專為傳感器網(wǎng)路設(shè)計(jì)的物聯(lián)網(wǎng)閘道器扮演著雙向節(jié)點(diǎn)的角色，而且必須作為通訊連線與決策制定的真正主控裝置；它必須不斷符合云端與現(xiàn)場的高度異質(zhì)性需求，并作為所有通訊的核心…

專為傳感器網(wǎng)路設(shè)計(jì)的物聯(lián)網(wǎng)(IoT)閘道器必須不斷符合云端與現(xiàn)場的高度異質(zhì)性需求，如此一來，物聯(lián)網(wǎng)閘道器便構(gòu)成所有通訊的核心，而且得隨時(shí)根據(jù)特定的應(yīng)用需求自訂。

根據(jù)MarketsandMarkets報(bào)告，物聯(lián)網(wǎng)閘道器市場預(yù)計(jì)在2016年至2022年間呈現(xiàn)大幅成長，達(dá)到14.2%的復(fù)合年均成長率(CAGR)。僅次于專為辦公室或家庭環(huán)境設(shè)計(jì)的一般溫度操作閘道器，而專為嚴(yán)峻環(huán)境設(shè)計(jì)的工業(yè)用閘道器的需求也十分龐大。探究辦公室與家庭環(huán)境操作溫度范圍以外的應(yīng)用市場后，便不難發(fā)現(xiàn)嚴(yán)峻環(huán)境專用閘道器在消費(fèi)大眾市場中脫穎而出的鮮明特性。

除了強(qiáng)固性與耐用性的市場區(qū)隔之外─這也是開發(fā)人員喜愛使用嵌入式硬體的原因，此類閘道器更具備高度的異質(zhì)性需求。

?裝設(shè)在大型公共或私人建筑物屋頂或地下室的系統(tǒng)，必須整合加熱、汽電共生、太陽能、電梯和對講機(jī)，以為操作員提供真正的全方位資訊。

?變電所通常需要管理包含各種能源來源和儲(chǔ)能系統(tǒng)的異質(zhì)性微電網(wǎng)。

?火車、飛機(jī)或商用車隊(duì)專用系統(tǒng)需整合本地化資訊和導(dǎo)航系統(tǒng)，并結(jié)合資訊娛樂、供應(yīng)鏈管理及行車系統(tǒng)的健全度檢查。

?物流應(yīng)用是倉儲(chǔ)與運(yùn)輸車輛閘道器最重要的市場之一。

?石油與天然氣管線可透過云端科技，實(shí)現(xiàn)更完善的監(jiān)控。

?保全監(jiān)控是另一重要市場，主要包括影像監(jiān)視系統(tǒng)和門窗傳感器。

?工業(yè)用閘道器可提供廣泛的傳感器資料，并針對工業(yè)應(yīng)用建立智能節(jié)點(diǎn)。

?智能城市用途則包括停車導(dǎo)引系統(tǒng)、電動(dòng)車充電站、街道照明控制系統(tǒng)等。

即便單就應(yīng)用層而言，閘道器的邏輯需求也充滿了高度異質(zhì)性；(無線)傳感器網(wǎng)路和各種通訊協(xié)定間的連線，以及云端各種不同資料庫之間的通訊連線也都一樣。閘道器扮演著雙向節(jié)點(diǎn)的角色，而且必須作為通訊連線與決策制定的真正主控裝置。我們需要有一個(gè)系統(tǒng)專門搜集傳感器資料、在分析后進(jìn)行轉(zhuǎn)碼，然后根據(jù)得到的資訊做出決定。資料也必須經(jīng)過正確處理，方可確保資料架構(gòu)和云端傳輸?shù)囊恢滦?。最后，還必須有能與云端解決方案連線通訊的雙向通訊邏輯，而且全部均需采取安全的端對端加密。

請記住，應(yīng)用程式開發(fā)人員主要專注于應(yīng)用層，7層的ISO/OIS模型需要大量額外工作，才能從個(gè)體元件發(fā)展成全功能的物聯(lián)網(wǎng)解決方案。

例如，德國康佳特(congatec)開發(fā)出一款全新的云端應(yīng)用程式編程介面(API)，讓方案供應(yīng)商能迅速、彈性地根據(jù)物聯(lián)網(wǎng)傳感器網(wǎng)路與云端的特定需求進(jìn)行調(diào)整。該云端API旨在透過提供支援應(yīng)用程式的軟體模組，為OEM簡化這項(xiàng)工作，并使顧客能夠使用藍(lán)圖自行開發(fā)應(yīng)用程式，原理類似于硬體層級(jí)的載板電路圖。開發(fā)人員也可以將專為物聯(lián)網(wǎng)閘道器設(shè)計(jì)的端API，整合至任何區(qū)域傳感器網(wǎng)路。

此API可與所有類型的區(qū)域傳感器連線通訊、處理資料并轉(zhuǎn)換取得的資料，然后使用規(guī)則引擎進(jìn)行分析，以便從區(qū)域端做決定，如此可減少物聯(lián)網(wǎng)云端的流量并加速反應(yīng)時(shí)間。透過使用TLS保護(hù)MQTT通訊協(xié)定安全，實(shí)現(xiàn)了與云端的雙向資料交換，此通訊協(xié)定和物聯(lián)網(wǎng)云端本身可相互替換。

該云端API功能模組以C++語言編程的優(yōu)點(diǎn)，已透過連線至藍(lán)牙LE傳感器網(wǎng)路獲得證實(shí)。其他無線傳感器網(wǎng)路的參照設(shè)計(jì)，如ZigBee或LoRa，以及樓宇與工業(yè)自動(dòng)化的有線解決方案也都能加以執(zhí)行，更進(jìn)階的實(shí)作包括異質(zhì)性配置，以及講究即時(shí)進(jìn)行快速區(qū)域資料交換的大型設(shè)備附加閘道器連線通訊。此實(shí)作可能性的最佳范例就是工業(yè)4.0連線設(shè)備與系統(tǒng)。在示范版本系統(tǒng)中，云端API整合至可使用Qseven模組擴(kuò)充的物聯(lián)網(wǎng)閘道器上，進(jìn)而為顧客的特定配置需求，提供各式各樣的擴(kuò)充選擇。此一開放式的最佳作法解決方案是OEM客戶評(píng)估其特定物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的理想選擇。

在支援應(yīng)用程式的最佳作法解決方案中，最重要的軟體元件包括云端API功能模組，以及各家供應(yīng)商獨(dú)立物聯(lián)網(wǎng)云端的示范與測試模組。云端API軟體模組使用傳感器引擎，以整合各獨(dú)立通訊協(xié)定和裝置，以及傳感器與致動(dòng)器之間的通訊連線。此軟體模組也會(huì)將記錄的資料正規(guī)化，成為可定義的實(shí)體單位，并檢查一致性。而其作業(yè)系統(tǒng)(CGOS)程式庫整合所有相關(guān)閘道器系統(tǒng)參數(shù)，如CPU工作負(fù)載、CPU和主機(jī)板溫度、入侵偵測、硬碟狀態(tài)和看門狗計(jì)時(shí)器。規(guī)則引擎則允許區(qū)域閘道器在任何連線狀態(tài)下定義即時(shí)訊息與動(dòng)作，而通訊引擎則負(fù)責(zé)將加密的獨(dú)立供應(yīng)商云端通訊，透過有線或無線網(wǎng)際網(wǎng)路連線標(biāo)準(zhǔn)化。

物聯(lián)網(wǎng)云端的示范與測試模組允許開發(fā)人員定義云端的資料儲(chǔ)存，還可進(jìn)一步建立用于控制物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用程式的中央訊息與規(guī)則、定義其他升級(jí)情境，并為遠(yuǎn)端用戶端提供儀表板。然而，核心功能仍在于云端API，包括存取物聯(lián)網(wǎng)閘道器和其區(qū)域連線的傳感器網(wǎng)路。

云端API從藍(lán)牙LE傳感器搜集大量實(shí)體資料，資料接著在物聯(lián)網(wǎng)閘道器中進(jìn)行處理、加密，并隨著閘道器狀態(tài)資料(如CPU溫度)傳輸至云端，資料在云端進(jìn)行整合，并顯示于線上儀表板。