CN103200082A - 一种基于Z-Wave技术的以太网无线网关 - Google Patents

一种基于Z-Wave技术的以太网无线网关 Download PDF

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Abstract

本发明涉及基于Z-Wave技术的以太网无线网关，该网关包括以太网模块、协议转换模块、Z-Wave通信模块以及天线；以太网模块用于控制网络数据在以太网网络接收和发送，协议转换模块用于以太网网络协议与Z-Wave通信网络协议的协议转换，Z-Wave通信模块和天线用于无线信号的接收和发送；以太网模块、协议转换模块、Z-Wave通信模块以及天线依次相互连接。本发明基于Z-Wave技术的以太网无线网关不但解决了Z-Wave无线通信网络与以太网网络相对通畅的互联互通的问题而且通过采用Z-Wave技术使得应用该网关的系统在不需要布局太多通信节点的情况下也能有较广的信号覆盖范围，且具有结构简单，成本更低，功耗也更小，效率更高等优点。

Description

一种基于Z-Wave技术的以太网无线网关
技术领域
本发明涉及无线通信领域，更具体地，涉及一种基于Z-Wave技术的以太网无线网关。
背景技术
Z-Wave是一种新兴的基于射频的、低成本、低功耗、高可靠、适于网络的短距离无线通信技术。工作频带为908.42MHz(美国)～868.42MHz(欧洲)，采用频移键控FSK(BFSK/GFSK)调制方式，数据传输速率为9.6kbps，信号的有效覆盖范围在室内是30m，室外可超过100m，适合于窄带宽应用场合。随着通信距离的增大，设备的复杂度、功耗以及系统成本都在增加，相对于现有的各种无线通信技术，Z-Wave技术将是最低功耗和最低成本的技术，有力地推动着低速率无线个人区域网。
近几年，随着面向家庭控制及自动化的短距离无线技术的发展，家庭控制智能化所带来的机遇正开始成为现实。然而Z-Wave技术在住宅、照明商业控制以及状态读取等方面的应用具有独特的优势，例如在抄表、照明及家电控制、接入控制、防盗及火灾检测等智能家居应用领域。Z-Wave可将任何独立的设备转换为智能网络设备，从而可以实现控制和无线监测，Z-Wave技术在最初设计时，就定位于智能家居无线控制领域。采用小数据格式传输，40kb/s的传输速率足以应对，早期甚至使用9.6kb/s的速率传输，与同类的其他无线技术相比，拥有相对较低的传输频率、相对较远的传输距离和一定的价格优势。
网关(Gateway)又称网间连接器、协议转换器，网关在传输层上以实现网络互连，是最复杂的网络互连设备，用于两个高层协议不同的网络互连。当两个或者两个以上不同协议的网络在信号传输和数据接入的过程中，需要网关将进行协议转换以实现通信，但是目前，在智能家居应用领域，并没有发现较好的Z-Wave无线通信与以太网的网关，以实现二者之间的协议转换。
发明内容
本发明的目的在于提供一种实现Z-Wave无线通信与以太网协议转换的网关，该网关是基于Z-Wave技术的以太网无线网关。
为了达到上述目的，本发明提供一种基于Z-Wave技术的以太网无线网关，所述以太网无线网关包括以太网模块、协议转换模块、Z-Wave通信模块以及天线；所述以太网模块用于控制网络数据在以太网网络接收和发送，所述协议转换模块用于以太网网络协议与Z-Wave通信网络协议的协议转换，所述Z-Wave通信模块和天线用于无线信号的接收和发送；所述以太网模块、协议转换模块、Z-Wave通信模块以及天线依次相互连接。
根据本发明的一个实施例，所述以太网模块包括以太网接口以及以太网控制器；所述以太网控制器与所述以太网接口相互连接，所述协议转换模块与所述以太网控制器相互连接。
根据本发明的一个实施例，所述以太网控制器包括通过数据通路相互连接的以太网MAC模块和以太网PHY模块，所述以太网接口与以太网PHY模块相互连接，所述协议转换模块与以太网MAC模块相互连接。
根据本发明的一个实施例，所述协议转换模块包括用于数据处理和数据控制的微处理器、用于提供给所述微处理器电源的电源模块、用于控制时钟的晶振单元以及用于数据存储的Flash和SDRAM；所述电源模块和所述晶振单元的输出端分别与所述微处理器相连接，所述Flash和SDRAM分别与所述微处理器相互连接，所述微处理器与所述以太网模块内的以太网控制器相互连接，所述Z-Wave通信模块与所述微处理器相互连接。
根据本发明的一个实施例，所述微处理器为ARM芯片。
本发明相对于现有技术，具有以下有益效果：本发明基于Z-Wave技术的以太网无线网关不但解决了Z-Wave无线通信网络与以太网网络相对通畅的互联互通的问题而且通过采用Z-Wave技术使得应用该网关的系统在不需要布局太多通信节点的情况下也能有较广的信号覆盖范围，且具有结构简单，成本更低，功耗也更小，效率更高等优点。
附图说明
图1是本发明基于Z-Wave技术的以太网无线网关的结构示意图；
图2是本发明基于Z-Wave技术的以太网无线网关的实施例结构示意图；
图3是本发明基于Z-Wave技术的以太网无线网关的实施例结构示意图。
具体实施方式
下面结合实施例及附图，对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式不限于此。
如图1所示，为本发明基于Z-Wave技术的以太网无线网关的结构示意图，该以太网无线网关包括以太网模块、协议转换模块、Z-Wave通信模块以及天线；其中，以太网模块用于控制网络数据在以太网网络接收和发送，协议转换模块用于以太网网络协议与Z-Wave通信网络协议的协议相互转换，Z-Wave通信模块和天线用于无线信号的接收和发送；以太网模块、协议转换模块、Z-Wave通信模块以及天线依次相互连接。即本发明以太网无线网关既可以将以太网网络协议转换为Z-Wave网络协议，也可以将Z-Wave网络协议转换为以太网网络协议。
如图2所示，本发明的以太网模块包括以太网接口以及以太网控制器；其中，以太网控制器与以太网接口相互连接，协议转换模块与以太网控制器相互连接。
本发明的以太网控制器包括通过数据通路相互连接的以太网MAC模块和以太网PHY模块，其中，该以太网接口与以太网PHY模块相互连接，协议转换模块与以太网MAC模块相互连接。
如图2所示，本发明的协议转换模块包括用于数据处理和数据控制的微处理器、用于提供给所述微处理器电源的电源模块、用于控制时钟的晶振单元以及用于数据存储的Flash和SDRAM；其中，该电源模块和所述晶振单元的输出端分别与微处理器相连接，Flash和SDRAM分别与微处理器相互连接，微处理器与以太网模块内的以太网控制器相互连接，Z-Wave通信模块与微处理器相互连接。
如图3所示，本发明的实施例中，微处理器可以通过管理接口与以太网MAC模块相互通信，除此之外，微处理器还可以直接与用户终端相连接，例如，微处理器可以与电脑相连接，通过电脑界面显示，用户可以自己调节或者控制以太网无线网关，本发明实施例中，以太网MAC模块、以太网PHY模块以及以太网接口可以集成在一个模块中，以太网接口直接与以太网网络终端或者节点通信连接。本发明的微处理器通常采用ARM芯片，但是本发明实施例优选的微处理器为ARM9芯片。
本发明的以太网无线网关主要是为了解决Z-Wave无线网络和以太网相互通信而设计，下面以Z-Wave无线网络并入以太网的网关设计为例，在信号的接收部分，首先由接收天线接收现场应用环境中的Z-Wave无线网络控制节点的数据，接收的数据经由Z-Wave通信模块处理，将Z-Wave协议下的数据解析处理成为原始信号的二进制数据，再输送到微处理器中进行处理，微处理器对数据按以太网网络传输的要求进行打包处理，处理结束后，在微处理器的控制下，通过以太网控制器连接到以太网接口进行发送；而在信号的发送部分，首先通过以太网接口及以太网控制器对网络进行接收，微处理器对以太网模块上接收的网络数据进行解析，经过微处理器对数据的解析，可以得到发送端的原始数据，再将原始数据输入到Z-Wave通信模块内，在Z-Wave通信模块内对输入的二进制数据打包处理成Z-Wave协议下的数据格式，转换完成后，最后经过天线发送到Z-Wave无线网络中的控制节点，从而达到双向信息传输，经过收发集成于本网关一体的模式，从而完全达到了Z-Wave与以太网的信息共享与互联。而以太网并入Z-Wave无线网络是Z-Wave无线网络并入以太网的可逆过程，原理相同，所以在此不再阐述，但是也是本发明的发明创造内容。
综上所述，本发明提供的基于Z-Wave技术的以太网无线网关不但解决了Z-Wave无线通信网络与以太网网络相对通畅的互联互通的问题而且通过采用Z-Wave技术使得应用该网关的系统在不需要布局太多通信节点的情况下也能有较广的信号覆盖范围，且具有结构简单，成本更低，功耗也更小，效率更高等优点。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未违背本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种基于Z-Wave技术的以太网无线网关，其特征在于，所述以太网无线网关包括以太网模块、协议转换模块、Z-Wave通信模块以及天线；所述以太网模块用于控制网络数据在以太网网络接收和发送，所述协议转换模块用于以太网网络协议与Z-Wave通信网络协议的协议转换，所述Z-Wave通信模块和天线用于无线信号的接收和发送；所述以太网模块、协议转换模块、Z-Wave通信模块以及天线依次相互连接。
2.根据权利要求1所述的基于Z-Wave技术的以太网无线网关，其特征在于，所述以太网模块包括以太网接口以及以太网控制器；所述以太网控制器与所述以太网接口相互连接，所述协议转换模块与所述以太网控制器相互连接。
3.根据权利要求2所述的基于Z-Wave技术的以太网无线网关，其特征在于，所述以太网控制器包括通过数据通路相互连接的以太网MAC模块和以太网PHY模块，所述以太网接口与以太网PHY模块相互连接，所述协议转换模块与以太网MAC模块相互连接。
4.根据权利要求1所述的基于Z-Wave技术的以太网无线网关，其特征在于，所述协议转换模块包括用于数据处理和数据控制的微处理器、用于提供给所述微处理器电源的电源模块、用于控制时钟的晶振单元以及用于数据存储的Flash和SDRAM；所述电源模块和所述晶振单元的输出端分别与所述微处理器相连接，所述Flash和SDRAM分别与所述微处理器相互连接，所述微处理器与所述以太网模块内的以太网控制器相互连接，所述Z-Wave通信模块与所述微处理器相互连接。
5.根据权利要求4所述的基于Z-Wave技术的以太网无线网关，其特征在于，所述微处理器为ARM芯片。
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