物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)系統(tǒng)設(shè)計(jì)
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數(shù)據(jù)匯聚模塊：實(shí)現(xiàn)物理世界數(shù)據(jù)的采集或者匯聚。
本網(wǎng)關(guān)系統(tǒng)采用傳感器網(wǎng)絡(luò)的匯聚節(jié)點(diǎn)和RFID網(wǎng)絡(luò)的閱讀器作為數(shù)據(jù)匯集設(shè)備。
處理/存儲模塊：是網(wǎng)關(guān)的核心模塊，它實(shí)現(xiàn)協(xié)議轉(zhuǎn)換、管理、安全等各個方面的數(shù)據(jù)處理及存儲。
接入模塊：將網(wǎng)關(guān)接入廣域網(wǎng)，可能采用的方式包括有線（以太、ADSL、FTTx等）、無線（WLAN、GPRS、3G和衛(wèi)星等），本系統(tǒng)采用WCDMA的接入方式。
供電管理模塊：負(fù)責(zé)整套系統(tǒng)的電源供給，系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行與電源模塊的穩(wěn)定性能關(guān)系密切，此處設(shè)計(jì)的電源模塊兼有熱插拔和電壓轉(zhuǎn)換功能?？赡艿墓╇姺绞桨ㄊ须?、太陽能、蓄電池等。
數(shù)據(jù)匯聚模塊和處理/存儲模塊之間的接口類型采用UART方式。接入模塊和處理/存儲模塊之間的接口類型采用PCIE方式。網(wǎng)關(guān)軟件設(shè)計(jì)時采用分層結(jié)構(gòu)，最后在應(yīng)用層實(shí)現(xiàn)協(xié)議數(shù)據(jù)的相互轉(zhuǎn)換。在進(jìn)行物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)硬件模塊化的同時，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)關(guān)的軟件功能的模塊化，不同的硬件模塊對應(yīng)不同的驅(qū)動模塊；采用動態(tài)可加載方式運(yùn)行，分別提取出接入模塊和數(shù)據(jù)匯集模塊的公共驅(qū)動，根據(jù)接入的硬件模塊不同加載不同的驅(qū)動模塊，達(dá)到驅(qū)動硬件模塊的目的，如圖5（b）所示。
3.4 關(guān)鍵技術(shù)
物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中解決了以下幾個關(guān)鍵技術(shù)。
軟件交互協(xié)議的統(tǒng)一：物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路是以模塊化的方式實(shí)現(xiàn)軟硬件的各個部分，使得模塊之間的替換非常容易，以實(shí)現(xiàn)不同的感知延伸網(wǎng)絡(luò)和接入網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)，屏蔽底層通信差異。其中硬件模塊采用UART總線形式進(jìn)行連接，軟件則采用模塊化可加載的方式運(yùn)行，并將共同部分抽象成公共模塊。因此，支持新的數(shù)據(jù)匯聚模塊和接入模塊則只需要開發(fā)相應(yīng)的硬件模塊和驅(qū)動程序即可。另外，添加統(tǒng)一的協(xié)議適配層（如圖6所示），將應(yīng)用數(shù)據(jù)統(tǒng)一提取出來，按照TLV（type，length，value）的方式進(jìn)行組織，然后封裝數(shù)據(jù)包。使得在接入網(wǎng)絡(luò)中傳輸?shù)亩际菢?biāo)準(zhǔn)的IP數(shù)據(jù)包，其中封裝了TLV格式的采集數(shù)據(jù)。
統(tǒng)一地址轉(zhuǎn)換：不同的數(shù)據(jù)采集網(wǎng)絡(luò)使用不同的編址方式，如ZigBee中有16位短地址，6LowPan中有64位地址。在應(yīng)用中只需要能定位到具體的節(jié)點(diǎn)即可，不需要關(guān)心節(jié)點(diǎn)是采用IP地址還是16位短地址，也不關(guān)心節(jié)點(diǎn)間的組網(wǎng)是采用ZigBee還是6LowPan或者其他方式。將這些地址轉(zhuǎn)換為統(tǒng)一的表示方式，有利于應(yīng)用的開發(fā)，因此在網(wǎng)關(guān)中實(shí)現(xiàn)一種地址映射機(jī)制，將IP或者16位短地址映射為統(tǒng)一的ID，在與應(yīng)用交互過程中只需要關(guān)注這個ID即可。具體的映射方式可以采用從1累加的方式，當(dāng)網(wǎng)關(guān)接收到第一個節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)時，將該節(jié)點(diǎn)的地址映射為1，后續(xù)的依次加1，將這個映射表保存在網(wǎng)關(guān)中。同時還采用老化機(jī)制，在一定時間內(nèi)沒有收到該節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)時，將此條映射關(guān)系刪除。
采集模塊數(shù)據(jù)接口的統(tǒng)一：采集模塊與網(wǎng)關(guān)之間定義AT指令集，節(jié)點(diǎn)通過ZigBee協(xié)議組網(wǎng)。在與網(wǎng)關(guān)的接口之間只關(guān)注一些對采集模塊的控制指令和數(shù)據(jù)交互指令，不關(guān)注具體的組網(wǎng)協(xié)議，實(shí)現(xiàn)組網(wǎng)協(xié)議無關(guān)性。
數(shù)據(jù)映射關(guān)系管理：如何管理網(wǎng)關(guān)連接的兩種或多種系統(tǒng)中的設(shè)備在通信數(shù)據(jù)中的映射關(guān)系，即通常意義上的尋址，是很重要的步驟。而這一部分針對網(wǎng)關(guān)所連接的不同，總線設(shè)備也有很大區(qū)別。本網(wǎng)關(guān)對所有可能下掛的模塊的輸入輸出數(shù)據(jù)格式進(jìn)行分析，然后分別定義了各個模塊對應(yīng)的通信接口配置字。
4 結(jié)束語
本文旨在研究一種能支持各種傳感器網(wǎng)絡(luò)及接入網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)關(guān)設(shè)備，它能支持不同類型的傳感器節(jié)點(diǎn)和接入方式，并能為中間件或者應(yīng)用程序提供統(tǒng)一的數(shù)據(jù)格式，從而為應(yīng)用屏蔽不同的傳感器網(wǎng)絡(luò)及接入網(wǎng)絡(luò)，使得應(yīng)用程序只需要關(guān)注于應(yīng)用環(huán)境的數(shù)據(jù)處理。本文引用地址：http://www.ex-cimer.com/article/156115.htm
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