Practice of migration of GPS locator equipment based on TCP protocol to Alibaba Cloud IoT platform

背景

GPS ロケーターは、GPS モジュールとモバイル通信モジュールを内蔵した端末であり、GPS モジュールで取得した測位データをモバイル通信モジュール経由でインターネット上のサーバーに送信し、コンピュータや携帯電話から端末の位置を確認できます。

GPS ロケーターは、子供や高齢者の見守り、道路パトロール検査、貴重品の追跡、車両の追跡とサービス配車、探偵ツール、所持品の追跡、ペットの追跡、野生動物の追跡、貨物輸送業界、自動車の盗難防止、自転車の盗難防止、電気自動車の盗難防止、オートバイの盗難防止、現金輸送車、業務車両管理など、幅広い用途で使用されています。

従来のロケーター方式

ロケーターデバイスは起動後、TCP/IP プロトコルに基づいてクラウドベースのビジネスサーバーとの接続を確立し、定期コマンドにより時刻同期を行い、その後定期的にハートビートパケットを送信して TCP 長期接続を維持します。GPS データがしきい値を超えて変化すると、現在座標の経度と緯度の値を自動的に報告し、デバイスの電力に関する情報も定期的にクラウドに報告されて、GPS データ収集ルールの最適化に活用されます。

クラウドサーバーからロケーターデバイスに設定情報や制御コマンドをプッシュして、ロケーターの動作モードを変更することもできます。

クラウド上のロケータービジネス

クラウドコンピューティング企業が IoT シナリオの技術製品を展開する中、MQTT プロトコルベースのフルマネージド型 IoT クラウドサービスは、中小企業の 70% にとって IoT ビジネスに最適なソリューションとなっています。TCP プロトコルから MQTT プロトコルへの移行方式も成熟しており、既存デバイスを低コストかつ迅速にクラウドへ移行でき、デバイス側や業務システムの変更を最小限に抑えられます。さらに、全体のセキュリティと安定性を大幅に向上させ、サービスレイテンシを大幅に削減し、クラウドの動的な無制限スケーリングにより大規模な台数増加に対応できます。

デバイス接続を Alibaba Cloud IoT Platform に移行して業務フローを再構築すると、IoT サービスがデバイスとのやり取りの大半を担うようになります。その結果、クラウドビジネスサーバーへの負荷は大幅に軽減されます。

認証

ロケーターデバイスは MQTT プロトコルベースで IoT Platform と通信し、TCP メッセージは MQTT の CONNECT/CONNACK メッセージに置き換えられます。この場合、ビジネスサーバー側での認証は不要です。IoT Platform がルールエンジンを通じてデバイスのオンライン/オフライン状態をリアルタイムでビジネスサーバーにプッシュします。

時刻同期

企業が TCP ベースで構築していた時刻同期サービスは廃止できます。IoT Platform が完全な NTP サービスを提供し、リソース制約のある組み込みデバイスで正確なタイムスタンプが取得できない問題を解決します。詳細なドキュメント https://help.aliyun.com/document_detail/102509.html

ハートビート

MQTT プロトコル自体が PINGREQ/PINGRESP のハートビートメカニズムを規定しています。この場合、ビジネスサーバー側が介入する必要はありません。IoT Platform がデバイスのハートビートに応答します。

双方向メッセージ通信

MQTT ベースの通信では Topic とペイロードの取り決めが必要です。業務システムへの変更を最小限に抑えるため、2 つの Topic 定義を追加し、メッセージ構造は変更しません。

デバイスが業務データを報告した後、ルールエンジンの設定により、アップリンク Topic :/{pk}/{dn}/user/up のペイロードデータをデータ形式を変更せずにリアルタイムで業務システムに転送します。業務システムが設定情報やコマンドをプッシュする場合は、IoT Platform がそれをダウンリンク Topic :/{pk}/{dn}/user/up のペイロードに格納し、デバイス側で受信する業務データの形式も変わりません。

移行実践

プロダクトの作成と通信 Topic の定義

サーバーサブスクリプション消費グループの作成

ルールエンジンの設定

デバイスが報告するデータをサーバーサブスクリプション消費グループに転送

消費グループを選択し、タグ情報を業務システムに渡す

デバイス起動後にサービスサーバーが受信するデータ数