物联网网关设计.pptx

物联网的意义当今的电脑以及互联网几乎完全依赖于人类来提供信息。互联网上大约有50PB(一个PB为1,024 TB)的数据，其中大部分最初由人来获取和创建的，通过打字、录音、照相或扫描条码等方式。传统的互联网蓝图中忽略了为数最多并且最重要的节点人。而问题是，人的时间、精力和准确度都是有限的，他们并不适于从真实世界中截获信息。这是一个大问题。我们生活于一个物质世界中，想法和信息很重要，但物质世界是更本质的。当今的信息技术如此依赖于人产生的信息，以至于我们的电脑更了解思想而不是物质。如果电脑能不借助我们的帮助，就获知物质世界中各种可以被获取的信息，我们将能够跟踪和计量那些物质，极大地减少浪费、损失和消耗。我们将知晓物品何时需要更换、维修或召回，他们是新的还是过了有效期。物联网有改变世界的潜能，就像互联网一样，甚至更多。”1PB相当于1024TB。即1PB=1024 TB=1024*1024 GB 第1页/共14页物联网应用的领域应用领域:1、物流：物流过程中的货物追踪，信息自动采集，仓储应用，港口应用，邮政，快 递 2、零售：商品的销售数据实时统计，补货，防盗 3、制造业：生产数据的实时监控，质量追踪，自动化生产 4、服装业：自动化生产，仓储管理，品牌管理，单品管理，渠道管理 5、医疗：医疗器械管理，病人身份识别，婴儿防盗 6、身份识别：电子护照，身份证，学生证等各种电子证件。7、防伪：贵重物品（烟，酒，药品）的防伪，票证的防伪等 8、资产管理：各类资产（贵重的或数量大相似性高的或危险品等)9、交通：高速不停车，出租车管理，公交车枢纽管理，铁路机车 识别等 10、食品：水果，蔬菜，生鲜，食品等保鲜度管理 11、动物识别：训养动物，畜牧牲口，宠物等识别管理 12、图书馆：书店，图书馆，出版社等应用 13、汽车：制造，防盗，定位，车钥匙 14、航空：制造，旅客机票，行李包裹追踪 15、军事：弹药，枪支，物资，人员，卡车等识别与追踪 16、其它：第2页/共14页物联网系统设备第3页/共14页物联网采集节点传感器采集电路供电单元MCU处理器RF模块IIC/SPITTL/232TX/RXFLASH第4页/共14页物联网组网协议ZigBee堆栈是在IEEE 802.15.4标准基础上建立的，定义了协议的MAC(介质)和PHY（物理）层。ZigBee设备应该包括IEEE802.15.4(该标准定义了RF射频以及与相邻设备之间通信)的PHY和MAC层，以及ZigBee堆栈层：网络层(NWK)、应用层和安全服务提供层。给出了这些组件的概况。第5页/共14页物联网网关什么是网关？网关(Gateway)又称网间连接器、协议转换器。网关在传输层上以实现网络互连，是最复杂的网络互连设备，仅用于两个高层协议不同的网络互连。网关的结构也和路由器类似，不同的是互连层。网关既可以用于广域网互连，也可以用于局域网互连。第6页/共14页物联网网关模块Zigbee汇集器GPRS模块/WCDMA模块/Wi-Fi模块电源管理模块天线天线RS232FLASH有线网关无线网关SIM卡时钟第7页/共14页GPRS DTU工作过程描述GPRS DTU上电后，首先读出内部FLASH中保存的工作参数（包括GPRS拨号参数，串口波特率，数据中心IP地址等等，事先已经配置好）。GPRS DTU登陆GSM网络，然后进行GPRS PPP拨号。拨号成功后，GPRS DTU将获得一个由移动随机分配的内部IP地址(一般是10.X.X.X)。也就是说，GPRS DTU处于移动内网中，而且其内网IP地址通常是不固定的，随着每次拨号而变化。我们可以理解为GPRS DTU这时是一个移动内部局域网内的设备，通过移动网关来实现与外部Internet公网的通信。这与局域网内的电脑通过网关访问外部网络的方式相似。GPRS DTU主动发起与数据中心的通信连接，并保持通信连接一直存在。由于GPRS DTU处于移动内网，而且IP地址不固定。因此，只能由GPRS DTU主动连接数据中心，而不能由数据中心主动连接GPRS DTU。这就要求数据中心具备固定的公网IP地址或固定的域名。数据中心的公网IP地址或固定的域名作为参数存储在GPRS DTU内，以便GPRS DTU一旦上电拨号成功，就可以主动连接到数据中心。第8页/共14页GPRS DTU网关GPRS DTU网关运营商自组网系统GPRS DTU登陆GSM网络，然后进行GPRS PPP拨号。拨号成功后，GPRS DTU将获得一个由移动随机分配的内部IP地址。数据中心的公网IP地址或固定的域名作为参数存储在GPRS DTU内，以便GPRS DTU一旦上电拨号成功，就可以主动连接到数据中心。第9页/共14页Wi-Fi DTUWi-Fi DTUWi-Fi热点自组网系统WiFi 的设置至少需要一个（AP）和一个或一个以上的客户端。AP 每100ms将SSID（服务集标识符）经由beacon（信号台）封包广播一次beacons封包的传输速率是1 Mbit/s，并且长度相当的短，所以这个广播动作对网络效能的影响不大。因为WiFi规定的最低传输速率是1 Mbit/s，所以确保所有的WiFi 客户端端都能收到这个SSID广播封包，client 可以借此决定是否要和这一个SSID的AP连线。使用者可以设定要连线到哪一个SSID。在Wi-Fi模块配置是指定SSID。第10页/共14页多功能网关Wi-Fi热点自组网系统运营商自组网模块通过RS232或TTL链接PCM9375工控机，工控机可选择X86系统或LINUX操作系统，在工控机内安装GPRS驱动、WCDMA驱动、Wi-Fi驱动。只需将在市场上购买的2G/3G或Wi-Fi网卡插入工控机USB端口，在工控机上配置端口设置。上电后工控机根据设置好的链接端口正常链接网络实现通讯。第11页/共14页物联网网关设计总结举例说明了3种网关架构方式和工作原理1.GPRS DTU网关2.Wi-Fi DTU3.多功能网关（工业PC）本次讨论起个抛砖引玉的作用，还 有其它的更好的网关架构，希望后续一起学习探讨。第12页/共14页物联网网关设计谢谢！第13页/共14页感谢您的观看！第14页/共14页