物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)的設(shè)計與實現(xiàn).pdf

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1、物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)的設(shè)計與實現(xiàn)[何曉明歐亮朱永慶]摘要物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)把分散在不同地域、不同應(yīng)用的感知網(wǎng)絡(luò)的信息孤島通過電信網(wǎng)絡(luò)連接在一起，實現(xiàn)了異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)間的信息交換和通信，是推動物聯(lián)網(wǎng)規(guī)模應(yīng)用，實現(xiàn)“可運營、可管理”的物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵網(wǎng)元設(shè)備。分析了物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)的基本功能要求，提出了物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)的基本組成結(jié)構(gòu)，同時也對我們開發(fā)的物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)樣機進行了詳細介紹。對規(guī)范物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)的研制和生產(chǎn)具有一定的參考和指導(dǎo)意義。關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng)物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)傳感網(wǎng)絡(luò)何曉明專中國電信股份有限公司廣東研究院，博士，主要研究領(lǐng)域為IP網(wǎng)絡(luò)新技術(shù)新家業(yè)務(wù)、網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)；視歐亮點中國電信股份有限公司廣東研究院，博士

2、，主要研究領(lǐng)域為IP網(wǎng)絡(luò)新技術(shù)新業(yè)務(wù)、泛在網(wǎng)；朱永慶中國電信股份有限公司廣東研究院，碩士，主要研究領(lǐng)域為IP網(wǎng)絡(luò)新技術(shù)新業(yè)務(wù)、網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。1引言處理”，分別對應(yīng)為物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)的三個層次：感知延伸層、網(wǎng)絡(luò)及平臺支撐層、物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用層。物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)如圖物聯(lián)網(wǎng)就是把任何物品，通過射頻識別（RFID）、1所示。感知延伸層實現(xiàn)對物理世界的全面感知，是物聯(lián)紅外感應(yīng)器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器等信息傳感設(shè)網(wǎng)發(fā)展和應(yīng)用的基礎(chǔ)，RFID技術(shù)、傳感和控制技術(shù)、短備，按約定的協(xié)議與傳統(tǒng)的通信網(wǎng)絡(luò)連接起來，進行信息距離無線通信技術(shù)是感知延伸層涉及的主要技術(shù)。網(wǎng)絡(luò)及交換和共享，以實現(xiàn)遠程數(shù)據(jù)

3、采集和測量、智能化識別、平臺支撐層分為網(wǎng)絡(luò)子層和平臺支撐子層。網(wǎng)絡(luò)子層是在定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡(luò)。物聯(lián)網(wǎng)使物體與互現(xiàn)有通信網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)上建立起來的，綜合使用各種聯(lián)網(wǎng)等各類通信網(wǎng)絡(luò)相連,獲取無處不在的現(xiàn)實世界的信2G/3G無線及固定寬帶接入技術(shù)，實現(xiàn)有線與無線的結(jié)息,實現(xiàn)物與物、物與人之間的信息交互,支持智能的信息合、寬帶與窄帶的結(jié)合、傳感網(wǎng)與通信網(wǎng)的結(jié)合，達到感化應(yīng)用,實現(xiàn)信息基礎(chǔ)設(shè)施與物理基礎(chǔ)設(shè)施的全面融合,最知數(shù)據(jù)和控制信息可靠傳遞的目的；平臺支撐子層使用網(wǎng)終形成統(tǒng)一的智能基礎(chǔ)設(shè)施。從本質(zhì)上看,物聯(lián)網(wǎng)是架構(gòu)在網(wǎng)絡(luò)上的一種聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用和通信的能力

4、。絡(luò)能力，通過向各種應(yīng)用隱藏網(wǎng)絡(luò)的具體技術(shù)，以簡化和物聯(lián)網(wǎng)的特征表現(xiàn)為“全面感知、可靠傳遞、智能優(yōu)化應(yīng)用開發(fā)和部署，為物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)層提供支撐能力，通2物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)的設(shè)計與實現(xiàn)過統(tǒng)一的接口向各種應(yīng)用開放其業(yè)務(wù)能力。由運營商部署都不同程度地借助蜂窩通信網(wǎng)或有線網(wǎng)絡(luò)，把小范圍內(nèi)的傳的業(yè)務(wù)平臺、管理平臺、AAA系統(tǒng)、存放用戶簽約數(shù)據(jù)庫感器網(wǎng)各節(jié)點的信息通過sink節(jié)點連入互聯(lián)網(wǎng)，這種跨傳感的歸屬位置寄存器（HLR）/歸屬用戶服務(wù)器（HSS）、器網(wǎng)和傳統(tǒng)通信網(wǎng)的節(jié)點實際上就是物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)的雛形。物域名解析系統(tǒng)（DNS）等物聯(lián)網(wǎng)運營管理系統(tǒng)都屬于平臺聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)在未來的物聯(lián)網(wǎng)時代

5、將會扮演非常重要的角色，它支撐子層的范疇。物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用層是實現(xiàn)以數(shù)據(jù)為中心的物將成為連接感知網(wǎng)絡(luò)與傳統(tǒng)通信網(wǎng)絡(luò)的紐帶。作為網(wǎng)關(guān)設(shè)聯(lián)網(wǎng)的核心技術(shù)，包括感知數(shù)據(jù)的存儲、查詢、分析、備，物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)可以實現(xiàn)感知網(wǎng)絡(luò)與通信網(wǎng)絡(luò)，以及不同類挖掘，以及基于感知數(shù)據(jù)的決策和實施。物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用層型感知網(wǎng)絡(luò)之間的協(xié)議轉(zhuǎn)換，既可以實現(xiàn)廣域互聯(lián)，也可以利用經(jīng)過分析處理的感知數(shù)據(jù)，為行業(yè)應(yīng)用和用戶提供實現(xiàn)局域互聯(lián)。此外物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)還需要具備設(shè)備管理功能，豐富的服務(wù)，最終實現(xiàn)人與自然和諧發(fā)展的美好愿景。運營商通過物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)設(shè)備可以管理底層的各感知節(jié)點，了由于現(xiàn)有的電信網(wǎng)絡(luò)主要應(yīng)用于人與人之間

6、的信息解各節(jié)點的相關(guān)信息，并實現(xiàn)遠程控制。傳遞，各種電信終端如PC、移動手機、固定電話機一般對運營商而言，這種網(wǎng)關(guān)設(shè)備意味著運營商網(wǎng)絡(luò)向都具有遠距離通信能力。在物聯(lián)網(wǎng)世界，將存在大量人與網(wǎng)絡(luò)末梢的延伸，從而構(gòu)建起從電信骨干網(wǎng)、接入網(wǎng)、移物、物與物之間的信息傳遞，如果大量感知類節(jié)點都采用動通信網(wǎng)到近程通信的感知網(wǎng)絡(luò)的整體性網(wǎng)絡(luò)，不同地遠距離通信方式，不僅成本昂貴，而且對于絕大多數(shù)工作域、不同應(yīng)用的感知網(wǎng)絡(luò)通過電信網(wǎng)絡(luò)連接在一起，實現(xiàn)在電池供電的低功耗環(huán)境下的傳感節(jié)點也不現(xiàn)實，更何況異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)間的信息交換和通信，從而實現(xiàn)了以運營商網(wǎng)?，F(xiàn)有的電信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)上也無法滿足

7、海量傳感節(jié)點的通信連絡(luò)為核心的物聯(lián)網(wǎng)。而要滿足這種物聯(lián)網(wǎng)的可運營、可管家接。這時，一種傳感網(wǎng)絡(luò)與電信網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合的新的網(wǎng)元設(shè)理，作為橋梁的物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)必須滿足以下兩個基本要求。視備——物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)應(yīng)運而生。（1）廣泛的接入能力點目前用于近程通信的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)很多，僅常見的傳感網(wǎng)技術(shù)就包括ZigBee、Z-Wave、RUBEEWire-lessHART、IETF6LowPAN、ANT/ANT+等。各類技術(shù)主要針對某一類應(yīng)用展開，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。如何

8、實現(xiàn)各種通信技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的互聯(lián)互通，就成為物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)必須