物联网解决方案的典型架构通常比大多数企业系统的架构复杂得多。增加物联网系统复杂性的一个主要因素是驻留在数据中心的后端服务。有了物联网解决方案，我们必须处理在该领域工作的无数设备。由于这些设备的性质与Web，桌面甚至移动客户端差异很大，因此我们需要一个中间架构元素来充当现场设备和企业数据中心之间代理，即物联网网关。
为什么需要IoT网关?
将网关引入您的物联网架构背后的主要原因是什么?小隐通过探讨网关架构如何运作的一些最重要方面来阐明这个问题。
首先，传感器在网络连接方面的能力非常有限。你的传感器可能会使用蓝牙低功耗(BLE)，就像市场上的大多数信标一样，某些传感器还可能使用ZigBee协议提供连接。在局域网(LAN)，家庭局域网(HAN)或个人局域网(PAN)中还可以有许多其他协议。所有这些协议都有一个共同点——它们无法直接连接到广域网(WAN)或Internet等大型网络。我们需要一个网关，通过使用WiFi，GSM或其他类型的连接，作为传感器提供与外部网络的单点联系。
网关不仅仅是将数据从传感器转发到后端服务的转储代理。在将信息发送到数据中心之前，需要物联网网关来对现场信息进行预处理。这种预处理包括消息过滤和聚合。
网关还应作为单一访问点来监视操作区域的选定区域。监控软件不应该连接到每个传感器，它只应在网关层面进行监控，而网关又负责从传感器收集所有必要的指标。
常见架构
以下网关架构图是最常见的架构设计，其中网关本身未配备传感器。设备上安装的网关软件负责从传感器收集数据，预处理数据，并将结果发送到数据中心。
再如：
网关软件
软件应用程序是网关的核心。网关软件负责从传感器收集消息并适当地存储它们，直到它们可以被预处理并发送到数据中心。
由于网关设备通常在现场操作，所以应该为远非理想的工作条件做好准备。例如，网关软件应该准备好停电或其他可能导致网关处理中断的操作。电源返回设备后，网关软件应自动启动并自动启动，并且应该从中断点开始继续工作。
网关软件也应足够智能，以正确处理系统日志记录。它必须在设备上存储的日志条目数和发送到数据中心的日志条目数之间找到适当的平衡点。
软件安装和更新有三种主要方法：
- ***种方法是在网关磁盘(或存储卡)上预安装软件。
- 第二种方法是服务器启动的引导程序。在这种模式下，软件管理服务器与网关设备通信，并为其部署适当版本的软件。
- 第三种方法是客户端启动的引导程序。此模式假定网关负责连接到中央存储库服务器并下载适当版本的软件。在这种情况下，网关需要安装轻量级引导软件，以便它可以与软件管理服务器通信。此方法是***可扩展性的方法，因为它不需要对部署操作进行任何集中协调。每个网关设备在打开电源后立即下载软件。
物联网网关的一个非常重要的特性是能够通过无线方式下载更新。请记住，将网关软件安装到设备上并将其交付到现场后，您在网关软件维护方面的功能非常有限。从安全角度来看，通过无线方式下载软件更新的能力尤其重要，因为它可能会影响关键安全修复程序的交付时间。
传感器
如果说软件应用程序是网关的核心，那么传感器就是网关的眼睛和耳朵。传感器是可以测量现实世界某些方面的小型硬件设备。传感器收集的常见数据类型包括温度，GPS坐标，湿度，气压等。
网关从传感器收集的数据通常很小。例如，传感器测量的温度的当前值仅为十进制数。GPS坐标是两个十进制数字，代表经度和纬度。
虽然传感器本身可以经常生成消息，但重要的是预测我们真正需要从传感器收集多少消息。例如，我们可以每毫秒读取传感器的温度，但在测量温度变化时我们真的需要这种精度吗?在大多数情况下，每秒读取传感器值几次就足够了，因为我们对更长时间内的度量标准更感兴趣。网关软件通常定期轮询传感器数据。良好的网关软件允许我们轻松配置每个传感器的轮询间隔。你绝对不希望将不必要的传感器数据放入网关，因为过时的消息会占用受限网关设备的宝贵处理能力。
网关数据传输
通常，网关使用GPS，WiFi或以太网连接到Internet。一些网关也可以在GPS和WiFi模式下工作(例如，安装在车辆中的网关)。通常，非GPS连接优先发送数据，因为它不需要订购付费移动计划。一些网关将不断连接到廉价的本地网络，但那些使用GPS连接的网关在发送到数据中心的数据方面应该是比较保守的。网关应针对其收集的数据应用业务逻辑，以了解应通过昂贵的GPS网络发送哪些消息，以及哪些数据可以缓存在设备上以进行延迟离线处理。
结语
网关是每个物联网解决方案的关键组成部分。在我们决定购买哪种硬件作为网关平台之前，我们需要花点功夫分析一下有效负载的数据格式，并尝试过滤掉或汇总尽可能多的数据，然后再发送数据中心的网关。总之，网关软件和管理基础架构的选择是将很大程度上决定系统的总体运维成本。
