物联网网关设计

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物联网安全接入网关的设计与实现

２】第９０年ｏ１期＼第２次国算安学交会目６全计机全术流《ｌ重
物联网安全接入网关的设计与实现
一
孙论强，秦海权，尹丹。一
（安部第一研究所，北京１０４公００８）摘要：文章通过分析物联网发展过程中存在的安全问题，提出了如何通过物联网安全接入网关，构建
Ｋｅｏｄ：ｎｅｅｏｉｓＯ）ｓｃｒａｃｓｇｔａ；ｒｔｃｌｅｃｏ；ｄｐｈａａｓｆｈａｙｒｓｉｒｔｆｈｎ（Ｔ；ｅｕｅｃｅｓａｗｙｐｏｏｏｄｔｔｎｅｔｎｌｉｏｅｔｗｔｎｔｇＪｅｅｉｙｓｔｄａ
下功能简单、携带能量少，使得它们无法拥有复杂的安全保护能力；此外，感知＿大多位于公共场合或无人看守区，其物理节｜安全无法得到有效保证；３）传感网络安全可控性差。感知廿Ｊ的链接和数据传输差异性明显，既可通过互联网、移动通信网
等公用通信网传输，也可通过自网络传输，协议复杂，多样性突出。由于传感网络的复杂、有无序性和不可控性，导致传输过程
中被攻击和入侵、信息泄漏、数据篡改等安全风险增大；）４感知数据的跨网络和跨信任域访问风险增高。感知节获取的数
据需经过传感网络传输进入核网，对感知节・的控制信令也会经由核心网下发到传感网络中的感知节点或感知汇聚节电。不同信任域、安全域、不同协议的网络互联会导致严重的安全问题，包括形成跨网络和跨信任域双向攻击，协转换造成的可靠性和可用议性降低，高信任域的敏感信息外泄，低信任域的病毒木马恶意信息流入等多种问题。

什么是物联网网关？主要功能有哪些？

什么是物联⽹⽹关？主要功能有哪些？随着物联⽹慢慢的发展，现在⼈们已经都离不开物联⽹了，所以⼈们也都渐渐理解了嵌⼊式，不过作为⽹光设备，物联⽹是要担负不同的责任的，下⾯先来了解下什么是物联⽹关吧。

什么是物联⽹关？从⼀个房间⾛到另⼀个房间，必然要经过⼀扇门。

同样，从⼀个⽹络向另⼀个⽹络发送信息，也必须经过⼀道“关⼝”，这道关⼝就是⽹关。

⽹关⼜称⽹间连接器、协议转换器。

在物联⽹的体系架构中，在感知层和⽹络层两个不同的⽹络之间需要⼀个中间设备，那就是“物联⽹⽹关”。

物联⽹⽹关既可以⽤于⼴域⽹互连，也可以⽤于局域⽹互连。

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。

物联⽹⽹关的功能主要包括三个1、协议转换能⼒从不同的感知⽹络到接⼊⽹络的协议转换、将下层的标准格式的数据统⼀封装、保证不同的感知⽹络的协议能够变成统⼀的数据和信令；将上层下发的数据包解析成感知层协议可以识别的信令和控制指令。

2、可管理能⼒⾸先要对⽹关进⾏管理，如注册管理、权限管理、状态监管等。

⽹关实现⼦⽹内的节点的管理，如获取节点的标识、状态、属性、能量等，以及远程实现唤醒、控制、诊断、升级和维护等。

由于⼦⽹的技术标准不同，协议的复杂性不同，所以⽹关具有的管理性能⼒不同。

3、⼴泛的接⼊能⼒⽬前⽤于近程通信的技术标准很多，现在国内外已经在展开针对物联⽹⽹关进⾏标准化⼯作，如传感器⼯作组，实现各种通信技术标准的互联互通。

物联⽹⽹关设计需要考虑的两个因素：1、数据安全：这是决定⼤规模物联⽹能成败的关键要素。

随着⽹络成更多应⽤的重要组成部分，数据安全变得更加重要。

安全问题应落实到每⼀个设计阶段，⽽在设计任务全部完成后再增加安全功能的做法是错误的。

2、可维护：没有系统是完美⽆缺的。

不管部署前做过多少测试，部署后还会发现安全缺陷、隐患和漏洞。

物联⽹⽹关和节点必须⽀持现场维护和更新功能。

物联网ZigBee网关的设计与实现

Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＴｈｅｍｏｓｔｕｓｅｄＺｉｇＢｅｅｐｒｏｔｏｃｏｌｉｎＩｎｔｅｒｎｅｔｏｆＴｈｉｎｇｓ（ＩＯＴ）ｉｓｎｏｔｃｏｍｐａｔｉｂｌｅ、ｔｈｔｈｅＴＣＰ／ＩＰｐｒｏｔｏｃｏｌｓ．ＳＯ
计算机系统应用
ｈｔｔｐ：／／、Ｖｗ、）ｖ．ｃ — Ｓ－ａ．ｏｒｇ．ｃｎ
２０１３年第２２卷第６期
物联网ＺｉｇＢｅｅ网关的设计与实现①
张艺粟，一，李鸿彬，贾军营，于波
（中国科学院大学，北京１０００４９）（中国科学院沈阳计算技术研究所，沈阳１１０１６８）
摘
要：物联网中应用广泛的ＺｉｇＢｅｅ协议与传统的ＴＣＰ／ＩＰ协议并不兼容，如何实现两种异构网络的融合是物联
网的关键技术所在．对物联网网关的需求进行了分析，并基于ＣＣ２５３０开发套件、龙芯１Ｂ开发板、Ｚｓｔａｃｋ协议栈和嵌入式ｌｉｎｕｘ系统，设计并实现了一个物联网ＺｉｇＢｅｅ网关的原型系统，完成了ＺｉｇＢｅｅ网络的管理、协议转换、数据收发等功能，并通过实验对各部分功能进行了验证．关键词：网关：ＺｉｇＢｅｅ；物联网；ＴＣＰ／ＩＰ；嵌入式Ｌｉｎｕｘ
ｈｅｔｃｏｎｖｅｒｇｅｎｃｅｏｆｔｈｅｓｅｔｗｏｋｉｎｄｓｏｆｎｅｔｗｏｒｋｓｉｓｔｈｅｅｓｓｅｎｔｉａｌｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｉｎＩＯＴ．ＴｈｅｈｅｔｓｉｓａｎａｌｙｚｅｓｔｈｅｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｏｆｔｈｅＩＯＴｇａｔｅｗａｙａｔｔｈｅｂｅｇｉｎｎｉｎｇ，ｔｈｅｎｄｅｓｉｇｎｓａｎｄｒｅａｌｉｚｅｓａＺｉｇＢｅｅｇａｔｅｗａｙｐｒｏｔｏｔｙｐｅ，ｂａｓｅｄｏｎｔｈｅＣＣ２５３０ｄｅｖｅｌｏｐｋｉｔ，Ｌｏｎｇｓｏｎ１Ｂｄｅｖｅｌｏｐｂｏａｒｄ，ＺｓｔａｃｋａｎｄｅｍｂｅｄｄｅｄＬｉｎｕｘｓｙｓｔｅｍ，ａｃｈｉｅｖｅｓｆｕｎｃｔｉｏｎｓｓｕｃｈｓａｍａｎａｇｅｍｅｎｔｏｆｈｅｔＺｉｇＢｅｅｎｅｗｏｔｒｋ，ｐｒｏｔｏｃｏｌｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎｎｄａｄａｔａｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ，ｎｄａｔｈｅｎｖｅｒｉｆｉｅｓｈｅｔｓｅｆｕｎｃｔｉｏｎｓｔｈｒｏｕｇｈｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓ．

物联网网关的设计

物联网网关的理解物联网网关，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。

它将成为连接感知网络与传统通信网络的纽带。

作为网关设备，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。

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。

作为农业物联网的应用,我们对网关的需求是,把收集到的感知数据通过zigbee有线/无线的方式传到网关，再经一定形式的转换可以通过3G/WIFI等网络进行远程传输，进而应用与上位机。

一：物联网网关设计的基本要求（1）同时处理来自感知层的数据和来自用户层的数据，需要较好的协作能力。

（2）具备移动过程中的稳定性，网关本身在移动过程中依然可正确接收、发送并处理来自其他网络层的请求和应答。

（3）具备协议解析和信息处理的能力，完成ZIGBEE 协议与TCP 协议转换。

（4）具备数据存储的能力，能够对多个传感器节点的实时数据进行存储，并能存储用户PC 的信息以及网关本身的一些必备参数。

（5）具备较高的运算能力，由于物联网网关的特点之一是要有对多个传感器节点的接收能力，同时还有支持多个用户访问。

（6）便于操作，便于升级和维护。

二：硬件部分基于模块化的设计思想可以将网关分为三个部分。

1 数据采集模块：数据采集模块负责传感网的数据采集和汇聚。

物联网网关可以采用的传感网络模块有Zigbee、蓝牙、RFID等。

2数据处理存储模块：数据处理\存储模块负责数据的协议转换、管理和安全等,并具有数据处理和存储的功能,是网关的核心模块。

3 接入模块：通过接入模块,网关可以接入广域网。

接入方式包括有线方式,如以太网;无线方式,包括3G、WIFI等。

其总体框架如下图所示：网关结构示意图根据结构图，合理的选用开发平台，进行接口连接。

具体连接电路图有待于进一步讨论。

物联网安全接入网关的设计与实现

物联网安全接入网关的设计与实现摘要：针对物联网设备接入互联网时面临的安全问题，采取相应的安全机制和措施，可以确保物联网数据的保密性、完整性和可用性，从而有效保障物联网的安全和稳定性。

本文基于前面众多学者的研究内容，总结出了基于传感安全接入网关的物联网安全构建方案。

关键词：物联网；安全接入网关；传感网络导言随着物联网技术的不断发展，大量的智能硬件设备被嵌入到各种家用电器、工业设备中，实现对物理世界的智能化感知和控制。

在物联网的应用中，安全问题是一个非常重要的方面。

物联网设备接入互联网时面临着各种各样的安全威胁，如何在物联网设备接入互联网时提供安全可靠的服务，成为了一个亟待解决的问题。

本文基于前面众多学者的研究内容，总结出了基于传感安全接入网关的物联网安全构建方案。

1面临的问题近年来，随着物联网技术的迅速发展和广泛应用，物联网的安全问题日益复杂化和严峻化，包括设备和网络安全、数据和隐私保护、身份认证和访问控制等方面的安全问题。

如果不能很好地解决这些安全风险问题，将会给人们的生活和工作带来困扰，甚至会对国家安全造成影响。

目前物联网面临着许多的问题：1）感知数据类别非常多，涵盖了视频、图像、语音、传感器等多种形式。

每种数据类型都有自己独特的特征和格式，以及处理和解析时需要遵从的规则和标准。

视频类数据是物联网中重要的一种感知数据，主要指通过摄像头、监控设备等设备采集的图像和视频信号，包括监控摄像、视频直播、视频会议等应用场景。

在物联网中，视频类数据应用广泛。

RFID射频识别技术是一种自动识别技术，其标签中携带的信息可以通过无线电波进行读写。

GPS全球定位系统是一种卫星导航定位技术，可以通过卫星信号确定地球上任何一个位置的经纬度坐标。

激光扫描是一种高速、高精度的三维测量技术，可以通过激光束扫描建立物体表面的三维模型。

开关类格式数据是指记录设备或系统的开闭状态信息，用于表示设备或系统的运行状态。

2）感知节点安全保护能力弱。

可配置物联网网关设计与实现

0 引言网关作为物联网技术的核心组成部件，具有承上启下的作用，是用于连接感知层网络与上层公共网络的纽带，也被视为一种协议转换器。

网关正朝着效率、实时性、抗干扰能力逐渐提升的方向发展，应用的场景也越来越多，在农业、工业、交通、智慧电网等诸多场景都有一席之地。

应用场景的增加导致网关种类随之增多，如家居智能网关、工业数据网关和交通管控网关等。

网关的功能是相通的，主要用于协议转换、数据交互、网络互联互通，区别在于各网关的应用场景不同。

传统网关的创建方法是把现场设备的数据先收集到网关节点，利用内嵌协议分析转换器将处理完毕的数据通过MQTT物联网协议传送到客户自定义的云平台[1-2]。

存在支持的数据协议较为单一、应用范围较小、开放性不足等问题，当现场使用的设备和数据协议发生改变时，需要重新对网关程序进行二次开发，花费大量的人力物力。

针对此类问题，设计一种支持多种接入协议、具备边缘计算特性以提高网关的通用性[3]、数据采集可配置以减少数据冗余，避免浪费传输带宽的物联网网关就变得十分重要。

1 可配置物联网网关架构1.1 软件架构物联网网关整体框架可分为五层，如图1所示。

感知层作为物联网关框架的第一层，用于采集各类接入网关设备数据，并将采集的数据上传给数据处理层。

数据处理层对感知层上传的数据包进行解析和协议转换，将数据分析成标准格式后交给边缘计算层处理[4]。

图1 物联网网关总体设计框架边缘计算层作为物联网网关的核心层，需要对转换后的标准格式数据进行边缘计算，包括数据运算、逻辑判断、信号联动和故障研判。

边缘计算的内容需要预先设定，计算方法由用户设定。

传输层用于传输感知层采集的数据，使用4G网络传输。

应用层是指对采集设备的数据进行本地动态曲线显示，网关的本地显示使用微信小程序实现[5]。

1.2 硬件架构物联网网关硬件平台由边缘计算核心板EC Core-L-1和网关底板和扩展单片机STM32F4007IG组成，其连接和软件架构如图2和图3所示。

面向物联网应用的UART-WIFI网关设计

Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＷｉｔｈＦｒｅｅｓｃａｌｅＭＣＩＭＸ２７ａｓｔｈｅｃｏｎｔｒｏｌｃｅｎｔｅｒｔｈｅｓｅｒｉａｌｄａｔａｔｒａｎｓｃｅｉｖｅｒｍｏｄｕｌｅｄｅｓｉｇｎｂａｓｅｄｏｎａＷＩＦＩｔｏ
ａｅｈｉｅｖｅｔｈｅｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅｄａｔａｔｈｅｂｙｓｅｒｉａｌｃｏｎｉｆｇｕｒａｔｉｏｎｍｏｄｕｌｅｐａｒａｍｅｔｅｒｓ，ａｓｗｅｌｌａｓｕｓｅｒｓｅｉａｒｌｔｏｗｉｒｅｌｅｓｓｎｅｔｗｏｒｋ
ｖｉａＵＡＲＴ—ＷＩＦＩｍｏｄｕｌｅ．ｔｈｅｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌｓｅｒｉａｌｄｅｖｉｃｅｓｃａｎｅａｓｉｌｙａｃｃｅｓｓ山ｅｗｉｒｅｌｅｓｓｎｅｔｗｏｒｋ．Ｔｈｅａｒｔｉｃｌｅｆｏｃｎｓｅｓｏｎｔｈｅｏｖｅｒａｌｌａｒ — ｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅｏｆｔｈｅｓｙｓｔｅｍｓｏｆｔｗａｒｅｄｅｓｉｇｎ．ｃｕｓｔｏｍｐｒｏｔｏｃｏｌｓａｎｄｔｈｅｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｋｅｙｉｓｓｕｅｓｔｈａｔｎｅｅｄｔｏｂｅａｄｄｒｅｓｓｅｄ．ＴｈｅｅｘｐｅｉｒｍｅｎｔａｌｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅＵＡＲＴ —ＷＩＦＩｍｏｄｕｌｅｄｅｓｉｇｎｅｄｗｉｒｅｌｅｓｓｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｐｅｒｆｏｒｍｓｗｅｌｌａｎｄｓｔａｂｌｙ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ＩｎｔｅｍｅｔｏｆＴｈｉｎｇｓ；ｇａｔｅｗａｙ；ＷＩＦＩ；ＵＡＲＴ

基于ZIGBEE及TCP技术的物联网网关设计

到TCP/IP协议中去，以便能通过互联网监控环境，管理好接入点。

物联网网关是连接异构的重要设备，加强对网关技术的研究非常重要。

1 物联网发展及其网关设计技术物联网这一发展概念于20世纪90年代提出，但是由于受到技术手段的多方面限制，并未形成系统化、生态化、产业化链接，在近十年才真正得以快速发展。

在互联网信息技术基础之上，推动了物联网技术的延伸及逐步拓展，最终实现的技术目标，达到了全面化感知及智能化信息传输处理。

物联网技术协议明显差异于传统互联网协议，传统互联网主要是基于TCP/IP协议构建形成。

在物联网网络中则主要可以借助M2M协议，或者基于Zigbee协议完成网络信息节点之间的数据传输。

不同数据传输达到了近距离、数据量较小，但是整体数据传输节点密度相对较高。

绝大多数的物联网系统架构，并非所有物联网节点都需要实现以太网接入，通常是部分代理节点实现类似网关功能，实现了节点内部非TCP/IP协议转换，之后传输至远端服务器。

远程服务器设备实现对来自物联网数据的存储、持久化分析及ETL，由于物联网单节点之间的信息量相对较小，但是普遍存在了较高的节点密度，需要代理阶段针对数据转发能力相对较好，具备较高可靠性，便于更加完整及时的接受相关节点数据。

而针对智能化节点传输，每一个物联网传输网络节点，都可能作为一个数据传输发送节点，要求服务器设备能够更加可靠的接收到智能化终端数据，且实现了每一个不同数据的合理标定，避免出现数据信息混淆情况。

现阶段，物联网网关实现技术有多种。

第一，是通过通道机制实现。

接收到无线传感器数据时，不经解封就作为以太网载荷，加上TCP/IP的包头传输到IP网络主机上去。

主机收到数据后，对其进行解析。

这种通道机制实现技术有着2 物联网体系架构设计以及系统需求■2.1 体系架构物联网具有三个特征，一是全面感知功能，能使用RFID、传感器等获取到物体的信息。

二是能实现电信网络融合互联网，将物体的信息准确及时的传送出去。

IoT 网关的设计与实现以及多协议适配技术研究

IoT 网关的设计与实现以及多协议适配技术研究随着物联网的快速发展，大量的智能设备被广泛应用于各个领域。

这些设备通过传感器和执行器实现数据的采集和控制，为人们提供了更加方便和智能的生活。

然而，由于物联网设备通信协议的多样性，不同设备之间的互通性成为一个重要的问题。

为了解决这个问题，IoT 网关的设计与实现成为一个关键的研究方向，而多协议适配技术则是实现不同设备之间互通的关键。

IoT 网关是连接物联网设备和云平台或其他外部系统的关键组件。

它负责数据的采集、处理、分析和传输，并提供了设备管理、安全认证以及远程控制等功能。

通过将不同协议的物联网设备连接到一个统一的网关上，可以实现不同设备之间的互通和数据的集成与共享。

在设计和实现 IoT 网关时，需要考虑以下几个关键因素：1. 硬件平台选择：选择适合物联网应用场景的硬件平台是设计一个高性能、可靠的 IoT 网关的基础。

通常来说，需要选择能够支持多个传输协议和具备足够计算和存储能力的硬件平台。

2. 通信协议适配：不同的物联网设备通常采用不同的通信协议，例如 MQTT、HTTP、CoAP 等。

在设计 IoT 网关时，需要实现这些协议的适配，使得不同协议的设备能够通过网关进行互通。

3. 数据采集与处理：IoT 网关需要能够实现对物联网设备的数据采集和处理。

它可以从传感器获取原始数据，并通过内置的处理算法对数据进行分析和预处理，以提取有用的信息和进行决策。

4. 安全性与隐私保护：由于物联网中涉及到大量的敏感数据和个人隐私，确保 IoT 网关的安全性和隐私保护至关重要。

设计时需要考虑添加适当的安全机制，例如数据加密、访问控制、认证和防火墙等。

5. 云平台集成：IoT 网关通常与云平台进行数据的交互和存储。

设计时需要考虑与主流的云平台提供商进行集成，以实现数据的上传、远程监控和控制等功能。

多协议适配技术是实现 IoT 网关多设备互通的核心技术之一。

它主要包括以下几个方面的研究：1. 协议映射与转换：不同的物联网设备通常使用不同的协议进行通信，因此需要设计协议映射和转换技术，实现不同协议之间的互通。

一种基于物联网技术的智能家居数字网关设计

０引言
的技术标准，智能家居的基础产品已通过美国ＦＣ或欧盟等行室内主机发过来的报警信息包后能通过串口电话拨号器／ＣＧＲ模块拨打主人电话、送短信的管理软件；ＰＳ发采用ＥＰＣ软业组织机构的质量安全认证，球家居智能技术的发展已进入全
白热化阶段。
件，以使小区服务器软件能够在收到室内主机发过来的报警消
通过电信的ＥＰ务平台自动拨打主人电话，送短Ｃ服发基于物联网技术的社区数字智能网关系统，即基于小区的息包后，信／彩信给主人手机。家庭智能家居解决方案，通过小区服务器和小区应用软件把小区内的多个家庭智能网关结合起来，进行集中管理和资源共２智能家居数字网关设计享，利用先进的计算机技术、嵌入式系统技术、网络通讯技术、２１单元门口机设计．家电技术、线控制技术，家居生活有关的子系统有机地结无将
合，通过统筹管理，不仅可实现小区安防监控，将家庭智能更能控制、信居让
生活更加舒适、安全、有效。
１智能家居数字网关的功能需求
（室内主机软件：１）实现可视门铃、录查看、记系统设置、呼叫管理中心机四个主功能的相关部分；能在小区内实现可视对
ＡｂｔａｔＴｅｎｅｎｔｆｈｉｇｉａｓｒｃ：ｈＩｔｒｅｏｔｎｓｓｗｅｅｏｙｔｍｃｍｂｎｄｂｔｉｇａｄｎｅｎｔｔｒｕｈＲＦＤ，ｓｎｏ，ｗｉｅｅｓｄｔｂｃｓｓｅｏｉｅｙｈｎｓｎｉｔｒｅｈｏｇＩｅｒｒｌｓａａｃｍｍｕｉａｉｎｅｉｅ．Ｔｈｓｒｉｌａｍｅａｅｌｚｎａｍａｔｄｇｔｌｈｍｅａｅｙｙｔｍｗｈｉｈｓａｅｏｔｔｃｎｌｇｏｏｎｃｔｄｖｃｓｏｉａｔｅｉｄｔｒａｉｉｇｓｒ— ｉｉａ— ｏｇｔｗａｓｓｅｃｃｉｂｓｄｎｈｅｅｈｏｏｙｆＩｔｒｅｆｔｉｇ．Ｉｓｃａａｔｒｓｉｓｕｈａｌｗｏｔｎｅｎｔｏｎｓｔｈａｈｒｃｅｉｔｓｃｓｏｃｓ，ｍｕｕａｃｎｅｔｏｈｃｔｌｏｎｃｉｎ，ｍｕｔ— ｌｔｏｍ，ｓｌ－ｒａｚｎａｄｓａａｉｔ．ｌｐａｆｒｉｅｆｏｇｎｉｉｇｎｃｌｂｌｙｉＫｅｗｏｒｓ：Ｉｔｒｅｆｔｉｇ；ＲＦＩｙｄｎｅｎｔｏｈｎｓＤ；ｉｔｌｉｅｔｈｍｅｓｃｒｔｎｅｌｎｏ；ｅｕｉｇｙ

面向智能家居的智能物联网网关的设计与实现

面向智能家居的智能物联网网关的设计与实现智能家居在现代生活中扮演着越来越重要的角色。

通过互联网和物联网技术的发展，人们可以通过智能设备实现对家居环境的智能控制和管理。

而实现智能家居的关键是智能物联网网关，它作为智能家居系统的核心，负责连接和管理各种智能设备，提供安全、稳定、高效的通信和控制功能。

本文将介绍面向智能家居的智能物联网网关的设计与实现。

一、智能物联网网关的功能需求1. 设备连接和管理：智能物联网网关需要支持多种通信协议，如Wi-Fi、蓝牙、Zigbee等，以连接和管理各类智能设备，如智能灯泡、智能插座、智能门锁等。

同时，要支持设备的注册、识别和自动发现功能，方便用户快速添加和配置设备。

2. 数据传输和处理：智能物联网网关需要具备数据传输和处理能力，能够将来自各个智能设备的数据进行收集、传输和处理。

这包括数据的解析、存储和分析，为智能家居系统提供数据支持和决策依据。

3. 安全保障：智能物联网网关需要具备严格的安全机制，防止未授权的设备和用户接入系统，确保数据的隐私和安全。

同时，要支持数据的加密和身份认证等安全功能，防止数据泄露和被篡改。

4. 远程控制和管理：智能物联网网关支持远程控制和管理是智能家居的重要需求之一。

用户可以通过手机APP或Web界面远程控制智能设备，设置定时任务和场景模式等，实现对家居环境的智能化控制和管理。

二、智能物联网网关的硬件设计与实现1. 处理器和内存：智能物联网网关的处理器需要具备较高的计算能力和低功耗特性。

常用的处理器选择包括ARM系列和MIPS系列等，内存容量一般在256MB到1GB之间。

2. 通信模块：智能物联网网关需要支持多种通信协议，如Wi-Fi、蓝牙、Zigbee等，因此需要具备相应的通信模块。

对于Wi-Fi和蓝牙的支持，可以选择集成的模块或外部模块，对于Zigbee等其他协议，可以选择添加插件或扩展模块。

3. 存储器：智能物联网网关需要具备一定的存储容量，用于存储设备配置信息、数据缓存和软件固件等。

多通道智能网关设计与实现

多通道智能网关设计与实现随着物联网技术的快速发展，越来越多的设备需要通过互联网进行通信和数据传输。

为了实现智能家居、智能工厂和智能城市等领域的应用，多通道智能网关成为了一个重要的组成部分。

多通道智能网关是一种通过多个通道同时连接不同的设备和网络的装置。

它具有多种通信方式，如Wi-Fi、蓝牙、ZigBee、LoRa等，可以同时与不同的设备进行通信。

这样的设计使得多通道智能网关能够实现设备之间的互联互通，提供更广泛的应用场景和更高效的通信效果。

在设计和实现多通道智能网关时，首先需要考虑的是通信协议的选择。

不同的设备和网络可能使用不同的通信协议，因此多通道智能网关需要支持多种协议。

这就需要在硬件设计和软件开发中考虑到协议的兼容性和可扩展性，使得网关能够与各种设备进行通信。

其次，多通道智能网关需要具备较强的处理能力和存储能力。

它不仅需要处理设备之间的通信，还需要对接收到的数据进行处理和分析。

因此，在硬件设计中需要选择高性能的处理器和足够的存储空间，以满足网关的需求。

另外，多通道智能网关还需要具备一定的安全性和稳定性。

在物联网应用中，安全性是非常重要的。

因此，多通道智能网关需要支持加密通信和身份验证等安全机制，以保护设备和数据的安全。

多通道智能网关的实现还需要考虑到易用性和可维护性。

对于用户而言，使用和管理网关应该是简单和方便的。

因此，多通道智能网关需要具备友好的用户界面和易于操作的功能。

同时，为了方便维护和升级，多通道智能网关还需要支持远程管理和固件升级等功能。

总之，多通道智能网关的设计和实现是一项复杂而重要的任务。

它将设备和网络连接起来，实现了设备之间的互联互通。

通过合理的设计和实施，多通道智能网关将推动物联网技术的发展，为智能化应用提供更多可能性。

基于RFID与WSN技术的物联网网关的设计与实现

基于RFID与WSN技术的物联网网关的设计与实现摘要：本文基于射频识别技术（rfid）和无线传感器网络（wsn）这两大物联网核心技术，提出了一种能支持传感网网关设备的实现，具有良好的市场应用价值和推广价值。

关键词：物联网 rfid wsn 网关一、引言物联网是继计算机、互联网与移动通信网络之后的又一次信息化浪潮。

物联网的定义是：利用射频识别（rfid）、传感器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，实现人与人、人与物、物与物的在任何时间、任何地点的连接（anything、anytime、anywhere），从而进行信息交换和通讯，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的庞大网络系统。

作为连接感知网络与传统通信网络/互联网的桥梁，物联网网关在物联网应用中起到了重要的角色，在网络架构上也有利于现有的通信网络/互联网与感知网络的无缝结合。

二、物联网网关物联网网关在物联网系统中扮演着非常重要的角色，它将成为连接感知网络与传统通信网络的纽带。

作为网关设备，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。

此外物联网网关还需要具备设备管理功能，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。

三、物联网网关设计（一）网关的模型物联网网关的硬件组成如图1所示。

网关的功能是将收集到的wsn/rfid的数据通过互联网/通信网络发送到服务器；服务器会对这些数据加工处理，并向用户提供有价值的信息。

图1 网关模型（二）网关的硬件组成本文的硬件主要是在friendlyarm公司生产的嵌入式开发平台的基础上完成的，接口的类型可能有uart（用得最多的方式）、rs232/rs485（如各种仪器、仪表）、spi（直接对短距离rf模块进行操作时用）、usb（视频头）、ethernet、ad总线等。

四、物联网网关性能测试本文针对物联网网关进行了丢包测试。

智能网关设计方案

智能网关设计方案一、引言随着物联网技术的快速发展，智能网关在物联网系统中扮演着至关重要的角色。

本文将探讨智能网关的设计方案，旨在提高物联网系统的可靠性和性能。

二、智能网关功能分析1. 数据处理功能：智能网关可以处理来自传感器节点的海量数据，并进行实时分析和处理。

2. 数据存储功能：智能网关可以将处理后的数据进行存储，为后续数据分析和管理提供支持。

3. 数据通信功能：智能网关可以实现与云平台以及其他设备的数据通信，确保数据的传输安全和稳定。

4. 安全与隐私保护功能：智能网关需要具备防火墙、数据加密等安全机制，保护物联网系统中的数据安全与隐私。

5. 远程维护功能：智能网关可以通过远程管理平台实现对设备的远程维护和监控，提高系统的稳定性。

三、智能网关设计方案1. 硬件设计：智能网关的硬件设计需要选择高性能的处理器和存储设备，保证数据的高效处理和存储。

同时，应考虑模块化设计，方便后续升级和维护。

2. 软件设计：智能网关的软件设计需要采用稳定可靠的操作系统和通信协议，确保系统的稳定性和安全性。

同时，应支持多种接口和协议，以适配不同类型的设备。

3. 数据处理算法：智能网关需要设计高效的数据处理算法，实现数据的实时分析和处理。

可以采用机器学习等技术，提高数据处理的准确性和效率。

4. 安全与隐私保护：智能网关设计方案应包括多层安全机制，如防火墙、数据加密等，保障数据的安全性和隐私性。

5. 系统整合与测试：设计方案应考虑智能网关与物联网系统的整合，确保各个部件之间的协同工作。

同时，需要进行严格的测试，验证系统的可靠性和性能。

四、智能网关设计案例以某智能家居系统为例，智能网关作为连接各个智能设备的中心节点，实现对家居设备的集中管理和控制。

通过对传感器数据的实时分析和处理，可以实现智能家居系统的智能化管理，提升用户的生活体验。

五、结论本文从智能网关的功能分析、设计方案和设计案例等方面进行了探讨，旨在提高物联网系统的可靠性和性能。

zigbee嵌入式物联网网关的设计

关键词：ｉｅ；ｄｕｐ嵌入式；ｚｂｅｍｏｂｓｔ；ｇｃ物联网；网关
中图分类号：Ｐ１Ｔ３６
文献标识码：Ａ
文章编号：６３４２（０２０ — ０３０１７ — ６９２１）２０２互联网的基础上提出的，是一个开环的泛在网络系统，是将其用它户端延伸和扩展到任何物品与物品之间。进
太网之间的数据整合一般采取软件定制开发（搭建专用服务器，对自有ｚｂｅｉｅ通讯协议解ｇ
析）。由于，目前工业控制领域中基于ｚｂｅｉｅｇ的低功耗无线传感节点绝大多数工作于主动
具有效率高、响应实时、可靠性高、耗低，功抗
干扰能力强等特点，时具有很好的通用性。同
对于物联网来讲，是连接无线传感网络与互它
联网或其它智能设备（手机、如掌上电脑ＰＡＤ）
的桥梁『。目前，着嵌入式技术的不断发展，１１随过去必须借助微机实现的计算，现在完全可
人互联网最经济的方式之一就是使用网关…。
利用物联网网关作为桥梁，以实现不同可
子网的信息交换和通信。而对网关的开发，是构建整个物联网体系结构中至关重要的一
步。网关是建立在网络层之上的协议转换器，

基于Arduino和ZigBee的物联网智能网关设计与实现

基于Arduino和ZigBee的物联网智能网关设计与实现给出了一种能够在ZigBee网络和传统网络进行透明协议高效转换的物联网智能网关的解决方法。

该方法利用MQTT服务器作为数据进入传统网络的中转站，ZigBee网络的数据通过网关上的路由功能接收数据，然后通过串口把数据转发给NodeMCU，最后数据通过MQTT协议发送到数据中转站。

经过智能蔬菜大棚的实际应用证明，本文设计的网关造价低廉，实用性好，效率高。

标签：物联网；网关；ZigBee；NodeMCU0引言物联网（Internet 0f things，简称IoT）是“信息化”时代的重要发展阶段，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。

要实现物物相连，工程真正的意义上的物联网，就需要把各种网络互联在一起，那么网关功能的设备在物联网应用中就起着非常重要的作用。

物联网涉及到多种网络的互联，因此设计一个能够互联所有网络的物联网网关是不现实的，更没有必要，这样不仅成本高而且研發周期长。

因此，在实际的物联网应用系统中，针对涉及到的网络，研究特定功能的物联网网关不仅能够降低成本而且也会缩短研发周期。

而在当前的物联网中，由于ZigBee广泛应用，那么数据在ZigBee网络和传统以太网之间的相互转发就显得非常重要。

本文主要研究ZigBee网络和以太网之间的数据转发，同时为了方便用户二次开发，也提供数据获取和控制数据传送WebAPI。

基于此，本文的研究内容包括：基于MQTT的数据收发、ZigBee网络的实现、基于MongoDB的数据持久化服务的开发以及提供二次开发的WebAPI接口。

1相关技术和理论（1）MQTr（Message QueuingTelemetry Transport，消息队列遥测传输）是IBM开发的一个即时通讯协议。

该协议支持所有平台，几乎可以把所有联网物品和外部连接起来，被用来当做传感器和制动器的通信协议。

（2）NodeMCU是一个开源的物联网平台，它自身就可以作为物联网终端节点使用，可以应用于某些物联网中。

物联网网关系统设计

物联网网关系统设计1 物联网网关概述物联网是指通过射频识别（RFID）、红外感应器、GPS、激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，实现任何时间、任何地点、任何物体进行信息交换和通信，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。

物联网是具有全面感知、可靠传输、智能处理特征的连接物理世界的网络。

物联网用途广泛，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、老人护理、个人健康、*卉栽培、水系监测、食品溯源、敌情侦查和情报搜集等多个领域。

物联网的接入方式是多种多样的，如广域的PSTN、短距离的Z-Wave 等，物联网网关设备是将多种接入手段整合起来，统一互联到接入网络的关键设备。

它可满足局部区域短距离通信的接入需求，实现与公共网络的连接，同时完成转发、控制、信令交换和编解码等功能，而终端管理、安全认证等功能保证了物联网业务的质量和安全。

物联网网关在未来的物联网时代将会扮演着非常重要的角色，可以实现感知延伸网络与接入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，将广泛应用于智能家居、智能社区、数字医院、智能交通等各行各业。

物联网组网采用分层的通信系统架构，包括感知延伸系统、传输系统、业务运营管理系统和各种应用，在不同的层次上支持不同的通信协议，。

感知延伸系统包括感知和控制技术，由感知延伸层设备以及网关组成，支持包括Lonworks、UPnP、ZigBee 等通信协议在内的多种感知延伸网络。

感知设备可以通过多种接入技术连接到核心网，实现数据的远程传输。

业务运营管理系统面向物联网范围内的耗能设施，包括了应用系统和业务管理支撑系统。

应用系统为最终用户提供计量统计、远程测控、智能联动以及其他的扩展类型业务。

业务管理支撑系统实现用户管理、安全、认证、授权、计费等功能。

2 物联网网关功能物联网网关在未来的物联网时代将会扮演非常重要的角色，它将成为连接感知网络与传统通信网络的纽带。

基于ARM架构的物联网网关设计与实现

基于ARM架构的物联网网关设计与实现近年来，物联网技术得到了快速发展。

其应用场景愈发广泛，从智能家居、智能交通到智慧城市等等。

而在实现物联网的过程中，物联网网关则是一个不可或缺的角色。

物联网网关是连接物理设备和云端平台之间的重要纽带，其起着数据采集、存储、处理、传输、控制等多种功能。

目前，市场上的物联网网关大多采用了ARM架构，因为ARM架构有着优异的性能和能耗比。

本文将从ARM架构的物联网网关设计与实现谈起，重点探讨其工作原理、硬件选择、软件开发等方面。

一、ARM架构的物联网网关工作原理ARM架构的物联网网关工作原理主要涉及到硬件和软件两个方面。

硬件方面，物联网网关需要有物理接口，如蓝牙、Wi-Fi、NFC、CAN等，以便连接各类传感器、执行器等。

同时，其还要有强大的计算能力（CPU）、存储器（内存、硬盘）和安全模块，保证数据传输的安全和实时性。

软件方面，物联网网关需要有适配多种网络协议和操作系统的驱动程序。

同时，其还应该有良好的软件设计架构，由于现今物联网的复杂度和多样性，常常需要使用微服务架构、容器化等技术。

二、物联网网关的硬件选择针对物联网网关的硬件选择，应该根据实际需求来考虑。

（1）CPUCPU是物联网网关的核心之一。

ARM架构的CPU性能和省电性都很优秀，市场上流行的有ARM Cortex A7/A9/A53等类型的处理器。

其中Cortex A7是低功耗高性能、支持NEON技术的处理器，适用于具有挑战性的网络、计算和存储性能需求的应用；Cortex A9相对A7拥有更高的性能，能够满足更高需要；而CortexA53则更加注重功耗优化，适用于无线通讯和可穿戴设备等。

（2）内存依据物联网的场景特点，物联网网关的内存通常比普通设备要大。

一般情况下，物联网网关的内存需求大约在512MB到2GB之间。

（3）存储物联网网关需要存储的数据通常是自行采集的数据或者云端下发的命令等，而这些数据的存储量往往很大。

基于树莓派的物联网ZigBee网关的设计与实现

写一篇基于树莓派的物联网ZigBee网关的设计与实现的报告，800字本报告旨在设计和实现一个基于树莓派和ZigBee技术的物联网网关。

物联网网关可以连接到各种传感器、控制器和其他类型的低功耗ZigBee节点，实现物联网系统的搭建。

本报告将深入描述整个结构的设计和实现过程，包括硬件平台、系统软件、设计总体逻辑、实现方式及结果等内容。

①硬件平台：本项目的硬件环境主要是树莓派、ZigBee模块和接口外设。

树莓派由两个主要部分组成，即Raspberry Pi3B+和Micro-SD卡，它是一款具有多种功能的小型计算机，可以实现快速计算和图像处理。

ZigBee模块可以提供有效的无线通信，本报告采用XBee Pro 802.15.4模块，它具有灵活的配置、高效的传输速率以及稳定的电波生成等特点。

此外，还包括一块接口外设板，它使得树莓派和XBee Pro可以方便地连接在一起。

②系统软件：在硬件环境的基础上，系统软件是实现物联网网关的关键，本报告采用Python和Node.js编程语言，实现网关的搭建和通信技术的整合。

Python是一种功能强大的脚本语言，它提供了大量的库文件，可以编写出灵活的代码;而Node.js是一个基于Javascript的服务器端编程框架，可以用于快速开发Web应用，实现完备的物联网应用系统。

③设计总体逻辑：在硬件平台和软件环境准备好之后，下一步是实现物联网网关的设计总体逻辑。

总体逻辑中涉及的内容包括系统的连接方式、数据传输流程、信息收集管理和数据处理等，这些内容需要清晰的表述，以确保网关系统的正常工作。

④实现方式及结果：最后，我们采用ZigBee连接策略，并根据设计逻辑编写Python和Node.js程序，实现了物联网网关系统的搭建，测试结果表明，网关系统可以稳定连接ZigBee节点，高效传输收集数据，并且可以顺利地实现可视化管理，为物联网系统的建立提供了可靠的基础。

综上所述，本报告介绍了基于树莓派和ZigBee技术的物联网网关的设计与实现。