物聯(lián)網(wǎng)（IoT，Internet of Things）作為當(dāng)今信息技術(shù)領(lǐng)域的一大熱點(diǎn)，其框架和構(gòu)建機(jī)制無(wú)疑是許多科技愛(ài)好者和專(zhuān)業(yè)人員所關(guān)心的問(wèn)題。物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)，作為其中的關(guān)鍵組成部分，從數(shù)據(jù)采集、傳輸?shù)教幚?，起到了至關(guān)重要的作用。本文將全面解讀物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)與網(wǎng)關(guān)的工作原理及其應(yīng)用場(chǎng)景等內(nèi)容，帶您深入領(lǐng)略其風(fēng)采。

一、物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)概述

關(guān)于物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)的劃分，一直眾說(shuō)紛紜，但是一般來(lái)說(shuō)，物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)主要被劃分為4個(gè)層次。從下往上分別為感知層、網(wǎng)絡(luò)層、平臺(tái)層和應(yīng)用層，下面一起來(lái)聊聊這幾層。

 1. 感知層

感知層，它是物聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)層，主要干物體識(shí)別與信息采集這些事兒。安裝的傳感器、RFID標(biāo)簽、攝像頭等各種感應(yīng)設(shè)備，采集環(huán)境中如溫度、濕度、光照、位置等各種環(huán)境參數(shù)，并將這些數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)。

傳感器：傳感器有很多類(lèi)型，如溫度傳感器、濕度傳感器、壓力傳感器、紅外傳感器等，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)“物”的感知。

RFID：射頻識(shí)別技術(shù)利用無(wú)線電波對(duì)物體進(jìn)行自動(dòng)識(shí)別，是實(shí)現(xiàn)無(wú)接觸式數(shù)據(jù)采集的重要手段，在很多門(mén)禁系統(tǒng)和圖書(shū)管理系統(tǒng)中能看到它的身影。

攝像頭及影像識(shí)別：用攝像頭采集影像信息，并結(jié)合計(jì)算機(jī)視覺(jué)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，可用于車(chē)輛監(jiān)控、人員監(jiān)控等方面。

 2. 網(wǎng)絡(luò)層

網(wǎng)絡(luò)層，它是中間媒介，將感知層收集到的數(shù)據(jù)傳輸?shù)狡脚_(tái)層。網(wǎng)絡(luò)層依賴于網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)，分為有線和無(wú)線通信，包括設(shè)備到設(shè)備（Device-to-Device, D2D），設(shè)備到網(wǎng)關(guān)（Device-to-Gateway, D2G），以及設(shè)備到云（Device-to-Cloud, D2C）等多種通信方式。

WiFi：又稱(chēng)為“移動(dòng)熱點(diǎn)”，傳輸距離通常在幾十米到幾百米之間，常用于智能家居、智能健康監(jiān)護(hù)等。

藍(lán)牙：適用于短距離數(shù)據(jù)傳輸，藍(lán)牙3.0有效傳輸距離在10米左右，而藍(lán)牙5.0和5.3則可達(dá)幾百米，常用于如智能穿戴設(shè)備等。

Zigbee：它是一種低功耗、低數(shù)據(jù)速率的無(wú)線通信技術(shù)，傳輸距離與wifi不相上下，常用于智能家居。

LoRa與NB-IoT：適用于遠(yuǎn)距離低功耗場(chǎng)景，傳輸距離最大支持10公里以上，用于如智能電表、智慧工廠等。

5G：高帶寬、低延遲的新一代通信技術(shù)，傳輸距離一般為幾百米，為物聯(lián)網(wǎng)的大規(guī)模應(yīng)用提供支持。

 3. 平臺(tái)層

平臺(tái)層是物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)中的的核心部分，綜合應(yīng)用云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、人工智能等技術(shù)，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和分析，提供可視化、存儲(chǔ)、業(yè)務(wù)邏輯處理等功能。

云平臺(tái)：如亞馬遜AWS IoT、微軟Azure IoT、阿里云IoT等，提供了數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、分析及應(yīng)用開(kāi)發(fā)支持。

大數(shù)據(jù)處理：使用Hadoop、Spark等技術(shù)對(duì)海量數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)和處理。

人工智能：基于機(jī)器學(xué)習(xí)和深度學(xué)習(xí)算法，實(shí)現(xiàn)智能數(shù)據(jù)分析與預(yù)測(cè)。

 4. 應(yīng)用層

應(yīng)用層直接面向用戶，是物聯(lián)網(wǎng)價(jià)值的最終體現(xiàn)形式。涵蓋了智慧城市、智能家居、智慧農(nóng)業(yè)等各類(lèi)應(yīng)用場(chǎng)景，通過(guò)數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)，為用戶提供智能化服務(wù)和解決方案。

二、物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)介紹

在物聯(lián)網(wǎng)的架構(gòu)中，網(wǎng)關(guān)起著非常重要的中樞作用。它不僅是網(wǎng)絡(luò)層的組成部分，還具有傳輸協(xié)議轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)處理、安全管理等多種功能。

 1. 網(wǎng)關(guān)的基本功能

數(shù)據(jù)傳輸

它主要負(fù)責(zé)從感知層設(shè)備那里收集數(shù)據(jù)，并通過(guò)網(wǎng)絡(luò)層傳輸?shù)狡脚_(tái)層進(jìn)行處理。它能將不同協(xié)議的數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，使得不同設(shè)備可以協(xié)同工作。

協(xié)議轉(zhuǎn)換

在物聯(lián)網(wǎng)中，設(shè)備可能使用不同的通訊協(xié)議（如MQTT、CoAP、HTTP等），網(wǎng)關(guān)可將這些協(xié)議轉(zhuǎn)換為統(tǒng)一的格式，方便數(shù)據(jù)更好地傳輸?shù)皆破脚_(tái)。

數(shù)據(jù)處理與過(guò)濾

網(wǎng)關(guān)還具備初步的數(shù)據(jù)處理能力，在數(shù)據(jù)上傳云端前進(jìn)行預(yù)處理、過(guò)濾，減少不必要的通信量。同時(shí)，它還可以執(zhí)行本地計(jì)算命令，進(jìn)行實(shí)時(shí)響應(yīng)，節(jié)約了系統(tǒng)時(shí)間。

 2. 網(wǎng)關(guān)的安全功能

由于物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境復(fù)雜，高度分散且設(shè)備種類(lèi)繁多，網(wǎng)絡(luò)安全問(wèn)題尤為突出。物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)作為數(shù)據(jù)傳輸?shù)臉屑~，其安全功能至關(guān)重要。

身份認(rèn)證與授權(quán)

網(wǎng)關(guān)能夠?qū)B接的設(shè)備進(jìn)行身份認(rèn)證，只有被授權(quán)的設(shè)備才能接入網(wǎng)絡(luò)并進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。

數(shù)據(jù)加密

對(duì)傳輸中的數(shù)據(jù)進(jìn)行加密保護(hù)，防止敏感數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)中泄露和被篡改。

防火墻保護(hù)

網(wǎng)關(guān)能夠設(shè)定防火墻規(guī)則，監(jiān)控和過(guò)濾進(jìn)出網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)包，從而阻止惡意攻擊。

通過(guò)本文，相信讀者已經(jīng)對(duì)物聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)以及物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)的功能、應(yīng)用場(chǎng)景等有了較為清晰的認(rèn)知。如果你對(duì)物聯(lián)網(wǎng)感興趣，歡迎關(guān)注縱橫智控。縱橫智控作為國(guó)內(nèi)領(lǐng)先的物聯(lián)網(wǎng)通信終端及解決方案提供商，提供邊緣計(jì)算網(wǎng)關(guān)、HMI、AI邊緣盒子、遠(yuǎn)程IO、IOT數(shù)據(jù)中臺(tái)等信息化和數(shù)字融合產(chǎn)品及解決方案。