[發明專利]一種Zigbee轉3G的轉發路由器

在審

• 申請號: 201410851178.7
• 申請日: 2014-12-31
• 公開（公告）號: CN104601480A
• 公開（公告）日: 2015-05-06
• 發明（設計）人: 楊勝齊;崔樂強;馬洋洋;楊東方;崔曉夢;趙世軍
• 申請（專利權）人: 北京工業大學
• 主分類號: H04L12/771
• 分類號: H04L12/771
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司 11203
• 代理人: 沈波

技術領域

本發明屬于無線通信和嵌入式系統技術領域，具體涉及一種Zigbee轉3G的轉發路由器。

背景技術

Zigbee是部署無線傳感器網絡的新技術。它是一種短距離，低速率無線網絡技術,3G是第三代移動通信技術，是指支持高速數據傳輸的蜂窩移動通訊技術。3G服務能夠同時傳送聲音及數據信息，速率一般在幾百kbps以上。

Zigbee網絡中分布的各個微型小節點協同地實時監測、感知和采集環境數據，通過ZigBee協議實現無線傳感器網絡節點之間的通信，并將數據匯聚到匯聚節點，最終將處理好的信息傳送到需要的用戶。Zigbee網絡網關設備，主要有串行PC網關MIB510,USBPC網關MIB520、以太網PC網關MIB600，但都存在這嚴重的不足，必須基于PC機相連，但是室外環境沒有PC機，因此不具備使用條件。

Zigbee技術存在通信距離短的缺點，其應用一般限制在100米以內，而廠商開發1km的Zigbee模塊則完全違背了zigbee低功耗短距離的設計宗旨。

發明內容

為解決上述問題，本發明采用3G技術，從而實現遠距離的無線通信。

為達到上述目的，本發明采用的技術方案是：一種Zigbee轉3G的轉發路由器，包含Zigbee無線傳感網絡協調器模塊、3G模塊、GPS模塊、ARM控制系統模塊；該類路由器適用于數據需要遠程傳輸的場景。

ARM控制系統模塊啟動后完成對3G模塊的配置，并通過串口接收Zigbee無線傳感網絡協調器模塊收到的zigbee網絡中的數據，將數據通過3G模塊將數據傳至服務器，同時GPS模塊將定位信息通過3G模塊將定位信息傳輸至服務器，定位軟件根據定位信息確定路由器布設位置。

所述Zigbee無線傳感網絡協調器模塊，接收Zigbee無線傳感網絡中數據，并通過串口將數據寫入ARM控制系統模塊；

所述3G模塊，完成對Zigbee無線傳感網絡協調器模塊接收數據的轉發，并負責與服務器通訊；

所述GPS模塊，通過3G模塊使GPS模塊與上位機的定位軟件通信，定位軟件通過GPS定位信息定位路由器位置；

所述ARM控制系統模塊，是Zigbee轉3G的轉發路由器的控制核心，通過執行at指令完成對3G模塊的配置，同時通過指令改變GPS模塊的工作模式；

所述Zigbee無線傳感網絡協調器模塊包含CC2530模塊以及外接天線，CC2530模塊通過串口1與ARM控制系統模塊連接，并通過串口1將CC2530模塊收到的數據寫入ARM控制系統模塊；

所述3G模塊包含3G核心板、3G外接天線和SIM卡，3G模塊通過串口2與ARM控制系統模塊連接，ARM控制系統模塊通過串口2將3G模塊的配置指令寫入3G模塊，完成對3G模塊的配置；

GPS模塊包含GPS核心板和GPS外接天線，GPS模塊通過串口3與ARM控制系統模塊連接，ARM控制系統模塊通過串口3將配置指令寫入GPS模塊，改變GPS模塊的工作模式，同時ARM控制系統模塊通過串口3接收GPS模塊的定位信息；

ARM控制系統模塊包含ARM核心板、串口1、串口2、串口3、外部存儲模塊和外圍電路，ARM控制系統模塊作為Zigbee轉3G的轉發路由器的控制核心，通過串口協調Zigbee無線傳感網絡協調器模塊、3G模塊、GPS模塊之間的工作。

電源模塊包電池、太陽能電池板、電源管理模塊，電池通過電源管理模塊與太陽能電池板連接，電池通過DC-DC模塊為Zigbee無線傳感網絡協調器模塊、3G模塊、GPS模塊、ARM控制系統模塊供電。

本發明相對于現有技術，具有以下有益效果：

1.為解決Zigbee轉3G轉發路由器的功耗問題，電源模塊采用太陽能電池板，利用室外的太陽能優勢結合可充電電池，在太陽能重組充足的情況下，利用太陽能電池板為Zigbee轉3G轉發路由器供電，并為電池充電，在無太陽時則使用電池為Zigbee轉3G轉發路由器供電。

2.為快速排除Zigbee轉3G轉發路由器的故障，通過GPS模塊以及定位軟件，可迅速確定工作異常的Zigbee轉3G轉發路由器的位置，減小了故障排除的難度。

3.由于3G模塊在發送數據時的功耗遠高于未發送數據時的功耗，而且每次發送的數據量并不多，因此采用緩存機制臨時存儲接收來自Zigbee無線傳感網絡協調器模塊的數據，存儲一定數量后建立鏈接，將存儲的數據統一發送至服務器，這樣減少了不必要的功耗開銷。