一種基于組件的無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)關(guān)的建設(shè)策略

　　摘要：針對(duì)無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)關(guān)設(shè)計(jì)的適應(yīng)性和重用性問(wèn)題，我們提出了一個(gè)基于構(gòu)件的WSN網(wǎng)關(guān)設(shè)計(jì)方法。該設(shè)計(jì)具有下列優(yōu)點(diǎn)：服務(wù)和協(xié)議可以被配置和遠(yuǎn)程更新;網(wǎng)關(guān)可以連接異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)并且網(wǎng)關(guān)兩側(cè)的協(xié)議可以靈活組合并提供服務(wù)解釋轉(zhuǎn)換。該網(wǎng)關(guān)設(shè)計(jì)用XML描述模塊和配置接口，允許不同的協(xié)議棧組合和網(wǎng)絡(luò)層相結(jié)合，以滿(mǎn)足特定的WSN應(yīng)用要求。為了證明模塊化設(shè)計(jì)的可行性，我們首先實(shí)現(xiàn)了一個(gè)原型，并給出網(wǎng)關(guān)的一些實(shí)施細(xì)節(jié)，并給出了基于ZIGBEE的無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)步驟.最終實(shí)現(xiàn)了一個(gè)基于構(gòu)件的無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)，驗(yàn)證該設(shè)計(jì)模型的有效性和可用性。

　　關(guān)鍵詞：組件;傳感器網(wǎng)關(guān)， 協(xié)議棧組合;高效查詢(xún)

　　無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)(WSN)是一組無(wú)線(xiàn)連接的傳感器節(jié)點(diǎn)，用于執(zhí)行分布式傳感檢測(cè)任務(wù)。主要應(yīng)用包括環(huán)境與健康監(jiān)測(cè)，工業(yè)自動(dòng)化和監(jiān)視檢測(cè)。無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)和傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)之間的主要區(qū)別是節(jié)點(diǎn)通常具有非常有限的能量和計(jì)算能力。通信協(xié)議的設(shè)計(jì)應(yīng)適應(yīng)于該特點(diǎn)。顯然直接在WSN使用HTTP協(xié)議將引進(jìn)高開(kāi)銷(xiāo)，因此，無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)通常使用專(zhuān)有協(xié)議和無(wú)線(xiàn)接口，需要通過(guò)訪(fǎng)問(wèn)網(wǎng)關(guān)獲得無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)。

　　在本文中，我們假設(shè)無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)通過(guò)網(wǎng)關(guān)連接到廣域網(wǎng)，如廣域網(wǎng)，互聯(lián)網(wǎng)和蜂窩移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)。通常配有一個(gè)WSN網(wǎng)關(guān)，至少有兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)接口：一個(gè)用于在廣域網(wǎng)絡(luò)端，另一個(gè)用于無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)一端。我們的網(wǎng)關(guān)設(shè)計(jì)基于應(yīng)用級(jí)網(wǎng)關(guān)[1]概念，網(wǎng)關(guān)包含了所有發(fā)生在應(yīng)用層的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議和協(xié)議轉(zhuǎn)換。該情況是典型的數(shù)據(jù)交換模式，從廣域主機(jī)收到請(qǐng)求，發(fā)送請(qǐng)求消息到無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)中，無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)接收數(shù)據(jù)，將回復(fù)數(shù)據(jù)消息回送給請(qǐng)求主機(jī)。

　　關(guān)于無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)中的網(wǎng)關(guān)的研究都大多集中在網(wǎng)關(guān)的基本功能：分布查詢(xún)和數(shù)據(jù)聚合[2-3]。這些建議提供了高效節(jié)能的傳感器網(wǎng)絡(luò)的通信方案。在文獻(xiàn)中，介紹了基于Web技術(shù)的WSN網(wǎng)關(guān)架構(gòu)[4]。在這個(gè)設(shè)計(jì)中，所有的查詢(xún)和管理，可以通過(guò)基于Web的方法來(lái)處理。WSN網(wǎng)關(guān)的研究往往假設(shè)WSN一端和廣域網(wǎng)一端幾乎同構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。因此，目前的無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)關(guān)通常是預(yù)定義的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的某種組合。

　　在實(shí)踐中，不同的無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)可能使用不同的協(xié)議進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、路由，并且各種不同的應(yīng)用程序可能運(yùn)行在無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)中。經(jīng)常還可能有幾種不同的廣域網(wǎng)中，需要無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)的相同服務(wù)。伴隨著完美的WSN網(wǎng)關(guān)設(shè)計(jì)，維護(hù)和升級(jí)可能會(huì)相當(dāng)復(fù)雜。我們的研究動(dòng)機(jī)是解決該問(wèn)題，給出在各種網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中部署相同的網(wǎng)關(guān)的設(shè)計(jì)方案。

　　1 WSN網(wǎng)關(guān)模塊化架構(gòu)

　　圖1中給出了模塊化WSN網(wǎng)關(guān)的體系結(jié)構(gòu)。網(wǎng)關(guān)的功能可以分為控制功能集和數(shù)據(jù)功能集。數(shù)據(jù)功能集實(shí)體處理用戶(hù)接入到無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)[5]。它可以為用戶(hù)提供不同的接口來(lái)訪(fǎng)問(wèn)WSN服務(wù)。通過(guò)控制功能集的功能，具有管理權(quán)限的用戶(hù)可以維護(hù)和更新數(shù)據(jù)功能集實(shí)體。此外，在數(shù)據(jù)功能集的狀態(tài)，可以由控制功能集實(shí)體監(jiān)視。

　　在功能分配到控制功能集和數(shù)據(jù)功能集有幾個(gè)優(yōu)勢(shì)。由于在數(shù)據(jù)功能集處理用戶(hù)請(qǐng)求和數(shù)據(jù)答復(fù)，其數(shù)據(jù)流量遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于在控制功能集中。為了實(shí)現(xiàn)高效率，如果平臺(tái)的操作系統(tǒng)具有這樣的兩層體系結(jié)構(gòu)，數(shù)據(jù)功能集和控制功能集實(shí)體可以在內(nèi)核空間與用戶(hù)空間分別實(shí)施。劃分成不同的功能集合的另一個(gè)原因是，對(duì)于不同的功能集可以是不同的安全性和認(rèn)證要求。很顯然，該配置功能集需要比無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)的用戶(hù)訪(fǎng)問(wèn)更高的安全級(jí)別。

　　1) 控制功能集實(shí)體：控制功能集包含配置界面、注冊(cè)表配置和控制和監(jiān)視實(shí)體。配置接口發(fā)送和接收控制消息。解析傳入的控制消息后配置被存儲(chǔ)到網(wǎng)關(guān)配置注冊(cè)表中。控制和監(jiān)視實(shí)體提供一個(gè)界面，用于管理和更新數(shù)據(jù)功能集實(shí)體，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)功能集實(shí)體的狀態(tài)。例如，在數(shù)據(jù)功能集可以為控制功能集生成網(wǎng)絡(luò)兩側(cè)上的流量負(fù)載信息。如果有多個(gè)網(wǎng)關(guān)連接到無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)，交通信息可以在交換網(wǎng)關(guān)之間進(jìn)行負(fù)載均衡。

　　2) 數(shù)據(jù)功能集實(shí)體：數(shù)據(jù)功能集包含了TCP/IP協(xié)議包，WSN協(xié)議包，協(xié)議轉(zhuǎn)換單元�；�于WSN網(wǎng)關(guān)協(xié)議棧應(yīng)包括幾種不同的協(xié)議棧，它們可以靈活組合，建立廣域網(wǎng)和無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)之間的網(wǎng)關(guān)功能。協(xié)議棧應(yīng)包含幾層的因特網(wǎng)協(xié)議，即網(wǎng)絡(luò)層、傳輸層和應(yīng)用層的分層結(jié)構(gòu)。每層包含對(duì)應(yīng)的協(xié)議元素和其內(nèi)建的協(xié)議支持。協(xié)議模塊化結(jié)構(gòu)的詳細(xì)信息將在第三部分描述。

　　顯然用于描述服務(wù)中的協(xié)議轉(zhuǎn)換器需要一個(gè)共同的格式。統(tǒng)一格式將簡(jiǎn)化解釋、記錄和匹配服務(wù)。應(yīng)該定義一個(gè)統(tǒng)一的數(shù)據(jù)回復(fù)格式，簡(jiǎn)化數(shù)據(jù)應(yīng)答消息的解釋并轉(zhuǎn)化為不同的WSN服務(wù)。這種格式可以是標(biāo)準(zhǔn)的，例如文獻(xiàn)定義的UPNP [6]，或一種特有的XML的服務(wù)描述。適配器作為一個(gè)典型的協(xié)議轉(zhuǎn)換工作，即他們的主要任務(wù)是以預(yù)定義的格式翻譯到達(dá)和離開(kāi)協(xié)議棧的特定消息。無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)服務(wù)在服務(wù)注冊(cè)表中記錄的信息可能包含的服務(wù)類(lèi)型(如定期測(cè)量或事件觸發(fā)服務(wù))，傳感器地址，單位和精度。此外，服務(wù)描述應(yīng)在底層協(xié)議中給出，供 WSN的應(yīng)用程序所使用詳細(xì)協(xié)議，即定義消息是如何穿越WSN協(xié)議棧。通過(guò)配置接口描述可配置的服務(wù)。

　　2 WSN網(wǎng)關(guān)模塊化架構(gòu)的實(shí)現(xiàn)

　　在本節(jié)中，我們首先解釋W(xué)SN網(wǎng)關(guān)使用的模塊化概念。然后描述目前的內(nèi)部和外部接口以及消息。最后，給出數(shù)據(jù)功能集實(shí)體協(xié)議包和協(xié)議轉(zhuǎn)換的實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)。

　　如果假設(shè)操作系統(tǒng)支持一個(gè)兩層的架構(gòu)(不同的內(nèi)核和用戶(hù)空間)，例如Linux，實(shí)現(xiàn)模塊化WSN網(wǎng)關(guān)可以使用多線(xiàn)程的用戶(hù)空間，或內(nèi)核/用戶(hù)空間結(jié)構(gòu)。在第一種方法中，所有的功能集實(shí)體編譯成一個(gè)多進(jìn)程程序。在第二種方法中，在不同的功能集中的實(shí)體作為獨(dú)立的進(jìn)程在用戶(hù)空間中運(yùn)行。第三個(gè)選項(xiàng)是將一些實(shí)體移動(dòng)到內(nèi)核空間中，以提高性能。但該方案開(kāi)發(fā)和調(diào)試代碼難度都較大。我們采用了多進(jìn)程的用戶(hù)空間結(jié)構(gòu)原型，因?yàn)樗�與內(nèi)核空間的方法相比，更容易地開(kāi)發(fā)，它允許為每個(gè)功能集實(shí)體的進(jìn)行隔離測(cè)試。

　　2.1 模塊化概念

　　WSN網(wǎng)關(guān)具有模塊化結(jié)構(gòu)使其可配置。模塊代表協(xié)議和服務(wù)的描述，可以通過(guò)配置接口進(jìn)行維護(hù)和更新。當(dāng)網(wǎng)關(guān)部署在不同的環(huán)境中，網(wǎng)絡(luò)環(huán)境經(jīng)常發(fā)生變化，模塊化結(jié)構(gòu)位于數(shù)據(jù)功能集實(shí)體：

　　在協(xié)議棧每一層協(xié)議包中的協(xié)議元素，協(xié)議轉(zhuǎn)換器中的適配器，以及無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)描述。在我們的網(wǎng)關(guān)設(shè)計(jì)方案中，模塊被表示為XML格式。協(xié)議信息，如數(shù)據(jù)包格式，也通過(guò)XML描述。傳感器節(jié)點(diǎn)的幀結(jié)構(gòu)中以 XML格式表示。引入了新的數(shù)據(jù)類(lèi)型到XML描述中，解析處理相同的約定處理消息的協(xié)議元素。通過(guò)XML模式文件驗(yàn)證數(shù)據(jù)類(lèi)型和其他規(guī)則的有效性。WSN 網(wǎng)關(guān)協(xié)議的描述可以建立在一個(gè)內(nèi)存中的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)用于解析和封裝消息的協(xié)議元素。

　　2.2 接口和消息

　　在控制功能集，配置接口實(shí)現(xiàn)作為一個(gè)Web服務(wù)(WS)，基于C/C++ Web服務(wù)的開(kāi)發(fā)環(huán)境，GSOAP。通過(guò)使用HTTP作為底層協(xié)議，WS客戶(hù)端和服務(wù)器交換SOAP(簡(jiǎn)單對(duì)象訪(fǎng)問(wèn)協(xié)議)消息，它可以穿越防火墻或 NAT。在我們的原型，WS服務(wù)器運(yùn)行在WSN網(wǎng)關(guān)端。與WS客戶(hù)端，用戶(hù)可以連接到WS服務(wù)器和發(fā)送模塊的描述(XML文件)�？刂坪捅O(jiān)視實(shí)體提供了一個(gè)接口連接的控制平面和數(shù)據(jù)平面。通過(guò)這個(gè)接口交換的消息包括模塊描述數(shù)據(jù)功能集和數(shù)據(jù)功能集的監(jiān)測(cè)結(jié)果。

　　根據(jù)不同的實(shí)現(xiàn)方法，不同的機(jī)制可用于功能實(shí)體之間的消息傳遞和控制/數(shù)據(jù)集。在單進(jìn)程方案中，消息傳遞可以通過(guò)函數(shù)調(diào)用。在用戶(hù)空間中多進(jìn)程實(shí)現(xiàn)方案，進(jìn)程間通信機(jī)制是必要的。在我們的實(shí)現(xiàn)，數(shù)據(jù)功能集實(shí)體打開(kāi)一個(gè)TCP套接字用于數(shù)據(jù)和控制功能集之間的消息傳遞。

　　為支持用戶(hù)接入WSN，Web服務(wù)器服務(wù)需支持多個(gè)接口。在我們的實(shí)現(xiàn)中，為用戶(hù)提供了一個(gè)網(wǎng)頁(yè)提交請(qǐng)求。然后觸發(fā)后臺(tái)程序生成請(qǐng)求消息協(xié)議轉(zhuǎn)換。在采集數(shù)據(jù)以后，可以文本或圖形格式呈現(xiàn)在網(wǎng)頁(yè)上。 Web服務(wù)接口更適合于應(yīng)用程序間的通信。對(duì)于一個(gè)用戶(hù)特定的訪(fǎng)問(wèn)，需要在協(xié)議轉(zhuǎn)換器的適配器翻譯消息到通用格式的服務(wù)描述。

　　2.3 分層協(xié)議棧

　　協(xié)議棧的結(jié)構(gòu)如圖4所示。在原型中，該協(xié)議棧被定義為一個(gè)C++類(lèi)，它可能包含幾個(gè)協(xié)議層。每個(gè)層可以包括幾個(gè)協(xié)議元素，代表各自支持的協(xié)議。主要數(shù)據(jù)功能集處理進(jìn)程啟動(dòng)，讀取配置注冊(cè)表，存儲(chǔ)為一個(gè)原型中的配置文件，包含兩個(gè)協(xié)議棧協(xié)層次和元素信息。協(xié)議層以及元素的實(shí)例相繼啟動(dòng)并連接。

　　每個(gè)協(xié)議棧包含兩個(gè)存儲(chǔ)消息的緩沖區(qū)：存儲(chǔ)自下向上的消息(即網(wǎng)絡(luò)接口)，以及記錄來(lái)自上級(jí)的層(即協(xié)議轉(zhuǎn)換器)的消息的。此設(shè)計(jì)可避免不同層之間的內(nèi)存拷貝，因此只有消息緩沖區(qū)的索引，偏移和大小需要在協(xié)議層之間傳遞。

　　2.4 協(xié)議轉(zhuǎn)換器的實(shí)現(xiàn)

　　一個(gè)通用的服務(wù)描述格式定義為原型。它包含傳感器節(jié)點(diǎn)的基本屬性，如地址、傳感器類(lèi)型和精度。 WSN服務(wù)可以通過(guò)接口進(jìn)行配置為XML配置文件。為了簡(jiǎn)化實(shí)現(xiàn)，我們使用一個(gè)專(zhuān)有的服務(wù)描述。一旦從配置接口接收服務(wù)描述信息，立即對(duì)該服務(wù)信息進(jìn)行分析，并記錄在服務(wù)注冊(cè)表中(通過(guò)數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)現(xiàn))。

　　TCP/IP適配器解釋服務(wù)請(qǐng)求并轉(zhuǎn)換形成通用格式的服務(wù)描述，服務(wù)解釋器查詢(xún)服務(wù)注冊(cè)表，將用戶(hù)的請(qǐng)求映射到WSN服務(wù)。根據(jù)無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)提供的服務(wù)，一個(gè)廣域網(wǎng)的請(qǐng)求可能被映射到多個(gè)無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)，從而生成不同的無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)請(qǐng)求。網(wǎng)絡(luò)的TCP /IP適配器的幾個(gè)請(qǐng)求也可能以被映射到一個(gè)單一的無(wú)線(xiàn)傳感器請(qǐng)求。

　　我們?cè)谙聦拥臒o(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)協(xié)議實(shí)體中保持請(qǐng)求緩沖區(qū)的標(biāo)識(shí)符。根據(jù)無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用程序和無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)的較低層實(shí)現(xiàn)，也可以在網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)報(bào)頭或有效載荷字中添加的請(qǐng)求標(biāo)識(shí)符。由于協(xié)議棧和請(qǐng)求注冊(cè)表共享一個(gè)共同的標(biāo)識(shí)，所述數(shù)據(jù)報(bào)文可以正確地傳遞回給用戶(hù)。

　　3 實(shí)驗(yàn)過(guò)程

　　我們的無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)關(guān)基于Linux，使用C和C++編程實(shí)現(xiàn)，也使用了基于HTML和JavaScript的Web網(wǎng)頁(yè)用于人機(jī)交互。圖2顯示了測(cè)試平臺(tái)配置包括三個(gè)主要部分組成：傳感器網(wǎng)絡(luò)仿真器，傳感器網(wǎng)關(guān)，基于Web瀏覽器的傳感網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)。三個(gè)部分都在不同的PC上執(zhí)行，并通過(guò)無(wú)線(xiàn)信號(hào)將無(wú)線(xiàn)傳感器節(jié)點(diǎn)，傳感器網(wǎng)絡(luò)仿真器和傳感器網(wǎng)關(guān)連接。

　　因?yàn)閷?shí)驗(yàn)條件所限，難以實(shí)現(xiàn)一個(gè)節(jié)點(diǎn)數(shù)量眾多的無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)，而且我們專(zhuān)注于傳感器網(wǎng)關(guān)的設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，我們實(shí)現(xiàn)了一個(gè)網(wǎng)絡(luò)仿真器，它模擬的傳感器網(wǎng)絡(luò)具有一個(gè)3層結(jié)構(gòu)的分簇聚合網(wǎng)絡(luò)，并隨機(jī)生成的檢測(cè)數(shù)據(jù)用于測(cè)試。

　　同時(shí)，我們已在測(cè)試平臺(tái)與無(wú)線(xiàn)接口使用兩個(gè)真實(shí)的傳感器節(jié)點(diǎn)：一個(gè)直接連接到傳感器的網(wǎng)關(guān)，另一個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)連結(jié)到最近的匯聚節(jié)點(diǎn)。他們彼此之間通過(guò)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)通信。由于這些節(jié)點(diǎn)執(zhí)行代碼在節(jié)點(diǎn)物理硬件運(yùn)行，我們可以獲取數(shù)據(jù)包處理時(shí)間和網(wǎng)絡(luò)傳輸延遲供模擬器使用

　　3.1 傳感器網(wǎng)絡(luò)仿真器

　　我們已經(jīng)完成模擬器來(lái)模擬一個(gè)大型傳感器網(wǎng)絡(luò)。仿真器的程序是由C++編寫(xiě)。仿真器具有三種類(lèi)型的對(duì)象，區(qū)域頭對(duì)象，簇頭對(duì)象，傳感器節(jié)點(diǎn)對(duì)象。該文中傳感器網(wǎng)絡(luò)的路由協(xié)議因?yàn)樗�不直接與傳感器網(wǎng)關(guān)相關(guān)，未加以考慮。

　　最初，仿真器生成的區(qū)域頭對(duì)象和簇頭對(duì)象，它們具有隨機(jī)選取數(shù)量的傳感器節(jié)點(diǎn)。傳感器節(jié)點(diǎn)對(duì)象的基本信息也是隨機(jī)選擇的。該仿真器通過(guò)RS-232C 串行接口與匯聚節(jié)點(diǎn)直接連接，繼而通過(guò)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)與實(shí)際傳感器節(jié)點(diǎn)進(jìn)行通信。即，連接到仿真器的傳感器節(jié)點(diǎn)，匯聚節(jié)點(diǎn)接收來(lái)自網(wǎng)關(guān)傳播的查詢(xún)，然后將查詢(xún)通過(guò)串行接口發(fā)送到仿真器程序。查詢(xún)被傳遞給內(nèi)部的簇頭，然后翻譯查詢(xún)并產(chǎn)生查詢(xún)結(jié)果。每個(gè)區(qū)域中簇頭產(chǎn)生一個(gè)新的查詢(xún)結(jié)果，然后等待一段自己的傳播時(shí)間后將它發(fā)送給區(qū)域頭加以匯聚。因此，來(lái)自區(qū)域的應(yīng)答數(shù)據(jù)是以不同的時(shí)間到達(dá)網(wǎng)關(guān)。

　　3.2 通過(guò)Web瀏覽器查詢(xún)和管理傳感器網(wǎng)絡(luò)

　　在本節(jié)中，我們將展示我們的傳感器網(wǎng)關(guān)如何處理從用戶(hù)的Web瀏覽器的傳感器網(wǎng)絡(luò)查詢(xún)和管理的要求。圖3示出了用于處理查詢(xún)請(qǐng)求的每個(gè)階段。首先，連接到網(wǎng)關(guān)后，用戶(hù)會(huì)收到圖所示的登錄頁(yè)面。圖3-1，進(jìn)行認(rèn)證。如果登錄用戶(hù)的數(shù)據(jù)是正確的，則網(wǎng)關(guān)開(kāi)始發(fā)送廣播消息。在接收的廣播消息的所有答復(fù)時(shí)，傳感器網(wǎng)關(guān)發(fā)送傳感器管理頁(yè)面。圖3-2顯示了用戶(hù)的Web瀏覽器。

　　該頁(yè)面有三個(gè)部分，包括用于輸入和輸出的數(shù)量的形式。第一部分用于用戶(hù)的查詢(xún)，第二個(gè)部分識(shí)別網(wǎng)關(guān)收到的查詢(xún)和答復(fù)，最后一個(gè)部分顯示用戶(hù)的傳感器網(wǎng)絡(luò)查詢(xún)的結(jié)果。

　　4 未來(lái)的工作和結(jié)論

　　本文給出的模塊化WSN網(wǎng)關(guān)設(shè)計(jì)，仍需要研究的模塊化WSN網(wǎng)關(guān)設(shè)計(jì)的效率。消息處理需要消耗能量，引入了延遲。此外，如果使用關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)，查詢(xún)和添加新條目的操作可能需要訪(fǎng)問(wèn)磁盤(pán)，這可能會(huì)非常耗時(shí)。登記數(shù)據(jù)功能集中的每個(gè)數(shù)據(jù)包將使這種瓶頸效應(yīng)越來(lái)越明顯。這個(gè)問(wèn)題的一個(gè)解決方案是使用內(nèi)存中的數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以顯著降低數(shù)據(jù)庫(kù)訪(fǎng)問(wèn)的時(shí)間，從而提高性能的網(wǎng)關(guān)。

　　該網(wǎng)關(guān)專(zhuān)注實(shí)于現(xiàn)單一WSN網(wǎng)關(guān)架構(gòu)。我們的模塊化網(wǎng)關(guān)的設(shè)計(jì)可以很容易地?cái)U(kuò)展，以支持多個(gè)網(wǎng)關(guān)。我們?cè)O(shè)計(jì)了一個(gè)可配置的WSN網(wǎng)關(guān)框架，允許進(jìn)行配置，以適合在異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的功能。模塊化概念使得在網(wǎng)關(guān)上維護(hù)和更新協(xié)議和服務(wù)成為可能。用XML描述的模塊和配置接口，可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程網(wǎng)關(guān)管理。此外，協(xié)議棧允許不同的協(xié)議和網(wǎng)絡(luò)層相結(jié)合，以滿(mǎn)足特定的WSN應(yīng)用要求。

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