基于茶園旱情監測系統的WSN網關設計
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網關系統要完成的主要任務包括采集傳感器節點旱情監測的相關數據，對數據進行處理和封裝后通過以太網或GPRS網絡發送到遠端具有固定公網IP的PC機。為了驗證該網關系統數據傳輸的實時性、可靠性和適應性，分別對以太網連接和GPRS遠程傳輸可靠性進行了測試試驗。
試驗條件：
(1)Ethernet Switch交換機1個，EIA／TIA 568B標準網線(直連網線)2根；
(2)網關系統1套，采用嵌入式Linux操作系統、以太網口驅動程序、串口數據采集程序、socket套接字聯接程序；
(3)利用10Base-T接至網絡的PC機1臺，采用Windows XP操作系統；
(4)Crossbow公司MICAz節點和MTS310傳感器6套，采用Crossbow公司的Moteview監控軟件。
以太網的連接試驗主要是針對網關連接、網關接收匯聚節點數據以及遠程數據傳輸進行測試。網關連接測試是驗證網關嵌入式Linux操作系統、CS8900網卡初始化和驅動程序的運行正常與否，以及網關與監測中心能否通過以太網進行正常的網絡連接。測試網關接收匯聚節點數據的目的主要是驗證SD卡的初始化、驅動程序正常與否，網關能否通過串口讀取匯聚節點所接收的WSN節點數據。試驗證明，網關系統能夠實時采集WSN節點數據，并通過以太網遠程傳輸到監控中心，系統運行穩定可靠。
GPRS數據傳輸可靠性可以由誤碼率和丟包率來衡量。為了節省網絡帶寬，該實驗以丟包率作為分析的主要依據。由于GPRS傳輸延遲的不確定性，數據傳輸的可靠性與數據包的發送時間間隔相關，間隔時間越大，數據傳輸的可靠性就會降低。分別對TCP／IP傳輸和UDP傳輸兩種通信方式進行了測試丟包率試驗，發送間隔時間為1～10 s，每種間隔時間進行500次數據傳輸試驗，計算的丟包率如圖5所示?？梢钥闯?，在2種傳輸模式中，4～5 s是1個分界點，自此以后丟包率基本趨于穩定，這時的丟包狀況來源于網絡的不可控因素。由于茶園旱情監測對數據傳輸的實時性沒有過高的要求，因此，網關GPRS遠程傳輸采用TCP方式，間隔時間選為5 s。
5 結 語
針對目前無線傳感器網絡的應用特點及發展趨勢，結合現今網絡技術、嵌入式系統技術的發展，設計采用嵌入式系統平臺實現多種遠程數據傳輸技術的WSN網關，用于茶園旱情監測系統。網關通過串行口與匯聚節點通信，可以通過以太網或GPRS兩種可選方式監測數據發到遠程監控中心。開發了功能完善的WSN網關應用軟件，在實際應用中取得了良好的效果。隨著3G時代的到來以及工業級3G通信模塊的推出，如何利用網關系統實現WSN與3G的互聯是今后擬研究解決的問題。
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