產品Topic類和裝置Topic的原理、概念及分類 - IoT Platform

在發布/訂閱訊息的MQTT協議中，Topic用於定義訊息傳輸的通道和路徑，裝置通過Topic將訊息發布到物聯網平台，物聯網平台將訊息發送給訂閱Topic的裝置。為方便海量裝置基於Topic進行通訊，簡化授權操作，物聯網平台定義了產品Topic類和裝置Topic。本文介紹MQTT協議的原理、Topic的概念及分類。

工作原理

在上圖中分為裝置、物聯網平台和商務服務器三端，其中裝置和物聯網平台的通訊基於MQTT協議。

MQTT（Message Queuing Telemetry Transport）是一種基於發布/訂閱模型的訊息傳輸協議，具有低開銷、高拓展、協議簡單、雙向通訊等優點，可以利用較少的裝置資源和網路資源實現可靠、高效的長串連，被廣泛應用於物聯網領域。目前物聯網平台支援5.0、3.1.1和3.1版本MQTT協議，協議規範請參見MQTT協議規範。
MQTT用戶端（Client）和MQTT代理者（Broker）。
- MQTT用戶端（Client）：本文的用戶端（Client）指接入物聯網平台的裝置。裝置和使用者的伺服器不直接建立串連，而是通過代理者（Broker）進行通訊。
- MQTT代理者（Broker）：本文的MQTT代理者（Broker）指阿里雲物聯網平台。代理者（Broker）是裝置和商務服務器訊息通訊的中介，解耦了裝置和商務服務器，實現了裝置和商務服務器之間的非同步通訊。
MQTT協議訊息的組成部分
- 主題（Topic）：使用正斜杠（/）作為分隔字元構造字串，例如/${productKey}/${deviceName}/user/update，訂閱該Topic的所有裝置都會收到訊息。
- 訊息內容（Payload）：訊息的具體內容。
MQTT協議訊息的傳輸過程，以商務服務器向裝置下發訊息為例
1. 裝置訂閱相應的主題（Topic）。
2. 伺服器發送訊息給物聯網平台。
3. 物聯網平台接收訊息，根據訊息的主題（Topic）確定裝置並發送訊息。
4. 商務服務器收到物聯網平台的訊息，確認訊息已成功發送。
MQTT協議的重要參數，更多參數請參見MQTT協議規範。
- Message Service品質（QoS）：QoS=0代表物聯網平台只推送一次訊息給訂閱者，QoS=1代表訂閱者收到訊息後必須返回puback給發行者，否則會一直推送訊息。更多資訊，請參見訂閱選項。
- 保活時間：當裝置發起串連時會向物聯網平台發送CONNECT訊息，物聯網平台使用CONNACK訊息進行響應並保持串連，裝置在保活時間間隔內至少需要發送一次報文，否則物聯網平台會斷開與裝置的串連。更多資訊，請參見MQTT保活和使用樣本。
- 清除會話：裝置和物聯網的工作階段狀態是臨時或持久。更多資訊，請參見會話到期。

使用限制

Topic相關、裝置接入、串連通訊等使用限制，請參見使用限制。

Topic類型

詳細的Topic說明，請參見本文末尾的Topic分類和通訊說明。

基礎通訊Topic：裝置使用物聯網平台的物模型通訊、OTA升級、任務管理等功能，必須使用的Topic。
物模型Topic：物模型是對裝置實際功能的抽象，從屬性、服務和事件三個維度，分別描述了該實體是什麼、能做什麼、能提供什麼資訊。例如智能風扇的開關狀態是屬性，開關的操作是服務，警示是事件。物模型的概念和使用，請參見什麼是物模型。
自訂Topic：如果物模型不能滿足您的業務需求，可以使用自訂Topic，自訂Topic的前三個類目/ProductKey/${deviceName}/user已固定。管理和使用自訂Topic的操作，請參見使用自訂Topic通訊。

產品Topic類和裝置Topic的概念

基礎通訊Topic和物模型Topic由物聯網平台定義，以/sys、/ota或/shadow開頭。使用物模型Topic通訊，需要先在產品下建立物模型。請參見單個添加物模型或大量新增物模型。
自訂Topic需要使用者自行建立。產品的自訂Topic類、裝置Topic的關係如下圖：
1. 每個產品只有一個ProductKey，每個ProductKey下有多個Topic類，每個Topic類對ProductKey下所有裝置通用。
2. 產品Topic類是同一產品下所有裝置的相同功能Topic的集合，以/${productKey}/${deviceName}開頭。
  1. Topic類的功能。
    Topic類以正斜線（/）開頭並分隔每個類目，例如：/${productKey}/${deviceName}/user/update，${productKey}和${deviceName}為固定類目，首碼、尾碼類目用於區分不同功能的訊息。
    - ${productKey}表示產品的標識符ProductKey。在指定產品的Topic類中，需替換為具體產品的ProductKey值例如a19mzP****。
    - ${deviceName}表示裝置名稱。在產品Topic類中，${deviceName}代表該產品下所有裝置，不需要替換為實際裝置名稱。
  2. Topic類的操作許可權。許可權的主體是裝置，發布許可權代表裝置向該Topic類下的裝置Topic發布訊息，訂閱許可權代表裝置接收物聯網平台的資料。
    - 伺服器接收裝置資料，需要設定Topic類的許可權為發布。
    - 伺服器向裝置下發資料，需要設定Topic類的許可權為訂閱。
      說明
      定義產品Topic類後，需要裝置主動訂閱具有訂閱許可權的Topic，相應Topic才會出現在裝置詳情頁的Topic列表頁簽。
3. 裝置Topic。添加裝置後，產品的所有自訂Topic類會自動對應到裝置上，產生具體的裝置Topic。產品Topic類定義的操作許可權，會映射到具體的裝置Topic。在產品Topic類基礎上，使用具體的裝置名稱例如device1替換產品Topic類中的${deviceName}，得到裝置Topic例如：/a19mzP****/device1/user/update。
4. 裝置Topic歸屬於對應的裝置，可用於訊息通訊。

定義裝置Topic的流程

在物聯網平台控制台，建立產品。具體操作，請參見建立產品。
建立產品後，物聯網平台為該產品預定義了Topic類，包含基礎通訊Topic、物模型通訊Topic和自訂Topic。在產品詳情頁面，單擊Topic類列表頁簽，查看各功能及其Topic類。
為產品添加裝置。具體操作，請參見建立裝置。
建立產品的自訂Topic類。具體操作，請參見使用自訂Topic通訊。

Topic分類和通訊說明

物聯網平台預定義的產品Topic類對應的裝置Topic包含基礎通訊Topic、物模型通訊Topic和自訂Topic三種類型，詳細說明見下表。

類型	Topic類及資料格式	說明
基礎通訊Topic	OTA升級	裝置OTA升級訊息的Topic，包括裝置上報OTA模組版本、物聯網平台推送升級包資訊、裝置上報升級進度和裝置請求擷取最新升級包資訊。
	裝置標籤	上報裝置標籤的Topic，上報裝置的部分資訊，如廠商、裝置型號等。
	時鐘同步	NTP服務同步請求和響應的Topic，解決嵌入式裝置資源受限，系統不包含NTP服務，端上沒有精確時間戳記的問題。
	裝置影子	裝置影子資料通過Topic進行流轉，包括裝置影子發布和裝置接收影子變更。
	配置更新	裝置主動請求配置資訊和物聯網平台推送配置資訊的Topic。開發人員可在不用重啟裝置或中斷裝置啟動並執行情況下，線上遠程更新裝置的系統參數、網路參數等配置資訊。
	廣播	廣播Topic。調用雲端API PubBroadcast向訂閱了該Topic的所有裝置發送廣播訊息，實現批量控制裝置。
物模型通訊Topic	屬性上報	各物模型功能的Topic。說明在物聯網平台，不可以調用Pub介面向物模型通訊Topic發送訊息。在物聯網平台的雲端，通過物模型功能遠端控制裝置，請調用SetDeviceProperty或SetDevicesProperty設定裝置屬性值；調用InvokeThingService或InvokeThingsService調用裝置服務。
	屬性設定
	事件上報
	服務調用
自訂Topic	自訂Topic類及格式	系統預設提供了3個自訂Topic類。您可根據業務需求，自訂Topic類。 Topic類是一個Topic模板配置，編輯更新某個Topic類後，可能對產品下所有裝置使用該類Topic通訊產生影響。建議在裝置研發階段設計好，裝置上線後不再變更Topic類。

IoT Platform：什麼是Topic