一文看懂什么是物联网网关以及如何选择合适的物联网网关解决方案?

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在碎片化严重的物联网发展现阶段,没有一项标准能像秦始皇那般直接实现大一统,但是物联网网关却能在某种程度上“曲线救国”。



我们经常会用一个很通俗的小故事来解释什么是网关。


假设你的名字叫小不点,你住在一个大院子里,你的邻居有很多小伙伴,父母是你的网关。当你想跟院子里的某个小伙伴玩,只要你在院子里大喊一声他的名字,他听到了就会回应你,并且跑出来跟你玩。


但是你家长不允许你走出大门,你想与外界发生的一切联系,都必须由父母(网关)用电话帮助你联系。假如你想找你的同学小明聊天,小明家住在很远的另外一个院子里,他家里也有父母(小明的网关)。但是你不知道小明家的电话号码,不过你的班主任老师有一份你们班全体同学的名单和电话号码对照表,你的老师就是你的DNS服务器。于是你在家里和父母有了下面的对话:

小不点:妈妈(或爸爸),我想找班主任查一下小明的电话号码行吗?家长:好,你等着。(接着你家长给你的班主任挂了一个电话,问清楚了小明的电话)问到了,他家的号码是211.99.99.99

小不点:太好了!妈(或爸),我想找小明,你再帮我联系一下小明吧。

家长:没问题。(接着家长向电话局发出了请求接通小明家电话的请求,最后一关当然是被转接到了小明家家长那里,然后他家长把电话给转到小明)。


就这样你和小明取得了联系。


再说的简单点儿,当你想从一个房间走到另一个房间,必然要经过一扇门。同样,从一个网络向另一个网络发送信息,也必须经过一道“关口”,这道关口就是网关。


网关是一种充当转换重任的计算机系统或设备。在使用不同的通信协议、数据格式或语言,甚至体系结构完全不同的两种系统之间,网关是一个翻译器。与网桥只是简单地传达信息不同,网关对收到的信息要重新打包,以适应目的系统的需求。同时,网关也可以提供过滤和安全功能。


那么什么是物联网网关呢?


在上面的事例中,将需要和外界沟通的“主角——小不点”,替换成智能家居、联网汽车、工业控制器等多种多样的物联网设备,就能很容易的理解物联网网关的概念了。


相比于互联网时代,物联网的通信协议更加多样,物的碎片化非常严重,关的重要性也就由此凸显——物联网网关能够把不同的物收集到的信息整合起来,并且把它传输到下一层次,因而信息才能在各部分之间相互传输。物联网网关可以实现感知网络与通信网络,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。


举个例子,我们家庭内部的家居设备形式正在越来越多样化,有些设备本身就具备遥控能力,如空调、电视机等,热水器、微波炉、电饭煲、冰箱等则不具备这方面的能力。而这些设备即使可以被遥控,对其控制能力、控制范围都是非常有限的。并且这些设备之间都是相互孤立存在的。不能有效实现资源与信息的共享。随着物联网技术的发展,特别是物联网网关技术的日益成熟,智能家居中各家用设备间互联互通的问题也将得到解决。


电视机、洗衣机、空调、冰箱等家电设备;门禁、烟雾探测器、摄像头等安防设备;台灯、吊灯、电动窗帘等采光照明设备等,通过集成特定的通信模块,分别构成各自的自组网子系统。而在家庭物联网网关设备内部,集成了几套常用自组网通信协议,能够同时与使用不同协议的设备或子系统进行通信。用户只需对网关进行操作。便可以控制家里所有连接到网关的智能设备。




截至 2020 年,超过 2000 亿台设备将连接至互联网,同时在物联网(IoT)中实现彼此间的互联  。连接能力是发挥物联网优势的关键,这是由于物联网能够从互联设备提供的数据中获取洞察。


当前仍然有大量传统设备未实现连接、托管或受到保护。这使许多有用的数据闲置于大量设备之中,如 HVAC 组件、自动售货机等。因此,解决传统系统的互操作性势在必行,以便将所有现有基础设施替换为下一代能够安全联网的设备时,避免产生巨额的费用。


综上所述,如果企业想进行物联网部署,从自己拥有的设备资产中采集数据,并挖掘分析数据背后隐藏的价值,优秀的物联网网关解决方案至关重要。


面向物联网的网关解决方案应该支持:


  • 向上与云和企业连接

  • 向下与传感器和现有的嵌入在系统内的控制器连接

  • 预处理过滤选择的数据,以供交付

  • 本地决策制定,支持与传统系统轻松互联

  • 硬件信任根、数据加密和软件锁定,以保障安全

  • 本地计算支持设备内分析



我们拿英特尔推出的面向物联网的网关解决方案做更进一步的说明,该解决方案包括:


  • 面向多种开发套件的英特尔® 处理器:英特尔® Quark™ SoC X1000、英特尔®Quark™ SoC X1020D 和英特尔® 凌动™处理器 E3826

  • Wind River* 智能设备平台 XT 开发环境

  • 迈克菲嵌入式控制* 安全技术


该解决方案基于开放架构,可确保系统之间的互操作性,允许广泛的应用开发和方便的服务部署。


图:面向物联网软件堆栈的英特尔® 网关解决方案


方案中的亮点要属英特尔与迈克菲、WindRiver的合作,帮助用户解决了在物联网部署中非常头疼的几个难题。


  • 通信和连接性

在当今物联网风起云涌的时代里,各个通讯标准、技术标准各自为政。常见的传感器网络技术包括ZigBee、Z-Wave、RUBEE、WirelessHART、IETF6IowPAN、Wibree等等。当然,英特尔也不可能统一这些标准,但通过英特尔物联网网关却可以曲折形成一个“英特尔物联网通讯协议标准”,因为智能设备平台 XT 同时支持无线和有线链接。


用户不需要去修改当前使用的协议,包括传感器通讯与执行器通讯等协议;其次,仅需要将当前物联网的接口与英特尔物联网网关的接口进行对接,并且接入到云端,剩下的事情就交给英特尔去办了。


  • 安全性

智能设备平台 XT 支持安全图像、安全数据和安全管理 — 保护从启动到运行和管理阶段的设备和数据。


与面向物联网平台的英特尔网关解决方案集成,迈克菲嵌入式控制仅支持授权代码运行(应用白名单)和授权变更(变更控制),从而有效确保系统的完整性。它同时保护嵌入式系统的完整性,并自动执行软件变更控制政策。


迈克菲和WindRiver两家公司的业内实力足够保证用户可以放心数据安全、远离病毒与规避其它问题了。


  • 可管理性 

智能设备平台 XT 支持长期、安全的远程可管理性,从而简化远程设备的部署、维护和管理。该软件支持行业标准接口,包括开放管理联盟设备管理(OMA DM),技术报告 069(TR-069)和基于 Web 的配置接口。


  • 运行环境 

智能设备平台 XT 支持写入多种环境的应用,包括 Lua*、Java* 和OSGi*,支持便携式、可扩展和可重复使用的应用开发,满足基于面向物联网平台的英特尔网关解决方案的需求。



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