物聯網 (IoT) 與云計算的集成越來越重要，普適計算世界的趨勢是提高生產力、降低成本和改進工作安全協議。

什么是物聯網網關？

物聯網實施中的計算和通信網關在將預處理后的過濾數據路由到云平臺方面起著決定性的作用。但是這些物聯網網關是由什么組成的呢？IoT 網關包括處理器、RAM、支持的無線連接、安全模型、操作系統以及 I/O、GPIO、外形尺寸等技術特性。這樣，網關作為路由器運行，使集中式流量管理變得容易控制和分析。然而，物聯網網關的一些重要特性包括可擴展性、連接性、主動參與、人工智能和分析/感知。

物聯網協議

物聯網通信網關是使用數百種協議的主要基礎設施。物聯網通信協議有助于建立從設備到設備或設備到云的通信網關，確保連接的物聯網設備之間的安全數據交換。物聯網協議主要分為應用（AMQP、MQTT、CoAP）、傳輸（UDP、TCP）、網絡（6LoWPAN、IP）、數據鏈路（LPWAN、IEEE 802.15.4 MAC）、物理層（IEEE 802.15.4 MAC、NFC、RFID、BLE、以太網）。

通信網關

這些協議分層工作以實現人與設備之間的通信。四種廣泛使用的物聯網通信模型是請求-響應模型、發布者-訂閱者模型、推拉模型和獨占對模型。這些通信模型的使用主要取決于通信的目的。例如，客戶端使用請求-響應模型來發出服務器響應的請求。然而，所有通信系統的目標都是相同的。但數據的保留和對請求的響應處理方式不同。

物聯網網關及其應用

基于這些通信模型，物聯網設備適用于現實世界的實例，將事物轉變為智能世界。最明顯的實時物聯網應用是智能家居、互聯健康、可穿戴設備、汽車、酒店和農業，它們使用人工智能作為核心元素。同樣，網關使用低功耗藍牙、ZigBee、蜂窩網絡、WiFi、射頻識別 (RFID)、LoRa 等短無線傳輸，然后鏈接到 MQTT 等標準協議。

REST、CoAP、MQTT 和其他基于 IPv6 或 IPv4 的使用 JSON 負載的標準協議確保了它與市場上幾乎所有平臺的兼容性。最常見的物聯網傳感器是低級 RFID 標簽，從商店商品到倉庫設備再到護照，再到夜間進入辦公室的“安全”徽章，無處不在。

此外，物聯網網關設計人員也不能忽視物聯網傳感器或執行器與標準接口的連接。盡管通過標準接口收集數據，但來自物聯網設備的數據直接存儲在云端；因此數據記錄很重要。

物聯網政策

在 2018 年通過通用數據保護條例 (GDPR) 之后，一些帶注釋的隱私政策結構化和形式化是作為可用隱私政策 (UPP) 項目一部分的 OPP-115 數據集、APP-350 數據集、MAPS 數據集——一個APP-350 在 Google Play 中的擴展等。隨著時間的推移，隱私政策已被修改以改進其功能和元素的使用。2021 年，引入了物聯網數據集隱私政策。然而，該政策未被亞馬遜、沃爾瑪、谷歌和其他物聯網設備制造商實施，特別是針對智能設備。

相反，截至 2021 年 6 月，美國還沒有類似 GDPR 的國家物聯網網絡安全框架或全面的聯邦法律來規范個人信息的收集和使用。

生長

據 Statista 稱，全球物聯網設備數量預計將以 14% 的速度增長三倍，從 2022 年的 144 億躍升至 2030 年的 290 億以上。中國的物聯網設備連接數量最多，即約 50 億臺設備。到 2030 年，全球物聯網行業收入預計將超過 1 萬億美元。

物聯網連接的增長值得關注；盡管它很受歡迎，但這種大規模的數據收集和處理技術給我們帶來了許多挑戰。數據安全、隱私、容量和復雜性是物聯網世界需要解決的核心問題，這是通過采用大數據提出的。此外，此類設備生成的數據是非結構化且復雜的，并且提供的數據集視角有限。

挑戰

除了物聯網網關數據流之外，安全性是最主要的問題之一，因為所有云連接中的加密協議對于上傳數據的完整性和避免遠程基礎設施設置中的網絡安全威脅至關重要。此外，由于云平臺的集中特性，物聯網應用程序面臨的大量問題包括處理每一位數據、存儲、帶寬問題、高延遲和網絡擁塞。

物聯網網關在不同領域有多種實現方式，例如物聯網設備之間的通信轉換和數據過濾。物聯網提高了計算過程的效率，使個人能夠做出更明智、更明智的決策。此外，云上收集的數據直接流動通過取代不必要的和個性化的預測性維護措施降低了維護成本。

除了隱私問題外，物聯網通信網關缺乏其他智能設備的更新功能。然而，物聯網設備在家庭和專業環境中實施和采用智能生活方面具有革命性意義。不幸的是，一些與不可靠的防火墻和其他安全問題有關的被忽視的物聯網威脅使數據傳輸到云容易受到惡意軟件的攻擊，并存在勒索的可能性。

物聯網網關在廣泛的工業運營中采用緩慢的原因之一是其數據收集過程非常寶貴。由于物聯網網關實時監控和管理遠程系統具有優勢、劣勢和需要解決的挑戰。

因此，成功集成的一些物聯網安全挑戰是未加密的數據存儲、不安全的財務信息、容易訪問物理財產、弱密碼和身份驗證過程，以及僵尸網絡和惡意物聯網設備。盡管如此，數據生產量正在以最快的速度增長。2019 年產生的絕對數據量約為 18.3 ZB，預計到 2025 年將增長73.1 ZB。

物聯網提供什么好處？

除了物聯網技術帶來的挑戰之外，我們不能破壞它提供的潛在好處。麥肯錫報告稱，物聯網約 40% 的潛在好處是通過物聯網系統之間的互操作性獲得的。連接設備、聯網和交換數據都是功能性物聯網不可或缺的組成部分。因此，每個物聯網供應商都必須立即準備好網絡以進行集成。考慮到物聯網設備的可持續性，全球一些領先企業已經投資采用物聯網來降低成本和能源消耗。

例如，根據 Gartner 的報告，谷歌的運營利用物聯網和機器學習技術來監控數據中心的溫度和其他指標。該數據的跟蹤報告顯示，物聯網和機器學習的使用為谷歌提供了三倍半的計算能力，隨后能源使用減少了 15%，冷卻費用減少了 40%。

為了可持續發展，物聯網傳感器用于監測、跟蹤和減少碳排放。據預測，到 2030 年，智能能源將減少 85% 的碳排放量。盡管物聯網的實施率相對較低，但許多組織已將運營成本削減 4-5%。

一些公司已經在農業、能源生產、供應、制造、建筑、醫療保健等領域轉變了他們的商業模式。例如空中客車公司的未來工廠、卡特彼勒的工業物聯網先驅、庫卡的互聯機器人、ABB 的智能機器人等。

最后的想法

由于人工智能通過啟用網絡和設備釋放了真正的物聯網潛力，因此物聯網更有可能成為幫助世界從過去改善生活的決定中吸取教訓并將保留數據隱私作為主要問題的優先事項的一個非常重要的元素。此外，物聯網計算和通信網關的進一步技術進步可能會提高工業績效和決策能力。