Gần như mọi hệ thống IoT đều cần một số cách để kết nối cảm biến / thiết bị với đám mây để dữ liệu có thể được gửi qua lại giữa chúng. Các IoT gateway rất cần thiết trong việc thực hiện kết nối này vì các gateway đóng vai trò là cầu nối giữa các cảm biến / thiết bị và đám mây. Nhiều cảm biến / thiết bị sẽ nói chuyện với một gateway và sau đó gateway sẽ đưa tất cả thông tin đó và các cuộc nói chuyện trên mạng đến đám mây.

Ở cấp độ cao, đây cũng là cách mà công nghệ di động hoạt động. Điện thoại của bạn không liên lạc trực tiếp với các điện thoại khác, thay vào đó nó giao tiếp với tháp di động gần đó và tháp sẽ liên lạc với các máy chủ của nhà cung cấp di động. Thông tin sau đó chảy theo chiều ngược lại, từ các máy chủ của nhà cung cấp di động, đến các tòa tháp, đến điện thoại của người khác. Đối với các ứng dụng IoT, khái niệm cơ bản hoàn toàn tương tự. Thế nên có thể hình dung gateway như là tháp di động và đám mây là các máy chủ của nhà cung cấp di động.

Thêm một bước giao tiếp với gateway ở giữa mang lại một số lợi ích như:

Thời gian sử dụng pin

Nếu cảm biến / thiết bị ở khu vực xa, nó có thể cần kết nối tầm xa như kết nối vệ tinh để nói chuyện với đám mây. Phạm vi dài hơn sẽ tăng mức tiêu thụ điện năng (và chi phí); đây là một vấn đề đối với các cảm biến / thiết bị nhỏ có thời gian sử dụng pin hạn chế.

Nếu bạn làm Nông nghiệp thông minh, bạn muốn cảm biến tồn tại nhiều năm chứ không phải vài tháng hay vài tuần. Bằng cách sử dụng gateway, các cảm biến / thiết bị chỉ phải gửi dữ liệu một khoảng cách ngắn đến gateway và gateway có thể truyền dữ liệu lên đám mây thông qua một kết nối băng thông cao hơn.

Gateway cho phép các cảm biến / thiết bị giao tiếp với khoảng cách ngắn hơn, tăng thời gian sử dụng pin.

Giao thức khác nhau

Một ứng dụng IoT hoàn chỉnh có thể bao gồm nhiều loại cảm biến và thiết bị khác nhau. Lại lấy ví dụ về Nông nghiệp thông minh, bạn có thể muốn các cảm biến về nhiệt độ, độ ẩm và ánh sáng mặt trời và các thiết bị như hệ thống tưới tiêu và phân bón tự động.

Tất cả các cảm biến và thiết bị khác nhau có thể sử dụng các loại kết nối mạng khác nhau. Các loại kết nối bao gồm LPWAN, Wi-Fi, Bluetooth và Zigbee, và nhiều loại khác nữa.

Gateway có thể giao tiếp với các cảm biến / thiết bị qua các loại kết nối khác nhau và sau đó dịch dữ liệu đó sang một giao thức chuẩn như MQTT để được gửi lên đám mây.

Dữ liệu chưa được lọc

Đôi khi, các cảm biến / thiết bị có thể tạo ra rất nhiều dữ liệu đến mức nó tràn ngập hệ thống hoặc cực kỳ tốn kém để truyền và lưu trữ. Thông thường trong những trường hợp như vậy, chỉ một phần nhỏ dữ liệu thực sự có giá trị. Ví dụ, một camera an ninh không cần phải gửi dữ liệu video về hành lang trống.

Gateway có thể xử lý trước và lọc dữ liệu được tạo bởi cảm biến / thiết bị để giảm yêu cầu truyền, xử lý và lưu trữ.

Độ trễ cao

Thời gian có thể rất quan trọng đối với một số các ứng dụng IoT nhất định. Các cảm biến / thiết bị không thể truyền dữ liệu lên đám mây và chờ phản hồi trước khi hành động ví dụ như các tình huống liên quan đến sống chết trong lĩnh vực y tế hoặc cho các vật thể chuyển động nhanh như ô tô.

Độ trễ cao có thể tránh được bằng cách xử lý dữ liệu trên gateway và đưa ra lệnh cục bộ. Tuy nhiên, nhiều cảm biến / thiết bị trong các ứng dụng IoT quá nhỏ và quá ít pin để tự xử lý.

Gateway có thể giảm độ trễ trong các ứng dụng quan trọng về thời gian bằng cách thực hiện xử lý trên chính gateway chứ không phải trong đám mây.

Bảo mật

Mọi cảm biến / thiết bị được kết nối với internet đều dễ bị tấn công. Cảm biến / thiết bị bị hack sẽ khá nguy hiểm không chỉ cho chủ sở hữu, mà còn cho tất cả những người khác.

Gateway giảm số lượng cảm biến / thiết bị được kết nối với internet vì các cảm biến / thiết bị chỉ được kết nối với gateway. Tuy nhiên, điều này làm cho các gateway tự trở thành mục tiêu và cũng là tuyến phòng thủ đầu tiên. Đây là lý do tại sao bảo mật cần phải là ưu tiên cho gateway.