继计算机和互联网之后，物联网的兴起掀起了信息产业发展的第三波浪潮。物联网是新一代信息技术的重要组成部分。可以说是互联网的升级和发展。The of ”，在上一篇概述中，我们说物联网的结构可以分为三层：感知层、网络层和应用层，以及连接感知层和应用层的关键技术。网络层是物联网网关，在物联网时代，物联网网关将是至关重要的一环。

【物联网网关的概念】

物联网网关作为一个新名词，将在未来的物联网时代发挥非常重要的作用。它将成为连接感知网络和传统通信网络的纽带。物联网网关作为网关设备，可以实现感知和通信网络，不同类型传感网络之间的协议转换可以实现广域互联和局域互联。此外，物联网网关还需要具备设备管理功能。运营商可以通过物联网网关设备管理底层传感节点。了解各个节点的相关信息楼宇自控网关，实现远程控制。

【物联网网关形式】

从物联网网关的定义来看，物联网网关很难以相对固定的形式出现。一般来说，任何能够将感知层采集到的信息通过本终端的协议转换传输到互联网上的设备，都可以视为物联网网关。表单可以是盒子或平板电脑，也可以是带有显示屏的交互式表单，也可以是封闭或半封闭的非交互式表单。

【物联网网关功能】

物联网网关具有以下功能：

1.广泛的访问能力

目前，短距离通信的技术标准很多。常见的传感器网络技术包括 Z-Wave、RUBEE、、\AM'/ANrr+、、]等。各种技术主要针对某类应用开发，缺乏兼容性和系统规划。例如，Z.Wave 主要用于无线智能家居网络，而 RUBEE 适用于恶劣环境。主要集中在工业监控领域，实现各种通讯。技术标准的互联互通成为物联网网关必须解决的问题。是为每个标准设计一个单独的网关，通过网关之间统一的接口来实现，还是使用一个标准适配层和不同的技术标准来开发相应的接口。

2.协议转换能力

不同传感网络到接入网络的协议转换，将数据统一封装在下层的标准格式中，保证不同传感网络的协议可以转化为统一的数据和信令；将上层发送的数据包解析成感知层协议能够识别的信令和控制命令。

3.管理能力

物联网网关作为与网络相连的网元，本身具有一定的管理能力，包括注册登录管理、权限管理、任务管理、远程控制、远程升级等。如果要实现全网的可管理性，不仅是网关设备本身的管理，子网内各个节点的管理都必须通过网关进一步实现，比如获取标识等信息，节点的状态、属性，以及远程唤醒、控制、诊断、升级和维护等。虽然协议的复杂程度根据子网的技术标准不同而不同，但是可以进行的管理内容是相当的不同的。

【物联网网关系统设计】

物联网网关可以实现感知网络与基础网络以及不同类型感知网络之间的协议转换，既可以实现广域互联，也可以实现局域互联。物联网网关专为感知网络的异构数据感知环境而设计。为有效屏蔽底层通信差异，实现有效的网络融合和数据通信，采用模块化设计，统一数据表示，统一地址转换。下面从物联网网关的层次结构、信息交换过程和系统实现三个方面进行阐述。

1.层次结构

物联网网关支持传感扩展设备之间的多种通信协议和数据类型，实现各种传感扩展设备之间数据通信格式的转换，统一上传数据格式，下载到传感扩展网络进行采集或控制。命令被映射以产生符合特定设备通信协议的消息。物联网网关统一控制和管理感知扩展设备，将感知层与上层屏蔽，扩展网络异构。.

1）业务服务层

业务服务层由消息接收模块和消息发送模块组成。消息接收模块负责接收来自物联网业务运营管理系统的标准消息，并将消息传递给标准消息组合层。消息发送模块负责将感知扩展网络采集到的数据消息可靠地传输给业务运营管理系统。该层接收和发送的消息必须符合标准的消息格式。

2）标准消息组合层

标准消息形成层由消息解析模块和消息转换模块组成。消息解析模块从业务服务层解析出标准消息，调用消息转换模块将标准消息转换为底层感知扩展设备能够理解并依赖于具体设备通信协议的数据格式。当感知扩展层上传数据时，该层的消息解析模块根据具体的设备通信协议对消息进行解析，并调用消息转换模块将其转换为业务服务层可以接收的标准格式消息。消息组合层是物联网网关的核心。它完成对标准消息和依赖于特定感知扩展网络的消息的解析，实现两者的相互转换，从而实现对底层感知扩展网络的统一控制和管理，向上屏蔽底层网络。通信协议异构的目的。

3）协议适配层

协议适配层保证不同的感知扩展层协议可以通过该层转换为统一格式的数据和控制信令。

4）感知扩展层

该层将设备扩展到底层感知，包括消息发送和消息接收两个子模块。消息发送模块负责将经过消息合成层转换后能够被具体感知扩展设备理解的消息发送给底层设备。消息接收模块接收来自底层设备的消息，并将其发送给标准消息合成层进行解析。

感知扩展网络由感知设备组成，包括射频RFID、GPS、视频监控系统和各类传感器。传感扩展设备之间支持多种通信协议，可与其他多个传感扩展网络组成。

2.信息交换过程

1）最终用户生成符合标准数据格式的消息，发送给网关业务服务层的消息接收模块。

2）业务服务层的消息接收模块将标准消息发送给标准消息组合层的消息解析模块。

3）消息解析模块调用相应的消息转换函数，将标准信息转换为依赖于具体设备通信协议的消息。

4）消息解析模块会根据具体的设备通信协议将消息转换为感知扩展服务层的消息发送模块。

5）感知扩展服务层的消息发送模块根据设备通信协议，选择合适的传输方式向具体的底层设备发送具体的消息。

6）底层设备根据具体消息进行信息采集操作，并将结果返回给网关感知扩展服务层的消息接收模块。

7）网关感知扩展服务层的消息接收模块根据设备通信协议将具体的消息发送给标准消息组合层的消息解析模块。

8）消息解析模块调用信息转换模块，将依赖于设备通信协议的具体消息转换为标准消息。

物联网网关解决了物联网网络中不同设备无法统一控制和管理的问题，达到屏蔽底层通信差异的目的，使终端用户无需了解底层设备的具体通信细节实现对不同感知扩展层的统一访问。

3.系统设计

一个典型的基于物联网的应用架构如图所示。无线传感器节点采集相应的数据信息，通过无线多跳自组织将数据发送给网关，固定阅读器读取RFID标签内容发送给网关；网关通过WCDMA网络将数据发送到服务器，服务器对数据进行处理。为用户（包括PC用户和手机用户）处理、存储和提供信息平台。

在物联网网关的设计中，采用模块化的思想，设计不同的传感网络和基础网络，实现通用的低成本网关。按照模块化的思路，物联网网关系统分为数据采集模块、处理/存储模块、接入模块和供电模块。如图所示。

数据聚合模块：实现物理世界数据的收集或​​聚合。

处理/存储模块：是网关的核心模块，实现协议转换、管理、安全等各个方面的数据处理和存储。

接入模块：将网关接入广域网，可能的方式有有线（以太网、ADSL、FTTx等）、无线（WIFI、GPRS、3G、卫星等）。

电源管理模块：负责整个系统的供电。系统的稳定运行与电源模块的稳定性能密切相关。这里设计的电源模块兼具热插拔和电压转换功能。可能的供电方式包括市电、太阳能、电池等。

【物联网网关应用方向】

哪里有物联网应用，哪里就有物联网网关。通过连接感知层的传感器、射频（RFID）、微机电系统（MEMS）、智能嵌入式终端，物联网网关的应用将遍及智能交通、环保、政府工作、公共安全、安全家具、智能消防、工业监控、环境监测、路灯管控、景观照明管控、楼宇照明管控、广场照明管控、养老、个人健康、花卉栽培、水系监测、食品溯源、敌情探测和情报收集等领域。

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