TC - IOT M2M CORE Services Protocol. Mensagens do FemtoM2M. Versão: 1.0 Data:
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- Aníbal Anjos Santarém
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1 TC - IOT M2M CORE Services Protocol Mensagens do FemtoM2M Versão: 1.0 Data:
2 Nome do Documento: TC-IOT M2M CORE Services Protocol-Mensagens do FemtoM2M Versão: 1.0 Data: Identificador: TC_IOT_M2M_CORE_Protocol_Femto-Messages_PT_v1.0 Conteúdo 1. Introdução O que é o TC-IoT CORE? Formato das Mensagens de Terminal Objetos específicos das Mensagens do FemtoM2M Referências de 9
3 1. Introdução Este documento apresenta uma descrição geral das mensagens suportadas pelo Terminal FemtoM2M desenvolvido pela Thought Creator. Este documento serve como complemento ao manual de utilização do M2M CORE Services Protocol do componente Router (TC-IoT CORE) da TC M2M Cloud Platform (TC-IoT) ao nível das mensagens específicas do terminal FemtoM2M. Para clarificar os termos utilizados neste documento apresentam-se na tabela seguinte o significado dos termos chave que irão ser utilizados. Termo GPIO ANALOG Descrição General Purpose Input/Output (GPIO) - Portos de entrada ou saída existentes no Terminal e ativados em tensão. Porta Analógica 12 bit. GPS SERIAL Global Positioning System (GPS) - Receptor de informação de localização geográfica comunicada por satélite. Porta Série RS-232, compatível com modem V.24/V.28 suportando comandos AT e sessão de dados PPP. 3 de 9
4 2. O que é o TC-IoT CORE? O TC-IoT CORE apresenta-se na solução da plataforma TC M2M Cloud Platform (TC-IoT) como a principal componente, sendo responsável pela distribuição e armazenamento de eventos provenientes dos terminais M2M. O TC-IoT CORE é um sistema de encaminhamento de mensagens de alto desempenho para todo tráfego entre Terminais/Gateways e aplicações (Clientes), responsável por replicar e armazenar as mensagens dos Terminais subscritos, bem como por toda a componente de autorização de acesso aos Terminais. Pode ser equiparado a um híbrido entre um router tradicional para distribuição de mensagens e um Directório de Recursos, ou seja, um repositório para registos (subscrições) e para consulta de mensagens e eventos passados desses recursos. Numa perspectiva de Serviços, o TC-IoT CORE funciona como um servidor Web, acessível através de um Web Browser ou de aplicações que comuniquem usando protocolo HTTP [1]. O TC-IoT CORE, ou seja, o componente Router, interliga de um lado os Clientes (aplicações M2M) que consomem a informação e podem produzir acções sobre os Terminais, aos Gateways, que consistem em aplicações (Adapter) que realizam a tradução dos protocolos M2M de baixo nível específicos dos Terminais, para a linguagem standard do M2M Core Services Protocol. Domínio de Rede Domínio de Adaptação Domínio Terminal App App App App App Serviços Aplicacionais M2M M2M CORE Services Protocol Mensagens específicas de Terminal M2M Adaptador M2M Terminal Redes de Acesso Adaptador M2M Terminal Directório Recursos Camada Aplicação Camada API IoT CORE (Cloud) IP, 2G/GRPS, 3G/HSPA Camada Agente O M2M Core Services Protocol é um protocolo de comunicações orientado a recursos e baseado em eventos, usando um paradigma RESTful [2] sobre HTTP, ou transporte em WebSocket [3] para comunicação tempo-real bidireccional de informação dos Terminais. O protocolo codifica os pedidos e respostas (mensagens trocadas entre Gateway, Router e Cliente) usando JSON [4,5], um formato de simples interpretação e leitura, amplamente suportado pelas diversas linguagens de programação e bases de dados. Esta arquitectura do M2M CORE Services Protocol torna-o altamente escalável, pela utilização sobre as infra-estruturas e implementações existentes que tenham por base o protocolo HTTP. O M2M Core Services Protocol define dois tipos distintos de mensagens: as mensagens de informação, as mensagens de terminal e as mensagens de controlo. As mensagens de controlo estão associadas a comandos de resposta rápida, tais como subscrições e registos. As mensagens de terminal são tipicamente utilizadas para comandos de acção e pedidos de informação entre Cliente e Terminal e na pesquisa de informação acerca de Terminais no Directório de Recursos. Uma mensagem de informação serve para obter listas de identificadores de Terminais conhecidos pelo CORE. As respostas são no formato vetor JSON. 4 de 9
5 3. Formato das Mensagens de Terminal Uma mensagem de terminal pode conter um ou mais objetos JSON. Não existe limitação no conteúdo destas mensagens, apenas que devem conter obrigatoriamente os campos src, dst e timestamp "timestamp": O campo src deve indicar, no caso de uma mensagem enviada por um Cliente para um Terminal, o nome de utilizador desse Cliente (o utilizador autorizado a aceder ao Terminal). No caso de ser uma mensagem proveniente de um Terminal o campo src deve conter o identificador de Terminal. No campo dst deve estar definido o endereço de destino da mensagem. No caso de se tratar de um feed proveniente de um Terminal os campos src e dst serão iguais e correspondem ao identificador do Terminal. Os valores dos campos src e dst têm o formato texto (string) alfanumérico. O campo timestamp deve indicar a Era POSIX (Unix Timestamp) representativa da data do momento em que a mensagem foi criada, num formato numérico inteiro. 4. Objetos específicos das Mensagens do FemtoM2M O terminal FemtoM2M, nas suas diferentes configurações, pode disponibilizar diversos tipos de interfaces. Cada interface, consoante a configuração que for efectuada, pode originar uma ou várias mensagens contendo objetos específicos do seu tipo. A tabela seguinte descreve os objetos das mensagens do FemtoM2M. Objeto da Mensagem GPIO ANALOG GPS SERIAL Descrição Representação de estado de um porto GPIO de Entrada/Saída. Informação sobre o estado atual (valores) de uma porta analógica. Informação sobre o posicionamento geográfico atual. Informação de porta série (leitura e escrita de dados). GPIO Os objetos de GPIO além de servirem para representar uma alteração do estado de uma entrada Digital, podem servir também para efetuar uma alteração numa saída Digital, ou de contato seco (por Relé) ou no Buzzer. No caso do FemtoM2M com placa de expansão standard, o mapeamento entre o porto físico e o identificador no objeto de GPIO a invocar nas mensagens está descrito na Tabela seguinte. 5 de 9
6 ID GPIO Porto Fisico Valores Descrição 0 DIN0 0 : = 0V 1 : > 5V 1 DIN1 0 : = 0V 1 : > 5V 2 Relay 0 : OFF 1 : ON 3 DOUT 0 : = 0V 1 : > 4V 4 Buzzer 0 : OFF 1 : ON 99 Power 0 : alim. normal 1 : alim. falta Porto 0, de entrada digital em tensão 0-24V. Toma valor 1 (ativa) se tensão > 5V Porto 1, de entrada digital em tensão 0-24V. Toma valor 1 (ativa) se tensão > 5V Quando desligado toma o valor 0. Quando ligado toma o valor 1. Porto 3, de saída digital. Toma valor 1 com tensão > 4V Quando desligado toma o valor 0. Quando ligado toma o valor 1. Em presença de alimentação externa toma o valor 0. Em falha de alimentação externa toma o valor 1. A mensagem GPIO, para além dos campos obrigatórios (src, dst e timestamp) contém também o objeto gpio que contempla sempre os campos port e value, assumindo valores numéricos. O campo port representa o ID do porto GPIO, e o campo value o valor atual desse porto, como se ilustra no exemplo seguinte. Sendo portas digitais, apenas podem assumir valores 1 ou 0. "src":"12345", "dst":"12345", "timestamp": , "gpio": "port": 1, "value": 0 Dependendo da configuração do terminal, sempre que ocorra uma alteração do estado de um porto GPIO, as aplicações que subscreveram esse terminal receberão uma mensagem deste tipo. Quando o terminal é (re)iniciado ou quando é pedida uma leitura de um porto, também será enviada uma mensagem deste tipo. Para alterar o estado dos portos de saída, basta enviar para o terminal uma mensagem GPIO com o ID do porto e o valor pretendido (0 ou 1). Para se efectuar uma leitura do estado atual de um porto, basta enviar uma mensagem para o terminal contendo o ID do porto e o seu valor a -1, como se ilustra no exemplo seguinte: "src":"user", "dst":"12345", "timestamp": , "gpio": "port": 1, "value": de 9
7 ANALOG A mensagem ANALOG, para além dos campos obrigatórios (src, dst e timestamp) contém também o objeto analog que contempla sempre os campos port e value, assumindo valores numéricos. O campo port representa o identificador da porta ANALOG, e o campo value o valor atual da tensão ou da corrente nessa porta, como se ilustra no exemplo seguinte: "timestamp": , "analog": "port": 3, "value": 9.18 Dependendo da configuração do terminal, sempre que ocorra uma alteração do estado de uma porta ANALOG, as aplicações que subscreveram esse terminal receberão uma mensagem deste tipo. Quando o terminal é (re)iniciado ou quando é pedida uma leitura de uma porta, também será enviada uma mensagem deste tipo. Para se efectuar uma leitura de uma porta ANALOG, basta enviar uma mensagem para o terminal contendo o identificador da porta e o seu valor a -1, como se ilustra no exemplo seguinte: "timestamp": , "analog": "port": 3, "value":- 1 GPS A mensagem GPS, para além dos campos obrigatórios (src, dst e timestamp) contém também o objeto gps que contempla sempre os campos latitude, longitude e speed, assumindo valores numéricos. Dependendo da configuração do terminal, sempre que seja justificado, as aplicações que subscreveram esse terminal receberão uma mensagem GPS contendo informação de posicionamento geo-referenciado. 7 de 9
8 "timestamp": , "gps": "latitude": , "longitude": , "speed": 20.0 A informação de latitude e longitude é apresentada no formato geodésico decimal, e a velocidade é apresentada em km/h. No terminal FemtoM2M não é possível efetuar um pedido de leitura espontânea do posicionamento geográfico atual. SERIAL Esta mensagem é valida para Terminais FemtoM2M equipados com o módulo de expansão de porta série. A mensagem SERIAL, para além dos campos obrigatórios (src, dst e timestamp) contém também o objeto serial que contempla sempre o campo size, assumindo valores numéricos e o campo message, assumindo o formato texto (string) alfanumérico. Dado que a porta série suporta todo o tipo de comunicações de dados é necessário converter o conteúdo da comunicação em Base64 [6] por forma a que essa informação possa ser anexada num formato JSON standard. "timestamp": , "serial": "size": 8, "message": "RmVtdG9NMm0=" O campo size indica o tamanho do bloco, lido ou a escrever, antes deste ser codificado em Base64. O campo message contém os dados lidos ou a escrever, codificados em Base64. A mensagem SERIAL é enviada sempre que ocorre uma comunicação de/para a porta série do dispositivo. Quando a mensagem surge no sentido Terminal -> Aplicação, representa uma comunicação feita pelo dispositivo externo ligado à porta série do FemtoM2M. Caso a mensagem seja enviada pela Aplicação, então produzirá uma escrita do Terminal FemtoM2M para a porta série do equipamento externo ligado nessa porta. 8 de 9
9 5. Referências [1] R. Fielding, J. Gettys, J. Mogul, H. Frystyk, L. Masinter, P. Leach, and T. Berners-Lee, Hypertext Transfer Protocol HTTP/1.1, RFC 2616, Internet Engineering Task Force, Jun Updated by RFC [2] R. T. Fielding, REST: Architectural Styles and the Design of Network-based Software Architectures. Doctoral dissertation, University of California, Irvine, [3] I. Fette and A. Melnikov, The WebSocket Protocol, RFC 6455, Internet Engineering Task Force, Dec [4] D. Crockford, The application/json Media Type for JavaScript Object Notation (JSON), RFC 4627, Internet Engineering Task Force, Jul Updated by RFC 7158, [5] T. Bray (Ed.), The JavaScript Object Notation (JSON) Data Interchange Format, RFC 7159, Internet Engineering Task Force, Mar [6] S. Josefsson, The Base16, Base32, and Base64 Data Encodings, RFC 4648, Internet Engineering Task Force, Oct de 9
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