CN104427644A - 一种基于ZigBee物联网网关 - Google Patents

Abstract

基于ZigBee物联网网关，它涉及ZigBee无线通信网络和以太网络。它包含：它包含ARM9CPU(1)、ZigBee模块(2)、LED显示模块(3)、RS232接口(4)、以太网接口(5)、3G模块(6)、蓝牙模块(7)、电源模块(8)、指示灯模块(9)，ARM9CPU(1)分别与ZigBee模块(2)、LED显示模块(3)、RS232接口(4)、以太网接口(5)、3G模块(6)、蓝牙模块(7)、电源模块(8)、指示灯模块(9)相连。能与ZigBee无线传感终端网络各节点进行通信,同时控制、协调无线传感器网络间的通信；能通过以太网接口与计算机实现有线通信。

Description

一种基于ZigBee物联网网关

技术领域：

本发明专利涉及物联网技术领域，具体涉及一种基于ZigBee物联网网关。

背景技术：

物联网既是信息技术发展到一定程度的必然产物．也是经济社会发展到一定阶段的新要求，因此受到全世界关注是一种必然。我国

已经具备物联网发展的政策、经济和技术环境。微型传感器、超高频芯片、云计算和信息安全等将成为技术发展重点。基于ZigBee物联网网关能够完成物联网网络与传统通信网络之间的协议转换，实现不同智能感知节点子网间的信息汇聚、交换和通信，并实现对智能感知节点的远程控制、管理与维护功能。整个网关结合ZigBee和以太网的数据传输体系，包括ZigBee网络和以太网络两部分。网关是建立在传输层上的协议转换器，连接 ZigBee 网络和以太网两个相互独立的网络。网点在整个无线网络中具有唯一性，所有无线节点数据均发送给网关，并由其进行地址、协议转换，提取出有效信息数据重新封转成 TCP/IP 数据包后发送给以太网；反之，以太网数据也需由网关进行地址、协议转换后，才发送给 ZigBee 网络。总之，基于ZigBee嵌入式网关是以太网数据与 ZigBee无线网络数据交换的中转站。一般网关采用由硬件层、软件层和应用层构成模块化的分层设计方案，基于Linux操作系统本身的开放性、多用户、多任务和多线程、丰富的网络功能、良好的可移植性等优点,采用ARM9处理器加上Linux操作系统来设计ZigBee 与 TCP/IP 间通信的网关。嵌入式系统与ZigBee无线传感器网络相结合,可以更好地控制网络的信息传递。

发明专利内容：

本发明专利的目的是提供一种新型的基于ZigBee物联网网关，它能与ZigBee 无线传感网络各节点进行通信,同时控制、协调无线传感器网络间的通信；能通过以太网接口与计算机实现有线通信；实现支持 ZigBee 通信的底层驱动程序协议栈；具备与无线传感器网络中的新节点建立动态链接的能力。

为了解决背景技术所存在的问题，本发明专利是采用以下技术方案：它包含ARM9CPU1、ZigBee模块2、LED显示模块3、RS232接口4、以太网接口5、3G模块6、蓝牙模块7、电源模块8、指示灯模块9，ARM9CPU1分别与ZigBee模块2、LED显示模块3、RS232接口4、以太网接口5、3G模块6、蓝牙模块7、电源模块8、指示灯模块9相连。

本发明专利由ZigBee模块2与ZigBee无线传感终端自组网，形成无线通信网络，实现数据的传输。传输的数据经ARM9处理后，传输给3G模块，然后通过拨号进入电信网络，采用socket网络编程技术向上位机传输数据，实现数据的处理、存库以及应用。LED显示模块3可显示采集的数据、当前的时间等信息。RS232接口4可实现串口数据的收发 。以太网接口5用于与本地PC机相连，进行配置。蓝牙模块7采用的是插拔形式，当需要使用蓝牙功能时，可插入蓝牙模块，并进行相关配置，即可使用。电源模块8采用220V交流电压逆变器，采用三线制，具有接地保护功能。指示灯模块9包括电源状态、ZigBee网络状态、3G通信网络状态、system状态以及与ZigBee无线传感终端组网状态指示灯，用于工作状态指示。采用WDT看门狗设计，保证系统稳定，完备的防掉线机制，保证数据终端永远在线。

本发明专利基于ZigBee物联网网关通过 web方式以固定计算机或者移动通讯方式和中心服务器进行配置。

本发明专利的网络形成过程为：基于ZigBee物联网网关上电后,ZigBee协议栈各层首先进行初始化,然后通过网络请求来启动一个新的网络。组网开始时，网络层管理实体将请求MAC子层对信道进行扫描，网络层管理实体将根据信道量测量值对信道进行一个递增排序，抛弃能量值超过可允许能量值的信道，保留可允许能量值内的信道等待进一步处理，接着网络层管理实体通过审查返回的PAN描述符列表，确定一个用于建立新网络的信道。找到合适的信道后，为这个新的网络选择一个域网标识符(PANID)。PANID 可由网络形成请求时指定，也可以随机选择一个 PANID(除广播 PANID 固定为 0xFFFF 外)，PANID在所选信道中应该是唯一的。 PANID一旦选定，无线网关将选择16位网络地址0x0000作为自身短地址，同时进行相关设置。网络参数配置好后，网络层管理实体通知MAC层启动并运行新网络，上层协调器初始化状态，只有ZigBee协调器或路由器才能设置节点处于允许设备加入网络的状态 。网络管理层管理实体通过设置MAC层PIB属性，可允许设备加入网络。节点通过请求MAC关联加入网络。

本发明专利能与ZigBee 无线传感终端网络各节点进行通信,同时控制、协调无线传感器网络间的通信；能通过以太网接口与计算机实现有线通信； 支持VPN、防火墙、NAT、DMZ主机功能，支持TCP/IP、UDP、FTP、HHTP网络协议。

附图说明：

图1为本发明专利的结构示意图，

具体实施方式：

参看图1，本发明专利采用以下技术方案：它包含ARM9CPU1、ZigBee模块2、LED显示模块3、RS232接口4、以太网接口5、3G模块6、蓝牙模块7、电源模块8、指示灯模块9，ARM9CPU1分别与ZigBee模块2、LED显示模块3、RS232接口4、以太网接口5、3G模块6、蓝牙模块7、电源模块8、指示灯模块9相连。

本发明专利由ZigBee模块2与ZigBee无线传感终端自组网，形成无线通信网络，实现数据的传输。传输的数据经ARM9处理后，传输给3G模块，然后通过拨号进入电信网络，采用socket网络编程技术向上位机传输数据，实现数据的处理、存库以及应用。LED显示模块3可显示采集的数据、当前的时间等信息。RS232接口4可实现串口数据的收发 。以太网接口5用于与本地PC机相连，进行配置。蓝牙模块7采用的是插拔形式，当需要使用蓝牙功能时，可插入蓝牙模块，并进行相关配置，即可使用。电源模块8采用220V交流电压逆变器，采用三线制，具有接地保护功能。指示灯模块9包括电源状态、ZigBee网络状态、3G通信网络状态、system状态以及与ZigBee无线传感终端组网状态指示灯，用于工作状态指示。采用WDT看门狗设计，保证系统稳定，完备的防掉线机制，保证数据终端永远在线。

所述的基于ZigBee物联网网关通过 web方式以固定计算机或者移动通讯方式和中心服务器进行配置。

本发明专利的网络形成过程为：基于ZigBee物联网网关上电后,ZigBee协议栈各层首先进行初始化,然后通过网络请求来启动一个新的网络。组网开始时，网络层管理实体将请求MAC子层对信道进行扫描，网络层管理实体将根据信道量测量值对信道进行一个递增排序，抛弃能量值超过可允许能量值的信道，保留可允许能量值内的信道等待进一步处理，接着网络层管理实体通过审查返回的PAN描述符列表，确定一个用于建立新网络的信道。找到合适的信道后，为这个新的网络选择一个域网标识符(PANID)。PANID 可由网络形成请求时指定，也可以随机选择一个 PANID(除广播 PANID 固定为 0xFFFF 外)，PANID在所选信道中应该是唯一的。 PANID一旦选定，无线网关将选择16位网络地址0x0000作为自身短地址，同时进行相关设置。网络参数配置好后，网络层管理实体通知MAC层启动并运行新网络，上层协调器初始化状态，只有ZigBee协调器或路由器才能设置节点处于允许设备加入网络的状态 。网络管理层管理实体通过设置MAC层PIB属性，可允许设备加入网络。节点通过请求MAC关联加入网络。

本发明专利能与ZigBee 无线传感终端网络各节点进行通信,同时控制、协调无线传感器网络间的通信；能通过以太网接口与计算机实现有线通信； 支持VPN、防火墙、NAT、DMZ主机功能，支持TCP/IP、UDP、FTP、HHTP网络协议。

Claims (1)

1.基于ZigBee物联网网关，其特征在于它包含ARM9CPU(1)、ZigBee模块(2)、LED显示模块(3)、RS232接口(4)、以太网接口(5)、3G模块(6)、蓝牙模块(7)、电源模块(8)、指示灯模块(9)，ARM9CPU(1)分别与ZigBee模块(2)、LED显示模块(3)、RS232接口(4)、以太网接口(5)、3G模块(6)、蓝牙模块(7)、电源模块(8)、指示灯模块(9)相连。