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物联网网关设计

已有 8 次阅读  2020-06-16 10:05   标签物联网  物联网网关 

网关连接两个不同的网络,以便数据可以在它们之间流动。通常,这是专有网络和Internet之间的连接。

例如,在家庭自动化中,不同的公用事业公司可能会在您的房屋中安装各种各样的IoT设备,每个设备都有自己的网关。这些可以包括电力或天然气,水,电话,互联网,有线/卫星,警报系统,医疗设备等。这些网关中的某些可能需要其他功能,例如本地存储或用户界面。

民用网际网路与装置网际网路

毫不奇怪,人们和嵌入式设备使用Internet的方式非常不同。

人们主要通过万维网来使用Internet,这是在Internet上运行的一组应用程序。当然,Web并不是Internet的整个人机界面。我们还使用电子邮件,短信,移动应用程序和一系列社交媒体工具。

相比之下,在物联网中,自主电子设备通过互联网彼此交换信息。但是这些设备尚不具备与Web浏览器和社交媒体等效的机器。我们正处于开发这些新工具和服务的开始。

TCP / IP协议栈

TCP / IP协议栈是Internet的核心。可以使用OSI七层参考模型来表示它,如下所示。前三层分组在一起,从而简化了模型。

TCP-IP堆栈参考模型.jpg

物理和数据链路层

嵌入式系统使用的最常见的物理层协议是:

以太网(101001G

WiFi802.11bgn

带有PPP的串行(点对点协议)

GSM3GLTE4G

网络层

这就是互联网的生存之所。互联网(Inter-Network的缩写)之所以这样命名,是因为它提供了网络之间,物理层之间的连接。这是我们找到无处不在的IP地址的地方。

传输层

在网络层上方,我们找到两个传输协议TCPUDP

TCP用于我们与Web的大多数人类交互(电子邮件,Web浏览等)。因此,很多人认为TCP应该是传输层上唯一使用的协议。TCP提供了逻辑连接,传输的数据包的确认,丢失的数据包的重新传输以及流控制的概念。

但是对于嵌入式系统,TCP可能会显得过大。这就是为什么即使UDP长期以来一直仅限于DNSDHCP等网络服务,现在却在传感器获取和远程控制方面找到了新的家的原因。

UDP也更适合于实时数据应用程序,例如语音和视频。原因是TCP的数据包确认和重传功能对于这些应用程序来说是无用的开销。如果一条数据没有及时到达目的地,则没有必要重新传输数据包。它将不按顺序到达并使消息混乱。

在设计物联网设备时,必须考虑如何将本地网络连接到Internet。您可以通过网关执行此操作,也可以将此功能内置到设备本身中。现在,许多MCU具有集成的以太网控制器,这使这项工作变得更加容易。

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