專(zhuān)為感測(cè)器網(wǎng)路設(shè)計(jì)的物聯(lián)網(wǎng)(IoT)閘道器必須不斷符合云端與現(xiàn)場(chǎng)的高度異質(zhì)性需求，如此一來(lái)，物聯(lián)網(wǎng)閘道器便構(gòu)成所有通訊的核心，而且得隨時(shí)根據(jù)特定的應(yīng)用需求自訂。

根據(jù)MarketsandMarkets報(bào)告，物聯(lián)網(wǎng)閘道器市場(chǎng)預(yù)計(jì)在2016年至2022年間呈現(xiàn)大幅成長(zhǎng)，達(dá)到14.2%的復(fù)合年均成長(zhǎng)率(CAGR)。僅次于專(zhuān)為辦公室或家庭環(huán)境設(shè)計(jì)的一般溫度操作閘道器，而專(zhuān)為嚴(yán)峻環(huán)境設(shè)計(jì)的工業(yè)用閘道器的需求也十分龐大。探究辦公室與家庭環(huán)境操作溫度范圍以外的應(yīng)用市場(chǎng)后，便不難發(fā)現(xiàn)嚴(yán)峻環(huán)境專(zhuān)用閘道器在消費(fèi)大眾市場(chǎng)中脫穎而出的鮮明特性。

除了強(qiáng)固性與耐用性的市場(chǎng)區(qū)隔之外─這也是開(kāi)發(fā)人員喜愛(ài)使用嵌入式硬體的原因，此類(lèi)閘道器更具備高度的異質(zhì)性需求。 ?裝設(shè)在大型公共或私人建筑物屋頂或地下室的系統(tǒng)，必須整合加熱、汽電共生、太陽(yáng)能、電梯和對(duì)講機(jī)，以為操作員提供真正的全方位資訊。 ?變電所通常需要管理包含各種能源來(lái)源和儲(chǔ)能系統(tǒng)的異質(zhì)性微電網(wǎng)。 ?火車(chē)、飛機(jī)或商用車(chē)隊(duì)專(zhuān)用系統(tǒng)需整合本地化資訊和導(dǎo)航系統(tǒng)，并結(jié)合資訊娛樂(lè)、供應(yīng)鏈管理及行車(chē)系統(tǒng)的健全度檢查。 ?物流應(yīng)用是倉(cāng)儲(chǔ)與運(yùn)輸車(chē)輛閘道器最重要的市場(chǎng)之一。 ?石油與天然氣管線(xiàn)可透過(guò)云端科技，實(shí)現(xiàn)更完善的監(jiān)控。 ?保全監(jiān)控是另一重要市場(chǎng)，主要包括影像監(jiān)視系統(tǒng)和門(mén)窗感測(cè)器。 ?工業(yè)用閘道器可提供廣泛的感測(cè)器資料，并針對(duì)工業(yè)應(yīng)用建立智慧節(jié)點(diǎn)。 ?智慧城市用途則包括停車(chē)導(dǎo)引系統(tǒng)、電動(dòng)車(chē)充電站、街道照明控制系統(tǒng)等。

即便單就應(yīng)用層而言，閘道器的邏輯需求也充滿(mǎn)了高度異質(zhì)性；(無(wú)線(xiàn))感測(cè)器網(wǎng)路和各種通訊協(xié)定間的連線(xiàn)，以及云端各種不同資料庫(kù)之間的通訊連線(xiàn)也都一樣。閘道器扮演著雙向節(jié)點(diǎn)的角色，而且必須作為通訊連線(xiàn)與決策制定的真正主控裝置。我們需要有一個(gè)系統(tǒng)專(zhuān)門(mén)搜集感測(cè)器資料、在分析后進(jìn)行轉(zhuǎn)碼，然后根據(jù)得到的資訊做出決定。資料也必須經(jīng)過(guò)正確處理，方可確保資料架構(gòu)和云端傳輸?shù)囊恢滦?。最后，還必須有能與云端解決方案連線(xiàn)通訊的雙向通訊邏輯，而且全部均需采取安全的端對(duì)端加密。

請(qǐng)記住，應(yīng)用程式開(kāi)發(fā)人員主要專(zhuān)注于應(yīng)用層，7層的ISO/OIS模型需要大量額外工作，才能從個(gè)體元件發(fā)展成全功能的物聯(lián)網(wǎng)解決方案。

例如，德國(guó)康佳特(congatec)開(kāi)發(fā)出一款全新的云端應(yīng)用程式編程介面(API)，讓方案供應(yīng)商能迅速、彈性地根據(jù)物聯(lián)網(wǎng)感測(cè)器網(wǎng)路與云端的特定需求進(jìn)行調(diào)整。該云端API旨在透過(guò)提供支援應(yīng)用程式的軟體模組，為OEM簡(jiǎn)化這項(xiàng)工作，并使顧客能夠使用藍(lán)圖自行開(kāi)發(fā)應(yīng)用程式，原理類(lèi)似于硬體層級(jí)的載板電路圖。開(kāi)發(fā)人員也可以將專(zhuān)為物聯(lián)網(wǎng)閘道器設(shè)計(jì)的端API，整合至任何區(qū)域感測(cè)器網(wǎng)路。

此API可與所有類(lèi)型的區(qū)域感測(cè)器連線(xiàn)通訊、處理資料并轉(zhuǎn)換取得的資料，然后使用規(guī)則引擎進(jìn)行分析，以便從區(qū)域端做決定，如此可減少物聯(lián)網(wǎng)云端的流量并加速反應(yīng)時(shí)間。透過(guò)使用TLS保護(hù)MQTT通訊協(xié)定安全，實(shí)現(xiàn)了與云端的雙向資料交換，此通訊協(xié)定和物聯(lián)網(wǎng)云端本身可相互替換。

該云端API功能模組以C++語(yǔ)言編程的優(yōu)點(diǎn)，已透過(guò)連線(xiàn)至藍(lán)牙LE感測(cè)器網(wǎng)路獲得證實(shí)。其他無(wú)線(xiàn)感測(cè)器網(wǎng)路的參照設(shè)計(jì)，如ZigBee或LoRa，以及樓宇與工業(yè)自動(dòng)化的有線(xiàn)解決方案也都能加以執(zhí)行，更進(jìn)階的實(shí)作包括異質(zhì)性配置，以及講究即時(shí)進(jìn)行快速區(qū)域資料交換的大型設(shè)備附加閘道器連線(xiàn)通訊。此實(shí)作可能性的最佳范例就是工業(yè)4.0連線(xiàn)設(shè)備與系統(tǒng)。在示范版本系統(tǒng)中，云端API整合至可使用Qseven模組擴(kuò)充的物聯(lián)網(wǎng)閘道器上，進(jìn)而為顧客的特定配置需求，提供各式各樣的擴(kuò)充選擇。此一開(kāi)放式的最佳作法解決方案是OEM客戶(hù)評(píng)估其特定物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的理想選擇。

在支援應(yīng)用程式的最佳作法解決方案中，最重要的軟體元件包括云端API功能模組，以及各家供應(yīng)商獨(dú)立物聯(lián)網(wǎng)云端的示范與測(cè)試模組。云端API軟體模組使用感測(cè)器引擎，以整合各獨(dú)立通訊協(xié)定和裝置，以及感測(cè)器與致動(dòng)器之間的通訊連線(xiàn)。此軟體模組也會(huì)將記錄的資料正規(guī)化，成為可定義的實(shí)體單位，并檢查一致性。而其作業(yè)系統(tǒng)(CGOS)程式庫(kù)整合所有相關(guān)閘道器系統(tǒng)參數(shù)，如CPU工作負(fù)載、CPU和主機(jī)板溫度、入侵偵測(cè)、硬碟狀態(tài)和看門(mén)狗計(jì)時(shí)器。規(guī)則引擎則允許區(qū)域閘道器在任何連線(xiàn)狀態(tài)下定義即時(shí)訊息與動(dòng)作，而通訊引擎則負(fù)責(zé)將加密的獨(dú)立供應(yīng)商云端通訊，透過(guò)有線(xiàn)或無(wú)線(xiàn)網(wǎng)際網(wǎng)路連線(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化。

物聯(lián)網(wǎng)云端的示范與測(cè)試模組允許開(kāi)發(fā)人員定義云端的資料儲(chǔ)存，還可進(jìn)一步建立用于控制物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用程式的中央訊息與規(guī)則、定義其他升級(jí)情境，并為遠(yuǎn)端用戶(hù)端提供儀表板。然而，核心功能仍在于云端API，包括存取物聯(lián)網(wǎng)閘道器和其區(qū)域連線(xiàn)的感測(cè)器網(wǎng)路。