一種短距離無線傳感網(wǎng)與公共移動通信網(wǎng)接入的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種短距離無線傳感網(wǎng)與公共移動通信網(wǎng)接入的方法，具體是一種具有低速與高速及短距離與長距離無線通信功能的網(wǎng)絡(luò)管理方法，主要應(yīng)用于CMC智能電表集中器的研制與應(yīng)用。它由短距離無線傳感網(wǎng)模塊、公共移動通信網(wǎng)模塊、中間控制模塊三大部分組成，其中短距離無線傳感網(wǎng)模塊采用WIA工業(yè)協(xié)議進(jìn)行與終端表完成數(shù)據(jù)的采集、傳送。中間控制模塊負(fù)責(zé)與短距離無線傳感網(wǎng)模塊及公共移動通信網(wǎng)模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)的接收、存儲、發(fā)送。本發(fā)明使短距離與長距離、低速與高速相結(jié)合的無線傳輸?shù)奶攸c成為現(xiàn)實。本發(fā)明可以適應(yīng)不同的環(huán)境，在使用過程中更加便捷、有效，同時也大大節(jié)約了時間和成本，實時性能、網(wǎng)絡(luò)性能、可靠性能也更加突出。
【專利說明】一種短距離無線傳感網(wǎng)與公共移動通信網(wǎng)接入的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及工業(yè)無線網(wǎng)領(lǐng)域，具體說是一種短距離無線傳感網(wǎng)與公共移動通信網(wǎng)接入的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著微電子系統(tǒng)、計算機(jī)通信、集成電路和射頻技術(shù)的飛躍式發(fā)展，無線傳感網(wǎng)作為一種新興的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)得到了極大的推動，被廣泛運用在環(huán)境監(jiān)控、智能家居和工程質(zhì)量監(jiān)控等領(lǐng)域，尤其是在工業(yè)無線網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用，大大的降低了能耗和成本，提高了管理效率。與此同時，公共移動通信網(wǎng)也同樣飛速發(fā)展，同時又能大大提高了傳輸距離和傳輸效率。
[0003]短距離無線傳感網(wǎng)具有低功耗，低成本的特點，而且方便在比較惡劣或復(fù)雜的環(huán)境中使用，但是它的缺點就是傳輸?shù)木嚯x比較短。相反公共移動通信網(wǎng)具有高速和遠(yuǎn)距離傳輸?shù)奶攸c。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了既能實現(xiàn)遠(yuǎn)距離高速傳輸數(shù)據(jù)，又能降低功耗和成本，發(fā)明了一種短距離無線傳感網(wǎng)與公共移動通信接入的方法。
[0005]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的具體技術(shù)方案如下:
[0006]一種短距離無線傳感網(wǎng)與公共移動通信網(wǎng)接入的方法，包括遠(yuǎn)端服務(wù)器和智能終端，還包括短距離無線傳感網(wǎng)模塊、中間控制模塊、公共移動通信網(wǎng)模塊三部分；
[0007]短距離無線傳感網(wǎng)模塊通過無線方式接收智能終端的數(shù)據(jù)；中間控制模塊接收來自短距離無線傳感網(wǎng)的數(shù)據(jù)，當(dāng)需要傳輸至遠(yuǎn)端服務(wù)器時，通過公共移動通信網(wǎng)模塊發(fā)送出去；
[0008]公共移動通信網(wǎng)模塊發(fā)送遠(yuǎn)端服務(wù)器的命令，中間控制模塊接收命令，通過短距離無線傳感網(wǎng)發(fā)送命令到智能終端。
[0009]所述短距離無線傳感網(wǎng)模塊包括:微控制器、射頻芯片外圍驅(qū)動電路、RF射頻電路；
[0010]微控制器采用CMC低功耗芯片；
[0011]射頻芯片外圍驅(qū)動電路負(fù)責(zé)驅(qū)動射頻芯片的工作；
[0012]RF射頻電路，負(fù)責(zé)接收RF射頻數(shù)據(jù)。
[0013]所述短距離無線傳感網(wǎng)模塊是基于WIA工業(yè)無線網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，包括，物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層、應(yīng)用層；
[0014]物理層主要是完成IEEE802.15.4的物理層原語實現(xiàn)，和相關(guān)的常量和PIB屬性定義等，物理層的實現(xiàn)，要有底層硬件和各個部分驅(qū)動的支持；
[0015]數(shù)據(jù)鏈路層(DLL)主要任務(wù)是保證WIA-PA設(shè)備間的可靠、安全、無誤、實時地傳輸;[0016]網(wǎng)絡(luò)層主要負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)發(fā)和路由功能；
[0017]應(yīng)用層主要任務(wù)是提供在WIA-PA網(wǎng)絡(luò)中的兩個或者多個應(yīng)用實體之間的數(shù)據(jù)通?目;
[0018]所述短距離無線傳感網(wǎng)模塊包含3個任務(wù)流程，分別為管理任務(wù)、用戶任務(wù)和協(xié)議棧任務(wù)，任務(wù)之間的通信采用隊列的方式，優(yōu)先級依次降低；
[0019]本模塊中一共建立了四個隊列Ql，Q2, Q3, Q4 ；
[0020]Ql主要負(fù)責(zé)協(xié)議棧中的各個層與DMAP交互，協(xié)議棧各層只負(fù)責(zé)把要交互的數(shù)據(jù)放入隊列Ql中，然后DMAP會時時的檢查隊列Ql是否為空，當(dāng)有數(shù)據(jù)時，DMAP將取出數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，DMAP有數(shù)據(jù)需要返回給協(xié)議棧各個層時，需要把返回的數(shù)據(jù)放入Q2中，等待協(xié)議棧任務(wù)取出數(shù)據(jù)。Q2這個隊列主要是為協(xié)議棧任務(wù)服務(wù)的，當(dāng)硬件中斷接收到數(shù)據(jù)時，要把數(shù)據(jù)進(jìn)行結(jié)構(gòu)化處理，如圖中結(jié)構(gòu)體SI所示，加上必要的層信息，然后投遞到隊列Q2中，等待協(xié)議棧任務(wù)取出處理，同樣用戶的任務(wù)要有數(shù)據(jù)需要傳遞是，也需要進(jìn)行SI結(jié)構(gòu)化處理，然后放入隊列Q2等待協(xié)議棧任務(wù)處理。當(dāng)數(shù)據(jù)處理完成想要發(fā)送時，MAC層將把數(shù)據(jù)放入隊列Q3中進(jìn)行排隊發(fā)送，等待定時器到達(dá)時隙邊緣，然后把數(shù)據(jù)發(fā)送出去。Q4用于有數(shù)據(jù)要從ASL傳遞到用戶應(yīng)用單元時使用。如果設(shè)備支持聚合功能，用戶將把需聚合數(shù)據(jù)投遞到隊列Q1，由DMAP完成聚合操作，在把數(shù)據(jù)投遞到Q2中傳遞給協(xié)議棧任務(wù)。在協(xié)議棧任務(wù)的每個層交互通過接口函數(shù)的形式，每層對外提供兩個接口函數(shù)，分別是發(fā)送數(shù)據(jù)接口函數(shù)和接收數(shù)據(jù)接口函數(shù)。
[0021]所述中間控制模塊包括:數(shù)據(jù)存儲模塊、數(shù)據(jù)分析模塊、配置信息模塊、接收模塊、發(fā)送模塊；
[0022]數(shù)據(jù)存儲模塊根據(jù)配 置，當(dāng)收到需保存的設(shè)備報警、錯誤信息日志數(shù)據(jù)時進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲；
[0023]數(shù)據(jù)分析模塊對短距離無線傳感網(wǎng)和公共移動通信網(wǎng)接收的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，通過分析之后對數(shù)據(jù)進(jìn)行發(fā)送；
[0024]配置信息模塊對控制模塊的資源和系統(tǒng)等等進(jìn)行配置；
[0025]接收模塊實時接收中間控制模塊中需要與遠(yuǎn)端管理終端交互的數(shù)據(jù)；
[0026]發(fā)送模塊將智能終端電表中的數(shù)據(jù)通過中間控制模塊發(fā)送出去。
[0027]本發(fā)明具有如下優(yōu)點:
[0028]1.應(yīng)用廣泛。可以應(yīng)用于工業(yè)智能電表、化工、煉油、石化、冶金、電力、建材、食品、制藥等流程工業(yè)企業(yè)，以及智能交通、智能建筑、環(huán)保、教育、紡織、數(shù)控等多個領(lǐng)域的自動化控制領(lǐng)域。
[0029]2.本發(fā)明具有使用的靈活性。短距離無線傳感網(wǎng)模塊兼容ΙΕΕΕ802.15.4，除上述WIA協(xié)議外，用戶還可根據(jù)需要擴(kuò)展成ZIGBEE、WirelessHart, SP100等多種現(xiàn)有無線通信協(xié)議，或進(jìn)行二次開發(fā)。
[0030]3.可靠性高，實時性好。本發(fā)明基于WIA協(xié)議，可靠性可達(dá)到99%以上，由于采用搶占式的實時操作系統(tǒng)，端到端的數(shù)據(jù)傳輸延時小于30ms。
[0031]4.具有短距離和長距離、低速和高速相結(jié)合的特點。
[0032]5.成本更低廉。本發(fā)明無線傳感網(wǎng)模塊采用片上控制系統(tǒng)大大降低使用成本，這樣無形中擴(kuò)大了控制系統(tǒng)的應(yīng)用范圍，降低了應(yīng)用門坎，上到一般工業(yè)流程控制，下到智能家電，都可以方便應(yīng)用。
[0033]6.更安全、更穩(wěn)定、更可靠。片上控制的實現(xiàn)，將控制功能現(xiàn)場化，可以真正實現(xiàn)分布的現(xiàn)場控制，去除了集中的控制器設(shè)備。將控制歷史數(shù)據(jù)分散的存放與各個控制芯片內(nèi)部，也提高了系統(tǒng)的健壯性。
[0034]7.低功耗，高性能的處理能力，使用方便。芯片化的控制系統(tǒng)在應(yīng)用上需要更低的能量供應(yīng)，在“低碳”和“節(jié)能”正成為社會共識的發(fā)展趨勢下，采用更為先進(jìn)的技術(shù)，為人類提供更為節(jié)能的控制系統(tǒng)，已經(jīng)成為大勢所趨。
[0035]8.提高了系統(tǒng)的準(zhǔn)確性與可靠性。由于本發(fā)明采用WIA無線協(xié)議，同時由于系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)簡化和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的使用，設(shè)備間連線減少，減少了信號的往返傳輸，提高了系統(tǒng)的工
作可靠性。
[0036]9.易于管理、監(jiān)控。由于本發(fā)明使現(xiàn)場的數(shù)據(jù)易于管理和監(jiān)控。管理人員也不必去現(xiàn)場進(jìn)行數(shù)據(jù)的抄寫，大大節(jié)約了工作的時間，同時也提高了效率。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0037]圖1是本發(fā)明的模塊結(jié)構(gòu)框圖。
[0038]圖2是本發(fā)明射頻硬件原理框圖。
[0039]圖3是本發(fā)明CMC硬件構(gòu)架圖。
[0040]圖4是GPRS疊加到GSM網(wǎng)上的高級網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖。
[0041]圖5是本發(fā)明各模塊之間數(shù)據(jù)和命令收發(fā)流程圖。
【具體實施方式】
[0042]下面結(jié)合附圖圖1-5對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0043]一種短距離無線傳感網(wǎng)與公共移動通信網(wǎng)接入的方法，包括遠(yuǎn)端服務(wù)器和智能終端，還包括短距離無線傳感網(wǎng)模塊、中間控制模塊、公共移動通信網(wǎng)模塊三部分；
[0044]短距離無線傳感網(wǎng)模塊通過無線方式接收智能終端的數(shù)據(jù)；中間控制模塊接收來自短距離無線傳感網(wǎng)的數(shù)據(jù)，當(dāng)需要傳輸至遠(yuǎn)端服務(wù)器時，通過公共移動通信網(wǎng)模塊發(fā)送出去；
[0045]公共移動通信網(wǎng)模塊發(fā)送遠(yuǎn)端服務(wù)器的命令，中間控制模塊接收命令，通過短距離無線傳感網(wǎng)發(fā)送命令到智能終端。
[0046]所述短距離無線傳感網(wǎng)模塊包括:微控制器、射頻芯片外圍驅(qū)動電路、RF射頻電路；微控制器采用CMC低功耗芯片；射頻芯片外圍驅(qū)動電路負(fù)責(zé)驅(qū)動射頻芯片的工作；RF射頻電路，負(fù)責(zé)接收RF射頻數(shù)據(jù)。
[0047]所述短距離無線傳感網(wǎng)模塊是基于WIA工業(yè)無線網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，包括，物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層、應(yīng)用層；物理層主要是完成IEEE802.15.4的物理層原語實現(xiàn)，和相關(guān)的常量和PIB屬性定義等，物理層的實現(xiàn)，要有底層硬件和各個部分驅(qū)動的支持；數(shù)據(jù)鏈路層(DLL)主要任務(wù)是保證WIA-PA設(shè)備間的可靠、安全、無誤、實時地傳輸；網(wǎng)絡(luò)層主要負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)發(fā)和路由功能；應(yīng)用層主要任務(wù)是提供在WIA-PA網(wǎng)絡(luò)中的兩個或者多個應(yīng)用實體之間的數(shù)據(jù)通信；所述短距離無線傳感網(wǎng)模塊包含3個任務(wù)流程，分別為管理任務(wù)、用戶任務(wù)和協(xié)議棧任務(wù)，任務(wù)之間的通信采用隊列的方式，優(yōu)先級依次降低；本模塊中一共建立了四個隊列Ql，Q2，Q3，Q4 ；Q1主要負(fù)責(zé)協(xié)議棧中的各個層與DMAP交互，協(xié)議棧各層只負(fù)責(zé)把要交互的數(shù)據(jù)放入隊列Ql中，然后DMAP會時時的檢查隊列Ql是否為空，當(dāng)有數(shù)據(jù)時，DMAP將取出數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，DMAP有數(shù)據(jù)需要返回給協(xié)議棧各個層時，需要把返回的數(shù)據(jù)放入Q2中，等待協(xié)議棧任務(wù)取出數(shù)據(jù)。Q2這個隊列主要是為協(xié)議棧任務(wù)服務(wù)的，當(dāng)硬件中斷接收到數(shù)據(jù)時，要把數(shù)據(jù)進(jìn)行結(jié)構(gòu)化處理，如圖中結(jié)構(gòu)體SI所示，加上必要的層信息，然后投遞到隊列Q2中，等待協(xié)議棧任務(wù)取出處理，同樣用戶的任務(wù)要有數(shù)據(jù)需要傳遞是，也需要進(jìn)行SI結(jié)構(gòu)化處理，然后放入隊列Q2等待協(xié)議棧任務(wù)處理。當(dāng)數(shù)據(jù)處理完成想要發(fā)送時，MAC層將把數(shù)據(jù)放入隊列Q3中進(jìn)行排隊發(fā)送，等待定時器到達(dá)時隙邊緣，然后把數(shù)據(jù)發(fā)送出去。Q4用于有數(shù)據(jù)要從ASL傳遞到用戶應(yīng)用單元時使用。如果設(shè)備支持聚合功能，用戶將把需聚合數(shù)據(jù)投遞到隊列Ql，由DMAP完成聚合操作，在把數(shù)據(jù)投遞到Q2中傳遞給協(xié)議棧任務(wù)。在協(xié)議棧任務(wù)的每個層交互通過接口函數(shù)的形式，每層對外提供兩個接口函數(shù)，分別是發(fā)送數(shù)據(jù)接口函數(shù)和接收數(shù)據(jù)接口函數(shù)。
[0048]所述中間控制模塊包括:數(shù)據(jù)存儲模塊、數(shù)據(jù)分析模塊、配置信息模塊、接收模塊、發(fā)送模塊；
[0049]數(shù)據(jù)存儲模塊根據(jù)配置，當(dāng)收到需保存的設(shè)備報警、錯誤信息日志數(shù)據(jù)時進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲；
[0050]數(shù)據(jù)分析模塊對短距離無線傳感網(wǎng)和公共移動通信網(wǎng)接收的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，通過分析之后對數(shù)據(jù)進(jìn)行發(fā)送；
[0051]配置信息模塊對控制模塊的資源和系統(tǒng)等等進(jìn)行配置；
[0052]接收模塊實時接收中間控制模塊中需要與遠(yuǎn)端管理終端交互的數(shù)據(jù)；
[0053]發(fā)送模塊將智能終端電表中的數(shù)據(jù)通過中間控制模塊發(fā)送出去。
[0054]所述公共移動通信網(wǎng)模塊使用獨立的GPRS模塊，GPRS模塊包括:
[0055]GSM模塊、GSN模塊、PCU模塊、GPRS傳輸平臺；
[0056]所述GSM模塊，由移動業(yè)務(wù)交換中心(MSC)、基站(BS)設(shè)備及移動臺(MS)(用戶設(shè)備)以及交換中心至基站的傳輸線組成；移動臺的移動交換中心與公共的電話交換網(wǎng)之間相連，移動交換中心負(fù)責(zé)連接基站之間的通信，通話過程中，移動臺與所屬基站建立聯(lián)系，由基站再與移動交換中心連接，最后接入到公共電話網(wǎng)。
[0057]所述P⑶模塊通過對基站子系統(tǒng)(BSS)進(jìn)行軟件升級，新型GPRS實體將被用來處理數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)量，并將數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)量從GSM話音業(yè)務(wù)量中分離出來；PCU增加了分組功能，可控制無線鏈路，并允許多用戶接入同一無線資源。
[0058]所述GSN模塊包括SGSN模塊和GGSN模塊；
[0059]SGSN 模塊:GPRS 業(yè)務(wù)支持節(jié)點(Serving GPRS Support Node，SGSN)為用戶和GGSN模塊提供分組路由和隧道功能；
[0060]GPRS分組從基站直接發(fā)送到SGSN模塊節(jié)點，而不是通過移動交換中心MSC連接到語音網(wǎng)絡(luò)上；
[0061]GGSN 模塊:GPRS 支持節(jié)點網(wǎng)關(guān)(Gateway GPRS Support Node，GGSN)是 GPRS 網(wǎng)絡(luò)連接其他網(wǎng)絡(luò)(如Internet)的關(guān)鍵設(shè)備；GGSN模塊對接收自SGSN模塊的分組數(shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)的處理后，發(fā)送到目的網(wǎng)絡(luò)中，(如Internet或X.25網(wǎng)絡(luò));而來自Internet的標(biāo)識有移動終端地址的IP包，由GGSN模塊接收，再轉(zhuǎn)發(fā)到SGSN模塊，繼而傳送到智能終端上。[0062]所述GPRS數(shù)據(jù)傳輸平臺理論帶寬可達(dá)171.2Kb/S，實際應(yīng)用帶寬大約在40-100Kb/S，GPRS傳輸平臺由分層的協(xié)議組構(gòu)成，用于用戶信息和其它相關(guān)信息(如流程控制、錯誤檢測、錯誤修正等)的傳輸；通過GB接口，GPRS傳輸平臺不依賴于底層的無線通信平臺而獨立存在，這樣系統(tǒng)能很方便地從GPRS平臺升級到3G平臺。
[0063]GTP:GPRS 隧道協(xié)議(GPRS Tunnelling Protocol，GTP)規(guī)范 GPRS 主干網(wǎng)的支持節(jié)點(GGSN和SGSN)之間的用戶數(shù)據(jù)和網(wǎng)絡(luò)控制信號的傳輸，所有的分組數(shù)據(jù)報(如X.25或IP)的協(xié)議數(shù)據(jù)單元(PDU)都會被GTP封裝。
[0064]TCP/UDP:TCP協(xié)議用于在需要可靠數(shù)據(jù)連接的時候(如X.25網(wǎng)絡(luò))在GPRS主干網(wǎng)上運送GTP協(xié)議數(shù)據(jù)單元，而UDP協(xié)議用于在不需要可靠數(shù)據(jù)連接的時候(如IP網(wǎng)絡(luò))在GPRS主干網(wǎng)上運送GTP協(xié)議數(shù)據(jù)單元。TCP對丟失或被破壞的GTP協(xié)議數(shù)據(jù)單元提供流程控制和保護(hù)，而UDP對被破壞的GTP協(xié)議數(shù)據(jù)單元提供保護(hù)。
[0065]IP:1P協(xié)議是GPRS主干網(wǎng)協(xié)議，用于用戶數(shù)據(jù)和控制信號的路由指示。GPRS主干網(wǎng)目前采用IPv4協(xié)議。
[0066]SNDCP:子網(wǎng)支持集中協(xié)議(Subnetwork Dependent Convergence Protocol,SNDCP)層提供其他網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的透明傳輸以及數(shù)據(jù)的壓縮，還提供網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識(NSAPI)和網(wǎng)絡(luò)終端之間的對應(yīng)。
[0067]LLC:邏輯連接控制(Logical Link Control, LLC)層提供一個高可靠的密碼邏輯連接。LLC層的存在，使通信不依賴于底層的無線通信協(xié)議，這樣就可以只對當(dāng)前的網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)進(jìn)行較小的改動而實現(xiàn)GPRS無線通信，以及便于升級到3G網(wǎng)絡(luò)。
[0068]Relay:在BSS中，中繼器(Relay)實現(xiàn)LLC協(xié)議數(shù)據(jù)單元在和Um和Gb接口之間的轉(zhuǎn)發(fā)；在SGSN中，中繼器實現(xiàn)分組數(shù)據(jù)報協(xié)議數(shù)據(jù)單元在Gb和Gn接口之間的轉(zhuǎn)發(fā)。
[0069]BSSGP:基站系統(tǒng) GPRS 協(xié)議(Base Station System GPRS Protocol，BSSGP)層實現(xiàn)BSS和SGSN之間路由和其它信息的傳送。
[0070]NS:網(wǎng)絡(luò)服務(wù)(Network Service, NS)層在BSS和SGSN之間建立巾貞中繼(FrameRelay)連接來傳送BSSGP協(xié)議數(shù)據(jù)單元。
[0071]RLC/MAC:本層包含兩個功能:無線連接控制(RLC)功能提供一個可靠連接的無線方案；媒體訪問控制(MAC)功能控制無線頻道的訪問信號(如請求和應(yīng)答)的流程并且把LLC幀映射到GSM物理通道上。
[0072]在GPRS數(shù)據(jù)傳輸平臺上，移動工作站通過Um接口連接到BSS，BSS和SGSN通過Gb接口連接，SSGN與GGSN通過Gn接口連接。Gi是GGSN與其它分組數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的接口，這里只討論與Internet網(wǎng)絡(luò)的連接。
[0073]其中公共移動通信網(wǎng)硬件模塊采用獨立的GPRS模塊。
[0074]GPRS系統(tǒng)通過在原有的GSM系統(tǒng)中引入分組數(shù)據(jù)單元提供無線系統(tǒng)上的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。作為承載網(wǎng)絡(luò)，GPRS在核心網(wǎng)絡(luò)中引入GSN (GPRS Support Node)網(wǎng)絡(luò)單元，通過分組交換平臺方式，定義了 GTP (GPRS Tunneling Protocol，GPRS隧道協(xié)議)來承載高層數(shù)據(jù)。在GPRS系統(tǒng)中，引入了新的網(wǎng)絡(luò)實體:PCU (Packet Control Unit，分組控制單元)、GGSN(Gateway GPRS Support Node, GPRS 網(wǎng)關(guān)支持節(jié)點)，SGSN (Serving GPRS SupportNode,GPRS服務(wù)支持節(jié)點)和計費網(wǎng)關(guān)CG等。GPRS的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)是基于GSM的，電路域依然使用GSM中的網(wǎng)絡(luò)功能單元，如MSC、VLR、HLR和EIR等；而對于分組域，除了增加新的網(wǎng)絡(luò)功能單元(如GGSN和SGSN)外，還重新定義了 一些網(wǎng)絡(luò)接口，如Gb接口(PCU和SGSN的接口)，Gn接口( SGSN與SGSN、SGSN與GGSN的接口 )和Gi接口(GGSN與外部網(wǎng)絡(luò)的接口)等。GPRS系統(tǒng)中新引入的網(wǎng)絡(luò)單元可區(qū)分為無線部分和數(shù)據(jù)部分兩大類，數(shù)據(jù)部分網(wǎng)絡(luò)單元的邏輯功能包括分組路由及傳送功能和邏輯連接管理功能。
[0075]GPRS網(wǎng)絡(luò)是基于現(xiàn)有的GSM網(wǎng)絡(luò)來實現(xiàn)的，在現(xiàn)有的900/1800MHz GSM數(shù)字蜂窩移動通信系統(tǒng)中增加了相應(yīng)的功能模塊來實現(xiàn)GPRS。
【權(quán)利要求】
1.一種短距離無線傳感網(wǎng)與公共移動通信網(wǎng)接入的方法，包括遠(yuǎn)端服務(wù)器和智能終端，其特征在于:還包括短距離無線傳感網(wǎng)模塊、中間控制模塊、公共移動通信網(wǎng)模塊三部分； 短距離無線傳感網(wǎng)模塊通過無線方式接收智能終端的數(shù)據(jù)；中間控制模塊接收來自短距離無線傳感網(wǎng)的數(shù)據(jù)，當(dāng)需要傳輸至遠(yuǎn)端服務(wù)器時，通過公共移動通信網(wǎng)模塊發(fā)送出去; 公共移動通信網(wǎng)模塊發(fā)送遠(yuǎn)端服務(wù)器的命令，中間控制模塊接收命令，通過短距離無線傳感網(wǎng)發(fā)送命令到智能終端。
2.按照權(quán)利要求1所述短距離無線傳感網(wǎng)與公共移動通信網(wǎng)接入的方法，其特征在于: 所述短距離無線傳感網(wǎng)模塊包括:微控制器、射頻芯片外圍驅(qū)動電路、RF射頻電路； 微控制器采用CMC低功耗芯片； 射頻芯片外圍驅(qū)動電路負(fù)責(zé)驅(qū)動射頻芯片的工作； RF射頻電路，負(fù)責(zé)接收RF射頻數(shù)據(jù)。
3.按照權(quán)利要 求1所述短距離無線傳感網(wǎng)與公共移動通信網(wǎng)接入的方法，其特征在于: 所述短距離無線傳感網(wǎng)模塊是基于WIA工業(yè)無線網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，包括，物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層、應(yīng)用層； 物理層主要是完成IEEE802.15.4的物理層原語實現(xiàn)，和相關(guān)的常量和PIB屬性定義等，物理層的實現(xiàn)，要有底層硬件和各個部分驅(qū)動的支持； 數(shù)據(jù)鏈路層(DLL)主要任務(wù)是保證WIA-PA設(shè)備間的可靠、安全、無誤、實時地傳輸； 網(wǎng)絡(luò)層主要負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)發(fā)和路由功能； 應(yīng)用層主要任務(wù)是提供在WIA-PA網(wǎng)絡(luò)中的兩個或者多個應(yīng)用實體之間的數(shù)據(jù)通信；所述短距離無線傳感網(wǎng)模塊包含3個任務(wù)流程，分別為管理任務(wù)、用戶任務(wù)和協(xié)議棧任務(wù)，任務(wù)之間的通信采用隊列的方式，優(yōu)先級依次降低； 本模塊中一共建立了四個隊列Ql，Q2, Q3, Q4 ； Ql主要負(fù)責(zé)協(xié)議棧中的各個層與DMAP交互，協(xié)議棧各層只負(fù)責(zé)把要交互的數(shù)據(jù)放入隊列Ql中，然后DMAP會時時的檢查隊列Ql是否為空，當(dāng)有數(shù)據(jù)時，DMAP將取出數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，DMAP有數(shù)據(jù)需要返回給協(xié)議棧各個層時，需要把返回的數(shù)據(jù)放入Q2中，等待協(xié)議棧任務(wù)取出數(shù)據(jù)。Q2這個隊列主要是為協(xié)議棧任務(wù)服務(wù)的，當(dāng)硬件中斷接收到數(shù)據(jù)時，要把數(shù)據(jù)進(jìn)行結(jié)構(gòu)化處理，如圖中結(jié)構(gòu)體SI所示，加上必要的層信息，然后投遞到隊列Q2中，等待協(xié)議棧任務(wù)取出處理，同樣用戶的任務(wù)要有數(shù)據(jù)需要傳遞是，也需要進(jìn)行SI結(jié)構(gòu)化處理，然后放入隊列Q2等待協(xié)議棧任務(wù)處理。當(dāng)數(shù)據(jù)處理完成想要發(fā)送時，MAC層將把數(shù)據(jù)放入隊列Q3中進(jìn)行排隊發(fā)送，等待定時器到達(dá)時隙邊緣，然后把數(shù)據(jù)發(fā)送出去。Q4用于有數(shù)據(jù)要從ASL傳遞到用戶應(yīng)用單元時使用。如果設(shè)備支持聚合功能，用戶將把需聚合數(shù)據(jù)投遞到隊列Q1，由DMAP完成聚合操作，在把數(shù)據(jù)投遞到Q2中傳遞給協(xié)議棧任務(wù)。在協(xié)議棧任務(wù)的每個層交互通過接口函數(shù)的形式，每層對外提供兩個接口函數(shù)，分別是發(fā)送數(shù)據(jù)接口函數(shù)和接收數(shù)據(jù)接口函數(shù)。
4.按照權(quán)利要求1所述短距離無線傳感網(wǎng)與公共移動通信網(wǎng)接入的方法，其特征在于: 所述中間控制模塊包括:數(shù)據(jù)存儲模塊、數(shù)據(jù)分析模塊、配置信息模塊、接收模塊、發(fā)送模塊； 數(shù)據(jù)存儲模塊根據(jù)配置，當(dāng)收到需保存的設(shè)備報警、錯誤信息日志數(shù)據(jù)時進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲； 數(shù)據(jù)分析模塊對短距離無線傳感網(wǎng)和公共移動通信網(wǎng)接收的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，通過分析之后對數(shù)據(jù)進(jìn)行發(fā)送； 配置信息模塊對控制模塊的資源和系統(tǒng)等等進(jìn)行配置； 接收模塊實時接收中間控制模塊中需要與遠(yuǎn)端管理終端交互的數(shù)據(jù)； 發(fā)送模塊將智能終端電表中的數(shù)據(jù)通過中間控制模塊發(fā)送出去。
5.按照權(quán)利要求1所述的短距離無線傳感網(wǎng)與公共移動通信網(wǎng)接入的方法，其特征在于: 所述公共移動通信網(wǎng)模塊使用獨立的GPRS模塊，GPRS模塊包括: GSM模塊、GSN模塊、PCU模塊、GPRS傳輸平臺； 所述GSM模塊，由移動業(yè)務(wù)交換中心(MSC)、基站(BS)設(shè)備及移動臺(MS)(用戶設(shè)備)以及交換中心至基站的傳輸線組成；移動臺的移動交換中心與公共的電話交換網(wǎng)之間相連，移動交換中心負(fù)責(zé)連接基站之間的通信，通話過程中，移動臺與所屬基站建立聯(lián)系，由基站再與移動交換中心連接，最后接入到公共電話網(wǎng)。
6.按照權(quán)利要求5所述的短距離無線傳感網(wǎng)與公共移動通信網(wǎng)接入的方法，其特征在于: 所述PCU模塊通過對基站子系統(tǒng)(BSS)進(jìn)行軟件升級，新型GPRS實體將被用來處理數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)量，并將數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)量從GSM話音業(yè)務(wù)量中分離出來；PCU增加了分組功能，可控制無線鏈路，并允許多用戶接入同一無線資源。
7.按照權(quán)利要求5所述的短距離無線傳感網(wǎng)與公共移動通信網(wǎng)接入的方法，其特征在于: 所述GSN模塊包括SGSN模塊和GGSN模塊； SGSN模塊:GPRS業(yè)務(wù)支持節(jié)點為用戶和GGSN模塊提供分組路由和隧道功能； GPRS分組從基站直接發(fā)送到SGSN模塊節(jié)點，而不是通過移動交換中心MSC連接到語音網(wǎng)絡(luò)上； GGSN模塊:GPRS支持節(jié)點網(wǎng)關(guān)是GPRS網(wǎng)絡(luò)連接Internet網(wǎng)絡(luò)設(shè)備；GGSN模塊對接收自SGSN模塊的分組數(shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)的處理后，發(fā)送到目的網(wǎng)絡(luò)中；而來自Internet的標(biāo)識有移動終端地址的IP包，由GGSN模塊接收，再轉(zhuǎn)發(fā)到SGSN模塊，繼而傳送到智能終端上。
8.按照權(quán)利要求5所述的短距離無線傳感網(wǎng)與公共移動通信網(wǎng)接入的方法，其特征在于: 所述GPRS數(shù)據(jù)傳輸平臺理論帶寬可達(dá)171.2Kb/S，實際應(yīng)用帶寬大約在40_100Kb/S，GPRS傳輸平臺由分層的協(xié)議組構(gòu)成，用于用戶信息和相關(guān)信息的傳輸；通過GB接口，GPRS傳輸平臺不依賴于底層的無線通信平臺而獨立存在，這樣系統(tǒng)能很方便地從GPRS平臺升級到3G平臺。
【文檔編號】H04W28/14GK103763352SQ201410003408
【公開日】2014年4月30日 申請日期:2014年1月3日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月3日
【發(fā)明者】魏劍嵬, 韓闖, 楊祖業(yè), 李勇, 李想 申請人:沈陽中科博微自動化技術(shù)有限公司