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    WSN网关的核心模块采用了ARM7的LPC2148芯片，CPU时钟频率为12 MHz。由于LPC2148芯片具有32 KB的SRAM与512 KB的SROM，满足软件系统的存储与运行要求，不需要外扩存储模块，使硬件设计简单化。同时为了提高WSN网关在无线方面的接收能力，选取nRF905工作在433 MHz频段。根据WCDMA网络的特点，采用了华为公司的EM770W作为3G通信模块。EM770W支持标准AT指令集和华为扩展AT指令集，内置TCP／IP协议栈，传输速率最大可达7．2 Mb／s。数据备份模块选择用SD卡，使各种特殊数据(报警数据或临界值数据)可以更方便地通过PC机读取。采用无线通信模块、3G通信模块和核心模块分开设计的方式，更有利于提高网关使用的灵活性。网关实物图如图2所示。

2 软件系统
   在上述硬件结构的基础上，结合与3G网络传输的WSN网关传输数据的实时性，稳定性，周期性强，时间间隔长，瞬间传输量大的特点，选择了μC／OS-Ⅱ作为其操作系统和自主编写通信协议。
2．1 软件系统组成
    网关的软件系统由操作系统和应用系统两部分组成。本设计根据μC／OS-Ⅱ具有实时性高，对ROM、RAM需求小、移植简单等特点，同时，结合网关需求，采用了μC／OS-Ⅱ作为操作系统。μC／Os-Ⅱ是基于任务优先级调度，根据这个原理，创建4个应用任务。当某事件发生时，系统必须在非常短的时间内快速作出响应，网关可以尽快的转发相关的环境监控信息。图3为软件系统框架图。

    由于3G网络信号的强弱可能导致网关与WCD-MA网络连接的失败，采用基于结果处理的状态机结构的设计方法，对各个阶段处理后的结果进行判断，处理其产生的错误，从而保障网关与WCDMA网络的连通。

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    WSN网关的核心模块采用了ARM7的LPC2148芯片，CPU时钟频率为12 MHz。由于LPC2148芯片具有32 KB的SRAM与512 KB的SROM，满足软件系统的存储与运行要求，不需要外扩存储模块，使硬件设计简单化。同时为了提高WSN网关在无线方面的接收能力，选取nRF905工作在433 MHz频段。根据WCDMA网络的特点，采用了华为公司的EM770W作为3G通信模块。EM770W支持标准AT指令集和华为扩展AT指令集，内置TCP／IP协议栈，传输速率最大可达7．2 Mb／s。数据备份模块选择用SD卡，使各种特殊数据(报警数据或临界值数据)可以更方便地通过PC机读取。采用无线通信模块、3G通信模块和核心模块分开设计的方式，更有利于提高网关使用的灵活性。网关实物图如图2所示。

2 软件系统
   在上述硬件结构的基础上，结合与3G网络传输的WSN网关传输数据的实时性，稳定性，周期性强，时间间隔长，瞬间传输量大的特点，选择了μC／OS-Ⅱ作为其操作系统和自主编写通信协议。
2．1 软件系统组成
    网关的软件系统由操作系统和应用系统两部分组成。本设计根据μC／OS-Ⅱ具有实时性高，对ROM、RAM需求小、移植简单等特点，同时，结合网关需求，采用了μC／OS-Ⅱ作为操作系统。μC／Os-Ⅱ是基于任务优先级调度，根据这个原理，创建4个应用任务。当某事件发生时，系统必须在非常短的时间内快速作出响应，网关可以尽快的转发相关的环境监控信息。图3为软件系统框架图。

    由于3G网络信号的强弱可能导致网关与WCD-MA网络连接的失败，采用基于结果处理的状态机结构的设计方法，对各个阶段处理后的结果进行判断，处理其产生的错误，从而保障网关与WCDMA网络的连通。

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3．2 WCDMA网络丢包率测试
    数据包在WCDMA网络转发的过程中，可能由于信号中断、载波冲突等原因而丢失。为了测试WCD-MA网络的丢包率，分别在室内，空旷平地和有遮挡物和坡度的草坪上进行数据包转发，节点软件设定周期性发送2个字节的数据，当网关接收到数据时，进行格式转换，然后转发数据包到WCDMA网络。数据包中包括流水号信息，能直观得知丢包序号。使用2节AA电池为节点供电，工作电压为3．2 V，3G模块采用TCP／IP模式传输，每个地点分别进行5天实验。实验结果如表2所示。

    由表2可得，网关所处环境的障碍物越少，网络信号越好，丢包的可能性越小。总体而言，WCDMA网络的丢包率较小，网络性能稳定，网关性能达到设计要求。
3．3 功耗测试
    WSN网关的功耗主要来自无线通信模块与3G通信模块，设定网关每10 min收集一次数据，每次唤醒30 s，每天实验12 h，为期30天。网关核心模块由2节AA南孚电池供电，每天实验开始和结束都用示波器测量一次网关主模块电压，网关主模块电压变化曲线如图5所示。

    由图5可知，随着发送时间越长，转发数据包越多，网关功耗随之增加，两者可近似认为线性关系。网关转发数据包越少，通信模块活动时间越短，网关能耗越低，网关生命周期越长。

4 结语
    通过分析当前无线传感器网络技术中网关在应用方面存在的问题与不足，结合国内最新3G网络技术，本文设计了一款与WCDMA网络相结合的无线传感器网络网关。试验结果表明：本网关具有实时数据传输、低功耗、网络传输速率快、性能稳定、丢包率低于1％等特点。本文设计的WSN网关具有良好的适用性，满足无线传感器网络数据传输特点，为无线传感器网络与3G网络两者的结合提供一种方法。