基于體域網(wǎng)的低能耗多協(xié)議轉(zhuǎn)換網(wǎng)關(guān)設(shè)計(jì)

高 麗，王 楊，趙 翼，張 鑫

(1.安徽師范大學(xué)皖江學(xué)院，安徽 蕪湖 241008；2.安徽師范大學(xué) 計(jì)算機(jī)與信息學(xué)院，安徽 蕪湖 241002)

0 引 言

隨著嵌入式技術(shù)、無線傳感網(wǎng)絡(luò)的不斷發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)(internet of things，IoT)開始覆蓋生活的方方面面。物聯(lián)網(wǎng)正被廣泛地應(yīng)用在家居、物流倉儲(chǔ)、城市交通、醫(yī)療等領(lǐng)域[1]。對(duì)于人體數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)監(jiān)測和健康狀態(tài)的可視化，傳統(tǒng)的醫(yī)療方法很難做到。體域網(wǎng)(body area network，BAN)的出現(xiàn)，對(duì)于解決這一問題起到了很大的作用。

體域網(wǎng)由一套可移動(dòng)、外型小且靈便、能夠采集并可以傳輸信息的傳感器和BAN協(xié)調(diào)器組成[2]，是一種附著在人身體上的網(wǎng)絡(luò)[3]。網(wǎng)絡(luò)中的傳感器，既可以隨身攜帶，也可以植入體內(nèi)[4]。在體域網(wǎng)系統(tǒng)中，具備無線通信功能的采集設(shè)備能夠同時(shí)具有更大的流動(dòng)性、靈活性[5]。體域網(wǎng)的數(shù)據(jù)工作過程一般分成兩個(gè)階段：一是體域網(wǎng)內(nèi)部數(shù)據(jù)傳輸，二是體域網(wǎng)與互聯(lián)網(wǎng)之間的數(shù)據(jù)傳輸[6]。在階段一中，通常采用ZigBee技術(shù)。ZigBee是一種無線通信技術(shù)，其低成本、低功耗、低復(fù)雜度的特點(diǎn)非常適用于體域網(wǎng)這一特殊的應(yīng)用環(huán)境[7-9]。在階段二中，通常采用Wi-Fi實(shí)現(xiàn)無線聯(lián)網(wǎng)，以滿足體域網(wǎng)實(shí)時(shí)傳輸數(shù)據(jù)的需要。由于大量的體域網(wǎng)數(shù)據(jù)存在數(shù)據(jù)冗余、噪聲大等不足，所以需要對(duì)其進(jìn)行清洗。除此之外，鑒于STM32計(jì)算能力不足，需要將采集的數(shù)據(jù)傳送至云平臺(tái)進(jìn)行處理[10]。

1 基于體域網(wǎng)的多協(xié)議轉(zhuǎn)換網(wǎng)關(guān)

可以看出，無線體域網(wǎng)能夠?qū)⒉煌膫鞲衅鞴?jié)點(diǎn)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行匯聚、傳輸，如圖1所示。

圖1 無線體域網(wǎng)

為了可以讓用戶能夠隨時(shí)隨地地看到自身的身體狀況，必須將傳感器采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)、傳輸及可視化。在此處理過程中需要用到Zigbee、Wi-Fi等無線技術(shù)。由于不同的技術(shù)之間存在差異性，數(shù)據(jù)處理過程中多協(xié)議轉(zhuǎn)換網(wǎng)關(guān)是解決異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)間信息共享的關(guān)鍵設(shè)備之一[11]。針對(duì)多協(xié)議轉(zhuǎn)換網(wǎng)關(guān)，已有多位學(xué)者對(duì)其進(jìn)行研究。文獻(xiàn)[12]用ZigBee和Wi-Fi完成了對(duì)家庭網(wǎng)關(guān)的設(shè)計(jì)，并且提供簡單靈活的用戶界面和對(duì)系統(tǒng)的遠(yuǎn)程訪問請(qǐng)求。另外此系統(tǒng)還對(duì)在兩種協(xié)議下的設(shè)備響應(yīng)的時(shí)延做了比較，完成了系統(tǒng)時(shí)延測試。文獻(xiàn)[13]提出了一種基于ZigBee的心率監(jiān)測系統(tǒng)的跌倒檢測和身體定位系統(tǒng)，可以通過安卓APP看到人體的信息。當(dāng)用戶跌倒時(shí)或者心率不正常時(shí)可以直接通知醫(yī)療機(jī)構(gòu)和用戶的家人。文獻(xiàn)[14]在基于3G/Wi-Fi的協(xié)議下加強(qiáng)體域網(wǎng)的服務(wù)質(zhì)量，保證體域網(wǎng)的高效性。

對(duì)于公共服務(wù)的網(wǎng)關(guān)研究，文獻(xiàn)[15]設(shè)計(jì)了一種基于ZigBee和Wi-Fi的鐵路監(jiān)視優(yōu)化系統(tǒng)。文獻(xiàn)中提出了分層優(yōu)化的思想，巧妙利用了ZigBee和Wi-Fi的優(yōu)點(diǎn)設(shè)計(jì)了整個(gè)系統(tǒng)，減少了網(wǎng)關(guān)傳感器節(jié)點(diǎn)和中間的無線傳感器節(jié)點(diǎn)的不平衡負(fù)載。文獻(xiàn)[16]提出了一種基于ZigBee和Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)的建筑火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)。通過ZigBee定位火災(zāi)現(xiàn)場，通過Wi-Fi上傳現(xiàn)場信息，給建筑安保人員制定救援方案。文獻(xiàn)[17-18]提出了一種多協(xié)議的智能物聯(lián)網(wǎng)安全網(wǎng)關(guān)，不僅可以將多協(xié)議(Wi-Fi、ZigBee、Bluetooth等)設(shè)備與以太網(wǎng)互聯(lián)，還能夠?qū)鞲衅鞑杉臄?shù)據(jù)上傳到云端，進(jìn)行數(shù)據(jù)分析并且提供本地?cái)?shù)據(jù)存儲(chǔ)功能，以便審計(jì)分析。

文中主要針對(duì)體域網(wǎng)這一特殊的應(yīng)用場景，在綜合前期相關(guān)研究的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)一種基于體域網(wǎng)的多協(xié)議網(wǎng)關(guān)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)、有效傳輸。

2 多協(xié)議轉(zhuǎn)換網(wǎng)關(guān)設(shè)計(jì)

2.1 網(wǎng)關(guān)總體架構(gòu)設(shè)計(jì)

基于IoT的體域網(wǎng)從上至下可以分為應(yīng)用層、網(wǎng)絡(luò)層、感知層。其中網(wǎng)絡(luò)層的網(wǎng)關(guān)既為下層提供接口，也為上層提供服務(wù)，是整個(gè)系統(tǒng)的中樞。本系統(tǒng)利用ZigBee協(xié)議模塊，將傳感器采集的數(shù)據(jù)發(fā)送給網(wǎng)關(guān)，通過網(wǎng)關(guān)將數(shù)據(jù)上傳到云平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的可視化。系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

對(duì)體域網(wǎng)的各個(gè)ZigBee感知節(jié)點(diǎn)而言，網(wǎng)關(guān)起到了接收各個(gè)節(jié)點(diǎn)采集的數(shù)據(jù)并且上傳到云端的作用。云端接收到數(shù)據(jù)后，進(jìn)行數(shù)據(jù)融合并將實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)反饋到用戶端。用戶可以通過登錄網(wǎng)頁來查詢自身的身體狀況，還可以瀏覽歷史記錄來獲取更多的信息。

2.2 網(wǎng)關(guān)的硬件設(shè)計(jì)

網(wǎng)關(guān)的硬件模塊部分主要對(duì)其由主控模塊、無線通信(ZigBee模塊、Wi-Fi模塊)部分進(jìn)行設(shè)計(jì)。

2.2.1 主控模塊

主控模塊是整個(gè)網(wǎng)關(guān)的核心，主要負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的接收、存儲(chǔ)、轉(zhuǎn)發(fā)，同時(shí)還要完成各個(gè)協(xié)議之間的轉(zhuǎn)換，是網(wǎng)關(guān)設(shè)計(jì)的核心部分。本系統(tǒng)利用的主控器是基于Cortex-M3的STM32F107處理器。

圖3為網(wǎng)關(guān)的設(shè)計(jì)框圖。核心處理器利用串口接收ZigBee匯聚節(jié)點(diǎn)收到的傳感器數(shù)據(jù)，然后通過Wi-Fi模塊將數(shù)據(jù)發(fā)送至云平臺(tái)，完成ZigBee與WiFi之間的協(xié)議轉(zhuǎn)換。網(wǎng)關(guān)實(shí)際接線時(shí)，需要將ZigBee匯聚節(jié)點(diǎn)的UART0_TX接口通過杜邦線直連STM32的USART1_RX接口，實(shí)現(xiàn)設(shè)備間的相互通信。

圖3 網(wǎng)關(guān)硬件設(shè)計(jì)框圖

2.2.2 ZigBee模塊

ZigBee模塊是BAN進(jìn)行無線數(shù)據(jù)傳輸?shù)谋匦柙O(shè)備，作用是將BAN中傳感器采集的數(shù)據(jù)傳輸?shù)絽R聚節(jié)點(diǎn)。經(jīng)過篩選，選用了TI公司的CC2530芯片實(shí)現(xiàn)ZigBee協(xié)議。CC2530與F107可以通過串口進(jìn)行通信。CC2530集成了兩個(gè)USART，F(xiàn)107集成了五個(gè)串口，完全可以實(shí)現(xiàn)設(shè)備之間的相互通信。

2.2.3 Wi-Fi模塊

無線通信部分主要是Wi-Fi，選擇的Wi-Fi模塊是ESP8266。采用的ESP8266是ALIENTEK推出的一款高性能的UART-Wi-Fi模塊ATK-ESP8266，該模塊通過FCC，CE認(rèn)證，可直接用于產(chǎn)品出口歐美地區(qū)。ESP8266采用LVTTL與MCU(也可以是其他串口設(shè)備)完成通信，串口與WI-FI之間的協(xié)議轉(zhuǎn)換主要由內(nèi)置TCP/IP協(xié)議棧完成。ATK-ESP8266模塊，傳統(tǒng)的串口設(shè)備只是需要簡單的串口配置，就可以讓設(shè)備使用互聯(lián)網(wǎng)傳輸數(shù)據(jù)。

2.3 多協(xié)議轉(zhuǎn)換網(wǎng)關(guān)軟件設(shè)計(jì)

體域網(wǎng)中的設(shè)備通過ZigBee與網(wǎng)關(guān)連接。在網(wǎng)關(guān)模型設(shè)計(jì)中將體域網(wǎng)分為感知層、網(wǎng)絡(luò)層、應(yīng)用層。感知層的主要功能是完成各個(gè)傳感器的驅(qū)動(dòng)，使每個(gè)傳感器都可以正常工作。網(wǎng)關(guān)層的主要作用是將感知層傳輸?shù)臄?shù)據(jù)上傳到云端，為上層提供數(shù)據(jù)支撐。應(yīng)用層為用戶提供專門的服務(wù)和管理平臺(tái)，為用戶提供數(shù)據(jù)可視化服務(wù)。硬件模塊設(shè)計(jì)并完成搭建后需要對(duì)其相關(guān)軟件部分進(jìn)行設(shè)計(jì)。

2.3.1 系統(tǒng)軟件工作流程設(shè)計(jì)

由于UC/OS-II是一款極其優(yōu)秀的開源的嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，本系統(tǒng)開發(fā)工具選用UC/OS-II的操作系統(tǒng)。因?yàn)轶w域網(wǎng)(BAN)中的每個(gè)數(shù)據(jù)都至關(guān)重要，所以網(wǎng)關(guān)的工作是系統(tǒng)的核心。

圖4為網(wǎng)關(guān)系統(tǒng)主控流程。上電或者復(fù)位后，立即啟動(dòng)Flash中的代碼，開始執(zhí)行各種硬件資源及UC/OS-II的初始化，包括創(chuàng)建空閑任務(wù)、統(tǒng)計(jì)任務(wù)、定時(shí)器任務(wù)，然后創(chuàng)建第一個(gè)用戶任務(wù)Task1，設(shè)置優(yōu)先級(jí)及堆棧大小，之后運(yùn)行多任務(wù)，等待匯聚節(jié)點(diǎn)傳過來的數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)放到設(shè)置的任務(wù)中，從設(shè)置的任務(wù)及定時(shí)器任務(wù)、統(tǒng)計(jì)任務(wù)和空閑任務(wù)中找到優(yōu)先級(jí)最高的任務(wù)去執(zhí)行，當(dāng)執(zhí)行結(jié)束后，會(huì)重復(fù)上述動(dòng)作。由于UC/OS-II是基于優(yōu)先級(jí)調(diào)度的搶占式實(shí)時(shí)內(nèi)核，當(dāng)接受到來自不同的采集節(jié)點(diǎn)采集的數(shù)據(jù)時(shí)UC/OS-II會(huì)根據(jù)設(shè)置的優(yōu)先級(jí)進(jìn)行調(diào)度并上傳數(shù)據(jù)到云端，保證數(shù)據(jù)的完整性、實(shí)時(shí)性。

圖4 系統(tǒng)主控流程

2.3.2 云端數(shù)據(jù)格式設(shè)計(jì)

數(shù)據(jù)上云是未來的趨勢之一，不僅能夠解決大數(shù)據(jù)難以在個(gè)人用戶端上存儲(chǔ)的問題，更能省去搭建服務(wù)器以及后期維護(hù)的時(shí)間。通過對(duì)比，選擇阿里云平臺(tái)作為系統(tǒng)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)解析的工具。在整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行中，數(shù)據(jù)上云是整個(gè)網(wǎng)關(guān)的功能之一。從匯聚節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)到數(shù)據(jù)傳輸至云端主要按照如下四個(gè)步驟進(jìn)行：

Step0:匯聚節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)對(duì)傳感器的匯聚節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)進(jìn)行判斷。若正確，直接進(jìn)行USART1中斷；否則需要在任務(wù)調(diào)度器進(jìn)行任務(wù)的重新調(diào)度；

Step1:開啟USART1中斷后，對(duì)接收的數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)，直至存儲(chǔ)完畢，中斷結(jié)束；

Step2:等待任務(wù)調(diào)度器調(diào)度此次任務(wù)，并將存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)放入U(xiǎn)ART2A—>DR中；

Step3:數(shù)據(jù)正確存儲(chǔ)過后，實(shí)現(xiàn)云端傳輸。

為了解決體域網(wǎng)中不同傳感器傳輸?shù)臄?shù)據(jù)類型不同的問題，需要對(duì)其進(jìn)行分類。在底層設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)報(bào)文格式，將得到的傳感器數(shù)據(jù)加上幀首部表示不同的數(shù)據(jù)類型，云端數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)格式如表1所示。圖中字段依次表示開始、數(shù)據(jù)長度、標(biāo)識(shí)碼、地址、數(shù)據(jù)格式、檢驗(yàn)序列。對(duì)于異種類型的傳感器，主要表現(xiàn)在其標(biāo)識(shí)位、網(wǎng)絡(luò)地址、數(shù)據(jù)位的不同。

表1 云端數(shù)據(jù)格式設(shè)計(jì)

2.3.3 服務(wù)調(diào)度模式設(shè)計(jì)

為減輕CPU負(fù)擔(dān)及避免數(shù)據(jù)的重復(fù)上傳，需要對(duì)網(wǎng)關(guān)的任務(wù)優(yōu)先級(jí)進(jìn)行設(shè)計(jì)，以適應(yīng)體域網(wǎng)環(huán)境的特殊應(yīng)用。在uC/OS-II的操作系統(tǒng)中，可以在創(chuàng)建任務(wù)的同時(shí)設(shè)置當(dāng)前任務(wù)的堆棧、任務(wù)優(yōu)先級(jí)等參數(shù)。為了提高CPU利用率，需要將任務(wù)的優(yōu)先級(jí)在初始化時(shí)進(jìn)行一定的設(shè)置；為了提高系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性，任務(wù)的優(yōu)先級(jí)需要做調(diào)整并且在數(shù)據(jù)上云結(jié)束后將任務(wù)的優(yōu)先級(jí)更改為原來的優(yōu)先級(jí)。部分偽代碼設(shè)計(jì)如下所示：

Input:Data collected by the sensor

Output:The data is uploaded to the cloud platform

Function:Upload the data collected by the sensor to the cloud

Step0: Create task x and set the priority to TaskxPrio

Step1: Perform the following operations on the received data:

Step1.0:if each data received is the same as each data previously saved; Flag=0;

Step1.1:if each data received is different from each data previously saved; Save every data; Flag=1;

Step2:When Flag=1, perform the following operations:

Step2.1:Change the priority of task to TaskxPrio1(TaskxPrio1>TaskxPrio);

Step3:When Flag=1, perform the following operations:

Step3.1: Data is uploaded to the cloud platform;

Step4:Delay of 1 second

Step5:When Flag=0, perform the following operations:

Step5.1:Change the priority of task to TaskxPrio;

網(wǎng)關(guān)在接收匯聚節(jié)點(diǎn)傳輸?shù)亩喾N傳感器采集的數(shù)據(jù)之前，可以設(shè)置各個(gè)任務(wù)的優(yōu)先級(jí)，并按照數(shù)據(jù)的重要程序更改對(duì)應(yīng)任務(wù)的優(yōu)先級(jí)和延時(shí)，保證重要的數(shù)據(jù)及時(shí)傳輸。

3 運(yùn)行結(jié)果分析

網(wǎng)關(guān)的實(shí)際測試是在本地win7環(huán)境下進(jìn)行的，其丟包率、時(shí)延均通過XCOM串口調(diào)試助手和網(wǎng)絡(luò)調(diào)試助手完成測試。另外，網(wǎng)關(guān)的有效性在阿里云平臺(tái)進(jìn)行測試。調(diào)試工具抓取數(shù)據(jù)如圖5所示。

圖5 調(diào)試工具抓取數(shù)據(jù)

3.1 丟包率測試

數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)傳輸過程中，通常會(huì)發(fā)生網(wǎng)關(guān)丟包的現(xiàn)象。對(duì)于本系統(tǒng)中網(wǎng)關(guān)數(shù)據(jù)丟包主要發(fā)生在網(wǎng)關(guān)接收數(shù)據(jù)與通過Wi-Fi發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)。其中，網(wǎng)關(guān)通過Wi-Fi發(fā)送數(shù)據(jù)，經(jīng)過實(shí)際多次對(duì)5 000個(gè)數(shù)據(jù)包的測試，基本無丟包現(xiàn)象。

當(dāng)匯聚節(jié)點(diǎn)將數(shù)據(jù)傳輸給網(wǎng)關(guān)，網(wǎng)關(guān)接收數(shù)據(jù)時(shí)，測試了30輪次數(shù)據(jù)，每輪分別測試了500和2 000個(gè)數(shù)據(jù)包，測試結(jié)果如圖6所示。對(duì)測試結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)計(jì)算，30輪次數(shù)據(jù)接收，每輪次2 000個(gè)，實(shí)際平均丟包率為1.42%；每輪次500個(gè)，實(shí)際平均丟包率為0.53%。所以后期測試均采用每輪次500個(gè)數(shù)據(jù)包進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。

圖6 丟包數(shù)統(tǒng)計(jì)

當(dāng)然在此測試過程中，由于網(wǎng)關(guān)是異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)間信息共享的關(guān)鍵設(shè)備之一，因此需要長時(shí)間有效、穩(wěn)定的運(yùn)行，所以穩(wěn)定性成為了網(wǎng)關(guān)性能中的重要一環(huán)。經(jīng)過測試，網(wǎng)關(guān)在連續(xù)運(yùn)行24小時(shí)內(nèi)并未出現(xiàn)系統(tǒng)死機(jī)、丟包率急劇上增等現(xiàn)象。

3.2 時(shí)延測試

網(wǎng)關(guān)工作時(shí)，其時(shí)延包括發(fā)送、處理、傳播、排隊(duì)四種時(shí)延。根據(jù)網(wǎng)關(guān)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)性的需要，系統(tǒng)主要計(jì)算網(wǎng)關(guān)的總時(shí)延以及發(fā)送時(shí)延?？倳r(shí)延不僅包括以上4點(diǎn)，還包括處理器處理時(shí)間以及任務(wù)調(diào)度的時(shí)間。發(fā)送時(shí)延主要發(fā)生在數(shù)據(jù)從發(fā)送器發(fā)送到完全進(jìn)入信道上，影響到信道的利用率。如圖7所示，實(shí)驗(yàn)測試的是30輪網(wǎng)關(guān)的總時(shí)延和發(fā)送時(shí)延并對(duì)其進(jìn)行計(jì)算統(tǒng)計(jì)，每輪接收500個(gè)數(shù)據(jù)包。

圖7 網(wǎng)關(guān)總時(shí)延統(tǒng)計(jì)

其中，橫坐標(biāo)展示為30個(gè)實(shí)驗(yàn)輪數(shù)，縱坐標(biāo)展示為對(duì)應(yīng)輪次時(shí)延值大小，單位為ms。經(jīng)計(jì)算，30輪次的平均總時(shí)延為23.734 ms，發(fā)送時(shí)延為2.433 ms?？傮w來說時(shí)延值較低，網(wǎng)關(guān)能夠滿足一定條件下的實(shí)時(shí)性需要。

3.3 能耗測試

數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)中傳輸需要能量，而節(jié)能一直是網(wǎng)關(guān)研究的一個(gè)熱點(diǎn)。因此在丟包率、時(shí)延良好的情況下，對(duì)本系統(tǒng)發(fā)熱能耗進(jìn)行測試分析，圖8為系統(tǒng)能耗統(tǒng)計(jì)圖。其中，橫坐標(biāo)是實(shí)驗(yàn)次數(shù)，測試時(shí)長為1小時(shí)；縱坐標(biāo)是消耗的能量，單位為J。對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行30輪次實(shí)驗(yàn)，每次數(shù)據(jù)包大小為500，從圖中可以看出，每輪次的能耗為20 J至25 J，能耗較低且平穩(wěn)，說明網(wǎng)關(guān)具有低能耗的特點(diǎn)。

圖8 能耗統(tǒng)計(jì)

3.4 有效性測試

傳感節(jié)點(diǎn)采集的數(shù)據(jù)通過設(shè)計(jì)的網(wǎng)關(guān)發(fā)送到阿里云服務(wù)器端，通過云服務(wù)器的計(jì)算處理，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行可視化處理并展示，其中采集用戶心率和血氧的數(shù)據(jù)計(jì)算可視化后如圖9所示。雖然傳感器自身精度以及人為檢測時(shí)的不正當(dāng)操作會(huì)導(dǎo)致數(shù)據(jù)有一定的誤差，但圖9的折線圖基本符合人體心率和血氧的標(biāo)準(zhǔn)。說明網(wǎng)關(guān)數(shù)據(jù)在不同協(xié)議之間的轉(zhuǎn)換后能夠正常運(yùn)行。

圖9 用戶身體數(shù)據(jù)測試

4 結(jié)束語

文中利用STM32核心組件，通過ZigBee模塊、串口與WiFi通信，設(shè)計(jì)了一種低能耗多協(xié)議網(wǎng)關(guān)，實(shí)現(xiàn)異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)相互操作。通過對(duì)軟硬件的詳細(xì)設(shè)計(jì)，傳感器不僅能夠采集異種類型的數(shù)據(jù)，同時(shí)也能將采集到的數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡(luò)上傳到云平臺(tái)，進(jìn)行集中處理存儲(chǔ)。最后對(duì)數(shù)據(jù)的各項(xiàng)性能指標(biāo)進(jìn)行測試分析，并對(duì)云端的用戶身體數(shù)據(jù)進(jìn)行可視化展示，測試結(jié)果良好。該設(shè)計(jì)雖在網(wǎng)關(guān)的研究上具有一定的重復(fù)性，但是在體域網(wǎng)這一特殊的應(yīng)用場景中仍具有一定的應(yīng)用價(jià)值，能夠?qū)W(wǎng)關(guān)的各種性能參數(shù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)分析，體現(xiàn)了良好的應(yīng)用指標(biāo)。發(fā)掘網(wǎng)關(guān)的特色與提升網(wǎng)關(guān)的性能將是下一步的研究方向。