基于ZigBee的无线网关解决方案研究

　　1 引 言

　　随着无线通信技术逐渐进入工业领域， 无线通信系统在工业通信网络中的应用逐渐增加， 而目前工业通信网络通信协议繁多， 多种通信标准并存， 因此不同传输介质、不同速率、不同通信协议的网络之间的互联问题也逐渐成为人们关注的重点。

　　Z igBee短程无线网通信技术以其数据传输安全可靠、组网简易灵活、设备成本低、电池寿命长等优势， 成为近年来业界的研究热点之一。Z igB ee技术是一个具有统一技术标准的短距离无线通信技术，其物理层( PHY) 和媒体访问控制层(MAC )协议基于IEEE802. 15. 4协议标准， 网络层(NWK )和应用层( APS) 由Z igBee 联盟来制定。为了更方便地控制ZigBee无线传感器网络， 让各无线节点间有序、高效地工作， 有必要将已经非常成熟的基于TCP / IP技术的以太网与ZigBee无线传感网络相连通， 从而实现通过以太网来控制ZigB ee 无线传感器网络。

　　以前的网关很多是用单片机来实现， 现把嵌入式系统的高速处理器和操作系统加进网关系统， 能够更高效、快速地传递来自无线网络的数据包和来自以太网的用户控制命令， 同时还能够实现Z igbee无线传感器网络新节点的动态链接。

　　2 Z igBee无线网关解决方案

　　2. 1 系统结构

　　无线传感器系统对网关的要求较高， 技术实现上比较复杂， 所以网关采用嵌入式系统技术。基于linux 操作系统本身的易于移植、开源、优异的网络支持等优点， 采用ARM9处理器加上linux操作系统来设计Z igBee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。

　　一个连通Z igB ee 无线传感器网络和以太网的网关应该解决如下问题:

　　( 1)能与Z igBee 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。

　　( 2)能通过以太网接口与计算机实现有线通信。

　　( 3)为了实现Z igBee通信， 网络需要相应的底层驱动程序协议栈， 这就增加了系统内控制器对程序存储器的需求等。

　　( 4)具备与无线传感器网络中的新节点建立动态链接的能力。

　　每个ZigB ee 无线传感器网络节点需要发送的数据都要经过网关与外部以太网连接。而且， 当节点越多， 网络的复杂程度就越高， 对网关的处理速度会是个考验。因而， 网关的设计比一般的无线传感器网络节点更复杂， 需要的资源也比一般的节点多。图1( a)为ZigBee无线网关结构图， 图1( b)为无线传感器网络节点结构图。

( b )无线传感器网络节点结构图

图1 ZigB ee 无线网关与无线传感器网络节点结构图