CN103236970A - 一种基于Zigbee技术的以太网无线接收网关 - Google Patents

一种基于Zigbee技术的以太网无线接收网关 Download PDF

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周玲
冯晨晨
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Abstract

本发明提供了一种基于Zigbee技术的以太网无线接收网关，该网关包括射频模块、Zigbee基带处理模块、协议转换模块以及以太网模块；射频模块包括至少两天线单元，Zigbee基带处理模块包括将天线单元接收的数据合并的合路器。本发明的基于Zigbee技术的以太网无线接收网关能够应用于基于Zigbee技术的通讯网络，可通过多个天线单元和信道进行数据的收集，保证了数据接收的可靠性与完整性，实现了基于Zigbee技术的以太网无线接收网关的工作功能，能够提高网关的无线数据接收能力、抗干扰能力，进而提高了包括该基于Zigbee技术的以太网无线接收网关的网络的可靠性与稳定性。

Description

一种基于Zigbee技术的以太网无线接收网关
技术领域
本发明属于通讯领域，具体涉及一种应用于通讯网络的基于Zigbee技术的以太网无线接收网关。
背景技术
网关工作在两种或者两种异构网络的边界，负责网络的协议转换和数据转发。通过网关的协议转换盒数据包重组功能，使具有不同的通信协议、不同的软硬件环境的两种系统之间能实现双向通信。随着Zigbee技术的发展，其应用系统越来越多，Zigbee网络和其他传统网络(以太网、GPRS/GSM等)互联互通的需求日益强烈。
Zigbee(短距离、低功率的无线通信技术)是一种新兴的近距离、低复杂度、低功耗、低数据传输速率、低成本的无线网络技术，依据其特点广泛的应用于物联网领域，成为物联网主要的网络构建方式，能够在数千个微小的物联网节点之间相互协调通信，由于各个节点间能够相互通信，因此能够形成多条传输路径，保障数据能够传输到数据中心。
以太网是现今局域网的核心协议之一，IEEE802.3标准给出了其物理层连线、电信号和介质访问层等规范。在以太网中，计算机采用CSMA/CD机制获取信道进行通信，网桥、交换机和路由器是重要的联网设备。无数的以太网通过防火墙接入Internet，将全世界的电脑构成一个逻辑上的整体。
由于以太网和Zigbee具有不同的协议规范，Zigbee网络中的设备就无法和以太网中设备通信。要解决这种异构网络的通信问题，就需要协议转换。而目前Zigbee型以太网网关的Zigbee模块均采用单路接收模式，再由射频模块与放大器进行信号的传输以及简单的控制线路组成。在这种接收端构建网络时，接收端的通信受限于接收端的数据传输能力，会引起数据丢失等情况的出现，如果加大无线信号的发射功率，则会造成能量的巨大使用，并且在接收端性能方面的改善也是有限的，最终还是影响到网关对数据的处理能力。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种基于Zigbee技术的以太网无线接收网关，该基于Zigbee技术的以太网无线接收网关通过多条数据接收线路的方式，提高了信号的接收信噪比和吞吐量，因而减少了数据在接收过程中的丢失，实现了接收端通信链路性能的提高，为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种基于Zigbee技术的以太网无线接收网关，包括用于接收无线信号的射频模块、对所述射频模块输出的数据进行处理的Zigbee基带处理模块、连接所述Zigbee基带处理模块输出端的协议转换模块、以及与所述协议转换模块输出端相接的以太网模块；所述射频模块包括至少两天线单元，所述Zigbee基带处理模块包括将所述天线单元接收的数据合并的合路器。
进一步地，所述Zigbee基带处理模块为SOC。
进一步地，所述Zigbee基带处理模块包括依次连接的A/D转换器、解调器、译码器和解扩频器，所述合路器位于所述A/D转换器与所述解调器之间。
进一步地，所述A/D转换器与所述天线单元的数目相同。
进一步地，所述Zigbee基带处理模块还包括用于存放经解扩频器处理后数据的存储器。
进一步地，所述存储器与所述A/D转换器的输出端相连接。
进一步地，所述射频模块还包括低噪声前置放大器，所述天线单元输出的信号经所述低噪声前置放大器放大后输出给所述Zigbee基带处理模块。
进一步地，所述低噪声前置放大器与所述天线单元的数目相同。
进一步地，所述以太网模块包括以太网接口以及以太网控制器，所述以太网控制器连接于所述协议转换模块的输出端，所述以太网接口连接于所述以太网控制器的输出端。
进一步地，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、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均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连接，所述微处理器的输入端与所述Zigbee基带处理模块的输出端相连接。
本发明的基于Zigbee技术的以太网无线接收网关能够应用于基于Zigbee技术的通讯网络，可通过多个天线单元和信道进行数据的收集，保证了数据接收的可靠性与完整性，实现了基于Zigbee技术的以太网无线接收网关的工作功能，能够提高网关的无线数据接收能力、抗干扰能力，进而提高了包括该基于Zigbee技术的以太网无线接收网关的网络的可靠性与稳定性。
附图说明
图1是本发明一种基于Zigbee技术的以太网无线接收网关实施方式1的模块图；
图2是本发明一种基于Zigbee技术的以太网无线接收网关实施方式2的模块图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步说明。
参见图1，所示为本发明一种基于Zigbee技术的以太网无线接收网关实施方式1的模块图，该基于Zigbee技术的以太网无线接收网关包括射频模块、Zigbee基带处理模块、协议转换模块和以太网模块。其中，射频模块包括多个天线单元和与天线单元数目相同的低噪声前置放大器，天线单元接收到无线信号，并将无线信号转换为电流信号输出给低噪声前置放大器进行功率放大，天线单元的数目可以是2个、3个、4个或者更多个，低噪声前置放大器则与天线单元对应设置，实际上，在低噪声前置放大器之后还包括了对电流信号的中频放大、高频放大等处理，这些属于现有射频模块的惯用手段，在此不做赘述。Zigbee基带处理模块包括A/D转换器、合路器、解调器、译码器和解扩频器，A/D转换器有多个，其数目与天线单元数目相同，该A/D转换器将射频模块输出的电流信号转换为数字信号，并输出给合路器，合路器将接收的多条数据链路合并为一条比特链路，并输出给解调器，解调器调A/D转换器输出的信号载波与调制信号分离，得到调制信号并将该信号输出给译码器，译码器对解调器解调的信号根据编码规则进行解码并输出给解扩频器，解扩频器使用匹配滤波器对信号进行滤波，对宽带扩频信号进行解扩频，去除高码率的序列码，得到最终的数据。协议转换模块与合路器的输出端连接，以太网模块则连接于协议转换模块的输出端，经上述过程，射频模块接收的无线信号即可输入到以太网模块，进而实现与以太网的连接。
通过该实施方式1，能够实现Zigbee网络与以太网络的连接，能够通过Zigbee数据收集模块收集数据并经过该基于Zigbee技术的以太网无线接收网关传入以太网络，采用多数据接收链路保证了该基于Zigbee技术的以太网无线接收网关数据接收能力，能够满足较大数据量传输要求。
参见图2，所示为本发明一种基于Zigbee技术的以太网无线接收网关实施方式2的模块图，该基于Zigbee技术的以太网无线接收网关与实施方式1相比，主要区别在于包括了协议转换模块和以太网模块的实施方式，其中，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；电源模块和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，微处理器的输出端与Zigbee模块内的扩频器相连接。微处理器可以选用ARM芯片，特别优选使用ARM9系列芯片。以太网模块包括以太网接口以及以太网控制器，以太网接口的输入端与以太网控制器相连接，以太网控制器的输入端与协议转换模块相连接。
本发明中，基于Zigbee技术的以太网无线接收网关采用多天线、多信号通道对无线信号进行接收、处理，保证了数据接收的可靠性与完整性，提高了包括该基于Zigbee技术的以太网无线接收网关的通讯网络的可靠性与稳定性。
在本发明中，Zigbee基带处理模块可以采用SOC片上系统，也可以采用MCU处理单元等。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (8)

1.一种基于Zigbee技术的以太网无线接收网关，其特征在于，包括用于接收无线信号的射频模块、对所述射频模块输出的数据进行处理的Zigbee基带处理模块、连接所述Zigbee基带处理模块输出端的协议转换模块、以及与所述协议转换模块输出端相接的以太网模块；所述射频模块包括至少两天线单元，所述Zigbee基带处理模块包括将所述天线单元接收的数据合并的合路器。
2.根据权利要求1所述的基于Zigbee技术的以太网无线接收网关，其特征在于，所述Zigbee基带处理模块为SOC。
3.根据权利要求1所述的基于Zigbee技术的以太网无线接收网关，其特征在于，所述Zigbee基带处理模块包括依次连接的A/D转换器、解调器、译码器和解扩频器，所述合路器位于所述A/D转换器与所述解调器之间。
4.根据权利要求3所述的基于Zigbee技术的以太网无线接收网关，其特征在于，所述A/D转换器与所述天线单元的数目相同。
5.根据权利要求1所述的基于Zigbee技术的以太网无线接收网关，其特征在于，所述射频模块还包括低噪声前置放大器，所述天线单元输出的信号经所述低噪声前置放大器放大后输出给所述Zigbee基带处理模块。
6.根据权利要求5所述的基于Zigbee技术的以太网无线接收网关，其特征在于，所述低噪声前置放大器与所述天线单元的数目相同。
7.根据权利要求1所述的基于Zigbee技术的以太网无线接收网关，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，所述以太网控制器连接于所述协议转换模块的输出端，所述以太网接口连接于所述以太网控制器的输出端。
8.根据权利要求1所述的基于Zigbee技术的以太网无线接收网关，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、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均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连接，所述微处理器的输入端与所述Zigbee基带处理模块的输出端相连接。
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