CN114374584A - 一种基于5g的无线融合超级智能网关 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及物联网技术领域，且公开了一种基于5G的无线融合超级智能网关应用于终端设备数据业务流，终端设备数据业务流包括应用层、接入层和终端层，所述应用层包括云平台服务。该基于5G的无线融合超级智能网关，采用5G网络使得网关最高速率可以达到4G的100倍，实现10Gb/秒的峰值速率、超低的空口时延可以低到1毫秒，仅相当于4G的十分之一、海量连接，在每平方公里可以达到100万的连接数，与4G相比用户容量可以大大增加，且网关集成RS485串口、USB接口、千兆网口、5G通信模组、LORA通信模组、蓝牙、WIFI、高频处理器高内存及存储，集成各种常用和通用工业通信接口，满足配电室内大量的终端通信接口要求。
Description
技术领域
本发明涉及物联网技术领域，具体为一种基于5G的无线融合超级智能网关。
背景技术
随着近年来物联网技术的不断推进和发展，各个领域中已接入非常多的物联网终端设备，比如国家电网配电，智能城市建设等众多领域，面向电力配电站中所使用的大量终端设备都依赖于网络通信网关，此类网关集中采集集中器，融合终端，局方和视频等数据，转发至云管理平台服务，是现代电力配电物联网技术的重要组成部分，因此需要通信网关拥有强大的运算性能和集中各种接口的强大功能。
普通的网络通信网关都采用如下设计：1)采用GPRS/2G/3G/4G无线通信模组传输数据；2)仅集中有线网口，USB口和WIFI功能；3)设备性能仅几百兆赫兹，运算能力不足内存和存储空间偏小；因此类网关存在如下几个方面的问题：1.对接终端设备容量不够多，传输数据时延偏高，网络带宽有限；2.部分配电站在地下一层甚至更深入地下，对设备的信号屏蔽非常强，网关无线信号太弱不能稳定入网；3.对配电站内部各种通信终端的接口匹配不足，没有集成如WIFI蓝牙，LORA串口等各种通信接口；4.大量安装会造成使用成本高，组网复杂通信不稳定，施工配置要求高等因素；因此急需一款能解决以上问题的一种无线融合超级智能网关设备。
发明内容
(一)解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明提供了一种基于5G的无线融合超级智能网关，具备速率等优点，解决了上述背景技术中提出的问题。
(二)技术方案
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于5G的无线融合超级智能网关，应用于终端设备数据业务流，终端设备数据业务流包括应用层、接入层和终端层，所述应用层包括云平台服务；
所述接入层包括5G网络；
所述终端层包括5G无线融合超级智能网关；
所述5G无线融合超级智能网关包括设备硬件控制系统，所述设备硬件控制系统包括CPU，所述CPU的输入端5G通信模组的输出端电连接，所述5G通信模组的输入端CPU的输出端电连接，所述CPU的输入端与以太网接口的输出端电连接，所述以太网接口的输入端与CPU的输出端电连接，所述CPU的输入端与RS485串口的输出端电连接，所述RS485串口的输入端与CPU的输出端电连接，所述CPU的输入端与USB接口的输出端电连接，所述USB接口的输入端与CPU的输出端电连接，所述CPU的输入端与WIFI模块的输出端电连接，所述WIFI模块的输入端与CPU的输出端电连接，所述CPU的输入端与蓝牙模块的输出端电连接，所述蓝牙模块的输入端与CPU的输出端电连接，所述CPU的输入端与LORA通信模组的输出端电连接，所述LORA通信模组的输入端与CPU的输出端电连接，所述CPU的输入端与指示灯的输出端电连接，所述指示灯的输入端与CPU的输出端电连接，所述CPU的输入端与电源控制模块的输出端电连接，所述电源控制模块的输入端与CPU的输出端电连接。
优选的，所述终端设备数据业务流包括以下方法：
1)、5G无线通信模块驻留到5G基站入网；
2)、根据配置IP地址或域名接入对应的云管理物联网平台；
3)、通过设备自带RS485串口、USB接口、以太网接口、LORA通信模组、蓝牙模块、WIFI模块等对接终端后，同云管理平台进行数据通信。。
优选的，所述指示灯的数量为九个，九个所述指示灯分别作用为一个电源灯指示、一个系统允许状态指示、一个5G状态指示、一个WIFI状态指示、一个蓝牙状态指示、一个LORA状态指示和三个以太网状态指示。
优选的，所述5G通信模组采用miniPCIE接插件方式安装，基于3GPP R15标准的多模芯片，支持Sub6G全频段覆盖。
优选的，所述WIFI模块直接与相关模块和CPU主控关联，模块可同时在2.4G和5G两个频段间提供无线服务，遵从802.11ac Wave2协议标准，能提供双空间流1.2Gbps的无线传输速率。
优选的，所述蓝牙模块支持版本向下兼容，通过蓝牙对接匹配后关联通讯，将终端的数据采集后通过5G通信模组传输。
优选的，所述LORA通信模组支持以LORA网关方式对接、支持中远距离无线传输、支持调整信道功率和地址来匹配LORA终端设备并将终端设备的数据采集转发。
(三)有益效果
与现有技术相比，本发明提供了一种基于5G的无线融合超级智能网关，具备以下有益效果：
该基于5G的无线融合超级智能网关，采用5G网络使得网关最高速率可以达到4G的100倍，实现10Gb/秒的峰值速率、超低的空口时延可以低到1毫秒，仅相当于4G的十分之一、海量连接，在每平方公里可以达到100万的连接数，与4G相比用户容量可以大大增加，且网关集成RS485串口、USB接口、千兆网口、5G通信模组、LORA通信模组、蓝牙、WIFI、高频处理器高内存及存储，集成各种常用和通用工业通信接口，满足配电室内大量的终端通信接口要求。
附图说明
图1为本发明系统示意图；
图2为本发明流程示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-2，本发明提供一种技术方案：一种基于5G的无线融合超级智能网关，应用于终端设备数据业务流，终端设备数据业务流包括应用层、接入层和终端层，应用层包括云平台服务；
接入层包括5G网络；
终端层包括5G无线融合超级智能网关；
5G无线融合超级智能网关包括设备硬件控制系统，设备硬件控制系统包括CPU，CPU采用高通IPQ高性能系列芯片方案，多核高主频ARM架构，可以集成高容量存储及硬件接口配置，满足大量数据的传输性能需求；
CPU的输入端5G通信模组的输出端电连接，5G通信模组的输入端CPU的输出端电连接；
CPU的输入端与以太网接口的输出端电连接，以太网接口的输入端与CPU的输出端电连接，网关集成多个千兆以太网LAN口，一个千兆以太网WAN口，供有线传输数据使用；
CPU的输入端与RS485串口的输出端电连接，RS485串口的输入端与CPU的输出端电连接，CPU的输入端与USB接口的输出端电连接，USB接口的输入端与CPU的输出端电连接，网关集成了RS485、USB口，均直接与CPU关联，可对接RS485及常用串口协议通信，USB口可扩展连接使用；
CPU的输入端与WIFI模块的输出端电连接，WIFI模块的输入端与CPU的输出端电连接，CPU的输入端与蓝牙模块的输出端电连接，蓝牙模块的输入端与CPU的输出端电连接，CPU的输入端与LORA通信模组的输出端电连接，LORA通信模组的输入端与CPU的输出端电连接，网关集成了多种无线模块，WIFI模块、蓝牙模块、LORA通信模组，满足多种无线环境的使用要求；
CPU的输入端与指示灯的输出端电连接，指示灯的输入端与CPU的输出端电连接；
网关可配备相应的智能算法模块，该模块直接与CPU关联处理，主芯片强大的运算能力支持下，可以处理部分的AI运算算法，不需要重新部署专业的运算设备，达到满足此类场景的需求；
CPU的输入端与电源控制模块的输出端电连接，电源控制模块的输入端与CPU的输出端电连接，网关采用220V/50Hz交流电供电，通过IO口控制多个模块电源开关，满足众多设备接入后的性能和功耗要求，且通过CPU的控制关联各个模组电源接口，一对一的模组电源开关，达到精准稳定控制模块供电功能，可实时控制模块监测状态及时发现故障问题上报至云端；
终端设备数据业务流包括以下方法：
1)、5G无线通信模块驻留到5G基站入网；
2)、根据配置IP地址或域名接入对应的云管理物联网平台；
3)、通过设备自带RS485串口、USB接口、以太网接口、LORA通信模组、蓝牙模块、WIFI模块等对接终端后，同云管理平台进行数据通信；
指示灯的数量为九个，九个指示灯分别作用为一个电源灯指示、一个系统允许状态指示、一个5G状态指示、一个WIFI状态指示、一个蓝牙状态指示、一个LORA状态指示和三个以太网状态指示，通过设置指示灯，使网关配备了灯态显示，多个绿色指示灯指示系统运行状态，通过IO口来控制状态，设备所处环境比较封闭，采用明亮的指示灯显示状态便于安装及维护时的排查故障，提升使用效率；
5G通信模组采用miniPCIE接插件方式安装，基于3GPP R15标准的多模芯片，支持Sub6G全频段覆盖，支持4G/5G双模，能获得超光纤宽带的体验，支持NSA与SA多模组网，可以够适应不同运营商的网络条件，同时可兼容多种不同类型模块使用，方便更换和使用，入网效率高且稳定不断网；
WIFI模块直接与相关模块和CPU主控关联，模块可同时在2.4G和5G两个频段间提供无线服务，遵从802.11ac Wave2协议标准，能提供双空间流1.2Gbps的无线传输速率，支持Open、WEP 64/128-bit、WPA、WPA2、802.1x无线安全模式，支持信道和功率的自动调整，提高网络的稳定型；
蓝牙模块支持版本向下兼容，通过蓝牙对接匹配后关联通讯，将终端的数据采集后通过5G通信模组传输，LORA通信模组支持以LORA网关方式对接、支持中远距离无线传输、支持调整信道功率和地址来匹配LORA终端设备并将终端设备的数据采集转发；
设备USB接口和RS485串口，及三个千兆以太网接口，USB接口可连接各种USB设备来扩展或对接终端设备，RS485能够对接不同类型的串口设备，通过USB接口或RS485将数据通过5G无线网络转发至云管理服务平台，以太网口便于将含有有线网口终端设备传输数据至云管理服务平台。
综上所述，该基于5G的无线融合超级智能网关，采用5G网络使得网关最高速率可以达到4G的100倍，实现10Gb/秒的峰值速率、超低的空口时延可以低到1毫秒，仅相当于4G的十分之一、海量连接，在每平方公里可以达到100万的连接数，与4G相比用户容量可以大大增加，且网关集成RS485串口、USB接口、千兆网口、5G通信模组、LORA通信模组、蓝牙、WIFI、高频处理器高内存及存储，集成各种常用和通用工业通信接口，满足配电室内大量的终端通信接口要求。
本系统中涉及到的相关模块均为硬件系统模块或者为现有技术中计算机软件程序或协议与硬件相结合的功能模块，该功能模块所涉及到的计算机软件程序或协议的本身均为本领域技术人员公知的技术，其不是本系统的改进之处；本系统的改进为各模块之间的相互作用关系或连接关系，即为对系统的整体的构造进行改进，以解决本系统所要解决的相应技术问题。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (7)
1.一种基于5G的无线融合超级智能网关，应用于终端设备数据业务流，终端设备数据业务流包括应用层、接入层和终端层，其特征在于：
所述应用层包括云平台服务；
所述接入层包括5G网络；
所述终端层包括5G无线融合超级智能网关；
所述5G无线融合超级智能网关包括设备硬件控制系统，所述设备硬件控制系统包括CPU，所述CPU的输入端5G通信模组的输出端电连接，所述5G通信模组的输入端CPU的输出端电连接，所述CPU的输入端与以太网接口的输出端电连接，所述以太网接口的输入端与CPU的输出端电连接，所述CPU的输入端与RS485串口的输出端电连接，所述RS485串口的输入端与CPU的输出端电连接，所述CPU的输入端与USB接口的输出端电连接，所述USB接口的输入端与CPU的输出端电连接，所述CPU的输入端与WIFI模块的输出端电连接，所述WIFI模块的输入端与CPU的输出端电连接，所述CPU的输入端与蓝牙模块的输出端电连接，所述蓝牙模块的输入端与CPU的输出端电连接，所述CPU的输入端与LORA通信模组的输出端电连接，所述LORA通信模组的输入端与CPU的输出端电连接，所述CPU的输入端与指示灯的输出端电连接，所述指示灯的输入端与CPU的输出端电连接，所述CPU的输入端与电源控制模块的输出端电连接，所述电源控制模块的输入端与CPU的输出端电连接。
2.根据权利要求1所述的一种基于5G的无线融合超级智能网关，其特征在于：所述终端设备数据业务流包括以下方法：
1)、5G无线通信模块驻留到5G基站入网；
2)、根据配置IP地址或域名接入对应的云管理物联网平台；
3)、通过设备自带RS485串口、USB接口、以太网接口、LORA通信模组、蓝牙模块、WIFI模块等对接终端后，同云管理平台进行数据通信。
3.根据权利要求1所述的一种基于5G的无线融合超级智能网关，其特征在于：所述指示灯的数量为九个，九个所述指示灯分别作用为一个电源灯指示、一个系统允许状态指示、一个5G状态指示、一个WIFI状态指示、一个蓝牙状态指示、一个LORA状态指示和三个以太网状态指示。
4.根据权利要求1所述的一种基于5G的无线融合超级智能网关，其特征在于：所述5G通信模组采用miniPCIE接插件方式安装，基于3GPP R15标准的多模芯片，支持Sub6G全频段覆盖。
5.根据权利要求1所述的一种基于5G的无线融合超级智能网关，其特征在于：所述WIFI模块直接与相关模块和CPU主控关联，模块可同时在2.4G和5G两个频段间提供无线服务，遵从802.11ac Wave2协议标准，能提供双空间流1.2Gbps的无线传输速率。
6.根据权利要求1所述的一种基于5G的无线融合超级智能网关，其特征在于：所述蓝牙模块支持版本向下兼容，通过蓝牙对接匹配后关联通讯，将终端的数据采集后通过5G通信模组传输。
7.根据权利要求1所述的一种基于5G的无线融合超级智能网关，其特征在于：所述LORA通信模组支持以LORA网关方式对接、支持中远距离无线传输、支持调整信道功率和地址来匹配LORA终端设备并将终端设备的数据采集转发。
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20220419 |