應(yīng)關(guān)系如表5-11所示：表5-11數(shù)據(jù)包類(lèi)型與消息體的關(guān)系數(shù)據(jù)包類(lèi)型消息體CONNECT有消息體CONNACK無(wú)PUBLISH可選PUBACK無(wú)PUBREC無(wú)PUBREL無(wú)PUBCOMP無(wú)SUBSCRIBE有消息體SUBACK有消息體UNSUBSCRIBE有消息體UNSUBACK無(wú)PINGREQ無(wú)PINGRESP無(wú)DISCONNECT無(wú)a）Connect消息體Connect報(bào)文的消息體格式如表5-12所示：表5-12Connect報(bào)文消息體格式字節(jié)數(shù)位域名稱(chēng)說(shuō)明3-25客戶(hù)標(biāo)識(shí)使用UTF-8數(shù)據(jù)流格式3-32767遺愿主題（WillTopic）當(dāng)connect報(bào)文設(shè)置了遺愿標(biāo)識(shí)時(shí)，則有該內(nèi)容，使用UTF-8數(shù)據(jù)流格式3-32767遺愿消息（WillMessage）當(dāng)connect報(bào)文設(shè)置了遺愿標(biāo)識(shí)時(shí)，則有該內(nèi)容，使用UTF-8數(shù)據(jù)流格式3-32767用戶(hù)名當(dāng)connect報(bào)文設(shè)置了用戶(hù)名標(biāo)識(shí)時(shí)，則有該內(nèi)容，使用UTF-8數(shù)據(jù)流格式3-32767密碼當(dāng)connect報(bào)文設(shè)置了密碼標(biāo)識(shí)時(shí)，則有該內(nèi)容，使用UTF-8數(shù)據(jù)流格式其中，UTF-8數(shù)據(jù)流格式如表5-13所示；表5-13UTF-8數(shù)據(jù)流格式Bit76543210byte1字符長(zhǎng)度MSBbyte2字符長(zhǎng)度LSBbyte3-nUTF-8字符數(shù)據(jù).b）PUBLISH消息體PUBLISH的消息體中包含了所屬應(yīng)用的信息，該部分的數(shù)據(jù)格式由所屬的應(yīng)用來(lái)定義，消息體的數(shù)據(jù)長(zhǎng)度可以由固定報(bào)文頭中的剩余長(zhǎng)度來(lái)推算，消息體的長(zhǎng)度也可以為0（即不含消息體）。c）SUBSCRIBE消息體SUBSCRIBE的消息體格式如表5-14所示：表5-14SUBSCRIBE的消息體格式位域描述76543210主題名稱(chēng)byte1長(zhǎng)度MSBbyte2長(zhǎng)度LSBbytes3..N主題名稱(chēng)要求的服務(wù)質(zhì)量保留QoSbyteN+1000000XXd）SUBACK消息體SUBACK消息體的格式如表5-15所示：表5-15SUBACK消息體的格式Bit76543210返回碼byte1X00000XXe）返回碼的定義如下；0x00–成功，最大QoS為00x01–成功，最大QoS為10x02–成功，最大QoS為20x80–失敗f）UNSUBSCRIBE消息體UNSUBSCRIBE消息體的格式如表5-16所示：表5-16UNSUBSCRIBE消息體的格式位域描述76543210主題名稱(chēng)（UTF-8數(shù)據(jù)流格式）byte1長(zhǎng)度MSBbyte2長(zhǎng)度LSBbytes3..N主題名稱(chēng)安全MQTT協(xié)議安全是基于TLS（TransportLayerSecurity）的安全傳輸層協(xié)議，用于保障平臺(tái)和邊設(shè)備之間保密性和數(shù)據(jù)完整性。信息模型子集配電物聯(lián)網(wǎng)信息模型架構(gòu)，抽象分類(lèi)為basic（基本信息，包括制造廠(chǎng)商、設(shè)備型號(hào)等），config（參數(shù)配置，包括通信參數(shù)、保護(hù)參數(shù)等），topology（拓?fù)?，包括電網(wǎng)一次拓?fù)湫畔⒌龋琧apability（按設(shè)備能力抽象分類(lèi)，包括analog模擬量，discrete狀態(tài)量，accumulator累積量，command命令等），如圖5-4所示。圖5-4信息模型框架配電物聯(lián)網(wǎng)交互模型，以云主站應(yīng)用服務(wù)需求、邊/端層設(shè)備需求、信息交互需求為基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)配電物聯(lián)網(wǎng)各層級(jí)的信息交換標(biāo)準(zhǔn)化，配電電網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)信息交換框架如圖5-5所示，本標(biāo)準(zhǔn)主要涉及到邊云交互模型。圖5-5信息交互模型云主站信息模型：主要由一二次設(shè)備模型、配置信息模型、電網(wǎng)拓?fù)淠Ｐ?、量測(cè)模型組成。云主站信息模型分成面向云服務(wù)和信息交換的IEC61968/IEC61970信息模型轉(zhuǎn)換模型，和面向設(shè)備和企業(yè)數(shù)字化的統(tǒng)一設(shè)備數(shù)據(jù)資產(chǎn)模型層，從而實(shí)現(xiàn)邊云信息和上層業(yè)務(wù)應(yīng)用的轉(zhuǎn)換。邊節(jié)點(diǎn)信息模型：包含由設(shè)備配置信息模型、量測(cè)模型，信息模型組成，一次設(shè)備電網(wǎng)拓?fù)淠Ｐ?、一二次設(shè)備映射模型，設(shè)備管理模型。同時(shí)邊節(jié)點(diǎn)會(huì)管理“邊云”、“端邊”交互模型。端節(jié)點(diǎn)信息模型：主要由量測(cè)模型和配置信息模型組成，由于端側(cè)設(shè)備資源受限，端節(jié)點(diǎn)設(shè)備只需按模型規(guī)范要求，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行組織，構(gòu)建數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)體。“邊云”交互模型：“邊云”間采用標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)備管理，參數(shù)配置，設(shè)備命令，設(shè)備數(shù)據(jù)上報(bào)接口，使用MQTT物聯(lián)網(wǎng)協(xié)議承載信息。“邊云”交互時(shí)，將邊云交互模型采用JSON格式封裝至MQTT協(xié)議的Payload部分，發(fā)送給云端主站?！岸诉叀苯换ツＰ停褐饕闪繙y(cè)模型組成，由于資源和通信帶寬等因素限制，“端邊”交互模型需要簡(jiǎn)介高效的編碼方式，如TLV、BSON、ASN1方式描述數(shù)據(jù)及功能，并根據(jù)業(yè)務(wù)需求對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)性、可靠性等進(jìn)行等級(jí)劃分，構(gòu)建消息結(jié)構(gòu)體，通過(guò)CoAP協(xié)議等方式，發(fā)送至邊側(cè)。協(xié)議主題（Topic）表5-17協(xié)議主題列表TopicPublisher（發(fā)布者）Subscriber(訂閱者)用途/v1/devices/{gatewayId}/topo/add邊設(shè)備物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)邊設(shè)備添加子設(shè)備/v1/devices/{gatewayId}/topo/addResponse物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)邊設(shè)備物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)返回的添加子設(shè)備的響應(yīng)/v1/devices/{gatewayId}/topo/delete邊設(shè)備物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)邊設(shè)備刪除子設(shè)備/v1/devices/{gatewayId}/topo/deleteResponse物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)邊設(shè)備物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)返回的刪除子設(shè)備的響應(yīng)/v1/devices/{gatewayId}/topo/update邊設(shè)備物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)邊設(shè)備更新子設(shè)備狀態(tài)/v1/devices/{gatewayId}/topo/updateResponse物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)邊設(shè)備物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)返回的更新子設(shè)備狀態(tài)的響應(yīng)/v1/devices/{gatewayId}/datas邊設(shè)備物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)邊設(shè)備上報(bào)數(shù)據(jù)/v1/devices/{gatewayId}/command物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)邊設(shè)備物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)給設(shè)備或邊設(shè)備下發(fā)命令/v1/devices/{gatewayId}/commandResponse邊設(shè)備物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)邊設(shè)備返回給物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)的命令響應(yīng)備注：v1表示主題的開(kāi)頭，無(wú)特定意義；devices表示設(shè)備；{gatewayId}表示邊設(shè)備ID；topo表示指邊設(shè)備和端設(shè)備相關(guān)性；add表示添加；addResponse表示添加響應(yīng)；delete表示刪除；deleteResponse表示刪除響應(yīng)；update表示更新；updateResponse表示更新響應(yīng)；datas表示數(shù)據(jù)上報(bào)；command表示命令下發(fā)；commandResponse表示命令下發(fā)的響應(yīng)?？煽總鬏敊C(jī)制MQTT協(xié)議特點(diǎn)和QoS機(jī)制MQTT協(xié)議使用發(fā)布/訂閱消息模式，提供了一對(duì)多的消息分發(fā)和應(yīng)用之間的解耦。MQTT提供三種等級(jí)的QoS服務(wù)質(zhì)量：“最多一次”，盡操作環(huán)境所能提供的最大努力分發(fā)消息。消息可能會(huì)丟失?！爸辽僖淮巍?，保證消息可以到達(dá)，但是可能會(huì)重復(fù)。“僅一次”，保證消息只到達(dá)一次。分類(lèi)消息的QoS要求QoS與具體的發(fā)布和訂閱的Topic相關(guān)，Topic的發(fā)布和訂閱需要設(shè)置QoS等級(jí)。消息結(jié)構(gòu)登錄平臺(tái)南向支持MQTT協(xié)議的connect消息接口，獲取鑒權(quán)信息“clientId”、“Username”、“Password”。參數(shù)說(shuō)明如表6-1所示：表6-1獲取鑒權(quán)信息參數(shù)說(shuō)明參數(shù)必選/可選類(lèi)型參數(shù)描述clientId必選String(256)一機(jī)一密的設(shè)備clientId由4個(gè)部分組成：deviceId/nodeId、鑒權(quán)類(lèi)型、密碼簽名類(lèi)型、時(shí)間戳,通過(guò)下劃線(xiàn)“_”分隔.鑒權(quán)類(lèi)型：長(zhǎng)度1字節(jié)，當(dāng)前支持2個(gè)類(lèi)型：“0”，表示使用一機(jī)一密設(shè)備的deviceId接入；“2”，表示使用一機(jī)一密設(shè)備的nodeId接入。密碼簽名類(lèi)型：長(zhǎng)度1字節(jié)，當(dāng)前支持2種類(lèi)型：“0”代表HMACSHA256不校驗(yàn)時(shí)間戳?！?”代表HMACSHA256校驗(yàn)時(shí)間戳。時(shí)間戳：為設(shè)備連接平臺(tái)時(shí)的UTC時(shí)間，格式為YYYYMMDDHH，如UTC時(shí)間2018/7/2417:56:20則應(yīng)表示為2018072417。Username必選String(256)一機(jī)一密的設(shè)備“Username”，使用deviceId接入時(shí)填寫(xiě)為設(shè)備注冊(cè)成功后返回的“deviceId”值；使用nodeId接入時(shí)填寫(xiě)為設(shè)備注冊(cè)成功時(shí)的“nodeId”值。Password必選String(256)Password的值為使用“HMACSHA256”算法以時(shí)間戳為秘鑰，對(duì)secret進(jìn)行加密后的值。secret為注冊(cè)設(shè)備時(shí)平臺(tái)返回的secret；或者是設(shè)備自身的secret。添加子設(shè)備添加子設(shè)備參數(shù)說(shuō)明如表6-2所示：主題Topic：/v1/devices/{gatewayId}/topo/add表6-2添加子設(shè)備參數(shù)說(shuō)明字段名必選/可選類(lèi)型參數(shù)描述mid必選Int(32)命令I(lǐng)ddeviceInfos必選List<DeviceInfos>子設(shè)備信息列表，列表大小1~100DeviceInfos結(jié)構(gòu)體說(shuō)明如表6-3所示：表6-3DeviceInfos結(jié)構(gòu)體參數(shù)說(shuō)明字段名必選/可選類(lèi)型參數(shù)描述nodeId必選String(256)設(shè)備自身的唯一標(biāo)識(shí)name必選String(256)設(shè)備名稱(chēng)description可選String(256)設(shè)備描述manufacturerId必選String(256)廠(chǎng)商IDmodel必選String(256)設(shè)備型號(hào)添加子設(shè)備響應(yīng)參數(shù)說(shuō)明如表6-4所示：主題Topic：/v1/devices/{gatewayId}/topo/addResponse表6-4添加子設(shè)備響應(yīng)參數(shù)說(shuō)明字段名必選/可選類(lèi)型參數(shù)描述mid必選Int(32)命令I(lǐng)dstatusCode必選Int(32)請(qǐng)求處理的結(jié)果碼?！?”表示成功。非“0”表示失敗。詳見(jiàn)附錄。statusDesc可選String(256)響應(yīng)狀態(tài)描述。data必選List<AddDeviceRsp>添加子設(shè)備的結(jié)果信息。AddDeviceRsp結(jié)構(gòu)體說(shuō)明如表6-5所示：表6-5AddDeviceRsp結(jié)構(gòu)體說(shuō)明字段名必選/可選類(lèi)型參數(shù)描述statusCode必選Int(32)請(qǐng)求處理的結(jié)果碼?！?”表示成功。非“0”表示失敗。詳見(jiàn)附錄。statusDesc可選String(256)響應(yīng)狀態(tài)描述。deviceInfo可選DeviceInfo設(shè)備信息DeviceInfo結(jié)構(gòu)體說(shuō)明如表6-6所示：表6-6DeviceInfo結(jié)構(gòu)體說(shuō)明字段名必選/可選類(lèi)型參數(shù)描述nodeId必選String(256)設(shè)備自身的唯一標(biāo)識(shí)deviceId必選String(256)平臺(tái)生成的設(shè)備唯一標(biāo)識(shí)name必選String(256)設(shè)備名稱(chēng)description可選String(256)設(shè)備描述manufacturerId必選String(256)廠(chǎng)商IDmodel必選String(256)設(shè)備型號(hào)刪除子設(shè)備刪除子設(shè)備參數(shù)說(shuō)明如表6-7所示：主題Topic：/v1/devices/{gatewayId}/topo/delete表6-7刪除子設(shè)備參數(shù)說(shuō)明字段名必選/可選類(lèi)型參數(shù)描述mid必選Int(32)命令I(lǐng)ddeviceIds必選List<String(256)>設(shè)備ID列表，列表大小1~100刪除子設(shè)備響應(yīng)參數(shù)說(shuō)明如表6-8所示：表6-8刪除子設(shè)備響應(yīng)參數(shù)說(shuō)明字段名必選/可選類(lèi)型參數(shù)描述mid必選Int(32)命令I(lǐng)dstatusCode必選Int(32)請(qǐng)求處理的結(jié)果碼。“0”表示成功。非“0”表示失敗。詳見(jiàn)附錄。statusDesc可選String(256)響應(yīng)狀態(tài)描述。data可選List<DelDeviceRsp>設(shè)備刪除的結(jié)果信息。DelDeviceRsp結(jié)構(gòu)體說(shuō)明如表6-9所示：表6-9DelDeviceRsp結(jié)構(gòu)體說(shuō)明字段名必選/可選類(lèi)型參數(shù)描述statusCode必選Int(32)請(qǐng)求處理的結(jié)果碼?！?”表示成功。非“0”表示失敗。詳見(jiàn)附錄。statusDesc可選String(256)結(jié)果描述deviceId必選設(shè)備ID平臺(tái)生成的設(shè)備唯一標(biāo)識(shí)控制命令控制服務(wù)控制服務(wù)參數(shù)說(shuō)明如表6-10所示：主題Topic：/v1/devices/{gatewayId}/command表6-10控制服務(wù)參數(shù)說(shuō)明字段名必選/可選類(lèi)型參數(shù)描述deviceId必選String(256)平臺(tái)生成的設(shè)備唯一標(biāo)識(shí)msgType必選String(256)固定值"cloudReq"，表示平臺(tái)下發(fā)的請(qǐng)求。serviceId必選String(256)服務(wù)的id。示例：commandcmd必選String(256)服務(wù)的命令名，示例：controlserviceparas必選ObjectNode命令的參數(shù)，示例：{"paras":{"controlMode":"","commandType":"","value":"","timestamp":""}}mid必選Int(32)命令id主題Topic：/v1/devices/{gatewayId}/commandResponse控制服務(wù)響應(yīng)參數(shù)說(shuō)明如表6-11所示：表6-11控制服務(wù)響應(yīng)參數(shù)說(shuō)明字段名必選/可選類(lèi)型參數(shù)描述msgType必選String(256)固定值"deviceRsp"，表示設(shè)備的應(yīng)答消息mid必選Int(32)命令iderrcode必選Int(32)請(qǐng)求處理的結(jié)果碼。0表示成功，1表示失敗body可選ObjectNode命令的應(yīng)答，示例：{"response":{"controlMode":"0","commandType":"0","value":"12","timestamp":"14:00"}}對(duì)時(shí)服務(wù)對(duì)時(shí)服務(wù)參數(shù)說(shuō)明如表6-12所示：主題Topic：/v1/devices/{gatewayId}/command表6-12控制服務(wù)響應(yīng)參數(shù)說(shuō)明字段名必選/可選類(lèi)型參數(shù)描述deviceId必選String(256)平臺(tái)生成的設(shè)備唯一標(biāo)識(shí)msgType必選String(256)固定值"cloudReq"，表示平臺(tái)下發(fā)的請(qǐng)求。serviceId必選String(256)服務(wù)的id。示例：commandcmd必選String(256)服務(wù)的命令名，示例：timeCheckparas必選ObjectNode命令的參數(shù)，示例：timeCheck{"paras":{"timeCheck":"11:40"}}mid必選Int(32)命令id對(duì)時(shí)服務(wù)響應(yīng)參數(shù)說(shuō)明如表6-13所示：主題Topic：/v1/devices/{gatewayId}/commandResponse表6-13對(duì)時(shí)服務(wù)響應(yīng)參數(shù)說(shuō)明字段名必選/可選類(lèi)型參數(shù)描述msgType必選String(256)固定值"deviceRsp"，表示設(shè)備的應(yīng)答消息mid必選Int(32)命令iderrcode必選Int(32)請(qǐng)求處理的結(jié)果碼。0表示成功，1表示失敗復(fù)位復(fù)位參數(shù)說(shuō)明如表6-14所示：主題Topic：/v1/devices/{gatewayId}/command表6-14復(fù)位參數(shù)說(shuō)明字段名必選/可選類(lèi)型參數(shù)描述deviceId必選String(256)平臺(tái)生成的設(shè)備唯一標(biāo)識(shí)msgType必選String(256)固定值"cloudReq"，表示平臺(tái)下發(fā)的請(qǐng)求。serviceId必選String(256)服務(wù)的id。示例：commandcmd必選String(256)服務(wù)的命令名，示例：LEDRs_Operparas必選ObjectNode命令的參數(shù)，示例：{"paras":{"LEDRs_Oper":""}}mid必選Int(32)命令id復(fù)位響應(yīng)參數(shù)說(shuō)明如表6-15所示：主題Topic：/v1/devices/{gatewayId}/commandResponse表6-15復(fù)位響應(yīng)參數(shù)說(shuō)明字段名必選/可選類(lèi)型參數(shù)描述msgType必選String(256)固定值"deviceRsp"，表示設(shè)備的應(yīng)答消息mid必選Int(32)命令iderrcode必選Int(32)請(qǐng)求處理的結(jié)果碼。0表示成功，1表示失敗文件傳輸（URL鏈接傳輸）文件鏈接下發(fā)參數(shù)說(shuō)明如表6-16：主題Topic：/v1/devices/{gatewayId}/command表6-16文件鏈接下發(fā)參數(shù)說(shuō)明字段名必選/可選類(lèi)型參數(shù)描述deviceId必選String(256)平臺(tái)生成的設(shè)備唯一標(biāo)識(shí)msgType必選String(256)固定值"cloudReq"，表示平臺(tái)下發(fā)的請(qǐng)求。serviceId必選String(256)服務(wù)的id。示例：commandcmd必選String(256)服務(wù)的命令名，示例：fileTransferparas必選ObjectNode命令的參數(shù)，示例：{"paras":{"fileTransfer":""……}}mid必選Int(32)命令id文件鏈接下發(fā)響應(yīng)參數(shù)說(shuō)明如表6-17所示：主題Topic：/v1/devices/{gatewayId}/commandResponse表6-17文件鏈接下發(fā)響應(yīng)參數(shù)說(shuō)明字段名必選/可選類(lèi)型參數(shù)描述msgType必選String(256)固定值"deviceRsp"，表示設(shè)備的應(yīng)答消息mid必選Int(32)命令iderrcode必選Int(32)請(qǐng)求處理的結(jié)果碼。0表示成功，1表示失敗body可選ObjectNode{"body":{"fileTransfer":URL,……}}文件鏈接上報(bào)參數(shù)說(shuō)明如表6-18所示：主題Topic：/v1/devices/{gatewayId}/datas表6-18文件鏈接上報(bào)參數(shù)說(shuō)明字段名必選/可選類(lèi)型參數(shù)描述devices必選DeviceS[]設(shè)備數(shù)據(jù)設(shè)備數(shù)據(jù)如表6-19所示：表6-19DeviceS結(jié)構(gòu)體說(shuō)明參數(shù)說(shuō)明字段名必選/可選類(lèi)型參數(shù)描述deviceId必選String(256)平臺(tái)生成的設(shè)備唯一標(biāo)識(shí)serviceId必選String(256)服務(wù)ID，示例：fileTransferdata必選ObjectNode服務(wù)數(shù)據(jù)，示例：{"data":{"fileTransfer":URL,……}}eventTime必選String(256)時(shí)間格式：yyyyMMdd’T’HHmmss’Z’如：20151212T121212Z配置命令參數(shù)查詢(xún)參數(shù)查詢(xún)參數(shù)說(shuō)明如表6-20所示：主題Topic：/v1/devices/{gatewayId}/command表6-20參數(shù)查詢(xún)參數(shù)說(shuō)明字段名必選/可選類(lèi)型參數(shù)描述deviceId必選String(256)平臺(tái)生成的設(shè)備唯一標(biāo)識(shí)msgType必選String(256)固定值"cloudReq"，表示平臺(tái)下發(fā)的請(qǐng)求。serviceId必選String(256)服務(wù)的id。例如：parametercmd必選String(256)服務(wù)的命令名，示例：parameter_Getparas必選ObjectNode命令的參數(shù)，示例：{"paras":{"Load":"","ImbA_strVal":"",……}}mid必選Int(32)命令id參數(shù)查詢(xún)響應(yīng)參數(shù)說(shuō)明如表6-21所示：主題Topic：/v1/devices/{gatewayId}/commandResponse表6-21參數(shù)查詢(xún)響應(yīng)參數(shù)說(shuō)明字段名必選/可選類(lèi)型參數(shù)描述msgType必選String(256)固定值"deviceRsp"，表示設(shè)備的應(yīng)答消息mid必選Int(32)命令iderrcode必選Int(32)請(qǐng)求處理的結(jié)果碼。0表示成功，1表示失敗body可選ObjectNode命令的應(yīng)答，示例：{"body":{"Load":"150","ImbA_strVal":"20",……}}參數(shù)預(yù)置參數(shù)預(yù)置參數(shù)說(shuō)明如表6-22所示：主題Topic：/v1/devices/{gatewayId}/command表6-22參數(shù)預(yù)置參數(shù)說(shuō)明字段名必選/可選類(lèi)型參數(shù)描述deviceId必選String(256)平臺(tái)生成的設(shè)備唯一標(biāo)識(shí)msgType必選String(256)固定值"cloudReq"，表示平臺(tái)下發(fā)的請(qǐng)求。serviceId必選String(256)服務(wù)的id。示例：parametercmd必選String(256)服務(wù)的命令名，示例：parameter_Setparas必選ObjectNode命令的參數(shù)，示例：{"paras":{"Load":"","ImbA_strVal":"",……}}mid必選Int(32)命令id參數(shù)預(yù)置響應(yīng)參數(shù)說(shuō)明如表6-23所示：主題Topic：/v1/devices/{gatewayId}/commandResponse表6-23參數(shù)預(yù)置響應(yīng)參數(shù)說(shuō)明字段名必選/可選類(lèi)型參數(shù)描述msgType必選String(256)固定值"deviceRsp"，表示設(shè)備的應(yīng)答消息mid必選Int(32)命令iderrcode必選Int(32)請(qǐng)求處理的結(jié)果碼。0表示成功，1表示失敗body可選ObjectNode命令的應(yīng)答，示例：{"body":{"Load":"120","ImbA_strVal":"30",……}}參數(shù)激活參數(shù)激活參數(shù)說(shuō)明如表6-24所示：主題Topic：/v1/devices/{gatewayId}/command如表6-24參數(shù)激活參數(shù)說(shuō)明字段名必選/可選類(lèi)型參數(shù)描述deviceId必選String(256)平臺(tái)生成的設(shè)備唯一標(biāo)識(shí)msgType必選String(256)固定值"cloudReq"，表示平臺(tái)下發(fā)的請(qǐng)求。serviceId必選String(256)服務(wù)的id。示例：parametercmd必選String(256)服務(wù)的命令名，示例：parameter_Activateparas必選ObjectNode命令的參數(shù)，示例：{"paras":{"Load":"6","ImbA_strVal":"9",……}}mid必選Int(32)命令id參數(shù)激活參數(shù)說(shuō)明響應(yīng)參數(shù)說(shuō)明如表6-25所示：主題Topic：/v1/devices/{gatewayId}/commandResponse表6-25參數(shù)激活響應(yīng)參數(shù)說(shuō)明字段名必選/可選類(lèi)型參數(shù)描述msgType必選String(256)固定值"deviceRsp"，表示設(shè)備的應(yīng)答消息mid必選Int(32)命令iderrcode必選Int(32)請(qǐng)求處理的結(jié)果碼。0表示成功，1表示失敗body可選ObjectNode命令的應(yīng)答，示例：{"body":{"Load":"6","ImbA_strVal":"9",……}}主動(dòng)上送報(bào)文主動(dòng)上送報(bào)文參數(shù)說(shuō)明如表6-26所示：主題Topic：/v1/devices/{gatewayId}/datas表6-26主動(dòng)上送報(bào)文應(yīng)參數(shù)說(shuō)明字段名必選/可選類(lèi)型參數(shù)描述devices必選DeviceS[]設(shè)備數(shù)據(jù)設(shè)備數(shù)據(jù)如表6-27所示：表6-27DeviceS結(jié)構(gòu)體說(shuō)明字段名必選/可選類(lèi)型參數(shù)描述deviceId必選String(256)平臺(tái)生成的設(shè)備唯一標(biāo)識(shí)serviceId必選String(256)服務(wù)IDdata必選ObjectNode服務(wù)數(shù)據(jù)例如：{"data":{"PhV_phsA":"3","PhV_phsB":"5",……}}eventTime必選String(256)時(shí)間格式：yyyyMMdd’T’HHmmss’Z’如：20151212T121212Z應(yīng)用傳輸過(guò)程參考注冊(cè)由云主站應(yīng)用發(fā)起，通過(guò)調(diào)用設(shè)備注冊(cè)接口完成設(shè)備在平臺(tái)側(cè)的注冊(cè)。設(shè)備注冊(cè)圖7-1設(shè)備登錄MQTT消息流程圖邊設(shè)備通過(guò)掃碼等方式與主站應(yīng)用之間進(jìn)行設(shè)備檔案建立；主站應(yīng)用下發(fā)邊設(shè)備的檔案信息給物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)；邊設(shè)備通過(guò)MQTT協(xié)議的CONNECT消息攜帶用戶(hù)名和密碼信息給物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)；物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)通過(guò)MQTT協(xié)議的CONNACK消息，給邊設(shè)備登錄通過(guò)信息；設(shè)備下線(xiàn)圖7-2設(shè)備注銷(xiāo)MQTT消息流程圖邊設(shè)備通過(guò)DISCONNECT消息向物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)發(fā)起下線(xiàn)，即完成設(shè)備離線(xiàn)。物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)告知云主站對(duì)應(yīng)邊設(shè)備注冊(cè)下線(xiàn)。心跳?；顖D7-3設(shè)備鏈路保持流程圖邊設(shè)備發(fā)送PINGREQ消息到物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)發(fā)送PINGRESP消息到邊設(shè)備初始化訂閱過(guò)程圖7-4初始化訂閱流程圖邊設(shè)備初始化時(shí)通過(guò)SUBSCRIBE消息分別向物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)訂閱數(shù)據(jù)采集類(lèi)、文件傳輸類(lèi)、控制類(lèi)、時(shí)鐘同步、復(fù)位、參數(shù)查詢(xún)、參數(shù)配置、參數(shù)激活等消息集。目前訂閱命令消息全集，后續(xù)根據(jù)邊設(shè)備的實(shí)際需求訂閱消息子集。物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)收到訂閱后向邊設(shè)備分別回復(fù)SUBACK消息。數(shù)據(jù)采集過(guò)程數(shù)據(jù)采集圖7-5MQTT數(shù)據(jù)采集消息流程圖當(dāng)主站進(jìn)行數(shù)據(jù)采集時(shí)，通過(guò)HTTP數(shù)據(jù)采集消息交互，把采集命令發(fā)送給物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)；物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)把數(shù)據(jù)采集命令通過(guò)PUBLISH消息推送給訂閱的邊設(shè)備；邊設(shè)備通過(guò)PUBACK消息反饋給物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)收到數(shù)據(jù)采集命令；邊設(shè)備根據(jù)數(shù)據(jù)采集命令要求采集相對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)，形成具有某一數(shù)據(jù)主題的消息，通過(guò)PUBLISH消息發(fā)布到物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)；物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)反饋PUBACK消息給邊設(shè)備。時(shí)間讀取圖7-6MQTT文件讀取消息流程圖當(dāng)主站進(jìn)行時(shí)間讀取時(shí)，通過(guò)HTTP數(shù)據(jù)消息交互，把時(shí)間讀取命令發(fā)送給物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)；物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)把時(shí)間讀取命令通過(guò)PUBLISH消息推送給訂閱的邊設(shè)備；邊設(shè)備通過(guò)PUBACK消息反饋給物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)收到時(shí)間讀取命令；邊設(shè)備通過(guò)PUBLISH消息把時(shí)間信息發(fā)布到物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)；物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)反饋PUBACK消息給邊設(shè)備。文件傳輸主站召測(cè)文件圖7-7MQTT文件讀取消息流程圖當(dāng)主站進(jìn)行讀文件時(shí)，通過(guò)HTTP進(jìn)行讀文件消息交互，把讀文件鏈接請(qǐng)求命令發(fā)送給物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)；物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)把文件鏈接請(qǐng)求命令通過(guò)PUBLISH消息推送給訂閱的邊設(shè)備；邊設(shè)備通過(guò)PUBACK消息反饋給物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)收到讀文件鏈接命令；邊設(shè)備把文件鏈接請(qǐng)求通過(guò)PUBLISH