CN110519868B - 一种本安型双频大功率无线接入设备 - Google Patents

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Abstract

本发明属于以太网设备技术领域，一种本安型双频大功率无线接入设备，包括：电源缓启动模块、本安型DC‑DC电源模块、本安二次保护模块、电源管控模块、ARM架构SoC模块、双频无线基带射频模块、存储模块、时钟模块、Combo口电源管控模块、5电1光PHY芯片模块、Combo口模块和RJ45接口模块。本发明实现了传输率高，满足现代化井下通信的需求。

Description

一种本安型双频大功率无线接入设备
技术领域
本发明属于以太网设备技术领域，尤其涉及一种本安型双频大功率无线接入设备。
背景技术
煤矿综合自动化是煤矿高产、高效和安全生产的保证，而煤矿井下网络平台是实现煤矿综合自动化的基础；目前，我国的许多煤矿都建立了工业以太网，用于井下采煤装备以及井下环境参数的监控；大部分方案都是采取井下有线以太网方式，布置于主要巷道，不能覆盖整个井下；无法实现运动机电装备的监控，比如采煤机、机车等；我国的煤矿综合自动化项目，均没能涵盖综采工作面，不能实现综采装备的远程监控，于是出现了无线接入设备方案来取代有线接入设备方式，采用百兆单频无线网络方式(百兆上行+无线百兆下行)。
目前井下无线接入设备的不足之处主要体现在以下几点：
A、传输速率不高，100兆端口上行通信，下行为只支持IEEE802.11b/g单频2.4G无线设备连接到带有无线收发功能的摄像仪或通信控制设备。
B、IEEE802.11b/g单频2.4G的理论传输速率为54Mbps，上行端口只有100兆，最大吞吐量最高为单向传输20Mbps，双向传输26Mbps，随着井下通信监测技术的发展和设备的增多，所要传输的数据量也在急剧上升，传统的无线接入设备已经不能满足现代化井下通信的需求。
井下所使用的本安电源，对整机功耗和启动冲击电流有明确要求(GB3836.4本安防爆标准)，负载设备功耗一般不允许超过18W，此要求限制了大部分普通无线接入设备在井下的使用。
发明内容
本发明实施例的目的在于提供一种本安型双频大功率无线接入设备，传输率高，满足现代化井下通信的需求。
本发明实施例是这样实现的：
一种本安型双频大功率无线接入设备，包括：电源缓启动模块、本安型DC-DC电源模块、本安二次保护模块、电源管控模块、ARM架构SoC模块、双频无线基带射频模块、存储模块、时钟模块、Combo口电源管控模块、5电1光PHY芯片模块、Combo口模块和RJ45接口模块；
电源缓启动模块外接电源，电源缓启动模块与本安型DC-DC电源模块连接，本安型DC-DC电源模块与电源管控模块连接，电源管控模块与Combo口电源管控模块连接，Combo口电源管控模块与Combo口模块连接，本安型DC-DC电源模块与本安二次保护模块连接，本安型DC-DC电源模块与5电1光PHY芯片模块连接，5电1光PHY芯片模块分别与Combo口模块、RJ45接口模块、电源管控模块和ARM架构SoC模块连接，本安型DC-DC电源模块与ARM架构SoC模块连接，ARM架构SoC模块分别与双频无线基带射频模块、存储模块和时钟模块连接；
电源经由电源缓启动模块、本安型DC-DC电源模块、电源管控模块和本安二次保护模块通过本安型DC-DC电源模块转换出合适的电压分别给ARM架构SoC模块、存储模块、时钟模块、双频无线基带射频模块、光口电源管控电路、5电1光PHY芯片模块供电；ARM架构SoC模块、存储模块、时钟模块、双频无线基带射频模块、5电1光PHY芯片模块电路上电启动完成后，通过光口电源管控电路，依次给每个Combo口模块供电；Combo口模块或RJ45接口模块连接5电1光PHY芯片模块分别用于处理RJ45电信号或光纤光信号，再通过ARM架构SoC模块、双频无线基带射频模块转换成无线射频信号，以完成有线和无线数据的转换，双频无线基带射频模块上连接用于接收或发射无线射频信号的天线；
所述Combo口模块包括1个千兆光电Combo口，RJ45接口模块包括4个千兆RJ45接口，5电1光PHY芯片模块支持有线的1个千兆光电Combo口以及4个千兆RJ45接口的通信，双频无线基带射频模块支持IEEE802.11a/b/g/n/ac双频2.4G、5G无线下行通信，2.4G最高为单向传输200Mbps，双向传输220Mbps，5G最高为单向传输500Mbps，双向传输600Mbps；双频无线基带射频模块的漫游切换时间小于0.5毫秒。
本发明的接入设备传输速率高，1000兆端口上行通信，支持IEEE802.11a/b/g/n/ac双频2.4G、5G无线下行通信，2.4G的理论传输速率为300Mbps，5G的理论传输速率为867Mbps，加上上行端口为1000兆端口，所以最大吞吐量2.4G最高为单向传输200Mbps，双向传输220Mbps，5G最高为单向传输500Mbps，双向传输600Mbps，随着井下通信监测技术的发展和设备的增多，所要传输的数据量也在急剧上升，本发明可完全满足现代化井下通信的需求；另外在井下实现运动机电装备的监控，比如采煤机、机车等，安装本无线接入设备，可以通过无线的方式在无线接入设备之间实现漫游、数据采集、传输视频信号、无线定位等，漫游切换时间小于0.5毫秒，且不会影响语音和视频等的传输，达到无缝漫游的效果；具有传输速度快、性能稳定、可靠性高、信号传输稳定且覆盖范围广、组网方便、便于维护及软件升级等优点。
附图说明
图1是本发明的一种本安型双频大功率无线接入设备示意图。
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：
如图1所示，一种本安型双频大功率无线接入设备，包括：电源缓启动模块、本安型DC-DC电源模块、本安二次保护模块、电源管控模块、ARM架构SoC模块、双频无线基带射频模块、存储模块、时钟模块、Combo口电源管控模块、5电1光PHY芯片模块、Combo口模块和RJ45接口模块；
电源缓启动模块外接电源，电源缓启动模块与本安型DC-DC电源模块连接，本安型DC-DC电源模块与电源管控模块连接，电源管控模块与Combo口电源管控模块连接，Combo口电源管控模块与Combo口模块连接，本安型DC-DC电源模块与本安二次保护模块连接，本安型DC-DC电源模块与5电1光PHY芯片模块连接，5电1光PHY芯片模块分别与Combo口模块、RJ45接口模块、电源管控模块和ARM架构SoC模块连接，本安型DC-DC电源模块与ARM架构SoC模块连接，ARM架构SoC模块分别与双频无线基带射频模块、存储模块和时钟模块连接；
电源经由电源缓启动模块、本安型DC-DC电源模块、电源管控模块和本安二次保护模块通过本安型DC-DC电源模块转换出合适的电压分别给ARM架构SoC模块、存储模块、时钟模块、双频无线基带射频模块、光口电源管控电路、5电1光PHY芯片模块供电；ARM架构SoC模块、存储模块、时钟模块、双频无线基带射频模块、5电1光PHY芯片模块电路上电启动完成后，通过光口电源管控电路，依次给每个Combo口模块供电；Combo口模块或RJ45接口模块连接5电1光PHY芯片模块分别用于处理RJ45电信号或光纤光信号，再通过ARM架构SoC模块、双频无线基带射频模块转换成无线射频信号，以完成有线和无线数据的转换，双频无线基带射频模块上连接用于接收或发射无线射频信号的天线；
所述Combo口模块包括1个千兆光电Combo口(图中的1个WAN口Combo PORT)，RJ45接口模块包括4个千兆RJ45接口(图中的4个LAN口)，5电1光PHY芯片模块支持有线的1个千兆光电Combo口以及4个千兆RJ45接口的通信，双频无线基带射频模块支持IEEE802.11a/b/g/n/ac双频2.4G、5G无线下行通信，2.4G最高为单向传输200Mbps，双向传输220Mbps，5G最高为单向传输500Mbps，双向传输600Mbps；双频无线基带射频模块的漫游切换时间小于0.5毫秒，图中Combo PORT(Combo口)就是一个RJ45和一个fiber module组合在一起的意思。
图1中，一种本安型双频大功率无线接入设备，包括电源缓启动模块、本安型DC-DC电源模块、本安二次保护模块、电源管控模块、ARM架构SoC模块、双频无线基带射频模块、存储模块、时钟模块、Combo口电源管控模块、5电1光PHY芯片模块、Combo口模块、RJ45接口模块等，具体原理如下：
(1)本安电源经由电源缓启动模块，本安型DC-DC电源模块、电源管控模块和本安二次保护模块通过电压转换模块转换出合适的电压分别给ARM架构SoC模块、存储模块、双频无线基带射频模块、光口电源管控电路、5电1光PHY芯片模块供电。
(2)ARM架构SoC模块、存储模块、时钟模块、双频无线基带射频模块、5电1光PHY芯片模块电路上电启动完成后，通过光口电源管控电路，依次给每个光模块供电，尽量减少光模块上电对本安电源的冲击电流影响。
(3)双频无线基带射频模块、存储模块、时钟模块、5电1光PHY芯片模块分别与ARM架构SoC模块连接；Combo口模块或RJ45接口模块连接交换芯片分别用于处理RJ45电信号或光纤光信号，再通过ARM架构SoC模块、无线基带射频模块转换成无线射频信号，以完成有线和无线数据的转换，无线基带射频模块上连接用于接收或发射无线射频信号的天线。
本发明的千兆双频大功率无线接入设备提供最多1个WAN口(1000兆光电Combo口)，4个千兆RJ45电口，利用无线定位技术，实现工业现场设备与人员的定位，为工业生产自动化提供数据支撑，本设备的定位技术在整个定位系统中只是一个无线数据采集者，通过多点定位(多个该设备)探测接收来自无线标签的信号强度，通过软件算法计算出无线标签的距离关系及位置，无线定位精度达到几米以内。利用无线WPA/WPA2/WEP以及距离认证等无线加密技术，保证无线安全，另外端口转发、ARP绑定、DMZ隔离区等多种防火墙功能可保证网络的安全。利用可控的分步上电电路(电源管控模块)，电源管控模块功能与原理也就是上面描述的供电过程，分步给各个单元及光模块上电，避免所有光模块同时上电对本安电源的冲击电流过大，导致本安电源过流保护，解决本千兆双频大功率无线交换电路和多个光模块混合负载过大导致的本安启动保护问题。
本发明的接入设备传输速率高，1000兆端口上行通信，支持IEEE802.11a/b/g/n/ac双频2.4G、5G无线下行通信，2.4G的理论传输速率为300Mbps，5G的理论传输速率为867Mbps，加上上行端口为1000兆端口，所以最大吞吐量2.4G最高为单向传输200Mbps，双向传输220Mbps，5G最高为单向传输500Mbps，双向传输600Mbps，随着井下通信监测技术的发展和设备的增多，所要传输的数据量也在急剧上升，本发明可完全满足现代化井下通信的需求；另外在井下实现运动机电装备的监控，比如采煤机、机车等，安装本无线接入设备，可以通过无线的方式在无线接入设备之间实现漫游、数据采集、传输视频信号、无线定位等，漫游切换时间小于0.5毫秒，且不会影响语音和视频等的传输，达到无缝漫游的效果；具有传输速度快、性能稳定、可靠性高、信号传输稳定且覆盖范围广、组网方便、便于维护及软件升级等优点。
专业术语说明：
SoC：芯片级系统(System on Chip)
PHY：端口物理层(Port Physical Layer)
WAN：广域网(Wide Area Network)
LAN：局域网(Local Area Network)
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用于限制本发明，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 (1)

1.一种本安型双频大功率无线接入设备，其特征在于，包括：电源缓启动模块、本安型DC-DC电源模块、本安二次保护模块、电源管控模块、ARM架构SoC模块、双频无线基带射频模块、存储模块、时钟模块、Combo口电源管控模块、5电1光PHY芯片模块、Combo口模块和RJ45接口模块；
电源缓启动模块外接电源，电源缓启动模块与本安型DC-DC电源模块连接，本安型DC-DC电源模块与电源管控模块连接，电源管控模块与Combo口电源管控模块连接，Combo口电源管控模块与Combo口模块连接，本安型DC-DC电源模块与本安二次保护模块连接，本安型DC-DC电源模块与5电1光PHY芯片模块连接，5电1光PHY芯片模块分别与Combo口模块、RJ45接口模块、电源管控模块和ARM架构SoC模块连接，本安型DC-DC电源模块与ARM架构SoC模块连接，ARM架构SoC模块分别与双频无线基带射频模块、存储模块和时钟模块连接；电源经由电源缓启动模块、本安型DC-DC电源模块、电源管控模块和本安二次保护模块通过本安型DC-DC电源模块转换出合适的电压
电源经由电源缓启动模块、本安型DC-DC电源模块、电源管控模块和本安二次保护模块通过本安型DC-DC电源模块转换出合适的电压分别给ARM架构SoC模块、存储模块、时钟模块、双频无线基带射频模块、光口电源管控电路、5电1光PHY芯片模块供电；ARM架构SoC模块、存储模块、时钟模块、双频无线基带射频模块、5电1光PHY芯片模块电路上电启动完成后，通过光口电源管控电路，依次给每个Combo口模块供电；Combo口模块或RJ45接口模块连接5电1光PHY芯片模块分别用于处理RJ45电信号或光纤光信号，经5电1光PHY芯片模块处理后的RJ45电信号或光纤光信号再通过ARM架构SoC模块、双频无线基带射频模块转换成无线射频信号，以完成有线和无线数据的转换，双频无线基带射频模块上连接用于接收或发射无线射频信号的天线；
所述Combo口模块包括1个千兆光电Combo口，RJ45接口模块包括4个千兆RJ45接口，5电1光PHY芯片模块支持有线的1个千兆光电Combo口以及4个千兆RJ45接口的通信，双频无线基带射频模块支持IEEE802.11a/b/g/n/ac双频2.4G、5G无线下行通信，2.4G最高为单向传输200Mbps,双向传输220Mbps，5G最高为单向传输500Mbps,双向传输600Mbps；双频无线基带射频模块的漫游切换时间小于0.5毫秒。
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