專利名稱：一種用于擴展Zigbee網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)關(guān)及其數(shù)據(jù)傳輸方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于擴展Zigbee網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)關(guān)及其數(shù)據(jù)傳輸方法，屬于無線通信領(lǐng)域。
技術(shù)背景Zigbee(紫蜂技術(shù))是一種新的短距離無線通訊技術(shù)，具有成本低、體積小和功耗低的優(yōu) 點，其工作在三個頻段，它們分別是868MHz、 915MHz和2.4GHz。其中2.4GHz為全球 通用的工業(yè)、科學(xué)、醫(yī)學(xué)(ISM)頻段，在該頻段上數(shù)據(jù)傳輸速率為250kbps，在此頻段上 組建無線個人區(qū)域網(wǎng)(WPAN)，具有安裝容易，短距離通信，數(shù)據(jù)傳輸可靠等優(yōu)點，是組 建無線傳感網(wǎng)絡(luò)的首選技術(shù)之一。出于擴展網(wǎng)絡(luò)節(jié)點數(shù)量、組網(wǎng)層次和空間覆蓋面的目的，經(jīng)常需要整合兩個不同的 Zigbee網(wǎng)絡(luò)，或者在已有的Zigbee網(wǎng)絡(luò)的空間內(nèi)添加一個新的Zigbee網(wǎng)絡(luò)。實現(xiàn)上述目 的一般的方法常常是借助第三方網(wǎng)絡(luò)整合不同的網(wǎng)絡(luò)接口，例如，采用GPRS或CDMA 模塊拓展網(wǎng)絡(luò)。這些方法的缺點在于增加了網(wǎng)絡(luò)種類，提高了網(wǎng)絡(luò)的復(fù)雜度，增大了 Zigbee 網(wǎng)絡(luò)開銷，同時加大了成本。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明克服了現(xiàn)有技術(shù)中的缺點，提供了一種用于拓展Zigbee無線網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)關(guān)及其數(shù) 據(jù)傳輸方法。本發(fā)明用于擴展Zigbee網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)關(guān)符合Zigbee協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，包含路由器(Router Device, 簡稱RD)和協(xié)調(diào)器(CoordinatorDevice,簡稱CD)，上述兩者之間采用異步串行口建立 數(shù)據(jù)連接；所述路由器和協(xié)調(diào)器分處于不同的Zigbee網(wǎng)絡(luò)內(nèi)，分別與各自網(wǎng)絡(luò)的其他節(jié)點 數(shù)據(jù)連接。進一步，本發(fā)明網(wǎng)關(guān)中的路由器或協(xié)調(diào)器上設(shè)有三位撥碼開關(guān)，撥碼開關(guān)的開、關(guān)分 別代表二進制的"0"、 "1"值，通過對撥碼開關(guān)值的讀取來確定網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)(即拓?fù)浣Y(jié)構(gòu))， 三位2進制數(shù)能夠表示八種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，這八種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)可以是符合Zigbee網(wǎng)絡(luò)的任意的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，由網(wǎng)絡(luò)中路由節(jié)點和孩子節(jié)點的數(shù)目和網(wǎng)絡(luò)深度來決定。 本發(fā)明用于擴展Zigbee網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)關(guān)的數(shù)據(jù)傳輸方法包含下列步驟a) 數(shù)據(jù)經(jīng)網(wǎng)關(guān)流出本網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器接收來自本網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)并將該數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)給路由器，路由器將該數(shù)據(jù)發(fā)送至 外部設(shè)備；b) 數(shù)據(jù)經(jīng)網(wǎng)關(guān)流入本網(wǎng)絡(luò)路由器接收來自外部設(shè)備的數(shù)據(jù)并將該數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)給協(xié)調(diào)器，協(xié)調(diào)器將該數(shù)據(jù)發(fā)送 至本網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部的設(shè)備。進一步，協(xié)調(diào)器和路由器均只接收最新的數(shù)據(jù)。實現(xiàn)這個技術(shù)目標(biāo)的方法為協(xié)調(diào)器或者路由器接收到數(shù)據(jù)包之后，解析協(xié)議幀數(shù)據(jù)，判斷數(shù)據(jù)信息的命令字，如 果數(shù)據(jù)包符合雙方握手規(guī)則，則進行后續(xù)處理。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明網(wǎng)關(guān)采用雙核網(wǎng)絡(luò)設(shè)備以擴展網(wǎng)絡(luò)容量。此網(wǎng)關(guān)分為兩個部分， 一個部分是一個Zigbee網(wǎng)絡(luò)WPAN1的RD,另一部分是另一個Zigbee網(wǎng)絡(luò)WPAN2 的CD，兩部分之間通過異步串口相連，從而在兩個WPAN中協(xié)調(diào)處理不同網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)信 息(附圖1)，充分利用了設(shè)備的功能，提高了網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點容量；其通道選擇靈活，可根 據(jù)實際組網(wǎng)環(huán)境靈活配置；同時RD和CD均只接受最新的數(shù)據(jù)信息，大大節(jié)省了網(wǎng)絡(luò)的 流量開銷。


圖1表示本發(fā)明網(wǎng)關(guān)在網(wǎng)絡(luò)中的示意2表示本發(fā)明網(wǎng)關(guān)流經(jīng)數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)幀格式圖3表示本發(fā)明網(wǎng)關(guān)所在網(wǎng)絡(luò)的典型網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D其中，l一路由器(RD) ; 2—協(xié)調(diào)器(CD) ; 3—探測器(ED)具體實施方式
下面結(jié)合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明作進一步詳細(xì)描述本實施例網(wǎng)關(guān)(C/R)符合Zigbee2006協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，包含協(xié)調(diào)器(CD)和路由器(RD)， 兩者之間采用異步串行口建立數(shù)據(jù)連接；CD和RD分處于不同的WPAN內(nèi)，與各自網(wǎng)絡(luò) 其他節(jié)點相連。本實施例網(wǎng)關(guān)選擇的器件是將普通的MCU (微處理器)和RF (射頻)芯片有機結(jié)合 在一起的SOC (System On Chip片上系統(tǒng))器件，從而實現(xiàn)了 RF任務(wù)對系統(tǒng)資源占用的 最小化，最大程度的保證有限的MCU管理資源應(yīng)用于維護Zigbee網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶崟r性 和可靠性。為了保證C/R的轉(zhuǎn)發(fā)效率和轉(zhuǎn)發(fā)能力，網(wǎng)絡(luò)中盡量傳遞有效的數(shù)據(jù)信息，也即最新的 數(shù)據(jù)信息，從而達到了峰值為20.129kbps的轉(zhuǎn)發(fā)速率。為了實現(xiàn)上述目的，本實施例的解 決方案是C/R網(wǎng)關(guān)節(jié)點的任一側(cè)設(shè)備收集本網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)幀(附圖2)，解析協(xié)議幀數(shù)據(jù)，判斷數(shù) 據(jù)信息的命令字，對照既定的幀協(xié)議，倘若此消息數(shù)據(jù)為有效數(shù)據(jù)，則進行處理轉(zhuǎn)發(fā)。為 保證信息數(shù)據(jù)在跨越兩個WPAN網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)倪^程中不丟失、不出錯，兩側(cè)均在傳輸過程中 實行"發(fā)送側(cè)請求-接受側(cè)應(yīng)答-發(fā)送側(cè)傳輸-接受側(cè)校驗-接受側(cè)確認(rèn)/請求重傳"機制。本實施例網(wǎng)關(guān)依據(jù)實際的需要可以靈活改變不同的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，從而有效的控制了 C/R 的負(fù)荷。為了達到上述目的，本實施例采用如下解決方案通過在C/R網(wǎng)關(guān)節(jié)點的任一側(cè)設(shè)備上加設(shè)三位的撥碼開關(guān)，可以配置為8種網(wǎng)絡(luò)的架 構(gòu)(即拓?fù)浣Y(jié)構(gòu))，根據(jù)每一個實際地理環(huán)境的不同，改變不同的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)與之適應(yīng)。網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的更改，通過設(shè)置網(wǎng)絡(luò)中路由節(jié)點和孩子節(jié)點的數(shù)目和網(wǎng)絡(luò)深度來實現(xiàn)。比 如規(guī)定，此網(wǎng)絡(luò)深度(網(wǎng)絡(luò)的層數(shù))為5層，每層準(zhǔn)許有6個路由節(jié)點(RD)，有10個 孩子節(jié)點(探測器，簡稱ED)，則此網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖三。每一層將會按照即定的要 求分配指定數(shù)量的RD和ED來組成網(wǎng)絡(luò)。本實施例網(wǎng)關(guān)按照下述方法工作網(wǎng)關(guān)收包過程1. CD設(shè)備收取來自ED的有效的數(shù)據(jù)包2. RD設(shè)備轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包到不同的網(wǎng)路。3. 實現(xiàn)數(shù)據(jù)的流入網(wǎng)關(guān)發(fā)包過程1. RD收取來自外網(wǎng)CD的有效數(shù)據(jù)包2. CD轉(zhuǎn)發(fā)至其下掛網(wǎng)絡(luò)設(shè)備3. 實現(xiàn)數(shù)據(jù)的流出。
權(quán)利要求
1. 一種用于擴展Zigbee網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)關(guān)，采用Zigbee協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，其特征在于，所述網(wǎng)關(guān)包含路由器和協(xié)調(diào)器，兩者之間采用異步串行口建立數(shù)據(jù)連接，所述路由器和協(xié)調(diào)器分處于不同的Zigbee網(wǎng)絡(luò)中，分別與各自網(wǎng)絡(luò)的其他節(jié)點數(shù)據(jù)連接。
2. 如權(quán)利要求l所述的網(wǎng)關(guān)，其特征在于，所述Zigbee協(xié)議為Zigbee2006協(xié)議。
3. 如權(quán)利要求1或2所述的網(wǎng)關(guān)，其特征在于，所述網(wǎng)關(guān)為片上系統(tǒng)。
4. 如權(quán)利要求1或2所述的網(wǎng)關(guān)，其特征在于，所述路由器或協(xié)調(diào)器上設(shè)有三位撥碼開 關(guān)。
5. —種采用權(quán)利要求1或2所述用于擴展Zigbee網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)關(guān)的數(shù)據(jù)傳輸方法，其步驟包 含a) 數(shù)據(jù)經(jīng)網(wǎng)關(guān)流出本網(wǎng)絡(luò)由所述協(xié)調(diào)器接收來自本網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)，將該數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)給所述路由器；由所述路由 器將該數(shù)據(jù)發(fā)送至外部設(shè)備；b) 數(shù)據(jù)經(jīng)網(wǎng)關(guān)流入本網(wǎng)絡(luò)由所述路由器接收來自外部設(shè)備的數(shù)據(jù)，將該數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)給所述協(xié)調(diào)器；所述協(xié)調(diào) 器將該數(shù)據(jù)發(fā)送至本網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部的設(shè)備。
6. 如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述協(xié)調(diào)器和所述路由器均只接收最新數(shù)據(jù)。
7. 如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述協(xié)調(diào)器和所述路由器通過下述方法只接 收最新的數(shù)據(jù)所述協(xié)調(diào)器或者所述路由器接收到數(shù)據(jù)包之后，解析協(xié)議幀數(shù)據(jù)，判斷數(shù)據(jù)信息的命 令字，如果數(shù)據(jù)包符合雙方握手規(guī)則，則將該數(shù)據(jù)包認(rèn)定為最新數(shù)據(jù)，進行后續(xù)處理。
8. 如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于所述路由器和協(xié)調(diào)器在數(shù)據(jù)傳輸時均采用"發(fā)送側(cè)請求-接受側(cè)應(yīng)答-發(fā)送側(cè)傳輸-接受側(cè)校驗-接受側(cè)確認(rèn)/請求重傳"機制。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于擴展Zigbee網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)關(guān)及其數(shù)據(jù)傳輸方法，屬于無線通信領(lǐng)域。本發(fā)明網(wǎng)關(guān)采用Zigbee協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，包含路由器(RD)和協(xié)調(diào)器(CD)，兩者之間采用異步串行口建立數(shù)據(jù)連接；所述路由器和協(xié)調(diào)器分處于不同的Zigbee網(wǎng)絡(luò)中，分別與各自網(wǎng)絡(luò)的其他節(jié)點數(shù)據(jù)連接。上述網(wǎng)關(guān)的使用方法包括協(xié)調(diào)器接收來自本網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)并將該數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)給路由器，路由器將該數(shù)據(jù)發(fā)送至外部設(shè)備；路由器接收來自外部設(shè)備的數(shù)據(jù)并將該數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)給協(xié)調(diào)器，協(xié)調(diào)器將該數(shù)據(jù)發(fā)送至本網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部的設(shè)備。本發(fā)明可用于擴展Zigbee網(wǎng)絡(luò)。
文檔編號H04L12/28GK101267376SQ20081010495
公開日2008年9月17日 申請日期2008年4月25日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月25日
發(fā)明者劉立杰, 巖 李 申請人:港灣網(wǎng)絡(luò)有限公司