集成WSN、載波通信和多種現場總線的網關設計

摘要：無線傳感器網絡和低壓電力線載波通信在樓宇控制系統中正在逐步得到應用。為了實現這兩種通信網與現有的多種現場總線網絡之間的互聯和集成，提出了一種基于ARM微處理器SEP4020的多功能網關設計思想。探討了以太網、RS 232、RS 485、WSN、低壓電力載波通信等多種通信接口的軟硬件設計方法，實現了無線傳感網、現場總線、以太網和低壓電力載波通信等多種通信協議，成功地解決了現場總線網絡和電力載波通信與無線傳感器網絡的互聯問題。
關鍵詞：無線傳感器網絡；低壓電力栽波通信；網關；嵌入式Linux

0 引言
無線傳感器網絡作為一項新興的技術，多用在用于軍事、環境監測和預報、健康護理、智能家居、智能樓宇、城市交通、倉庫管理，農林業監控等領域，傳感器節點部署于監測區域中，負責監測區域內的信息采集，其中部分傳感器節點具有路由功能，通過無線組網方式構成網絡，將采集到的數據以自組多跳的網絡方式傳送到用戶終端；電力線載波通信網絡方興未艾，電力線載波多用在如遠程抄表等直接與電力線有接觸的設備中，與采用現場總線的傳統傳感器網絡相比，電力線載波通信網絡直接通過電力線進行數據傳輸，設備部署方便，因為采用有線通信，通信可靠性較高。
目前這兩個網絡的大部分研究還集中在自身網絡上，較少研究它與其他網絡的互聯和集成問題。已有的控制網絡(如現場總線、工業以太網等)也很少考慮到它們與無線傳感器網絡、電力線載波通信網絡的集成問題，相關的集成技術研究和設備開發還處于起步階段。據此，本文設計了一種支持多接口多協議的多功能網關，可解決WSN無線網絡、電力線載波通信網絡與其他網絡的互聯集成問題。

1 總體設計
多功能網關在異構網絡中負責建立異構網絡之間的連接，無線傳感器節點測量的信息在無線傳感器網絡中通過多跳接力的方式傳輸，并經過網關轉換成其他介質和協議，從而傳送給外部網絡和用戶。如圖1所示。