1 导言
跟着微电子、核算机等技能的前进，促进了新一代小型、可移动、功用强大的核算设备的呈现。可是人们现已不满足各设备独立作业，而是期望它们能依据人的需求和寻求而作业，也便是要到达“核算以认为本”的概念。因此在小范围内能够将一切的设备互连而组成的网络–——可穿戴网络便应运而生。
所谓可穿戴网络是指依据短距离无线通讯技能（蓝牙和ZigBee技能等）与可穿戴式核算机（wearcomp）技能的结合，穿戴在人体身上的、具有智能的、能搜集人体和周围环境信息的一种新式的个域网概念（PAN）。
2 依据蓝牙和ZigBee的可穿戴网络体系结构
可穿戴网络组网灵敏、移动性强，对外网的接入办法多种多样：可经过蓝牙网关、蓝牙机顶盒等由LAN、ADSL等全速接入internet；当其大范围移动时能够蓝牙手机作为接入手法，使得可穿戴网络具有很强的移动性。现在考虑的可穿戴网络的体系结构如图1所示。体系中的设备包含主机、蓝牙设备、ZigBee设备、Bluetooth/ZigBee网关。
2.1 主机部分
可穿戴式核算机因为其可穿戴性，则要求主机的重量轻、体积小。主机芯片选用linux嵌入式操作体系，其上集成蓝牙协议栈。在主机中集成蓝牙适配器的首要意图是使主机能与其它蓝牙设备进行通讯。假如条件答应还可在主机中集成GPS模块等。
2.2 蓝牙设备
可穿戴网络中的蓝牙设备是内嵌了蓝牙模块的小型化设备，把设备收集的数据经过蓝牙链路传输到主机或反向传输。
头戴显现体系：内部集成了微型蓝牙模块、摄像头、DSP芯片。首要经过摄像头收集初始图画，送入DSP 芯片进行预处理以去除视频和图画信号的冗余，其视频压缩标准能够选用 MPEG-4 。 DSP 处理后的信号可直接送入显现屏或送入主机以进行进一步处理。
蓝牙耳机：能够完结与其它蓝牙设备的音频信号传输，经过语音指令完结对主机的操控，或许将话音信号经过GPRS、CDMA、TD-SCDMA网络传送到远端。
图 1 依据蓝牙和ZigBee的可穿戴网络的体系结构
2.3 ZigBee设备
ZigBee设备可规划为手表式、鞋垫式等。它包含传感器、A/D转化器、ZigBee模块。传感器收集外部信号（心跳、血压、脉息、温度、干湿度等）并将它们转化为电信号，然后经过A/D转化器转化后送入MCU，最终经过ZigBee收发模块，并经网关送入到主机。经主机处理之后，再传送到其它设备。
2.4 蓝牙/ZigBee网关
蓝牙/ZigBee网关首要针对可穿戴网络无线通讯中两种不同标准蓝牙和ZigBee产品之间的彼此通讯，其协议模型如图2所示
图 2 蓝牙 /ZigBee 网关的通讯协议模型
3 依据蓝牙和ZigBee的可穿戴网络的硬件完结
在本文介绍的可穿戴网络的体系结构中，首要需求完结的是ZigBee节点和网关的硬件渠道，下面介绍这两个渠道的硬件完结。
3.1 ZigBee节点的硬件完结
ZigBee节点作为一种传感器，其首要的功用是收集人们感兴趣的数据，并将数据发送到蓝牙/ZigBee网关，然后经过GPRS、CDMA或WI-FI等发送到长途操控中心或数据库。ZigBee节点首要由电源模块、微操控器模块、存储单元、ZigBee收发模块和传感单元等组成，如图3所示。
图 3 ZigBee节点硬件框图
整个ZigBee节点的通讯模块是由ZigBee收发器来完结的。ZigBee收发器咱们选用的是Freescale公司的MC13192，该收发器作业在2.4GHzISM共用频道。MC13192具有以下一些首要特色：
• 具有 16 个信道。
• 典型的发射功率为0dBm，最大发射功率到达3.6dBm。
• 选用DSSS扩频通讯技能，最大速率为250kbps。
• 在分组错误率为1％的情况下，其接纳灵敏度到达－92dBm（典型值）。
• 7个通用输入输出端口（GPIO）。
• 整个ZigBee节点选用AAA电池供电。
3.2 蓝牙/ZigBee网关的硬件完结
网关在可穿戴网络中起着很重要的效果。蓝牙/ZigBee网关的硬件部分首要由ZigBee模块、蓝牙模块和中央处理单元组成。
网关的中央处理单元首要完结从蓝牙和ZigBee协议的转化作业：对从ZigBee设备发送到带蓝牙适配器的主机的数据来说，在蓝牙/ZigBee网关它需经过以下处理：从ZigBee设备接纳到的数据→去掉物理层的ZigBee分组→去掉MAC层的ZigBee分组→增加L2CAP头的蓝牙分组→增加物理层头的蓝牙分组。对从蓝牙设备发送到ZigBee设备的数据来说进程类似。
中央处理单元的首要器材是Freescale的MC68HC908KL8微处理器，该微处理器具有16种灵敏的寻址办法、高效指令集；支撑在线可重复编程，这样可达到低本钱的编程改变和现场软件晋级；编程速度极快，64字节的编码在2ms内完结，极快的编程速度下降了产品编程本钱；多达26个双向I/O口，大电流的I/O口可直接驱动LED和其他电路，然后省去外部驱动设备，下降体系本钱。
ZigBee模块相同选用Freescale的MC13192。
蓝牙模块首要完结蓝牙HCI层以下的协议，而且供给契合蓝牙标准的空中接口。在本规划中，咱们选用BlueCore2-Flash RF PnG（8M）蓝牙单芯片计划，它集成了射频及基带芯片。其UART（能够为二线：RXD、TXD；四线：RXD、TXD、RTS、CTS；八线：彻底RS232办法）衔接数据口用于数据传输。
4 依据蓝牙和ZigBee技能的可穿戴网络的软件结构
在咱们所规划的可穿戴网络中，软件部分首要会集在网关和ZigBee节点上。网关的首要功用是办理和处理ZigBee节点传输过来的数据。其首要处理两个问题：分组处理和地址处理。
分组处理：要将来自一个网络设备的应用程序的报文发送到另一个网络设备，网关中的协议转化功用单元—-办理层就要将报文进行拆装和封装。网关把它从发送设备接纳到的分组进行拆装，去掉数据首部和尾部，从分组中提取有用数据信息，再把该有用信息封装成接纳设备协议所要求的分组格局，依据意图地址和接口把数据发送到接纳设备。蓝牙与ZigBee分组格局的转化式：网关经过射频单元从ZigBee设备（蓝牙设备）收到ZigBee分组（蓝牙分组）对其进行拆装，去掉分组头和分组尾，提取出数据净载荷，再依照蓝牙分组（ZigBee分组）格局进行封装，增加分组头和分组尾，经过射频发送到蓝牙设备（ZigBee设备）。
地址处理：每一个与网关树立衔接的蓝牙设备或ZigBee设备都将与网关中的一个端口绑定在一起（经过动态或静态的分配）。这样，就能够经过网关的地址和端口号来仅有地标识该蓝牙设备或ZigBee设备。当蓝牙设备和ZigBee设备交流信息时，网关就担任蓝牙通讯协议和ZigBee协议之间的转化作业。然后使蓝牙设备和ZigBee设备透明地进行数据交流。地址映射可运用静态或动态映射两种办法。静态映射使创立一个表，将一个逻辑地址与物理地址相关起来，该表存储在每一个设备上。每逢物理地址发生变化，这个表就必须更新，比较费事。动态映射是当设备知道两个地址（逻辑地址或物理地址）中的一个时，就可运用协议将另一个地址找出来。一般运用动态映射的两个协议来解析地址。
考虑到可穿戴网络的特色，咱们选用嵌入式linux操作体系，用户很简单在其基础上开发自己的应用程序。
ZigBee节点上的软件首要使用C言语开发，首要完结的功用是承受传感单元的数据，并将数据发送到蓝牙/ZigBee网关上。
5 现在的作业进展以及总结
文中对可穿戴网络的概念、特色、网络体协结构、整个网络的硬件完结和软件结构作料别离进行了介绍。现在咱们现已完结了可穿戴网络网络结构规划、无线传输技能的挑选，正在进行蓝牙/ZigBee网关的规划以及编程作业，接下来咱们还要完结可穿戴网络中的无线终端的集成以及在各种运动条件下可穿戴网络的功能剖析和改善。
——本文选自本站网2月《可穿戴技能特刊》“透视新规划”栏目，转载请注明出处，违者必究！
