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物联网网关技术:助力智能家居发展

2014-09-18  来源:人民邮电报  作者:钱悦

 

作为连接感知层与网络层的纽带,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。在无线传感网中,物联网网关是不可或缺的核心设备。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。

物联网网关的形态

从物联网网关的定义来看,物联网网关很难以某种相对固定的形态出现。总体说凡是可以起到将感知层采集到的信息通过此终端的协议转换发送到互联网的设备都可以算做物联网网关。形态可以是盒子状也可以是平板电脑,可以有显示屏幕的交互式形态,也可以是封闭或半封闭的非交互形态。

物联网网关关键技术包括两个方面。

1.多标准互通接入能力:目前用于近程通信的技术标准很多。常见的传感网技术包括ZigBee、Z-Wave、RUBEE、WirelessHART、IETF6IowPAN、Wibree等。各类技术主要针对某类应用展开,之间缺乏兼容性和体系规划。如:Z-Wave主要应用于无线智能家庭网络,RUBEE适用于恶劣环境,WirelessHART主要集中在工业监控领域。实现各种通信技术标准的互联互通,成为物联网网关必须解决的问题。是针对每种标准设计单独的网关,再通过网关之间的统一接口实现;还是采用标准的适配层、不同技术标准开发相应的接口实现?

2.网关的可管理性:物联网网关作为与网络相连的网元,其本身要具备一定的管理功能,包括注册登录管理、权限管理、任务管理、数据管理、故障管理、状态监测、远程诊断、参数查询和配置、事件处理、远程控制、远程升级等。如需要实现全网的可管理,不仅要实现网关设备本身的管理,还要进一步通过网关实现子网内各节点的管理,例如获取节点的标志、状态、属性等信息,以及远程唤醒、控制、诊断、升级维护等。根据子网的技术标准不同、协议的复杂性不同,所能进行的管理内容有较大差异。

物联网网关应用方向

有物联网应用的地方,必然有物联网网关的存在。通过连接感知层的传感器、射频(RFID)、微机电系统(MEMS)、智能嵌入式终端,物联网网关的应用将遍及智能交通、环境保护、政府工作、公共安全、平安家居、智能消防、工业监测、环境监测、路灯照明管控、景观照明管控、楼宇照明管控、广场照明管控、老人护理、个人健康、花卉栽培、水系监测、食品溯源、敌情侦察和情报搜集等多个领域。不同应用方向的物联网网关所使用的协议与网关形态有差异,但它们基本功能都是把感知层采集到的各类信息通过相关协议转换形成高速数据传递到互联网,同时实现一定的管理功能。

智能家居:物联网网关在家庭中的使用也是很有代表性的物联网应用。如今,家庭内部的许多家用设备形式越来越多样,有些设备本身就具备遥控能力,如空调、电视机等;有些如热水器、微波炉、电饭煲、冰箱等则不具备这方面能力。而这些设备即使可以遥控,对其控制能力、控制范围都是非常有限的,并且这些设备之间都是相互孤立存在的,不能有效实现资源与信息的共享。随着物联网技术的发展,特别是物联网网关技术的日益成熟,智能家居中各家用设备间互联互通的问题也将得到解决。

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。

物联网的概念由来已久,但是物联网的具体实现方式和组成架构一直都没有形成统一的意见。物联网网关作为其中一项关键性技术,仍然存在开发成本高、开发周期长、软硬件不兼容、核心技术难以掌握、商业模式不确定、标准难以统一等诸多问题。

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