工业网关和工业物联网网关

2.3.1    根本功用
所谓网关，首要负责两个异质网络的衔接，这在工业物联网场景中尤其常见，由于传感网络常常选用的是和通用的网络层（长输网）完全不同的电气信号和协议。工业网关的根本功用组成如图2-1。

2.3.1.1    感知层信号接口
首要承当对接传感网内各设备的信号的任务。该模块包含对接不同电气信号的硬件接口，也包含对应的数据收集和指令发送的软件。为了应对感知层的复杂性，工业网关的出产企业一般会依据其目标运用领域的不同，装备感知层信号接口的一个硬件接口和协议组合。
2.3.1.2    网络层信号接口
首要承当对接网络层的信号的任务。相对感知层信号接口而言，网络层信号接口一般相对简略得多，由于一般整个体系中只需求一种标准的长输网络及其协议，所以对应的硬件接口和数据收发软件都相对单一。不过这并不是说只能支撑一种，在实际运用中，工业网关的出产企业为了产品的通用性往往设计成能够支撑多种长输网络的方法。详细的方法，能够是多种接口同时装备的方法，也能够是将产品设计成插卡可装备的方法，让用户挑选不同的装备在出厂的时分装备好。
2.3.1.3    数据处理
设备端的数据处理首要处理的是数据失配问题。也就是说，服务端需求的数据的范围、频率、完整性等方面的差异。数据处理的目的是整理输入接口进入的数据，转化成适合输出的数据方法并推送到输出接口。这里的输入方和输出方即能够由设备端扮演，也能够由服务端扮演，因此数据的活动是双向的，并且因数据的类型不同也有所区别。
2.3.1.4    就地数据库
处理后的数据在某些场景下还需求存储在网关本地的数据库内，以便复杂的数据处理流程或许其他的就地事务逻辑处理而运用。由于工业网关一般归于嵌入式核算设备，所以此类数据库一般也选用嵌入式数据库。嵌入式数据库功用较为简略，一般有内存缓冲以提高存取速度。
2.3.1.5    就地事务逻辑
首要是处理与网关所相关的那部分传感网所衔接的设备、传感器和执行器有关的部分体系的事务逻辑。不同网关的就地事务逻辑模块的丰富和复杂程度差异较大，如果一个工业网关中没有这部分功用模块，则常常被称为数据透传式的网关，或许称为协议转换器、通讯办理机。对就地事务逻辑的详细描述，可参见“边际核算”。
2.3.1.6    其他功用
除了以上首要模块，一个网关还往往装备其功用的用户操作界面，能够选用按键、命令行（经过telnet或串口）或许图形界面的模式（如内置有WEBServer乃至带有面板）。如果网关具有就地事务逻辑，或许还需求向其加载本地事务逻辑所需求的脚本文件、装备文件的工具。
另一类及其重要的模块就是安全模块。与一般的网络设备相同，安满是必不可少的设计考量。除了要抵御来自外部的网络进犯，还要考虑设备接入服务端时的身份认证问题，也就是说，只有合法的设备才干衔接服务端。这就要求每个设备端成员（工业网关或智能设备）必须有唯一的辨认标志和授权标志才干进入工业物联网，不然能有或许会被冒名的外部歹意设备接入，然后干扰整个体系的正常运转。同样地，设备也只能接入合法的服务端，不然会被歹意冒用身份的服务端干扰设备的正常作业。
工业网关作为长途设备，其自保护性也很重要。一般要求其应利用本身衔接服务端的优势，能够从服务端自动下载本身的软件更新包并完结更新，一些设定和装备作业也应该能够经过长途登录来完结，然后下降派驻人员现场保护的成本，并提高对用户需求的响应速度。
2.3.2    技术完成
工业网关一般采纳嵌入式架构来完成。体系依据设计所支撑的电气接口种类装备有需求的接口硬件。处理器或许采纳专用的SoC，比方基于ARM、MIPS等架构的，也或许是通用的PC架构的低端Intel X86CPU。同时还要装备必要数量的内存和存储设备，以便支撑核算和保存数据和装备参数。操作体系常见为各种嵌入式操作体系，其间Linux现在较为盛行。作为通讯办理设备，天然需求装备必要种类的通讯协议解析模块。通讯协议解析依据协议和操作体系的特色，或许是用户态的进程，也或许是操作体系内核态的进程。然后是作为整个网关中心的数据处理模块。数据处理模块首要由软件和主处理器完成，但是不排除在某些场景下为了加快而选用GPU等协处理器。事务逻辑和嵌入式数据库归于可选部分，另外配有必要的用户界面和其他运用。安全机制在各个层面都应该有适当的表现。

在软件部分的编程言语上，关于这种核算才能较低但有一定实时性要求的嵌入式设备，C/C++一般是首选，但是这并没有挡住开发者们在网关中运用shell、java、Python等高档言语的热心。由于在用户装备界面等低频操作中，运用这些高档言语的开发功率较高，而这些低频操作中即便性能较差也并不会形成日常运转的性能问题。在现场传感层由于用户的事务流程的不稳定性而不得不跟着改动的场景中，网关也不得不随之改动装备乃至需求一定的现场二次开发，这种高档言语提供的快速开发才能或许就愈加必要了。

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