Technology Analysis
技术分析
DCW
105
数字通信世界
2019.09
1  引言
随着全球智能化战略的推广，万物互联时代的开启，以及人们对于居住环境的舒适性、智能性以及安全性等要求的不断提高，家庭环境中需要接入网络的设备越来越多。家庭网关不再只是一个将内部网络连接到外部网络的一种物理接口，更严格意义上来说家庭网关是家庭的控制中心，其正在成为一种平台，通过这个平台家庭用户可以获取各种家庭服务；通过这个平台用户可以通过公网实现对家庭网络的访问和控制，进而实现对家庭内部设备的控制。越来越多的家庭、工厂、企业办公室等需要网关来进行各种信息的转发与控制，智能网关市场潜力巨大，经济效益可观。
在十二五规划中，国家已经明确将无线智能家居产业列为战略性新兴产业。2017年12月工信部发布的《促进新一代人工智能产业发展行动计划》中提出要加大智能产品的研发力度，优先推动智能家居产品的突破。2018年9月中共中央、国务院发文指出要重点发展智慧家庭产品。
2  智能家居体系架构
典型的智能家居系统的系统架构主要分为应用层、网络层和感知层，其体系架构图如图1所示。其中，感知层由各种具备短距离通信能力的传感器设备或RFID 设备、摄像头等组成，主要用于采集室
内的温湿度、CO 浓度、PM2.5指数、光照强度等各项环境物理参数以及视频信息等，主要用于预防家庭隐患的发生、控制家居设备，提高家居环境的自动化程度。感知层采集的数据经网关转发至网络层。网络层负责传输各类数据及指令。应用层负责海量数据的存储、分析、处理与决策并同时为用户提供服务。用户可以通过手机或其他终端设备查看家庭中的各项数据，控制家庭中的设备。
3  家庭网关的研究热点分析
在智慧家庭中，家庭网络是基础，而家庭网关是整个家庭网络的核心，也是整个智慧家庭系统中最关键的部分。网关需要将终端节点采集的数据进行收集、识别、分类与处理，实现对终端节点的统一管理。
国内外众多学者从不同的角度对智能家居系统中的家庭网关进行了分析研究与设计，其研究内容主要集中在以下几个方面
：
图1 智能家居体系架构图
（1）家庭网关的软硬件平台设计，硬件平台的设计，嵌入式操作系统的选择影响着网关的硬件处理能力以及产品的性价比。目前众多学者提出采用ARM 系统芯片作为网关的控制器，搭载嵌入式Linux
操作系统，外接各种通信接口如Wi-Fi 、Zigbee 、GPRS 等与终端节点进行通信，典型的网关的硬件体系架构如图2所示。另外众多学者针对网关的扩展性、应用多样性展开进一步的研究[1]
。
图2 网关硬件体系架构图
（2）异构网络的互联互通，网关解决异构网络的互联互通问
题，实现协议的转换。主要研究家庭网关多协议的转换问题，如有线与Wi-Fi 或zigbee 的互联互通，Wi-Fi 与Zigbee 的互联互通以及实现协议的转换等。目前市面上已经存在多个品牌的智能家庭网关可以实现多种异构网络的互联互通。
（3）家庭网关的安全问题，由于多协议家庭（下转第116页）
智能家庭网关研究现状分析
王莹莹，王咏梅
（苏州高博软件技术职业学院，苏州  215163）
摘要：智能家居是物联网技术的典型应用，在智能家居系统中网关起着至关重要的作用，家居环境中的所有数据都要经过网关的转发。另外，家庭数据对数据的安全性与保密性要求比较高，因此家庭网关的软硬件设计以及其安全策略影响着敏感数据以及隐私数据的安全性。本文针对家庭环境中的网关展开研究与讨论，分析总结当前研究的重点与热点问题。
关键词：智能家居；家庭网关；研究热点doi ：10.3969/J.ISSN.1672-7274.2019.09.081中图分类号：F562.1，TP3    文献标示码：A    文章编码：1672-7274（2019）09-0105-02
The Study Analysis of Intelligent Home Gateway
Wang Yingying，Wang Yongmei
（Global Institute of Software Technology ，Suzhou ，215163）
Abstract ：Smart home is a typical application of Internet of things technology. Gateway plays a crucial role in intelligent home system. All data in the home environment must be forwarded through gateway. In addition ，family data requires high security and confidentiality of data ，so the design of hardware and software and the security policy affect the security of sensitive data and privacy data. In this paper ，the gateway in the home environment is studied and discussed.
Keywords ：Smart Home ； Home Gateway ； Research Focus
基金项目：本文系苏州高博软件技术职业学院科研课题（GIST8-08）研究成果。
作者简介：王莹莹，女，讲师，硕士，主要研究方向为物联网技术，无线传感器网络路由技术。    王咏梅，女，讲师，硕士，主要研究方向为数据挖掘，移动互联网开发。
透视
Hot-Point Perspective
D
I G I T C W 热点
116DIGITCW
2019.09
也是分等级的、一级市场都是政府来发行整卷的，而二级市场就是我们所看到的已经上市的公司在我们通过股票市场大盘来看到的。在市场需要将每个阶段进行分红或者收账的时候，就能够利用区块链
块的特性，通过一个平台来向其他平台进行资金转账，在对其他公司转账的时候，整个系统都有有人在进行登记对于资金的数目可以说掌控的很清楚，也不会出现资金泄露的情况。而在这些资金处理完之后，就可以再一次的投放在股票市场中继续出售。3.3  投票领域
在美国传统的投票有点不合适，中间的步骤有点多，在时间上的运用有些长，而区块链接技术可以减少在进行投票中所花费的成分，也能够在投票的全称提高安全保障。因此也能够在美国一些国家投票中被使用。现在这以理念也被美国的一家工作来通过区块链接的方式来推动投票改革。推动成功之后能够向更多的国家或者地区所运行，利用技术的发展来方便人们的生活和政府、企业的工作效率。3.4  能源领域
具体我们生活最近的地方就是电这一方面了吧。电力公司通过运用水利发电和风能产生电能，来为我们的生活所使用，而电力公司的销售模式也是从一个基台来向其他地区进行运输电能，通过几个流程才到我们家庭使用的电。刚好区块链接技术可以植入到该系统对每一家所买的电，通过系统最终来运输到家中来供人们使用。伴随这国家政策推动，电力哦哦工作模式也将发生改变，可以考虑到区块链接的技术。在能源领域打发光彩，让我国的电力领域也可能更加拥有自己交易的权利。3.5  保险领域
保险行业用供应链技术的地方较多，但是使用的情况相对而言比较保守，并不如能源领域，但是我们一直在探究区块链技术到底应该如何进行区块链技术的应用，在保险行业，供应链的使用只要集中于
供应链在保险业的创新和变革，从多个方面多个角度进行区块链技术的挖掘，找到区块链技术在保险业的落脚点，真正的将区块链技术应用于保险行业。在研究区块链技术的在保险行业的应用时，要与国内外学者一起研究，比较容易研讨出新的结果。3.6  物流供应链领域
供应链物流区域，是区块链的应用在保险行业很广泛，与传统模式存在着很大的不同，供应链行业包括资金流、物流、现金流等等，这些供应链之间都存在着复杂的沟通方式，各个供应链之间存在着沟通的问题，无法很透明的了解中间的过程，这就造成了成本的居高不下，这样就增加了公司的运营的难度，而且很
浪费金钱，并且一旦失去了联系的信息之后，就会很难追踪金钱和货物的状态，通过区块链技术就可以使得中间过程的透明化，可以使得整个物流行业透明化，很清楚的知道金钱的流向与货物的整个运送的过程，当发生客户投诉之时，也能够很清晰的向客户进行讲解，比如可以贴一张二维码，到达指定的区域之后，就要进行扫码，这样就可以知道货物到达了哪里，现在圆通、顺丰、中通、天天、德邦等都需要用到区块链技术，来知道货物的位置，并可以作为收钱的依据，比如说是货到付款这种情况，实现货物与金钱的同等交易，可以解决假货问题，做到新型供应链的解决方案。
4    发展建议
区块链技术在当今的很多行业都有着良好的发展前景，例如投资界、产业界等等，政府部分也有可能
用到区块链技术，但是很多项目都是披着“区块链技术”的外衣，进行非法行动，比如利用区块链技术进行募集资金，来进行各项活动，比如，互联网发展刚开始发展起来的时候，但是其实的区块链技术存在着鱼龙混杂的情况，因此必须理性的使用区块链技术，不能够随性而为，必须科学的面对，理智的对待，区块链的优点可以带给新时代新行业新的发展机遇，有利于各个行业的发展，因此要加快区块链技术的研发，加大区块链技术的优化实施，从公司的治理层角度来看，要接受社会的监督，也要接受国家的监督，要加强人才的培养，培养该素质人才，尤其要加强全方位、复合型人才的培养。同时，要注意法制法规的跟进，不能够脱离时代，不能够不脱离党的方针政策。
5    结束语
从上文中我们可以看到区块链技术能够在各个行业发挥出他的价值，在能源、股票、和通信多个行业来发展，在运用之时能够为企业提高工作效率，带来更多的收益。这也是目前企业应该考虑的问题，可以通过实践来得出结论。希望政府、企业和其他机构都可以从各自的角度来看待新的技术，能够发挥它的潜力！参考文献
[1]  胡光.基于区块链技术的智能知识产权管理应用场景研究[J].河南工业大学学报（社会科学版），2019（02）：50-55.
[2]  姜浩，郭頔.新型供应链金融模式在小微企业融资中的应用研究[J].西南金融，2019（4）：1-7.
[3]  刘莲，余伟.基于区块链的高级水果质量追溯系统的构建[J].电子商务，2019（04）：27-28.
（上接第105页）网关在连接网络终端时，有些感知数据具有隐私
性，所以很多学者就如何实现多协议家庭网关的安全接入展开了研究，多种应用于家庭网关的访问控制协议被提出，文献[2]提出了一种可以支持RS485、zigbee 、蓝牙等协议的基于动态优先级调度算法的异构物联网网关。文献[3]通过身份验证与授权机制来提高数据的安全性。文献[4]提出了一种基于时间自动机的网关安全策略，并验证了其机密性、可用性、安全性、完整性等特性。（4）网关的数据拥塞与CPU 抢占问题。由于传感器网络的低成本、低功耗等特点使得协调器的处理能力受限，导致网关出现数据拥塞，丢包率增大，家庭内部的数据不能及时发送出去。针对该问题有两种解决方案：一是采用处理能力强的控制器，增强协调器的性能；二是采用合理的拥塞算法来缓解数据拥塞。
3  结束语
智能家居系统实现对家居环境的监测与控制，提供了舒适、
智能的居住环境。网关是连接家庭内外的桥梁，网关软硬件设计、
异构网络的互联互通、网关的安全以及网关的数据拥塞问题都影
响着家庭数据的实时性与安全性，是智能家居系统的关键所在。参考文献
[1]  李研，黄凤辰，严锡君.基于ARM11的物联网网关设计[J].微型电脑应用，2018，34（05）：43-46+52.
[2]  M IN D ，XIAO Z ，SHENG B ，et al. Design and implementation of heterogeneous IoT gateway based on dynamic priority scheduling algorithm[J]. Transactions of the Institute of Measurement and Control ，2014，36（7）：924-931.
[3]  C ONDRY M W ，NELSON C B. Using smart edge IoT devices for safer ，rapid response with industry IoT control operations[J]. Proceedings of the IEEE ，2016，104（5）：938-946.
[4]  王国卿，庄雷，王瑞民，等.基于时间自动机的物联网网关安全系统的建模及验证[J].通信学报，2018.

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网关,技术,家庭,区块