集成WSN、載波通信和多種現(xiàn)場總線的網(wǎng)關(guān)設(shè)計

摘要：無線傳感器網(wǎng)絡(luò)和低壓電力線載波通信在樓宇控制系統(tǒng)中正在逐步得到應(yīng)用。為了實現(xiàn)這兩種通信網(wǎng)與現(xiàn)有的多種現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)之間的互聯(lián)和集成，提出了一種基于ARM微處理器SEP4020的多功能網(wǎng)關(guān)設(shè)計思想。探討了以太網(wǎng)、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(shè)計方法，實現(xiàn)了無線傳感網(wǎng)、現(xiàn)場總線、以太網(wǎng)和低壓電力載波通信等多種通信協(xié)議，成功地解決了現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)和電力載波通信與無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián)問題。
關(guān)鍵詞：無線傳感器網(wǎng)絡(luò)；低壓電力栽波通信；網(wǎng)關(guān)；嵌入式Linux

0 引言
無線傳感器網(wǎng)絡(luò)作為一項新興的技術(shù)，多用在用于軍事、環(huán)境監(jiān)測和預(yù)報、健康護理、智能家居、智能樓宇、城市交通、倉庫管理，農(nóng)林業(yè)監(jiān)控等領(lǐng)域，傳感器節(jié)點部署于監(jiān)測區(qū)域中，負責(zé)監(jiān)測區(qū)域內(nèi)的信息采集，其中部分傳感器節(jié)點具有路由功能，通過無線組網(wǎng)方式構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)，將采集到的數(shù)據(jù)以自組多跳的網(wǎng)絡(luò)方式傳送到用戶終端；電力線載波通信網(wǎng)絡(luò)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(shè)備中，與采用現(xiàn)場總線的傳統(tǒng)傳感器網(wǎng)絡(luò)相比，電力線載波通信網(wǎng)絡(luò)直接通過電力線進行數(shù)據(jù)傳輸，設(shè)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(wǎng)絡(luò)的大部分研究還集中在自身網(wǎng)絡(luò)上，較少研究它與其他網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián)和集成問題。已有的控制網(wǎng)絡(luò)(如現(xiàn)場總線、工業(yè)以太網(wǎng)等)也很少考慮到它們與無線傳感器網(wǎng)絡(luò)、電力線載波通信網(wǎng)絡(luò)的集成問題，相關(guān)的集成技術(shù)研究和設(shè)備開發(fā)還處于起步階段。據(jù)此，本文設(shè)計了一種支持多接口多協(xié)議的多功能網(wǎng)關(guān)，可解決WSN無線網(wǎng)絡(luò)、電力線載波通信網(wǎng)絡(luò)與其他網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián)集成問題。

1 總體設(shè)計
多功能網(wǎng)關(guān)在異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中負責(zé)建立異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)之間的連接，無線傳感器節(jié)點測量的信息在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中通過多跳接力的方式傳輸，并經(jīng)過網(wǎng)關(guān)轉(zhuǎn)換成其他介質(zhì)和協(xié)議，從而傳送給外部網(wǎng)絡(luò)和用戶。如圖1所示。