物联网网关是什么？

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。网关又称网间连接器、协议转换器。

物联网网关是什么？

在物联网的体系架构中，在感知层和网络层两个不同的网络之间需要一个中间设备，那就是“物联网网关”。物联网网关既可以用于广域网互连，也可以用于局域网互联。此外物联网网关还需要具备设备管理功能，运营商通过物联网网关设备可以管理底层的各感知节点，了解各节点的相关信息，并实现远程控制。

物联网网关三个主要功能

1、协议转换能力

从不同的感知网络到接入网络的协议转换、将下层的标准格式的数据统一封装、保证不同的感知网络的协议能够变成统一的数据和信令；将上层下发的数据包解析成感知层协议可以识别的信令和控制指令。

2、可管理能力

首先要对网关进行管理，如注册管理、权限管理、状态监管等。网关实现子网内的节点的管理，如获取节点的标识、状态、属性、能量等，以及远程实现唤醒、控制、诊断、升级和维护等。由于子网的技术标准不同，协议的复杂性不同，所以网关具有的管理性能力不同。

3、广泛的接入能力

目前用于近程通信的技术标准很多，现在国内外已经在展开针对物联网网关进行标准化工作，如3GPP、传感器工作组，实现各种通信技术标准的互联互通。

物联网网关设计需要考虑的两个因素：

1、数据安全：这是决定大规模物联网能成败的关键要素。随着网络成更多应用的重要组成部分，数据安全变得更加重要。安全问题应落实到每一个设计阶段，而在设计任务全部完成后再增加安全功能的做法是错误的。

2、可维护：没有系统是完美无缺的。不管部署前做过多少测试，部署后还会发现安全缺陷、隐患和漏洞。物联网网关和节点必须支持现场维护和更新功能。设备维护不应只依赖远程维护，还应有更多的联网方法可选。

物联网网关的设计仅是物联网技术的一部分，针对物联网智能解决方案的定制，不同行业需求不同，建议要选择技术领先的合作品牌。

嵌入式的话首先把单片机玩顺了，从最简单的8位51单片机，到16位的MSP430，到32位的STM32这类都要比较熟悉。
同时也要熟悉单片机外围电路，这里用到模电数电知识。
可以利用单片机与各类模块(物联网常用蓝牙、WIFI、ZIGBEE等通信模块)搭配完成几个小项目这样掌握的更扎实一些。
接下来可以接触ARM，学LINUX，通过 *** 作系统来开发项目。

下图为一个较为通用的IoT系统的开发技术域图谱。

我们用华为的HiLink进行举例说明。

• 华为HiLink智能家居开发者平台是以HUAWEI HiLink为核心的技术开放平台。 • 为开发者提供基于云到端的整套智能家居解决方案服务。 • 开发者能基于云到端的整套HiLink智能家居解方案，快速构建智能硬件，缩短产品上市周期，还可以与 HiLink生态圈内的硬件互联互通，形成开放、互通、共建的智能家居生态。

• 华为HiLink智能家居开放者平台提供整套解决方案，并建设开发者社区，为开发者提供全方位的指导，帮 助开发者从开发环境搭建到集成、测试、提供一站式的开发服务。 

• HiLink生态中的开发者可以在HiLink智能家居解决方案平台中进行开发。我们将开放 HiLink SDK、 LiteOS、物联网芯片、安全、和人工智能等核心技术能力： 

• 1 HiLink智能设备 

        • 平台提供HiLink SDK。支持Wi-Fi、BLE、Zigbee等方式联网，帮助智能硬件厂商快速集成HUAWEI HiLink协议。 

• 2 智能家居APP 

        • 平台提供标准的HTML5的设备控制页面，开发者也可以基于JSAPI接口，进行智能设备控制界面开发。 

• 3 HiLink 智能家居云 

        • 云端通过开放API，实现和第三方云的协议对接和数据共享。 

• 4 智能路由开放平台 

        • 开放智能路由平台，可以支持主流智能家居协议的转换，实现第三方设备的控制。

最早其的HiLink并没有如此宏大的蓝图，仅仅是为了增强智能路由器的配套工程，即主要是支撑智能路由 产品族，为其配套尽可能多的智能家居产品。 • 最强大的功能就是其自组网能力，是从企业级路由器自组网协议中衍生出来的，从诞生之初，一直是国内 家用路由器中，最好的自组网协议，没有之一。特色就是其自组网键“HiLink”键，它长这样：

• 1 组播/广播配网 

通过华为智能家居APP或HiLink路由器下发路由器SSID 和密码参数，智能设备连接无线路由器网络。设备配网需 要借助智能家居APP来实现，根据家庭组网路由器的不同。 

• 2 SoftAP配网 

周围有待配网的智能设备，设备处于SoftAP模式，通过 *** 作智能家居APP接入设备热点并向设备下发路由器 SSID和密码参数，设备切换为STA模式并回连路由器网 络，智能家居APP切换重连路由器网络。

由于组播/广播配网往往有路由器兼容性问题（主要是广播拥塞），所以WiFi接入的IoT设备必须要支持SoftAP配网 。

• Device 

HiLink智能家居平台中的设备节点，例如家庭娱乐，家庭照明，家庭安防，家庭健康以及穿戴式等IoT领域的智能硬件。 

• 网关 

物联网解决方案中的网关，包括路由器、家庭网关等。 

• APP 

物联网解决方案中的手机/iPad控制端。 

• 云 

物联网运营管理平台，实现海量连接、设备管理和运营管理。 

a)  统一华为账号 

b) 设备管理 

c) 场景联动控制 

d) 安全连接 

e) 外部数据共享功能 

• Profile 

定义了Device设备侧的应用场景，这些行为包括如何与网关、云平台进行信息的查询和控制等。Profile是服务的集合。 

• 服务 

 服务是指定义智能设备执行查询和控制的命令的集合。比如一盏智能灯，可以对外提供开关服务，外界可以通过这个服务来控 制灯的开关状态以及获取灯的开关状态。

物联网就是通过信息传感设备，按照约定的协议，把任何物品与互联网连接起来，进行信息交换和通信，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。
通俗地讲，物联网就是“物物相连的互联网”，它包含两层含义：
第一，物联网是互联网的延伸和扩展，其核心和基础仍然是互联网；
第二，物联网的用户端不仅包括人，还包括物品，物联网实现了人与物品及物品之间信息的交换和通信。
物联网作为新一代信息技术的高度集成和综合运用，具有渗透性强、带动作用大、综合效益好的特点，是继计算机、互联网、移动通信网之后信息产业发展的又一推动者。

IOT网关，接收sensor数据的总入口，主要是日志，安全防护，流控，协议转换等功能，

图1 IOT网关

之前有提到IOT网关是基于python的twisted框架实现的，初期的时候该IOT网关主要实现的功能是 数据接收和转换功能 和 安全防护 。

数据接收和转换功能 ，这里很简单，拟定好数据交互格式后，IOT网关按照约定好的格式进行解析，然后转发给后端服务进行进一步的处理

安全防护 ，设备的区分主要是依靠烧录到硬件的SN号来实现，SN号包含的信息比较多，如生产批次，设备型号等，受制于厂商我安全防护不能做的非常完善，同时sensor与IOT网关的交互不能非常复杂。安全防护这一块理论上是设备接入要一型一密或者一机一密，协议上还应该启用tls/ssl安全通信协议。

图2 鉴权

安全防护要做ssl这类的安全通信协议的话，要考虑设备厂商实现通信模块能力，设备功耗，设备性能（低端设备cpu性能可能比较差，可考虑对称加密形式），IOT网关也需要引入相应模块。

另外认证从性能方面考虑，后期在设备比较多的情况下，可以加入redis等内存型key-value数据库，缓存设备信息，提高鉴权模块性能。

实践中，我们的sensor基本都是依靠电池供电，因此我们的IOT网关基本是面向短链接（后期我们有监测设备，依靠外部电源直接供电，为长连接），因此在每次发起连接我们都要进行一次鉴权，鉴权通过后，设备方可上传传感器监测数据和设备自身状态。

图3 数据交互流程

这一块的调试工作长达半年左右，才基本稳定下来，主要集中在设备商处除了硬件稳定性，还有在调试中发现传输的字符串乱码（c语言处理问题），沾包（厂商开发人员tcp协议不熟），优化传输效率，关闭cork或者 Nagle 算法（传输包很小）。

因为IOT网关不能主动断连接，理论 *** 作中，IOT网关应该和sensor有心跳协议，保证连接的有效性。设备商在数据流程交互完成后，竟然没有close 连接，直接休眠，导致网关所在服务器的连接的文件描述符一直没有正常释放，后面为了预防这种现象，我开启了 *** 作系统层面的keepalve定时器，回收失效连接（系统默认时间是2小时左右，我缩短了失效时间），理论上来说应该是应用层面去实现心跳协议。

整个IOT网关的设计，是无状态，可伸缩的，单网关在普通型ecs上可轻松达到数百tps。

物联网系统开发涉及的环节、人员及内容非常多，把物联网系统开发分成四大阶段，主要是需求阶段、研发阶段、测试阶段、发布阶段等，实现循序渐进，完成物联网系统项目开发。
1、需求阶段
企业在开发前就需要清楚想要什么类型的系统，产品经理与客户进行沟通讨论时，就包括开发类型、开发平台、功能需求、页面设计、开发周期、开发预算等问题反复讨论，之后还将这些需求梳理、需求分类，整理出大致的物联网系统功能框架原型图，只到确认原型图符合要求。
2、研发阶段
在需求阶段梳理完成后，进入物联网系统项目研发时，UI设计师会根据互联网系统原型图进行界面设计，在经过过多次与项目经理沟通修改后，形成初步的互联网系统的页面设计效果图。页面设计完成后，项目开发的前后端工程师根据需求文档进行需求评审，需要程序编写人员根据计划表，按计划和模块进行编写；在编码阶段择合适的程序设计语言、制定编码规范、建立数据库系统、进行程序编码。
3、测试阶段
测试是项目中较为重要的环节，其保证软件系统最后的质量。在物联网系统开发的测试中大致环节包含：测试用例设计、单元测试、集成测试、系统测试、编写《测试分析报告》。在此过程中，测试人员会将出现bug的部分，按计划反馈给前后端的相关负责人或工程师，然后相应工程师进行修改，直至项目在测试环节无bug问题，与客户进行沟通开始验收。
4、发布交付
软件系统开发公司根据合同向企业交付相关程序和文档，

物联网（ IoT ，Internet of things ）即“万物相连的互联网”，是互联网基础上的延伸和扩展的网络，将各种信息传感设备与互联网结合起来而形成的一个巨大网络，实现在任何时间、任何地点，人、机、物的互联互通。

物联网的应用领域涉及到方方面面，在工业、农业、环境、交通、物流、安保等基础设施领域的应用。

1、智能交通

对道路交通状况实时监控并将信息及时传递给驾驶人，让驾驶人及时作出出行调整，有效缓解了交通压力；高速路口设置道路自动收费系统(简称ETC)，免去进出口取卡、还卡的时间，提升车辆的通行效率;公交车上安装定位系统，能及时了解公交车行驶路线及到站时间，乘客可以根据搭乘路线确定出行，免去不必要的时间浪费。

不少城市推出了智慧路边停车管理系统，该系统基于云计算平台，结合物联网技术与移动支付技术，共享车位资源，提高车位利用率和用户的方便程度。该系统可以兼容手机模式和射频识别模式，通过手机端APP软件可以实现及时了解车位信息、车位位置，提前做好预定并实现交费等等 *** 作，很大程度上解决了“停车难、难停车”的问题。

2、智能家居

家中无人，可利用手机等产品客户端远程 *** 作智能空调，调节室温，甚者还可以学习用户的使用习惯，从而实现全自动的温控 *** 作，使用户在炎炎夏季回家就能享受到冰爽带来的惬意;通过客户端实现智能灯泡的开关、调控灯泡的亮度和颜色等等; 插座内置Wifi，可实现遥控插座定时通断电流，甚者可以监测设备用电情况，生成用电图表让你对用电情况一目了然，安排资源使用及开支预算;智能体重秤，监测运动效果。

内置可以监测血压、脂肪量的先进传感器，内定程序根据身体状态提出健康建议; 智能牙刷与客户端相连，供刷牙时间、刷牙位置提醒，可根据刷牙的数据生产图表，口腔的健康状况; 智能摄像头、窗户传感器、智能门铃、烟雾探测器、智能报警器等都是家庭不可少的安全监控设备。

3、公共安全

近年来全球气候异常情况频发，灾害的突发性和危害性进一步加大，网可以实时监测环境的不安全性，情况提前预防、实时预警、及时采取应对措施，降低灾害对人类生命财产的威胁。

扩展资料：

物联网的关键技术

1、射频识别技术

RFID是一种简单的无线系统，由一个询问器（或阅读器）和很多应答器（或标签）组成。标签由耦合元件及芯片组成，每个标签具有唯扩展词条一的电子编码，附着在物体上标识目标对象，它通过天线将射频信息传递给阅读器，阅读器就是读取信息的设备。

2、传感网

它是由微传感器、微执行器、信号处理和控制电路、通讯接口和电源等部件组成的一体化的微型器件系统。其目标是把信息的获取、处理和执行集成在一起，组成具有多功能的微型系统，集成于大尺寸系统中，从而大幅度地提高系统的自动化、智能化和可靠性水平。它是比较通用的传感器。

3、M2M系统框架

M2M系统框架是一种以机器终端智能交互为核心的、网络化的应用与服务。它将使对象实现智能化的控制。M2M技术涉及5个重要的技术部分：机器、M2M硬件、通信网络、中间件、应用。

4、云计算

云计算旨在通过网络把多个成本相对较低的计算实体整 合成一个具有强大计算能力的完美系统，并借助先进的商业 模式让终端用户可以得到这些强大计算能力的服务。

参考资料来源：百度百科—物联网

物联网的技术原理

事实上，物联网的原理是在计算机互联网的基础上，利用RFID、无线数据通信技术，构建覆盖全球数万座建筑的物联网。在这个网络中，建筑物（物品）之间可以在不需要人工干预的情况下进行通信。其实质是利用射频自动识别技术，通过计算机互联网实现物品之间的自动识别和信息的互联与共享。

物联网的核心技术还在云计算中，云计算是物联网实现的核心。物联网的三个关键技术和领域包括：传感器技术、RFID标签技术、嵌入式系统技术。领域：公共事务管理(节能环保、交通管理等)、公共社会服务(医疗健康、家居建筑、金融保险等)、经济发展(能源电力、物流零售等)。

传感器技术是计算机应用中的一项关键技术，将传输线上的模拟信号转化为可由计算机处理的数字信号。

RFID，即射频识别，是一种集射频技术和嵌入式技术于一体的集成技术，在不久的将来将广泛应用于自动识别和货物物流管理。

嵌入式系统技术是集计算机软件、计算机硬件、传感器技术、集成电路技术和电子应用技术为一体的复杂技术。

物联网使用场景，主要体现在几个步骤：采集、传输、计算、展示

物联网终端采集数据，将数据传送给服务器，服务器存储和处理数据，并将数据显示给用户。

例如，自行车是共享的，前向过程是自行车获取GPS位置数据，通过2G网络向服务器报告，服务器记录自行车位置信息，用户在APP终端查看自行车位置。反向处理是用户向服务器发出解锁请求，服务器通过2G网络向自行车发送解锁指令，自行车执行解锁指令。

物联网的大大小小的应用都是基于正向数据采集和反向指令控制实现的。

传输模式的选择：取决于距离和功耗

物联网的联网方式：

近距离低功耗，带BLE或ZigBee。

远距离低功耗，NB-IoT或2G

近距离大数据，带WiFi

大数据远程，使用4G网络

关于网络布局：

远距离传输比短距离传输更昂贵，功耗更高。合理使用远距离和远距离配置可以有效降低物联网终端的成本。

例如，原始共享自行车被2G网络解锁，需要数据的长连接或下行短消息解锁，功耗高，下载的共享自行车丢弃了远程解锁，直接使用手机的蓝牙解锁自行车，节省数据流，降低功耗，本发明还可以提高解锁速度，剩余能量电动自行车智能充电站也是物联网的高科技产品，采用最新的窄带通信技术引领电动自行车充电设备的技术高度。

云服务设计

物联网的云服务器和应用程序设计与I互联网基本一致，Java、PHP和ASP可用于物联网的后台处理。

移动互联网是“人-服务器-人”的框架，物联网是"物-服务器-人"的框架，两者是相同的，物联网终端设备也采用TCP、>

总结简图

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