物联网网关架构

物联网解决方案的典型架构通常比大多数企业系统的架构复杂得多。增加物联网系统复杂性的一个主要因素是，数据中心中的后端服务实际上只是更大的物联网图景的一部分。使用物联网解决方案，必须处理大量在现场工作的设备。由于这些设备的性质与Web、台式机甚至移动客户机非常不同，因此需要一个中间体系结构，充当现场设备世界和企业数据中心之间的代理。简而言之就是需要物联网网关。

为什么需要物联网网关

首先，传感器在网络连接方面通常具有非常有限的能力。 传感器可能会使用蓝牙低功耗（BLE），就像市场上的大多数信标一样; 某些传感器还可能使用ZigBee协议提供连接。 在局域网（LAN），家庭局域网（HAN）或个人局域网（PAN）中还可以找到许多其他协议。 所有这些协议都有一个共同点：它们无法直接连接到广域网（WAN）或Internet等大型网络。 因此需要一个网关，通过使用WiFi，GSM或其他类型的连接，可以为您的传感器提供与外部网络的单点联系。

网关不仅仅是将数据从传感器转发到后端服务的转储代理。将传感器收集到的所有信息发送到数据中心在性能和网络利用率方面都是非常无效的。在将信息发送到数据中心之前，需要一个物联网网关对现场信息进行预处理。这种预处理包括消息过滤和聚合。

网关还应充当单个访问点，用于监视操作字段的选定区域。不需要使用监视软件连接到每个传感器；只监视网关更容易，网关反过来负责从传感器收集所有必要的数据。

体系结构概述

安装在设备上的网关软件负责从传感器收集数据，对数据进行预处理，并将结果发送到数据中心。其中一些传感器位于网关设备上，它可能存在于网关的嵌入式传感器可以包括GPS单元或使用GPIO接口连接到网关的温度传感器等选项。

网关软件

软件应用程序是网关的核心。网关软件负责收集来自传感器的信息，并将其适当存储，直到可以对其进行预处理和发送到数据中心。网关软件决定在给定处理阶段的数据是临时的、持久的保存在内存中的。

网关软件的设计应考虑到故障和灾难恢复。由于网关设备通常在现场操作，因此您应该为不理想的工作条件做好准备。例如，应为断电或可能导致网关处理中断的其他操作准备网关软件。网关软件应在电源恢复后立即自动启动，并从中断点继续工作。

网关软件还应该足够智能，能够正确处理系统日志记录。它必须在存储在设备上的日志条目数和发送到数据中心的日志条目数之间找到正确的平衡。

软件安装和更新

网关软件如何进入设备？这个问题有三种主要的解决方法。

第一种方法是在网关磁盘（或存储卡）上预安装软件。这种方法称为工厂引导程序。如果解决方案包含大量网关，则此技术无法很好地扩展。

第二种方法是服务器启动的引导。在此模式下，中央软件管理服务器与网关设备通信，并向其部署正确版本的软件。这种方法比工厂引导扩展得更好，但是仍然需要在服务器端启动部署操作。

第三种方法是客户端启动的引导程序。此模式假定网关负责连接到中央存储库服务器并下载适当版本的软件。在这种情况下，网关需要安装轻量级引导软件，以便它可以与软件管理服务器通信。此方法是最具可扩展性的方法

物联网网关的一个非常重要的特性是能够通过无线方式下载更新。 将网关软件安装到设备上并将其交付到现场后，网关软件维护方面的功能非常有限。 从安全角度来看，通过无线方式下载软件更新的能力尤其重要，因为它可能会影响关键安全修复程序的交付时间。

因为它不需要对部署操作进行任何集中协调。每个网关设备在打开电源后应该立即下载软件。