物聯網 (IoT) 及其在製造業中的應用
物聯網 Gateway 在物聯網專案中扮演多種角色。隨著設備數量、物聯網專案規模 （以及異構數據量），以及對更快智慧、更好安全性和更多整合的需求的成長，對物聯網 Gateway 的需求也在成長。
物聯網 Gateway 出貨量將在 2021 年成長到超過 6400 萬台（ABI Research）
物聯網 Gateway 在邊緣運算算環境中也很重要。儘管並非所有物聯網 Gateway 都相同，但它們在 IT 和 OT 的融合中發揮著關鍵作用，更不用說具有相同的功能了。物聯網網關日益普及的一個強大驅動力，是智慧轉向邊緣這一事實，因為在許多行業中，現有設備被其「智慧」對應物所取代。作為向邊緣轉移的一個例子：閱讀在物聯網在樓宇管理中的應用中，設備自主決策如何向邊緣轉移。
多協議物聯網 Gateway 設備和解決方案有多種形式和形式。一些物聯網 Gateway 設計用於樓宇自動化、車隊管理和其他企業物聯網環境等領域的垂直使用，或用於維護和資產管理（遠端監控）等領域的工業物聯網應用，以及流程工業等跨行業，製造業（製造業中的物聯網和整體工業 4.0）或智慧電網 —— 我們在這裡找到了工業物聯網 Gateway（閘道器） 的市場。
其他更開放，更容易適應特定需求，還有一些是為面向消費者的應用設計的，例如家庭自動化。在較小的項目中，例如這個洪水感測器社區案例，一些人自己建構了他們的物聯網 Gateway。2018 年及以後的概述和一些市場演變。
什麼是物聯網 Gateway，它們在物聯網技術生態系統中扮演什麼角色？
物聯網 Gateway 新鮮，但物聯網 Gateway 設備的使用量已經增加了很多，並將繼續增加。與此同時，物聯網 Gateway 的功能和特性也在不斷發展，由於各種原因，它們變得更加重要。
例如，在主要項目中可以有多少工業物聯網 Gateway：當我們在 2017 年物聯網解決方案世界大會上介紹英特爾安全設備板載設備時，該公司表示石油和天然氣服務公司 Weatherford 是英特爾試點計劃的一部分 SDO。結合風河的設備雲，該項目可以覆蓋全球近 10,000 個物聯網 Gateway。而且我們在這裡不是在談論小型 Gateway。
無論如何，回到物聯網 Gateway，它們的不同風格，為什麼它們被使用，以及為什麼在 2018 年物聯網中有更多的 Gateway，儘管它們已經被廣泛使用。
物聯網 Gateway 定義
隨著市場的發展，物聯網 Gateway 的定義隨著時間的推移而發生了變化。就像網路中的傳統 Gateway 一樣，物聯網 Gateway 的功能就像橋樑一樣 —— 它們橋接了很多。
高水準的互操作性、備援性、連接性、數據預處理、數據聚合、遠端控制和管理導致對 gateway 的需求(Nicolas Windpassinger)
物聯網 Gateway 的基本定義，一方面圍繞物聯網事物的橋接，另一方面圍繞網路（路由器、基地台等）、雲和/或數據中心基礎設施。
在日益複雜的物聯網現實中，物聯網專案規模越來越大，物聯網通信協議負載、工業和物聯網標準，以及多種類型的感測器和感測器數據無處不在（都取決於專案的範圍），設備過去和現在都是需要：
- 橋接這一切並使這些不同的事物、感測器和數據能夠相互「交談」 （儘管說的是不同的語言）和
- 在將所有這些數據發送到真正（理想情況下）的其他地方之前，先瞭解這一切，從而得出真正有意義、可操作的見解和任何形式的行動。
正如全新 IoT 書籍「數位化或死亡」的作者 Nicolas Windpassinger 在部落格文章中所說的那樣，下圖略有不同的版本作為示例：IoT Gateway 連接了事物和 IoT 平台 —— 而且它們仍然如此。
引用 Nicolas 的話：「高水平的互操作性、備援、連接性、數據預處理、數據聚合、遠端控制和管理導致對 Gateway 的需求」。
注意：Nicolas 使用的圖形來自英特爾的 Gateway 頁面，英特爾是較大的市場參與者之一，他表示物聯網 Gateway 需要實現可擴展性、可管理性、高級安全性、邊緣性能，以及更快、更靈活的佈署。
帶有物聯網 Gateway 的完整物聯網技術堆棧，看起來確實有點複雜，當然物聯網現實還在不斷變化。
今天，物聯網 Gateway 通常被定義為一方面是「完整」邊緣（包括邊緣系統）及其各種組件，另一方面是雲（以及業務應用或數據進入/通過的任何基礎設施）之間的橋樑。除其他外，這要歸咎於霧運算以及一側和另一側的複雜性（稍後會詳細介紹）。
為什麼要使用物聯網 Gateway？
以下是使用物聯網 Gateway 的一些主要原因。請記住，物聯網 Gateway 有多種類型。
很明顯，使用加固型工業物聯網 Gateway 的原因，與使用用於車隊管理或家庭自動化的物聯網 Gateway 的原因不同（儘管原則幾乎重疊）。認識到在一個專案中可以存在許多不同（類型）的 Gateway 也很重要，這取決於專案的範圍。
用工業物聯網 Gateway 連接 IT 和 OT
為了在任何給定項目中實現 IT 和 OT 的融合（並且超越人為和其他因素），你需要物聯網 Gateway 和物聯網平台。
對大數據分析的更高需求導致物聯 Gateway 需求增加（Technavio）
我們更關注工業物聯網 Gateway 領域，以及我們自己最喜歡的工業網路和 OT 密集型領域的主題，例如樓宇自動化和樓宇管理系統，但這是一個非常普遍的現象：在真正有互操作性的領域需要互操作性許多標準、協議和系統以及許多需要即時處理的操作數據，無論是在現場還是在網路邊緣，正如Nisarg Desai 的 GlobalSign 部落格文章放它。我們將在另一篇文章中更深入地探討這個問題，但物聯網 Gateway 的確切類型當然取決於目的、物聯網連接或通信方法、需要支持的協議和標準以及需要的數據翻譯」。製造過程中的 OT 標準和協議與樓宇自動化 的某些領域中的不同（儘管同樣總是存在重疊）。你可以想像，在重型工業戶外環境中，與普通智慧家庭自動化環境相比，你對通信組件、處理能力和絕對強度的需求不同。
具有邊緣運算的複雜物聯網專案
主要是在工業物聯網中，與許多技術一樣，越來越多地向邊緣移動。
透過霧運算（以及整體向邊緣的移動），我們真正進入了現在被稱為智慧物聯網 Gateway 的領域。雖然在最初和更簡單的情況下，IoT Gateway 一方面位於感測器、設備等之間，另一方面位於雲之間，但現在越來越多地透過霧節點在更靠近感測器的地方，對資訊進行大量分析和過濾，以實現正如我們關於霧運算的文章中所解釋的那樣，有無數可能的原因。下圖顯示了智慧物聯網 Gateway（很快它們都將變得智慧）的位置。順便說一下，這個例子來自 TPC （事務處理性能委員會） ，該委員會於 2017 年 9 月宣佈了其 TPCx-IoT 基準，這是物聯網 Gateway 的基準。
引自 TPCx-IoT 頁面：「TPCx-IoT，業界首個能夠直接比較物聯網 Gateway 不同軟體和硬體解決方案的基準。Gateway 系統位於邊緣架構和後端數據中心之間，執行數據聚合、即時分析和持久儲存等功能。」
我們之前提到過分析，請注意儲存方面和軟體維度。很明顯，物聯網 Gateway 還附帶軟體，可以是虛擬的，並且需要能夠與物聯網操作系統連接。
你可以閱讀有關 TPC 及其成員的更多資訊（英特爾以及其他大型物聯網技術領域中的 HP Enterprise、Cisco、Dell、Fujitsu、Microsoft、IBM、redhat、Oracle、vmware、Huawei、Pivo tal 和更多參與者包括 IoT Gateway 和 IoT 平台）、 TPCx-IoT 等 PDF 文檔。
物聯網 Gateway 和安全
使用物聯網 Gateway 的第三個重要原因與通信級別的安全性有關。
當 ABI Research 宣佈該研究公司表示，2021 年物聯網 Gateway 的出貨量將超過 6400 萬台，引用「家庭自動化和安全市場組件將佔 50% 以上」。物聯網 Gateway 對安全性很重要的原因之一是：感測器和設備連接到物聯網 Gateway，而物聯網 Gateway 又在必要的翻譯和處理後，將所需的一切發送到雲或數據中心。因此，更少的設備直接連接到糟糕的外部世界，但在物聯網 Gateway 級別上也需要更多的安全性，它確實連接到我們稱之為網際網路（物聯網）的那個糟糕的外部世界。（包括從安全角度購買物聯網 Gateway 時要注意什麼，以及如何保護物聯網 Gateway 等）。物聯網 Gateway 中正在進行相當多的加密和解密。
其他應用
請注意，此原因列表並不詳盡。主要功能仍然是啟用數據和連接聚合、將新的物聯網設備（或舊設備）連接到網路、轉換 IT、OT 和物聯網協議、物聯網設備管理等（更多內容見下文）。
涉及哪些類型的數據、協議和連接取決於用例以及物聯網 Gateway 的類型。一個例子：用於車隊管理的物聯網 Gateway 需要能夠與遠端資訊處理系統，及其特定協議，以及 GPS 進行「通信」。
演變：關於物聯網 Gateway 和工業物聯網 Gateway 市場的發現
讓我們來看看物聯網 Gateway 的市場。在 ABI 之前提到的研究中，物聯網 Gateway 被描述為透過聚合和傳輸感測器數據，以及轉換通信協議來管理，和控制複雜連接環境的設備，預計會出現強勁成長。
整體物聯網 Gateway 市場
雖然如前所述，家庭自動化和安全市場組件將占到 2021 年期間出貨量的一半以上，但大部分收入來自移動和運輸以及工業和基礎設施領域（我們在這裡也談論更昂貴的設備) .
在不斷成長的物聯網 Gateway 市場中，預計不會很快合併，供應商越來越多地轉向軟體和服務以實現差異化（ABI 研究）
引用 ABI Research 的 Dan Shey 的話：「家庭自動化和安全市場依賴 Gateway 來聚合和協調，越來越多的家庭 Gateway 和雲服務之間的通信。然而，這部分僅佔市場五年價值的 30% 左右」。
原因？工業和企業/商業環境中的物聯網 Gateway 在耐用性、天線設計和處理器要求方面有不同的要求。當然，這會帶來更高的成本。所以：更少的銷量，更多的收入。
ABI Research 主要在上述細分市場中看到了機會，但在車隊管理方面也看到了它們正在成長的機會。在工業和基礎設施物聯網 Gateway 市場層面，我們注意到智慧電網、影像監控和日益智慧的城市應用，以及製造和加工行業。
工業物聯網 Gateway 市場
2017 年春季，Technavio 專門研究了工業物聯網 Gateway 市場，預測到 2021 年，該市場將以或多或少 15% 的複合年成長率 (CAGR) 成長。
考慮到從物聯網支出和投資的角度來看，以製造業、交通運輸和公用事業為首的工業市場，仍然處於領先地位，並且已經有相當多的物聯網專案，兩位數的複合年成長率一點也不差。
Technavio 預計，到 2021 年，全球工業物聯網 Gateway 市場的總價值將達到 13,902 億美元。該公司將物聯網 Gateway 定義為「透過提供高度安全的平台，用於聚合、過濾和處理感測器數據的交換設備」。
在 Technavio 分析的工業物聯網 Gateway 市場中，過程工業是迄今為止工業物聯網 Gateway 最大的最終客戶，市場佔有率超過 68%。
在新聞稿中引用的報告的許多要點中（其中一些如下圖所示）：
- 在物聯網連接層面，工業 Gateway 已經從有線連接轉變為無線連接。顯然，這完全符合無線物聯網技術在工業環境中越來越多的使用。
- 工業物聯網 Gateway 市場的成長是由工業物聯網中數據量的增加和引言中提到的對大數據分析的更高需求推動的。
- 終端客戶主要尋求降低成本、提高品質和產品差異化。
- 工業物聯網 Gateway 在連接性、性能、成本和小型化等方面的技術進步也推動了對工業物聯網 Gateway 的更高需求。
- 工業物聯網 Gateway 可以提高企業行動性、遠端監控、安全數據交換、數據整合和遠端系統控制。
儘管該公告沒有明確提及，物聯網生態系統向物聯網邊緣和霧運算的變化，但工業物聯網中對大數據分析的不斷成長的需求，事實上轉化為物聯網 Gateway 在這個不斷變化的物聯網環境中的關鍵作用。
在報告的樣本頁面上 （你也可以購買） ，從 1）地理、2）應用（遠端監控、預防性維護和產品優化）和最終客戶的角度來看工業物聯網 Gateway 市場（流程工業，到目前為止排名第一，以及離散行業）Technavio 表示，美國將成為工業物聯網 Gateway 成長最快的市場，其中包括更高的雲端運算採用率，和現有的行動網路基礎設施。
Technavio 表示，能源和公用事業行業對智慧電錶的需求，預計也將導致對物聯網 Gateway 的需求不斷成長。該報告著眼於工業物聯網 Gateway 領域的一些供應商，如永旺、凌華科技、研華、思科、戴爾、歐洲技術、惠普企業、華為、Lantronix 和西門子。
物聯網 的主Gateway 要功能
最近的研究清楚地強調了霧運算的作用。在一篇關於物聯網 Gateway 在網路中的作用的文章中，EMA 的 Shamus McGillicuddy 談到了 EMA 報告「物聯網和企業網路：規劃、工程和營運策略」中的一些發現。
根據 McGillicuddy 的說法，72% 的網路基礎設施專業人員，參與了 IoT 專案，他們在其環境中佈署了 IoT Gateway（注意：這不僅僅是工業 IoT Gateway）。
多協議 Gateway 支持標準化、物聯網協議轉換、物聯網設備控制、物聯網數據加密、連接聚合和邊緣運算支持
一些有趣的發現是，只有 40% 的受訪者將它們用於連接聚合，而物聯網 Gateway 的主要功能 —— 事實上 —— 支持邊緣運算和分析，佔 57%。
其他一些要點：
- 50% 的物聯網 Gateway 使用者還利用這些設備來加密/解密物聯網數據。
- 47% 的組織在 Gateway 上實施物聯網設備控制和管理。
- 43% 實施物聯網協議翻譯。
關於物聯網 Gateway 的最後說明
這就是全部嗎？一點也不。我們還可以討論物聯網 Gateway 和電池壽命、物聯網 Gateway 和 IPv6，物聯網 Gateway 適合的技術層上的數十種標準和協議（連接協議，取決於上下關聯的無數標準），提供物聯網 Gateway 的應用案例，例如車隊管理、家庭自動化和工業物聯網，總結主要供應商和產品，深入了解它們的工作原理等。
但是，現在我們將以 Nicolas Windpassinger 的一些話作為結束，正如前面提到的為數位化轉型領導者編寫的物聯網書籍的作者：
無論標準如何，從主電源到使用電池運行數月的物聯網事物都需要一個 Gateway 來提供：
- 與雲和物聯網平台的通信
- IoT Things 端點未提供的特定應用/功能
- 協議轉換
- 地方決策
- 使用者的本地管理和可訪問性
- 數據的本地預處理過濾和聚合
- 本地額外的處理能力和儲存
- 本地安全
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