摘要：论述了传感器网络的典型应用，并在此基础上提出了一种通用的综合网关设计方案。针对传感器网络环境部署的特点，该方案可实现3G网络连接；同时针对传感器网络和其他异构网络之间的数据交互，还在应用层实现了代理模块。实验结果表明，此方案可以满足大多数传感器网络的应用。

　　关键词：物联网；Linux；传感器网络；3G；代理

　　中图分类号：TP393文献标识码：A文章编号：2095-1302（2014）01-0044-03

　　0引言

　　无线传感器网络作为物联网的核心技术之一，正逐步成为国际上备受关注的、涉及多学科高度交叉、知识高度集成的热点前沿研究领域[1]。无线传感器网络在概念上是由部署在工作区域内的、大量的、静止或移动的廉价低功耗传感器节点组成，这些节点通过无线通信的方式构成一个自组织和多跳的无线网络，以协作地感知、采集、传输和处理网络覆盖区域内的被感知对象的信息，并最终将这些信息以多跳方式传送到汇聚（sink）节点实现信息共享[2]。无线传感器网络具有众多类型的传感器，可探测范围从温湿度等环境数据可以扩展至电磁辐射等精密检测，具有极大的适应性和扩展性，因此，无线传感器网络有着极其广阔的应用场景。

　　1传感器网络的系统构成

　　传统无线传感器网络的一种典型应用就是使用网络自组织形式实现物理信息的感知，并通过传感器网络中的协作节点实现异构网络之间的数据通信。由于传感器网络和IP网络之间的传输协议不一致，不能够实现直接将数据传送至远程服务管理中心，这就必须借助协议转换设备（网关）来实现传感器网络IP网络的互联。典型的无线传感器网络系统构成如图1所示。

　　同时，我们应该考虑到传感器网络部署的简单性和随机性等特点，通过有线方式实现IP网络通信具有很多的限制性，有线部署受到用于数据传输的双绞线长度限制以及不适应于室外部署等诸多限制，因此，在网关上实现网络的3G连接尤为必要。

　　2无线传感器网络网关开发环境和体系结构

　　2.1传感器网关开发环境

　　2.1.1ARM处理器

　　ARM是AdvancedRISCMachines的缩写[3]，既是一个公司的名称，也是一类处理器的统称。本设计方案中使用TQ-2440开发平台，核心板系统处理器为ARM9架构，主频为400MHz；板上包含64MSDRAM、256MNandFlash、2MNorFlash，同时系统外接三个通用异步收发器（UART），此接口可以查看开发板系统信息以及进行系统调试，同时也可以实现外接串行数据通信；4个USBhost接口，1个USBSlave接口，用于向开发板烧写内核文件以及其他文件。

　　根据系统总体需求，设备硬件原理框架以及内部逻辑功能图如图2所示。

　　2.1.2Linux操作系统

　　Linux是一种自有和开放源码的类Unix操作系统，现在已经成为使用最多的一种类Unix操作系统，并且使用人数还在迅猛增长。Linux存在许多不同的Linux发行版本，它们都是用Linux内核。通常，可以将一套基于Linux内核的操作系统称为Linux操作系统[4]。

　　本文中所设计的网关系统使用的TQ-2440开发平台内核版本为Linux2.6.32内核，根文件系统采用yaffs[5]，由系统启动后挂载。为了实现3G功能，主要需要实现驱动模块、软件移植等功能，3G无线网卡通过USBHost[6]接口连接，负责3G网络连接。

　　2.2网关系统设计总体结构

　　系统总体设计主要包括两个部分：3G无线网卡接口模块和无线传感器网络数据应用层代理及交互通信模块。3G无线接口模块负责接收从底层模块传送来的网络流数据，并且为上层模块提供编程接口以实现数据的网络发送；无线传感器网络数据应用层代理和交互通信模块则是负责IP网络与无线传感器网络之间的数据通信与代理转发。网关系统总体设计结构如图3所示。

　　图3中，3G无线接口模块的实现主要包括3G驱动模块、配置管理和系统初始化模块和应用层代理与交互通信模块。其中3G驱动模块主要是对上层模块提供编程接口，实现网络数据与应用层数据之间的交互通信；配置管理和系统初始化模块主要是对3G接口参数的配置与自动化脚本的初始化；应用层代理与交互通信模块主要是应用层实现，负责传感器网络数据校验、传感器网络与IP网络数据代理等工作。

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