CN110445529B - 一种卫星物联网网关站及信息传输方法 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种卫星物联网网关站及其传输方法，属于物联网技术领域；一种卫星物联网网关站包括至少一个并联的多通道网关设备，所述多通道网关设备包括多信道网关模块、网络模块、射频分合路器和电源模块；其中，多信道网关模块用于卫星物联网信息与基带信息的转换，接收射频通道的卫星物联网信息解码解调成基带信息通过网络接口传输至地面网，接收地面网的基带信息并调制编码成卫星物联网信息格式通过射频单元和卫星天线传输至卫星；本发明的有益效果是：采用了低成本集成化的多通道物联网网关设计解决了海量即百万级广域大规模卫星物联网数据汇集和落地，并通过多通道集成、多网关站设备级联，大大降低了网关站的硬件建设和维护费用。
Description
技术领域
本发明涉及物联网技术领域，具体涉及一种卫星物联网网关站及信息传输方法。
背景技术
现有的物联网主要是基于运营商地面公共移动通信网络或者自建网关搭建的近距离的封闭物联网络，物联网终端利用VHF\UHF等几百MHz的较低频率实现短距离的无线通信；其必须依赖运营商地面网络或者接入网关，在偏远地区、海洋、空中等区域，在运营商地面网络无法覆盖、或者无法布置接入网关的区域，将不能提供物联网的通信连接。
现有技术中的卫星通信的广域物联网海量的远程卫星物联网的信息汇聚和落地是一直难以克服的难题，且落地之后，难以解决，将经卫星传输来的远端物联网终端信息由地面网络的转发至云服务器，并通过云服务器将信息传输至最终用户的传输问题。
发明内容
为了解决现有技术中的广域物联网通讯信息汇聚、落地和传输难的问题，提供了一种卫星物联网网关站及信息传输方法。
一种卫星物联网网关站，包括多个相并联的多通道网关设备，所述多通道网关设备包括射频分合路器、多信道网关模块、网络模块和电源模块；
接收信息时，射频分合路器用于接收卫星射频单元发送的卫星物联网信息，并分路给多信道网关模块；发送信息时，射频分合路器用于将多信道网关模块发来的卫星物联网信息合路后，传输至卫星射频单元；
接收信息时，多信道网关模块将自射频分合路器接收的卫星物联网信息解码解调为基带信息，再通过网络接口传输至地面网络；发送信息时，接收地面网络的基带信息并调制编码成卫星物联网信息格式，通过卫星射频单元、卫星通信天线传输至通讯卫星；
接收信息时，网络模块用于将多信道网关模块解调的基带信息汇集后传输至地面网络；发送信息时，网络模块用于将地面网络传来的基带信息调制后发送给至多信道网关模块；
电源模块分别用于给多信道网关模块、网络模块和射频分合路器供电；
所述多信道网关模块包括对外接口、卫星物联网通信模块、多通道卫星物联网网关模块；
其中对外接口用于实现与网络模块和射频分合路器的信息传输；
卫星物联网通信模块用于实现卫星物联网信息与基带信号的转换；
多通道卫星物联网网关模块用于完成多路通信模块的信息分配和传输；
接入的网关通道连接在地面局域网内，并通过地面网络通过互联网传输至云服务器；所述云服务器上设有网控服务器，所述网控服务器根据网关接入数量和频率带宽资源来判断一个网关通道是否已经拥塞，若出现拥塞，则将新请求按约定顺序依次启用空闲通道，反之则不必启动空闲通道；若一个网关站的所有空闲通道都被占用，网控服务器会启用下一个卫星物联网网关站。
进一步地，所述卫星物联网通信模块包括多任务处理单元，所述多任务单元的分别连接FLASH模块、指示灯模块、时钟模块、看门狗模块、RS232/RS485收发器模块和网络接口模块；所述RS232/RS485收发器模块还通过数据接口模块与电源模块相连通，卫星物联网网关模块通过网络接口模块与多任务处理单元相连接；卫星物联网网关模块由多个卫星物联网网关信道模块并联组成，卫星物联网网关信道模块进行卫星物联网信息与基带信号的转换。
进一步地，所述多信道网关模块上并联设有8个不同频率的卫星物联网信道模块，各卫星物联网信道模块组成一个完整的网管模块的频段，当有信号接入时采用频率划分子通信单元。
进一步地，由多个相并联的多通道网关设备实现通讯卫星与地面网络之间的信息交互，所述多通道网关设备包括射频分合路器、多信道网关模块、网络模块和电源模块；
接收信息时，射频分合路器用于接收卫星射频单元的卫星物联网信息并分路给多信道网关模块；发送信息时，射频分合路器用于将多信道网关模块的卫星物联网信息合路后，传输至卫星射频单元；
接收信息时，多信道网关模块将自射频分合路器接收的卫星物联网信息解码解调为基带信息，再通过网络接口传输至地面网络；发送信息时，接收地面网络的基带信息并调制编码成卫星物联网信息格式，通过卫星射频单元、卫星通信天线传输至卫星；
接收信息时，网络模块用于将多信道网关模块解调的基带信息汇集后传输至地面网络；发送信息时，网络模块用于将地面网络传来的基带信息调制后发送给至多信道网关模块；
电源模块分别用于给多信道网关模块、网络模块和射频分合路器供电；
所述多信道网关模块包括对外接口、卫星物联网通信模块、多通道卫星物联网网关模块；
其中对外接口用于实现与网络模块和射频分合路器的信息传输；
卫星物联网通信模块用于实现卫星物联网信息与基带信号的转换；
多通道卫星物联网网关模块用于完成多路通信模块的控制和信息传输；
接入的网关通道连接在地面局域网内，并通过地面网络通过互联网传输至云服务器；所述云服务器上设有网控服务器，所述网控服务器根据网关接入数量和频率带宽资源来判断一个网关通道是否已经拥塞，若出现拥塞，则将新请求按约定顺序依次启用空闲通道，反之则不必启动空闲通道；若一个网关站的所有空闲通道都被占用，网控服务器会启用下一个卫星物联网网关站。
进一步地，所述射频分和路器将接收到的信号传输至卫星物联网模块，卫星物联网模块通过对外数据接口与外部地面网络接口相连通，外部地面网络接口将信息通过互联网传输至云服务中心的网控服务器，网控服务器利用信息标记识别用户信息，再通过地面互联网将物联网信息传输到指定的客户端；
或者，用户通过客户端向云服务中心网控服务器申请信息采集，网控服务器将请求传输至卫星物联网网关站，并指定卫星物联网网关与客户需要采集信息的卫星物联网终端开通与通讯卫星的连接，并将其接收的指定传感器的数据通过卫星物联网网关站接收，然后由地面网络传输至云服务中心，再转发给发起采集信号的用户端。
进一步地，一个所述卫星物联网通信模块的物联网终端接入量小于2000个；若同时工作的终端数量增加到2000个以上或者传输速率较大超过120kbps时，则将另一需要通信的终端接入同一网关或不同网关空闲通道。
进一步地，启动下一个卫星物联网网关站时，若为被认证的网内用户，则可以与同步轨道卫星完成对接，否则拒绝接入；所述网内认证为用来识别和物联网终端之间接入的网络识别号。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：与传统采用VSAT卫星通信的物联网传输模式相比，采用了低成本集成化的多通道物联网网关设计解决了海量(百万级)广域大规模卫星物联网数据汇集和落地，并通过多通道集成、多网关站设备级联，大大降低了网关站的硬件建设和维护费用；采用物理网网关和云服务器的设计，有效的降低了网关站软件的建设和维护费用；与传统物联网业务相比，实现了广域即卫星覆盖范围内的远程数据采集和调用。
附图说明
通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为本发明的卫星物联网网关站组成结构示意图；
图2为本发明的多信道网关模块组成结构示意图；
图3为本发明的卫星物联网信道模块组成结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与发明相关的部分。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。
参照图1-3，一种卫星物联网网关站，包括多个相并联的多通道网关设备，所述多通道网关设备包括射频分合路器、多信道网关模块、网络模块和电源模块；
接收信息时，射频分合路器用于接收卫星射频单元的卫星物联网信息并分路给多信道网关模块；发送信息时，射频分合路器用于将多信道网关模块的卫星物联网信息合路后，传输至卫星射频单元；
接收信息时，多信道网关模块将自射频分合路器接收的卫星物联网信息解码解调为基带信息，再通过网络接口传输至地面网络；发送信息时，接收地面网络的基带信息并调制编码成卫星物联网信息格式，通过卫星射频单元、卫星通信天线传输至卫星；
接收信息时，网络模块用于将多信道网关模块解调的基带信息汇集后传输至地面网络；发送信息时，网络模块用于将地面网络传来的基带信息调制后发送给至多信道网关模块。
电源模块分别用于给多信道网关模块、网络模块和射频分合路器供电；通过低成本的多通道模块、多通道网关的集成设计和多个网关站设备的级联，解决了传统卫星物联网网关站接入终端数量受限，成本随网络规模和业务规模增加而积聚上升的问题；采用物联网网关站和云服务器的配置，实现了自动信道分配和建立，有效的利用了云服务器和互联网解决了网关站物联网网管随网络规模增大而所需的硬件资源成本增加的问题，实现了的信息通过卫星链路接入至网关站，并由物联网网关站传输至地面网络，并通过云服务器将远端物联网采集的信息转发给用户的广域物联网信息的传输模式。
如图2所示，多信道网关模块包括对外接口、卫星物联网通信模块、多通道卫星物联网网关模块；
其中对外接口用于实现与网络模块和射频分合路器的信息传输；
卫星物联网通信模块用于实现卫星物联网信息与基带信号的转换；
多通道卫星物联网网关模块用于完成多路通信模块的控制和信息传输；
接入的网关通道连接在地面局域网内，并通过地面网络通过互联网传输至云服务器；所述云服务器上设有网控服务器，所述网控服务器根据网关接入数量和频率带宽资源来判断一个网关通道是否已经拥塞，若出现拥塞，则将新请求按约定顺序依次启用空闲通道，反之则不必启动空闲通道；若一个网关站的所有空闲通道都被占用，网控服务器会启用下一个卫星物联网网关站。
如图3所示，卫星物联网通信模块包括多任务处理单元，所述多任务单元的分别连接FLASH模块、指示灯模块、时钟模块、看门狗模块、RS232/RS485收发器模块和网络接口模块；所述RS232/RS485收发器模块还通过数据接口模块与电源模块相连通，卫星物联网网关模块通过网络接口模块与多任务处理单元相连接；卫星物联网网关模块由多个卫星物联网网关信道模块并联组成，卫星物联网网关信道模块进行卫星物联网信息与基带信号的转换。
多信道网关模块上并联设有多个不同频率的卫星物联网信道模块，各卫星物联网信道模块组成一个完整的网管模块的频段，当有信号接入时采用频率划分子通信单元。
一种卫星物联网信息传输方法，包括多个相并联的多通道网关设备，多通道网关设备包括射频分合路器、多信道网关模块、网络模块和电源模块；
接收信息时，射频分合路器用于接收卫星射频单元的卫星物联网信息并分路给多信道网关模块；发送信息时，射频分合路器用于将多信道网关模块的卫星物联网信息合路后，传输至卫星射频单元；
接收信息时，多信道网关模块将自射频分合路器接收的卫星物联网信息解码解调为基带信息，再通过网络接口传输至地面网络；发送信息时，接收地面网络的基带信息并调制编码成卫星物联网信息格式，通过卫星射频单元、卫星通信天线传输至卫星；
接收信息时，网络模块用于将多信道网关模块解调的基带信息汇集后传输至地面网络；发送信息时，网络模块用于将地面网络传来的基带信息调制后发送给至多信道网关模块。
电源模块分别用于给多信道网关模块、网络模块和射频分合路器供电。
射频分和路器将接收到的信号传输至卫星物联网模块，卫星物联网模块通过对外数据接口与外部地面网络接口相连通，外部地面网络接口将信息通过互联网传输至云服务中心的网控服务器，网控服务器利用信息标记识别用户信息，通过地面互联网将信息传输到指定的客户端；
或者用户客户端通过移动端APP向云服务中心网控服务器申请信息采集，网控服务器将请求传输至卫星物联网网关站，并指定卫星物联网网关与客户需要采集信息的卫星物联网终端开通卫星连接，并将指定传感器的数据通过物联网终端站接口收集后，通过射频单元发射至卫星，并由卫星物联网网关站接收后由地面网络传输至云服务中心，再转发给发起采集信号的用户端。
多信道网关模块包括对外接口、卫星物联网通信模块、多通道卫星物联网网关模块；
其中对外接口用于实现与网络模块和射频分合路器的信息传输；
卫星物联网通信模块用于实现卫星物联网信息与基带信号的转换；
多通道卫星物联网网关模块用于完成多路通信模块的控制和信息传输。
一个卫星物联网通信模块的物联网终端接入量小于2000个；若同时工作的终端数量增加到2000个以上或者传输速率较大超过120kbps时，则将另一需要通信的终端接入同一网关或不同网关空闲通道；接入的网关通道连接在地面局域网内，并通过地面网络通过互联网传输至云服务器。
云服务器上设有网控服务器，网控服务器根据网关接入数量和频率带宽资源来判断一个网关通道是否已经拥塞，若出现拥塞，则将新请求按约定顺序依次启用空闲通道，反之则不必启动空闲通道；若一个网关站的所有空闲通道都被占用，网控服务器会启用下一个卫星物联网网关站。
启动下一个卫星物联网网关站时，若为被认证的网内用户，则可以与同步轨道卫星完成对接，否则拒绝接入；网内认证为用来识别和物联网终端之间接入的网络识别号。
以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。
Claims (7)
1.一种卫星物联网网关站，其特征在于：包括多个相并联的多通道网关设备，所述多通道网关设备包括射频分合路器、多信道网关模块、网络模块和电源模块；
接收信息时，射频分合路器用于接收卫星射频单元发送的卫星物联网信息，并分路给多信道网关模块；发送信息时，射频分合路器用于将多信道网关模块发来的卫星物联网信息合路后，传输至卫星射频单元；
接收信息时，多信道网关模块将自射频分合路器接收的卫星物联网信息解码解调为基带信息，再通过网络接口传输至地面网络；发送信息时，接收地面网络的基带信息并调制编码成卫星物联网信息格式，通过卫星射频单元、卫星通信天线传输至通讯卫星；
接收信息时，网络模块用于将多信道网关模块解调的基带信息汇集后传输至地面网络；发送信息时，网络模块用于将地面网络传来的基带信息调制后发送给至多信道网关模块；
电源模块分别用于给多信道网关模块、网络模块和射频分合路器供电；
所述多信道网关模块包括对外接口、卫星物联网通信模块、多通道卫星物联网网关模块；
其中对外接口用于实现与网络模块和射频分合路器的信息传输；
卫星物联网通信模块用于实现卫星物联网信息与基带信号的转换；
多通道卫星物联网网关模块用于完成多路通信模块的信息分配和传输；
接入的网关通道连接在地面局域网内，并通过地面网络通过互联网传输至云服务器；所述云服务器上设有网控服务器，所述网控服务器根据网关接入数量和频率带宽资源来判断一个网关通道是否已经拥塞，若出现拥塞，则将新请求按约定顺序依次启用空闲通道，反之则不必启动空闲通道；若一个网关站的所有空闲通道都被占用，网控服务器会启用下一个卫星物联网网关站。
2.根据权利要求1所述的一种卫星物联网网关站，其特征在于：
所述卫星物联网通信模块包括多任务处理单元，所述多任务处理 单元分别连接FLASH模块、指示灯模块、时钟模块、看门狗模块、RS232/RS485收发器模块和网络接口模块；所述RS232/RS485收发器模块还通过数据接口模块与电源模块相连通，卫星物联网网关模块通过网络接口模块与多任务处理单元相连接；卫星物联网网关模块由多个卫星物联网网关信道模块并联组成，卫星物联网网关信道模块进行卫星物联网信息与基带信号的转换。
3.根据权利要求1所述的一种卫星物联网网关站，其特征在于：
所述多信道网关模块上并联设有8个不同频率的卫星物联网信道模块，各卫星物联网信道模块组成一个完整的网管模块的频段，当有信号接入时采用频率划分子通信单元。
4.一种卫星物联网信息传输方法，其特征在于：包括以下操作：
由多个相并联的多通道网关设备实现通讯卫星与地面网络之间的信息交互，所述多通道网关设备包括射频分合路器、多信道网关模块、网络模块和电源模块；
接收信息时，射频分合路器用于接收卫星射频单元的卫星物联网信息并分路给多信道网关模块；发送信息时，射频分合路器用于将多信道网关模块的卫星物联网信息合路后，传输至卫星射频单元；
接收信息时，多信道网关模块将自射频分合路器接收的卫星物联网信息解码解调为基带信息，再通过网络接口传输至地面网络；发送信息时，接收地面网络的基带信息并调制编码成卫星物联网信息格式，通过卫星射频单元、卫星通信天线传输至卫星；
接收信息时，网络模块用于将多信道网关模块解调的基带信息汇集后传输至地面网络；发送信息时，网络模块用于将地面网络传来的基带信息调制后发送给至多信道网关模块；
电源模块分别用于给多信道网关模块、网络模块和射频分合路器供电；
所述多信道网关模块包括对外接口、卫星物联网通信模块、多通道卫星物联网网关模块；
其中对外接口用于实现与网络模块和射频分合路器的信息传输；
卫星物联网通信模块用于实现卫星物联网信息与基带信号的转换；
多通道卫星物联网网关模块用于完成多路通信模块的控制和信息传输；
接入的网关通道连接在地面局域网内，并通过地面网络通过互联网传输至云服务器；所述云服务器上设有网控服务器，所述网控服务器根据网关接入数量和频率带宽资源来判断一个网关通道是否已经拥塞，若出现拥塞，则将新请求按约定顺序依次启用空闲通道，反之则不必启动空闲通道；若一个网关站的所有空闲通道都被占用，网控服务器会启用下一个卫星物联网网关站。
5.根据权利要求4所述的一种卫星物联网信息传输方法，其特征在于：
所述射频分和路器将接收到的信号传输至卫星物联网模块，卫星物联网模块通过对外数据接口与外部地面网络接口相连通，外部地面网络接口将信息通过互联网传输至云服务中心的网控服务器，网控服务器利用信息标记识别用户信息，再通过地面互联网将物联网信息传输到指定的客户端；
或者，用户通过客户端向云服务中心网控服务器申请信息采集，网控服务器将请求传输至卫星物联网网关站，并指定卫星物联网网关与客户需要采集信息的卫星物联网终端开通与通讯卫星的连接，并将其接收的指定传感器的数据通过卫星物联网网关站接收，然后由地面网络传输至云服务中心，再转发给发起采集信号的用户端。
6.根据权利要求4所述的一种卫星物联网信息传输方法，其特征在于：一个所述卫星物联网通信模块的物联网终端接入量小于2000个；若同时工作的终端数量增加到2000个以上或者传输速率较大超过120kbps时，则将另一需要通信的终端接入同一网关或不同网关空闲通道。
7.根据权利要求6所述的一种卫星物联网信息传输方法，其特征在于：启动下一个卫星物联网网关站时，若为被认证的网内用户，则可以与同步轨道卫星完成对接，否则拒绝接入；所述网内认证为用来识别和物联网终端之间接入的网络识别号。
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