无线传感器网络技术与应用 课件 项目六 网关技术应用

无线传感器网络技术与应用：ZigBee版项目六网关技术应用课程标准PPT电子课件参考程序代码教学视频资料教材习题参考答案项目目标知识目标技能目标素质目标（1）掌握ZigBee无线传感器网络的网关特点和功能。（2）了解ZigBee无线传感器网络的网关分类。（3）掌握ZigBee无线传感器网络的网关系统原理。（1）掌握基于Z-Stack协议栈实现广播通信组网的方法。（2）实现基于Z-Stack协议栈实现广播通信的数据可视化。通过导入案例“科学巨星、情深谊长”，培养无私奉献精神。

思维导图6.1概述网关，又称为网间连接器。网关在传输层上实现网络互联，是最复杂的网络互联设备，用于两个或两个以上高层协议不同的网络互联。网关的结构类似于路由器设备，不同的是互联层。网关既可用于广域网互联，也可用于局域网互联，是一种充当协议转换重任的计算机系统或设备。6.2网关的分类网关根据应用领域的不同，一般可以分为协议网关、应用网关和安全网关。6.2网关的分类协议网关通常在不同协议的网络间做协议转换工作，这是网关最常见的功能。协议转换必须考虑两个协议之间特定的相似性和差异性，所以协议网关的功能比较复杂。协议网关中比较典型的代表是专用网关和两层协议网关。6.2.1协议网关6.2网关的分类1．专用网关专用网关能够在传统的大型机系统和迅速发展的分布系统间建立桥梁。典型的专用网关将基于PC的客户端与局域网边缘的转换器相连。该转换器通过X.25广域网提供对大型机系统的访问。6.2.1协议网关6.2网关的分类2．两层协议网关两层协议网关提供局域网到局域网的转换。在使用不同帧类型或时钟频率的局域网间互连可能就需要这种转换。所有的IEEE802标准都共享公共介质访问层，但是不同标准之间的帧结构可能不同，如IEEE802.3标准和IEEE802.5标准。6.2.1协议网关6.2网关的分类2．两层协议网关协议网关利用两层协议帧的共同点，如MAC地址，提供帧结构不同部分的转换，使两层网络协议互通。第一代局域网需要独立的设备来提供协议网关，现在多协议交换集线器通常提供高带宽主干，在不同的帧类型间作为协议网关。6.2.1协议网关6.2网关的分类应用网关是在应用层连接两部分应用程序的网关，是在不同数据格式间翻译数据的系统。这类网关一般只适合于某种特定的应用系统的协议转换。应用网关的典型应用是在不同数据格式间翻译数据，接收一种格式的输入，将之翻译，然后以新的格式发送。输入、输出接口可以是分立的，也可以使用同一网络相连。6.2.2应用网关6.2网关的分类安全网关类似于防火墙，网关可以是本地的，也可以是远程的。目前，网关已成为网络上每个用户都能访问大型主机的通用工具。在网络中安全网关是指一种将内部网和公众访问网分开的工具，实际上是一种网关隔离技术。安全网关是在两个网络通信时执行的一种访问控制尺度，它允许合法的数据进入网络，同时将不合法的数据隔离在网络外部。安全网关具有很好的保护作用，入侵者必须穿越安全网关的防线，才能接触到目标计算器。此外，可以将安全网关配置成不同的保护级别。6.2.3安全网关6.3网关的特点与功能网关是一种使不同的网络协议相互转换的设备，但是在设计ZigBee无线传感器网络网关时，必须考虑传感器网络的特点及网关的特点和功能。6.3网关的特点与功能广义上的网关有以下两个特点。①连接不同协议的网络。②可以用于广域网互联，也可以用于局域网互联。6.3.1网关的特点6.3网关的特点与功能广义上的网关具有以下功能。①协议转换能力；②流量控制能力；③在各个网络之间可靠地传输信息的能力；④路由选择能力；⑤将数据分组、分段和重装的能力。6.3.2网关的功能6.4ZigBee无线传感器网络网关的选型ZigBee无线传感器网络网关属于协议网关的一种，可以转换不同的协议。在ZigBee无线传感器网络中汇聚节点用于连接传感器网络、互联网和Internet等外部网络，可实现几种通信协议之间的转换，所以在ZigBee无线传感器网络中可以认为汇聚节点是ZigBee无线传感器网络的网关。6.4ZigBee无线传感器网络网关的选型网关开发板以STM32F107VCT6为核心处理器，外部集成了串口、USB、CC2530插槽、SD卡插槽、蜂鸣器、以太网等。STM32F107VCT6处理器基于ARMV7架构的Cortex-M3内核，主频为72MHz，内部含有256K字节的FLASH和64KB的SRAM。6.4.1网关开发板6.4ZigBee无线传感器网络网关的选型CC2530是ZigBee芯片的一种，广泛使用于2.4GHz片上系统解决方案，建立在基于IEEE802.15.4标准的协议之上，支持ZigBee2006、ZigBee2007和ZigBeePro协议。CC2530芯片支持“ZigBee串口”协议的转换。6.4.2

CC2530模板6.4ZigBee无线传感器网络网关的选型网关的主要作用就是通过协议转换将数据发送出去。将CC2530模块插入到网关开发板的CC2530插槽中，它便成为网关开发板的一部分。6.4.3网关协议的转换项目小结①网关又称为网间连接器、协议转换器，是多个网络间提供数据转换服务的计算机系统或设备。②协议网关在不同协议的网络区域间进行协议转化。③应用网关是在应用层连接两部分应用程序的网关，是在不同数据格式间翻译数据