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物联网云平台终端远程更新技术研究与应用

更新时间：2019-12-22 14:41:34 大小：2M 上传用户：xiaohei1810 查看TA发布的资源 标签：物联网 下载积分：1分评价赚积分（如何评价?）打赏收藏评论(0) 举报

资料介绍

物联网终端远程更新是支持其迭代式优化、规模化部署和低成本维护的基础.分析了物联网终端远程更新现状与统一管理控制需求间的矛盾,基于LWM2M协议提出了物联网终端远程升级技术解决方案,探讨物联网云平台对异构式操作系统、多形态终端远程更新的统一管理和控制,降低了终端规模升级对网络冲击,提高远程更新的通用性、可靠性和稳定性.

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物联网云平台终端远程更新技术研究与应用

魏民，王艺

(中国电信股份有限公司上海研究院，上海200122)

摘要：物联网终端远程更新是支持其迭代式优化、规模化部署和低成本维护的基础。分析了物联网终端远

程更新现状与统一管理控制需求间的矛盾，基于LWM2M协议提出了物联网终端远程升级技术解决方案，探

讨物联网云平台对异构式操作系统、多形态终端远程更新的统一管理和控制，降低了终端规模升级对网络冲

击，提高远程更新的通用性、可靠性和稳定性。

关键词：物联网云平台；IoT终端远程更新；统一管理控制

中图分类号：TP319

文献标识码：A

doi：10．11959组issn．1000—0801．2018273

Research and

ofremote

update

application

ofIoT terminal

technology

WEIMin，WANGYi

ResearchInstitute ofChinaTelecom

Shanghai

updating

200122，China

Co．，Ltd．，Shanghai

Abstract：Remote

of IoT terminal is the basis of

its iterative

supposing

optimization，large—scale deploy—

ment and low—cost maintenance．The contradictionbetween the

status ofremote

ofIoTterminals and

updating

present

the

and control was

on LWM2M _protocol，asolution ofremote

^unifiedmanagement

analyzed．Based

requirement

ofIoT terminals was

this solution，IoT

the unified

and control

updating

proposed．In

platform provides

management

helps reducing

ofremote

updating．

ofIoT terminals with

ofterminal scale

and multi—model terminals，which

the

impact

heterogeneous operating systems

on the network and

the

and

updating

improving

ofloT

generality,reliability

stability

words：loT cloud

and control

Key

platform，remote updating

terminal，unified management

端一旦部署，将会运行相当长的时间，而物联网

市场正处于迅速变化、快速发展的阶段，新兴技

术和持续创新需求不断涌现。终端设备厂商在不

更改硬件的情况下，通过终端固件和软件的在线更

新以完成最新功能的部署，实现终端固件完善、软

件功能增强。另外，人们在享受万物互联带来便利

的同时，物联网终端的安全问题逐渐暴露。只有持

引言

随着物联网技术发展、应用的深入，物联网

云平台(IoT平台)价值逐渐显现。降低终端接入

的难度和维护成本是IoT平台服务的基础，当物

联网云平台接入的终端投入实际环境运行后，用

户对终端的远程更新需求日益迫切【11。物联网终

收稿日期：2018—09—20；修回日期：2018—10—08

万方数据

· 138·

物联网专栏

续、完备的终端更新机制，才能确保新出现的安全

漏洞能够及时得到修复【2J。传统人工现场对终端更

新的方式需要大量的人力、物力，很多应用场景由

于地理环境限制(如环境监测、战场感知等)无法

实现终端的近场更新，所以终端的远程更新功能是

物联网云平台必不可少的组成部分。

用于专业垂直领域，以局域网近场通信为主，垂

直领域的专业流程决定了当时场景下终端更新技

术和机制是专业化和定制化的。近几年，终端成

本降低、低功耗广域通信技术成熟，促进了物联

网终端设备在白色家电、环境监控等公共事业领

域的规模应用，同时激发了市场对“万众创新、

万物互联”的期盼，loT平台应运而生，但目前

loT平台尚处于起步阶段。

物联网云平台接入的终端具有数量多、差异

大、分布区域广、环境条件复杂等特点，同时由

于低带宽、高时延和终端资源受限等因素，物联

网云平台实现远程更新功能面临许多挑战。

(1)升级的速度和效率

loT平台接入的终端来自不同终端厂商、应用

于不同领域，一些芯片或模组厂商基于自身在移

动互联网终端市场的经验为生产的物联网终端提

供私有化的远程更新方案，终端侧内置有配套的

远程更新模块。这些远程更新方案缺乏对物联

网低带宽、高时延、低功耗等特性的考量，从

loT平台远程更新服务角度存在以下问题：用户

自服务自管理门槛高，不统一、不通用；端云

交互协议私有化，缺乏在低带宽、高时延、资

源受限场景下传输效率、可靠性方面的设计；

远程更新方案相对封闭，只能为自己的终端提

供远程更新服务。

在低带宽、高时延、资源受限的环境下，云

平台面临着传输效率低、终端更新时间长的问题。

升级包传输效率低、传输时间长，传输过程中容

易出现分组丢失现象。终端更新时间太长，不仅

增加终端功耗，而且对需要长时间稳定工作的终

端也是个极大的不利因素。

(2)多任务、多设备同时升级

loT平台的远程升级服务应能执行多个任务，

对不同需求的多个终端同时执行远程更新的管理

和控制，提高云平台的服务效率。另外loT平台

终端远程更新技术中，升级包或镜像文件生成

和大小也直接影响着技术方案的可行性。即使是很

需要解决大规模、高并发远程更新操作对无线资

源造成的阻塞和冲击，避免对正常业务造成影响。

(3)远程更新服务的标准化和通用性

小的客户端footprint变化都需要一个很大的更新

文件，这大大增加了带宽成本和更新时间。除此之

外，大量连网设备都有Flash和RAM受限的问题，

如汽车中的电子控制单元。为了更好地解决这个难

题，当前最成熟也最普遍的解决方案是使用差分分

组(delta)升级方案。用差分分组升级时只会生成

新旧两个版本间的差异部分。根据第三方供应商的

检测，某FOTA厂商的差分分组文件比全镜像文件

小97％，并且只需全镜像文件升级8％的时间就能

完成全部更新。目前差分服务一般由独立于终端设

备厂商之外的第三方差分服务商为客户提供更新

分组的差分制作和管理。

loT平台虽然接入终端种类多，差异大，但提

供的远程更新功能和服务必须统一、通用，这样

才能降低终端接入难度以及用户自服务、自管理

的门槛，实现规模服务的目标。但目前远程更新

领域没有一个统一的升级规范或者架构，多种更

新机制、服务流程和通信协议并存，所以loT平

台面临终端远程更新技术解决方案通用性和终端

异构问的兼容性问题。

2终端更新现状与目标

基于物联网云平台远程更新所面临的挑战和

终端更新技术的现状，loT平台远程更新方案目标

终端更新技术发展与物联网终端部署应用场

景紧密相关。传统物联网终端成本较高，主要应

201 8273—2

万方数据

皇盟■拦豳簟

：!!!：

和设计思路如下。

到控制流和业务流的分离，控制流与终端具体的

(1)时问短、效率高

环境和类型无关。第二，控制流采用标准、开放

的国际标准协议承载，保证技术方案的可实施性。

第三，兼容升级包和业务流的个性化，支持第三

方差分服务商差分服务。

loT平台应尽可能地减少远程升级的时间，提

高升级效率。第一，通过控制升级包的大小，采

用差分分组处理来降低升级包的体积，减少远程

网络传输时间，提高更新升级速度。第二，通过

模块内升级提高升级的灵活度，降低升级的时间。

第三，增加断点续传功能，避免终端故障或通信

中断造成的数据重传，减少数据传输时间，提升

远程更新的速度。

3物联网远程更新解决方案

3．1

系统结构

物联网云平台远程更新系统结构如图l所示，

由服务端和终端两部分组成。

远程更新服务端为loT平台的一个功能模块，

主要实现用户自服务和远程更新的管理控制功

能。用户自服务是支持用户通过门户方式进行远

程更新任务制定和远程更新状态的查询。任务制

定设置的内容包括更新版本、升级包、待升级终

端组和更新策略等；远程更新管理控制包括远程

更新的触发、升级包下载和安装控制以及下载和

安装失败时的策略执行控制。

(2)合理使用无线资源，提升终端更新的服

务效率

为了提高loT平台的服务效率，终端远程更

新服务应能实现多任务的并发，一个任务对应一

次远程更新计划，包含一组待更新的远程终端。

同时为了保障同一无线小区下其他终端业务的正

常使用，loT平台应对同一小区下的终端更新操作

数量进行限制。

(3)高可靠性

升级包生成和下载服务支持两种方式。一种

是loT平台为待升级终端提供下载服务，这种方

式是用户通过门户上传升级包，loT平台负责升级

包的管理；另一种是第三方差分服务商提供差分

分组的生成和下载服务，在这种方式下，用户在

任务制定时需要选择第三方差分服务器的访问地

址。上述下载服务云和端侧必须同时支持断点续

传功能。

高可靠性是为了保障终端更新的效率。第一，

远程更新的管理和控制要精细、准确、智能。loT

平台应能根据具体终端状态进行有效性检查后(如

版本、文件类型、升级包大小等)，再触发终端远

程更新流程。第二，远程更新过程中通过状态机机

制引入、实施、控制和异常处理，保障端云问控制

的协同，降低远程更新操作的风险。第三，远程升

级过程中，升级包数据可能出错或丢失，升级包的

校验机制保证了升级包的完整性，传输协议保证数

据传输的可靠性，loT平台的重试策略保证传输和

升级过程的稳定性。

远程更新对终端的要求为终端根据服务端的

指示进行升级包的下载、安装以及下载和安装操

作结果的上报。终端下载应支持下载、断点续传

功能和升级包的校验功能。终端安装应支持安装

和容错功能，容错是指终端在安装阶段对故障的

隔离和处理，以确保安装失败时不影响终端的正

常运行。

(4)通用性

通用性是指loT平台接入的不同领域、不同

种类的异构终端使用相同的终端更新流程。这样

可以最大限度降低终端远程更新的维护成本，实

现用户的自服务、白管理以及对异构终端规模化

更新的目标。第一，终端远程更新方案中需要做

3．2服务流程

远程更新服务流程包括任务制定、更新触发、

升级包下载和安装4个阶段，如图2所示。

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