Al苹果iOS Things网络连接技术 是 Al苹果iOS 家族旗下的、面向 IoT 领域的、轻量级物联网嵌入式操作系统。 Al苹果iOS Things 致力于搭建云端一体化 IoT 基础设施，具备极致性能、极简开发、...
Al苹果iOS Things网络连接技术 是 Al苹果iOS 家族旗下的、面向 IoT 领域的、轻量级物联网嵌入式操作系统。 Al苹果iOS Things 致力于搭建云端一体化 IoT 基础设施，具备极致性能、极简开发、云端一体、丰富组件、安全防护等关键能力，并支持终端设备连接到阿里云 Link，可广泛使用在智能家居、智慧城市、新出行等领域。
Al苹果iOS Things网络连接技术不仅是一个传统的RTOS，而是一个具有丰富组件的，云端一体的运行在嵌入式MCU上的嵌入式操作系统。它具有丰富的连接组件和能力，主要包括:
自组织网络协议(uMesh)
套接字适配层(SAL)
TCP/IP网络协议栈(LwIP)
连接协议(无线WiFi,BLE, LoRaWAN, GPRS和NB-IoT)
自组织网络(uMesh)，套接字适配层(SAL)和TCP/IP网络协议栈(LwIP)主要是功能和运用场景的介绍。连接协议部分除了功能性介绍，还会根据场景给出Al苹果iOSThings网络组件的建议运用方式。
自组织网络
Al苹果iOS Things网络连接技术核心组件之一uMesh提供了Al苹果iOS Things原生自组织网络能力，提供了Al苹果iOS Things网络连接技术本地互联互通的能力。uMesh具有自组织、自修复、多跳的特点。适用于需要大规模部署的场景。主要功能特点包括：
无缝支持IPv4 和IPv6
支持无线WiFi、BLE和802.15.4等通信媒介
支持不一样通信媒介间的异构组网
支持树状拓扑和网状拓扑
支持低功耗特点
运用ID2对设备进行认证，AES-128对数据进行加密
uMesh自组织网络协议位于MAC层之上，及IP层之下。整个协议包括三个部分，协议核心部分，连接协议抽象层，及IP协议适配层。如下图所示。
Al苹果iOS Things网络连接技术概述 图
uMesh适用于需要大规模部署的场景，如室内定位，智能照明，及商业场景。现在，主要支持无线WiFi，正在开发对低功耗和BLE mesh的支持。
套接字适配层
Al苹果iOS Things为了能够适配不一样的连接协议，和不一样连接芯片的能力，提供了SAL开发组件，来加速MCU+通信连接芯片的使用场景开发和部署。在此类使用场景中，主控MCU芯片通过UART或SPI总线与无线WiFi、NB-IoT等通信芯片相连，Al苹果iOS Things操作系统和用户APP运行在主控MCU中，需要网络数据访问时，通过外接的通信芯片进行网络负载的接收和发射。主控MCU和外接通信芯片之间的通信，可以是AT Command通道，也可以是厂商私有协议通道。主要规划方案如下图。
Al苹果iOS Things网络连接技术概述 图
IP网络协议栈
Al苹果iOS Things IP网络协议栈是基于LwIP 2.0.0，深度定制和优化的TCP/IP协议栈，主要功能特点包括：
IPv4
IPv6
ICMP (Internet Control Message Protocol)
UDP (User Datagram Protocol)
TCP(Transport Control Protocol)
ARP (Address Resolution Protocol)
NDP(Neighbor Discovery Protocol)
MLD (Multicast Listener Protocol)
IGMP (Internet Group Management Protocol)
DHCP client
TFTP Server
TFTP Client
除了上述提供的功能特点，还对TCP/IP协议栈在多并发连接，大数据量条件下进行了深度优化。
连接协议
Al苹果iOS Things支持丰富的连接芯片和协议，现在主要支持无线WiFi，BLE和LoRaWAN，并且在不断添加新的支持。
无线WiFi
无线WiFi协议栈通常由芯片厂商提供，Al苹果iOS Things提供了极简的无线WiFi HAL层，开发者完成HAL对接后，即可运用Al苹果iOS Things提供的丰富的使用层功能组件。同时，Al苹果iOS Things也支持外接无线WiFi通信芯片，由SAL(Socket Adapter Layer)完成对接和抽象。完成SAL对接后，开发者同样可以运用丰富的使用层功能组件。
无线WiFi芯片是现在支持最广泛的连接芯片之一。主要可以分为四种不一样类型：
集成无线WiFi芯片，不支持TCP/IP协议栈
集成无线WiFi芯片，支持TCP/IP协议栈
外接无线WiFi芯片，不支持TCP/IP协议栈
外接无线WiFi芯片，支持TCP/IP协议栈
根据这四种不一样的形式，Al苹果iOS Things提供了不一样的功能组件组合，如下表。LwIP和SAL是根据无线WiFi芯片类型的必选项。无线WiFi配网和无线WiFi uMesh的支持是根据实际的需要。
LoRaWAN
LoRaWAN组件支持端侧Class A和Class C两种模式，开发者可以利用LoRa接口实现端侧与服务端数据的收发。开发者可以运用Al苹果iOS Things的LoRaWAN sample完成与LoRa网关和服务器之间的基本连接和通信。
LoRa通常是MCU外接Semtech LoRa芯片。现在Al苹果iOS Things已经集成支持sx1276，芯片开发者可以直接运用Al苹果iOS Things提供的LoRaWAN协议栈进行开发。如果外接其它Semtech LoRa芯片，可以根据Al苹果iOS Things集成的LoRa radio层接口完成接口的对接。
Al苹果iOS Things LoRaWAN协议栈不仅提供端上LoRaWAN协议，同时也提供整套测验环境，开发者运用Al苹果iOS Things LoRaWAN协议栈完成开发后，可以利用Al苹果iOS Things提供的测验环境进行前期测验和验证。使用示例测验环境搭建和运用请猛戳这里。
现在，LoRaWAN开发者可以运用LoRa协议层接口进行开发。我们正在根据LoRa使用及场景特点，开发使用层接口，让使用开发者运用了Al苹果iOS Things LoRa接口后，做到极简开发，不需要过多的理解LoRaWAN协议细节。
Bluetooth
现在，BLE组件已经在mk3239上支持Bluetooth 4.2，使用编程框架和使用框架接口。使用编程框架对BLE协议细节进行抽象，对使用开发者提供使用框架接口。使用开发者不再需要关心BLE协议栈细节，专注于业务逻辑开发，做到极简开发。对于网络开发者，BLE组件提供完整的协议层接口，供网络开发者运用完整的BLE协议能力。
使用框架主要提供能力包括：
BLE连接的建立
传感器数据的读取和更新
广播数据
开发者可以根据使用开发框架提供的接口，将外设采集到的数据由GATT服务端发送到GATT客户端。提供使用开发框架最主要的原因是蓝牙使用开发者很有可能不希望花费精力在蓝牙技术的细节上，而是希望通过极简的接口快速搭建起自己的使用。现在，Al苹果iOS Things提供外设端的使用开发接口，主要搞定传感器数据的读取和更新，开发者可以利用这套接口在mk3239上快速搭建基于蓝牙的使用。
我们正在加速丰富使用开发框架，开发Bluetooth 5.0，并扩展蓝牙芯片支持的规模，同时uMesh也正在加入BLE mesh支持，它将完全兼容SIG BLE mesh。
GPRS和NB-IoT
现在，NB-IoT和GPRS作为通信芯片外接在运行Al苹果iOS Things主芯片上，通过SAL对接到通信芯片的AT命令集已经可以支持。
对于NB-IoT和GPRS作为Al苹果iOS Things支持协议族一部分，直接运行在一块SoC的相关工作正在进行中。
总结
Al苹果iOS Things网络连接技术提供了丰富的连接组件和能力。包括近场、远场通信芯片和协议的支持，网络协议栈，自组织网络及使用层物联网协议，并在快速连续演进中。
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