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随着物联网技术的深入发展,无线传感器网络(Wireless Sensor Network,WSN)和Internet的互联问题逐渐凸显,如何无缝地实现这两种网络的互联互通成为应用中的技术瓶颈。由于WSN和IP网络针对不同的应用场景设计,两者的网络协议有明显的区别,所以探索两种网络互联时的地址映射方式和协议转换方式对于物联网技术的普及有着重要的意义。
本文应用于ZigBee网络与IPv4网络的互联,主要针对IPv4地址短缺、IPv6协议还未广泛应用的现状。在分析现有互联方式的基础上,根据传输层网关的思想提出了一种无线传感器网络网关的设计思路,并详述了各主要模块的实现方法。该网关的设计主要基于以下两个思想：⑴利用NAT思想,通过建立ZigBee网络节点与网关上不同端口的映射关系,将ZigBee网络虚拟成Internet上的私有网络,网关根据Internet用户地址、网关端口号和ZigBee网络节点地址的映射关系进行地址转换,从而使用尽量少的IPv4地址实现两种网络之间的透明通信；⑵根据面向服务的思想,在ZigBee网络节点和Internet用户之间建立服务与被服务的关系,网关使用ZigBee协议提供的服务发现方法汇集ZigBee网络能够提供的服务,按照Internet用户请求的服务类型查找能够提供服务的ZigBee网络节点,据此建立服务者与被服务者的映射。为验证网关的功能,使用装有ZigBee协议栈的SoC模块搭建ZigBee网络,对网络的建立过程和连通性进行了测试;将一个SoC模块与PC机连接构成网关节点,与ZigBee网络组成一个无线传感器网络网关系统。通过此网关实现ZigBee网络节点与实验室其它PC机通信,给出了网络抓包的结果和用户端的显示数据。测试结果表明:该网关完成了ZigBee网络与Internet的接入,达到了设计要求。