论文部分内容阅读
无线传感器网络被列为21世纪最有影响力的和改变世界的十大技术之一，其在科学研究、环境监测、日常生活等领域的作用越来越重要。无线传感器网络网关在整个传感器网络起着桥梁的作用，通过网关连接外部网络，为无线传感器网络提供更方便的远程监测手段。
本文分析了网关在国内外研究现状和发展趋势，结合网关的需求、WCDMA网络的优势和嵌入式技术的特点，设计研制了一种与WCDMA网络相连接的嵌入式WSNs网关。
该网关以低功耗、资源丰富的LPC2148处理器为核心，通过射频芯片nRF905与3G模块EM770W分别接入433MHz频段网络和WCDMA网络。
网关硬件系统包括处理器电路、3G通信模块、数据备份模块以及射频模块等。为方便网关功能的扩展，设计了备用接口，用于兼容其它数据传输方式。
在软件方面，实现了μC/OS-Ⅱ在LPC2148微处理器上的移植，完成了相关的设备驱动程序的编写和优先级任务的设计，搭建网关软件平台。网关通过无线射频网络接收节点数据，经过协议转换，再通过WCDMA网络转发给上位机。上位机的网关远程监控系统采用VC++开发，可在上位机对无线传感器网络进行实时监控，实现对节点数据的实时采集、处理、存储。另外，网关通过SD卡模块设计了数据保护机制，保护数据完整性。
本文对网关的功耗、传输距离等各个性能进行了测试，估算了网关生命周期活动，给出计算网关生命周期公式。并对网关进行了组网实验，实验结果表明：本文设计的网关具有低功耗，空旷与草坪地带最大有效通信距离分别达到153m和120m。当网络部署较密集时，通信效果理想，射频网络丢包率低于1％。网关连接WCDMA网络稳定性好，具有较低丢包率。
该网关通过将无线传感器网络与WCDMA网络互连的设计与实现，保证了网关数据传输的灵活性、实时性和可靠性，为无线传感器网络网关的研究提供了一种新的思路。