Gateway Industrial IoT هو جهاز نقل بيانات يدعم شبكات الاتصالات المحمولة والحيوانية والاتصالات 4G/3G/2G بالكامل. تقوم بوابة 4G الذكية بإنجاز انتقال ثنائي الاتجاه وشفاف ولاسلكي بين الأجهزة التسلسلية والخوادم ، وبين الأجهزة التسلسلية والأجهزة التسلسلية. تحتوي IoT Gateway على ميزات التطبيق البسيط ، ومعلمة إعداد USB/Bluetooth ، والصيانة لمسافات طويلة ، وما إلى ذلك. يمكن إعادة توجيهها من خلال مجموعة تطوير القناة السحابية ومجموعة بروتوكول ، من خلال إعادة توجيه القناة السحابية ، مجموعة تطوير البروتوكول ، الشبكة إلى أدوات المنافذ التسلسلية ، إلخ.
الوظيفة الأساسية
تعد البوابة المزعومة مسؤولة بشكل أساسي عن اتصال شبكتين غير متجانسين ، وهو أمر شائع بشكل خاص في سيناريوهات إنترنت الأشياء الصناعية ، لأن شبكة الاستشعار غالبًا ما تستخدم إشارات وبروتوكولات مختلفة تمامًا من طبقة الشبكة المشتركة (شبكة نقل المسافة الطويلة).
استشعار واجهة إشارة طبقة
المهمة الأساسية هي توزيع إشارات الأجهزة داخل شبكة الاستشعار. تحتوي هذه الوحدة على واجهات الأجهزة لتواصل الإشارات الكهربائية المختلفة وكذلك البرامج لجمع البيانات المقابلة وإرسال الأوامر. من أجل التعامل مع تعقيد طبقة الاستشعار ، يقوم مصنعو البوابات الصناعية عمومًا بتجهيز مجموعة من واجهات الأجهزة والبروتوكولات لواجهات الإشارة لطبقة الاستشعار وفقًا لمناطق التطبيق المستهدفة.
واجهة إشارة طبقة الشبكة
المهمة الأساسية هي التواصل مع إشارات طبقة الشبكة. بالمقارنة مع واجهة إشارة طبقة الإدراك ، تكون واجهة إشارة طبقة الشبكة أكثر بساطة بشكل عام ، لأنه عمومًا شبكة نقل قياسية واحدة فقط وبروتوكولاتها مطلوبة في النظام بأكمله ، وبالتالي فإن واجهة الأجهزة المقابلة وبرامج جهاز الإرسال والاستقبال البيانات مفردة نسبيًا. ومع ذلك ، فإن هذا لا يعني أنه يمكن أن يدعم فقط ، في الممارسة العملية ، مصنعي البوابات الصناعية لتنوع المنتج في كثير من الأحيان لدعم مجموعة متنوعة من طريقة شبكة النقل لمسافات طويلة. يمكن أن تكون الطريقة التفصيلية ، يمكن أن تكون مجموعة متنوعة من الواجهات في نفس طريقة المعدات في الوقت المناسب ، يمكن أن تكون أيضًا تصميم المنتج في بطاقة المكونات الإضافية بالطريقة ، بحيث يختار المستخدم جهازًا مختلفًا في المصنع في وقت المعدات.
معالجة البيانات
إن معالجة البيانات لجانب الجهاز من المعالجة الأولية هي مشكلة عدم تطابق البيانات. وهذا يعني ، الاختلافات في النطاق ، وتواتر ، واكتمال البيانات المطلوبة من جانب الخدمة. الغرض من معالجة البيانات هو تنظيم البيانات القادمة من واجهة الإدخال ، وتحويلها إلى طريقة بيانات مناسبة للإخراج ودفعها إلى واجهة الإخراج. يمكن تشغيل جوانب الإدخال والإخراج هنا من جانب الجهاز أو جانب الخدمة ، وبالتالي فإن نشاط البيانات ثنائي الاتجاه ويختلف اعتمادًا على نوع البيانات.
قاعدة بيانات في الموقع
يجب أيضًا تخزين البيانات المعالجة في بعض السيناريوهات في قاعدة البيانات المحلية للبوابة ، بحيث يتم استخدامها لمعالجة البيانات المعقدة أو معالجة منطق المعاملات المحلية الأخرى. نظرًا لأن البوابة الصناعية يتم تصنيفها عمومًا كجهاز حوسبة مضمن ، لذلك يتم اختيار قواعد البيانات هذه بشكل عام. وظيفة قاعدة البيانات المدمجة أكثر بساطة ، وعموما لديك مخزن مؤقت للذاكرة لتحسين سرعة الوصول.
منطق المعاملات المحلية
يتم التعامل بشكل أساسي مع منطق المعاملات لجزء النظام المتعلق بالأجهزة والمستشعرات والمشغلات المتصلة بجزء من شبكة المستشعر المرتبطة بالبوابة. يختلف ثراء وتعقيد وحدة منطق المعاملات المحلية اختلافًا كبيرًا من بوابة إلى بوابة. إذا لم يكن لدى بوابة صناعية هذا الجزء من وحدة الوظائف ، فغالبًا ما يطلق عليها بوابة نقل البيانات أو محول بروتوكول أو معالج اتصال. يمكن العثور على وصف مفصل لمنطق المعاملة المحلي في "المحاسبة الهامشية".
وظائف أخرى
بالإضافة إلى الوحدات الأولية أعلاه ، غالبًا ما يتم تجهيز البوابة بواجهة مستخدم لوظائفها ، والتي يمكن أن تكون في شكل ضغطات المفاتيح ، أو سطر الأوامر (عبر Telnet أو منفذ التسلسلي) ، أو واجهة رسومية (على سبيل المثال ، خادم الويب المدمج أو حتى مع لوحة). إذا كانت البوابة تحتوي على منطق معاملات محلي ، فربما تحتاج أيضًا إلى تحميل منطق المعاملات المحلي إلى ملفات النصوص الخاصة بها وملفات المعدات المطلوبة بواسطة الأداة.
فئة أخرى ووحدةها المهمة هي وحدة الأمان. كما هو الحال مع معدات الشبكة بشكل عام ، يعد الأمان أحد الاعتبارات الأساسية للتصميم. بالإضافة إلى الدفاع عن تدخلات الشبكة من الخارج ، من المهم أيضًا النظر في مصادقة الجهاز عند وصوله إلى جانب الخادم ، أي أنه يمكن فقط الاتصال بجانب الخادم. يتطلب ذلك أن يكون لكل عضو في جانب الجهاز (البوابة الصناعية أو الجهاز الذكي) علامة تعريف فريدة وعلامة ترخيص لدخول الإنترنت الصناعي للأشياء ، وإلا فقد يكون هناك دجال للوصول إلى جهاز Misceant الخارجي ، ثم تتداخل مع التشغيل العادي للنظام بأكمله. وبالمثل ، يمكن للجهاز الوصول إلى الخادم الشرعي فقط ، أو سيكون انتحالًا غير قانوني لهوية الخادم للتدخل مع التشغيل العادي للجهاز.
بوابة صناعية كجهاز لمسافات طويلة ، فإن حمايتها الذاتية مهمة للغاية أيضًا. من الضروري عمومًا أن تستخدم مصلحتها الخاصة بالاتصال بالخادم ، وتكون قادرة على تنزيل حزمة تحديث البرامج الخاصة بها تلقائيًا من الخادم وإنهاء التحديث ، ويجب أن تكون بعض الإعدادات وعمليات المعدات قادرة على إكمالها من خلال تسجيل الدخول لمسافات طويلة ، ثم تقليل تكلفة موظفي الترويج للحماية في الموقع وتحسين استجابة المستخدم.
الانتهاء الفني
تعتمد البوابة الصناعية عمومًا الهندسة المعمارية المدمجة لإكمالها. تم تجهيز النظام بأجهزة الواجهة المطلوبة وفقًا لنوع الواجهة الكهربائية التي يدعمها التصميم. يجوز للمعالج تبني SOC خاص ، مثل ARM و MIPs وغيرها من البنية ، أو قد يكون بنية عامة للكمبيوتر الشخصي لوحدة المعالجة المركزية Intel X 86 ، وفي نفس الوقت ، يجب أن تكون مزودة أيضًا بالكمية الضرورية من الذاكرة وأجهزة التخزين ، من أجل دعم البيانات المحاسبة وحفظ البيانات. نظام التشغيل شائع لمجموعة متنوعة من أنظمة التشغيل المدمجة ، والتي أصبحت Linux الآن أكثر انتشارًا. كمعدات لمعالجة الاتصالات ، الحاجة الطبيعية لتجهيز الأنواع اللازمة من وحدة تحليل بروتوكول الاتصال. تحليل بروتوكول الاتصال وفقًا للبروتوكول وخصائص نظام التشغيل ، وربما عملية حالة المستخدم ، أو ربما عملية حالة kernel نظام التشغيل. ثم هي وحدة معالجة البيانات كمركز للبوابة بأكملها. يتم إكمال وحدة معالجة البيانات بشكل أساسي من قبل البرنامج والمعالج الرئيسي ، ولكنها لا تستبعد استخدام GPU وغيرها من المعالجات المشتركة من أجل التسريع في بعض السيناريوهات. منطق المعاملات وقواعد البيانات المدمجة اختياريًا ، إلى جانب واجهات المستخدم الضرورية والتطبيقات الأخرى. يجب تمثيل آليات الأمن بشكل صحيح على جميع المستويات.
فيما يتعلق بلغة البرمجة لجزء البرنامج ، يُفضل عمومًا C/C ++ لهذا النوع من الأجهزة المدمجة ذات قوة الحوسبة المنخفضة ولكن بعض المتطلبات في الوقت الفعلي ، ولكن هذا لا يمنع المطورين من استخدام shell و java و python ولغات عالية الجودة في البوابة مع الحماس. لأنه في واجهة معدات المستخدم وغيرها من عمليات التردد المنخفض ، يكون استخدام قوة تطوير اللغة عالية الجودة أعلى ، وعمليات التردد المنخفض ، حتى لو كان أداء الفقراء لا يشكل أداء العملية اليومية للمشكلة. في طبقة استشعار الحقل بسبب عدم استقرار عملية أعمال المستخدم وعليها اتباع التغييرات في المشهد ، يتعين على البوابة أيضًا اتباع التغييرات في المعدات وحتى الحاجة إلى مجال معين من التطوير الثانوي ، وقد تكون هذه اللغة عالية الجودة لتوفير إمكانات تطوير سريعة أكثر ضرورة!