[发明专利]中高速无线传感网络的通信结构

说明书

 

技术领域

本发明涉及网络通信技术领域，特别地，是一种中高速无线传感网络的通信结构。

 

背景技术

传统的无线传感网络是集成了信息监测、数据处理以及无线通信的网络系统，特别是应用在灾害预警、环境监测、公共安全等方面的传统无线传感器网络。由于这些无线传感网络只能在较短的距离范围（大约为几百米）内传输少量的数据，同时，传输的速度较慢（低于250kbps），所以其往往不能满足人们的使用需求，例如，在视频传播中，一般情况下，从视频服务器或USB摄像头中很难提取到图像数据，即使可以从中读出数据流，其容量非常大，要从协调器中进行拆帧和组帧处理是非常困难的，并且，当需要提取的视频离最近的公网覆盖的地方几公里或者几十公里（如偏远地区），则这种传统的低速无线传感网络就不能胜任。

 

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种中高速无线传感网络的通信结构，其连接于低速无线传感网络和公网之间，形成一三网融合结构，使无线传感网络具备信息丰富、数据精准和状态获知全面的优势。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

中高速无线传感网络的通信结构，其包括：系统中继设备，用于完成数据的获取和传输；接入网关设备，执行中高速无线传感网络的网关职能，用于接收系统中继设备传输的数据，并实现中高速无线传感网络与公网之间的互联；所述系统中继设备与接入网关设备之间通过无线宽带传输链路连接；所述系统中继设备设有一第一虚拟路由，所述第一虚拟路由将系统中继设备获取的数据在其网络层进行IP封包，经过中高速无线传感网络的MAC层和物理层对数据进行封装，由其网络层进行透明传输；所述封装包括IP数据包的拆包和MAC帧的形成，以及物理层编码和调制；所述接入网关设备设有一第二虚拟路由，该接入网关设备通过所述第二虚拟路由在第二虚拟路由的网络层进行虚拟路由转换后连接至公网。

作为本发明的改进，所述中高速无线传感网络的通信结构进一步包括采集节点，所述采集节点与系统中继设备有线或无线连接。

优选地，所述采集节点为ZigBee路由器或协调器。

为了实现数据从低速传感网络传输至公网，所述采集节点的默认网关与系统中继设备的IP地址处于同一网段内，所述接入网关设备的默认网关和公网的IP地址相同，所述第一虚拟路由的IP地址与第二虚拟路由的IP地址处于同一网段内。

优选地，所述协调器为具有Zigbee协议栈的TI2530处理器。

作为本发明的进一步改进，所述系统中继设备包括一第一处理器，所述第一虚拟路由设置于该第一处理器中，所述接入网关设备包括一第二处理器，所述第二虚拟路由设置于该第二处理器中，所述采集节点与第一处理器的通用串口连接。

优选地，所述第一处理器和第二处理器均为SUMSUNGS3C6410处理器。

作为本发明的进一步改进，所述系统中继设备进一步包括一与第一处理器的SPI接口相连的第一FPGA处理器，用于对第一虚拟路由传输的数据进行信道编码和调制，再通过第一收发模块发送至接入网关设备或其他的系统中继设备，所述接入网关设备包括一与第一收发模块对应的第二收发模块，再通过第二FPGA处理器解码和解调后由第二处理器设有的SPI接口发送至第二虚拟路由。

优选地，所述第二处理器的RJ45接口通过网线与一PC机相连，用于与中高速无相传感网络的终端设备进行通信。

优选地，所述公网为3G通信网或互联网。

本发明的优点在于：

1、将中高速无线传感网络中的系统中继设备和接入网关设备的通信结构实现模块化、标准化、软件化，提供这些设备的灵活性和可扩展性，并降低维护成本。

2、系统中继设备和接入网关设备的通信结构无须对第一处理器和第二处理器的硬件进行修改，只需要在操作系统中通过软件在第一处理器和第二处理器中均构造一个虚拟路由转换平台，实现在网络层的透明传输，实现不同网络间的互联互通与融合。

3、解决现有传统低速无线传感器网络的速率不高、处理能力不足等问题，使传感器网络具有信息丰富、数据精准、状态获知全面等优势，有效延伸了传感器网络的应用，为无线传感网络技术的发展和应用推广提供更广阔的平台。

 

附图说明

图1是三层传感器网络之间通信结构示意图；

图2是本发明高速无线传感网络的通信结构的结构示意图；