基于茶园旱情监测系统的WSN网关设计
网关系统要完成的主要任务包括采集传感器节点旱情监测的相关数据，对数据进行处理和封装后通过以太网或GPRS网络发送到远端具有固定公网IP的PC机。为了验证该网关系统数据传输的实时性、可靠性和适应性，分别对以太网连接和GPRS远程传输可靠性进行了测试试验。
试验条件：
(1)Ethernet Switch交换机1个，EIA／TIA 568B标准网线(直连网线)2根；
(2)网关系统1套，采用嵌入式Linux操作系统、以太网口驱动程序、串口数据采集程序、socket套接字联接程序；
(3)利用10Base-T接至网络的PC机1台，采用Windows XP操作系统；
(4)Crossbow公司MICAz节点和MTS310传感器6套，采用Crossbow公司的Moteview监控软件。
以太网的连接试验主要是针对网关连接、网关接收汇聚节点数据以及远程数据传输进行测试。网关连接测试是验证网关嵌入式Linux操作系统、CS8900网卡初始化和驱动程序的运行正常与否，以及网关与监测中心能否通过以太网进行正常的网络连接。测试网关接收汇聚节点数据的目的主要是验证SD卡的初始化、驱动程序正常与否，网关能否通过串口读取汇聚节点所接收的WSN节点数据。试验证明，网关系统能够实时采集WSN节点数据，并通过以太网远程传输到监控中心，系统运行稳定可靠。
GPRS数据传输可靠性可以由误码率和丢包率来衡量。为了节省网络带宽，该实验以丢包率作为分析的主要依据。由于GPRS传输延迟的不确定性，数据传输的可靠性与数据包的发送时间间隔相关，间隔时间越大，数据传输的可靠性就会降低。分别对TCP／IP传输和UDP传输两种通信方式进行了测试丢包率试验，发送间隔时间为1～10 s，每种间隔时间进行500次数据传输试验，计算的丢包率如图5所示。可以看出，在2种传输模式中，4～5 s是1个分界点，自此以后丢包率基本趋于稳定，这时的丢包状况来源于网络的不可控因素。由于茶园旱情监测对数据传输的实时性没有过高的要求，因此，网关GPRS远程传输采用TCP方式，间隔时间选为5 s。
5 结 语
针对目前无线传感器网络的应用特点及发展趋势，结合现今网络技术、嵌入式系统技术的发展，设计采用嵌入式系统平台实现多种远程数据传输技术的WSN网关，用于茶园旱情监测系统。网关通过串行口与汇聚节点通信，可以通过以太网或GPRS两种可选方式监测数据发到远程监控中心。开发了功能完善的WSN网关应用软件，在实际应用中取得了良好的效果。随着3G时代的到来以及工业级3G通信模块的推出，如何利用网关系统实现WSN与3G的互联是今后拟研究解决的问题。
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