基于RFID與WSN技術(shù)的物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)的設計與實現(xiàn)

摘要：本文基于射頻識別技術(shù)（RFID）和無線傳感器網(wǎng)絡（WSN）這兩大物聯(lián)網(wǎng)核心技術(shù)，提出了一種能支持傳感網(wǎng)網(wǎng)關(guān)設備的實現(xiàn)，具有良好的市場應用價值和推廣價值。

關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng) RFID WSN 網(wǎng)關(guān)

一、引言

物聯(lián)網(wǎng)是繼計算機、互聯(lián)網(wǎng)與移動通信網(wǎng)絡之后的又一次信息化浪潮。物聯(lián)網(wǎng)的定義是：利用射頻識別（RFID）、傳感器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器等信息傳感設備，按約定的協(xié)議，實現(xiàn)人與人、人與物、物與物的在任何時間、任何地點的連接（anything、anytime、anywhere），從而進行信息交換和通訊，以實現(xiàn)智能化識別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的龐大網(wǎng)絡系統(tǒng)。作為連接感知網(wǎng)絡與傳統(tǒng)通信網(wǎng)絡/互聯(lián)網(wǎng)的橋梁，物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)在物聯(lián)網(wǎng)應用中起到了重要的角色，在網(wǎng)絡架構(gòu)上也有利于現(xiàn)有的通信網(wǎng)絡/互聯(lián)網(wǎng)與感知網(wǎng)絡的無縫結(jié)合。

二、物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)

物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)在物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中扮演著非常重要的角色，它將成為連接感知網(wǎng)絡與傳統(tǒng)通信網(wǎng)絡的紐帶。作為網(wǎng)關(guān)設備，物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)可以實現(xiàn)感知網(wǎng)絡與通信網(wǎng)絡，以及不同類型感知網(wǎng)絡之間的協(xié)議轉(zhuǎn)換.既可以實現(xiàn)廣域互聯(lián).也可以實現(xiàn)局域互聯(lián)。此外物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)還需要具備設備管理功能，通過物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)設備可以管理底層的各感知節(jié)點，了解各節(jié)點的相關(guān)信息，并實現(xiàn)遠程控制。

三、物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)設計

（一）網(wǎng)關(guān)的模型

物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)的硬件組成如圖1所示。網(wǎng)關(guān)的功能是將收集到的WSN/RFID的數(shù)據(jù)通過互聯(lián)網(wǎng)/通信網(wǎng)絡發(fā)送到服務器；服務器會對這些數(shù)據(jù)加工處理，并向用戶提供有價值的信息。

圖1 網(wǎng)關(guān)模型

（二）網(wǎng)關(guān)的硬件組成

本文的硬件主要是在FriendlyARM公司生產(chǎn)的嵌入式開發(fā)平臺的基礎上完成的，接口的類型可能有UART（用得最多的方式）、RS232/RS485（如各種儀器、儀表）、SPI（直接對短距離RF模塊進行操作時用）、USB（視頻頭）、Ethernet、AD總線等。

四、物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)性能測試

本文針對物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)進行了丟包測試。網(wǎng)關(guān)丟包原因有以下幾種：①傳感網(wǎng)節(jié)點之間的數(shù)據(jù)丟包；②網(wǎng)關(guān)匯聚數(shù)據(jù)時丟包；③網(wǎng)關(guān)與互聯(lián)網(wǎng)/通信網(wǎng)絡交互數(shù)據(jù)時丟包。在實際測試中，，每次500條數(shù)據(jù)包進行一次丟包統(tǒng)計，進行了10次實驗，最終結(jié)果如表1所示。可看出，第1，2，4，6，8次實驗丟包數(shù)為1個，第3，5，7，9，10次實驗丟包數(shù)為2個。綜合10次實驗，計算出平均丟包率為0.3‰，低于CCSA標準規(guī)定的最大丟包率1‰，完全符合標準。

五、結(jié)束語

物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)是物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中最為重要的組成部分，是感知網(wǎng)與通信網(wǎng)/互聯(lián)網(wǎng)之間的橋梁。本文設計一種基于RFID與WSN技術(shù)的物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)，通過實驗證明它具有良好的市場應用價值和推廣價值。

表1 物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)數(shù)據(jù)丟包數(shù)統(tǒng)計

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