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《物聯網網關系統(tǒng)設計方案》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、物聯網網關系統(tǒng)設計方案????1物聯網網關概述 物聯網是指通過射頻識別（RFID）、紅外感應器、GPS、激光掃描器等信息傳感設備，按約定的協(xié)議，實現任何時間、任何地點、任何物體進行信息交換和通信，以實現智能化識別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網絡。物聯網是具有全面感知、可靠傳輸、智能處理特征的連接物理世界的網絡?！ ∥锫摼W用途廣泛，遍及智能交通、環(huán)境保護、政府工作、公共安全、平安家居、智能消防、工業(yè)監(jiān)測、老人護理、個人健康、*卉栽培、水系監(jiān)測、食品溯源、敵情偵查和情報搜集等多個領域?！ ∥锫摼W的接入方式是多種多樣的，如廣域的PSTN、短距離的Z-Wave等，物聯網網關設備是
2、將多種接入手段整合起來，統(tǒng)一互聯到接入網絡的關鍵設備。它可滿足局部區(qū)域短距離通信的接入需求，實現與公共網絡的連接，同時完成轉發(fā)、控制、信令交換和編解碼等功能，而終端管理、安全認證等功能保證了物聯網業(yè)務的質量和安全。物聯網網關在未來的物聯網時代將會扮演著非常重要的角色，可以實現感知延伸網絡與接入網絡之間的協(xié)議轉換，既可以實現廣域互聯，也可以實現局域互聯，將廣泛應用于智能家居、智能社區(qū)、數字醫(yī)院、智能交通等各行各業(yè)?！ ∥锫摼W組網采用分層的通信系統(tǒng)架構，包括感知延伸系統(tǒng)、傳輸系統(tǒng)、業(yè)務運營管理系統(tǒng)和各種應用，在不同的層次上支持不同的通信協(xié)議，如圖1所示。感知延伸系統(tǒng)包括感知和控制
3、技術，由感知延伸層設備以及網關組成，支持包括Lonworks、UPnP、ZigBee等通信協(xié)議在內的多種感知延伸網絡。感知設備可以通過多種接入技術連接到核心網，實現數據的遠程傳輸。業(yè)務運營管理系統(tǒng)面向物聯網范圍內的耗能設施，包括了應用系統(tǒng)和業(yè)務管理支撐系統(tǒng)。應用系統(tǒng)為最終用戶提供計量統(tǒng)計、遠程測控、智能聯動以及其他的擴展類型業(yè)務。業(yè)務管理支撐系統(tǒng)實現用戶管理、安全、認證、授權、計費等功能?！ ?物聯網網關功能 物聯網網關在未來的物聯網時代將會扮演非常重要的角色，它將成為連接感知網絡與傳統(tǒng)通信網絡的紐帶。物聯網網關可以實現感知網絡和基礎網絡以及不同類型的感知網絡之間的協(xié)議轉換
4、，既可以實現廣域互聯，也可以實現局域互聯。物聯網網關具備如下幾個功能?！ 。?）廣泛的接入能力 目前用于近程通信的技術標準很多，僅常見的WSN技術就包括Lonworks、ZigBee、6LowPAN、RUBEE等。各類技術主要針對某一應用展開，缺乏兼容性和體系規(guī)劃，如Lonworks主要應用于樓宇自動化，RUBEE適用于惡意環(huán)境。如何實現協(xié)議的兼容性、接口和體系規(guī)劃，目前在國內外已經有多個組織在開展物聯網網關的標準化工作，如3GPP、傳感器工作組，以實現各種通信技術標準的互聯互通?！ 。?）協(xié)議轉換能力 從不同的感知網絡到接入網絡的協(xié)議轉換，將下層的標準格式的數據統(tǒng)一封裝
5、，保證不同的感知網絡的協(xié)議能夠變成統(tǒng)一的數據和信令；將上層下發(fā)的數據包解析成感知層協(xié)議可以識別的信令和控制指令。 ?。?）可管理能力 強大的管理能力，對于任何大型網絡都是必不可少的。首先要對網關進行管理，如注冊管理、權限管理、狀態(tài)監(jiān)管等。網關實現子網內節(jié)點的管理，如獲取節(jié)點的標識、狀態(tài)、屬性、能量等以及遠程喚醒、控制、診斷、升級和維護等。由于子網的技術標準不同，協(xié)議的復雜性不同，所以網關具有的管理能力不同。本文提出基于模塊化物聯網網關方式來管理不同的感知網絡、不同的應用，保證能夠使用統(tǒng)一的管理接口技術對末梢網絡節(jié)點進行統(tǒng)一管理?！ ?物聯網網關系統(tǒng)設計 物聯網網關可以實現
6、感知網絡和基礎網絡以及不同類型的感知網絡之間的協(xié)議轉換，既可以實現廣域互聯，也可以實現局域互聯。本物聯網網關設計面向感知網絡的異構數據感知環(huán)境，為有效屏蔽底層通信差異化進行有效網絡融合和數據通信，采用模塊化設計、統(tǒng)一數據表示、統(tǒng)一地址轉換等實現。下面從物聯網網關的層次結構、信息交互流程和系統(tǒng)實現3個方面來進行闡述。 3.1層次結構 物聯網網關支持感知延伸設備之間的多種通信協(xié)議和數據類型，實現多種感知延伸設備之間數據通信格式的轉換，對上傳的數據格式進行統(tǒng)一，同時對下達到感知延伸網絡的采集或控制命令進行映射，產生符合具體設備通信協(xié)議的消息。物聯網網關對感知延伸設備進行統(tǒng)一控制
7、與管理，向上層屏蔽底層感知延伸網絡的異構性，共分為4層，分別為業(yè)務服務層、標準消息構成層、協(xié)議適配層和感知延伸層，如圖2所示?！ 。?）業(yè)務服務層 業(yè)務服務層由消息接收模塊和消息發(fā)送模塊組成。消息接收模塊負責接收來自物聯網業(yè)務運營管理系統(tǒng)的標準消息，將消息傳遞給標準消息構成層。消息發(fā)送模塊負責向業(yè)務運營管理系統(tǒng)可靠地傳送感知延伸網絡所采集的數據信息。該層接收與發(fā)送的消息必須符合標準的消息格式?！ 。?）標準消息構成層 標準消息構成層由消息解析模塊和消息轉換模塊組成。消息解析模塊解析來自業(yè)務服務層的標
