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物联网网关主要技术 物联网网关是智能家居发展的重要支撑,核心技术包括哪两个方面

小编 2024-10-07 产品中心 23 0

物联网网关是智能家居发展的重要支撑,核心技术包括哪两个方面

在无线传感网中,是不可或缺的核心设备。此外还需要具备设备管理功能,运营商通过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。

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,中各家用设备间互联互通的问题也将得到解决。

顺舟科技CEO陈建江认为:在物联网发展中必须重视网关的作用,无论采用何用技术,网关都是整套系统中不可或缺的一部分,物联网最重要的方式就是组网、不管是纳入企业私有云还是公有云,只有网络之间的互联互通,才是实现物联网宏图的重要途径。而今顺舟科技已经在这方面有所建树,ZigBee GPRS网关、ZigBee Wi-Fi网关、ZigBee BLE网关都已经上市,帮助企业快速组网,快速成长。

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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物联网设备网关技术架构设计TCP Gateway

《开源精选》是我们分享Github、Gitee等开源社区中优质项目的栏目,包括技术、学习、实用与各种有趣的内容。本期推荐的是物联网设备网关技术架构设计(Session 管理、心跳管理、数据上行、数据下行)TCP Gateway。

介绍

物联网设备网关技术架构设计(Session 管理、心跳管理、数据上行、数据下行)

说明

NioEventLoop 是 Netty 的 Reactor 线程,其角色:

Boss Group:作为服务端 Acceptor 线程,用于 accept 客户端链接,并转发给 WorkerGroup 中的线程。Worker Group:作为 IO 线程,负责 IO 的读写,从 SocketChannel 中读取报文或向 SocketChannel 写入报文。Task Queue/Delay Task Queue:作为定时任务线程,执行定时任务,例如链路空闲检测和发送心跳消息等。

概要说明

TcpServer :提供TCP连接服务TcpSessionManager: 你可以添加监听事件,用于监听TCP会话创建、销毁等LogSessionListener:一个日志监听器,它和tcpSessionManager关联,监听器必须事先 SessionListenerTcpSender:TCP发送者,用户向客户端发送消息通知、实现下行逻辑ServerConfig: TCP 的配置管理类TcpConnector: TCP 容器,用于管理服务和客户端的连接NotifyProxy: 发送通知到代理类

以上都是默认配置,你可以不修改,但是你可能需要换个TCP端口

.TCP网关的网络结构

基于Netty构建TCP网关的长连接容器,作为网关接入层提供服务API请求调用。

客户端通过域名+端口访问TCP网关,域名不同的运营商对应不同的VIP,VIP发布在LVS上,LVS将请求转发给后端的HAProxy,再由HAProxy把请求转发给后端的Netty的IP+Port。

LVS转发给后端的HAProxy,请求经过LVS,但是响应是HAProxy直接反馈给客户端的,这也就是LVS的DR模式。

TCP网关执行时序图

其中步骤一至步骤九是指 Netty 服务端的创建时序,步骤十至步骤十三是 TCP 网关容器创建的时序。

步骤一 :创建 ServerBootstrap 实例,ServerBootstrap 是 Netty 服务端的启动辅助类。步骤二 :设置并绑定 Reactor 线程池,EventLoopGroup 是 Netty 的 Reactor 线程池,EventLoop 负责所有注册到本线程的 Channel。步骤三 :设置并绑定服务器 Channel,Netty Server 需要创建 NioServerSocketChannel 对象。步骤四 :TCP 链接建立时创建 ChannelPipeline,ChannelPipeline 本质上是一个负责任的执行 ChannelHandler 的职责链。步骤五 :添加并设置 ChannelHandler,ChannelHandler 串行的加入 ChannelPipeline 中。步骤六 :绑定监听端口并启动服务端,将 NioServerSocketChannel 注册到 Selector 上。步骤七 :Selector 轮训,由 EventLoop 负责调度和执行 Selector 轮询操作。步骤八 :执行网络请求事件通知,轮询准备就绪的 Channel,由 EventLoop 执行 ChannelPipeline。步骤九 :执行 Netty 系统和业务 ChannelHandler,依次调度并执行 ChannelPipeline 的 ChannelHandler。步骤十 :通过 Proxy 代理调用后端服务,ChannelRead 事件过后,通过发射调度后端 Service。步骤十一 :创建 Session,Session 与 Connection 是相互依赖的关系。步骤十二 :创建 Connection,Connection 保存 ChannelHandlerContext。步骤十三 :添加 SessionListener,SessionListener 监听 SessionCreate 和 SessionDestory 等事件。

程序运行案例步骤

1.配置本地Host

Window 地址 // C:\Windows\System32\drivers\etc\hosts

添加 127.0.0.1 iot-open.icloud.com

2.启动Server

位置: com.ibyte.iot.test.server.TestTcpServer

2.启动Client

位置: com.ibyte.iot.test.client.TcpClient

更多内容:https://gitee.com/ibyte/icloud-tcp-gateway

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