物联网网关的设计与研究

负载部分采用TLV（Type、Length、Value）的方式进行组织，如图6所示。

　　4 物联网网关DEMO版

　　目前需要开发的DEMO系统整体结构如图7所示，无线传感器节点采集环境中的温度等信息，通过无线多跳自组织方式将数据发送到网关，固定式阅读器读取RFID标签内容发送到网关；网关将这些数据通过WCDMA网络发送到服务器；服务器对这些数据进行处理、存储，并提供一个信息平台，供用户（包括PC用户和手机用户）使用。通过实现这个DEMO系统，可以对物联网相关的关键技术进行研究。

　　4.1 硬件组成

　　1.RFID标签：RFID标签选择卡片式的，方便演示时使用。

　　2.固定式阅读器：固定式阅读器选择价格低廉、只有普通的读写卡功能的串口阅读器。

　　3无线传感器节点：无线传感器节点选用目前支持IEEE 802.15.4标准的，可以支持ZigBee和 6LoWPAN协议的节点。

　　4.2 系统结构

　　DEMO系统的网关结构如图8所示，固定阅读器和无线传感器节点通过RS232跟处理模块通信，WCDMA通信模块通过USB跟处理模块通信。

　　图9 基于ARM的处理模块结构 处理模块目前考虑两种实现方式：（1）、采用PC机作为处理模块（2）、采用ARM处理器实现处理模块，其硬件结构如图9所示。服务器使用办公用的PC机即可。

　　4.3 软件组成

　　1.无线传感器节点软件 无线传感器节点软件基于单片机和C语言开发，在购买的无线传感器节点的代码基础上能很快完成。

　　2.网关软件 网关软件采用Linux操作系统进行开发，其软件结构如图10所示。最底层为各硬件的驱动程序，在应用程序中实现协议转换、配置管理等应用程序。

　　需要实现的功能包括：无线传感器网络和RFID网络与WCDMA网络之间的协议转换，这里主要考虑的是各网络之间的数据包组织和转换；

　　配置管理：利用Console、Telnet、Web几种方式可以对网关进行配置；

　　3.服务器软件

　　服务器软件的结构如图11所示。通信模块负责收发数据，数据处理负责将Web/UI产生的数据进行组包或者将接收到的数据解包存储到数据库中。

　　5 结束语

　　物联网网关在物联网中起到关键作用。本文旨在研究一种能支持各种传感器网络及接入网络的异构性网关设备，它能支持不同类型的传感器节点（无线如ZigBee、6LoWPAN等，有线如RS485、CAN等）和接入方式（如有线、WLAN、GPRS、3G等），并能为中间件或者应用程序提供统一的数据格式，从而为应用屏蔽不同的传感器网络及接入网络，使得应用程序只需要关注于应用环境的数据处理。在物联网网关研究方面下一步将集成了防火墙、VPN、DoS、流量管理、IPS、IDS、上网行为管理、内容过滤、WEB安全、防病毒、反垃圾邮件等多种功能模块，可以满足多方面的防护需要，从而真正实现立体全方位的保证业务安全。