摘要：可穿戴網絡是一種新型的網絡。先容了可穿戴網絡的概念和特點，應用藍牙和ZigBee技術構建了可穿戴網絡，提出了它的網絡結構，剖析了網絡中的設備類型和作用，并從硬件和軟件兩方面討論了可穿戴網絡的實現。

　　可穿戴網絡是指基于短間隔無線通訊技術(藍牙和ZigBec技術等)與可穿戴式計算機(wearcomp)技術、穿戴在人體上、具有智能收集人體和四周環境信息的一種新型個域網(PAN)。可穿戴盤算機可認為可穿戴網絡供給核心計算技巧。有Ad Hoc性能的藍牙和ZigBee等短間隔無線通信技術作為其底層傳輸手腕，聯合各自上風組建一個無線、高度機動、自組織，甚至是隱藏的微型PAN。可穿戴網絡具有移動性、連續性和交互性等特色。

1 基于藍牙和ZigBee的可穿著網絡系統構造
　　可穿著網絡組網機動、移動性強，對外網的接入方法多種多樣，可通過藍牙網關、藍牙機頂盒等由LAN和ADsL等全速接進Internet。當其大范疇移動時可以藍牙手機作為接人手腕，使得可穿戴網絡具有很強的移動性。目前基于藍牙和ZigBee的可穿戴網絡的系統構造如目1所示。體系中的設備包含主機、藍牙設備、ZigBee裝備和藍牙／ZigBec網關。

1．1 主機部分
　　可穿戴式盤算機因其可穿戴性，請求主機的重量輕、體積小。主機芯片采用IAnux嵌入式操作系統，其上集成藍牙協議棧。由于頭戴顯示系統中的多媒體流和GPRS骨干網的帶寬限制，請求主機有較高的存儲才能，內部集成10GB的硬盤。在主機中集成藍牙適配器的主要目標是使主性能與其他藍牙設備進行通信。假如條件容許，還可在主機中集成GPS模塊等。

1．2 藍牙裝備
　　可穿戴網絡中的藍牙設備是內嵌了藍牙模塊的小型化設備。采集到的數據通過藍牙鏈路在主機與藍牙設備(如藍牙手機)之間傳輸。

　　頭戴顯示體系內部集成了微型藍牙模塊、攝像頭和DSP芯片。攝像頭采集初始圖像，送入DSP芯片進行預處理以往除視頻和圖像信號的冗余，其視頻緊縮尺度可以采取MPEG一4。DSP處置后的信號可直接送進顯示屏或主機以進一步處理。

　　藍牙耳機可以實現與其他藍牙設備的音頻信號傳輸，通過語音命令實現對主機的把持，或者將話音信號通過GPRS、CDMA和TD—SCDMA網絡傳送到遠端。

1．3 ZigBee設備
　　ZigBee設備可設計為腕表式和鞋墊式等。它包含傳感器、MD轉換器和ZigBee模塊。傳感器采集外部信號(心跳、血壓、脈搏、溫度和干濕度等)并將它們轉化為電信號，然后通過A／D轉換器轉換后送入MCU，最后通過ZigBee收發模塊并經阿關送入主機。經主機處置之后，再傳送到其他裝備。

1．4 藍牙／ZigBoe網關
　　藍牙／ZigBee網關主要針對可穿戴網絡無線通信中藍牙和ZigBee產品之間的相互通信，其協議模型如圖2所示。

2 基于藍牙和ZigBee的可穿戴網絡的硬件實現
　　在可穿戴網絡的系統結構中，主要包含ZigBee節點和網關的硬件平臺。下面先容這兩種平臺的硬件實現。

2.1 ZigBoa節點的硬件實現
　　ZigBee節點作為一種傳感器，其主要功效是采集用戶感興致的數據，并將數據發送到藍牙／ZigBee網關，通過GPRS、CDMA或WI—FI等發送到遠程把持中心或數據庫。ZigBee節點硬件框圖如圖3所示。它重要由電源模塊、微節制器(MCU)、存儲器、ZigBee收發器和傳感器等組成。

　　系統中的MCU采用Freescale公司hc(s)08系列的8位MC9SOSGB60。MC9S08GB60具有豐碩的片上存儲功能，有64KB(其中Flash占60KB，RAM占4KB)的存儲空間。在40MHz的工作頻率下，其功率耗費不到lmW。而且該微把持用具有多種省電模式以供選擇。除了具有豐盛的片上存儲功能和多種省電模式以外，MC9S08GB60微節制器還具有8個lObit的A／D轉換器、多個I／O數據線、2個串行通信接口(SCI)、四線串行外圍接口(SPI)。這些特點使它易于進行軟件編程，其接口還可用作與傳感器的接口。

　　全部ZigBee節點的通訊模塊由ZigBee收發器來實現。ZigBee收發器選用Freescale公司的MCl3192。該收發器工作在2．4GHz ISM公用頻道。MCl3192特色如下：

    (1)具有16個信道；
    (2)典范的發射功率為0dBm，最大發射功率到達3．6dBm：
    (3)采用DSSS擴頻通訊技巧，最大速率為250Kbps；
    (4)在分組過錯率為1％的情形下，其接受敏銳度到達-92dBm(典范值)；
    (5)7個通用輸進，輸出端口(GPl0)。
    全部ZigBee節點采用AAA電池供電。

2．2 藍牙／ZigBoe網關的硬件實現
　　網關在可穿戴網絡中起著很主要的作用。藍牙，ZigBee網關的硬件部分主要由ZigBee模塊、藍牙模塊和中心處理單元組成。
　　
　　網關的中心處理單元主要完成藍牙與ZigBee協定的轉換工作。當有主機數據從ZigBee設備發送到帶藍牙適配器時，藍牙／ZigBee網關需依次進行以下處理：將從ZigBee設備接受到的數據往掉物理層的ZigBee分組；去掉MAC層的ZigBee分組；添加L2CAP頭的藍牙分組；添加物理層頭的藍牙分組。當有數據從藍牙設備發送到ZigBee設備時，進程類似。

　　中心處理單元的重要器件是Freescale的MC68HC-908KL8微處置器。該微處理用具有16種機動的尋址方法和高效指令集；支撐在線可反復編程，可滿足低本錢的編程變革需求和現場軟件升級；編程速度極快，64B的編碼在2ms內完成．極快的編程速度下降了產品編程本錢：多達26個雙向I／O口，大電流的I／O口可直接驅動LED和其他電路，從而省往外部驅動設備，下降系統本錢。ZigBee模塊同樣采用Freescale的MCl3192。

　　藍牙模塊重要實現藍牙HCI層以下的協定，并且供給符合藍牙規范的空中接口。本設計中，采取Blue—Core2一Flash RF。PnG(8M)藍牙單芯片計劃，它集成了射頻及基帶芯片。其UART(可認為二線：RXD、TXD；四線：RXD、TXD、RTS、CTS；八線：完整RS232方法)銜接數據口用于數據傳輸。

3 基于藍牙和ZigBee技巧的可穿著網絡軟件構造
　　所設計的可穿戴網絡中，軟件部分主要集中在網關和ZigBee節點上。網關的主要功效是治理和處理ZigBee節點傳輸過來的數據。主要處理兩個問題：分組處理和地址處理。 

　　 (1)分組處理是將來自一個網絡設備的利用程序的報文發送到另一個網絡設備，網關中的協定轉換功能單元(即治理層)要將報文進行拆裝和封裝。網關把從發潮設備吸收到的分組數據進行拆裝，去掉數據首部和尾部，從分組中提取有用數據信息，再把該有用信息封裝成吸收設備協議所請求的分組格局，依據目標地址和接口把數據發送到吸收設備。藍牙與ZigBee分組格局的轉換進程是：網關通過射頻單元從ZigBee／藍牙設備收到zigBee/藍牙分組對其進行拆裝，去掉分組頭和分組尾，提取出數據凈載荷，再依照藍牙／ZigBee分組格局進行封裝，添加分組頭和分組尾，通過射頻發送到藍牙／ZigBee設備。

　　 (2)地址處理。每個與網關樹立銜接的藍牙設備或ZigBee設備都將與網關中的一個端口綁定(通過動態或靜態的分配)。這樣，就可以通過網關的地址和端口號來惟一地標識該藍牙設備或ZigBee設備。當藍牙設備與ZigBee設備交流信息時，同關就負責藍牙通信協議與ZigBee協議之間的轉換工作，從而使藍牙設備與ZigBee設備透明地進行數據交流。地址映射可應用靜態或動態映射兩種方式。靜態映射是創立一個表，將一個邏輯地址與物理地址關聯起來，該表存儲在每個設備上。每當物理地址產生變更時，該表就必需更新，較繁瑣。動態映射是當設備知道邏輯地址或物理地址中的一個時，就可應用協議將另一個地址找出來。通常應用動態映射的兩個協議來解析地址。

　　斟酌到可穿戴網絡的特色，采取嵌入式Linux操作體系。用戶能很輕易地在其基本上開發自己的利用程序。

　　ZigBee節點上的軟件主要應用c語言開發，完成的功效是接受傳感單元的數據，并將數據發送到藍牙／Zig Bee網關上。

　　目前已經完成了可穿戴網絡的結構設計、無線傳輸技術的選擇，正在進行藍牙／ZigBee網關的設汁及編程，接下來將要實現可穿戴網絡中的無線終真個集成以及在各種活動條件下可穿戴網絡的性能剖析和改良。