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2021年7月30日 星期五
‧ 2021\07\30\3S MARKET Daily 智慧產業新資訊
‧ 用 GATEWAY 橋接物聯網的缺口
What is an IoT Gateway and Why is it Important?
什麼是物聯網 Gateway，它為什麼重要？
GATEWAY 在台灣有人稱為閘道器，中國稱為網關。
物聯網為優化業務、改善健康和安全、節省時間和金錢，以及改善生活提供了無限可能。
然而，將新的解決方案推向市場，並將其整合到複雜的物聯網生態系統中，是一個巨大的挑戰。
讓我們看看物聯網 GATEWAY ，如何提供幫助。
但首先，想像一下現代製造業務的物聯網足跡：
- 生產線上，支援 AI 的機器整合，來自連接感測器的即時數據，這些感測器持續測量生產性能，以及直接操作的速度和節奏。
- 由支持物聯網的遠端資訊處理解決方案，和車隊管理平台管理的送貨車輛與調度通信，以優化產品運輸和配送。
- 智慧物流平台有助於監控產品需求，並管理到零售通路，或各種倉庫的運輸進行儲存。
- 數以千計的 SKU（條碼）產品，每個都有自己的物聯網跟踪和追踪設備，儲存在倉庫中，主管在倉庫中管理庫存，並使用複雜的雲端平台優化營運，這些雲平台整合了整個倉庫環境中，來自智慧搬運車和托盤的數據。
你看到了什麼？
這個龐大生態系統中，每個連接的端點都在通信、處理和整合來自不同地方的數據 —— 感測器、設備、機器、車輛和雲應用。
它們使用各種通信協議和網路，包括蜂窩、Wi-Fi、乙太網、藍牙、LoRA、ZigBee 等。
還有更多。
它們與各種公共和專有物聯網雲進行通信，而這些雲需要將數據傳送回關鍵系統，以及各種設備和感測器。
我們知道你的想法。你是對的。
將所有這些部分和平台捆綁在一起並將有意義的數據集成到更大的企業生態系統中可能是一個令人難以置信的挑戰。
事實上，它往往會阻止物聯網項目取得成果。
好消息？
物聯網網關設備 來救援！
什麼是物聯網 GATEWAY？
簡單地說，物聯網 GATEWAY 是將感測器、物聯網模組和智慧設備，連接到雲端的實體設備或虛擬平台。
GATEWAY 充當無線訪問門戶，讓物聯網設備可以訪問網路。
從表面上看，它可能聽起來像一個簡單的路由器，可以實現不同協議和設備之間的通信。
但物聯網 GATEWAY 是一種複雜的技術，可以做更多的事情，尤其是邊緣計算。
物聯網 GATEWAY 如何工作？
簡而言之，物聯網架構。
物聯網 GATEWAY，從任何給定物聯網生態系統中，許多的連接設備和感測器收集大量數據。
GATEWAY 在將數據，傳遞到雲平台之前，對數據進行預處理，在那裡完成將數據轉換為有意義的智慧的繁重工作。
物聯網 GATEWAY 還從雲端接收資訊，發送回設備以允許在現場自主管理設備。
這意味著在物聯網生態系統中移動的所有資訊 —— 從物聯網設備到雲，反之亦然 —— 都透過連接的物聯網 GATEWAY。
當你考慮到一個微型感測器，每秒可以生成數万個數據點時，你就會明白為什麼在邊緣進行預處理可能是個好主意！
結果？
透過預處理數據 —— 聚合、匯總和同步來自不同設備和通信協議的流量 —— 需要轉發到雲的數據量顯著減少。
這會對減少響應時間，和網路傳輸成本，產生巨大影響。
它們還可以幫助節省電力和電池壽命。
這是正確的; GATEWAY 是救命稻草！
透過處理和整合數據，更少地發送到雲中。
你發送的數據越少，你使用的電量就越少。這對於佈署在遠端位置，或行動環境中，且無法獲得電源的物聯網設備尤其有益。
例如，佈署在農田中的智慧農業感測器，可以將數據，短距離發送到安裝在附屬建築物頂部附近的 GATEWAY，而不是將其發送到遠處的伺服器。GATEWAY 對數據進行預處理和整合，然後使用更高頻寬的連接（如蜂窩網路）將其發送到雲端。
GATEWAY 通常佈署在可以透過硬連線，連接電源和乙太網的地方。某些型號在電力基礎設施不可用的情況下，提供乙太網供電( PoE )。
不過，你認為物聯網 GATEWAY 和路由器是一樣的嗎？
物聯網 GATEWAY 與路由器有何不同？
- 與路由器不同，物聯網 GATEWAY 可以整合來自與各種網路協議（包括蜂窩、Wi-Fi、LoRA、乙太網、藍牙、ZigBee 等）通信的設備的數據。
- 工業物聯網 GATEWAY 還提供比路由器更多的工業介面，包括 RS485、RS232、USB、I2C、SPI ，或用於現場設備之間通信的數位 GPIO。
- 當需要使 GATEWAY 適應所需的應用時，它們還提供可定制的應用程式韌體。
還有更多。
物理物聯網 GATEWAY，專為具有挑戰性的工業環境而設計。
憑藉堅固的外殼和長壽命的組件，它們可以承受最苛刻的環境，包括極端溫度、振動和濕度。
物聯網 GATEWAY 架構的藝術與科學
要真正了解 IoT GATEWAY 與路由器、感測器和設備的不同之處，檢查 IoT GATEWAY 架構的複雜性會有所幫助：
- 設備層- 物聯網 GATEWAY 硬體，包括微處理器或控制器，具體取決於所需的處理速度和內建記憶體、連接模組（蜂窩、Wi-Fi、藍牙等）、物聯網感測器和電路。
- 操作系統 – 操作系統是在設備上運行 GATEWAY 硬體和其他程式的軟體。操作系統（如 Java、Linux、RTOS 等）的選擇取決於 GATEWAY 的應用。
- 硬體抽象 —— 抽象層允許獨立於硬體開發和控制軟體。這增加了應用程序設計的靈活性和敏捷性，並使軟體更新和演變更容易。
- 感測器和執行器驅動程式 —— 該層用作設備與感測器和模組之間的介面。根據應用的需求，整合特定的堆棧。
- 設備管理和配置 —— 物聯網 GATEWAY 需要跟踪與其通信的所有連接設備和感測器。該層跟踪和管理其生態系統中感測器和連接設備的配置、設置和屬性。
- 安全性 —— 安全性是網關架構中的一個關鍵考慮因素。該層確保網關具有可信身份、強加密和加密身份驗證方案。它提供安全啟動以保護設備免受入侵，並確保數據完整性和機密性。
- 無線韌體更新 – 保持設備韌體更新，並啟用安全補丁和修復程式，以抵禦不斷變化的威脅，對於保持設備完整性非常重要。該層可確保安全有效地管理空中韌體 ( FOTA ) 更新，以保護設備內建記憶體、電源和網路頻寬。
- 通信協議 – 根據傳輸到雲的數據量和頻率，選擇物聯網 GATEWAY 協議。GATEWAY 需要透過蜂窩模組 (5G/4G/3G)、乙太網和/或 Wi-Fi 進行連接，但底層通信協議層通常是 TCP IP 協議。
- 數據管理 —— 物聯網 GATEWAY 管理來自感測器和連接設備的數據，以及來自雲的數據。數據管理層控制流式傳輸、過濾和數據儲存，並提供數據流量控制，以最大限度地減少延遲，並確保設備保真度。
- 雲連接管理器 - 該層負責與雲平台和設備，以及雲身份驗證的無縫、安全連接。
- 自定義軟體應用程序 —— 物聯網 GATEWAY 整合了自定義軟體，來管理特定的應用程序需求。該層與所有其他層交互，以高效、安全和高效地管理特定於 IoT 應用程序的數據需求。
- GATEWAY 數據傳輸 —— 該層使用 5G/4G/3G/GPRS 調製解調器，或物聯網模組、乙太網或 Wi-Fi 控製 GATEWAY 與網路的連接。它還分析並確定哪些數據需要傳送到雲端，哪些數據應該暫存，以進行離線處理，以節省處理能力和數據計劃費用。
物聯網 GATEWAY 安全嗎？
每個連接到網路的感測器或設備，都容易受到駭客攻擊，因此安全性始終是你的首要設計考慮因素。
由於 GATEWAY 位於連接設備和雲之間，它們實際上減少了網路連接的總數，從而降低了駭客攻擊的整體風險。
然而，這也使 GATEWAY 成為駭客的主要目標和第一道防線。
強大的 GATEWAY 網路安全，對於物聯網生態系統的信任非常重要。
物聯網 GATEWAY 需要在設備製造過程中，註入可信的數位身份，以及基於 PKI 的強大身份驗證和加密技術，來保護整個數據到雲的旅程。
為了保持安全，他們還需要一個安全的遠端軟體更新平台，來管理設備韌體和安全的生命週期。
Thales Cinterion 物聯網 GATEWAY 是唯一一款，在設備的整個生命週期內，保護完整的數據，到雲旅程的工業物聯網 GATEWAY。
我們的 GATEWAY 由泰雷茲每年提供超過 30 億台安全設備，而獲得的數位安全專業知識提供支持。
每個 Cinterion GATEWAY 都受到零接觸、四部分物聯網套件產品的保護，確保設備在通往遠端平台的過程中受到保護，數據保持安全。
什麼時候應該使用物聯網 GATEWAY 而不是物聯網模組？
好的，所以你的創新概念已經在繪圖桌上了。
現在是時候將它推向市場了。
設計你自己的專有解決方案，以滿足應用程序的特定需求，並建立你的品牌是很自然的。
客製化的物聯網解決方案，是大規模物聯網佈署的好方法，連接數以萬計的設備，規模經濟使其成為最具成本效益的選擇。
但是，當你考慮設計、原型製作、預生產、批准、認證和生產時，將客製化解決方案從概念到佈署，可能需要 18 個月到兩年的時間。
那可能足夠讓競爭趕上來了！
物聯網 GATEWAY 提供了另一種可能性。
對於中小型 IoT 應用程序，IoT GATEWAY 可以成為 DIY 方法的一種經濟高效且省時的替代方法。
泰雷茲提供一系列簡單可靠的即插即用 Cinterion 物聯網 GATEWAY，極大地簡化了設計和開發過程。
它們經過預先認證，消除了漫長而昂貴的測試和批准過程，並且它們開箱即用地連接到各種工業應用。
它們還提供在應用程序軟體級別進行客製化的能力，從而實現簡單快速的應用程序開發。
它們提供了自定義模組解決方案的大部分靈活性，而無需漫長的開發時間。
對於較小規模的應用程序，部分預先設計和預先認證的端點解決方案，可以顯著節省成本和時間。
Cinterion 物聯網 GATEWAY 分為三類，可滿足各種應用需求：
Cinterion 智慧 GATEWAY 提供嵌入式智慧。它們是可程式的，可以獨立運行完整的應用程序。感興趣的數據來自主要的工業接口，例如 RS232、RS485、USB 或乙太網。或者，模擬、SPI、I2C 和 GPIO 可用於透過側面擴展槽連接到外圍組件。
Cinterion 高效 GATEWAY 目的在透過外部設備進行控制，並非完全獨立運行。AT 命令用於透過 RS232 或 USB 的主要通信接口控制高效 GATEWAY。
Cinterion 設備 GATEWAY 目的在提供從 USB 到蜂窩網路的透明連接。經過一些初始配置後，設備網關可以讓主機設備通過 4G 連接方便、簡單地訪問網路。
我們正在接近進入物聯網市場的障礙
正在減少的地步，允許公司透過創新的物聯網解決方案，優化他們的業務。這種加速的關鍵，是利用開箱即用的解決方案，來幫助加速解決方案的設計和開發。
Cinterion 物聯網 GATEWAY 提供了一個簡單的解決方案，用於連接中小型解決方案、加速原型到生產時間表，或者添加或改造物聯網，連接到其他孤立的企業資產。
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