林业物联网系统中ZigBee-GPRS网关设计开题报告

1. 研究目的与意义

以ZigBee 无线通信模块和GPRS模块为基础,以msp430处理器为核心器件构建了无线传感器网络网关,提高了网关的传输速率. 随着无线通信技术和传感器技术的进步,无线传感器网络渐渐得到人们的重视。无线传感器网络是由一组传感器节点通过无线介质组成一个网络,网络中有大量的传感器节点以一定的方式协同工作,从而完成目标任务。传统的无线传感器网络节点由于自身结构的限制,其计算能力和带宽等都非常有限,使整个网络的性能很低,并且在通信方式上都以点对点通信为主,效率不高。网络节点在采集数据后利用ZigBee近距离通信技术将数据传输给网关,网关通过GPRS将数据远距离传送给监控中心,从而构建了一个基于ZigBee和GPRS技术的无线传感器网络网关。

2. 国内外研究现状分析

国内外在物联网网关系统的标准和实现设计上已经有一些相关工作．针对ＷＳＮ 与电信网结合的应用，国内外电信运营商已经开展了相关业务，进行了积极的探索．例如中国移动在今年发布了物联网ＴＤ－ＳＣＤＭＡ模块，是针对物联网业务设计的、满足工业级需求的、软硬件接口标准化的模块产品．中国电信也发布了针对ＷＳＮ终端管理的ＭＤＭＰ协议，并开展了农业、智能家居等示范应用．国外的标准化组织中，ＥＴＳＩ　Ｍ２Ｍ ＴＣ［４］和３ＧＰＰ以及ＩＥＥＥ　８０２．１５都有相关的标准制定，ＥＴＳＩ　Ｍ２Ｍ ＴＣ的主要研究目标是从端到端的全景角度研究机器对机器通信，并与ＥＴＳＩ内ＮＧＮ的研究及３ＧＰＰ已有的研究进行协同工作．ＥＴＳＩ　Ｍ２Ｍ ＴＣ目前首先进行的是Ｍ２Ｍ 相关定义及Ｍ２Ｍ 行业应用实例，以此为基础，同步进行业务需求和体系架构标准工作，目前尚未开始涉及具体技术．３ＧＰＰ 从２００５ 年启动了Ｍ２Ｍ 的研究小组，主要范围是需求讨论、可行性讨论以及架构讨论．ＩＥＥＥ　８０２．１５主要针对网络的物理层和ＭＡＣ层．目前，对于标准的制定工作正在进展中．在实现和设计方面，中国电信上海研究院设计的家庭物联网系统中，指出家庭物联网网关是家庭物联网中最核心的信息汇聚和控制单元，归纳了网关的主要功能包括协议转换、状态控制、信息汇聚、终端寻址和终端认证等．

3. 研究的基本内容与计划

内容

该zigbee-gprs网关的硬件设计建立在msp430微处理器的基础上, 通过扩展zigbee和gprs模块实现了对无线传感器网络节点的数据接收与远距离无线传输

网关硬件设计方案

4. 研究创新点

在无线传感器网络中,由于节点和网关通常放置在人们不方便到达或难以到达的区域,节能成了无线传感器网络中的一个重要指标,本网关针对节能需要采用了ZigBee技术,即IEEE802. 15. 4 协议,ZigBee 是一种新型的短距离、低功耗的无线通信技术。。GPRS是通用分组无线业务(GeneralPacket Radio Service) 的简称,它突破了GSM 网络只能提供电路交换的思维方式,只需通过增加相应的功能实体和对现有的基站系统进行部分改造来实现分组交换。在整个无线传感器网络中,ZigBee网络把采集到的数据通过GPRS网络经Internet上传到监控中心。ZigBee网络面向短距离通信, 而GPRS网络面向远距离的通信,两者能够优势互补,通过网关将2 个网络联系到一起,实现了数据的远距离传输。