物(wu)聯(lian)網(wang)(wang)(wang)分為云端(duan)、傳輸層、傳感(gan)器(qi)(qi)層，物(wu)聯(lian)網(wang)(wang)(wang)通訊(xun)網(wang)(wang)(wang)關(guan)（以下(xia)簡稱(cheng)網(wang)(wang)(wang)關(guan)）是起(qi)到將(jiang)傳感(gan)器(qi)(qi)層的(de)數(shu)(shu)據(ju)傳送到云端(duan)的(de)通訊(xun)轉(zhuan)發功(gong)能(neng)。如果(guo)傳感(gan)器(qi)(qi)和(he)網(wang)(wang)(wang)關(guan)是兩個獨立設備(bei)，一般中間采用RS485、RS232、4～20mA模擬(ni)量(liang)、數(shu)(shu)字量(liang)輸入、數(shu)(shu)字量(liang)輸出等方式。無(wu)論哪種接(jie)口方式，網(wang)(wang)(wang)關(guan)起(qi)到了將(jiang)采集(ji)的(de)數(shu)(shu)據(ju)轉(zhuan)化為TCP/IP協(xie)議數(shu)(shu)據(ju)的(de)功(gong)能(neng)。除此之外，為了滿足(zu)目前(qian)物(wu)聯(lian)網(wang)(wang)(wang)的(de)需求，這(zhe)類網(wang)(wang)(wang)關(guan)最好具(ju)備(bei)如下(xia)特色功(gong)能(neng)。上海卓嵐ZLAN1043網(wang)(wang)(wang)關(guan)單(dan)芯片已經具(ju)備(bei)如下(xia)的(de)六大特色功(gong)能(neng)。
一、支(zhi)持(chi)注(zhu)(zhu)冊包(bao)(bao)(bao)(bao)和心(xin)跳包(bao)(bao)(bao)(bao)。所謂注(zhu)(zhu)冊包(bao)(bao)(bao)(bao)就(jiu)是(shi)當(dang)TCP連(lian)接(jie)建立的(de)(de)(de)時將(jiang)設備的(de)(de)(de)ID信息(xi)發(fa)(fa)(fa)送(song)(song)(song)到云(yun)(yun)端的(de)(de)(de)數據包(bao)(bao)(bao)(bao)，它起到讓云(yun)(yun)端識(shi)別設備的(de)(de)(de)作用。心(xin)跳包(bao)(bao)(bao)(bao)就(jiu)是(shi)在(zai)(zai)(zai)通訊的(de)(de)(de)過程中發(fa)(fa)(fa)送(song)(song)(song)給云(yun)(yun)端，讓鏈(lian)路保持(chi)通暢，并且讓云(yun)(yun)端知道(dao)設備在(zai)(zai)(zai)線的(de)(de)(de)數據包(bao)(bao)(bao)(bao)。網(wang)關設計(ji)中應該包(bao)(bao)(bao)(bao)含注(zhu)(zhu)冊包(bao)(bao)(bao)(bao)和心(xin)跳包(bao)(bao)(bao)(bao)功(gong)能。一般注(zhu)(zhu)冊包(bao)(bao)(bao)(bao)有(you)幾種形式(shi)：（1）簡單的(de)(de)(de)在(zai)(zai)(zai)TCP連(lian)接(jie)建立后(hou)發(fa)(fa)(fa)送(song)(song)(song)6字節(jie)的(de)(de)(de)MAC地址。（2）TCP連(lian)接(jie)后(hou)發(fa)(fa)(fa)送(song)(song)(song)幾十個(ge)字節(jie)的(de)(de)(de)注(zhu)(zhu)冊信息(xi)。（3）在(zai)(zai)(zai)每(mei)次數據發(fa)(fa)(fa)送(song)(song)(song)前面(mian)增加6字節(jie)的(de)(de)(de)MAC地址，此方(fang)法常常在(zai)(zai)(zai)UDP通訊方(fang)式(shi)下采用。
二、支(zhi)持(chi)自(zi)主采集和(he)協(xie)(xie)議(yi)解析(xi)。為了(le)降低云端的(de)計算量(liang)，目前越(yue)來越(yue)有(you)一(yi)(yi)種趨勢(shi)是將數據的(de)計算、存儲放到(dao)設備(bei)端，即“邊(bian)緣計算”。ZLAN1043芯片具有(you)一(yi)(yi)種“協(xie)(xie)議(yi)轉(zhuan)(zhuan)換方(fang)法”（已申(shen)請專利），它能(neng)夠（1）實(shi)現任何(he)設備(bei)協(xie)(xie)議(yi)的(de)互相轉(zhuan)(zhuan)化(hua)，例(li)如將私有(you)的(de)儀表協(xie)(xie)議(yi)轉(zhuan)(zhuan)化(hua)為Modbus協(xie)(xie)議(yi)。（2）同時可以(yi)代替云端對儀表進行(xing)數據采集。這(zhe)(zhe)些(xie)功能(neng)的(de)實(shi)現只需要編寫一(yi)(yi)個轉(zhuan)(zhuan)化(hua)描述文本(ben)即可，無需定制開發固件。這(zhe)(zhe)使得通訊網關(guan)可以(yi)翻譯(yi)大量(liang)傳(chuan)感設備(bei)協(xie)(xie)議(yi)實(shi)現和(he)云端的(de)對接。
三、支持MQTT協(xie)(xie)議(yi)(yi)(yi)。MQTT作(zuo)為一(yi)(yi)種(zhong)訂閱發布的(de)通訊協(xie)(xie)議(yi)(yi)(yi)，非常適合(he)云(yun)端和設備(bei)(bei)(bei)之(zhi)間(jian)的(de)數(shu)據交互和存儲，自(zi)從提出(chu)以來已經得到了廣泛的(de)應用。隨著物(wu)聯網的(de)發展(zhan)，各類(lei)平臺(tai)(tai)和通訊協(xie)(xie)議(yi)(yi)(yi)層出(chu)不(bu)窮，需(xu)要有(you)一(yi)(yi)個規范的(de)通訊協(xie)(xie)議(yi)(yi)(yi)來整合(he)這些設備(bei)(bei)(bei)和平臺(tai)(tai)，其中MQTT是一(yi)(yi)個被很多云(yun)端服務器所采(cai)(cai)用的(de)協(xie)(xie)議(yi)(yi)(yi)，僅次于Modbus協(xie)(xie)議(yi)(yi)(yi)。它采(cai)(cai)用的(de)主題(ti)訂閱的(de)形式(shi)，多個設備(bei)(bei)(bei)可共(gong)享相同感(gan)興趣的(de)信息。卓嵐(lan)的(de)ZLAN1043支持將(jiang)串口數(shu)據直(zhi)接轉化為MQTT協(xie)(xie)議(yi)(yi)(yi)數(shu)據。
四、支持(chi)以HTTP的(de)(de)GET和POST方式提交數(shu)據(ju)。傳統的(de)(de)TCP/IP私有(you)協(xie)議(yi)(yi)往往需(xu)要設備和云端做一個(ge)非常密切的(de)(de)協(xie)議(yi)(yi)配合，需(xu)要繁瑣的(de)(de)調試。而云端采用Web服(fu)(fu)務器架構的(de)(de)時候，設備通過類似瀏覽器的(de)(de)GET和POST指令方式可以有(you)效的(de)(de)提交數(shu)據(ju)，從而讓(rang)服(fu)(fu)務器的(de)(de)協(xie)議(yi)(yi)設計變得相當簡單。網關可以將采集數(shu)據(ju)以GET/POST變量值的(de)(de)方式直接提交給WEB服(fu)(fu)務器。
五、支(zhi)持(chi)P2P（點對(dui)點）通訊。P2P是一(yi)個(ge)(ge)分散的通訊結構，相比于(yu)云平臺的集中(zhong)式的數據(ju)轉發、數據(ju)存儲來(lai)說(shuo)，P2P的方式可以支(zhi)撐更(geng)多的設備節點。因為每個(ge)(ge)設備之間的通訊無需通過云平臺中(zhong)轉。P2P技術在(zai)物(wu)聯網網關中(zhong)應(ying)用時，實際提(ti)供(gong)了一(yi)種“透(tou)明傳(chuan)(chuan)輸”協議(yi)，可以讓用戶隨(sui)時隨(sui)地通過設備ID尋找到這個(ge)(ge)設備，并和(he)設備進行(xing)“透(tou)明傳(chuan)(chuan)輸”。比如(ru)PLC串口(kou)(kou)(kou)(kou)(kou)連接(jie)P2P串口(kou)(kou)(kou)(kou)(kou)服(fu)務器（專利號ZL.2014 1 0088010.5）后(hou)就可以隨(sui)時隨(sui)地像(xiang)本(ben)地一(yi)樣對(dui)設備讀取數據(ju)和(he)下載(zai)程序，本(ben)地計(ji)算(suan)機(ji)可以虛擬一(yi)個(ge)(ge)串口(kou)(kou)(kou)(kou)(kou)來(lai)和(he)本(ben)地計(ji)算(suan)機(ji)的PLC上位機(ji)通訊。虛擬串口(kou)(kou)(kou)(kou)(kou)和(he)P2P串口(kou)(kou)(kou)(kou)(kou)服(fu)務器建立一(yi)個(ge)(ge)P2P透(tou)明傳(chuan)(chuan)輸通道。
六、安全和(he)加密。防止(zhi)未授權(quan)的設備連(lian)接(jie)到云(yun)端(duan)，防止(zhi)設備連(lian)接(jie)到仿(fang)冒(mao)的云(yun)端(duan)并發送數(shu)(shu)據，數(shu)(shu)據防監聽，這(zhe)些數(shu)(shu)據安全問題(ti)越(yue)來越(yue)受(shou)到重視。這(zhe)就需要進行設備、云(yun)端(duan)的雙向身份驗證(zheng)和(he)數(shu)(shu)據加密。
總之物聯網中的通訊網關(guan)并不是一個簡單(dan)“透明傳(chuan)輸”的串口(kou)轉TCP/IP設備。以上功能特點，都已經在ZLAN1043通訊網關(guan)單(dan)芯片(pian)中實現(xian)，可以有效提高通訊網關(guan)和云端的對(dui)接速度，規范(fan)化協(xie)議，并且替代云端實現(xian)邊緣計算(suan)。
