[發(fā)明專利]一種無線傳感器網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)關(guān)設(shè)備及其信道算法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110441294.8
• 申請日: 2011-12-16
• 公開（公告）號: CN102523633A
• 公開（公告）日: 2012-06-27
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王宏岳;張鋒國;謝昆;曹江
• 申請（專利權(quán)）人: 西安大唐電信有限公司
• 主分類號: H04W84/18
• 分類號: H04W84/18;H04W88/16
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責(zé)任公司 61200
• 代理人: 徐文權(quán)

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于通信技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種無線通信技術(shù)，尤其是一種具備多種網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)接口的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)關(guān)設(shè)備及方法。

背景技術(shù)

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是新一代的傳感器網(wǎng)絡(luò)，具有非常廣泛的應(yīng)用前景，其發(fā)展和應(yīng)用，將會給人類的生活和生產(chǎn)的各個領(lǐng)域帶來深遠(yuǎn)影響。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)是一種應(yīng)用于短距離、低傳輸數(shù)據(jù)速率下的電子設(shè)備之間的無線通信技術(shù)。具有功耗低、數(shù)據(jù)傳輸可靠、網(wǎng)絡(luò)容量大、兼容性好、安全性高、實現(xiàn)成本低等特點。

無線傳感網(wǎng)網(wǎng)關(guān)作為無線傳感網(wǎng)絡(luò)的一部分，屬于中心節(jié)點類型，在整個網(wǎng)絡(luò)中具有唯一性。所有無線傳感網(wǎng)節(jié)點收集的數(shù)據(jù)，通過無線傳感網(wǎng)匯聚到無線傳感網(wǎng)網(wǎng)關(guān)，并由無線傳感網(wǎng)網(wǎng)關(guān)進(jìn)行地址、協(xié)議轉(zhuǎn)換后，轉(zhuǎn)發(fā)到互聯(lián)網(wǎng)、以太網(wǎng)等其他網(wǎng)絡(luò)上的網(wǎng)絡(luò)平臺，或者終端設(shè)備；反之網(wǎng)絡(luò)平臺下發(fā)的消息和命令也會通過無線傳感網(wǎng)網(wǎng)關(guān)進(jìn)行地址、協(xié)議轉(zhuǎn)換后發(fā)送到無線傳感網(wǎng)的各個節(jié)點。無線傳感網(wǎng)網(wǎng)關(guān)是無線傳感網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)和其他數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的中轉(zhuǎn)站。

現(xiàn)有無線傳感網(wǎng)網(wǎng)關(guān)設(shè)備與其他網(wǎng)絡(luò)之間的連接方式分為有線與無線兩種方式，其中有線方式主要是以太網(wǎng)和現(xiàn)場總線方式，具備較高的傳輸率和可靠性。但是有線連接方式受到無線傳感網(wǎng)設(shè)備部署環(huán)境的限制，在許多設(shè)備應(yīng)用場合存在布線困難、施工周期長、實施成本昂貴等問題，因此，無線傳感網(wǎng)網(wǎng)關(guān)設(shè)備與其他網(wǎng)絡(luò)之間采用無線通訊連接，是一種必要的方式。

目前無線傳感網(wǎng)網(wǎng)關(guān)設(shè)備與其他網(wǎng)絡(luò)之間常見的無線連接方式是利用移動通訊網(wǎng)絡(luò)來實現(xiàn)，主要通過在網(wǎng)關(guān)設(shè)備上添加GPRS和CDMA模塊來實現(xiàn)，但是存在速率較低，數(shù)據(jù)量小等問題，且受移動通訊網(wǎng)絡(luò)覆蓋面的影響。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點，提供一種無線傳感器網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)關(guān)設(shè)備及其信道算法，該設(shè)備除了常規(guī)的以太網(wǎng)、串口等有線方式、還提供Wlan、3G(TD-SCDMA)等寬帶無線連接方式，以滿足不同環(huán)境和不同應(yīng)用的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)需要。

本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來解決的：

這種具備多種網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)接口的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)關(guān)設(shè)備，其包括無線傳感網(wǎng)協(xié)調(diào)器模塊、微處理器模塊、以太網(wǎng)模塊、WLAN模塊、TD-SCDMA/GPRS/GSM模塊；其中所述無線傳感器網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)關(guān)設(shè)備通過無線傳感網(wǎng)協(xié)調(diào)器模塊同無線傳感網(wǎng)各個節(jié)點進(jìn)行數(shù)據(jù)收發(fā)，通過以太網(wǎng)模塊或WLAN模塊與Internet互聯(lián)，或者通過TD-SCDMA/GPRS/GSM模塊與公共無線通信網(wǎng)互聯(lián)。

上述微處理器模塊承擔(dān)的任務(wù)是數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)發(fā)和網(wǎng)關(guān)各個部分系統(tǒng)配置及管理服務(wù)，負(fù)責(zé)所述ZigBee模塊、WLAN模塊和TD-SCDMA/GPRS/GSM模塊同時應(yīng)用所需的協(xié)調(diào)和管理任務(wù)。。

上述無線傳感網(wǎng)協(xié)調(diào)器模塊采用單芯片方案，由MCU和IEEE802.15.4無線收發(fā)器組成，所述MCU內(nèi)置有多種網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧，具有模擬與數(shù)字應(yīng)用接口，且內(nèi)置有128-bitAES加密器件。

上述以太網(wǎng)模塊采用多功能的單片網(wǎng)絡(luò)接口芯片，內(nèi)部集成有10/100以太網(wǎng)控制器，能夠?qū)崿F(xiàn)沒有操作系統(tǒng)的Internet連接，與IEEE802.310Base-T以及802.3u?100BASE-TX兼容；所述以太網(wǎng)模塊內(nèi)部集成了全硬件的TCP/IP協(xié)議棧、以太網(wǎng)介質(zhì)傳輸層和物理層；所述以太網(wǎng)模塊內(nèi)部還集成有16KB存儲器用于數(shù)據(jù)傳輸。

上述全硬件的TCP/IP協(xié)議棧支持TCP、UDP、IPv4、ICMP、ARP、IGMP和PPPoE。

本發(fā)明還提出一種上述無線傳感器網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)關(guān)設(shè)備的信道算法，具體包括以下步驟：

1)初始化WiFi模塊，確定WiFi信道，初始化ZigBee模塊，掃描并確定可用信道；

2)如果無線信道存在沖突，啟用時序控制機(jī)制；

3)啟動WiFi模塊，開始WiFi數(shù)據(jù)傳輸；

4)如果傳輸時間到了，則關(guān)閉WiFi模塊，啟動Zigbee模塊，開始Zigbee數(shù)據(jù)傳輸；如果傳輸時間未到，則檢查WiFi數(shù)據(jù)是否傳輸完，如是則關(guān)閉WiFi模塊，啟動Zigbee模塊，開始Zigbee數(shù)據(jù)傳輸，如否，則繼續(xù)數(shù)據(jù)傳輸；

5)上述步驟中WiFi數(shù)據(jù)傳輸完成后，進(jìn)行Zigbee數(shù)據(jù)傳輸，如果傳輸時間到，則關(guān)閉Zigbee模塊，如果傳輸時間未到，則繼續(xù)數(shù)據(jù)傳輸直至傳輸時間到為止。