CN106228206A - 用于商超货架电子标签的传输网络系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于商超货架电子标签的传输网络系统，该系统包括：电子标签模块，设于对应货物处；多个网关，分别设于商超的每个楼层；电子标签系统服务器，分别与所述多个网关连接；电子标签系统服务器将货物的信息传输到每个网关，网关再将货物的信息传输到对应的电子标签模块。该传输网络系统基于低功耗扩频通信建立传输网络，解决现有商超所用终端功耗大、组网成本高、系统容量小的问题。
Description
技术领域
本发明涉及无线网络，具体指一种用于商超货架电子标签的传输网络系统及方法，属于网络通信技术领域。
背景技术
目前，商超电子货架标签系统传输网络实现的方式主要包括两类：一类是以zigbee为代表的短距离组网技术，此类技术对于商超电子货架标签来说，如果采用自组网，则系统功耗偏大，如果采用星型网络，则网关用户容量偏小；另一类是以433MHz/2.4GHz无线模块FSK/GFSK调制技术来组网的，但此类网络通信距离偏短，需要多个网关组网，组网复杂，成本也比较高。
发明内容
本发明目的在于克服上述现有技术的不足而提供一种用于商超货架电子标签的传输网络系统及方法，该系统基于低功耗扩频通信建立传输网络，解决现有商超所用终端功耗大、组网成本高、系统容量小的问题。
实现本发明目的采用的技术方案是一种用于商超货架电子标签的传输网络系统，该系统包括：
电子标签模块，设于对应货物处；
多个网关，分别设于商超的每个楼层；
电子标签系统服务器，分别与所述多个网关连接；电子标签系统服务器将货物的信息传输到每个网关，网关再将货物的信息传输到对应的电子标签模块。
进一步地，所述电子标签模块包括：
显示屏，用于显示接收到的货物信息。
在上述技术方案中，所述网关包括：
上联接口，与所述电子标签系统服务器连接，用于接收电子标签系统服务器发出的货物信息；
第一处理器，与所述上联接口连接，用于处理上联接口接收的货物信息；
第一扩频电路，与所述第一处理器连接，用于对第一处理器处理后的货物信息进行扩频调制处理；以及
第一收发电路，与所述第一扩频电路连接，用于将扩频处理后的信号传输至第一天线。
进一步地，所述网关还包括：
第一存储器，与所述第一处理器连接，用于存储第一处理器中处理得到的数据；以及
第一电源，用于为第一处理器供电。
在上述技术方案中，所述电子标签模块包括：
第二天线，用于接收第一天线发出的信号；
第二收发电路，与所述第二天线连接，用于收取第二天线接收的信号；
第二解扩电路，与所述第二收发电路连接，用于解调第二收发电路收取的信号；
第二处理器，分别与所述第二解扩电路和显示屏连接，用于处理第二解扩电路解调的信号，并传输至显示屏进行显示。
进一步地，所述电子标签模块还包括：
第二存储器，与所述第二处理器连接，用于存储第二处理器中处理得到的数据；以及
第二电源，用于为第二处理器供电。
此外，本发明还提供了一种用于商超货架电子标签的传输方法，该方法包括：
电子标签系统服务器将货物的信息传输到每个网关，网关再将货物的信息传输到对应的电子标签模块；
网关内处理货物信息的过程包括：
通过上联接口与电子标签系统服务器连接，接收电子标签系统服务器发出的货物信息，通过第一处理器处理上联接口接收的货物信息；通过第一扩频电路对第一处理器处理后的货物信息进行扩频调制处理；通过第一收发电路将扩频处理后的信号传输至第一天线；
电子标签模块处理货物信息的过程包括：
第二天线接收第一天线发出的信号，然后将接收的信号发送至第二收发电路；第二收发电路将收取信号传输至第二解扩电路，第二解扩电路解调第二收发电路收取的信号，解调后的信号传输至第二处理器，第二处理器处理第二解扩电路解调的信号后传输至显示屏进行显示。
本发明具有以下优点：
1、本发明技术方案所用收发电路的灵敏度很高，最高可以到达-148dBm,在室外通信最远距离可达20Km，室内可达1Km，在商超的每一楼层区域，只需一个网关就可以覆盖该楼层所有的电子货架标签，相对于433MHz/2.4GHz无线模块FSK/GFSK调制技术方案需要多个网关来组网，降低了用户的组网难度和成本。
2、本发明技术方案所用收发电路的最大接收电流为15mA，在商超面积范围内，可将接收电流控制在12mA以内，相对于ZigBee技术方案接收电流为20mA以上，可以大大提高终端的待机时间。
附图说明
图1为本发明用于商超货架电子标签的传输网络系统结构框图。
图2为实施例中用于商超货架电子标签的传输网络系统中电子标签模块与一个网关的连接结构框图。
图3为本实施例中扩频通信过程的原理框图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
本发明涉及到商超电子货架标签系统的网关和终端，传输网络采用星型组网，系统中可以包含一个或多个网关，网关之间以空分或频分实现商超不同楼层区域覆盖，一个楼层配置一个网关，可以根据楼层的面积大小设置网关和终端的发射功率，接收灵敏度，网络传输速率等参数，实现系统资源的最佳组合。在一个网关覆盖范围内，最多可以容纳65000终端用户。如图1所示，本发明传输网络系统包括设于对应货物处的电子标签模块、设于商超每个楼层的网关、电子标签系统服务器和商超服务器。电子标签系统服务器分别与商超服务器和每个楼层的网关连接，商超服务器将物品的价格信息传输至电子标签系统服务器，将货物的信息传输到每个网关，网关再将货物的信息传输到对应的电子标签模块，最终通过电子货架标签的显示屏将价格呈现在商超的顾客面前，具体实现过程如下：
网关结构如图2所示，包括第一处理器、第一扩频电路、第一解扩电路、第一收发电路、第一天线。第一处理器分别连接有上联接口、第一电源和第一存储器。
上联接口与电子标签系统服务器连接，用于接收电子标签系统服务器发出的货物信息，第一处理器用于处理上联接口接收的货物信息；第一存储器用于存储第一处理器中处理得到的数据；第一电源，用于为第一处理器供电。第一扩频电路与第一处理器连接，用于对第一处理器处理后的货物信息进行扩频调制处理；第一收发电路与第一扩频电路连接，用于将扩频处理后的信号传输至第一天线。
电子标签模块的结构如图2所示，包括第二处理器、第二扩频电路、第二解扩电路、第二收发电路、第二天线。第二处理器分别连接有显示屏、第二电源和第二存储器，第二存储器存储第二处理器中处理得到的数据，第二电源为第二处理器供电。
第二天线接收第一天线发出的信号，然后将接收的信号发送至第二收发电路；第二收发电路将收取信号传输至第二解扩电路，第二解扩电路解调第二收发电路收取的信号，解调后的信号传输至第二处理器，第二处理器处理第二解扩电路解调的信号后传输至显示屏进行显示。
为了确认网关与电子标签模块之间的通信，本实施例还在所述第一处理器与第一收发电路之间连接第一解扩电路，以及第二处理器与第二收发电路之间连接有第二扩频电路。当电子标签模块收到网关传来的信息后，需要向网关回传一个确认信息，第二扩频电路将该确认信息进行扩频调制后依次经过第二收到电路、第二天线、第一天线、第一收发电路后到达第一解扩电路，第一解扩电路对接收到的信号进行解调还原出确认信息，最后将确认信息传输至第一处理器，第一处理器从而确认电子标签模块收到货物信息。
本发明网关通过上联接口与商超电子标签服务器进行通信连接，电子标签与网关之间通过天线进行扩频通信连接，每个网关的用户容量是10000个，通道数事6个，发射功率是20dBm，接收灵敏度是-128dBm，扩频因子是256，频率选择433MHz,带宽选择125KHz，编码率是0.8，传输速率是4.69Kbps，每个电子标签整机的发射功率是7dBm，，发射电流是30mA,接收电流是17mA。每个电子标签显示屏上的中文、数字和二维码图形刷新一次需要50个字节，每个网关通信覆盖半径为200m,每层楼使用10000个电子标签，10000个电子标签更新一次所需时间为8分钟左右，另外，每个电子标签上内置两个CR2450的电池，选用电子墨水屏的待机电流为2uA，电子标签唤醒间隔时间80秒，待机时间约为5.7年。
本实施例扩频电路和解扩电路涉及到一种低功耗扩频通信技术，其扩频通信原理如下图3所示，原始信号经过扩频电路扩频调制后，其频谱变宽，功率密度下降，经过通信链路传输，噪声叠加进来，通常噪声功率密度比信号功率密度要强些，但其的频谱远比调制信号频谱要窄，当收发电路接收到调制信号后，在经过解扩电路解调，原始信号频谱恢复变窄，功率密度变强，而噪声频谱则变宽，功率密度下降，最后经过滤波后，原始信号恢复，从而让收发电路具有很高的灵敏度和抗干扰能力，在发射功率相同的情况下，让终端在更远的距离也能够接收到信号，提高了通信距离。另外，每个终端用户接收数据后进入睡眠模式，间隔一段时间后醒来再接收，如果是发送给自己则处理，然后回传确认；如果不是则继续睡眠，这种设计使得终端电子标签模块具有低功耗的优点。
本实施例涉及到一种低功耗扩频通信技术，与现有扩频通信应用领域(如移动通信中CDMA网络)的技术相比有自己的独特之处，现有的CDMA网络中的扩频通信技术，基站与终端通信的扩频因子是相对固定的，扩频因子设定某个值后就不会随网络环境自动改变，而本实施例中，网关(类似CDMA网络的基站)与终端电子标签模块扩频通信的扩频因子是随网络环境而自动改变的，当终端电子标签模块与网关之间距离变远时，终端检测信噪比会变差，这时终端电子标签模块中的第二扩频电路和第二解扩电路可以将扩频因子调大，降低通信速率，弥补信噪比变差带来的影响，牺牲速率以维持自己与网关的通信，而传统CDMA网络基站则不能，信噪比变弱会导致通信中断。当使用不同扩频因子时，信号实际上是彼此正交。当扩频因子发生变化，有效的数据速率也会发生变化。网关利用了这个特性，能够在同一时间相同信道上接受多个不同的数据速率。如果一个节点有一个好的连接(即信噪比越大)时靠近网关，它没有理由总是使用低的数据速率，数据传输速率越高，在空气中的时间就越短，可以为其他要传送数据的节点开放更多的潜在空间。这种自适应技术不仅优化了节点的电池寿命，也使网络更具有可扩展性，从而使用整个传输网络发挥最优的性能。
Claims (9)
1.一种用于商超货架电子标签的传输网络系统，其特征在于，包括：
电子标签模块，设于对应货物处；
多个网关，分别设于商超的每个楼层；
电子标签系统服务器，分别与所述多个网关连接；电子标签系统服务器将货物的信息传输到每个网关，网关再将货物的信息传输到对应的电子标签模块。
2.根据权利要求1所述用于商超货架电子标签的传输网络系统，其特征在于所述电子标签模块包括：
显示屏，用于显示接收到的货物信息。
3.据权利要求1或2所述用于商超货架电子标签的传输网络系统，其特征在于所述网关包括：
上联接口，与所述电子标签系统服务器连接，用于接收电子标签系统服务器发出的货物信息；
第一处理器，与所述上联接口连接，用于处理上联接口接收的货物信息；
第一扩频电路，与所述第一处理器连接，用于对第一处理器处理后的货物信息进行扩频调制处理；以及
第一收发电路，与所述第一扩频电路连接，用于将扩频处理后的信号传输至第一天线。
4.据权利要求3所述用于商超货架电子标签的传输网络系统，其特征在于所述网关还包括：
第一存储器，与所述第一处理器连接，用于存储第一处理器中处理得到的数据；以及
第一电源，用于为第一处理器供电。
5.据权利要求4所述用于商超货架电子标签的传输网络系统，其特征在于所述电子标签模块包括：
第二天线，用于接收第一天线发出的信号；
第二收发电路，与所述第二天线连接，用于收取第二天线接收的信号；
第二解扩电路，与所述第二收发电路连接，用于解调第二收发电路收取的信号；
第二处理器，分别与所述第二解扩电路和显示屏连接，用于处理第二解扩电路解调的信号，并传输至显示屏进行显示。
6.据权利要求5所述用于商超货架电子标签的传输网络系统，其特征在于，所述电子标签模块还包括：
第二存储器，与所述第二处理器连接，用于存储第二处理器中处理得到的数据；以及
第二电源，用于为第二处理器供电。
7.据权利要求6所述用于商超货架电子标签的传输网络系统，其特征在于：
所述第一处理器与第一收发电路之间连接第一解扩电路，以及第二处理器与第二收发电路之间连接有第二扩频电路,电子标签模块收到网关传来的货物信息后，向网关回传一个确认信息，第二扩频电路将该确认信息进行扩频调制后依次经过第二收到电路、第二天线、第一天线、第一收发电路后到达第一解扩电路，第一解扩电路对接收到的信号进行解调还原出确认信息，最后将确认信息传输至第一处理器，第一处理器从而确认电子标签模块收到货物信息。
8.一种用于商超货架电子标签的传输方法，其特征在于，包括：
电子标签系统服务器将货物的信息传输到每个网关，网关再将货物的信息传输到对应的电子标签模块；
网关内处理货物信息的过程包括：
通过上联接口与电子标签系统服务器连接，接收电子标签系统服务器发出的货物信息，通过第一处理器处理上联接口接收的货物信息；通过第一扩频电路对第一处理器处理后的货物信息进行扩频调制处理；通过第一收发电路将扩频处理后的信号传输至第一天线；
电子标签模块处理货物信息的过程包括：
第二天线接收第一天线发出的信号，然后将接收的信号发送至第二收发电路；第二收发电路将收取信号传输至第二解扩电路，第二解扩电路解调第二收发电路收取的信号，解调后的信号传输至第二处理器，第二处理器处理第二解扩电路解调的信号后传输至显示屏进行显示。
9.根据权利要求8所述用于商超货架电子标签的传输方法，其特征在于，包括：
电子标签模块收到网关传来的货物信息后，向网关回传一个确认信息，通过第二扩频电路将该确认信息进行扩频调制后依次经过第二收到电路、第二天线、第一天线、第一收发电路后到达第一解扩电路，第一解扩电路对接收到的信号进行解调还原出确认信息，最后将确认信息传输至第一处理器，第一处理器从而确认电子标签模块收到货物信息。
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