CN106789336A - 一种物联网通信系统、物联网节点和物联网网关 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种物联网通信系统，包括：至少第一物联网节点、第二物联网节点、物联网网关；第一物联网节点、第二物联网节点均包括处理电路、第一通信电路以及第二通信电路，第一通信电路以及第二通信电路均耦接处理电路；第一物联网节点的处理电路获得物联网数据，通过第一通信电路将物联网数据发送给第二物联网节点，第二物联网节点通过第二通信电路发送物联网数据给物联网网关。通过上述方式，本发明的物联网通信系统能够实现物联网节点之间的通信，大大提高了网关和节点之间的通信质量。

Description

一种物联网通信系统、物联网节点和物联网网关
技术领域
本发明涉及互联网技术领域，特别是涉及一种物联网通信系统、物联网节点和物联网网关。
背景技术
目前的LPWAN(低功耗广域物联网)网络拓扑以星型网络为主，每一个节点与网关之间进行通信，节点之间并无直接的通信。基于星型网络拓扑的LPWAN在实际应用场景中，可能会存在部分节点与网关不能进行通信的场景，在这种情况下，必须要增加基站或者中继的方式才能解决，在部署过程中还可以根据实际情况改变基站的位置，天线的角度等来解决。但是，一旦网络部署完成，会存在偶发性的环境变化(如窨井盖上方临时停了一辆车)，其本来可以连接到网络的节点可能就不再能通信了。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是提供一种物联网通信系统、物联网节点和物联网网关，解决了现有技术中节点之间没有通信的技术问题。
为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种物联网通信系统，包括：至少第一物联网节点、第二物联网节点、物联网网关；第一物联网节点、第二物联网节点均包括处理电路、第一通信电路以及第二通信电路，第一通信电路以及第二通信电路均耦接处理电路；第一物联网节点的处理电路获得物联网数据，通过第一通信电路将物联网数据发送给第二物联网节点，第二物联网节点通过第二通信电路发送物联网数据给物联网网关。
其中，第一通信电路的通信速率高于第二通信电路的通信速率，第二通信电路的通信距离大于第一通信电路的通信距离。
其中，第一物联网节点在确定与物联网网关无法建立连接或通信质量不符要求时，通过第一通信电路将物联网数据连同第一物联网节点的标识发送给第二物联网节点，以使得第二物联网节点通过第二通信电路发送物联网数据及第一物联网节点的标识给物联网网关。
其中，第一物联网节点在无法确定与物联网网关的通信符合要求时，通过第二通信电路将物联网数据连同第一物联网节点的标识发送给物联网网关，同时通过第一通信电路将物联网数据连同第一物联网节点的标识发送给第二物联网节点，以使得第二物联网节点通过第二通信电路发送物联网数据及第一物联网节点的标识给物联网网关。
其中，第一通信电路和第二通信电路的载波频段不同。
其中，第一通信电路和第二通信电路集成于LoRa单芯片，LoRa单芯片中的第一通信电路设置为FSK调制方式，LoRa单芯片中的第二通信电路设置为LoRa调制方式。
为解决上述技术问题，本发明采用的另一个技术方案是：提供一种物联网节点，包括：处理电路、第一通信电路以及第二通信电路，第一通信电路以及第二通信电路均耦接处理电路；处理电路获得物联网数据，通过第一通信电路将物联网数据发送给另一物联网节点，以使得另一物联网节点通过第二通信电路发送给物联网网关。
其中，第一通信电路的通信速率高于第二通信电路的通信速率，第二通信电路的通信距离大于第一通信电路的通信距离。
其中，处理电路在确定与物联网网关无法建立连接或通信质量不符要求时，通过第一通信电路将物联网数据连同本节点的标识发送给另一物联网节点，以使得另一物联网节点发送给物联网网关。
其中，处理电路在无法确定与物联网网关的通信符合要求时，通过第二通信电路将物联网数据连同本节点的标识发送给物联网网关，同时通过第一通信电路将物联网数据连同本节点的标识发送给另一物联网节点，以使得另一物联网节点发送给物联网网关。
为解决上述技术问题，本发明采用的又一个技术方案是：提高一种物联网节点，包括：处理电路、第一通信电路以及第二通信电路，第一通信电路以及第二通信电路均耦接处理电路；处理电路通过第一通信电路获得来自另一物联网节点的物联网数据，通过第二通信电路将物联网数据发送给物联网网关；其中，第一通信电路的通信速率高于第二通信电路的通信速率，第二通信电路的通信距离大于第一通信电路的通信距离。
为解决上述技术问题，本发明采用的再一个技术方案是：提供一种物联网网关，包括：通信电路；处理电路，耦接通信电路，通过通信电路获得来自第二物联网节点的第一物联网数据，并将第一物联网数据发送至服务器，第一物联网数据是第一物联网节点通过第二物联网节点转送而得到；其中，处理电路进一步还获得来自第一物联网节点的第二物联网数据，并判断第一物联网数据和第二物联网数据是否指向同一个数据，若指向同一个数据，则取两者中质量较高的一个，将其发送至服务器。
区别于现有技术，本发明所取得的有益效果是：本发明所公开的物联网通信系统包括：至少第一物联网节点、第二物联网节点、物联网网关；第一物联网节点、第二物联网节点均包括处理电路、第一通信电路以及第二通信电路，第一通信电路以及第二通信电路均耦接处理电路；第一物联网节点的处理电路获得物联网数据，通过第一通信电路将物联网数据发送给第二物联网节点，第二物联网节点通过第二通信电路发送物联网数据给物联网网关。通过上述方式，本发明的物联网通信系统能够实现物联网节点之间的通信，大大提高了物联网网关和物联网节点之间的通信质量。
附图说明
图1本发明物联网通信系统的结构示意图；
图2是图1中物联网网关的结构示意图；
图3是图1中第一物联网节点的结构示意图；
图4是图1中第二物联网节点的结构示意图；
图5本发明第一实施例的物联网节点的结构示意图；
图6本发明第二实施例的物联网节点的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施方式对本发明进行详细说明。
如图1所示，图1是本发明物联网通信系统的结构示意图。该物联网通信系统包括服务器10、至少一物联网网关11、至少一第一物联网节点12和至少一第二物联网节点13。其中服务器10通过总线101与至少一物联网网关11连接，至少一物联网网关11通过有线或无线方式分别与至少一第一物联网节点12和至少一第二物联网节点13连接。应理解，第一物联网节点12和第二物联网节点13为物理位置比较靠近的物联网节点。
在本实施例中，服务器10、至少一物联网网关11、至少一第一物联网节点12和至少一第二物联网节点13应用于LPWAN网络拓扑，优选地，服务器10、至少一物联网网关11、至少一第一物联网节点12和至少一第二物联网节点13应用的LPWAN网络拓扑以星型网络为主。
如图3所示，第一物联网节点12包括处理电路121、第一通信电路122以及第二通信电路123，第一通信电路122以及第二通信电路123均耦接处理电路121。其中，第一通信电路122的通信速率高于第二通信电路123的通信速率，第二通信电路123的通信距离大于第一通信电路122的通信距离。在本实施例中，第一物联网节点12的处理电路121获得物联网数据，通过第一通信电路122将物联网数据发送给第二物联网节点13。
在本实施例中，第一通信电路122和第二通信电路123的载波频段不同。进一步的，第一通信电路122和第二通信电路123集成于第一物联网节点12的LoRa(Long Range，远程)芯片。其中，第一物联网节点12的LoRa单芯片中的第一通信电路122设置为FSK(Frequency-shift keying，频移键控)调制方式，第一物联网节点12的LoRa单芯片中的第二通信电路123设置为LoRa调制方式(一种超长距低功耗数据传输技术)。其中LoRa单芯片为SX1276型号的LoRa单芯片，其支持高频段和低频段，其中第一通信电路122和第二通信电路123分别使用LoRa单芯片的高频段和低频段。
应理解，本发明的第一通信电路122和第二通信电路123并不局限集成于第一物联网节点12的LoRa单芯片中，第一通信电路122和第二通信电路123还可以集成在其他芯片中，即任意支持星型网络的低功耗广域网芯片都可以设置有第一通信电路122和第二通信电路123。
在本实施例中，第一物联网节点12在确定与物联网网关11无法建立连接或通信质量不符要求时，通过第一通信电路122将物联网数据连同第一物联网节点12的标识发送给第二物联网节点13，以使得第二物联网节点13通过第二通信电路133发送物联网数据及第一物联网节点12的标识给物联网网关11。
进一步的，第一物联网节点12在无法确定与物联网网关11的通信符合要求时，通过第二通信电路123将物联网数据连同第一物联网节点12的标识发送给物联网网关11，同时通过第一通信电路122将物联网数据连同第一物联网节点12的标识发送给第二物联网节点13，以使得第二物联网节点13通过第二通信电路133发送物联网数据及第一物联网节点12的标识给物联网网关11。
如图4所示，第二物联网节点13均包括处理电路131、第一通信电路132以及第二通信电路133，第一通信电路132以及第二通信电路133均耦接处理电路131。其中，第一通信电路132的通信速率高于第二通信电路133的通信速率，第二通信电路133的通信距离大于第一通信电路132的通信距离。在本实施例中，第二物联网节点13接收第一物联网节点12的第一通信电路122所发送的物联网数据，并通过第二通信电路133发送物联网数据给物联网网关11。
在本实施例中，在第一物联网节点12确定与物联网网关11无法建立连接或通信质量不符要求时，第二物联网节点13接收第一物联网节点12的第一通信电路122所发送的物联网数据以及第一物联网节点12的标识，并通过第二通信电路133发送物联网数据及第一物联网节点12的标识给物联网网关11。
进一步的，在第一物联网节点12无法确定与物联网网关11的通信符合要求时，第二物联网节点13接收第一物联网节点12的第一通信电路122所发送的物联网数据以及第一物联网节点12的标识，并通过第二通信电路133发送物联网数据及第一物联网节点12的标识给物联网网关11。
在本实施例中，第一通信电路132和第二通信电路133的载波频段不同。进一步的，第一通信电路132和第二通信电路133集成于第二物联网节点13的LoRa单芯片。其中，第二物联网节点13的LoRa单芯片中的第一通信电路132设置为FSK调制方式，第二物联网节点13的LoRa单芯片中的第二通信电路133设置为LoRa调制方式。其中LoRa单芯片为SX1276型号的LoRa单芯片，其支持高频段和低频段，其中第一通信电路132和第二通信电路133分别使用LoRa单芯片的高频段和低频段。
应理解，本发明的第一通信电路132和第二通信电路133并不局限集成于第二物联网节点13的LoRa单芯片中，第一通信电路132和第二通信电路133还可以集成在其他芯片中，即任意支持星型网络的低功耗广域网芯片都可以设置有第一通信电路132和第二通信电路133。
如图2所示，物联网网关11包括有通信电路111和处理电路112。通信电路111用于与服务器或节点进行通信。处理电路112耦接通信电路111。
在本实施例中，通过通信电路111获得来自第二物联网节点13的第一物联网数据，并将第一物联网数据发送至服务器10，第一物联网数据是第一物联网节点12通过第二物联网节点13转送而得到。
处理电路112进一步还获得来自第一物联网节点12的第二物联网数据，并判断第一物联网数据和第二物联网数据是否指向同一个数据，若指向同一个数据，则取两者中质量较高的一个，将其发送至服务器10。
本实施例的星型网络中节点之间可以进行通信，且分高低频通信，不同的制式分别与节点和网关之间进行通信；提高物联网中通信可靠性的方法，节点在向网关发送数据时，同时广播给相邻的节点，利用相邻节点的信道传输提高通信可靠性。
应理解，如图5所示，本发明还公开一种物联网节点，该物联网节点20包括处理电路21、第一通信电路22以及第二通信电路23。第一通信电路22以及第二通信电路23均耦接处理电路21。处理电路21获得物联网数据，通过第一通信电路22将物联网数据发送给另一物联网节点，以使得另一物联网节点通过第二通信电路发送给物联网网关。其中，第一通信电路22的通信速率高于第二通信电路23的通信速率，第二通信电路23的通信距离大于第一通信电路22的通信距离。
进一步的，处理电路21在确定与物联网网关无法建立连接或通信质量不符要求时，通过第一通信电路22将物联网数据连同本节点的标识发送给另一物联网节点，以使得另一物联网节点发送给物联网网关。
进一步，处理电路21在无法确定与物联网网关的通信符合要求时，通过第二通信电路23将物联网数据连同本节点的标识发送给物联网网关，同时通过第一通信电路22将物联网数据连同本节点的标识发送给另一物联网节点，以使得另一物联网节点发送给物联网网关。
应理解，图5中的物联网节点为图1中的第一物联网节点12。
应理解，如图6所示，本发明还公开一种物联网节点30，该物联网节点30包括处理电路31、第一通信电路32以及第二通信电路33，第一通信电路32以及第二通信电路33均耦接处理电路31。
处理电路31通过第一通信电路32获得来自另一物联网节点的物联网数据，通过第二通信电路33将物联网数据发送给物联网网关。
其中，第一通信电路32的通信速率高于第二通信电路33的通信速率，第二通信电路33的通信距离大于第一通信电路32的通信距离。
应理解，图6中的物联网节点为图1中的第二物联网节点13。
基于上述，本发明基于LoRa调整方式的应用终端，同时支持高速率近距离的FSK调制方式和低速率远距离的LoRa调制方式，FSK调制方式用于节点之间通信，LoRa调制方式用于和网关之间进行通信，当有节点无法连接网关时可以先把数据传输到临近的节点上(第一物联网节点和第二物联网节点临近)，再通过临近可以连接网关的终端发送数据到网关。
综上，本发明所公开的物联网通信系统包括：至少第一物联网节点、第二物联网节点、物联网网关；第一物联网节点、第二物联网节点均包括处理电路、第一通信电路以及第二通信电路，第一通信电路以及第二通信电路均耦接处理电路；第一物联网节点的处理电路获得物联网数据，通过第一通信电路将物联网数据发送给第二物联网节点，第二物联网节点通过第二通信电路发送物联网数据给物联网网关。通过上述方式，本发明的物联网通信系统能够实现物联网节点之间的通信，大大提高了物联网网关和物联网节点之间的通信质量。
以上所述仅为本发明的实施方式，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (12)

1.一种物联网通信系统，其特征在于，包括：
至少第一物联网节点、第二物联网节点、物联网网关；
所述第一物联网节点、第二物联网节点均包括处理电路、第一通信电路以及第二通信电路，所述第一通信电路以及第二通信电路均耦接所述处理电路；
所述第一物联网节点的所述处理电路获得物联网数据，通过所述第一通信电路将所述物联网数据发送给所述第二物联网节点，所述第二物联网节点通过所述第二通信电路发送所述物联网数据给所述物联网网关。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第一通信电路的通信速率高于所述第二通信电路的通信速率，所述第二通信电路的通信距离大于所述第一通信电路的通信距离。
3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第一物联网节点在确定与所述物联网网关无法建立连接或通信质量不符要求时，通过所述第一通信电路将所述物联网数据连同所述第一物联网节点的标识发送给所述第二物联网节点，以使得所述第二物联网节点通过所述第二通信电路发送所述物联网数据及所述第一物联网节点的标识给所述物联网网关。
4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第一物联网节点在无法确定与所述物联网网关的通信符合要求时，通过所述第二通信电路将所述物联网数据连同所述第一物联网节点的标识发送给所述物联网网关，同时通过所述第一通信电路将所述物联网数据连同所述第一物联网节点的标识发送给所述第二物联网节点，以使得所述第二物联网节点通过所述第二通信电路发送所述物联网数据及所述第一物联网节点的标识给所述物联网网关。
5.根据权利要求1至4任一项所述的系统，其特征在于，所述第一通信电路和所述第二通信电路的载波频段不同。
6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，
所述第一通信电路和所述第二通信电路集成于LoRa单芯片，
所述LoRa单芯片中的第一通信电路设置为FSK调制方式，所述LoRa单芯片中的第二通信电路设置为LoRa调制方式。
7.一种物联网节点，其特征在于，包括：
处理电路、第一通信电路以及第二通信电路，所述第一通信电路以及第二通信电路均耦接所述处理电路；
所述处理电路获得物联网数据，通过所述第一通信电路将所述物联网数据发送给另一物联网节点，以使得所述另一物联网节点通过所述第二通信电路发送给物联网网关。
8.根据权利要求7所述的节点，其特征在于，所述第一通信电路的通信速率高于所述第二通信电路的通信速率，所述第二通信电路的通信距离大于所述第一通信电路的通信距离。
9.根据权利要求7所述的节点，其特征在于，所述处理电路在确定与所述物联网网关无法建立连接或通信质量不符要求时，通过所述第一通信电路将所述物联网数据连同所述本节点的标识发送给所述另一物联网节点，以使得所述另一物联网节点发送给所述物联网网关。
10.根据权利要求9所述的节点，其特征在于，所述处理电路在无法确定与所述物联网网关的通信符合要求时，通过所述第二通信电路将所述物联网数据连同所述本节点的标识发送给所述物联网网关，同时通过所述第一通信电路将所述物联网数据连同所述本节点的标识发送给所述另一物联网节点，以使得所述另一物联网节点发送给所述物联网网关。
11.一种物联网节点，其特征在于，包括：
处理电路、第一通信电路以及第二通信电路，所述第一通信电路以及第二通信电路均耦接所述处理电路；
所述处理电路通过所述第一通信电路获得来自另一物联网节点的物联网数据，通过所述第二通信电路将所述物联网数据发送给物联网网关；
其中，所述第一通信电路的通信速率高于所述第二通信电路的通信速率，所述第二通信电路的通信距离大于所述第一通信电路的通信距离。
12.一种物联网网关，其特征在于，包括：
通信电路；
处理电路，耦接所述通信电路，通过所述通信电路获得来自第二物联网节点的第一物联网数据，并将所述第一物联网数据发送至服务器，所述第一物联网数据是所述第一物联网节点通过所述第二物联网节点转送而得到；
其中，所述处理电路进一步还获得来自所述第一物联网节点的第二物联网数据，并判断所述第一物联网数据和所述第二物联网数据是否指向同一个数据，若指向同一个数据，则取两者中质量较高的一个，将其发送至所述服务器。
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