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随着物联网技术发展和应用推广,感知化、互联化、智能化、物联化的大趋势正在发生。作为连接感知层末梢网络和广域传输网络的枢纽,物联网网关提供协议转换、广泛接入和广域传输等功能,在物联网应用中扮演着非常重要的角色,其实现方案在一定程度上决定了整个解决方案的适用场景。一方面,采用串口、以太网或GPRS解决方案的传统物联网网关存在着传输速率较低、通用性不足等应用局限,另一方面,市面上的3G网关多采用封闭式的系统。
本文设计并实现了一种面向物联网的嵌入式3G网关解决方案,该方案采用USB接口的3G移动通信模块实现了网关的高速3G接入,在提高网关数据传输速率的同时,提供了一定通用性,涉及的主要工作如下:首先根据网关的功能和性能需求确定方案的设计目标、系统模型和硬件/软件选型;为了提高物联网网关的通用性,本设计采用模块化的设计思想,基于ARM9体系结构,采用USB接口3G移动通信模块搭建硬件平台;然后按照嵌入式Linux的层次化结构,构建嵌入式Linux开发环境,由于3G移动通信模块采用USB接口,需要解决嵌入式Linux内核下USB设备驱动模块问题,并移植PPP协议作为3G移动通信模块与上层应用程序之间的通信协议;最后采用网络通信技术实现3G移动通信网络接入,在网关侧构架C/S结构中的服务器,并采用多线程技术实现多用户接入功能。根据系统需求分析中提出的功能和性能要求进行调试与测试。测试结果表明该设计方案能够以较低的网络时延和较高的数据传输速率实现3G移动通信网络接入,具备多用户接入能力,通用性较好,满足了预期设计目标,具有一定的实用价值。