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智能网关综述

物联网是通过智能感知、射频识别技术与普适计算、泛在网络的融合应用，

被称为继计算机、互联网之后世界信息产业发展的第三次浪潮。物联网的主要目

的在于使具有射频技术、红外传感技术或其他具有感知能力的新型传感设备，能

够无缝的融入互联网，实现相互之间的信息交换，和进一步的智能识别、监控管

理。

在物联网的信息感知领域中，由于无线传感网络技术的应用场景具有特殊性，

其一般应用于局部区域内，网与网之间本身无法通信，也不适合于实现远程的数

据传输，这使得传感设备节点形成了一个个信息孤岛，无法实现真正的全面互联

互通、协同感知。此外，物联网应用中的感知技术种类繁多，采用不同的通信协

议，根本无法实现互联互通。

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，它将成为连接无线传感网络与传统通信网络的纽带，完成无线传感网络、

传统通信网络以及其它不同类型网络之间的协议转换，实现局域和广域的数据互

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。

智能家居是物联网概念的重要应用之一。家庭智能网关则是智能家居最重要、

不可或缺的组成部分,是智能家居的核必,对智能家居的研究关键是对家庭智能

网关的研究。家庭智能网关连接着家庭内网和家庭外网,保证内外网络的通信,

家庭内网是家庭所有电气设备的联网,毎一个智能电器被当做一个终端节点,所

有终端节点受家庭智能网关的集中管理和分散控制;家庭外网是指外部的太网、

GPRS、4G网络,用于连接家庭智能网关的智能管理终端,如智能手机、平板电脑

等,从而实现远程控制和查看家居信息。

从功能上讲，物联网的网关或者说智能网关主要实现以下三个功能：

1)感知网络接入的能力。物联网网关首先是具有对各节点属性、状态等信

息的获取功能，即可以感知各节点的实时状态。其次是具有对节点的远

程控制、唤醒、诊断等功能，即实现节点的自动化管理。

2)异构网络互通的能力。物联网网关接入必然存在跨域通信的要求，因此

需要完善的寻址技术，以确保所有节点的信息都能被准确、高效、安全

地进行定位和查询。随着物联网应用的发展，节点地址的数量会逐渐增

大，且其编码结构与DNS中的域名结构不同，因此需要有一套与互联网

不同的寻址技术以满足需求。

3)通讯与数据格式标准化。网关必须实现传感网络到传统通信网络的协议

转换，将协议适配层上传输的标准格式数据进行统一封装，将广域接入

层下发的数据解包成标准格式数据，实现命令的解析，之后转换为感知

层协议可以识别的信号和控制指令。

简单地讲，物联网网关主要完成三个任务：首先，是收集传感器节点的数据；

其次，执行数据协议转换；最后，将协议转换后的数据快速有效的发送到公共网

络。除此以外，物联网网关同时还具有相应的管理和控制能力。

感知网络接入

物联网智能网关需要具有感知网络接入的能力。感知网络主要由功能各异的

传感器网络构成，这些传感器设备主要包括摄像头、读卡器、标签、声敏传感器、

压敏传感器、温敏传感器等。获取这些传感器感知信息的方式可谓是千差万别，

至今没有统一的标准，主要的接入方式可分为有线接入和无线接入。主流的有线

接入方式包括CAN、RS232/485、Ethernet等,CAN多用于汽车计算机控制系

统中，RS232/485主要用于一些较老的设备控制和低速率数据传输，Ethernet对

于远距离、大信息量的传感器数据传输是非常可靠有效的。主流的无线接入方式

包括Zigbee、Bluetooth、IrDA、Wi-Fi，它们都属于近程通信的范畴。Zigbee具

有功耗低、组网灵活等特点，该技术一般用作低速率短距离无线传输和控制。

Bluetooth主要用于对于实时性较高的系统中，如鼠标、键盘、耳机等。IrDA利

用红外线进行点到点的传输，红外传输设备的特点是体积小、功耗低、成本低等，

由于红外线传输只能是点对点的无遮挡传输，所以在一定程度上将受到应用环境

的限制。Wi-Fi作为推进速度最快的无线接入技术已经历了十几个版本的迭代，

现在已广泛的应用于与手机、笔记本电脑以及各类智能产品中，具有布网简单、

覆盖范围广、传输速率快的优点，