揭秘物联网网关:物联网无缝通信背后的引擎

物联网网关是连接设备与其他设备以及云的重要枢纽。其工作过程涉及数据采集、传输、处理等多个环节。在此过程中,物联网网关必须与多个设备连接,以便将收集到的数据上传到云端。此外,所有这些都需要可靠的硬件和软件。

本文来自千家网。

物联网网关是物联网系统中不可或缺的一部分。其连接各种设备、传感器、机器等,实现设备互联和数据交换。这为广泛的物联网应用提供了强有力的技术支持,特别是在智慧城市,工业4.0自动化和智能家居方面。随着技术的不断进步,物联网网关也在不断更新和增强。本文将概述物联网网关在物联网生态系统中的关键功能,并为如何选择最佳物联网网关提供指导。

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物联网网关是连接设备与其他设备以及云的重要枢纽。其工作过程涉及数据采集、传输、处理等多个环节。在此过程中,物联网网关必须与多个设备连接,以便将收集到的数据上传到云端。此外,所有这些都需要可靠的硬件和软件。

例如,可以实现设备的远程管理和控制,确保设备的正常运行。同时,还可以对数据进行过滤和存储,提高数据质量,为后续的数据分析提供支持。正是因为这些功能的存在,使得物联网网关成为智慧城市、智慧工业、智能家居等领域的核心组件。

在选择最佳物联网网关时,必须考虑许多标准,包括应用场景、设备数量、通信协议等。本文将探讨物联网网关的定义和工作原理,同时还提供有关如何选择最佳物联网网关的一些建议。

什么是物联网?物联网网关的作用是什么?

“物联网”的想法最初出现于1985年:物联网(IoT)将是人、流程和技术与可连接对象和传感器集成,以实现远程状态监控、对象操作和趋势分析。

物联网建立在计算机互联网的基础上,利用无线网络技术等创新技术来创建一个覆盖整个地球的“物联网”。在这个网络中,物体可以在没有人为干预的情况下相互通信。其本质是利用有线和无线协议将任何物体连接到互联网上,进行通信和信息交换。信息传感设备的示例包括射频识别(RFID)设备、红外传感器、激光扫描仪等。

在物联网时代,物联网网关至关重要。其充当传统通信网络和传感网络之间的管道。物联网网关作为M2M网关,可以实现各类感知网络之间、感知网络与通信网络之间的协议转换。同时,其能够实现广域和局域连接。此外,物联网网关还要求具备设备管理功能,以便操作人员能够管理底层传感节点,了解各节点的相关信息,实现实时显示、异常报警和远程控制。

物联网网关如何工作?

物联网网关是一种将非IP设备连接到互联网的设备。物联网网关的工作流程可以分为三个步骤:连接设备、处理数据和发送数据到服务器。

连接设备

终端设备和物联网网关通过各种接口连接。大多数情况下,传感器会单方面连续向服务器传送数据。在某些情况下,还存在设备申请获取数据时,服务器向终端设备发送数据的情况。此时,就需要物联网网关请求数据。

数据处理

物联网网关从终端设备接收到数据后,需要将其转换为可传输到服务器的格式。例如,从设备发送到网关的数据可以用一位十进制数数据替换4位二进制数来表示,例如二进制数据和BCD码。此类数据将在网关处转换为字符串和数字表示形式,而不是直接传送到服务器。

还有一种情况是,大量数据在交付给服务器之前被集成,而不是服务器直接从每个设备接收数据。这样做有两个原因:

首先,通过数据整合,可以减少数据总量和附加信息量。

其次,通过一起发送数据,可以减轻访问物联网服务时服务器的负担。

这种情况下,需要根据服务器确定发送数据的时间间隔和发送数据的协议。

发送数据到服务器

数据接收服务器负责接收物联网网关设备发送的数据。其充当设备和系统之间的桥梁。物联网网关向服务器发送数据的方式有很多种,通常包括以下方式:1、使用HTTP协议的Web API访问设备;2、进行语音和视频的实时通信,如WebSocket、WebRTC;3、一种名为MQTT的新通信协议已经出现,专门用于物联网。

物联网网关功能

物联网网关是一种可以连接多台设备的设备,具有直连互联网的功能。这允许物联网服务将从设备接收的数据保存到数据库,并分析收集的数据。同时,物联网网关还支持向设备发送指令和信息。物联网网关的主要功能如下:

传感器到云访问

智能传感器是物联网架构中最关键的元素之一。其从物理世界收集各种数据,并为物联网提供海量的数据源。不同的传感器设备可以连接到物联网传感器网关,然后可以收集数据、检查协议,并将其传输到其他设备或云。

同时,物联网传感器网关还可以通过负载均衡等技术,对传感器采集的数据进行缓存和分析,从而提高整个物联网系统的速度和可靠性。

物联网设备主要使用Zigbee、Z-Wave和蓝牙LE等短距离无线技术,与物联网网关进行通信。一些物联网设备还使用LoRa等远程无线技术连接到物联网网关。然后,物联网网关通过光纤WAN或以太网LAN将一系列传感器连接到广域网(WAN)或云。

各种通信技术主要是针对特定的应用而开发的,相互之间缺乏兼容性和系统规划。为了实现多种通信技术标准的互联互通,3GPP等一些组织已经开始致力于物联网协议的标准化工作。

设备管理

对于任何大型网络,强大的设备管理能力都是必不可少的。注册管理、授权管理、状态监管等都可以通过物联网网关管理来实现。物联网网关还可以对子网中的节点进行管理,包括远程实现唤醒、控制、诊断、升级、维护,以及获取其标识、状态、属性、能量等。

每个物联网网关的管理能力因子网标准的不同和协议的复杂性而异。用户可以利用统一的管理界面来统一控制外围网络节点,并可以采用模块化的方式来管理物联网网关的不同感知网络和应用。

多协议转换

物联网网关可以实现各种感知网络到互联网接入网络的协议转换,将数据统一封装成标准格式,保证各种感知网络的协议成为统一的数据和信令,并保证数据包解析成感知层协议能够理解的信令和控制指令。

边缘计算

具有边缘计算能力的物联网网关可以优化终端数据处理,为数据安全创造条件,有效缓解平台服务器的负载。具体履行以下职责:

●支持消息转换和异常报警;

●支持在线链路检测和断开时自动重新连接;

●支持设备运行自检软件,实现运行故障的自我修复;

●支持系统状态、网络连接状态、路由状态查询;

●支持远程登录、web、ssh配置;

●支持web升级、本地日志、远程日志、串口输出日志。

如何选择物联网网关?

物联网网关设备由硬件和软件组成。如今,物联网网关有多种样式。那么,选择物联网网关的标准是什么?

●接口:首先要考虑的是用于连接网关和设备的接口。网关的接口决定了可以连接的设备,因此选择与设备匹配的接口是关键。串行通信和USB连接是有线连接技术的示例。无线连接经常采用蓝牙、Zigbee、Wi-Fi等;

●网络接口:通常,为了连接外部网络,会使用以太网、Wi-Fi、4G LTE或5G;

●硬件:与普通计算机相比,网关的CPU和内存性能受到限制。因此在考虑网关的物理功能之前,必须明确其用途。

●软件:操作系统、应用环境、编程语言、开发环境等都是软件的例子。大多数情况下,网关运行在Linux操作系统上。

●电源:大多数网关依靠交流适配器供电,有些网关可能内置锂电池。

物联网网关常见问题解答

问:什么是物联网网关?

答:物联网网关是将执行器、传感器和其他智能设备连接到云的硬件或软件。物联网设备和云之间传输的所有数据都通过物联网网关进行路由。物联网网关的另一个名称是,智能网关或控制器。

问:什么是物联网云网关?

答:物联网云网关也充当网络路由器,用于在物联网设备和云端之间发送数据。早期,大多数网关设备只是将数据从物联网设备发送到云端。如今,网关设备能够管理输入和输出流量。输出流量用于将物联网数据发送到云端,输入流量用于设备管理任务,例如固件更新。

物联网网关的功能不仅仅是路由流量。在传输到云端之前,有时可以通过边缘网关设备在边缘本地对数据进行预处理。作为流程的一部分,设备可以对数据进行重复数据删除、汇总或聚合,以减少需要传输到云的数据量。响应时间和网络传输费用可能会受到很大影响。

问:如何增强物联网网关的安全性?

答:采用具有篡改检测、加密、硬件随机数生成器和加密引擎等功能的物联网网关,是企业可以用来保护其物联网网络的一种方法。这可以帮助保护单个设备免受攻击,并保护物联网网关。

物联网网关可以为物联网网络及其传输的数据添加额外的安全层。企业保护其物联网网络的一种选择是实施具有篡改检测、加密、硬件随机数生成器和加密引擎的物联网网关。这可以帮助保护物联网网关,并防御对特定设备的攻击。

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