物聯(lián)網(wǎng)分為云端、傳輸層、傳感器層，物聯(lián)網(wǎng)通訊網(wǎng)關(guān)（以下簡(jiǎn)稱網(wǎng)關(guān)）是起到將傳感器層的數(shù)據(jù)傳送到云端的通訊轉(zhuǎn)發(fā)功能。如果傳感器和網(wǎng)關(guān)是兩個(gè)獨(dú)立設(shè)備，一般中間采用RS485、RS232、4～20mA模擬量、數(shù)字量輸入、數(shù)字量輸出等方式。無(wú)論哪種接口方式，網(wǎng)關(guān)起到了將采集的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為T(mén)CP/IP協(xié)議數(shù)據(jù)的功能。除此之外，為了滿足目前物聯(lián)網(wǎng)的需求，這類網(wǎng)關(guān)最好具備如下特色功能。上海卓嵐ZLAN1043網(wǎng)關(guān)單芯片已經(jīng)具備如下的六大特色功能。
一、支持注冊(cè)包和心跳包。所謂注冊(cè)包就是當(dāng)TCP連接建立的時(shí)將設(shè)備的ID信息發(fā)送到云端的數(shù)據(jù)包，它起到讓云端識(shí)別設(shè)備的作用。心跳包就是在通訊的過(guò)程中發(fā)送給云端，讓鏈路保持通暢，并且讓云端知道設(shè)備在線的數(shù)據(jù)包。網(wǎng)關(guān)設(shè)計(jì)中應(yīng)該包含注冊(cè)包和心跳包功能。一般注冊(cè)包有幾種形式：（1）簡(jiǎn)單的在TCP連接建立后發(fā)送6字節(jié)的MAC地址。（2）TCP連接后發(fā)送幾十個(gè)字節(jié)的注冊(cè)信息。（3）在每次數(shù)據(jù)發(fā)送前面增加6字節(jié)的MAC地址，此方法常常在UDP通訊方式下采用。
二、支持自主采集和協(xié)議解析。為了降低云端的計(jì)算量，目前越來(lái)越有一種趨勢(shì)是將數(shù)據(jù)的計(jì)算、存儲(chǔ)放到設(shè)備端，即“邊緣計(jì)算”。ZLAN1043芯片具有一種“協(xié)議轉(zhuǎn)換方法”（已申請(qǐng)專利），它能夠（1）實(shí)現(xiàn)任何設(shè)備協(xié)議的互相轉(zhuǎn)化，例如將私有的儀表協(xié)議轉(zhuǎn)化為Modbus協(xié)議。（2）同時(shí)可以代替云端對(duì)儀表進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。這些功能的實(shí)現(xiàn)只需要編寫(xiě)一個(gè)轉(zhuǎn)化描述文本即可，無(wú)需定制開(kāi)發(fā)固件。這使得通訊網(wǎng)關(guān)可以翻譯大量傳感設(shè)備協(xié)議實(shí)現(xiàn)和云端的對(duì)接。
三、支持MQTT協(xié)議。MQTT作為一種訂閱發(fā)布的通訊協(xié)議，非常適合云端和設(shè)備之間的數(shù)據(jù)交互和存儲(chǔ)，自從提出以來(lái)已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用。隨著物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，各類平臺(tái)和通訊協(xié)議層出不窮，需要有一個(gè)規(guī)范的通訊協(xié)議來(lái)整合這些設(shè)備和平臺(tái)，其中MQTT是一個(gè)被很多云端服務(wù)器所采用的協(xié)議，僅次于Modbus協(xié)議。它采用的主題訂閱的形式，多個(gè)設(shè)備可共享相同感興趣的信息。卓嵐的ZLAN1043支持將串口數(shù)據(jù)直接轉(zhuǎn)化為MQTT協(xié)議數(shù)據(jù)。
四、支持以HTTP的GET和POST方式提交數(shù)據(jù)。傳統(tǒng)的TCP/IP私有協(xié)議往往需要設(shè)備和云端做一個(gè)非常密切的協(xié)議配合，需要繁瑣的調(diào)試。而云端采用Web服務(wù)器架構(gòu)的時(shí)候，設(shè)備通過(guò)類似瀏覽器的GET和POST指令方式可以有效的提交數(shù)據(jù)，從而讓服務(wù)器的協(xié)議設(shè)計(jì)變得相當(dāng)簡(jiǎn)單。網(wǎng)關(guān)可以將采集數(shù)據(jù)以GET/POST變量值的方式直接提交給WEB服務(wù)器。
五、支持P2P（點(diǎn)對(duì)點(diǎn)）通訊。P2P是一個(gè)分散的通訊結(jié)構(gòu)，相比于云平臺(tái)的集中式的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)來(lái)說(shuō)，P2P的方式可以支撐更多的設(shè)備節(jié)點(diǎn)。因?yàn)槊總€(gè)設(shè)備之間的通訊無(wú)需通過(guò)云平臺(tái)中轉(zhuǎn)。P2P技術(shù)在物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)中應(yīng)用時(shí)，實(shí)際提供了一種“透明傳輸”協(xié)議，可以讓用戶隨時(shí)隨地通過(guò)設(shè)備ID尋找到這個(gè)設(shè)備，并和設(shè)備進(jìn)行“透明傳輸”。比如PLC串口連接P2P串口服務(wù)器（專利號(hào)ZL.2014 1 0088010.5）后就可以隨時(shí)隨地像本地一樣對(duì)設(shè)備讀取數(shù)據(jù)和下載程序，本地計(jì)算機(jī)可以虛擬一個(gè)串口來(lái)和本地計(jì)算機(jī)的PLC上位機(jī)通訊。虛擬串口和P2P串口服務(wù)器建立一個(gè)P2P透明傳輸通道。
六、安全和加密。防止未授權(quán)的設(shè)備連接到云端，防止設(shè)備連接到仿冒的云端并發(fā)送數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)防監(jiān)聽(tīng)，這些數(shù)據(jù)安全問(wèn)題越來(lái)越受到重視。這就需要進(jìn)行設(shè)備、云端的雙向身份驗(yàn)證和數(shù)據(jù)加密。
總之物聯(lián)網(wǎng)中的通訊網(wǎng)關(guān)并不是一個(gè)簡(jiǎn)單“透明傳輸”的串口轉(zhuǎn)TCP/IP設(shè)備。以上功能特點(diǎn)，都已經(jīng)在ZLAN1043通訊網(wǎng)關(guān)單芯片中實(shí)現(xiàn)，可以有效提高通訊網(wǎng)關(guān)和云端的對(duì)接速度，規(guī)范化協(xié)議，并且替代云端實(shí)現(xiàn)邊緣計(jì)算。
