CN107820334B - 一种无线网关 - Google Patents

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Abstract

本发明属于通信领域，提供了一种无线网关。在本发明实施例中，所述无线网关包括主控制器MCU，还包括：至少三个用于作为射频通路来发送或接收LoRa无线通信信号的LoRa天线，以及至少三个用于进行模拟数字的转换以及基带处理过程的LoRa射频芯片，所述LoRa射频芯片与所述LoRa天线一一对应连接；所述主控制器MCU与所述至少三个LoRa射频芯片分别连接；每一个所述无线网关至少包括三个工作频点不同的LoRa射频通路，用于在同一时刻至少同时发送或接收三个无线LoRa无线通信信号。本发明实施例提供的无线网关通过上述方式设计，无需使用SX1301网关芯片作为基带芯片，也无需外部其他节点的参与，即可完成整个无线网络的管理，网关容量规划简单，不易形成干扰，后期维护简单。

Description

一种无线网关
技术领域
本发明属于通信领域，尤其涉及一种无线网关。
背景技术
LoRa是一种基于CSS扩频技术的广域无线传输技术，与其他无线通信技术相比，其能够明显提高解调能力，因此非常适合低功耗、远距离等为特征的通信领域。目前LoRa芯片包括节点射频芯片SX127X系列，基站或网关基带芯片SX1301系列等，承载LoRaWAN标准协议。典型的网关至少包含一个LoRa网关级芯片SX1301，一个主控AP(ApplicationProcessor:应用处理器),一个蜂窝通信的回传模块。在这样一个典型网络中,LoRa WAN的网络管理需要基于IP通路的外部服务器的干预。
但是该方式存在着一些缺陷，尤其是应对网络部署和规划时，无法清晰的按照实际的客户需求提出一个明确的终端支持指标，存在容量规划不易，易形成干扰，后期维护复杂等问题。
发明内容
本发明实施例的目的在于提供一种无线网关，旨在解决目前的无线网购在对网络进行部署和规划时，存在容量不易规划，易形成干扰以及后期维护复杂的问题
为了解决上述技术问题，本发明是这样实现的：一种无线网关，包括主控制器MCU，所述无线网关还包括：
至少三个用于作为射频通路来发送或接收LoRa无线通信信号的LoRa天线，以及
至少三个用于进行模拟数字的转换以及基带处理过程的LoRa射频芯片，所述LoRa射频芯片与所述LoRa天线一一对应连接；
所述主控制器MCU与所述至少三个LoRa射频芯片分别连接；
每一个所述无线网关至少包括三个工作频点不同的LoRa射频通路，用于在同一时刻至少同时发送或接收三个无线LoRa无线通信信号。
进一步的，所述LoRa射频通路的数据在其对应的LoRa射频芯片进行调解后通过UART串口进行汇聚。
进一步的，将所述LoRa无线通信信号在调解前的信号强度和有效用户数据帧在不同的LoRa射频通路到达所述无线网关的时间作为预设关键参数，通过所述UART串口进行透传。
进一步的，通过所述主控制器MCU或云端对接收的数据进行预设计算，得到LoRa通信网络中各LoRa节点的位置信息。
进一步的，所述接收的数据至少包括每个所述LoRa射频芯片的信号强度、解调周期、频率参数、频带宽度、用户数据帧以及对应LoRa天线的安装角度。
进一步的，所述至少三个LoRa天线中至少有一个LoRa天线与其对应的LoRa射频芯片在多个相同的所述无线网关中的频点均设定相同，用于获取多个相同的所述无线网关的预设信息，并进行初始握手。
进一步的，所述频点相同的LoRa天线与其对应的LoRa射频芯片在进行至少两次握手后，所述无线网关根据握手信息进行计算并选择目标射频通路。
进一步的，所述握手信息至少包括所述无线网关的容量信息、通道的使用状况、伪随机计算序列以及上行信号强度。
进一步的，所述无线网关通过所述目标射频通路向能够正确解调其对应的LoRa无线通信信号的终端发起交互信令。
进一步的，LoRa通信网络中各LoRa节点通过与其对应的所述目标射频通路进行通信。
在本发明实施例中，所述无线网关包括主控制器MCU，还包括：至少三个用于作为射频通路来发送或接收LoRa无线通信信号的LoRa天线，以及至少三个用于进行模拟数字的转换以及基带处理过程的LoRa射频芯片，所述LoRa射频芯片与所述LoRa天线一一对应连接；每一个所述无线网关至少包括三个工作频点不同的LoRa射频通路，用于在同一时刻至少同时发送或接收三个无线LoRa无线通信信号。本发明实施例提供的无线网关通过上述方式设计，无需使用SX1301网关芯片作为基带芯片，也无需外部其他节点的参与，即可完成整个无线网络的管理，网关容量规划简单，不易形成干扰，后期维护简单。
附图说明
图1是本发明实施例提供的无线网关的框架结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
以下结合具体实施例对本发明的具体实现进行详细描述：
图1示出了本发明实施例提供的无线网关的框架结构示意图，为了便于说明，仅列出与本发明实施例相关的部分，详述如下：
本发明实施例提供的无线网关，是基于LoRa调制模式的网关，包括主控制器MCU，该无线网关还包括：
至少三个用于作为射频通路来发送或接收LoRa无线通信信号的LoRa天线，以及
至少三个用于进行模拟数字的转换以及基带处理过程的LoRa射频芯片，所述LoRa射频芯片与所述LoRa天线一一对应连接；
所述主控制器MCU与所述至少三个LoRa射频芯片分别连接；
每一个所述无线网关至少包括三个工作频点不同的LoRa射频通路，用于在同一时刻至少同时发送或接收三个无线LoRa无线通信信号。
在本发明实施例中，本发明实施例提供的无线网关通过上述方式设计，无需使用SX1301网关芯片作为基带芯片，也无需外部其他节点的参与，即可完成整个无线网络的管理，网关容量规划简单，不易形成干扰，后期维护简单。
作为本发明一优选实施例，所述LoRa射频通路的数据在其对应的LoRa射频芯片进行调解后通过UART串口进行汇聚。
在本发明实施例中，汇聚即将所有经LoRa射频芯片解调后的数据传输到主控制器MCU上，主控制器MCU使用一个或者多个实时的缓存器队列对解调后的数据进行处理。
作为本发明一优选实施例，将所述LoRa无线通信信号在调解前的信号强度和有效用户数据帧在不同的LoRa射频通路到达所述无线网关的时间作为预设关键参数，通过所述UART串口进行透传。
在本发明实施例中，透传包括将LoRa无线通信信号相关的参数发送到主控制器MCU内部的应用处理器AP，并进行后续的算法分析。
作为本发明一优选实施例，通过所述主控制器MCU或云端对接收的数据进行预设计算，得到LoRa通信网络中各LoRa节点的位置信息。
在本发明实施例中，主控制器MCU或应用处理器AP将接受的数据(包括每个LoRa射频芯片收到的信号强度、解调周期、对应的LoRa天线安装角度、射频芯片配置的频率参数、频带宽度、用户数据帧等)进行预设序列的计算(例如，将三组以上的RSSI使用后方交会法进行空间平面的计算等来进行LoRa节点的定位，或者将不同的LoRa射频芯片收到的用户数据帧中的高频信号的到达时间进行LoRa节点的定位计算)，从而能够基于信号到达无线网关的时间、和或RSSI强度差异、对应的LoRa天线的方位数据(即经纬度和天线仰角等数据)、该无线网关本身的GPS信息，从而计算出对应的LoRa节点的绝对位置信息，该LoRa节点的位置的计算方法的实现也可以延后到云端等其他的计算装置(该无线网关透过IP链路回传到云端等计算装置)上进行解算。
作为本发明一优选实施例，所述接收的数据至少包括每个所述LoRa射频芯片的信号强度、解调周期、频率参数、频带宽度、用户数据帧以及对应LoRa天线的安装角度。
作为本发明一优选实施例，所述至少三个LoRa天线中至少有一个LoRa天线与其对应的LoRa射频芯片在多个相同的所述无线网关中的频点均设定相同，用于获取多个相同的所述无线网关的预设信息，并进行初始握手。
在本发明实施例中，该预设信息即频点相同、LoRa网络的SF扩频因子相同，该LoRa天线与其对应的频点设定相同LoRa的射频芯片的通信通道为锚定通道或锚定信道。
作为本发明一优选实施例，所述频点相同的LoRa天线与其对应的LoRa射频芯片在进行至少两次握手后，所述无线网关根据握手信息进行计算并选择目标射频通路。
在本发明实施例中，在和上述锚定通道的至少两次握手(一个上行信令、一个下行信令)或三次握手(通信的序列为上行信令、下行信令、上行信令)后，该无线网关能够根据自身的容量信息(即时间、频带宽度子频带个数、对应的LoRa射频芯片的个数组成三维资源块的个数，用来决定可以容纳的终端节点的个数)、通道的使用状况、伪随机计算序列、上行信号强度RSSI等进行一个预设的计算，可以以时间优先、子频带优先或者LoRa射频芯片的序列优先等方式进行选择确定当前终端的参数索引，或者以随机的方式进行参数选定，从而选定一个目标射频通路。
作为本发明一优选实施例，所述无线网关通过所述目标射频通路向能够正确解调的终端发起交互信令。
在本发明实施例中，无线网关通过上述目标射频通路将能主动发起(无线网关主动和终端进行通信，即下行通信)交互信令给一个终端(该终端的选择与上述选择目标射频通路的计算过程吻合，是其逆过程)或一组终端或所有能够正确解调其对应的LoRa无线通信信号的终端。
作为本发明一优选实施例，LoRa通信网络中各LoRa节点通过与其对应的所述目标射频通路进行通信，从而大大提升通信的可靠性。
在本发明实施例中，所述无线网关包括主控制器MCU，还包括：至少三个用于作为射频通路来发送或接收LoRa无线通信信号的LoRa天线，以及至少三个用于进行模拟数字的转换以及基带处理过程的LoRa射频芯片，所述LoRa射频芯片与所述LoRa天线一一对应连接；每一个所述无线网关至少包括三个工作频点不同的LoRa射频通路，用于在同一时刻至少同时发送或接收三个无线LoRa无线通信信号。本发明实施例提供的无线网关通过上述方式设计，无需使用SX1301网关芯片作为基带芯片，也无需外部其他节点的参与，即可完成整个无线网络的管理，网关容量规划简单，不易形成干扰，后期维护简单。
本领域技术人员可以理解为上述实施例包括的各个单元只是按照功能逻辑进行划分的，但并不局限于上述的划分，只要能够实现相应的功能即可；另外，各功能单元的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本发明的保护范围。
本领域普通技术人员还可以理解，实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可以在存储于一计算机可读取存储介质中，所述的存储介质，包括ROM/RAM、磁盘、光盘等。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种无线网关，包括主控制器MCU，其特征在于，所述无线网关还包括：
至少三个用于作为射频通路来发送或接收LoRa无线通信信号的LoRa天线，以及
至少三个用于进行模拟数字的转换以及基带处理过程的LoRa射频芯片，所述LoRa射频芯片与所述LoRa天线一一对应连接；
所述主控制器MCU与所述至少三个LoRa射频芯片分别连接；
每一个所述无线网关至少包括三个工作频点不同的LoRa射频通路，用于在同一时刻至少同时发送或接收三个无线LoRa无线通信信号。
2.根据权利要求1所述的无线网关，其特征在于，所述LoRa射频通路的数据在其对应的LoRa射频芯片进行调解后通过UART串口进行汇聚。
3.根据权利要求2所述的无线网关，其特征在于，将所述LoRa无线通信信号在调解前的信号强度和有效用户数据帧在不同的LoRa射频通路到达所述无线网关的时间作为预设关键参数，通过所述UART串口进行透传。
4.根据权利要求3所述的无线网关，其特征在于，通过所述主控制器MCU或云端对接收的数据进行预设计算，得到LoRa通信网络中各LoRa节点的位置信息。
5.根据权利要求4所述的无线网关，其特征在于，所述接收的数据至少包括每个所述LoRa射频芯片的信号强度、解调周期、频率参数、频带宽度、用户数据帧以及对应LoRa天线的安装角度。
6.根据权利要求1所述的无线网关，其特征在于，所述至少三个LoRa天线中至少有一个LoRa天线与其对应的LoRa射频芯片在多个相同的所述无线网关中的频点均设定相同，用于获取多个相同的所述无线网关的预设信息，并进行初始握手。
7.根据权利要求6所述的无线网关，其特征在于，所述频点相同的LoRa天线与其对应的LoRa射频芯片在进行至少两次握手后，所述无线网关根据握手信息进行计算并选择目标射频通路。
8.根据权利要求7所述的无线网关，其特征在于，所述握手信息至少包括所述无线网关的容量信息、通道的使用状况、伪随机计算序列以及上行信号强度。
9.根据权利要求8所述的无线网关，其特征在于，所述无线网关通过所述目标射频通路向能够正确解调其对应的LoRa无线通信信号的终端发起交互信令。
10.根据权利要求9所述的无线网关，其特征在于，LoRa通信网络中各LoRa节点通过与其对应的所述目标射频通路进行通信。
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