继计算机、互联网之后物联网崛起掀起了信息产业发展的第三次浪潮，物联网是新一代信息技术的重要组成部分，可以看做是互联网的升级与发展，物联网简而言之就是“物物相连的互联网”，在上次概述中我们说到物联网的结构可分为三层：感知层、网络层和应用层，其中连接感知层和网络层的关键技术就是物联网网关。在物联网时代中，物联网网关将会是其中至关重要的环节。
【物联网网关的概念】
物联网网关作为一个新名词，在未来的物联网时代将会扮演非常重要的角色，它将成为连接感知网络与传统通信网络的纽带，作为网关设备，物联网网关可以实现感知与通信网络，以及不同类型感知网络之间的协议转换，既可以实现广域互联，也可以实现局域互联，此外物联网网关还需要具备设备管理功能，运营商通过物联网网关设备可以管理底层的各感知节点，了解各节点的相关信息，并实现远程控制。
【物联网网关的形态】
从物联网网关的定义来看，物联网网关很难以某种相对固定的形态出现。总体说凡是可以起到将感知层采集到的信息通过此终端的协议转换发送到互联网的设备都可以算作物联网网关。形态可以盒子状也可以是平板电脑，可以有显示屏幕的交互式形态，也可以是封闭或半封闭的非交互形态。
【物联网网关的功能】
物联网网关具备以下几个功能：
1.广泛的接入能力
目前用于近程通信的技术标准很多，常见的传感网技术包括ZigBee、Z-Wave、RUBEE、WirelessHART、IETF6wPAN\AM’/ANrr+、Wibree、] nSTeOND等。各类技术主要针对某一类应用展开，之间缺乏兼容性和体系规划，如：Z.Wave主要应用于无线智能家庭网络，RUBEE适用于恶劣环境，WirelessHART主要集中在工业监控领域，实现各种通信技术标准的互联互通，成为物联网网关必须要解决的问题。是针对每种标准设计单独的网关，在通过网关之间的统一接口实现，还是采用标准的适配层、不同技术标准开发相应的接口实现。
2.协议转换能力
从不同的感知网络到接入网络的协议转换，将下层的标准格式的数据统一封装，保证不同的感知网络的协议能够变成统一的数据和信令;将上层下发的数据包解析成感知层协议可以识别的信令和控制指令。
3.可管理能力
物联网网关作为网络相连的网元，其本身具备一定的管理能力，包括注册登录管理、权限管理、任务管理、远程控制、远程升级等。如需要实现全网的可管理，不仅要实现网关设备本身的管理，还要进一步通过网关实现子网内各节点的管理，例如获取节点的标识、状态、属性等信息，以及远程唤醒、控制、诊断、升级维护等。尽管根据子网的技术标准不同，协议的复杂性不同，所能进行的管理内容有较大的差异。
【物联网网关的系统设计】
物联网网关可以实现感知网络和基础网络以及不同类型的感知网络之间的协议转换，既可以实现广域互联，也可以实现局域互联。物联网网关设计面向感知网络的异构数据感知环境，为有效屏蔽底层通信差异化进行有效网络融合和数据通信，采用模块化设计、统一数据表示、统一地址转换等实现。下面从物联网网关的层次结构、信息交互流程和系统实现3个当面来进行阐述。
1.层次结构
物联网网关支持感知延伸设备之间的多种通信协议和数据类型，实现多种感知延伸设备之间数据通信格式的转换，对上传的数据格式进行统一，同时下达到感知延伸网络的采集或控制命令进行映射，产生符合具体设备通信协议的消息。物联网网关对感知延伸设备进行统一控制与管理，向上层屏蔽感知层延伸网络的异构性，共分为4层，分别为业务服务层、标准消息构成层、协议适配层和感知延伸层。
1)业务服务层
业务服务层由消息接收模块和消息发送模块组成。消息接收模块负责接收来自物联网业务运营管理系统的标准消息，将消息传递给标准消息构成层。消息发送模块负责向业务运营管理系统可靠地传送感知延伸网络所采集的数据消息。该层接收与发送的消息必须符合标准的消息格式。
2)标准消息构成层
标准消息构成层由消息解析模块和消息转换模块组成。消息解析模块解析来自业务服务层的标准消息，调用消息转换模块将标准消息转换为底层感知延伸设备能够理解的依赖于具体设备通信协议的数据格式。当感知延伸层上传数据时，该层的消息解析模块则解析依赖于具体设备通信协议的消息，调用消息转换模块将其转换为业务服务层能够接收的标准格式的消息。消息构成层是物联网网关的核心，完成对标准消息以及依赖于特定感知延伸网络的消息的解析，并实现两者之间的相互转换，达到统一控制和管理底层感知延伸网络，向上屏蔽底层网络通信协议异构性的目的。
3)协议适配层
协议适配层保证不同的感知延伸层协议能够通过此层变成格式统一的数据和控制信令。
4)感知延伸层
此层面向底层感知延伸设备，包含消息发送与消息接收两个子模块。消息发送模块负责将经过消息构成层转换后的可被特定感知延伸设备理解的消息发送给底层设备。消息接收模块则接收来自底层设备的消息，发送至标准消息构成层进行解析。
感知延伸网络由感知设备组成，包括射频RFID、GPS、视频监控系统、各类型传感器等。感知延伸设备之间支持多种通信协议，可以组成Lonworks和Zigbee以及其他多种感知延伸网络。
2.信息交互流程
1)最终用户产生符合标准数据格式的消息，并将其发送至网关业务服务层的消息接收模块。
2)业务服务层消息接收模块将标准消息发送至标准消息构成层的消息解析模块。
3)消息解析模块调用相应的消息转换功能，将标准信息转换为依赖于具体设备通信协议的消息。
4)消息解析模块将转换为依赖于具体设备通信协议的消息传送至感知延伸服务层的消息发送模块。
5)感知延伸服务层的消息发送模块选择适合的传输方式，将依赖设备通信协议的特定消息发送至具体的底层设备。
6)底层设备根据特定消息执行信息采集操作，并将结果返回给网关感知延伸服务层的消息接收模块。
7)网关的感知延伸服务层的消息接收模块将依赖设备通信协议的特定消息传送至标准消息构成层的消息解析模块。
8)消息解析模块调用信息转换模块，将依赖于设备通信协议的特定消息转换为标准消息。
物联网网关解决了物联网网络内不同设备无法统一控制和管理的问题，达到屏蔽底层通信差异的目的，并使得最终用户无需知道底层设备的具体通信细节，实现对不同感知延伸层的统一访问。
3.系统设计
基于物联网的典型应用结构如图所示。无线传感器节点采集相应数据信息，通过无线多跳自组织方式将数据发送到网关，固定式阅读器读取RFID标签内容发送到网关;网关将这些数据通过WCDMA网络发送到服务器，服务器对这些数据进行处理、存储，并提供一个信息平台，供用户(包括PC用户和手机用户)使用。
在物联网网关设计时，采用模块化思想，设计面向不同感知网络和基础网络，实现通用低成本的网关，按照模块化的思想，将物联网网关系统分为数据汇集模块、处理/存储模块、接入模块和供电模块。如图所示。
数据汇聚模块：实现物理世界数据采集或者汇聚。
处理/存储模块：是网关的核心模块，它实现协议转换、管理、安全等各个方面的数据处理及存储。
接入模块：将网关接入广域网，可能采用的方式包括有线(以太、ADSL、FTTx等)、无线(WIFI、GPRS、3G和卫星等)。
供电管理模块：负责整套系统的电源供给，系统的稳定运行与电源模块的稳定性能关系密切，此处设计的电源模块兼有热插拔和电压转换功能。可能的供电方式包括市电、太阳能、蓄电池等。
【物联网网关的应用方向】
有物联网应用的地方，必然有物联网网关的存在。通过连接感知层的传感器、射频(RFID)、微机电系统(MEMS)、智能嵌入式终端，物联网网关的应用将遍及智能交通、环境保护、政府工作、公共安全、平安家具、智能消防、工业监测、环境监测、路灯照明管控、景观照明管控、楼宇照明管控、广场照明管控、老人护理、个人健康、花卉栽培、水系监测、食品溯源、敌情侦查和情报搜集等多个领域。不同的应用方向的物联网网关所使用的协议与网关形态协议会不同差异，但它们基本功能都是把感知层采集到的各类信息通过相关协议转换到形成高速数据传递到互联网，同时实现一定管理功能。
