CN106656827A - 一种LoRa基站路由器及基于LoRa基站路由的窄带物联网络系统 - Google Patents

一种LoRa基站路由器及基于LoRa基站路由的窄带物联网络系统 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种LoRa基站路由器及基于LoRa基站路由的窄带物联网络系统，通过设计LoRa基站路由器，实现多个LoRa网关模块的并行通信，每个LoRa网关模块设计多路上行通道和至少一路下行通道，能同时与大量节点设备进行并行通信。本发明通过构建基于LoRa基站路由器的窄带物联网络系统，将大量节点设备通过LoRa基站路由器连接到基站，然后将采集的信息上传到网络服务器，实现了物联网络的通信。本发明的物联网络系统，采用LoRa基站路由器，传输距离远远超过传统物联网络，LoRa功耗低，并且节点设备接入量大，对于大型物联网络具有绝对优势。

Description

一种LoRa基站路由器及基于LoRa基站路由的窄带物联网络 系统
技术领域
本发明涉及一种基站路由器及物联网络，尤其涉及一种LoRa基站路由器及基于LoRa基站路由的窄带物联网络系统。
背景技术
LoRa通信技术是Semtech(升特)公司研发的一种超远距离无线通信技术，其融合了扩频调制解调、自适应数据传输率调整、前向纠错编码等技术，具有低功耗、传输距离远等优点。
基站路由器局域网、广域网广泛应用设备，它会根据信道的情况自动选择和设定路由，方便进行多通道通信管理。基站路由器是一种网间连接器，是网络节点设备与网络服务器之间的通信桥梁。随着物联网技术的不断发展，连接到物联网的服务器的节点设备不断增加。现有的物联网网关(如NB-IOT、LTE-M、433ISM等)对传统网络(如WIFI、3G、4G、GPRS等)的依赖性较高，即现有的物联网网关与服务器和多个节点设备之间均是通过传统网络进行通信的，而由于传统网络的传输距离较短，能耗较高，导致物联网的组网较密集，成本较高，且抗干扰能力弱。现有技术的小范围LoRa物联网络，采用网关结构，不能实现多通道并行通信，只能依次通信，这在应用过程中，需要花费大量时间，工作效率不高。
发明内容
本发明解决的技术问题是：构建LoRa基站路由器及基于LoRa基站路由的窄带物联网络系统，克服现有技术物联网络传输距离短、能耗较高，成本大的技术问题。
本发明的技术方案是：构建一种LoRa基站路由器，包括多个LoRa网关模块、互联网信号模块、微处理器，多个所述LoRa网关模块并行连接所述微处理器，所述LoRa网关模块包括信号集中模块和第一LoRa模块，所述互联网信号模块连接所述微处理器，所述信号集中模块一端连接所述处理器模块，所述信号集中模块另一端连接所述第一LoRa模块,所述LoRa网关模块发送和/或接收射频信号，多个所述LoRa网关模块与所述微处理器进行LoRa数据交互，所述互联网信号模块与所述微处理器进行数据交互并连接互联网。
本发明的进一步技术方案是：所述第一LoRa模块包括发送射频信号的第一射频信号发送模块、接收射频信号的第一射频信号接收模块、第一射频天线、射频信号处理模块，所述射频信号处理模块连接所述第一射频信号发送模块和所述第一射频信号接收模块，所述第一射频信号发送模块和所述第一射频信号接收模块连接所述第一射频天线。
本发明的进一步技术方案是：所述LoRa网关模块与所述微处理器通过SPI进行通信。
本发明的进一步技术方案是：所述射频信号处理模块包括高频射频信号处理模块和低频射频信号处理模块。
本发明的进一步技术方案是：所述LoRa网关模块包括多路上行通道和至少一路下行通道。
本发明的技术方案是：构建一种基于LoRa基站路由器的窄带物联网络系统，包括节点设备、带LoRa模块的基站路由器、网络服务器，所述节点设备包括获取信息的传感器、第二LoRa模块，所述基站路由器包括多个LoRa网关模块、互联网信号模块、微处理器，多个所述LoRa网关模块并行连接所述微处理器，所述互联网信号模块连接所述微处理器，多个所述LoRa网关模块并行连接所述微处理器，所述LoRa网关模块包括信号集中模块和第一LoRa模块，所述互联网信号模块连接所述微处理器，所述信号集中模块一端连接所述处理器模块，所述信号集中模块另一端连接所述第一LoRa模块,所述LoRa网关模块发送和/或接收射频信号，多个所述LoRa网关模块与所述微处理器进行LoRa数据交互，所述互联网信号模块与所述微处理器进行数据交互并连接互联网，所述传感器模块采集信息后通过所述第二LoRa模块传送到所述LoRa网关模块,所述LoRa网关模块接收所述节点设备的信息。
本发明的进一步技术方案是：所述节点设备包括空间定位模块。
本发明的进一步技术方案是：所述第二LoRa模块包括第二射频信号发送模块、第二射频天线、第二射频信号接收模块。
本发明的进一步技术方案是：所述节点设备在所述多个基站路由器之间漫游。
本发明的进一步技术方案是：所述节点设备与所述基站路由器之间包括通过网状网络进行多跳连接。
本发明的进一步技术方案是：还包括移动终端，所述网络服务器将探测的节点设备信息发送到所述移动终端。
本发明的技术效果是:本发明通过设计LoRa基站路由器，实现多个LoRa网关模块的并行通信，每个LoRa网关模块设计多路上行通道和至少一路下行通道，能同时与大量节点设备进行并行通信。本发明专利通过构建基于LoRa基站路由器的窄带物联网络系统，将大量节点设备通过LoRa基站路由器连接到基站，然后将采集的信息上传到网络服务器，实现了物联网络的通信。本发明专利的物联网络系统，采用LoRa基站路由器，传输距离远远超过传统物联网络，LoRa功耗低，并且节点设备接入量大，对于大型物联网络具有绝对优势。
附图说明
图1为本发明LoRa基站路由器的结构示意图。
图2为本发明窄带物联网络系统的结构示意图。
图3为本发明LoRa网关模块的结构示意图。
图4为本发明第二LoRa模块的结构示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例，对本发明技术方案进一步说明。
如图1所示，本发明的具体实施方式是：构建一种LoRa基站路由器，包括多个LoRa网关模块21、互联网信号模块22、微处理器23，多个所述LoRa网关模块21并行连接所述微处理器23，所述LoRa网关模块21包括信号集中模块211和第一LoRa模块212，所述互联网信号模块22连接所述微处理器23，所述信号集中模块211一端连接所述处理器模块，所述信号集中模块另一端连接所述第一LoRa模块212,所述LoRa网关模块21通过所述第一LoRa模块212发送和/或接收射频信号，多个所述LoRa网关模块21与所述微处理器23进行LoRa数据交互，所述互联网信号模块22与所述微处理器23进行数据交互并连接互联网。
如图3所示，本发明的具体实施过程是：所述LoRa网关模块21与所述微处理器23进行LoRa数据交互，所述LoRa网关模块21与所述微处理器23通过SPI进行通信。所述第一LoRa模块212包括两种工作方式，即：所述LoRa网关模块21发送射频信号和所述LoRa网关模块21接收射频信号。具体实施过程中，所述LoRa网关模块21接收射频信号后由所述信号集中模块211进行信号集中，所述信号集中模块211将集中后的信号传送到微处理器23，微处理器23将接收的LoRa数据进行TCP/IP转换，然后由所述互联网信号模块22将转换后的数据发送出去。所述互联网信号模块22与所述微处理器23进行数据交互，所述互联网信号模块将接收的数据传送到所述微处理器23，所述微处理器23将接收的数据转换为LoRa数据，由所述LoRa网关模块21发送出去。所述LoRa网关模块21为多个，可以分别发送和/或接收多个频段的LoRa数据，所述LoRa网关模块21包括多路上行通道和至少一路下行通道。
如图3所示，本发明的优选实施方式是：所述第一LoRa模块212包括发送射频信号的第一射频信号发送模块2121、接收射频信号的第一射频信号接收模块2122、第一射频天线2123、射频信号处理模块2124，所述射频信号处理模块2124连接所述第一射频信号发送模块2121和所述第一射频信号接收模块2122，所述第一射频信号发送模块2121和所述第一射频信号接收模块2122连接所述第一射频天线2123。具体实施例中，所述射频信号处理模块2124包括高频射频信号处理模块21241和低频射频信号处理模块21242，射频信号有一定的频段，本发明专利中，所述LoRa模块212可以发送和/或接收高频射频信号和低频射频信号。多个所述LoRa网关模块21并行连接所述微处理器23，拓展了射频信号的适用范围。
如图2、图4所示，本发明的具体实施方式是：构建一种基于LoRa基站路由器的窄带物联网络系统，包括节点设备1、带LoRa模块的基站路由器2、网络服务器3，所述节点设备包括获取信息的传感器11、第二LoRa模块12，所述基站路由器包括包括多个LoRa网关模块21、互联网信号模块22、微处理器23，多个所述LoRa网关模块21并行连接所述微处理器23，所述LoRa网关模块21包括信号集中模块211和LoRa模块212，所述互联网信号模块22连接所述微处理器23，所述信号集中模块211一端连接所述处理器模块，所述信号集中模块另一端连接所述第一LoRa模块212,所述LoRa网关模块21发送和/或接收射频信号，多个所述LoRa网关模块21与所述微处理器23进行LoRa数据交互，所述互联网信号模块22与所述微处理器23进行数据交互并连接互联网,所述传感器模块11采集信息后通过所述第二LoRa模块12传送到所述LoRa网关模块21,所述LoRa网关模块21的LoRa接收模块212接收多路所述节点设备1的信息。
如图2、图4所示，本发明的具体实施过程是：在所述节点设备1和网络服务器3之间通过所述基站路由器2进行数据交互，实现远程数据传输。所述传感器模块11采集信息后通过通过所述第二LoRa模块12传送出去，即，通过所述第二射频信号发送模块121和所述第二射频天线122传送到所述LoRa网关模块21。所述第一LoRa模块212包括发送射频信号的第一射频信号发送模块2121、接收射频信号的第一射频信号接收模块2122、第一射频天线2123、射频信号处理模块2124。所述第一射频天线2123接收所述第二射频天线13传送的射频信号，所述第一射频信号接收模块2122接收该射频信号后传送到射频信号处理模块2124，由射频信号处理模块2124传送到信号集中模块211再传送到微处理器23，由微处理器23转换后通过互联网信号模块22发送到网络服务器3。反之，网络服务器3通过互联网信号模块发送信息到微处理器23，由微处理器23经信号集中模块211传送到射频信号处理模块2124，射频信号处理模块2124处理后经第一射频信号发送模块2121和第一射频天线2123发送出去，所述第二射频天线122接收射频信号传送到第二射频信号接收模块123，到达节点设备1。所述第二LoRa模块12包括第二射频信号发送模块121、第二射频天线122、第二射频信号接收模块123。
如图2所示，本发明优选实施例中，所述节点设备1包括空间定位模块，所述空间定位模块包括GPS空间定位模块和北斗空间定位模块中任意一种或两种。通过空间定位模块对节点设备1进行空间定位。
如图2所示，本发明优选实施例中，所述节点设备1在所述多个基站路由器2之间漫游。节点设备1固定设置时，只需要绑定其中一个基站路由器2即可。在连接不上其绑定的基站路由器2时，可以扫描其它基站路由器2，然后进行绑定连接。在节点设备1不固定时，节点设备1移动到新的地方，在新的地方进行扫描连接新的基站路由器2，然后实现连接。
如图2所示，本发明优选实施例中，所述节点设备1与所述基站路由器2之间包括通过网状网络进行多跳连接。所述节点设备1能扫描基站路由器2，在基站路由器2呈网状网络布局时，所述节点设备1通过扫描在网状网络之间进行多跳连接实现信息传送。
如图2所示，本发明优选实施例中，所述互联网信号模块22包括WIFI通信单元和3G/4G通信单元。所述互联网信号模块22包括：3G/4G通信单元、SIM卡槽、3G/4G收发天线及GPRS收发天线，3G/4G通信单元同时与USB集线器、SIM卡槽、3G/4G收发天线及GPRS收发天线连接。3G/4G通信单元用于将互联网数据以3G信号、4G信号或GPRS信号的形式发送至互联网服务器，或用于接收互联网服务器以3G信号、4G信号或GPRS信号的形式所发送的互联网数据。
作为本发明一实施例，互联网信号模块还包括WIFI通信单元和WIFI收发天线，WIFI通信单元同时与微处理器和WIFI收发天线连接。WIFI通信单元用于将互联网数据以WIFI信号的形式发送至互联网服务器，或用于接收互联网服务器以WIFI信号的形式所发送的互联网数据。
本发明的技术效果是:本发明专利通过设计LoRa基站路由器2，实现多个LoRa网关模块21的并行通信，每个LoRa网关模块21设计多路上行通道和至少一路下行通道，能同时与大量节点设备进行并行通信。本发明专利通过构建基于LoRa基站路由器的窄带物联网络系统，将大量节点设备1通过LoRa基站路由器2连接到基站，然后将采集的信息上传到网络服务器3，实现了物联网络的通信。本发明专利的物联网络系统，采用LoRa基站路由器，传输距离远远超过传统物联网络，LoRa功耗低，并且节点设备接入量大，对于大型物联网络具有绝对优势。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种LoRa基站路由器，其特征在于，包括多个LoRa网关模块、互联网信号模块、微处理器，多个所述LoRa网关模块并行连接所述微处理器，所述LoRa网关模块包括信号集中模块和第一LoRa模块，所述互联网信号模块连接所述微处理器，所述信号集中模块一端连接所述处理器模块，所述信号集中模块另一端连接所述第一LoRa模块,所述LoRa网关模块发送和/或接收射频信号，多个所述LoRa网关模块与所述微处理器进行LoRa数据交互，所述互联网信号模块与所述微处理器进行数据交互并连接互联网。
2.根据权利要求1所述LoRa基站路由器，其特征在于，所述第一LoRa模块包括发送射频信号的第一射频信号发送模块、接收射频信号的第一射频信号接收模块、第一射频天线、射频信号处理模块，所述射频信号处理模块连接所述第一射频信号发送模块和所述第一射频信号接收模块，所述第一射频信号发送模块和所述第一射频信号接收模块连接所述第一射频天线。
3.根据权利要求2所述LoRa基站路由器，其特征在于，所述射频信号处理模块包括高频射频信号处理模块和低频射频信号处理模块。
4.根据权利要求1所述LoRa基站路由器，其特征在于，所述LoRa网关模块包括多路上行通道和至少一路下行通道。
5.根据权利要求1所述LoRa基站路由器，其特征在于，所述LoRa网关模块与所述微处理器通过SPI进行通信。
6.一种基于LoRa基站路由器的窄带物联网络系统，其特征在于，包括节点设备、带LoRa模块的基站路由器、网络服务器，所述节点设备包括获取信息的传感器、第二LoRa模块，所述基站路由器包括多个LoRa网关模块、互联网信号模块、微处理器，多个所述LoRa网关模块并行连接所述微处理器，所述互联网信号模块连接所述微处理器，多个所述LoRa网关模块并行连接所述微处理器，所述LoRa网关模块包括信号集中模块和第一LoRa模块，所述互联网信号模块连接所述微处理器，所述信号集中模块一端连接所述处理器模块，所述信号集中模块另一端连接所述第一LoRa模块,所述LoRa网关模块发送和/或接收射频信号，多个所述LoRa网关模块与所述微处理器进行LoRa数据交互，所述互联网信号模块与所述微处理器进行数据交互并连接互联网，所述传感器模块采集信息后通过所述第二LoRa模块传送到所述LoRa网关模块,所述LoRa网关模块接收所述节点设备的信息。
7.根据权利要求6所述基于LoRa基站路由器的窄带物联网络系统，其特征在于，所述节点设备包括空间定位模块。
8.根据权利要求6所述基于LoRa基站路由器的窄带物联网络系统，其特征在于，所述第二LoRa模块包括第二射频信号发送模块、第二射频天线、第二射频信号接收模块。
9.根据权利要求6所述基于LoRa基站路由器的窄带物联网络系统，其特征在于，所述节点设备与所述基站路由器之间包括通过网状网络进行多跳连接。
10.根据权利要求6所述基于LoRa基站路由器的窄带物联网络系统，其特征在于，还包括移动终端，所述网络服务器将探测的节点设备信息发送到所述移动终端。
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