CN110267237A - 用于利用双重蜂窝接口的机器对机器的通信的网关设备 - Google Patents

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CN110267237A CN201910548610.8A CN201910548610A CN110267237A CN 110267237 A CN110267237 A CN 110267237A CN 201910548610 A CN201910548610 A CN 201910548610A CN 110267237 A CN110267237 A CN 110267237A
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Abstract

本公开提供一种设备，该设备包括：第一网络接口，所述第一网络接口配置成与第一网络通信；第二网络接口，所述第二网络接口配置成与第二网络通信；至少一个本地通信接口，所述至少一个本地通信接口配置成与一个或多个客户端设备通信；以及一个或多个处理器，所述一个或多个处理器耦接至所述第一网络接口、所述第二网络接口以及所述至少一个本地通信接口，所述一个或多个处理器配置成操作所述第一网络接口作为主要接口，并且将所述第二网络接口作为热备用接口，以与所述一个或多个客户端设备进行路由通信。

Description

用于利用双重蜂窝接口的机器对机器的通信的网关设备
本申请为申请日是2014年4月17日、申请号是201480029044.5(PCT/US2014/034548)、发明名称为“用于利用双重蜂窝接口的机器对机器的通信的网关设备”的中国申请的分案申请。
技术领域
本发明大体上涉及通信系统领域，并且更具体地涉及用于利用双重蜂窝接口的机器对机器的通信的系统以及方法。
背景技术
机器对机器的(M2M)系统使用已经且将不断增加。机器对机器的系统还可称为物联网(Internet of things)。机器对机器的系统中的设备之间通信可以使用网关设备进行。除了提供通信之外，网关设备还可提供另外服务，诸如运行应用。现有网关设备可能具有缺点；例如，在一些情况下，它们通信可能不够可靠。
发明内容
在一方面，提供一种网关设备。所述网关设备包括：第一蜂窝通信模块，所述第一蜂窝通信模块配置成与第一蜂窝网络通信；第二蜂窝通信模块，所述第二蜂窝通信模块配置成与第二蜂窝网络通信；至少一个本地通信模块，所述本地通信模块配置成与一个或多个客户机通信；以及处理器，所述处理器被耦接至所述第一蜂窝通信模块、所述第二蜂窝通信模块、以及所述至少一个本地通信模块，所述处理器被布置用于操作所述第一蜂窝通信模块或第二蜂窝通信模块的一个作为主要接口，并且将所述第一蜂窝通信模块或第二蜂窝通信模块的另一个作为热备用接口，以与所述客户机的至少一个进行路由通信。
另一方面，提供一种用于使用网关设备为客户机提供机器对机器的通信过程中使用的方法，所述网关设备具有可操作地与第一蜂窝网络通信的第一蜂窝通信模块以及可操作地与第二蜂窝网络通信的第二蜂窝通信模块。所述方法包括：选择所述第一蜂窝通信模块或第二蜂窝通信模块的一个作为主要接口，并且将所述第一蜂窝通信模块或第二蜂窝通信模块的另一个作为备用接口；经由所述主要接口来与所述客户机进行路由通信，同时维持所述备用接口主动地连接至它相应的蜂窝网络；监测所述主要接口上的通信；确定与所述客户机的通信是否应从主要接口切换；在确定与所述客户机的通信应从所述主要接口切换后，经由所述备用接口来与所述客户机进行路由通信。
另一方面，提供一种网关设备。所述网关设备包括：第一网络通信模块，所述第一网络通信模块配置成与第一网络通信；第二网络通信模块，所述第二网络通信模块配置成与第二网络通信，其中所述第一网络通信模块或所述第二网络通信模块的一个是主要接口，并且所述第一网络通信模块或所述第二网络通信模块的另一个是热备用接口；至少一个本地通信模块，所述本地通信模块配置成与一个或多个客户机通信；路由切换模块，所述路由切换模块配置成经由所述第一网络通信模块或所述第二网络通信模块与所述客户机的至少一个进行路由通信。
本发明的其他特征以及优点应从以下具体实施方式清楚，具体实施方式以举例的方式示出本发明的方面。
附图说明
本发明的细节(既涉及其结构也涉及其操作)可通过研究附图而部分了解，其中相似参考数字指示相似部分，并且其中：
图1是根据当前所公开的实施方案的使用具有双重蜂窝接口的网关设备的通信系统的方框图；
图2是根据当前所公开的实施方案的网关设备的功能性方框图；
图3是根据当前所公开的实施方案的用于管理双重蜂窝接口上通信的过程的流程图；以及
图4和图5是根据当前所公开的实施方案的来自网关设备族的网关设备的图。
具体实施方式
结合附图，以下所阐明的具体实施方式旨在作为对各种配置的描述，并且并不旨在仅仅表示可实践本文所述概念的配置。为了提供对各种概念的透彻理解，具体实施方式包括特定细节。然而，本领域的技术人员将会清楚，这些概念可在没有这些特定细节的情况下实践。在一些情况下，众所周知的结构和部件是以简化形式示出，以便避免模糊此类概念。
本公开描述了网关和路由器设备族。这些设备可用来为支付事务提供可靠通信。这些设备可被称为网关设备、SysLINK、SmartHub或Systech金融网关(SFG)。对这些网关设备的其他应用包括：用于ATM支付处理的安全蜂窝和互联网接入；自动售货机器遥测；销售点(POS)支付处理以及互联网连接性；信息亭互联网连接性；远程监测和控制；移动或电子健康；以及远程信息显示。网关设备还会支持家庭和建筑安全性和自动化应用。另外应用包括移动商户、购物中心、大型活动、季节性大减价、户外市场等等。这些应用可以在网关设备、服务器、用户设备或这些设备的组合上运行。
图1是根据当前所公开的实施方案的使用具有双重蜂窝接口的网关设备的通信系统的方框图。网关设备110与第一蜂窝网络121和第二蜂窝网络122通信，例如，以便提供使支付事务以高概率度成功进行的服务。第一蜂窝网络121和第二蜂窝网络122可为独立移动网络。服务可具有确保服务特性(例如，延迟、频率以及停运持续时间)的相关联的SLA(服务水平协议)。对于支付事务，服务的可用性可以是尤其重要的。在其他系统中，第一蜂窝网络121和第二蜂窝网络122的一个或两个可为非蜂窝式网络；例如，网关设备110可以使用DSL、DOCSIS、MMDS、WiMAX、或其他技术进行通信。
网关设备110经由本地网络140来与各种机器通信。使用本地网络140与网关设备110通信的机器还可称为客户机、客户端设备、或客户端。在图1的示例系统中，与网关设备110通信的客户机包括个人计算机151、恒温器152、警报器153、以及自动取款机(ATM)154。这些设备中的一些可被同位配置；例如，网关设备110可位于自动取款机154中。本地网络140可为例如有线网络(诸如以太网)、无线网络(诸如Wi-Fi)、或网络的组合。
图2是根据当前所公开的实施方案的网关设备的功能性方框图。图2的网关设备可以用来实施图1的系统的网关设备110。图2的网关设备包括处理器模块225。处理器模块225被耦接至第一蜂窝通信模块211、第二蜂窝通信模块212、有线通信模块241、无线通信模块242以及存储器模块235。
第一蜂窝模块211和第二蜂窝模块212被配置成发射和接收与蜂窝网络所进行的通信。例如，第一蜂窝模块211可以经由通信链路131来与第一蜂窝网络121通信，并且第二蜂窝模块212可以使用通信链路132来与第二蜂窝网络122通信。第一蜂窝模块211和第二蜂窝模块212还可称为网络通信模块。在替代实施方案中，网络通信模块可以使用除了蜂窝外的通信技术。例如，网络通信模块可以使用DSL、DOCSIS、MMDS、WiMAX或其他技术进行通信。另外，网络通信模块可以使用至另一设备的本地网络连接(例如，以太网连接)，随后，这个设备将与互联网服务提供方、广域网或某个其他网络通信。蜂窝接口可以使用不同底层技术，诸如PPP、LTE、CDMA和EVDO。第一蜂窝模块211和第二蜂窝模块212可使用订户识别模块(SIM)卡识别并且验证至蜂窝网络的网关设备。网关设备可以因此具有两个SIM卡槽。
网关设备可为经由有线通信模块241或无线通信模块242与网关设备通信的机器提供接入互联网的连接。有线通信模块241或无线通信模块242还可称为本地通信模块。网关设备使用第一蜂窝模块211和第二蜂窝模块212提供接入互联网的连接。网关设备包括用于无线电信号的传输和接收的一个或多个天线。
有线通信模块241和无线通信模块242被配置成发射和接收与客户机进行的通信。在图1的系统中，例如，有线通信模块241可与自动取款机154和个人计算机151通信，并且无线通信模块242可与恒温器152和警报器153通信。
处理器模块225可处理由网关设备接收和发射的通信。存储器模块235存储数据以供处理器模块225使用。存储器模块235还可用来存储计算机可读的指令以供处理器模块225执行。计算机可读的指令可由处理器模块225用来完成该网关设备的各种功能。存储器模块235或存储器模块235的部分可为非暂态的机器可读介质。为了简单解释，网关设备或其实施方案被描述为具有某种功能。将会了解，在一些实施方案中，这种功能通过处理器模块225结合存储器模块235、以及通信模块完成。此外，除了执行指令之外，处理器模块225可包括用于完成一些功能的专用硬件。
网关设备可执行操作来增强与连接至网关设备的设备的通信的可靠性。例如，网关设备可监测和分析与第一无线网络121和第二无线网络122的通信的可靠性，并且因此在这两者之间进行切换。
第一蜂窝模块211和第二蜂窝模块212还可称为网络接口。网关设备可以操作网络接口中的一个作为主要接口，而另一个网络接口则是操作作为热备用(或者说是“次要”)接口。两个网络接口可例如连接至不同的蜂窝服务提供方。第一蜂窝模块211和第二蜂窝模块212可为物理上分开的模块，或可为具有双重蜂窝接口的单个模块。
使用两个蜂窝接口可大大提高了通信服务的可用性。即，网关设备可以确定接口中的一个上的通信并不可用或不可靠并切换成使用另一接口。使用两个蜂窝接口还可基于其他准则，例如，对应蜂窝数据计划成本。
图3是根据当前所公开的实施方案的用于管理双重蜂窝接口上通信的过程的流程图。过程可由图2的网关设备执行。网关设备可使两个网络接口同时活动。虽然两个网络接口是活动的，但仅一个网络接口会常用于网络通信，而另一个网络接口则会闲置。可替代地，网关设备可仅利用用于主动路由通信的网络接口来操作。未用于路由通信的网络接口是主动还是被动的可由用户配置。通过连接两个蜂窝接口，网关设备可在接口之间以小延迟进行切换。在图1的系统中，例如，网关设备110可利用接入第一蜂窝网络121的通信链路131作为主要接口进行操作，并且可利用接入第二蜂窝网络122的通信链路132作为备用接口进行操作。默认路由可为通过主要接口。可替代地，默认路由可以使用已活动的最后一个接口。
在步骤310中，网关设备110监测主要蜂窝接口。例如，网关设备110可以周期性地测试主要接口以便确保网络通信仍在进行。
如果在步骤320中，过程确定网关设备应当停止使用主要接口，那么在步骤330中，网关设备将默认路由切换至热备用接口；否则，过程返回步骤310以进一步监测主要蜂窝接口。当主要接口上的网络通信并未正在进行时，过程可以确定网关设备应当停止使用主要接口。切换蜂窝接口可被称为故障转移。类似地，已使用过双重蜂窝网络可被称为无线冗余。
网关设备可以使用一个或多个监测器，例如，会话监测模块231和事务监测模块232，以便测试接口。监测步骤210可由例如会话监测模块231、事务监测模块232、或会话监测模块231和事务监测模块232的组合执行。会话监测模块231和事务监测模块232可向路由切换模块233发送信号，以便改变路由通信所用的蜂窝接口。会话监测模块231、事务监测模块232、以及路由切换模块233可为存储在存储器模块235中并由处理器模块225来执行的软件模块。
网关设备可用作路由器，以提供对互联网的一般接入。因此，网关设备可以充当客户机的DHCP(动态主机配置协议)服务器。还提供了静态IP支持。当默认路由切换时，网关设备还可更新DNS(域名系统)信息，使得DHCP客户机观察网络通信中的最小延迟。网关设备维持用于主要接口和备用接口的网络接口专用DNS信息，并且充当用于DHCP客户端设备的DNS代理。以此方式，当在主要接口和次要接口之间切换时，使用适当DNS服务器。这些功能可由路由切换模块233执行。
在步骤330中切换至热备分接口后，在步骤340中，网关设备监测主要接口以便在步骤350中确定网关设备是否应当返回使用主要接口。当在主要接口上恢复网络通信时，过程可以确定网关设备应当返回使用那个接口。步骤340中的监测可与步骤320中执行的监测相同或类似。
网关设备可以通过各种方法确定网络通信在主要接口上恢复。例如，主要接口可假定为在可完成对服务器(如支付处理器)的连接的情况下具有网络通信。该服务器可由IP(互联网协议)地址标识。针对网络通信测试主要接口可以周期性地执行，同时热备用接口正被使用。网关设备可以使用Systech在线更新协议(SOUP)更新或轻量心跳(LWHB)特征以周期性地检查SOUP配置更新。如果需要永久更改对主要/热备用接口的指定，那么也可使用LWHB。
如果在步骤350中，过程确定网关设备应当返回使用主要接口，那么在步骤360中，网关设备将默认路由切换至主要接口；否则，过程返回步骤340以进一步监测主要蜂窝接口。步骤360中的路由切换可与步骤330中执行的路由切换类似地执行。步骤330和步骤360可例如使用路由切换模块233执行。
图3的过程可以例如通过添加、更改步骤、或对步骤重新定序进行修改。另外，步骤可以并行执行。用于切换网络接口的另外准则可使用。例如，网关设备可切换接口以减少成本。在实施方案中，在步骤350中，过程可以基于备用网络而非主要网络的监测到的性能来确定是否返回使用主要接口。另外，该主要接口和备用接口两者可以基于例如这两个接口的相对性能而与路由切换并行进行监测。
网关设备可提供使用日志记录以展示每个接口何时在使用中。日志记录可以包括例如每个接口上的绝对切换时间以及累计次数。一些日志记录信息可保存至网关设备本地，并且其它日志记录信息则可传输至服务器。例如，绝对时间可仅在用于故障排除中的本地日志中提供。
哪个接口是主要接口且哪个接口是热备用接口的指定可以例如通过网关设备配置文件完成。SOUP更新或LWHB可配置来针对对配置文件(包括对主要接口的指定)的更新进行周期性地测试。该配置文件还能够改变监测器的一个或多个参数。还可记录关于接口配置和使用的信息。
图2的网关设备可使用用于监测蜂窝网络接口的各种方法。监测方法可以用于图3的过程。以下描述两个方法。会话监测方法检查网络分组计数。事务监测方法检查通向外部服务器的尝试连接。会话监测方法可由会话监测模块231执行。事务监测方法可由事务监测模块232执行。
当使用会话监测方法时，与基于事务的处理不同，网关设备并不涉及分组通信。因此，网关设备无法保证事务，但可监测网络通信并且基于所监测的网络通信切换接口。监测的量可以例如基于SLA确定。过量监测可能致使蜂窝网络上的数据费用增加。处于监测之中可能无法满足客户SLA需要。
会话监测方法检查主要接口上的接收和发射分组。如果存在许多发射分组以及很少接收分组，那么该会话监测器可以在主要接口上查验(ping)DNS服务器。在实施方案中，查验在发射分组数量比接收分组数量大得多(例如，两倍)时进行。如果查验失败，那么该会话监测器就可确定网络通信并未在主要接口上进行，并向路由切换模块发送信号。如果发射分组和接收分组均为零，那么不必指示网络通信并不可用。因此，该会话监测器可具有定时器，以便周期性地(例如，每一小时一次)查验DNS服务器。该会话监测器还可使用对查验响应失败时间(当无法到达DNS服务器时)过长的确定，以便确定网络通信并不可用。该会话监测器周期以及接口切换时间确定最坏情况下的停机时间。例如，如果该会话监测器每分钟都运行，那么查验失败时间为1秒，并且接口切换时间为2秒，最大停机时间为63秒。该会话监测器可以使用除了查验外的替代方法确定在主要接口上是否正在进行网络通信。例如，若干连接测试(连接至服务器、查验、以及DNS查找)可被给定有加权值。加权值可基于例如对单独用户的策略。一旦该加权值超过一定阈值，那么网关设备就将执行至热备用接口的切换。这些策略可基于特定使用情况自定义。
网关设备可以利用网关设备上的本地服务，像SOUP或LWHB，以在这些服务中的任何服务检测到了失败连接的情况下，触发路由切换。例如，如果网关设备正在处理事务，并且事务失败，那么这可触发路由切换。仅仅使用该会话监测器，无法保证任何特定事务(例如，POS(销售点)事务或ATM事务)；然而，可以实现接入互联网的一般连接。
该事务监测器可以跟踪自网关设备的出站连接。该事务监测器可以使用例如作为内核驱动器运行的特殊代码监测网络通信。这个代码可配置来跟踪尝试接入特定外部服务器(例如，支付处理器站点)上特定端口的出站连接。更具体地，该事务监测器可以检测针对一个或多个IP地址的TCP(传输控制协议)SYN/ACK握手。如果检测到了失败连接，那么生成信号以便切换网络接口。该事务监测器继续检查接入支付处理器的失败连接。处于热备用接口上的任何失败连接可被忽略，或可触发切换返回主要接口。在一些实施方案中，该事务监测器方法可以提供增加接入特定支付处理器的POS或ATM事务将成功的概率的更好的方式。然而，对互联网所进行的一般接入无法经由该会话监测器方法改进，因为仅仅监测特定端口和服务器。
在实施方案中，网关设备可在同时使用该会话监测器和事务监测器。任一个监测器都可触发至热备用接口的切换。另外，对SOUP服务器上的配置文件的改变将由SOUP更新或LWHB检测，这可造成主要/热备用接口指定发生改变。
网关设备配置文件提供用于切换主要/热备用接口优先级的方法等等。可以改变优选接口，例如，以便利用与蜂窝接口相关联的两个载体之间的潜在成本差异。配置文件确定哪个接口是主要的以及哪个是热备用的。另外，配置文件可以包含与监测周期相关的定时器信息。这个配置文件通常每24小时循环更新。通过使用轻量心跳(LWHB)，这个时间周期就可减少。例如，网关设备可配置来使用LWHB每15分钟检查一次SOUP服务器。如果需要切换主要/热备用接口，那么LWHB将会指示需要全面检查，从而造成对网关设备的更新配置。
另外，网关设备可以记录主要接口和热备用接口的使用情况，并且周期性地(例如，每日)将这个信息上传至SOUP服务器。
网关设备可以在许多情景下操作。在第一示例使用情况下，网络操作人员(例如，移动虚拟网络操作人员(MVNO))想要改变网络使用偏好次序，从而使得当前主要网络成为次要网络，反之亦然。网络操作人员可能想要针对子集或对网络操作人员所使用的整个双重网络网关设备做出这个操作。在这个示例使用情况下，例如，这是永久改变而非暂时改变，原因在于网络会话失败或事务失败。网络操作人员还想要能够对其他配置文件设置做出改变。
网络操作人员可以通过多个方法按照网络使用偏好的次序实现改变。在第一方法1中，SOUP服务器用于改变用于主要接口和热备用接口的配置文件中的偏好，从而使得载体1成为热备用网络并且使得载体2成为主要网络。网关设备可被配置用于SOUP更新或LWHB，以便周期性地联系SOUP服务器进行配置更新。
第二示例使用情况示出事务失败情景。在此，该事务监测器会向路由切换模块发送信号，使得使用热备用接口而非主要接口。当主要网络恢复时(例如，如由查验测试或对支付处理器的连接确定)，再次使用主要网络接口。
图2的网关设备以及相关的方法和通信系统易于发生许多变化。另外，为了清楚且简要的描述，已经简化系统和方法的许多描述。例如，附图通常示出每类设备的一个或一些(例如，两个蜂窝通信模块、一个无线通信模块)，但是网关设备可以具有每类设备中的许多设备。类似地，许多描述使用特定无线标准的术语和结构。然而，公开的系统和方法可适用于更广泛的范围。
网关设备实施可以包括除了上述那些外的许多特征。在各种实施方案中，网关设备以及它们所用于的系统可以包括硬件/固件特征、基于云的且本地的服务器特征、以及智能电话特征的各种组合。
硬件/固件特征实例包括：支持蜂窝模块和/或其他硬件选项以及未来硬件特征的硬件升级插槽；对2G至4G(例如，CDMA、EVDO、LTE、GSM，1xRTT、SPA+)蜂窝性能或其他未来蜂窝技术的支持；一个或多个以太网端口(例如，使用有线通信模块241等等)，当网关设备具有多于一个的以太网端口时，该以太网端口具有多个独立IP地址；零或多个POTS(普通老式电话业务)端口(例如，v.90、v.92)；零或多个串行端口(具有RS232、RS422和/或RS485物理接口)，这些串行端口可配置为标准串行端口(针对如POS和安全性的应用)或DEX&MDB端口(针对自动售货应用)；零或多个USB(通用串行总线)端口；零或多个微型SD(或是其他类型的存储卡)插槽；对各种本地无线技术的支持，这些本地无线技术包括Wi-Fi(例如，802.11a/b/g/n)、ZigBee、Z-Wave、蓝牙、NFC、ANT等等；温度和运动传感器；用于使用GPIO和/I2C接口的外部通用IO的零至多个连接器；外部或内部备用电池；以及对本地应用的支持。
基于云的且本地的服务器特征实例包括：配备；可配置警报器(用于报告错误、位置、运动、电池状态等等)；Wi-Fi热点；用于状态和控制的消费质量GUI；自动售货软件；建筑安全软件；以及面向对象的GUI接口，其可以由无经验的用户使用。
智能电话特征实例(可与其他用户设备(例如，平板型计算机和笔记本计算机)一起使用)包括：web驱动的GUI接口；以及定制app驱动的GUI接口。
网关设备可以许多产品配置提供。网关设备产品族包括在提供多个配置选项上提供最大程度灵活性的多个外壳。针对任一配置来实现的特定选项可由硬件特征的物理存在来控制，或可通过电子配置来本地或远程设置，这独立于物理硬件的实际存在而进行。多个不同硬件配置可以基于规模经济通过制造标准化的配置建立，这些标准化的配置通过将因用于特定配置的一些不必要的硬件的存在而促成的另外成本平衡。
示例网关设备族包括四个子族：SysLINK 1000是通常将用于简单桥接应用以及简单ATM或自动售货应用的低成本的单用网关。SysLINK 1000一般将放置在目标应用附近。SysLINK 2000、SysLINK 3000和SysLINK 4000均为有完全特征的通用网关、桥、或路由器，支持多个设备在多个本地或远程网络上的连接。它们用于多用途家庭和建筑应用，并且通常放置在家庭运行至目标应用的中心位置(如配线柜)处。网关设备族可以支持包括用于互联网连接性的多个本地网络连接和多个宽带网络的组合。网关设备可与相同或不同子族中的其他网关设备同位。跨子族，网关设备可以具有基本上相同的外观，但是该设备的物理尺寸可以变化，例如，在很大程度上受到特定设备所提供的通信接口数量影响。
网关设备可提供有各种水平通信性能。对网关设备的许多应用要求不高于0.05Mb/s(兆位/秒)的数据速率。这在2G蜂窝技术支持的范围内尤其如此。然而，其他应用要求更快性能，这可通过3G或4G蜂窝技术实现。例如，信息亭、家庭网关以及数字签名应用可能要求实时多媒体流。
在实施方案中，网关设备架构被设计成允许很少训练或未经训练的用户将所安装的设备从更慢速的技术来现场升级至更高速的技术或是添加另外网络模块。这种架构已构造成以最小程度的开发从多个源接受蜂窝模块。架构支持未来蜂窝技术以及先前所提到的现有技术。
一些桥接应用并不使用蜂窝连接(诸如Wi-Fi至以太网)。在这些应用中，性能将会匹配底层物理接口并且将最小程度地受到网关设备制约。
用于网关设备的示例应用包括：具有基于非GPS(全球定位系统)的位置服务和运动检测(包括倾斜)的ATM，其将针对未授权的运动提供警报(例如，页面、文本、MSG、电子邮件、推特、可听警报等等)；具有基于GPS的位置服务、运动和温度感测的ATM；具有基于GPS的位置服务、运动和温度感测的与Wi-Fi热点服务捆绑的ATM；通过智能电话应用来控制的用于灯、锁、HAVC(加热、通风和空气调节)和智能电网能量监测的家庭和建筑自动化；支持信用卡事务和库存监测的自动售货服务；安全服务；视屏监管；环境或安全警报箱监测；传真网关；以及具有游泳池/spa、灌溉和警报监测的建筑服务。
网关设备可以经由互联网或其他网络来连接至不同类型的服务器。各种各样的客户机(如实用表、电话、信息亭、智能电话、恒温器、传真机、运动传感器以及警报器)可连接至一个网关设备。这些设备中的每个可以通过不同、正常不可兼容网络连接。网关设备可用来向和从已耦接至网关上的那些设备向一个或多个基于互联网的服务器来传达信息。个人可以例如经由笔记本、智能电话、台式或平板型计算机访问信息。
网关设备可以许多物理形式提供。在各种实施方案中，网关设备具有以下物理特征或其子集。设备可以放置在平坦表面(桌子、架子等等)上、安装在墙壁上、安装在机架上，和/或磁性安装至金属表面上。网关设备可以在其外壳后部具有一个或多个I/O连接和/或功率输入端。灯和按钮可以面对前方。一个或多个天线(当存在时)可附接至网关设备网关两侧，并且可为用户可调节的，例如，在三个平面中至多调节270度。
该功率输入端可从AC出口或DC源例如4.5V至30V DC汲取。该功率输入端可以使用锁定功率连接器来提供增加的可靠性。设备可包括面对单元前方的凹入重置按钮。用于其他无线通信模块的另外天线可位于外壳内部。网关可以包括用于外部天线的SMA母连接器和SMA公连接器，以便支持各种无线通信技术。设备将会支持使用SIM卡，如果该卡必须支持底层蜂窝技术(例如，针对GSM服务或LTE服务)的话。设备还可使用多个SIM卡。多个SIM卡可与相同蜂窝模块或不同模块一起使用。
用于网关设备的物理外壳可能实体较小，以支持要求嵌入网关的应用(例如，针对ATM、自动售货以及远程显示应用)。
一些网关设备可包括显示器，例如，LCD或触摸屏显示器。显示器可提供图形用户接口。一些网关设备还可包括接入外部显示器的接口，例如，HDMI(高清晰度多媒体接口)。
在各种实施方案中，网关设备包括用于为设备配置有一定范围的特征的选项插槽(option slot)。选项插槽可为多种类型，并且在各种族成员中以不同的数量出现。母板可以例如包含一族的SysLINK网关的全部或许多成员所共有的功能。例如，母板包括可编程处理器，用于控制通信操作并且引导填充选项插槽的卡之间的通信。
在各种实施方案中，SysLINK网关设备支持以太网网络并且具有以下特征或其子集。以太网端口可配置为安全LAN、不安全的LAN、或WAN端口。WAN端口会连接至互联网源，如宽带路由器。这种端口可标识为“互联网端口”。LAN端口会连接至本地网络，如单独基于以太网的设备、开关或路由器。以太网端口能够以10、100、1000Mbps速度或以其他速度操作。以太网端口中的一个或多个可以支持以太网供电(PoE)。
网关设备包括路由功能，以便连接所配置的通信设备。路由功能包括对防火墙、DHCP、NAT、IPv4、IPv6、VPN连接(VPN pass through)、基于证书的开放SSL、VPN、QOS、动态DNS、URL过滤、通信过滤以及端口转发。
互联网访问可通过蜂窝、以太网、Wi-Fi、功率线路通信、卫星、拨号调制解调器或其他通信技术实现。这些技术中的任何技术可指定为主要或备用连接。对于具有互联网访问的多个源的设备，对各种源按优先级排序。优先级可自动设定，或通过用户配置来设定。网关设备能够通过路由器和防火墙来对后端服务器进行访问。对后端服务器进行访问可以可编程的间隔进行，或如要执行的应用的需要来限定。一些网关设备具有针对后端服务器的始终开启(always-on)连接，从而允许从服务器随机访问此类设备。这种操作可被称为“随选(on-demand)”。
在各种实施方案中，网关设备可以包括用于使用传统模拟电话线路的连接的一个或多个POTS端口。POTS端口可与例如FAX或ATM设备一起使用。POTS端口可以作为来自插入网关设备的器具的标准电话线路运行。受支持的MODEM标准包括300bps：V.21；1200bps：V.22以及FastConnect；2400bps：V.22bis以及FastConnect；9600bps：V.29、V.32以及FastConnect；14,400bps：V.32bis；33,600bps：V.34；56,000bps：V.90；V.42bis；以及MNP5数据压缩。端口包括挂机和摘机线路电压监测、并行送受话器(侵入)监测、V.42以及MNP 2–4误差校正(例如，针对拨号备份)。POTS端口可以用来提供具有类1命令兼容性的从300至14,400bps的标准组3FAX。也可提供更高速度。
POTS端口的一个或多个将能够对接至标准电话线路，以供远程访问并且实现互联网连接性。
POTS端口支持DTMF(双音多频，包括按钮音的生成和检测)、脉冲拨号、或相关FSK(频移键控)协议。功能可针对与警报面板和/或其他应用的兼容性进行编程。
在各种实施方案中，网关设备包括一个或多个串行端口。串行端口可以支持RS-232(例如，针对警报系统)、RS-422、RS-485以及RS-485/422/232。串行端口能够以异步或同步模式操作。串行端口可以具有DCE或DTE物理接口。串行端口可以支持包括SDLC和3270双同步的各种协议。
在各种实施方案中，网关设备网关包括一个或多个USB端口。USB端口可例如为USB2.0端口并且以主模式操作。USB端口可用来例如连接至存储器棒、蜂窝调制解调器、PIN终端、支付终端以及相机。网关上的USB端口可向所附接的设备供电，例如，在5V下500mA。一些USB端口可在内部访问，而其他USB端口则可在网关设备外部访问。一些USB端口可直接接线至USB从设备。
在各种实施方案中，网关设备包括一个或多个蜂窝接口。蜂窝无线接口可连接至各种载体服务，例如，Verizon 2G、3G、4G，AT&T 2G、3G、4G，以及Sprint 2G、3G、4G。蜂窝无线接口常常使用网关设备的外壳外部的天线。多个天线可以用来使可靠性增加。多个天线可以用来提供多个同步连接。网关设备通过蜂窝服务支持位置服务，例如，以在GPS位置不可用时使用。多个蜂窝接口可提供于一个网关设备之中。在实施方案中，蜂窝无线接口可以用来利用例如通过有线回程连接提供网络通信的网关设备与用户通信。
在各种实施方案中，网关设备包括Wi-Fi无线接口，Wi-Fi无线接口可以根据各种标准(诸如802.11a、b、g以及n)操作。Wi-Fi接口可以使用一个或多个天线。Wi-Fi模块可以支持安全协议(诸如WAP、WPA、WPA2以及AES)以及如它们引入的新的协议。当Wi-Fi无线接口操作为接入点时，提供多个(例如，16或20)同时连接。Wi-Fi接口还可作为客户端设备来运行，例如，当提供针对网关设备的互联网访问时。许多其他类型无线接口也可包括在网关设备中。
网关设备还可提供对基于蓝牙的设备的支持。蓝牙接口可以支持标准蓝牙或低能蓝牙。蓝牙网络可以用于例如向移动电话和其它蓝牙设备传达数据。用于蓝牙接口的天线一般在网关设备外壳内。
网关设备还可提供ZigBee接口。受支持的规格包括：ZigBee家庭自动化、ZigBee智能能量、ZigBee电信服务、ZigBee保健、ZigBeeRF4CE-远程控制、ZigBee建筑自动化以及ZigBee零售服务。具有ZigBee接口的网关设备作为ZigBee协调器(ZC)操作，并桥接至其他网络。用于ZigBee接口的天线一般在网关设备外壳内。
网关设备还可提供Z-Wave接口。用于Z-Wave接口的天线一般在网关设备外壳内。ZigBee和Z-Wave接口两者可连结至其他ZigBee和Z-Wave网络和与其他ZigBee和Z-Wave网络断开连接。网关设备可提供同时ZigBee和Z-Wave支持以桥接异构环境。
还提供了NFC(近场通信)支持。在一些配置中，这种支持是在网关设备内的。
在各种实施方案中，网关设备网关包括一个或多个运动检测器。该检测器对移动和推挤是敏感的。运动检测用于例如检测先前已安装(例如，在ATM内)网关设备所在的机器的移动。该运动检测器可以感测一般物理移动以及倾斜。网关设备可在检测到运动时提供可调节的警报。运动灵敏度可经由服务器禁用和重新启用，以便允许该设备的合理运动。
在各种配置中，网关设备包括接入外部温度传感器的一个或多个温度传感器或接口。温度传感器可具有在例如-25至100摄氏度的范围内的可编程灵敏度。温度读数可以华氏度和摄氏度提供。警报可基于设定点(如最小温度和最大温度)触发。外部温度传感器可用于食品贮存或冷自动售货机器应用。
在各种实施方案中，网关设备包括通用输入/输出(GPIO)接口。这种接口可用来对接至智能探针。GPIO接口信号可编程为输入或输出。一些输出可以提供正常打开或正常关闭的连接，并且可以支持高压，例如，30V。这可用来刺激打开或关闭的门开关。GPIO接口信号还可用于支持例如用于冷藏自动售货应用的模拟外部温度传感器。GPIO接口信号还可支持I2C电和消息发送协议。GPIO接口可被光学隔离。GPIO接口还可用于例如基于来自服务器的消息来启动或关闭其他设备。其他接口也可用来使设备启动或关闭。
在各种实施方案中，网关设备包括外壳内的备用电池或替代地支持外部备用电池。备用电池将为网关设备供电至少一个小时。备用电池可以用来防止或检测盗窃或篡改。备用电池状态可以报告给服务器，并且可由指示器灯以信号的形式发送。其他设备可连接至备用电池。
网关设备一般包括用于程序存储的固件。对网关固件的更新可以例如经由可附接至网关设备上的便携存储设备(如USB存储器棒或微型SD卡)通过加载执行；经由蜂窝或Wi-Fi网络空中执行；经由以太网连接来执行；或通过物理改变网关设备中的存储设备来执行。
许多不同应用可由网关设备以及它们操作所在的系统提供。各种应用可在网关设备、与网关设备通信的服务器或它们的组合上操作。应用可以例如经由C、C++或其他常用语言进行编程。应用可以支持可由无经验的用户用来创建脚本的面向对象的GUI接口。这个接口可以通过web接口和智能电话来呈现。
一种类型的应用是用于位置信息。位置可从一个或多个塔单元(单元ID)或通过GPS得到。设备将使用最佳源、或源的组合确定位置。准确性的实例如下：塔单元为300至2,000米，并且GPS为10至300米。
用户可以指定地理栅栏，地理栅栏将在设备移动超过栅栏的情况下发出警报。地理栅栏环绕地图上限定的(并且经由后端服务器配置的)特定区域。另外，地理栅栏可为半径所限定的居中于当前位置的(并且本地或经由后端服务器配置的)圆圈。半径可例如以英尺、米、英里、或千米来指定，从0至64K。
位置数据可在每隔N秒、分钟、或小时(例如，当单元处于“稳态”操作时，可配置为从0至1K)(经由快照)记录一次。记录可存储在非易失性存储器中。设备可按用户指定间隔记录例如至多2,880个读数(例如，在24小时内1个读数/分钟，或在1周内1个读数/10分钟)。
位置应用可以在运动被检测到超过可配置的阈值后，限定“高威胁性”操作。高威胁性警告在可配置的秒数(例如，从0至64K)内启用。在高威胁性模式中，位置数据每隔N秒、分钟、或小时(例如，可配置成从0至1K)(经由快照)进行一次记录。比起稳态操作，快照频率可在高威胁性模式期间增加。记录存储在非易失性存储器中。
在稳态模式下，每隔N个快照一次，可以将位置成批报告给后端服务器。参数“N”可配置成从1至1K。数据压缩可以用来优化报告，尤其是在未检测到移动的情况下。
另一类型的应用是用于警报。触发警报的事件或条件(诸如设备移动)将会产生通知。通知形式可以针对各种类型的警报来配置。响应实例包括：经由文本消息、纸张或电子邮件的一个或多个通知；用户可编程的C代码或GUI脚本；带语音提示的电话呼叫；和/或GPIO动作(例如，触发本地警报)。
另一类型的应用是用于SmartROAM。漫游可在设备难以连接至本地蜂窝塔时(可能由于高度网络拥塞、或弱信号)发生，并且网关设备尝试(如果配置的话)使用另一附近的塔，即使替代塔是具有另一载体也是如此。网关设备将会尝试在等待一段时间后返回至原始塔。漫游相关事件一般并不产生警报，但可记录下来。
另一类型的应用是用于温度。温度测量可以来自机载温度传感器或外部探针。用户可以指定触发事件的温度条件(例如，最小和最大阈值)。
另一类型的应用是用于运动。运动应用使用来自网关设备中的运动传感器的信息。举例来说，应用在超过运动阈值时触发警报。阈值可例如为加速度或取向角度。
另一类型的应用是用于POS终端和ATM。这些应用包括监测POS或ATM活动、发起通向支付处理器的通信、以及针对支付处理器的协议转变、活动报告等等。
另一类型的应用是用于异常事务模型。此类应用包括基于事务模型生成警报，例如，偏离常规情况多于一个阈值的事务处理频率的模型。
另一类型的应用是用于视频监管。视频监管应用一般使用接入以太网或Wi-Fi的连接性。一些视频监管应用从相机向基于web的客户端或基于app的智能电话进行流传送。来自多个相机的视频可同时流传送。视频流可过滤以便检测视频中的预定义条件。例如，运动检测可以触发记录以及警报通知。
另一类型的应用是用于Wi-Fi热点。热点应用特征可以包括在线支付或使用代金券、Wi-Fi起始页面、自定义价格(包括免费)以及完整付账解决方案(例如，支付、退款等等)。
另一类型的应用是用于传真。传真应用可以提供网关支持，以便允许连接至POTS端口的外部传真机器向可经由电话呼叫来访问的其他传真机器发送传真和从其中接收传真。传真可以借助互联网来传达。
另一类型的应用是用于语音、音频和/或视频。网关设备可使用VOIP技术来提供语音通信。网关设备可以包括集成的扬声器和麦克风，或可使用经由其端口的一个耦接至网关设备的外部设备。在一些实施方案中，还支持了视频会议。网关设备还可提供音频和/或视频流传送。另外，在一些实施方案中，网关设备会向多名用户提供PBX功能。
网关设备还可提供内容管理。例如，设备可对Kindles、eReaders、iPods、Netflix、Blockbuster等等提供数字版权管理。在实施方案中，用户可从网关设备经由蜂窝连接访问基于云的内容。
网关设备还可包括媒体播放器。该媒体播放器可经由集成设备或通过例如经由HDMI端口耦接至网关设备的外部设备来呈现音频或视频。该媒体播放器可用于信息显示或营销消息。
另一类型的应用是用于接近度。网关设备应用可以基于网关设备附近或与网关设备相关联的建筑或区域内的个人的存在发起动作。接近度应用的使用包括安全性和营销，诸如基于消费者的位置来向消费者赠送零售优惠券。在实施方案中，网关设备通过与个人的移动电话或类似设备通信来检测个人的接近度。
另一类型的应用是用于自动售货机器。自动售货机器应用可以使用例如以太网、Wi-Fi以及ZigBee接口实现跨自动售货机器的通信，并且通过一个共享连接提供互联网连接性。另外自动售货机器应用特征包括门开、本地警铃、远程温度传感器(经由SmartPLUG)以及备用电池状态。另外自动售货机器应用特征包括售货状态、库存状态、资金对账(例如，经由基于云的服务器、基于web的客户端和/或智能电话)以及信用卡和专用卡支付处理。
在实施方案中，网关设备族共享模块架构。每个(或大部分)族成员所共有的那些元件放置在主板上。其他特征和连接性通过添加一个或多个模块处理。这种模块化方法的优点包括能够为新设备研发投入资金、能够在部署时并入新的蜂窝和/或无线标准、能够简化配置控制、能够最小化SKU增长、能够简化库存控制，并且能够将高容量特征群集组合在模块中以降低所选市场的成本。
一个此类族包括SysLINK 1000、2000、3000以及4000。这些网关设备包括Systech母板(SMB)。每个SMB具有主处理器(例如，400MHz ARM926)、RAM(例如，256兆位DDR2)、闪存(例如，256兆位)以及以太网能力。1000、2000、3000以及4000SMB还包含了USB主机连接(例如，4端口集线器)。这些SMB还会支持运动感测以及内部温度监测。在所选实施中，可以减少一些特征。在实施方案中，母板可以使用多个物理板。在一些配置中，网关设备可以包括数字存储模块，例如，硬盘驱动器或固态驱动器。数字存储模块可以用来存储例如由网关设备收集的信息或下载的信息，诸如电影。
SysLINK 1000至4000上的其他功能可实施于Systech选项卡(Option Card)。Systech选项“卡”经由具有22引脚连接器的选项“插槽”来配合至SMB。选项卡可实体安装在SMB顶部。连接外部设备必需的任何连接器位于网关设备的选项卡和后部面板的边缘上。一些选项卡必须要比其他选项卡容纳更宽的连接器。例如，DB-25宽于DB-9连接器。为了减少或最小化网关设备物理大小，限定两个不同大小选项插槽，即全号尺寸和半号尺寸。用于这些卡的示例尺寸为56×70mm(全号尺寸)和28×70mm(半号尺寸)。SMB和外壳被安排成使得全号尺寸的卡可仅安装在全号尺寸的插槽中，而半号尺寸的卡可安装在全号尺寸或半号尺寸的插槽中。
除了Systech选项插槽之外，每个SysLINK 1000至4000可以支持一个或两个迷你PCI Express子板(PCIe)。SIM插口(或插槽)可经由PCIe板提供在例如网关设备上。蜂窝认证通过将蜂窝调制解调器迷你PCI Express卡安装在包括迷你PCIe连接器和SIM(设计用于容纳特定蜂窝模块)的载体板上而容易地进行。其他迷你PCI Express插槽可以用于支持其他高速连接，诸如Wi-Fi。两个迷你PCI Express板经由高速480Mbs USB 2.0接口通信。
通常，选项卡一端将固定至具有在0.10英寸中心部分上布置成2×11的22引脚接头的母板，且另一端是由支架支撑。附连选项卡的外部连接器突出穿过外壳后部。Systech选项卡可为例如简单POTS实施。
选项卡连接通过20引脚接头形成。这些信号使主机处理器的SPI、I2C、USB和UART/USART数据和时钟进入至板。另外，存在功率、接地以及中断请求线路。下表示出所分配的连接。在一些Systech卡上，仅仅引脚1至18可用，并且引脚2和4不可用于传递USB数据。在其他实施方案中，使用22引脚接头。所有信号电平均为3.3V DC，除非另外指明。
表：子板信号
示例SysLINK网关(被标记为SysLINK 3000并在图4中示出)具有母板410，母板具有单以太网连接和单PCIe连接421。SysLINK3000包括四个选项卡451至454。所示设备包括具有扩展后部以容纳宽的DB25连接器的RS232选项卡453。相邻选项卡454并不包括外部端口，例如，安全协同处理器卡。
另一示例SysLINK网关(被标记为SysLINK 4000并在图5中示出)具有母板510，母板具有：分至两个单独网络的四个以太网连接；用于蜂窝和Wi-Fi的两个PCIe插槽521至522；全号尺寸选项插槽553和两个半号尺寸选项插槽551至552，它们可以用于一个或多个串行、POTS、GPIO、DEX、Zigbee或Z-Wave卡；以及用于USB存储设备或另外连接选项的两个外部可见USB连接。
来自Atmel(AT91SAM9G45)的集成ARM9处理器用于一些模型。除了处理核心之外，其包括了四个USB 2.0高速480Mbs端口(尤其用于例如在它们最大速率下支持4G和3G)、嵌入式NAND闪存控件、四个机载UART/USART以及调试串行端口，以及高级功率管理特征。
可需要功能和/或物理隔离来通过支付应用数据安全标准(PA-DSS)顺应测试。因此，网关设备可以使用隔离的支付处理器。处理器处理的支付数据以及所得加密数据可经由串行端口或其他传输介质来传送至母板。该板处理明文事务识别、开放SSL(安全套接字层)加密以及数据的打包和拆包。随后，这个数据将使用网关设备的优选连接性层通过端口传送至网关设备以供进行通信。
一些网关设备包括UPS(不间断电源)和备用电池。当网关设备检测到供电电压的缓慢单调下降时，将会假定其正基于备用电源运行并且向服务器提供警报消息。这个消息将会基于电压衰减速率指示要停机的估计时间。
网关设备固件可使用标准的嵌入式操作系统(例如，嵌入式Linux)来实施。当使用嵌入式Linux时，使用了线程的一些固件可使用<pthreads.h>库移植到Linux。此库提供经由对Linux内核原语的调用而实施的POSIX兼容的调用集合。
另外，在Linux下，从系统V版本4(SVR4)流抽象可受LiS v2.19支持(Linux流)。此库在用户级别上通过多重任务处理来实施流抽象。应当促成将现有PPP/POTS事务处理功能移植到新的平台。开放SSL代码可替代地用于解决这个问题。
3G和4G卡的流接口可以允许代码用于更慢网络以无缝地在更快速的蜂窝网络上工作。
网关设备可以使用基于流的M2M设计。一个网关可以包括13个不同IO模式，例如，以太网、蜂窝、Wi-Fi、蓝牙、ZigBee、Z-wave、DEX、MDB、运动/定位、温度、位置、GPIO以及POTS。那些IO模式中的每个可以具有若干相关联的设备类型。甚至对于每个IO上的单个设备模型，都会存在156(12×13)个不同交叉连接组合。流桥接可用来支持所有可能连接。由于这些端口中的许多端口具有必须要处理的许多设备类别，因此实际可能组合可能有数千个。
此外，这还假设网关设备是非“智能”的。也就是说，它不了解其所传输的数据的任何语义。这个条件明显并非支付处理应用中的情况，也非许多新兴应用(诸如医疗记录、办公室自动化、安全、以及自动售货)中的情况。因此，固件实际可能可为模块化的、可再用的、且容易验证的。
流模型包括分层数据流动架构。示例固件架构的基本概念包括：
IO流会向和从端口双向流动。
设备抽象过滤器(DAF)插入到IO流中。它们的功能是拦截从端口(上行，或者说是过滤器的左侧)流传送的数据的子类别并将其传输至另一设备过滤器或API过滤器。并非设备子类别的成员的部分的数据被向下行传送。从设备下行向IO端口流传送的数据仅传送至该设备过滤器，而不进行任何处理。
DAF可以例如C++实施。在许多实施方案中，DAF将设备数据传送至其他DAF或从其他DAF接收设备数据，作为XML文本消息。DAF的API可限定为提供给嵌入式应用开发者的库中包含的对象类别。
API过滤器被连接至DAF的设备数据端口。这些对象类别向设备抽象过滤器提供嵌入式应用编程接口的统一集合。它们使用于向设备抽象组件发送数据和从设备抽象组件接收数据并监测和生成设备事件的方法规则化。
设备消息发送任务是在一对设备抽象组件之间传送数据分组而不对那些分组的内容做出任何显著拦截的两个端口进程。
嵌入式应用任务(EAT)是附有一至许多不同API过滤器并与它们进行通信的任务。任何API过滤器可仅被附接至单嵌入式应用任务，但是单嵌入式应用任务可以附有许多不同API过滤器。
EAT可实施在虚拟机中，例如，JAVA和PHP。对于程序上复杂的操作，JAVA可为优选开发平台。对于变换EAT的较简单的操作，可以采用PHP。
远程JAVA调试可用于有利于程序开发。
示例网关设备的固件架构可配置成执行多个功能。在这个实例中，大多数的上行通信均为支付处理器嵌入式应用。它从本地安全以太网或POTS端口获取支付请求。这些支付经由接入支付服务提供方的蜂窝连接来加密和通信。由于它们是接入大多数的IO流的上行连接，因此关于这些事务的数据对下行的过滤器均不可见，并且因此是安全的。
下一组滤波器将位置信息传送至OnDemand连接。再下行地，嵌入式应用会传送建筑状态并且利用远程建筑管理服务器来处理建筑控制命令。最终，Wi-Fi热点服务器提供至用户的无线连接，但是访问会被过滤并且通过Wi-Fi热点路由器应用程序控制访问。
此模块化固件架构可以基于将Linux流的实施移植到网关设备。另外，软件编码、接口以及任务标准可以用于确保不同的客户端配置中的过滤器组件和任务的过滤器实施的统一性以及可再用性。例如，通过应用所述方法，新的客户配置包括不同地连接的过滤器，并且任务可能需要完整性的验证而非具有单独组件功能。
网关设备可用两步骤式启动进程操作。闪存存储器可分成多个虚拟Linux驱动器。例如，可以存在：安全启动驱动映象；客户启动驱动映象；以及数据驱动映象。
启动进程可以包括将SDRAM存储器以及其他硬件接口初始化并且随后检查客户启动驱动映象的完整性。在最小程度上，客户启动映象应当具有良好的校验和、有效文件结构以及正确电子签名。如果满足这些条件，那么将会设置看门狗定时器并且将会尝试启动客户启动驱动映象。作为客户启动进程的一部分，看门狗定时器在足够水平的功能性已初始化后关闭，从而确保可以联系主机并且可对更新进行验证并用操作内核下载下来。
如果看门狗定时器在关闭前到期，那么系统将会使用安全启动驱动映象自动启动。无论单元何时通过安全启动驱动启动，其都将会联系SOUP(使用例如Systech在线更新协议)服务器，指明它的客户启动失败，并且等待下载新的客户启动映象。
短按重置(RESET)开关将会触发从客户启动驱动映象的重新启动。长按重置(RESET)开关将会触发从安全启动驱动映象的重新启动。
安全启动系统通常将配置成联系Systech服务器并且执行客户固件更新，且然后正常重新启动系统。
除了设备中嵌入的固件之外，其他平台上运行的外部软件可以用于一些功能。用于在设备与其他平台之间的通信的示例协议包括SOUP、OnDemand、RM以及LWHB。
SOUP——使用HTTP/HTTPS来连接至SOUP服务器、发送状态，并且检查新的代码、配置文件、或PRL文件。针对SOUP更新而设置的单元通常被配置成在启动时并然后在每天晚上连接主机。它还可配置成每天更频繁地发送“心跳”(状态消息)。
RM——远程管理——提供对单元上的web服务器接口的访问。单元与服务器形成出站连接，发送其MAC地址以标识本身，随后保持连接并且等待。当客户端想要连接至单元时，其会连接至服务器、标识要对话的单元，并且服务器会连接两个套接字。在此点上，连接操作得就像是客户端已连接单元上的端口80或443。
OnDemand——与RM类似地操作，但实现对端口(例如，串行端口或pots端口)而非web服务器接口的接入。
直接连接—TCP连接可连接至网关设备上的物理端口。例如，至单元上的TCP端口800n或900n的连接以与物理端口n进行对话。一旦连接建立，设备就可“写入/发送”数据至TCP连接外到达端口，并且设备可以“读出/接收”到达物理端口上的数据。800n端口支持“原始TCP”——设备并不触及数据，只是原样发送/接收数据。900n端口可以支持“远程登录”协议。因此，设备查找并且处理TCP数据流中的远程登录跳出序列，并对主机生成适当远程登录跳出。
如果设备在防火墙后方(例如，针对“有线”单元)或专用网络上(例如，像针对蜂窝单元的AT&T那样)，那么其可能无法形成与端口的TCP连接。然而，对于OnDemand，设备可虚拟地做出与RM相同的操作。设备与服务器形成连接，标识本身(MAC)以及其提供的端口，并且随后等待一些活动。当客户端程序想要连接至端口时，其会连接至服务器、询问MAC/端口组合，并且服务器会连接两个套接字。在此点上，连接操作得就像是客户端已连接单元上的端口"800n或900n。
RM服务器软件可例如以python写入并且使用开放SLL。OnDemand服务器软件可为例如Windows的.NET应用。该服务器软件可在安全性、标识要连接的设备/端口处理等的方面较为复杂。在OnDemand的情况下，其可以是有偿服务，使得有效许可证的存在应受校验。
LWHB-轻量心跳是一协议。SOUP更新可能相对成本较高。经由HTTPS对蜂窝单元的每日更新消耗约27千字节的数据，即使没有更新也是如此。消耗超过800K数据的每日更新可以基于2至5MB/月数据计划。LWHB被设计成任选经由UDP或TCP向主机发送非常少量未加密的数据(约12字节)。主机可仅记录联系(并且源IP地址可为有帮助的)，或其可以一些动作(像“进行完整更新”、“发送状态”、“重新启动”等)作为响应。
LWHB被设计成使得用户可将他们的设备配置成不会每天进行完整更新，而是频繁进行LWHB(例如，每隔30分钟)。服务器侧随后可以仅在存在要更新的内容的情况下实现完整更新。
网关设备可以包括利用一方法的对连接服务的支持，借助这个方法，设备连接至的初始IP地址可将单元重定向至另一IP地址。这允许了初始连接服务器将连接卸至许多不同的服务器。该连接服务器可以使用联网后端数据库来跟踪在任何给定时间上什么单元附接至服务器使其能够执行负载平衡。另外，客户端可初始连接至连接性服务器，但它们随后可重定向至对应设备等待的服务器。
该连接服务器方法通过允许根据需要来添加或删除另外的服务器，使得协议缩放。
LWHB可扩展至允许主机通知单元其已被请求来附接至RM或OnDemand服务器。当它接收这个请求时，它可连接至服务器，并且在至多一个心跳间隔内保持附接，从而等待来自它的客户端的连接。一旦所请求的单元连接至服务器，那么服务器将经由电子邮件、IM、其他协议消息或它们的组合通知该客户端。随后，该客户端可经由OnDemand或RM连接至单元，并且完成所需任何活动。此外，LWHB协议可以允许单元能够宣告一些可付诸行动的警报或警告条件(例如，超过温度、位置、运动范围或一些其他栅栏条件)已经发生。在这种情况下，单元将立即连接至OnDemand或RM服务器并且等待来自它的客户端的服务。
以上方法减少对OnDemand和RM服务器的连接应力。通过不保持连续地连接至服务器，就可处理更多单元。这样做的代价是服务器对客户端请求的响应延迟。对于大多数的自动化客户端，按小时测量的步调可能足以用于例行操作。
LWHB服务器还可包括数据存档和检索。数据例如可由客户应用访问，客户应用针对代表它们在后端数据库服务器上存储和检索的数据使用XML方案。
GPS和AGPS数据可由客户端从单元检索，无论直接还是经由主机都可。GPS端口可以使用NEMAASCII标准发送位置、时间和运动信息。在实施中，NEMA序列每秒重复一次。信息可包装于XML包装器之中。
温度数据可例如转发为ASCII字符串，包括传感器编号后接空格、后接摄氏温度作为后接换行符的ASCII表达实数。如果超过温度极限，那么词语“警报”可附加至传感器字符串。例如：
1 27.5C
2 33.9C警报
在一个实施中，序列每10秒重复一次，并包装于XML包装器之中。
位置和运动传感器报告可以例如返回包含瞬时性加速度和X、Y和Z轴上的力后接时间以及在过去24小时内X、Y和Z力上的最大改变的字符串。力是ASCII表达实数，其以单位Gs表示并包装于XML包装器之中。此字符串将以较低速率重复，除非栅栏已被破坏，在这种情况下，其步调会增加。
稳定单元实例可为：
0.1 0.02 0.97 0.01 0.01 0.01
已篡改的单元可能返回：
0.1 0.05 0.78 0.4 0.5 1.0
功率监测报告可以包括例如由空格分开并包装于XML包装器之中的四个ASCII表达数的字符串。这些可以报告当前供电电压、供电电压在最后30分钟内的改变的速率(以伏特/小时表达)、过去24小时内的峰值供电电压、以及过去24小时内的最小电压。
稳定UPS供电单元实例可以返回：
13.50+0.05 13.56 13.44
经历供电故障的UPS供电单元可以返回：
11.60–1.17 13.55 11.60
系统还可创建并且传输DEX故障报告。
在另外示例系统中，文本消息发送用作查看和管理蜂窝网关设备单元的一种方式。存在可结合网关设备产品利用文本消息发送的多种方式。
单元状态——用户可将单元串行编号以文本形式转换成服务编号，并且获取具有该服务编号的单元的状态。示例状态包括单元联系SOUP的最后一次时间以及关于该单元的其他有用信息。在一个实施中，可以提供相对良性信息(未暴露出关于该单元的任何私密信息)，而不需要任何验证或注册。其他信息可为更私密的(例如，当前IP地址、配置信息等等)。此类信息可要求请求方在访问允许前先在SOUP账户中登记她的电话号码。
状态信息可在不与网关设备单元通信的情况下通过供应存储在服务器处的信息供应。发往服务器的SMS消息还可安排重新启动、更新等等。
至单元的命令——网关设备单元能够接收SMS(文本)消息。SMS消息可以包含至单元的命令。命令一般需要安全验证命令来源。因此，网关设备单元可以包括验证和加密的功能。
自单元的状态——网关设备单元还能发送SMS消息。在一些情况下，SMS消息发送可在其他蜂窝连接不可用时可用。因此，网关设备单元可就某些警报发送SMS消息，例如，指示无法连接至服务器的警报文本消息。
技术人员将会了解，结合本文所公开的实施方案来描述的各种说明性逻辑块、模块、单元以及算法步骤通常可实施为电子硬件、计算机软件或两者组合。为了清楚说明硬件和软件的这种可互换性，上文就其功能大体描述各种说明性的组件、块、模块以及步骤。此种功能是实施为硬件还是软件取决于对整个系统上施加的特定约束。对于每个特定系统，技术人员可用不同方式实施已描述的功能，但是此类实施决策不应被解释为造成与本发明的范围的偏离。另外，单元、模块、块、或步骤中的功能分组目的在于便于描述。在不脱离本发明的情况下，特定功能或步骤可从一个单元、模块或块移动。
结合本文所公开的实施方案而描述的各种说明性逻辑块、单元、步骤以及模块可利用处理器来实施或执行，该处理器诸如通用处理器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)或其他可编程的逻辑设备、离散门或晶体管逻辑、离散硬件组件、或它们的经设计以执行本文所述功能的任何组合。通用处理器可以是微处理器,但是在替代方案中，处理器可以是任何处理器、控制器、微控制器或状态机。处理器也可以作为计算设备的组合来实施，例如，DSP和微处理器的组合、多个微处理器、一个或多个微处理器结合DSP芯、或任何其他此类配置。
结合本文所公开的实施方案所描述的方法或算法的步骤和块或模块的进程可直接用硬件、处理器执行的软件模块、或两者组合来实施。软件模块可以位于RAM存储器、闪存存储器、ROM存储器、EPROM存储器、EEPROM存储器、寄存器、硬盘、可移动盘、CD-ROM、或任何其他形式的存储介质中。示例性的存储介质可以耦接至处理器，使得该处理器可从存储介质读取信息，并向存储介质写入信息。在替代方案中，存储介质可集成至处理器上。处理器和存储介质可位于ASIC中。另外，描述为耦接的设备、块或模块可经由中间设备、块或模块来耦接。类似地，当存在耦接第一设备与第二设备的中间设备时并且还当第一设备并不了解数据的最终目的地时，第一设备可描述为将数据传输至第二设备(或从第二设备接收数据)。
所公开的实施方案的以上描述提供用于使得本领域的任何技术人员能够制作或使用本发明。对这些实施方案的各种修改将对本领域的技术人员明显，并且在不背离本发明的精神和范围的情况下，本文所述一般原理可应用于其他实施方案。因此，应当理解，本文呈现的描述和附图表示本发明的当前优选实施方案，并且因此表示本发明广泛地构想出的主题。还应理解，本发明的范围完全涵盖本领域的技术人员可清楚的其他实施方案，并且本发明的范围因此仅受随附权利要求书的限制。

Claims (20)

1.一种设备，所述设备包括：
第一网络接口，所述第一网络接口配置成与第一网络通信；
第二网络接口，所述第二网络接口配置成与第二网络通信；
至少一个本地通信接口，所述至少一个本地通信接口配置成与一个或多个客户端设备通信；以及
一个或多个处理器，所述一个或多个处理器耦接至所述第一网络接口、所述第二网络接口以及所述至少一个本地通信接口，所述一个或多个处理器配置成操作所述第一网络接口作为主要接口，并且将所述第二网络接口作为热备用接口，以与所述一个或多个客户端设备进行路由通信，所述一个或多个处理器还配置成：
经由所述主要接口与所述一个或多个客户端设备进行路由通信，同时维持所述热备用接口主动地连接至它相应的网络；
确定与所述一个或多个客户端设备的通信从所述主要接口切换；以及
在确定与所述一个或多个客户端设备的通信从所述主要接口切换后，经由所述热备用接口与所述一个或多个客户端设备进行路由通信。
2.如权利要求1所述的设备，其中所述一个或多个处理器中的至少一个还配置成选择操作所述第一网络接口作为所述主要接口，并且选择操作所述第二网络接口作为所述热备用接口。
3.如权利要求1所述的设备，其中：
所述第一网络包括第一蜂窝通信网络，所述第一网络接口耦接到第一用户识别模块(SIM)卡，并且所述第一网络接口配置成使用所述第一SIM卡与所述第一蜂窝网络通信；以及
所述第二网络包括第二蜂窝通信网络，所述第二网络接口耦接到第二SIM卡，并且所述第二网络接口配置成使用所述第二SIM卡与所述第二蜂窝通信网络通信。
4.如权利要求1所述的设备，其中所述一个或多个处理器中的至少一个还配置成：
在通过所述热备用接口与所述一个或多个客户端设备进行路由通信之后，监测所述主要接口和所述热备用接口上的通信；
确定将与所述一个或多个客户端设备的通信切换到所述主要接口；以及
在确定将与所述一个或多个客户端设备的通信切换到所述主要接口之后，通过所述主要接口与所述一个或多个客户机进行路由通信。
5.如权利要求1所述的设备，其中所述一个或多个处理器中的至少一个还被配置成基于与所述第一网络和所述第二网络的多个连接测试的加权结果来确定与所述一个或多个客户端设备的通信从所述主要接口切换。
6.如权利要求1所述的设备，其中所述一个或多个处理器中的至少一个还配置成通过对所述主要接口上的接收分组和发送分组进行计数来监测所述主要接口上的通信。
7.如权利要求6所述的设备，其中所述一个或多个处理器中的至少一个还配置成当所述发送分组的计数远大于所述接收分组的计数时，通过对所述主要接口上的域名服务器进行查验操作来监测所述主要接口上的通信。
8.如权利要求1所述的设备，其中所述一个或多个处理器中的至少一个还配置成：
监测所述主要接口和所述热备用接口上的通信；以及
基于所述主要接口和所述热备用接口的相对性能，确定与所述一个或多个客户端设备的通信从所述主要接口切换到所述热备用接口，以及从所述热备用接口切换到所述主要接口。
9.如权利要求7所述的设备，其中所述一个或多个处理器中的至少一个还配置成至少部分地基于对所述主要接口上的所述域名服务器进行查验操作的失败来确定与所述一个或多个客户端设备的通信从所述主要接口切换。
10.如权利要求1所述的设备，其中所述一个或多个处理器中的至少一个还配置成通过监测对一个或多个外部服务器的尝试连接来监测所述主要接口上的通信。
11.如权利要求10所述的设备，其中所述一个或多个处理器中的至少一个还配置成执行以下中的至少一个：
通过监测传输控制协议握手来监测对一个或多个外部服务器的尝试连接；以及
监测对所述一个或多个外部服务器的一个或多个互联网协议地址的尝试连接。
12.如权利要求10所述的设备，其中所述一个或多个处理器中的至少一个还配置成至少部分地基于对所述一个或多个外部服务器的尝试连接的失败来确定与所述一个或多个客户端设备的通信从所述主要接口切换。
13.一种为客户机提供机器对机器的通信以经由第一通信接口与第一网络通信并且经由第二通信接口与第二网络通信的方法，其中所述第一通信接口为主要接口，所述第二通信接口为备用接口，所述方法包括：
将至少一个处理器通信地耦接到所述第一通信接口、所述第二通信接口和所述客户机；
通过所述主要接口经由所述第一网络与所述客户机进行路由通信，同时维持所述备用接口主动地连接至所述第二网络；
确定与所述客户机的通信从所述主要接口切换；以及
在确定与所述客户机的通信从所述主要接口切换后，经由所述备用接口与所述客户机进行路由通信。
14.根据权利要求13所述的方法，其还包括：
将指令存储在非暂时性计算机可读介质上以使所述至少一个处理器执行以下中的至少一个：
通过所述主要接口经由所述第一网络与所述客户机进行路由通信，同时保持所述备用接口主动连接到所述第二网络；
监测所述主要接口上的通信；
基于被监测的通信，确定与所述客户机的通信从所述主要接口切换；以及
在确定与所述客户机的通信从所述主要接口切换后，经由所述备用接口与所述客户机进行路由通信。
15.如权利要求13所述的方法，还包括：
基于与所述第一网络和所述第二网络的多个连接测试的加权结果，确定与所述客户机的通信从所述主要接口切换。
16.如权利要求13所述的方法，还包括：
通过对所述主要接口上的接收分组和发送分组进行计数来监测所述主要接口上的通信。
17.如权利要求13所述的方法，还包括：
监测所述主要接口和所述备用接口上的通信；以及
基于所述主要接口和所述备用接口的相对性能，确定与所述客户机的通信从所述主要接口切换到所述备用接口，以及从所述备用接口切换到所述主要接口。
18.如权利要求13所述的方法，还包括：
周期性地监测所述主要接口和所述备用接口中的至少一个上的通信，并且用于定期监测的监测周期是可配置的。
19.如权利要求13所述的方法，其中所述第一通信接口耦接到第一用户识别模块(SIM)，所述第二通信接口耦接到第二用户识别模块(SIM)。
20.一种设备，所述设备包括：
第一网络接口，所述第一网络接口配置成与第一网络通信；
第二网络接口，所述第二网络接口配置成与第二网络通信；
至少一个本地通信接口，所述至少一个本地通信接口配置成与一个或多个客户机通信；以及
一个或多个处理器，所述一个或多个处理器耦接到所述第一网络接口、所述第二网络接口和所述至少一个本地通信接口，所述处理器布置成用于操作所述第一网络接口或所述第二网络接口中的一个作为主要接口，将所述第一个网络接口或所述第二个网络接口中的另一个作为热备用接口，以与一个或多个客户机进行路由通信；
其中所述设备位于自动柜员机中，并且与所述一个或多个客户机的通信包括自动柜员机交易。
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