物聯網閘道器是物聯網生態系統的重要組成部分，它支援數十億物聯網設備的指數級增長。然而，在邊緣部署大量物聯網設備時會遇到各種挑戰。在這裡，我們將討論物聯網閘道器如何為不斷增長的物聯網部署和應用提供出色的解決方案。
什麼是物聯網閘道器？
簡單來說，物聯網閘道器是一種智慧電腦，作為中央樞紐管理所有連接的物聯網設備、感測器和執行器。閘道器這個詞本身就很好理解，要輕鬆理解閘道器的概念，它就像一個入口，在將來自各種物聯網設備的所有數據和資訊發送到雲端之前，對其進行彙總、處理和過濾。
更先進的物聯網閘道器能夠執行複雜的邊緣運算應用，例如人工智慧。在這種情況下，物聯網閘道器在邊緣處理大部分數據，並且能夠在邊緣運行實時決策，而無需雲端的任何協助。
物聯網閘道器如何運作？
物聯網閘道器作為不同類型物聯網設備之間的橋樑，將它們連接到中央數據系統甚至雲端。數據從邊緣、閘道器到雲端等外部網路的傳輸涉及數據的彙總、摘要和同步。物聯網設備使用Zigbee、Z-wave和藍牙低功耗等短距離無線技術與物聯網閘道器通信。一些物聯網設備也使用LoRa、WiFi、LTE和LTE-M等長距離無線技術與物聯網閘道器通信。然後，物聯網閘道器通過光纖廣域網或乙太網區域網路將一系列感測器連接到廣域網（WAN）或雲端。
此外，在物聯網生態系統中，可能存在數百到數千個具有不同協定和接口的物聯網設備、感測器和執行器。每秒鐘產生的大量物聯網數據，對雲端造成了超載。物聯網閘道器還過濾並將收集到的數據轉換為單一標準協定，以便數據可以在雲端輕鬆處理並傳遞到邊緣進行更高效的運算。物聯網閘道器轉換的一些常見協定是AMQP、DDS、CoAP、MQTT和WebSocket。
此外，智慧物聯網閘道器能夠管理邊緣工作負載，無需連接雲端即可執行決策。例如，對於運輸冷藏食品的車載應用。當儲存內部的感測器指示溫度升高時，物聯網閘道器可以自動控制執行器，將溫度降低到理想點，以防止貨物受損。物聯網閘道器可以同時監控應用程式的不同方面，例如光線、空氣品質、安全系統等。因此，物聯網閘道器的主要優勢是能夠將數據摘要發送到外部網路進行額外的處理和分析。
物聯網閘道器的主要功能
- 提供M2M（機器對機器）通信
- 將物聯網設備連接到外部網路（雲端）
- 彙總所有設備的數據
- 準備數據發送至雲端（精煉、處理和過濾數據）
- 支援實時和離線運算
- 執行智慧邊緣運算
- 加強網路安全
- （FOTA）空中韌體更新
物聯網閘道器在物聯網和邊緣運算框架中的用途？
隨著物聯網設備數量激增、人工智慧應用和5G網路的進步，在邊緣執行的互動和運算越來越多。邊緣運算應用的趨勢是將運算能力從雲端遷移到邊緣，更接近數據產生的地方。將工作負載從雲端卸載並在邊緣執行運算，為更智慧和任務關鍵型應用提供了各種好處。由於數據傳輸距離縮短，邊緣運算提供了低延遲、更好的頻寬，並提供可靠的效能。也就是說，物聯網閘道器協助邊緣運算生態系統，處理來自所有連接的邊緣物聯網設備的數據。
物聯網閘道器與路由器有什麼區別？
儘管物聯網閘道器和路由器非常相似，但物聯網閘道器功能更多。物聯網閘道器和路由器都充當橋樑，連接不同類型的設備和通信技術。這些本地設備和技術具有不同的介面和協定，閘道器會將其轉換為適合外部網路使用的協定和介面。例如，您的家用路由器橋接了您連接的設備和網路之間的連接。它將您的區域網路轉換為互聯網協定套件（TCP/IP），以連接您的網路服務提供者（ISP）的廣域網路。物聯網閘道器也支援類似的過程，將您的物聯網設備連接到互聯網。然而，主要區別在於物聯網閘道器在將數據發送到雲端之前會進行彙總、處理和過濾。在處理數據時，物聯網閘道器能夠執行實時決策，以管理和控制您的應用程式，而無需連接雲端。簡單來說，物聯網閘道器可以在離線和線上情況下執行複雜任務，而路由器只能在線上時才能將設備連接到互聯網。
為何物聯網設備容易遭受駭客攻擊，以及物聯網閘道器如何保護它們？
物聯網設備眾所周知非常容易遭受網路攻擊。令人驚訝的是，物聯網設備的防禦能力很弱，這導致它們成為網路攻擊的目標。此外，當您的物聯網設備遭受攻擊時，這會為多個設備暴露留下漏洞，使整個生態系統面臨風險。
為您的物聯網設備使用物聯網閘道器，就像在物聯網生態系統中安裝了額外的保護層，以協助網路安全。物聯網閘道器減少了連接到互聯網的設備數量，因為物聯網設備直接連接到互聯網時更容易被駭客攻擊。此外，Premio 的工業物聯網閘道器電腦配備了 TPM 2.0（受信任平台模組），提供端到端加密，保護您的數據免受線上和離線威脅。
物聯網閘道器的優點
- 數據管理
- 低頻寬消耗
- 減少延遲
- 節能
- 網路安全
- 成本效益高
- 耐用可靠
- 邊緣運算
數據管理 – 物聯網閘道器管理來自物聯網設備、感測器和執行器的所有數據。它在將最重要的資訊發送到雲端之前，會對來自所有這些設備的數據進行彙總、處理和過濾。它還會在從遠端位置控制和監控物聯網應用程式時，橋接來自雲端的數據。
較低的頻寬消耗 – 物聯網生態系統中涉及數百到數千個物聯網設備。連接到互聯網並不斷傳輸數據的設備如此之多，想像一下操作整個系統需要消耗多少資源。物聯網閘道器可以通過預處理和管理來自系統中所有設備的數據，然後將其發送到外部網路，從而保持較低的頻寬消耗。
減少延遲 – 隨著物聯網閘道器提高了效率，設備的物聯網網路將更快地連接到雲端，並減少延遲問題。此外，通過在邊緣處理數據，物聯網閘道器消除了物聯網設備嘗試連接到雲端時出現的延遲瓶頸。物聯網閘道器更接近數據源，從而改善了延遲問題。
能源效率——物聯網閘道處理數據管理，降低頻寬消耗，減少物聯網設備的延遲，使數百到數千個物聯網設備能夠高效工作，最終會需要更少的能源。只有一個物聯網閘道器從雲端發送和接收數據，與多個物聯網設備不斷嘗試連接雲端相比，能源效率更高。
網路安全——物聯網閘道器透過減少駭客可能攻擊的連接點，提高物聯網生態系統的安全性。物聯網閘道器也配備了多種安全選項，例如 TPM 2.0，以確保數據完全加密。
總體成本更低——物聯網閘道器降低了功耗和網路消耗，不僅提高了物聯網應用的效率，還降低了營運成本。此外，它透過更安全可靠的應用程式減少停機風險，從而實現更具成本效益的物聯網應用程式。
耐用可靠——工業物聯網閘道器旨在承受邊緣運算應用常見的極端環境。採用堅固的工業材料建造，工業物聯網閘道器在惡劣的工業環境中部署時，更加耐用和可靠。
邊緣運算——隨著市場上出現更強大的處理器，物聯網閘道器配備了高階規格（CPU、RAM、SSD 儲存、GPU 等），以在邊緣執行複雜的運算演算法，例如機器學習、深度學習和人工智慧。此外，借助工業物聯網閘道器，使用者可以將其部署在最偏遠和極端的環境中，用於智慧農業、車隊遠端資訊處理、車載應用程式以及石油和天然氣的遠端監控等工業應用。
