[发明专利]ZigBee蜂窝网络

说明书

技术领域

本发明涉及一种ZigBee蜂窝网络。

背景技术

现有的网络技术已比较成熟，例如：中国专利文献公告号CN1394038公开了一种IP网络节点发现方法，以IP网络中的路由器节点作为种子节点，利用其路由表和ARP表的信息查找下一跳路由器和与该节点直连的子网中各主机加以记录，并对点对点方式连接的路由器采取在IP地址范围内从两端优先进行的快速查找方法，允许人工干预跳过网络中不支持SNMP的路由器，从而提高网络节点发现方法的运行效率。

同一个网段中，若两个网络设备(如终端与终端、终端与路由器)之间可直接通讯，而无需其他中继设备，则它们的最远通信距离就被称为一跳。

ZigBee技术是一种短距离通信方式，具有低功耗、低成本、体积小等优点，被认为是构建无线传感器网络的首选方式。

对于环境监测、智能小区等应用，需要在一个很大的覆盖区域内构建无线传感器网络。虽然在ZigBee规范中，一个协调器可以控制65536个结点，但是，当网络节点数很多时会导致各个节点发送数据的时间相差很长，耗能相差悬殊。假设65536个结点均匀分布在一个半径为700米的圆形的区域内，协调器放置在圆形区域的中心，其ZigBee终端(ZE)分布密度d为：

d=65536700×700×3.14=0.0426]]>(个/平方米)

即每100平方米内平均约4个结点。设ZigBee网络一跳的传输距离为70米，则位于圆形区域边界上的结点需要10跳才能将数据传输到协调器。这样，将会导致位于协调器附近的结点(一般为路由器)承担中继任务的次数太多、时间很长，耗电量大。对于一个实际的应用环境，传感器结点难以应用在没有遮挡的平面上，复杂的传输环境会使一跳的传输距离更短，致使跳数更多，位于协调器附近的结点的电池消耗更快。另外，随着相同数据帧重传次数的增加，使得结点竞争信道的频度增加，导致冲突概率增加，这将降低通信的可靠性。

类似的技术方案如：中国专利文献公告号CN201044130公开的一种用区域化无线网络传输公交车辆信息的装置，由网络协调器和区域路由站牌以及ZigBee终端(ZE)站牌组成一定范围的树形拓扑结构的传输网络，传输网络交界处放置有边界路由站牌；区域路由站牌和终端站牌内放置有站牌信息模块、车辆信息模块、中央处理单元和显示器。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种ZigBee蜂窝网络，以在较大的覆盖区域内有效减少位于协调器附近的路由器所承担的中继任务的次数，确保网络数据传输的效率和可靠性。

为解决上述技术问题，本发明设计了一种ZigBee蜂窝网络，包括：网关和蜂窝式布置的多个ZigBee子网，各相邻的ZigBee子网之间、网关和与其相邻的ZigBee子网之间采用符合ZigBee规范的无线传输或者采用433MHz频段(免费频段)进行无线传输；网关接收来自各ZigBee子网的数据并进行协议转换，然后与Internet网或移动网络进行无线通讯。

所述ZigBee子网的覆盖区域呈正六边形，ZigBee子网包括：ZigBee协调器、以ZigBee协调器为中心而布置的多个ZigBee路由器及多个ZigBee终端；相邻的ZigBee路由器之间、ZigBee路由器和与其相邻的ZigBee终端之间、ZigBee协调器和与其相邻的ZigBee路由器之间、ZigBee协调器和与其相邻的ZigBee终端之间采用符合ZigBee规范进行无线传输，且以较低的功率发送频段在2.4GHz的无线信号，并采用CSMA/CA协议竞争第2至16信道。

相邻两个ZigBee子网中的ZigBee协调器之间、网关和与其相邻的ZigBee协调器之间的无线传输采用第一信道，用于实现相邻ZigBee子网之间或ZigBee子网与网关之间进行点对点通信，且所述无线传输采用较高功率。

所述网关包括：MCU模块、以及与MCU模块相连的采用2.4GHz频带的ZigBee收发模块、与MCU模块相连的用于与Internet网进行无线通讯的以太网模块、与MCU模块相连的用于与移动网络进行无线通讯的GSM/CDMA模块。