[发明专利]一种无线传感器网络网关设备及其信道算法

说明书

技术领域

本发明属于通信技术领域，涉及一种无线通信技术，尤其是一种具备多种网络互联接口的无线传感器网络网关设备及方法。

背景技术

无线传感器网络是新一代的传感器网络，具有非常广泛的应用前景，其发展和应用，将会给人类的生活和生产的各个领域带来深远影响。无线传感器网络技术是一种应用于短距离、低传输数据速率下的电子设备之间的无线通信技术。具有功耗低、数据传输可靠、网络容量大、兼容性好、安全性高、实现成本低等特点。

无线传感网网关作为无线传感网络的一部分，属于中心节点类型，在整个网络中具有唯一性。所有无线传感网节点收集的数据，通过无线传感网汇聚到无线传感网网关，并由无线传感网网关进行地址、协议转换后，转发到互联网、以太网等其他网络上的网络平台，或者终端设备；反之网络平台下发的消息和命令也会通过无线传感网网关进行地址、协议转换后发送到无线传感网的各个节点。无线传感网网关是无线传感网网络和其他数据网络的中转站。

现有无线传感网网关设备与其他网络之间的连接方式分为有线与无线两种方式，其中有线方式主要是以太网和现场总线方式，具备较高的传输率和可靠性。但是有线连接方式受到无线传感网设备部署环境的限制，在许多设备应用场合存在布线困难、施工周期长、实施成本昂贵等问题，因此，无线传感网网关设备与其他网络之间采用无线通讯连接，是一种必要的方式。

目前无线传感网网关设备与其他网络之间常见的无线连接方式是利用移动通讯网络来实现，主要通过在网关设备上添加GPRS和CDMA模块来实现，但是存在速率较低，数据量小等问题，且受移动通讯网络覆盖面的影响。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种无线传感器网络网关设备及其信道算法，该设备除了常规的以太网、串口等有线方式、还提供Wlan、3G(TD-SCDMA)等宽带无线连接方式，以满足不同环境和不同应用的数据转发需要。

本发明的目的是通过以下技术方案来解决的：

这种具备多种网络互联接口的无线传感器网络网关设备，其包括无线传感网协调器模块、微处理器模块、以太网模块、WLAN模块、TD-SCDMA/GPRS/GSM模块；其中所述无线传感器网络网关设备通过无线传感网协调器模块同无线传感网各个节点进行数据收发，通过以太网模块或WLAN模块与Internet互联，或者通过TD-SCDMA/GPRS/GSM模块与公共无线通信网互联。

上述微处理器模块承担的任务是数据的转发和网关各个部分系统配置及管理服务，负责所述ZigBee模块、WLAN模块和TD-SCDMA/GPRS/GSM模块同时应用所需的协调和管理任务。。

上述无线传感网协调器模块采用单芯片方案，由MCU和IEEE802.15.4无线收发器组成，所述MCU内置有多种网络协议栈，具有模拟与数字应用接口，且内置有128-bitAES加密器件。

上述以太网模块采用多功能的单片网络接口芯片，内部集成有10/100以太网控制器，能够实现没有操作系统的Internet连接，与IEEE802.310Base-T以及802.3u 100BASE-TX兼容；所述以太网模块内部集成了全硬件的TCP/IP协议栈、以太网介质传输层和物理层；所述以太网模块内部还集成有16KB存储器用于数据传输。

上述全硬件的TCP/IP协议栈支持TCP、UDP、IPv4、ICMP、ARP、IGMP和PPPoE。

本发明还提出一种上述无线传感器网络网关设备的信道算法，具体包括以下步骤：

1)初始化WiFi模块，确定WiFi信道，初始化ZigBee模块，扫描并确定可用信道；

2)如果无线信道存在冲突，启用时序控制机制；

3)启动WiFi模块，开始WiFi数据传输；

4)如果传输时间到了，则关闭WiFi模块，启动Zigbee模块，开始Zigbee数据传输；如果传输时间未到，则检查WiFi数据是否传输完，如是则关闭WiFi模块，启动Zigbee模块，开始Zigbee数据传输，如否，则继续数据传输；

5)上述步骤中WiFi数据传输完成后，进行Zigbee数据传输，如果传输时间到，则关闭Zigbee模块，如果传输时间未到，则继续数据传输直至传输时间到为止。