物联网网关总结.docx

目录一、物联网网关概述2二、物联网网关相关技术2三、物联网网关功能分析3四、综合物联网网关实现4五、物联网网关发展前景56一、物联网网关概述物联网网关，作为一个新的名词，在未来的物联网时代将会扮演非常重要的角色，它将成为连接感知网络与传统通信网络的纽带。作为网关设备，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。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。二、物联网网关相关技术移动互联网技术移动互联网已成为全球关注的热点。就如移动语音是相对于固定电话而言，移动互联网是相对固定互联网而言的。虽然目前业界对移动互联网并没有一个统一定义，但对其概念却有一个基本的判断，即从网络角度来看，移动互联网是指以宽带IP为技术核心，可同时提供语音、数据、多媒体等业务服务的开V放式基础电信网络；从用户行为角度来看，移动互联网是指采用移动终端通过移动通信网络访问互联网并使用互联网业务，这里对于移动终端的理解既可以认为是手机也可以认为是包括手机在内的上网本、PDA、数据卡方式的笔记本电脑等多种类型，其中前者是对移动互联网的狭义理解，后者是对移动互联网的广义理解。从层次上看，移动互联网可分为：终端设备层、接入网络层和应用业务层。其最大的特点是应用和业务种类的多样性（继承了互联网的特点），对应的通信模式和服务质量要求也各不相同：在接入层支持多种无线接入模式，但在网络层以IP协议为主；终端种类繁多，注重个性化和智能化，一个终端上通常会同时运行多种应用。嵌入式系统技术嵌入式系统(Embedded System)是以应用为中心，以计算机技术为基础，并且软硬件可裁剪，适用于应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗有严格要求的专用计算机系统。它包括硬件和软件两部分。硬件包括微处理器、存储器及外设器件和IO端口、图形控制器等；软件部分包括操作系统和应用程序，有时设计人员把这两种软件组合在一起。操作系统控制着应用程序与硬件的交互作用；而应用程序控制着系统的运作和行为。嵌入式系统的核心是嵌入式微处理器(Embedded Microprocessor Unit, EMPU)，其在汽车、个人数字助理(PDA)甚至是家用电器领域都获得了广泛的运用。嵌入式微处理器一般具备4个特点：n 对实时和多任务有很强的支持能力。n 具有功能很强的存储区保护功能。n 可扩展的处理器结构。n 嵌入式微处理器的功耗必须很低。传感器技术传感器是能感受规定的被测量并按照一定规律转换成可用输出信号的器件或装置，通常有敏感元件和转换元件组成。传感器是一种物理装置或生物器官，能够探测、感受外界的信号、物理条件（如光、热、湿度）或化学组成（如烟雾），并将探知的信息传递给其他装置或器官。传感器属于物联网的神经末梢，成为人类全面感知自然的最核心元件，各类传感器的大规模部署和应用是构成物联网不可或缺的基本条件。对应不同的应用我们提供不同的传感器，覆盖范围包括智能工业、智能安保、智能家居、智能运输、智能医疗等等。三、物联网网关功能分析广泛的接入能力目前用于近程通信的技术标准很多，仅常见的WSNs技术就包括Lonworks、ZigBee、 6LowPAN、RUBEE等。各类技术主要针对某一应用展开，之间缺乏兼容性和体系规划。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。可管理能力强大的管理能力，对于任何大型网络都是必不可少的。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。提出基于模块化物联网网关方式来管理不同的感知网络、不同的应用，保证能够使用统一的管理接口技术对末梢网络节点进行统一管理。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。四、综合物联网网关实现SemitARM9200 开发板实物图及接口示意图网关与单片机间的通信-ZigbeeZigbee是IEEE802.15.4协议的代名词。根据这个协议规定的技术是一种短距离、低功耗的无线通信技术。这一名称来源与蜜蜂的八字舞，由于蜜蜂(bee)是靠飞翔和“嗡嗡”(zig)地抖动翅膀的“舞蹈”来与同伴传递花粉所在方位信息，也就是说蜜蜂依靠这这样的方式构成了群体中的通信网络。其特点是近距离、低复杂度、低功耗、低数据速率、低成本。主要适合用于自动控制和远程控制领域，可以嵌入各种设备。所要实现的通讯功能为：无线自足网络、点对多点无线通讯和点对点无线通讯。智能网关与单片机之间通信的建立都需要无线自组网络、建立连接、鉴权、通信几个过程。开发板上的DEBUG COM与PC的串口1相连（串口线为公母线）。开发板上的ttys4与zigbee的主模块的串口相连（串口线为双公线）。开发板接7.5V电源，zigbee主从模块都接7.5V电源给zigbee模块上电。网关与服务器间的通讯-socket网关与服务器间的通讯靠socket通讯来实现，通信双方分为服务器和客户端。服务器和客户端的通信采用TCP协议，通信软件流程如图所示。程序分为客户端和服务器端，其中服务器首先建立起socket,然后本地端口绑定，接着就开始与客户端建立联系，并向客户端发送消息。客户端则在建立socket之后调用connect函数来建立连接。在运行时先启动服务器端，再启动客户端。网关与WLAN终端设备间的通讯-IEEE802.11b/g通过嵌入式主机上的802.11b/g无线模块向100米范围内的WLAN终端设备提供无线接入功能，并与WLAN终端进行无线数据传输。IEEE最初制定的一个无线局域网标准，主要用于解决办公室局域网和校园网中，用户与用户终端的无线接入，业务主要限于数据存取，速率最高只能达到2Mbps。目前，3Com等公司都有基于该标准的无线网卡。由于802.11在速率和传输距离上都不能满足人们的需要，因此，IEEE小组又相继推出了802.11b和802.11a两个新标准。三者之间技术上的主要差别在于MAC子层和物理层。可以通过脚本实现wifi连接。linux脚本有一些固定格式。程序必须以#!/bin/sh开始（必须方在文件的第一行），以#开头的句子表示注释。脚本中的某些命令执行需要一些时间，在该命令之后要加上sleep num(s例如sleep 5即等待5s)。根据这些规则直接将命令集合在一起就形成一个使用wifi网卡的脚本。五、物联网网关发展前景继计算机、互联网之后物联网的崛起掀起了世界信息产业发展的第三次浪潮。物联网架构可分为三层：感知层、网络层和应用层，其中连接感知层和网络层的关键技术即物联网网关。在物联网时代中，物联网网关将会是至关重要的环节。智能家居网关 智能家居模型 如图，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。车联网网关 车联网作为物联网应用做得比较好的行业之一，被国内学术界认为是第一个切实可行的物联网系统，已经通过国家专家组论证，预计投入2000个亿。上海辰汉电子CARMAN系统即多功能的车载终端与车联网网关二合一的产品。CARMAN系统基于国GB-T19056-2003/国家交通运输部行业标准的要求，集合数字化视频压缩存储和3G无线传输技术（Digital Video Record），结合GPS定位监控，汽车行驶记录仪，SD卡大容量存储，驾驶员IC卡身份识别，公交报站器，多路数据接口，车载蓝牙免提语音通话功能，倒车监控，WIFI热点，更有乘客舒适娱乐的车载MP3/MP4,车载影音，车载功放。3G视频传输技术，双码流传输，速率可调，传输更快，视频更清晰流畅。通过WCDMA或CDMA可以上传抓拍和报警图片。实现移动目标实时监控，做到实时传输监控视频和图像。系统自带的多媒体行驶记录分析软件可以实现4路图像同步回放，条件回放、剪辑存储、字符叠加、地理信息和行驶记录叠加、事件分析和记录提取功能。一体化结构极大的压缩了产品体积扩展了产品的性能，