CN209419644U - 一种LoRa中继网关 - Google Patents

Abstract

一种LoRa中继网关，包括核心处理器、SX1301模块、LoRa中继模块、以太网模块、4G模块和SIM卡，所述LoRa中继模块和SX1301模块通过SPI连接核心处理器，所述核心处理器内部集成LoRaWAN V1.0.1版本协议，并将SX1301模块及LoRa中继模块获取的数据上传到LoRaWAN服务器端；所述SX1301模块包括SX1301基带芯片和2路SX1257；所述LoRa中继模块包括两路SX1280芯片和核心处理单元，所述以太网模块、4G模块及SIM卡为中继网关与服务器之间连通的模块。本实用新型提供了一种2.4GHz频段的LoRa中继网关，解决了LoRaWAN网络覆盖盲区的问题。

Description

一种LoRa中继网关

技术领域

本实用新型属于物联网领域，具体涉及一种工作在2.4GHz频段的LoRa无线数据中继网关。

背景技术

LoRa为低功耗广域网(Low PowerWide Area Network,LPWAN)通信技术的一种，Semtech公司于2013年发布的超长距离低功耗数据传输技术。以往，在LPWAN产生之前，只能在远距离以及低功耗两者之间做取舍。而LoRa无线技术的出现，改变了关于传输距离与功耗的折衷考虑方式，不仅可以实现远距离传输，并且同时兼具低功耗、低成本的优点。目前，相对于NB-IoT，LoRa是当前最成熟、稳定的窄带物联网通讯技术，其自由组网的私有网络远优于运营商持续不断收费的NB-IoT网络，且LoRa一次组网终身不需缴费。

目前，LoRaWAN组网的形式是通过星型结构进行组网。优点是这种方式组网简单、延时小、可靠性高并且容量大。但是这种方式也存在其缺点，针对于无线信号存在盲区的地方，只能通过架设基站进行解决。这样带来的问题是：一方面架设基站增加布网的成本，另外一方面有些地方无法提供以太网或者4G等供新增网关回传数据。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是：提供了一种LoRa中继网关，解决了LoRaWAN网络覆盖盲区的问题。

本实用新型为解决上述技术问题采用以下技术方案：

一种LoRa中继网关，包括核心处理器、SX1301模块、LoRa中继模块、以太网模块、4G模块和SIM卡，所述LoRa中继模块和SX1301模块通过SPI连接核心处理器，所述核心处理器内部集成LoRaWAN V1.0.1版本协议，并将SX1301模块及LoRa中继模块获取的数据上传到LoRaWAN服务器端；所述SX1301模块包括SX1301基带芯片和2路SX1257；所述LoRa中继模块包括两路SX1280芯片和核心处理单元，所述以太网模块、4G模块及SIM卡为中继网关与服务器之间连通的模块。

作为优选，所述4G模块包括EC20芯片，所述4G模块采用pppd拨号方式接入网络。

作为优选，所述以太网模块包括KSZ8041型芯片。

作为优选，所述LoRa中继网关还安装有外部看门狗。

作为优选，所述LoRa中继网关还连接有WIFI模块。

作为优选，所述LoRa中继网关包括DC-DC降压模块，输出5V直流电源供整板正常工作。

作为优选，所述LoRa中继网关外置AC-DC变压器设备，实现220V市电接入。

作为优选，所述LoRa中继网关还连接有48V直流太阳能供电模块。

作为优选，所述LoRa中继网关还包括POE供电模块与外置POE交换机配套实现供电及数据回传。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

LoRa中继模块由2路SX1280和核心处理单元组成，采用SX1280的原因是传输的速率高，速率可以达到2Mbps,这样中继链路上面的时间就会大量缩短。两个SX1280通过SPI与核心处理单元进行通信，两个SX1280的接收频点不同，实现上下行全双工通信。

针对于盲区的覆盖成本低；可以解决无4G、以太网环境无线信号覆盖；支持多种数据回传方式，可根据现场情况灵活选择；

附图说明

图1是中继网关硬件架构图。

图2是中继模块硬件架构图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的技术方案及工作过程作进一步说明。

如图1：一种LoRa中继网关，包括核心处理器、SX1301模块、LoRa中继模块、以太网模块、4G模块和SIM卡，LoRa中继模块和SX1301模块通过SPI连接核心处理器，所述核心处理器内部集成LoRaWAN V1.0.1版本协议，并将SX1301模块及LoRa中继模块获取的数据上传到LoRaWAN服务器端；SX1301模块包括SX1301基带芯片和2路SX1257；LoRa中继模块包括两路SX1280芯片和核心处理单元，以太网模块、4G模块及SIM卡为中继网关与服务器之间连通的模块。核心处理器为NUC972芯片。

其中，将LoRa中继网关中的射频模块设计为Mini-PCIe模块，中继网关可以根据插不同的射频模块卡实现不同的功能。将Mini-PCIe上面的引脚针取出5个引脚用于定义射频模块的类型，实现识别不同Mini-PCIe模块为何种类型射频模块。网关检测这5个引脚的硬件电平，判断当时和何种功能的模块，如：SX1280中继模块或者普通470LoRa模块。内部软件根据获取的模块类型，对于模块的接收、发送回调函数进行不同的赋值，从而执行不同的功能。

如图1：SX1301模块和LoRa中继模块通过SPI连接到NUC972上面，SX1301模块或者LoRa中继模块接收到数据，并通过4G模块或者以太网模块回传到LoRaWAN服务器。

如图2：LoRa中继模块中包含两个SX1280模块，SX1280模块通过硬件SPI与核心处理单元进行连接，核心处理单元为STM32F103RCT6。

中继网关与服务器之间通信可通过以太网模块或4G模块通信两种方式，以太网模块的芯片使用KSZ8041型芯片,4G模块使用EC20，并使用pppd拨号方式接入网络。

为了保证网关的正常运行，中继网关内部添加看门狗，型号为TPL5010，定时周期1分钟重启一次，当网关内部的逻辑出现异常时，程序将不会对看门狗进行喂狗，网关就会发生重启，从而恢复正常工作状态。

关于时间同步，中继网关通过NTP方式同步网络时间，同步的周期是每天的中午12:00同步一次，同时将同步的时间写入外部的RTC。

为了方便网关的参数配置，中继网关配置WIFI模块，配置为热点模式，操作者通过手机或者笔记本连接网关的热点，并进入配置的页面对网关的上报服务器地址、接收的频点等信息进行配置，通过WIFI模块同时可以获取当前网关内部的一些信息，例如：SIM卡的ICCID、联网的方式(4G或以太网)等等。

同时，集成POE供电模块与外置POE交换机配套实现供电及数据回传。

中继网关支持48V直流供电，网关内集成DC-DC降压模块最终输出5V直流电源供整板正常工作。通过外置AC-DC变压器设备实现220V市电接入。另外还可外接48V直流太阳能供电模块实现野外持续供电。

以上所述工作例仅表达了本实用新型的一种工作方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。

Claims (9)

1.一种LoRa中继网关，其特征在于，包括核心处理器、SX1301模块、中继模块、以太网模块、4G模块和SIM卡，所述中继模块和SX1301模块通过SPI连接核心处理器，所述核心处理器内部集成LoRaWAN V1.0.1版本协议，并将SX1301模块及中继模块获取的数据上传到LoRaWAN服务器端；所述SX1301模块包括SX1301基带芯片和2路SX1257；所述中继模块包括两路SX1280芯片和核心处理单元，所述以太网模块、4G模块及SIM卡为中继网关与服务器之间连通的模块。

2.根据权利要求1所述的LoRa中继网关，其特征在于，所述4G模块包括EC20芯片，所述4G模块采用pppd拨号方式接入网络。

3.根据权利要求1所述的LoRa中继网关，其特征在于，所述以太网模块包括KSZ8041型芯片。

4.根据权利要求1所述的LoRa中继网关，其特征在于，所述LoRa中继网关还安装有外部看门狗。

5.根据权利要求1所述的LoRa中继网关，其特征在于，所述LoRa中继网关还连接有WIFI模块。

6.根据权利要求1所述的LoRa中继网关，其特征在于，所述LoRa中继网关包括DC-DC降压模块，输出5V直流电源供整板正常工作。

7.根据权利要求1所述的LoRa中继网关，其特征在于，所述LoRa中继网关外置AC-DC变压器设备，实现220V市电接入。

8.根据权利要求1所述的LoRa中继网关，其特征在于，所述LoRa中继网关还连接有48V直流太阳能供电模块。

9.根据权利要求1所述的LoRa中继网关，其特征在于，所述LoRa中继网关还包括POE供电模块与外置POE交换机配套实现供电及数据回传。