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摘要：年前，網絡邊界的界定清晰并且相當狹窄，連接互聯網的設備類型主要是個人計算機，或者是筆記本電腦或臺式機，要么就是終端平臺。如今，網絡邊界則已經變得更加深入和多樣化，隨著不斷增加廣泛且迅速擴展的各種全新種類互聯性“事物”，人們通常將其稱之為物聯網（IoT）。 年前，網絡邊界的界定清晰并且相當狹窄，連接互聯網的設備類型主要是個人計算機，或者是筆記本電腦或臺式機，要么就是終端平臺。如今，網絡邊界則已經變得更加深入和多樣化，隨著不斷增加廣泛且迅速擴展的各種全新種類互聯性“事物”，人們通常將其稱之為物聯網（IoT）。 據上海.羿歌所認識，現今，“云”通常被用來描述由邊界路由器、交換機、應用交付控制器和服務器組成的一套多樣化硬件，而且在數據中心中還托管著基于服務器的各種應用、數據庫和服務等。采用類似的方式，“霧”（“the fog” ）如今被人們用于描述網絡領域的邊界，物聯網（IoT）的所有新“事物”都存在其中。為了說明構成這個“霧”層的設備規模，統計表明到2016年據預測將會增長到超過60億臺設備，其中包括超過9000萬個網絡節點，涵蓋了簡單的可穿戴傳感器、智能計量表和樓宇自動化控制器到環境管理、安全監控和接入控制設備。到2025年，全球互聯化設備的用戶量預計將會達到500億臺設備，這相當于每個人擁有6.5臺設備。 大多數監視、管理和控制激增的物聯網（IoT）“霧層”設備的應用和服務將會以云作為基礎。物聯網（IoT）網關將會支持運行在“霧層”和云范圍內物聯網（IoT）設備之間的網絡連接性。為了有效達到目的，物聯網（IoT）網關必須能夠支持各種物聯網（IoT）設備使用的局域網連接性媒介和協議，以及連接廣域網（隨后連接到互聯網云應用）所需的連接性和協議。讓我們進一步深入探討一下這些物聯網（IoT）網關的關鍵設計考慮因素： 物理連接性 根據物聯網（IoT）設備的類型，用于支持M2M網絡連接性的“霧”層連接性可以呈現為無線物理層，例如ZigBee、Sub-gigaHertz、Z-Wave、低功耗藍牙、低功耗Wi-Fi或近場通信等。短期受限的設備可以采用有線物理層（例如Home Plug Green PHY）。為了適應“霧”層設備所用的各種連接性解決方案，物聯網（IoT）網關必須提供適用類型的足夠連接端口，以支持連接“霧”層設備所需的調制解調器。“霧”層調制解調器通常所用的連接端口典型屬于低數據速率、串行輸入/輸出（IO）端口，例如UART、SPI或者I2C。 協議支持 除了支持“霧”層設備所用的各種物理層連接性之外，物聯網（IoT）網關必須能夠支持每種類型物聯網（IoT）設備所用的協議。這些協議包括家庭自動化（Home Automation）、智能能源（Smart Energy）、802.11n、6LoPAN和多種其它協議。每種類型的協議需要一定數量的處理工作負載，以便管理每一種協議相關的協議堆棧。 安全性 網絡間傳輸數據的保護需求獲得了一致的認可，如今提供多種機制，可以在接入點、筆記本電腦、使用Wi-Fi或者以太網安全協議等實現這一目標。除了數據加密的功能之外，還要防止引進惡意軟件以降低數據安全性，或者在加密數據之前防止采集未授權數據。這些功能物聯網（IoT）應用中都十分關鍵，在其中許多邊界網絡設備和傳感器都會在各個節點之間捕捉和傳輸特定用戶的數據。因為這種數據直接關系到個人用戶或與其密切聯系，加密數據十分必要。這種行為日益受到法規的監管和監控，在不斷擴展采用加密標準和協議技術規范。結果不可避免的是，這要求在M2M或物聯網（IoT）中使用的通信處理器必須能夠執行加密運行功能，例如哈希算法、簽名和加密數據，以及安全密鑰存儲單元，以便滿足法規要求。如果希望提供這種類型的安全性，需要全面綜合的數據保護機制，其中包括安全啟動、支持可靠架構（例如ARM? TrustZone?），能夠檢測設備外殼或線路板的物理篡改。 可靠性 希望支持通信平臺的持續運行，需要防止對存儲器陣列造成阿爾法粒子效應。隨著硅片工藝技術不斷進步，設計節點的規格越來越小，由于阿爾法粒子效應導致存儲器陣列的出錯概率就會明顯增長。通過在所有存儲器中集成錯誤檢查和糾錯（ECC）技術可以避免，包括第1層和第2層緩存以及SRAM和外部DDR存儲器，以及看門狗計時器，從而獲得最大可靠性。 物理連接性、協議支持、安全性和可靠性是物聯網（IoT）網關所有關鍵的設計考慮因素。隨著“霧”層物聯網（IoT）設備的數量在多種設備和網關之間不斷增加各種上述因素的互操作性問題，這會很快變成另一個關鍵因素，讓消費者需要將各種“霧”層設備連接到云環境。 |
