許多低功耗無線接口和協議，如低功耗藍牙、ZigBee、Thread 等，在智能家庭和智能工業傳感器網狀應用中很常見。但是，開發人員發現，這些射頻協議設計於物聯網 (IoT) 出現之前，因此通常缺乏與互聯網協議 (IP) IPv4 和 IPv6 的互操作性，從而使得將相關設計與 IoT 連接以實現智能傳感、自動化和控制的目標充滿挑戰。
IP 互操作性問題有多種途徑可以解決，如轉換數據包或使用 IP 兼容的無線接口。第一種選擇效率較低，第二種方式又縮小了設計師的 Wi-Fi 選擇範圍。
儘管缺乏直接的 IP 互操作性，許多流行的低功耗無線接口和協議具有良好的範圍和吞吐量、與其他 2.4 GHz 技術的共存性以及網狀網絡支持特性。
雙向無線連接能讓用戶遠程監視並控制系統，同時能通過基於雲的強大算法對過程數據進行分析，以實現優化性能、節能或提高生產率等目標。
如前所述，有三種方式可以克服低功耗無線協議缺乏 IP 互操作性的問題。
第一個選擇具有網絡適配層的協議，該層可“轉換”數據包，使其能通過 IPv6 網絡輸送。有的製造商提供低功耗藍牙、ZigBee、Thread 和包括基於 IPv6 的低功耗無線個人局域網 (6LoWPAN) 傳輸層的其他射頻協“棧”。
第二個選項是使用具有本地 IP 支持的無線協議。Wi-Fi 可能是最佳示例。但是，互聯網 Wi-Fi 連接無處不在，供應商通常提供基於 Wi-Fi 較低層的完整 TCP/IP 協議棧。代價則是 Wi-Fi 節點更大、更昂貴，並且比形成競爭的其他無線技術功率更高，因此不適合於所有應用。
第三個方法是利用 IoT 網關。這些設備屬於自足式裝置，包括彌合 LAN 和 IoT 之間差距所需的所有軟件和硬件。對於射頻專業知識有限的開發人員，或者希望在傳統的低功耗無線網絡中增加互聯網連接性的人員，網關也是不錯的選擇。
下面讓我們瞭解下如何區分網關和路由器之間的差異
網關與路由器有必要加以區分。路由器是一種更簡單的設備，它為節點服務，共享共同的協議，並且需要單獨將通過該協議傳輸的數據傳遞至互聯網，以及從互聯網接回。Wi-Fi 路由器是一個不錯的例子；這些設備在啟用 IP 的移動設備（如智能手機和便攜式計算機）和互聯網之間路由數據，但沒有交互。
與之相對，IoT 網關整合了來自不同無線來源和接口的數據，並將其連接到互聯網。某些情況下，網關與路由器配合使用，以方便實施。網關的主要優勢在於不需要各自獨立的網絡節點，從而憑藉其相關複雜度和成本特性支持 IP。
網關解決方案
許多製造商提供商業 IoT 網關解決方案。設備通常為市電供電裝置，可配置成使用各種無線接口，包括選擇低功耗射頻協議。通常，連接 IoT 是通過 Wi-Fi 等基於 IP 的無線廣域網 (WAN) 接口（或者以太網等有線類型）。有些更加新的設計包括通過蜂窩網絡或專有 WAN 技術（如 LoRaWAN）進行互聯網訪問。
WAN 技術通常採用諸如 Linux 等操作系統 (OS) 控制的重量級協議棧。為了應對此類固件的計算需求，商業 IoT 網關配備有強大的嵌入式微控制器。
更先進的網關支持多個網絡平臺，例如 HSDK、NAT64、PC-BLE-Serialization 和 LoRaWAN Gateway Bridge，以及多種雲服務，如 Amazon、Microsoft、Ayla 和 IBM 的雲服務。這些先進裝置還具有諸如應用程序安裝遠程管理、固件更新和配置更改、終端設備固件更新以及網狀網絡拓撲和設備的遠程管理等特性。
Sierra Wireless 的 FX30 IoT 網關還具有 Arm® Cortex®-A7 應用程序處理器，並採用開源 Yocto Linux OS。互聯網連接通過蜂窩基礎設施 (LTE Cat 1) 實現，並且該裝置能接收 IoT 接頭擴展槽的 Wi-Fi、藍牙和 ZigBee 輸入。
標準裝置設計為採用有線接口，如僅限以太網和 USB，需要 4.75 至 32 V 電源。該裝置的低功耗引人注目，待機模式耗電不到 1 W，休眠模式僅 2 毫瓦 (mW)，並且堅固耐用。裝置符合 MIL-STD-810 的振動和機械衝擊要求，工作溫度範圍從 -30° 至 +75°C，是工業應用的良好選擇。
調試網關
諸如 Rigado、Sierra Wireless 和 Laird Technologies 等 IoT 網關能讓設計師將其低功耗無線網絡連接到互聯網和雲服務，無需設計複雜的連接硬件和固件。但是，需要進行一些開發工作，以確保無縫操作。幸運的是，IoT 網關製造商通常提供便於此開發過程的產品、工具和服務。
Sierra Wireless 建議使用 Legato 開源 Linux 平臺將其 FX30 IoT 網關連接到雲。Legato 帶有應用“沙盒”，為運行和控制多個應用程序提供安全的環境。該平臺還提供應用程序編程接口 (API)，使開發人員可以連接到雲。
對於需要設計高級網絡的開發人員，Legato 提供帶有多語言支持的基於 Eclipse 的集成開發環境 (IDE)，以及一套診斷工具，以啟動本地和遠程調試、故障排除、監控和分析。
在使用 AWS 雲系統時，Vesta Gateway 連接 AWS 的 API 網關。通過 API 網關，開發人員可以創建、配置並託管 API，以便 Vesta Gateway 應用程序接入雲。
AWS 的另一部分 AWS Lambda 可提供計算服務，允許開發人員運行基於雲的代碼，無需準備或管理服務器。AWS Lambda 支持 Node.js、Java、C# 和 Python。
總結
雲連接對於最大程度利用智能無線技術的益處至關重要，然而由於主流低功耗無線協議和 IP 之間缺少互操作性，仍然存在嚴峻的技術挑戰。應用 IoT 網關是一種方便快捷的解決方案，這種嵌入式設備能以最小的設計開銷將無線傳感器網絡連接到雲端。
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