物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)關(guān)鍵技術(shù)和應(yīng)用方向

　　繼計(jì)算機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)之后物聯(lián)網(wǎng)的崛起掀起了世界信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展的第三次浪潮。物聯(lián)網(wǎng) （The Internet of things）是新一代信息技術(shù)的重要組成部分，可以看做是互聯(lián)網(wǎng)的升級(jí)與擴(kuò)展，根據(jù)國(guó)際電信聯(lián)盟（ITU）的定義，物聯(lián)網(wǎng)主要解決物品與物品（Thing to Thing，T2T），人與物品 （Human to Thing，H2T），人與人（Human to Human，H2H）之間的互連。通過以互聯(lián)網(wǎng)為基礎(chǔ)延伸和擴(kuò)展到了任何物品與物品之間，進(jìn)行信息交換和通信。簡(jiǎn)言之物聯(lián)網(wǎng)就是“物物相連的互聯(lián)網(wǎng)”。 物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)可分為三層：感知層、網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層，其中連接感知層和網(wǎng)絡(luò)層的關(guān)鍵技術(shù)即物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)。在物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代中，物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)將會(huì)是至關(guān)重要的環(huán)節(jié)。

　　物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)概念

　　作為連接感知層與網(wǎng)絡(luò)層的紐帶，物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)可以實(shí)現(xiàn)感知網(wǎng)絡(luò)與通信網(wǎng)絡(luò)，以及不同類型感知網(wǎng)絡(luò)之間的協(xié)議轉(zhuǎn)換．既可以實(shí)現(xiàn)廣域互聯(lián)．也可以實(shí)現(xiàn)局域互聯(lián)。在無線傳感網(wǎng)中，物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)是不可或缺的核心設(shè)備。此外物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)還需要具備設(shè)備管理功能，運(yùn)營(yíng)商通過物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)設(shè)備可以管理底層的各感知節(jié)點(diǎn)，了解各節(jié)點(diǎn)的相關(guān)信息，并實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制。

　　物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)的形態(tài)

　　從物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)的定義來看，物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)很難以某種相對(duì)固定的形態(tài)出現(xiàn)。總體說凡是可以起到將感知層采集到的信息通過此終端的協(xié)議轉(zhuǎn)換發(fā)送到互聯(lián)網(wǎng)的設(shè)備都可以算做物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)。形態(tài)可以盒子狀也可以是平板電腦，可以有顯示屏幕的交互式形態(tài)，也可以是封閉或半封閉的非交互形態(tài)。

　　物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)關(guān)鍵技術(shù)

　　1、多標(biāo)準(zhǔn)互通接入能力 ：目前用于近程通信的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)很多。常見的傳感網(wǎng)技術(shù)包括 ZigBee、Z-Wave 、 RUBEE 、 WirelessHART 、 IETF6IowPAN 、AM‘ /ANrr +、Wibree、］nSTeON 等。各類技術(shù)主要針對(duì)某一類應(yīng)用展開，之間缺乏兼容性和體系規(guī)劃。如：Z.Wave主要應(yīng)用于無線智能家庭網(wǎng)絡(luò)，RUBEE適用于惡劣環(huán)境，WirelessHART 主要集中在工業(yè)監(jiān)控領(lǐng)域。實(shí)現(xiàn)各種通信技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的互聯(lián)互通，成為物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)必須要解決的問題。是針對(duì)每種標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)單獨(dú)的網(wǎng)關(guān)，再通過網(wǎng)關(guān)之間的統(tǒng)一接口實(shí)現(xiàn)。還是采用標(biāo)準(zhǔn)的適配層、不同技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)開發(fā)相應(yīng)的接口實(shí)現(xiàn)。

　　2、網(wǎng)關(guān)的可管理性：物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)作為與網(wǎng)絡(luò)相連的網(wǎng)元，其本身要具備一定的管理功能，包括注冊(cè)登錄管理、權(quán)限管理、任務(wù)管理、數(shù)據(jù)管理、故障管理、狀態(tài)監(jiān)測(cè)、遠(yuǎn)程診斷、參數(shù)查詢和配置、事件處理、遠(yuǎn)程控制、遠(yuǎn)程升級(jí)等。如需要實(shí)現(xiàn)全網(wǎng)的可管理，不僅要實(shí)現(xiàn)網(wǎng)關(guān)設(shè)備本身的管理，還要進(jìn)一步通過網(wǎng)關(guān)實(shí)現(xiàn)子網(wǎng)內(nèi)各節(jié)點(diǎn)的管理，例如獲取節(jié)點(diǎn)的標(biāo)識(shí)、狀態(tài)、屬性等信息，以及遠(yuǎn)程喚醒、控制、診斷、升級(jí)維護(hù)等。盡管根據(jù)子網(wǎng)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)不同。協(xié)議的復(fù)雜性不同，所能進(jìn)行的管理內(nèi)容有較大差異。

　　物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)應(yīng)用方向

　　有物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的地方，必然有物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)的存在。通過連接感知層的傳感器、射頻（RFID）、微機(jī)電系統(tǒng)（MEMS）、智能嵌入式終端，物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)的應(yīng)用將遍及智能交通、環(huán)境保護(hù)、政府工作、公共安全、平安家居、智能消防、工業(yè)監(jiān)測(cè)、環(huán)境監(jiān)測(cè)、路燈照明管控、景觀照明管控、樓宇照明管控、廣場(chǎng)照明管控、老人護(hù)理、個(gè)人健康、花卉栽培、水系監(jiān)測(cè)、食品溯源、敵情偵查和情報(bào)搜集等多個(gè)領(lǐng)域。不同的應(yīng)用方向的物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)所使用的協(xié)議與網(wǎng)關(guān)形態(tài)會(huì)不同差異，但它們基本功能都是把感知層采集到的各類信息通過相關(guān)協(xié)議轉(zhuǎn)換形成高速數(shù)據(jù)傳遞到互聯(lián)網(wǎng)，同時(shí)實(shí)現(xiàn)一定管理功能。

　　物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)應(yīng)用實(shí)例

　　1、智能家居

　　物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)在家庭中的使用也是很有代表性的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用?，F(xiàn)今，家庭內(nèi)部里的許多家用設(shè)備形式越來越多樣，有些設(shè)備本身就具備遙控能力，如空調(diào)、電視機(jī)等，有些如熱水器、微波爐、電飯煲、冰箱等則不具備這方面能力。而這些設(shè)備即使可以遙控，對(duì)其控制能力、控制范圍都是非常有限的。并且這些設(shè)備之間都是相互孤立存在的。不能有效實(shí)現(xiàn)資源與信息的共享。隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，特別是物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)技術(shù)的日益成熟，智能家居中各家用設(shè)備間互聯(lián)互通的問題也將得到解決。

　　智能家居模型 如圖，電視機(jī)、洗衣機(jī)、空調(diào)、冰箱等家電設(shè)備。門禁、煙霧探測(cè)器、攝像頭等安防設(shè)備，臺(tái)燈、吊燈、電動(dòng)窗簾等采光照明設(shè)備等，通過集成特定的通信模塊，分別構(gòu)成各自的自組網(wǎng)子系統(tǒng)。而在家庭物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)設(shè)備內(nèi)部，集成了幾套常用自組網(wǎng)通信協(xié)議，能夠同時(shí)與使用不同協(xié)議的設(shè)備或子系統(tǒng)進(jìn)行通信。用戶只需對(duì)網(wǎng)關(guān)進(jìn)行操作。便可以控制家里所有連接到網(wǎng)關(guān)的智能設(shè)備。

　　2、車聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)

　　車聯(lián)網(wǎng)作為物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用做得比較好的行業(yè)之一，被國(guó)內(nèi)學(xué)術(shù)界認(rèn)為是第一個(gè)切實(shí)可行的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，已經(jīng)通過國(guó)家專家組論證，預(yù)計(jì)投入2000個(gè)億。上海辰漢電子CARMAN系統(tǒng)即多功能的車載終端與車聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)二合一的產(chǎn)品。CARMAN系統(tǒng)基于國(guó)標(biāo)GB-T19056-2003/國(guó)家交通運(yùn)輸部行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的要求，集合數(shù)字化視頻壓縮存儲(chǔ)和3G無線傳輸技術(shù)（Digital Video Record），結(jié)合GPS定位監(jiān)控，汽車行駛記錄儀，SD卡大容量存儲(chǔ)，駕駛員IC卡身份識(shí)別，公交報(bào)站器，多路數(shù)據(jù)接口，車載藍(lán)牙免提語音通話功能，倒車監(jiān)控，WIFI熱點(diǎn)，更有乘客舒適娛樂的車載MP3/MP4，車載影音，車載功放。3G視頻傳輸技術(shù)，雙碼流傳輸，速率可調(diào)，傳輸更快，視頻更清晰流暢。通過WCDMA或CDMA可以上傳抓拍和報(bào)警圖片。實(shí)現(xiàn)移動(dòng)目標(biāo)實(shí)時(shí)監(jiān)控，做到實(shí)時(shí)傳輸監(jiān)控視頻和圖像。系統(tǒng)自帶的多媒體行駛記錄分析軟件可以實(shí)現(xiàn)4路圖像同步回放，條件回放、剪輯存儲(chǔ)、字符疊加、地理信息和行駛記錄疊加、事件分析和記錄提取功能。一體化結(jié)構(gòu)極大的壓縮了產(chǎn)品體積擴(kuò)展了產(chǎn)品的性能，符合未來車聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)的發(fā)展趨勢(shì)。

　　物聯(lián)網(wǎng)的概念由來已久，但是物聯(lián)網(wǎng)的具體實(shí)現(xiàn)方式和組成架構(gòu)一直都沒有形成統(tǒng)一的意見。物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)作為其中一項(xiàng)關(guān)鍵性技術(shù)，有著開發(fā)成本高、開發(fā)周期長(zhǎng)、軟硬件不兼容、核心技術(shù)難以掌握、商業(yè)模式不確定、標(biāo)準(zhǔn)難以統(tǒng)一等諸多問題。從資源整合的角度來說，采用方案公司成熟的網(wǎng)關(guān)解決方案配合自己的項(xiàng)目開發(fā)無疑是最佳的選擇方式。