一个物联网网关可以连接多少台设备？

• 传感层

该层负责从环境中收集数据，提供一定程度的用户交互，并实现来自用户或上层的反馈。它包含所有子设备，如体育传感器、体育插头、BLE信标、门禁控制面板等，这些子设备通常功率较低，使用纽扣电池供电，以降低成本并简化维护。

• 网络层

传感层设备或物联网设备与集中器进行无线通信，这些无线通信协议构成网络层。

与终端节点交互的最常用无线通信协议是BLE、Zigbee、LoRaWAN和Z-Wave。这些低能耗物联网无线技术节能，但数据传输速度较慢。这些速度对于大多数物联网应用来说都还可以，如体育家居、办公室和建筑，因为传感层设备会以确定的时间间隔发送数据，而不是全程。

但需要使用Wi-Fi等协议进行更快的无线通信，以便将需要更高传输速度的子设备连接到体育集线器网关，如摄像头。

一旦连接，这些设备就会使用MQTT、CoAP和HTTP等消息传递协议交换数据。

• 数据处理层

该层可分为两部分。

1. 物联网集中器/边缘处理

网关是处理物联网网络中的终端节点，并将其桥接到外部网络（WAN）中的云的中央通信设备。该设备负责边缘处理和分析，还可以整合AI处理。

其目的是过滤掉不相关或不可用的数据，然后再将其转发到云端进行分析处理。边缘计算网关在经过编程和校准后还可以提供自动化功能。

1. 云分析

凭借比网关更强大的处理能力，云端可以从传入的传感器数据中提取有意义的信息，从而提供有意义的见解，帮助决策。

• 应用层

应用层是与用户交互的层，提供用户友好的界面来呈现向子设备发送指令的云分析和控制功能。

哪些因素影响物联网网关可处理的连接设备数量？

所有体育网关可以处理不同数量的子设备，这取决于以下因素。

• 网络容量和带宽

网络容量和带宽密切相关。容量是指网络速度或数据在网络中移动的速度。另一方面，带宽是指网络可以处理的最大数据量。

具有本地控制器的物联网子设备在本地处理大部分数据，这意味着它们会减少在网络中消耗的带宽百分比。因此，与缺少微控制器相比，此类网络中的网关可以处理更多的终端节点。

此因素引入了另一个变量，称为吞吐量，它定义了有多少数据能够通过网络成功传输。因此，如果终端节点频繁发送大量数据包，网关只能处理其中的少数数据包并进行确认。

物联网网关有一个功能叫做通道，它是指向子设备传输数据的通信路径。

假设有一个8通道LoRaWAN网关，每天可以处理150万个数据包。如果每个终端节点每小时发送和接收100个数据包，则网关可以处理150万个/(100×24)，即625个设备。

通过本地处理，设备每小时可能只发送和接收10个数据包，使得网关能够处理6250台设备。

此外，如果数据包或有效载荷太大，网关必须能够创建带宽更高的网络来容纳这些设备。每秒或每分钟发送的数据包越多，网络所需的容量或速度就越高。否则，网络将会延迟。

• 通信协议

如前所述，子设备和网关通过ZigBee、BLE、Z-Wave和LoRaWAN等协议进行通信。

ZigBee是家庭自动化、体育零售和其他类似物联网解决方案最受欢迎的协议，因为这些网关可以在网状拓扑中处理多达65535个设备。但该协议在星型网络中只能处理21个设备，在树型拓扑中只能处理421个设备。

另一方面，单个BLE网关只能处理10-100个设备，但在一个网格中这个数字会增加到大约32万个设备，这仍然不到ZigBee可容纳数量的一半。

Z-Wave是专有技术，因此不如其他两种技术普及。此外，与其他两种技术不同，该协议使用低于1GHz的频段。这些频段根据地区不同而变化，范围从856-921MHz，并且该协议可以处理最多包含232个设备的小型网状网络。

尽管LoRaWAN是一种低功耗通信协议，但它允许远距离通信，在城市地区的范围为3英里，在农村地区的范围为10英里。

使用LoRaWAN，网关可以连接的子设备数量没有特定限制。这个数量取决于网络容量、带宽以及网络服务器和网关的处理能力。目前存在的一些LoRaWAN物联网网络有数万个子设备连接到一个网关。

LoRaWAN采用时分多址(TDMA)方案来管理设备，从而允许在链接的设备之间高效地共享网关资源。该协议还将设备分为不同的类别（A、B和C），每个类别都有不同的要求和模式。

因此，通过精心规划和优化，可以构建一个拥有数千个子设备的大型LoRaWAN网络。

• 网关和网络服务器的处理能力

更体育、更强大的网关具有人工体育处理等功能，能够处理更多的子设备，因为它们的带宽、速度和吞吐量实际上更高。

网络服务器的处理能力也决定了子设备连接数。例如，LoRaWAN网络服务器管理子设备的连接和注册。它还通过调度数据传输时隙和向每个设备分发下行链路消息，来确保终端节点有效利用网关的资源。

所以这两个设备的处理能力越高，网络的效率就越高，处理的子设备也就越多。

• 外在因素

建筑物等物理障碍物、湿度和温度等环境因素以及Wi-Fi路由器等其他无线设备的干扰，都会影响物联网网络中的信号传播。这些因素会对网关的容量产生负面影响，这意味着它可以连接的子设备数量会减少。

• 网关软件和固件

软件和固件更新使网关运行更高效，这意味着可以处理更多的设备。

网关能够处理的最大连接设备数量越多越好吗？

我们很少会发现子设备达到或接近网关最大限度的物联网网络，因为这些性能数据是理论上的。由于损耗等问题，理想情况在现实世界中不会发生。

例如，LoRaWAN网络在充分利用时效率仅为18%。这意味着传输过程中丢失的数据包高达82%，即每100个数据包中就有82个丢失。如果系统包含对终端节点的消息确认，则效率会低得多。

在ZigBee和BLE上，两者都在拥挤的2.4GHz频段运行，如果在同一空间内使用Wi-Fi，这会加剧损耗问题。

因此，连接的设备数量最好少于网关可以处理的最大数量，以维持网络性能以及从传感器到云/网络服务器和返回的可靠数据/数据包传输。

另一个需要考虑的关键问题是电池寿命，尤其是网关的电池寿命。网关连接和通信的设备越多，即使使用ZigBee等低功耗协议，功耗也会越高。

网状网络可以帮助缩短数据路径并提高通信效率，但请记住，所有通信最终都会通过网关传输到云端并返回。引入更多网关，以减轻入站和出站负载是最好的解决方案。

总结

在确定分配给网关的最大设备数量时，我们不应考虑理想值或理论值，而应查看由于传输损耗而产生的实际值。

目标是让体育物联网解决方案以高水平的可靠性表现得更好，这可能涉及测试每个解决方案，以确定为客户提供最佳价值的最大极限。