圖11-8是物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)的軟件和硬件邏輯結(jié)構(gòu)圖。

按照使用場(chǎng)合不同，物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)可分為行業(yè)網(wǎng)關(guān)，家庭網(wǎng)關(guān)及共享式網(wǎng)關(guān)。

— 行業(yè)網(wǎng)關(guān)：按照特定應(yīng)用領(lǐng)域使用需求而定制的物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)，需要符合所使用的應(yīng)用場(chǎng)景的環(huán)境要求、性能要求，具有定制化、個(gè)性化的特點(diǎn)。物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)應(yīng)用個(gè)性化特征明顯，不同應(yīng)用，對(duì)設(shè)備的需求均不相同，在實(shí)際應(yīng)用中，行業(yè)網(wǎng)關(guān)往往需要根據(jù)業(yè)務(wù)場(chǎng)景進(jìn)行一定程度的定制，因此，行業(yè)網(wǎng)關(guān)尤其要求具備可擴(kuò)展性，需要預(yù)留可進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)的軟硬件接口，以便進(jìn)行定制化功能的開(kāi)發(fā)及應(yīng)用。

圖11-8  網(wǎng)關(guān)軟硬件邏輯結(jié)構(gòu)圖

— 家庭網(wǎng)關(guān)：用于家庭的物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)，除了傳統(tǒng)的連接互聯(lián)網(wǎng)功能及WiFi功能之外，更多地和家電控制、娛樂(lè)功能相結(jié)合；家庭網(wǎng)關(guān)兼容多種外部寬帶網(wǎng)絡(luò)接入方式，是家庭內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)和外部網(wǎng)絡(luò)的連接橋梁和門(mén)戶；家庭網(wǎng)關(guān)使住宅用戶可以獲得各種家庭服務(wù)（包括現(xiàn)有的服務(wù)和未來(lái)可能出現(xiàn)的服務(wù)）的平臺(tái)；同時(shí)，家庭物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)也具有存儲(chǔ)、分發(fā)家庭內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)的多媒體內(nèi)容的功能，是家庭內(nèi)部的多媒體中心。另外，和運(yùn)營(yíng)商相結(jié)合，家庭物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)還具有遠(yuǎn)程升級(jí)功能，獲得新的增值服務(wù)。

— 共享式網(wǎng)關(guān)：是作為公共基礎(chǔ)設(shè)施部署的網(wǎng)關(guān)。共享式網(wǎng)關(guān)作用類(lèi)似于蜂窩網(wǎng)的基站和WiFi熱點(diǎn)，承擔(dān)著將不確定具體應(yīng)用和數(shù)量的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備及物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)連入互聯(lián)網(wǎng)以及各物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備之間數(shù)據(jù)交換的作用。共享式網(wǎng)關(guān)連接的設(shè)備和物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點(diǎn)的數(shù)量眾多，應(yīng)用的場(chǎng)景具有不確定性，因此對(duì)共享式網(wǎng)關(guān)設(shè)備的兼容性、協(xié)議轉(zhuǎn)換功能、穩(wěn)定性、數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩缘囊蠖驾^高。

共享式網(wǎng)關(guān)是物聯(lián)網(wǎng)未來(lái)發(fā)展的一個(gè)重要趨勢(shì)。隨著物聯(lián)網(wǎng)的普及，越來(lái)越多的設(shè)備、城市設(shè)施、家電越來(lái)越智能化、網(wǎng)絡(luò)化，作為物聯(lián)網(wǎng)與互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)連接的橋梁，共享式網(wǎng)關(guān)必將作為城市基礎(chǔ)設(shè)施得到大量部署。

3．IPv6技術(shù)

IPv6是Internet Protocol Version 6的縮寫(xiě)，它是IETF（Internet Engineering Task Force，互聯(lián)網(wǎng)工程任務(wù)組）設(shè)計(jì)的用于替代現(xiàn)行版本IP協(xié)議IPv4的下一代IP協(xié)議。

— IPv6具有更大的地址空間，IPv6中IP地址的長(zhǎng)度為128位，并加入了對(duì)地址自動(dòng)配置（Auto Configuration）的支持；

— IPv6的地址分配遵循聚類(lèi)（Aggregation）的原則，對(duì)IP包結(jié)構(gòu)進(jìn)行了簡(jiǎn)化，提升了路由轉(zhuǎn)發(fā)效率；

— IPv6增強(qiáng)了對(duì)組播（Multicast）及流控的支持（Flow Control）；

— IPv6增加了對(duì)網(wǎng)絡(luò)層的數(shù)據(jù)加密，并對(duì)IP報(bào)文進(jìn)行校驗(yàn)，增強(qiáng)了網(wǎng)絡(luò)的安全性。

IPv6可以較好地滿足物聯(lián)網(wǎng)海量節(jié)點(diǎn)、高安全性等應(yīng)用特點(diǎn)的需求，是物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展方向。

（1）IPv6地址分配技術(shù)

128位的IPv6地址被劃分成兩部分：IPv6地址的前64位被定義為地址前綴，地址前綴表示該地址所屬的子網(wǎng)絡(luò)，用來(lái)在IPv6網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行路由；地址的后64位被定義為接口地址，接口地址用來(lái)在子網(wǎng)絡(luò)中標(biāo)識(shí)節(jié)點(diǎn)。在物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中可以使用IPv6地址中的接口地址來(lái)標(biāo)識(shí)節(jié)點(diǎn)，在同一子網(wǎng)下可以標(biāo)識(shí)264個(gè)節(jié)點(diǎn)。

IPv6提供了多種地址分配技術(shù)，包括SAALC無(wú)狀態(tài)地址分配（NDRA）、有狀態(tài)地址分配（DHCPv6）及基于地址前綴代理的分配（DHCP-PD）。

無(wú)狀態(tài)地址分配適用于一個(gè)子網(wǎng)中自動(dòng)分配節(jié)點(diǎn)的IPv6地址，同時(shí)在移動(dòng)環(huán)境中也能提供高效的地址分配方案。采用無(wú)狀態(tài)地址分配，網(wǎng)絡(luò)側(cè)不再需要保存節(jié)點(diǎn)的地址狀態(tài)及維護(hù)地址的更新周期，簡(jiǎn)化了地址分配的過(guò)程，網(wǎng)絡(luò)可以很低的資源消耗實(shí)現(xiàn)海量地址分配。

有狀態(tài)地址分配類(lèi)似于IPv4中的DHCPv4技術(shù)，節(jié)點(diǎn)接入網(wǎng)絡(luò)后將發(fā)起地址請(qǐng)求的組播，網(wǎng)絡(luò)中的DHCP服務(wù)器接收到該組播后，為節(jié)點(diǎn)動(dòng)態(tài)分配IPv6的地址。DHCP分配方式由網(wǎng)絡(luò)管理員直接為終端分配固定、唯一的128位IPv6地址，適用于需要對(duì)終端進(jìn)行溯源、管控的應(yīng)用場(chǎng)景。

基于地址前綴代理的分配是一種層次化分配IPv6地址的方式，允許網(wǎng)絡(luò)中的網(wǎng)關(guān)設(shè)備將IPv6地址的前綴以層次化的方式分配給下一級(jí)的接入網(wǎng)關(guān)設(shè)備。

由于物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點(diǎn)低成本、低功耗、低復(fù)雜性的要求以及接入網(wǎng)的多樣性，一般考慮通過(guò)一個(gè)網(wǎng)關(guān)設(shè)備提供傳感網(wǎng)與IP網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián)。因此，DHCP-PD方式適用于傳感網(wǎng)通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)間接接入IPv6承載網(wǎng)的應(yīng)用場(chǎng)景。

（2）IPv6的服務(wù)質(zhì)量技術(shù)

網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量保障方面，IPv6在其數(shù)據(jù)包結(jié)構(gòu)中定義了流量類(lèi)別字段和流標(biāo)簽字段。流量類(lèi)別字段有8位，和IPv4的服務(wù)類(lèi)型（ToS）字段功能相同，用于對(duì)報(bào)文的業(yè)務(wù)類(lèi)別進(jìn)行標(biāo)識(shí)；流標(biāo)簽字段有20位，用于標(biāo)識(shí)屬于同一業(yè)務(wù)流的包。流標(biāo)簽和源、目的地址一起，唯一標(biāo)識(shí)了一個(gè)業(yè)務(wù)流。同一個(gè)流中的所有包具有相同的流標(biāo)簽，以便對(duì)有同樣QoS要求的流進(jìn)行快速、相同的處理。

目前，IPv6的流標(biāo)簽并不完全成熟，包括流標(biāo)簽的分發(fā)方式、認(rèn)證方式及標(biāo)簽的回收等還沒(méi)有形成規(guī)范，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備方面還沒(méi)有實(shí)現(xiàn)流標(biāo)簽的應(yīng)用。但從其定義的規(guī)范框架來(lái)看，IPv6流標(biāo)簽提出的支持服務(wù)質(zhì)量保證的最低要求是標(biāo)記流。流標(biāo)簽應(yīng)該由流的發(fā)起者信源節(jié)點(diǎn)賦予一個(gè)流，同時(shí)要求在通信的路徑上的節(jié)點(diǎn)都能夠識(shí)別該流的標(biāo)簽，并根據(jù)流標(biāo)簽來(lái)調(diào)度流的轉(zhuǎn)發(fā)優(yōu)先級(jí)。在節(jié)點(diǎn)發(fā)送重要數(shù)據(jù)時(shí)，動(dòng)態(tài)提高應(yīng)用的服務(wù)質(zhì)量等級(jí)，做到對(duì)服務(wù)質(zhì)量的精細(xì)化控制。

在物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中普遍存在節(jié)點(diǎn)數(shù)量多的特點(diǎn)，IPv6的流標(biāo)簽有20位，足夠標(biāo)記大量節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)流，與IPv4中通過(guò)五元組（源、目的地址，源、目的端口，協(xié)議號(hào)）標(biāo)識(shí)不同，IPv6可以只在必要的時(shí)候數(shù)據(jù)包才攜帶流標(biāo)簽，減少對(duì)網(wǎng)絡(luò)資源的占用。