Viele Menschen sind verwirrt über den Unterschied zwischen DTU und Gateway-Geräten. Heute werde ich dieses Thema klar erklären, beginnend damit, was eine DTU ist. DTUs sind auf dem Markt in verschiedenen Szenarien weit verbreitet, z. B. in der Landwirtschaft, der Industrie, in Wasserschutzsystemen und vielen anderen Anwendungen.

Was ist eine DTU?

EINE DTU (Datenübertragungseinheit) dient in erster Linie der transparenten Übertragung von Daten an Cloud-Plattformen. Diese transparente Übertragung bedeutet, dass Sie Daten von seriellen RS-485- oder RS-232-Schnittstellen an Ihrem Standort im Wesentlichen wie ein virtuelles Kabel zu Ihrer Plattform in der Ferne verlängern können.

Wenn ich zum Beispiel diese Daten transparent über drahtlose Methoden an die Cloud-Plattform übertrage, kann die Cloud-Plattform diese Daten verarbeiten, eine Zwei-Wege-Kommunikation aufbauen und Parameter verwalten. Aber was ist das entscheidende Merkmal? Es heißt "transparente Übertragung", was genau das bedeutet, wonach es klingt - in welchem Format die Daten auch immer an der Quelle vorliegen, genau so werden sie an die Plattform übertragen. Dies setzt voraus, dass die Plattform die entsprechenden Konvertierungen an den Daten vornimmt. Bei gängigen Protokollen wie Modbus RTU oder seriellen RS-232-Kommunikationsdaten muss die Cloud-Plattform diese Daten analysieren, bevor sie eine Analyse und Verarbeitung durchführen kann.

Was ist ein Gateway?

A Gateway (im Englischen wörtlich "gateway" genannt) ähnelt in gewisser Weise einer DTU, da es ebenfalls ein Gerät zur Datenübertragung ist. Aber was ist das Besondere an Gateways? Gateways führen Protokollkonvertierung und Datenparsing durch. Was bedeutet das? Wenn meine Feldgeräte zum Beispiel das RS-485 Modbus RTU-Protokoll verwenden, die Cloud-Plattform aber das MQTT- oder HTTP-Protokoll benötigt, kann das Gateway diese Konvertierung zwischen den Protokollen durchführen. Dies ist der größte Unterschied zu einer DTU.

Ein praktisches Beispiel

Schauen wir uns ein Beispiel aus der Praxis an. Nehmen wir an, ich habe einen Temperatur- und Luftfeuchtigkeitssensor, der über das Modbus RTU-Protokoll über eine RS-485-Schnittstelle kommuniziert. Bei Verwendung einer DTU werden die vom Sensor gesendeten hexadezimalen Datenpakete, wie "01 03 00 00 00 02 C4 0B", genau so an die Cloud-Plattform übertragen. Die Cloud-Plattform muss dies dann als Modbus-Lesebefehl parsen, der die Register 0 und 1 von Gerät Nummer 1 liest.

Mit einem Gateway würde es jedoch zunächst dieses Modbus-Datenpaket empfangen, es dann in tatsächliche Werte wie 25,6°C für die Temperatur und 60,3% für die Luftfeuchtigkeit zerlegen und es dann im MQTT-JSON-Format an die Cloud-Plattform senden, z. B. {"Temperatur":25,6, "Luftfeuchtigkeit":60,3}. Die Cloud-Plattform kann diese Daten direkt verwenden, ohne das Modbus-Protokoll parsen zu müssen.

Wie kann man zwischen ihnen wählen?

Worauf sollten wir bei der Auswahl achten? Das hängt von unserem spezifischen Anwendungsszenario ab. Wenn Ihre Cloud-Plattform bereits Parsing-Funktionen für bestimmte Geräte oder Protokolle entwickelt hat, könnte die Verwendung einer DTU einfacher und direkter sein. Handelt es sich bei Ihrer Cloud-Plattform um eine Standard-IoT-Plattform, die den Empfang standardisierter Datenformate erwartet, wäre die Verwendung eines Gateways angemessener.

Unterschiede im Detail

Auch im Detail gibt es Unterschiede. So benötigen DTUs in der Regel nicht viele Konfigurationsparameter - das Einstellen von Parametern für die serielle Schnittstelle, Serveradressen und Ports ist in der Regel ausreichend. Da Gateways eine Protokollkonvertierung durchführen, müssen mehr Parameter konfiguriert werden, z. B. Geräteregisteradressen, Datentypen, Konvertierungsformeln usw., wodurch die Konfiguration relativ komplexer wird.

Was die Verarbeitungsleistung angeht, so haben DTUs in der Regel kleinere Prozessoren und weniger Speicher, da sie nur Daten ohne komplexes Parsing weiterleiten müssen. Gateways, die Protokollkonvertierung und Datenparsing (und oft auch einfaches Edge Computing) durchführen müssen, haben in der Regel höhere Hardwarespezifikationen mit leistungsfähigeren Prozessoren und größerem Speicher.

Kommunikationsmethoden und Anwendungsszenarien

Sowohl DTUs als auch Gateways unterstützen verschiedene drahtlose Kommunikationsmethoden wie 4G, NB-IoT, LoRa, WiFi usw. Da DTUs jedoch weniger kostenintensiv sind, werden sie häufiger in kostensensiblen Anwendungen eingesetzt, z. B. bei verstreuten, zahlreichen Überwachungspunkten in der Landwirtschaft oder bei Überwachungsstationen für die Wasserwirtschaft. Gateways mit leistungsfähigeren Funktionen, aber höheren Kosten, werden in der Regel in Szenarien mit höheren funktionalen Anforderungen eingesetzt, z. B. in der Fabrik- oder Gebäudeautomatisierung.

Überlegungen zur Sicherheit

Aus der Sicherheitsperspektive können Gateways mehr Sicherheitsmaßnahmen auf der Datenebene implementieren, wie z. B. Datenverschlüsselung und Geräteauthentifizierung, da sie die Daten analysieren und verarbeiten. DTUs, die nur eine transparente Übertragung durchführen, ohne die Daten selbst zu verarbeiten, implementieren typischerweise Sicherheit auf der Verbindungsebene unter Verwendung von Technologien wie VPN, SSL/TLS usw.

Reale Projektbeispiele

Schauen wir uns an, wie man in realen Projekten wählen kann. Wenn wir zum Beispiel ein Projekt zur Überwachung von landwirtschaftlichen Gewächshäusern haben, bei dem Temperatur, Luftfeuchtigkeit, Licht und CO2-Gehalt in Hunderten von Gewächshäusern überwacht werden müssen und jedes Gewächshaus nur wenige Sensoren hat, die einheitliche Protokolle verwenden, könnte der Einsatz von DTUs wirtschaftlicher sein. Wir könnten eine DTU in jedem Gewächshaus platzieren, eine Verbindung zu den lokalen Sensoren herstellen und die Daten an die Cloud-Plattform zur einheitlichen Analyse und Verarbeitung übertragen.

Bei einem Fabrikautomatisierungsprojekt mit verschiedenen Geräten, die unterschiedliche Protokolle verwenden (Modbus, Siemens S7, Allen-Bradley und benutzerdefinierte Protokolle für ältere Geräte), würde die Verwendung von DTUs jedoch bedeuten, dass die Cloud-Plattform das Parsen all dieser Protokolle unterstützen müsste - eine erhebliche Arbeitsbelastung. Die Verwendung von Gateways würde eine Protokollkonvertierung auf Gateway-Ebene ermöglichen und die Daten in einem einheitlichen Format an die Cloud-Plattform senden, was die Entwicklung der Cloud-Plattform erheblich vereinfachen würde.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass sowohl DTUs als auch Gateways ihre Vorteile haben und dass wir je nach den spezifischen Anwendungsszenarien und Anforderungen die geeigneten Geräte auswählen müssen. Für eine einfache, kostengünstige und transparente Datenübertragung sollten Sie sich für DTUs entscheiden; für Protokollkonvertierung, Datenvorverarbeitung und höhere Sicherheit sind Gateways besser geeignet. Ich hoffe, dass diese Erklärung allen ein besseres Verständnis der Unterschiede zwischen DTUs und Gateways vermittelt!