CN206894687U - 一种数字通信多协议转换装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种数字通信多协议转换装置，所述数字通信多协议转换装置包括：中央处理器、供电模块、存储模块、蓝牙模块和Sub‑G FSK通信模块，中央处理器分别与供电模块、存储模块、蓝牙模块和Sub‑G FSK通信模块连接，蓝牙模块连接有蓝牙天线，Sub‑G FSK通信模块连接有Sub‑G FSK通信天线。本实用新型可以实现远距离、无需运营商网络的通信，同时满足文字、语音、图片和视频的通信需求。可以在运营商信号覆盖不好的雪山、森林、草原、沙漠、油田、矿山等场景满足人们的通信需求，另外，在运营商基础设施遭到破坏时，数字通信多协议转换装置小巧便携，可以迅速满足救灾的通信需求。

Description

一种数字通信多协议转换装置

技术领域

本实用新型涉及数字通信领域，具体涉及一种数字通信多协议转换装置。

背景技术

当前的通信设备有终端设备和网络设备等等。常见的终端设备包括手机、PC、平板等等，终端一般有人机交互界面。以我们常用手机为例，手机有屏幕和多种APP供人们使用，手机还有各种标准化的通信模块，GPS模块可以获得GPS位置信息；4G模块可以连接运营商基站获得互联网资源；WiFi模块可以接入AP，同样也可以获得互联网资源；还有蓝牙模块，可以连接蓝牙耳机、蓝牙音箱等等。PC电脑有以太网或者无线网卡可以接入互联网。

网络设备是负责协议转换和报文转发的设备，比如无线接入点AP，当我们的手机通过WiFi接入AP时，AP负责把手机到AP之间的无线报文转换成AP到网络交换机的有线报文。另外，交换机、路由器、中继器、基站、等等都是网络设备，主要负责信息的转发。

目前几种主要的无线通信技术包括：无线移动通信技术、无线局域网通信技术、个人无线局域网通信技术和对讲机无线通信技术，无线移动通信技术包括GSM、GPRS、3G、4G，是目前最主流的移动通信技术，手机通过授权的频率，接入基站，基站通过光纤接入核心网。手机与基站的距离可以达到十几公里。手机、基站、核心网系统、BOSS系统等等需要运营商建设和运营基础设施，用户使用网络也需要费用，技术标准有标准联盟主导。无线局域网通信技术，又叫作WiFi技术，在ISM频段工作，作为有线网接入的延伸，可以解决近距离的无线通信，AP作为网关完成协议转换，技术标准制定有IEEE802.11工作组制定。个人无线局域网通信技术，在ISM频段工作，主要使用蓝牙技术，实现短距离的无线传输。对讲机无线通信技术，使用公共频段433Mhz，实现长距离的无线通信，但是只能进行语音通信，不能进行传输文本、图片、视频。

但是，每种无线通信技术都有自己的应用场景，针对不同应用场景只能使用不同的技术。无线移动通信技术可实现长距离、大范围的无线通信，但是必须通过运营商核心网络，通信需要费用。无线局域网通信技术只能实现短距离的无线通信，一般在家庭、工作单位使用。两个人在没有网络(或者不想使用网络)的情况下传输大量的文件可以使用蓝牙技术。在没有运营商网络的郊区、油田、矿山，对讲机无线通信技术可以满足语音通信，缺点是只能语音通信，不能进行文字、图片等的传输。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种长距离、无需运营商的网络、同时可以进行文字、图片、语音等传输的数字通信多协议转换装置，用以解决现有无线通信技术应用场景单一不能满足用户通信需求的问题。

为实现上述目的，本实用新型公开了一种数字通信多协议转换装置，所述数字通信多协议转换装置包括：中央处理器、供电模块、存储模块、蓝牙模块和Sub-G FSK通信模块，所述中央处理器分别与所述供电模块、所述存储模块、所述蓝牙模块和所述Sub-G FSK通信模块连接，所述中央处理器分别通过串行外设接口连接至所述存储模块和所述Sub-GFSK通信模块上的串行外设接口，所述蓝牙模块连接有蓝牙天线，所述Sub-G FSK通信模块连接有Sub-G FSK通信天线。

本实用新型公开的上述一种数字通信多协议转换装置，所述数字通信多协议转换装置还包括：定位模块、传感器模块、显示屏和音频模块，所述定位模块、所述传感器模块、所述显示屏和所述音频模块分别连接至所述中央处理器，所述定位模块包括GPS定位器和/或北斗定位器，所述传感器模块包括气压传感器、加速度传感器和重力传感器。

本实用新型公开的上述一种数字通信多协议转换装置，所述供电模块包括：可充电电池和充电单元，所述可充电电池连接至所述中央处理器，所述充电单元连接至所述可充电电池，所述充电单元上设有USB充电接口。

本实用新型公开的上述一种数字通信多协议转换装置，所述Sub-G FSK通信模块包括第一收发器、发送控制电路和前端模块，所述第一收发器通过串行外设接口连接至所述中央处理器上的串行外设接口，所述第一收发器的发送线经所述发送控制电路后连接至所述前端模块，所述发送控制电路通过电线连接至所述中央处理器，所述第一收发器的接收线直接连接至所述前端模块，所述第一收发器和所述前端模块之间连接有供电电线，所述前端模块上连接有第一收发器的第一Sub-G FSK通信天线。

本实用新型公开的上述一种数字通信多协议转换装置，所述Sub-G FSK通信模块还包括第二收发器，所述第二收发器通过串行外设接口连接至所述中央处理器上的串行外设接口，所述第二收发器的发送线经所述发送控制电路后连接至所述前端模块，所述第二收发器的接收线直接连接至所述前端模块，所述前端模块上连接有第二收发器的第二Sub-G FSK通信天线。

本实用新型公开的上述一种数字通信多协议转换装置，所述第二收发器的发送线经所述发送控制电路后与第一收发器共享一根发送线。

本实用新型还公开了一种数字通信多协议转换装置的使用方法，所述使用方法包括：中央处理器，用于管理调度存储模块、蓝牙模块、定位模块、传感器模块、显示屏、音频模块和Sub-G FSK通信模块；供电模块，用于直接向中央处理器供电，并通过中央处理器分别为存储模块、蓝牙模块、Sub-G FSK通信模块、定位模块、传感器模块、显示屏和音频模块供电；存储模块，用于报文信息的存储以及系统运行和升级版本的存储；蓝牙模块，用于连接至移动通信终端通过数字通信客户端APP或数字通信客户端应用插件进行个人ID信息或通信信息的接收和发送；定位模块，用于获取定位位置，在通信过程中，通过蓝牙模块上报给移动通信终端的数字通信客户端APP或数字通信客户端应用插件，和/或通过Sub-G FSK通信模块发送出去；传感器模块，用于获取使用者周边环境的信息，并通过蓝牙上报给移动通信终端的数字通信客户端APP或数字通信客户端应用插件；显示屏，用于显示装置的工作状态及数据信息；音频模块，用于发出提示声音及供使用者进行通话并通过Sub-G FSK通信模块将通话音频发送出去；和Sub-G FSK通信模块，用于长距离的数字通信，接收其它数字通信多协议转换装置发送过来的信息，将移动通信终端蓝牙传来的信息以及定位模块、传感器模块和音频模块传来的信息发送出去。

本实用新型公开的上述一种数字通信多协议转换装置的使用方法，所述Sub-GFSK通信模块以第一收发器和第二收发器分别作为主收发器和辅助收发器，所述第一收发器和所述第二收发器分别通过各自的发送线来进行信息发送，所述第一收发器和所述第二收发器分别通过各自的接收线来进行信息接收。

本实用新型公开的上述一种数字通信多协议转换装置的使用方法，由发送控制电路控制所述第一收发器和所述第一收发器分别通过各自的发送线进行的信息发送。

本实用新型公开的上述一种数字通信多协议转换装置的使用方法，由前端模块对来自所述第一收发器和所述第一收发器的信息进行放大。

本实用新型具有如下优点：

本实用新型可以实现远距离、无需运营商网络的通信，同时满足文字、语音、图片和视频的通信需求。可以在运营商信号覆盖不好的雪山、森林、草原、沙漠、油田、矿山等场景满足人们的通信需求，另外，在运营商基础设施遭到破坏时，数字通信多协议转换装置小巧便携，可以迅速满足救灾的通信需求。

附图说明

图1为本实用新型公开的一种数字通信系统的自组网示意图。

图2为本实用新型公开的一种数字通信系统的结构图。

图3为本实用新型公开的一种数字通信系统的数字通信多协议转换装置的电路图。

图4为本实用新型公开的一种数字通信方法的流程示意图。

图5为本实用新型公开的一种数字通信方法的通信过程示意图。

具体实施方式

以下实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。

参考图1，本实用新型公开的一种数字通信多协议转换装置与移动通信终端配合使用可以形成一种数字通信系统，其包括：发送方移动通信终端01、发送方数字通信多协议转换装置02、接收方移动通信终端03和接收方数字通信多协议转换装置04，其中，上述数字通信多协议转换装置作为发送方时即为发送方移动通信终端01，作为接收方时即为接收方移动通信终端03，两者均具有数字通信客户端APP或数字通信客户端应用插件，参考图2和3，上述数字通信多协议转换装置无论作为发送方数字通信多协议转换装置02还是作为接收方数字通信多协议转换装置04，其均包括：中央处理器05、供电模块06、存储模块07、蓝牙模块08、Sub-G FSK通信模块09、定位模块10、传感器模块11、显示屏12和音频模块13，中央处理器05分别与供电模块06、存储模块07、蓝牙模块08、Sub-G FSK通信模块09、定位模块10、传感器模块11、显示屏12和音频模块13连接，中央处理器05分别通过串行外设接口连接至存储模块07和Sub-G FSK通信模块09上的串行外设接口，蓝牙模块08连接有蓝牙天线14，Sub-G FSK通信模块09连接有Sub-G FSK通信天线15，定位模块10包括GPS定位器和/或北斗定位器，传感器模块11包括气压传感器、加速度传感器和重力传感器，供电模块06包括：可充电电池16和充电单元17，可充电电池16连接至中央处理器05，充电单元17连接至可充电电池16，充电单元16上设有USB充电接口18。

进一步地，参考图3，Sub-G FSK通信模块09包括第一收发器19、第二收发器20、发送控制电路21和前端模块22，第一收发器19和第二收发器20通过串行外设接口连接至中央处理器05上的串行外设接口，第一收发器19和第二收发器20的发送线TX经发送控制电路21后连接至前端模块22，发送控制电路21通过电线连接至中央处理器05，第一收发器19和第二收发器20的接收线TX直接连接至前端模块22，所述第一收发器19和前端模块20之间连接有供电电线23，前端模块上连接有第一收发器19的第一Sub-G FSK通信天线24和第二收发器20的第二Sub-G FSK通信天线25，第二收发器20的发送线TX经发送控制电路22后与第一收发器19共享一根发送线TX。

参考图3，如上所述的发送方数字通信多协议转换装置02和接收方数字通信多协议转换装置04使用方法包括：中央处理器05，用于管理调度存储模块07、蓝牙模块08、Sub-GFSK通信模块09、定位模块10、传感器模块11、显示屏12和音频模块13；供电模块06，用于直接向中央处理器05供电，并通过中央处理器05分别为存储模块07、蓝牙模块08、Sub-G FSK通信模块09、定位模块10、传感器模块11、显示屏12和音频模块13供电；存储模块07，用于报文信息的存储以及系统运行和升级版本的存储；蓝牙模块08，用于连接至移动通信终端03通过数字通信客户端APP或数字通信客户端应用插件进行个人ID信息或通信信息的接收和发送；定位模块10，用于获取定位位置，在通信过程中，通过蓝牙模块08上报给移动通信终端03的数字通信客户端APP或数字通信客户端应用插件，和/或通过Sub-G FSK通信模块09发送出去；传感器模块11，用于获取使用者周边环境的信息，并通过蓝牙上报给移动通信终端03的数字通信客户端APP或数字通信客户端应用插件；显示屏12，用于显示装置的工作状态及数据信息；音频模块13，用于发出提示声音及供使用者进行通话并通过Sub-G FSK通信模块09将通话音频发送出去；和Sub-G FSK通信模块09，用于长距离的数字通信，接收发送方数字通信多协议转换装置02发送过来的信息，将移动通信终端03蓝牙传来的信息以及定位模块10、传感器模块11和音频模块13供电传来的信息发送出去。

上述Sub-G FSK通信模块09以第一收发器19和第二收发器20分别作为主收发器和辅助收发器，第一收发器19和第二收发器20分别通过各自的发送线TX来进行信息发送，第一收发器19和第二收发器20分别通过各自的接收线RX来进行信息接收，由发送控制电路22控制第一收发器19和第二收发器20分别通过各自的发送线TX进行的信息发送，由前端模块22对来自第一收发器19和第二收发器20的信息进行放大。

参考图1，数字通信多协议转换装置作为移动通信终端(手机、电脑或平板电脑)的配件，需要移动通信终端安装数字通信客户端APP或数字通信客户端应用插件。数字通信客户端APP或数字通信客户端应用插件管理移动通信终端的蓝牙设备，找到数字通信多协议转换装置，建立连接，这样，移动通信终端通过数字通信多协议转换装置既可以发送信息，也可以接收信息，发送信息时，移动通信终端和数字通信多协议转换装置即为发送方移动通信终端和发送方数字通信多协议转换装置，接收信息时，移动通信终端和数字通信多协议转换装置即为接收方移动通信终端和接收方数字通信多协议转换装置。多个移动通信终端分别通过各自数字通信多协议转换装置自组网形成如上所述的数字通信系统。

数字通信多协议转换装置是一个多协议、多射频模块设备，可以把2.4G的蓝牙信息，通过内部协议转换，转换成433Mhz频段FSK信号传输出去，达到远距离的传输目的，同样也可以把433Mhz免费频段接收的信号，转换成蓝牙信息发送给移动通信终端。移动通信终端的数字通信客户端APP或数字通信客户端应用插件结合数字通信多协议转换装置，可以实现在无运营商网络情况下远距离的文字、语音、图片和视频通信。

参考图1，上述一种数字通信系统中，发送方移动通信终端01和接收方移动通信终端03通过蓝牙分别连接至发送方数字通信多协议转换装置02和接收方数字通信多协议转换装置04，在发送方移动通信终端01与发送方数字通信多协议转换装置02之间以及接收方移动通信终端03与接收方数字通信多协议转换装置04之间通过蓝牙进行个人ID信息或通信信息的接收和发送，在发送方数字通信多协议转换装置02和接收方数字通信多协议转换装置04之间通过Sub-G FSK通信模块09以Sub-G频段进行个人信息广播报文或通信信息报文的发送和接收，发送方移动通信终端01和接收方移动通信终端03采用数字通信协议在无运营商网络的情况下发现对方并进行通信。

参考图4，上述公开的数字通信系统的数字通信方法包括：发送方移动通信终端01和接收方移动通信终端03启动各自的数字通信客户端APP或数字通信客户端应用插件；通过蓝牙连接至各自的数字通信多协议转换装置；通过蓝牙在移动通信终端与各自的数字通信多协议转换装置之间进行个人ID信息或通信信息的接收和发送；发送方和接收方的数字通信多协议转换装置之间通过Sub-G FSK通信模块以Sub-G频段进行个人信息广播报文或通信信息报文发送和接收；和采用数字通信协议在无运营商网络的情况下发现对方并进行通信。附近的移动通信终端通过数字通信客户端APP或数字通信客户端应用插件发送和接收个人ID信息；每个移动通信终端的数字通信客户端APP或数字通信客户端应用插件都有一个附近的人的ID信息列表展示出来；与附近的人的ID信息列表中的其中一方或多方建立通信关系并根据个人ID信息发送和接收通信信息。

具体地，附近的移动通信终端通过数字通信客户端APP或数字通信客户端应用插件广播自己ID信息；数字通信多协议转换装置接收到与自己连接的移动通信终端广播的蓝牙传输个人ID信息；去掉蓝牙传输个人ID信息中的蓝牙协议编码头；提取个人ID信息并通过数字通信协议转换为个人信息广播报文；个人信息广播报文通过Sub-G FSK通信模块在Sub-G频段发布出去；这样，附近的移动通信终端通过数字通信客户端APP或数字通信客户端应用插件发送个人ID信息。附近的数字通信多协议转换装置接收个人信息广播报文；提取出个人ID信息再封装成蓝牙格式；发送给与该数字通信多协议转换装置蓝牙连接的移动通信终端；在移动通信终端的数字通信客户端APP或数字通信客户端应用插件中展示出附近的人的ID信息列表；这样，附近的移动通信终端通过数字通信客户端APP或数字通信客户端应用插件接收个人ID信息。

另外，参考图4和5，采用数字通信协议在无运营商网络的情况下进行通信的过程包括：发送方与接收方建立通信关系时，发送方和接收方通过AES加密协议分别获得通信加密密钥和通信解密密钥，所述发送方的通信加密密钥和所述接收方的通信解密密钥互为密钥对；发送方通过移动通信终端的数字通信客户端APP或数字通信客户端应用插件编辑界面生成通信信息并利用通信加密密钥对通信信息进行加密；通过数字通信客户端APP或数字通信客户端应用插件将通信信息附加上ID信息，其中ID信息包括发送方的ID信息和接收方的ID信息；通过蓝牙将附加有ID信息的通信信息发送至发送方的数字通信多协议转换装置；发送方的数字通信多协议转换装置去掉蓝牙传输来的通信信息中的蓝牙协议编码头；通信信息放入至Sub-G FSK发送队列中；判断Sub-G FSK发送队列中是否有待发送的通信信息报文；直到Sub-G FSK发送队列中没有待发送的通信信息报文时，判断通信信道RSSI值是否低于预设空闲阈值；直到通信信道RSSI值低于预设空闲阈值时，通过数字通信协议为通信信息添加前导码和同步字后转换为通信信息报文；通信信息报文通过Sub-G FSK通信模块在Sub-G频段发送出去；接收方的数字通信多协议转换装置接收通信信息报文并利用通信解密密钥解密提取出通信信息；解密提取出的通信信息封装成蓝牙格式；封装成蓝牙格式的通信信息发送给接收方移动通信终端；接收方移动通信终端通过接收方数字通信客户端APP或数字通信客户端应用插件显示出通信信息并根据发送方的ID信息显示出通信信息的发送方。

参考以下表1，通过所述数字通信协议转换成的个人信息广播报文和通信信息报文从前至后依次包括有5个字节的前导码、2个字节的同步字、8个字节的目的ID信息、8个字节源ID信息、1个字节的报文类型和Payload携带的具体通信信息，其中，所述源ID信息中包含有发送方的ID信息，所述目的ID信息中包含有单独的接收方的ID信息或广播专用目的ID信息，接收方的ID信息中至少有两种不同的字节，广播专用目的ID信息具有8个相同的字节。报文类型包括个人信息广播报文、文字通信信息报文、语音通信信息报文、图片通信信息报文、视频通信信息报文、GPS位置信息报文或传感器信息报文。

表1：个人信息广播报文和通信信息报文序列组成表

5	2	8	8	1	……
						前导码	同步字	目的ID信息	源ID信息	报文类型	payload

另外，如上所述的数字通信客户端应用插件下载安装至移动通信终端或直接内置在移动通信终端的操作系统中。所述个人ID信息是通过数字通信客户端APP或数字通信客户端应用插件向数字通信服务器注册生成，报文类型为个人信息广播报文时的Payload携带的具体通信信息包括个人注册信息，如昵称等。

本实用新型使用了或隐含使用了数字通信中的一些基本概念，它们分别是：

Sub-G FSK通信模块：使用FSK调制方式在1Ghz以下实现通信的模块，1Ghz以下的通信频段，称为Sub-G通信，特点是传输距离远，主要包括150-151Mhz频段，400-480Mhz频段，868-925Mhz频段，各国都有免费的频带使用，比如常用的对讲机工作在433Mhz频段，Sub-G FSK，是指1Ghz以下的FSK(调频技术)调制技术；

Sub-G频段：1Ghz以下的通信频段，称为Sub-G频段，特点是传输距离远，主要包括150-151Mhz频段，400-480Mhz频段，868-925Mhz频段，各国都有免费的频带使用，比如常用的对讲机工作在433Mhz频段；

AES(Advanced Encryption Standard)加密协议：高级加密标准，国际上公开的一种加密方法和标准；

RSSI(Received Signal Strength Indication)值：接收的信号强度指示值；

Payload：报文内容有效载荷，通信传输的有效信息；

FSK(Frequency-shift keying)信号：频移键控调制方式生成的信号。

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本实用新型作了详尽的描述，但在本实用新型基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本实用新型精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本实用新型要求保护的范围。

Claims (9)

1.一种数字通信多协议转换装置，其特征在于，所述数字通信多协议转换装置包括：中央处理器、供电模块、存储模块、蓝牙模块和Sub-G FSK通信模块，所述中央处理器分别与所述供电模块、所述存储模块、所述蓝牙模块和所述Sub-G FSK通信模块连接，所述中央处理器分别通过串行外设接口连接至所述存储模块和所述Sub-G FSK通信模块上的串行外设接口，所述蓝牙模块连接有蓝牙天线，所述Sub-G FSK通信模块连接有Sub-G FSK通信天线。

2.如权利要求1所述的一种数字通信多协议转换装置，其特征在于，所述数字通信多协议转换装置还包括：定位模块、传感器模块、显示屏和音频模块，所述定位模块、所述传感器模块、所述显示屏和所述音频模块分别连接至所述中央处理器，所述定位模块包括GPS定位器和/或北斗定位器，所述传感器模块包括气压传感器、加速度传感器和重力传感器。

3.如权利要求1所述的一种数字通信多协议转换装置，其特征在于，所述供电模块包括：可充电电池和充电单元，所述可充电电池连接至所述中央处理器，所述充电单元连接至所述可充电电池，所述充电单元上设有USB充电接口。

4.如权利要求1所述的一种数字通信多协议转换装置，其特征在于，所述Sub-G FSK通信模块包括第一收发器、发送控制电路和前端模块，所述第一收发器通过串行外设接口连接至所述中央处理器上的串行外设接口，所述第一收发器的发送线经所述发送控制电路后连接至所述前端模块，所述发送控制电路通过电线连接至所述中央处理器，所述第一收发器的接收线直接连接至所述前端模块，所述第一收发器和所述前端模块之间连接有供电电线，所述前端模块上连接有第一收发器的第一Sub-G FSK通信天线。

5.如权利要求4所述的一种数字通信多协议转换装置，其特征在于，所述Sub-G FSK通信模块还包括第二收发器，所述第二收发器通过串行外设接口连接至所述中央处理器上的串行外设接口，所述第二收发器的发送线经所述发送控制电路后连接至所述前端模块，所述第二收发器的接收线直接连接至所述前端模块，所述前端模块上连接有第二收发器的第二Sub-G FSK通信天线。

6.如权利要求5所述的一种数字通信多协议转换装置，其特征在于，所述第二收发器的发送线经所述发送控制电路后与第一收发器共享一根发送线。

7.如权利要求1所述的一种数字通信多协议转换装置，其特征在于，所述Sub-G FSK通信模块以第一收发器和第二收发器分别作为主收发器和辅助收发器，所述第一收发器和所述第二收发器分别通过各自的发送线来进行信息发送，所述第一收发器和所述第二收发器分别通过各自的接收线来进行信息接收。

8.如权利要求7所述的一种数字通信多协议转换装置，其特征在于，由发送控制电路控制所述第一收发器和所述第一收发器分别通过各自的发送线进行的信息发送。

9.如权利要求7所述的一种数字通信多协议转换装置，其特征在于，由前端模块对来自所述第一收发器和所述第一收发器的信息进行放大。