物聯網網關的設計與研究
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1 物聯網網絡架構
物聯網組網采用分層的通信系統(tǒng)架構，包括感知延伸系統(tǒng)、傳輸系統(tǒng)、業(yè)務運營管理系統(tǒng)和各種應用，在不同的層次上支持不同的通信協(xié)議，如圖1所示。 感知延伸系統(tǒng)包括感知和控制技術，由感知延伸層設備以及網關組成，支持包括Lonworks、UPnP、Zigbee等通信協(xié)議在內的多種感知延伸網絡。感知設備可以通過多種接入技術連接到核心網，實現數據的遠程傳輸。業(yè)務運營管理系統(tǒng)面向物聯網范圍內的耗能設施，包括了應用系統(tǒng)和業(yè)務管理支撐系統(tǒng)。應用系統(tǒng)為最終用戶提供計量統(tǒng)計、遠程測控、智能聯動以及其他的擴展類型業(yè)務。業(yè)務管理支撐系統(tǒng)實現用戶管理、安全、認證、授權、計費等功能。
2 物聯網網關層次結構
物聯網網關支持感知延伸設備之間的多種通信協(xié)議和數據類型，實現多種感知延伸設備之間數據通信格式的轉換，對上傳的數據格式進行統(tǒng)一，同時對下達到感知延伸網絡的采集或控制命令進行映射，產生符合具體設備通信協(xié)議的消息。物聯網網關對感知延伸設備進行統(tǒng)一控制與管理，向上層屏蔽底層感知延伸網絡的異構性，共分為四層，分別為業(yè)務服務層，標準消息構成層，協(xié)議適配層和感知延伸層，如圖2所示。
2.1 業(yè)務服務層
由消息接收模塊和消息發(fā)送模塊組成。消息接收模塊負責接收來自物聯網業(yè)務運營管理系統(tǒng)的標準消息，將消息傳遞給標準消息構成層。消息發(fā)送模塊負責向業(yè)務運營管理系統(tǒng)可靠地傳送感知延伸網絡所采集的數據信息。該層接收與發(fā)送的消息必須符合標準的消息格式。
2.2 標準消息構成層
由消息解析模塊和消息轉換模塊組成。消息解析模塊解析來自業(yè)務服務層的標準消息，調用消息轉換模塊將標準消息轉換為底層感知延伸設備能夠理解的依賴于具體設備通信協(xié)議的數據格式。當感知延伸層上傳數據時，該層的消息解析模塊則解析依賴于具體設備通信協(xié)議的消息，調用消息轉換模塊將其轉換為業(yè)務服務層能夠接收的標準格式的消息。消息構成層是物聯網網關的核心，完成對標準消息以及依賴于特定感知延伸網絡的消息的解析，并實現兩者之間的相互轉換，達到統(tǒng)一控制和管理底層感知延伸網絡，向上屏蔽底層網絡通信協(xié)議異構性的目的。
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