CN209593463U - 一种室外型230MHz LoRa物联网网关 - Google Patents
一种室外型230MHz LoRa物联网网关 Download PDFInfo
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Abstract
一种室外型230MHz LoRa物联网网关，包括电源模块、主控模块，以及分别连接主控模块的LoRa射频收发模块和通信模块，所述LoRa射频收发模块为4组，其中2组为上行数据模块，另外2组为下行数据模块，信号传输关系为：服务器通过通信模块将下行数据发送给所述主控模块，所述主控模块通过所述下行数据模块向外发送数据。本实用新型提供一种室外型230MHz的LoRa物联网网关，实现低成本、低功耗、远距离、高容量、抗干扰和穿透能力强的无线通信手段。
Description
技术领域
本实用新型属于无线传输领域，具体涉及一种室外型230MHz LoRa物联网网关。
背景技术
物联网是一种基于互联网的物与物之间相互通信的，获取信息并进行处理的新型技术。在现有技术中，利用LoRa技术搭建的网络的主要组成部分有Node(节点)、Gateway(网关)和 server(服务器)。Gateway在这个网络结构里尤其重要，其既承担着向多个Node发送指令和收集信息的任务，又需要将已处理或待处理的信息上传到server，因此Gateway的信息传输速度在很大程度上决定了整个LoRa网络信息传递的及时性。
目前，用于230MHz电力专用频段的LoRa通信的研究较少，市面对于230MHz电力专用频段LoRa通信的网关产品很少，现有的部分网关产品在低功耗、远距离、抗干扰等性能上都较为欠缺。
发明内容
本实用新型所要解决的技术问题是：提供一种室外型230MHz LoRa物联网网关，通过太网通信模块，4G通信模块，光纤模块和2.4GHz的LoRa通信模块的回传方式，解决了没有运营商信号应用场景的网络覆盖问题。
本实用新型为解决上述技术问题采用以下技术方案：
一种室外型230MHz LoRa物联网网关，包括电源模块、主控模块，以及分别连接主控模块的LoRa射频收发模块和通信模块，所述LoRa射频收发模块为4组，其中2组为上行数据模块，另外2组为下行数据模块，信号传输关系为：服务器通过通信模块将下行数据发送给所述主控模块，所述主控模块通过所述下行数据模块向外发送数据，所述通信模块包括以太网通信模块，4G通信模块、光纤模块和2.4GHz的LoRa模块，所述以太网通信模块通过RMII 接口与所述主控模块连接，所述4G通信模块通过USB接口与所述主控模块连接，所述光纤模块通过ST接口与所述主控模块连接，所述2.4GHz的LoRa模块通过SPI接口与所述主控模块连接。
优选的，所述LoRa射频收发模块为SX1262模块，所述SX1262模块通过SPI接口连接所述主控模块。
优选的，所述下行数据模块中每组SX1262模块封装1-3块1262芯片。
优选的，所述上行数据模块中每组SX1262模块封装1-8块1262芯片。
优选的，所述网关还包括温度传感器和光敏传感器，所述温度传感器和所述光敏传感器通过模数转换器连接所述主控模块。
优选的，所述网关还包括湿敏传感器，所述湿敏传感器通过I2C接口与主控模块连接。
优选的，所述网关还包括授时模块，所述授时模块通过UART接口与所述主控模块连接。
优选的，所述通信模块还包括WiFi模块，所述WiFi模块通过USB接口与所述主控模块连接。
与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：
本实用新型采用4个SX1262射频模块，使得数据在上下行传输过程中网关可以同时进行接收和发送数据，避免了单SX1262模块只能进行接收或者发送的缺陷。而且本实用新型每个SX1262模块中的需要工作的1262芯片数量以及每个1262芯片的带宽资源都是可以通过软件协议动态调整配置的，大大减少了功耗的消耗，提高了网络的适用性、容量。
同时本实用新型除了4G通信模块回传方式，还有以太网通信模块，4G通信模块，光纤模块和2.4GHz的的LoRa通信模块的回传方式，很好得解决了没有运营商信号应用场景的网络覆盖问题。
其中，LoRa网络可根据应用场景需要，在免授权频段或专用频段运行，最大限度地利用技术本身的优势特点为物联网应用发展创造了便利条件。LoRa融合了前向纠错编码、数字扩频、超低功耗待机技术，相较于其他传统无线技术具有信号灵敏、通讯可靠、低耗工作、续航持久及应用成熟、造价较低的明显优势。
所述以太网通信模块，其具有简单、成本低、可扩展性强、与IP网能够很好地结合其低成本以及10Mbps的高速率等特性，通过RMII接口与所述主控模块连接，使得网关与服务器之间能有高效可靠得进行信息交互。
所述的4G通信模块，接受灵敏度可达到-116dBm，峰值速率可达110mbps，通过USB接口与所述主控模块连接。
所述的光纤模块，使用光纤通讯具传输频带宽、通信容量大；传输损耗低、中继距离长；线径细、重量轻，原料为石英，节省金属材料，有利于资源合理使用；绝缘、抗电磁干扰性能强；还具有抗腐蚀能力强、抗辐射能力强、可绕性好、无电火花、泄露小、保密性强等优点，可以将安全等级要求比较很高的数据通过光纤模块(比如10G-1310nm光纤模块)使得网关与服务器之间进行数据交互，所述光纤模块通过ST接口与所述主控模块连接。
所述的2.4GHz的LoRa通信模块，数据传输实时性、传输速率高，传输速率最高可达200kbps，弥补LoRa传输速率低的缺点，可适用于高速率传输业务场景；射频端灵敏度可低直-132dBm，发射功率最高可达12.5dB，并且可以增加高性能的PA(放大器)，这样使得传输极大增加，最高可达4km及以上。工作时的接受电流小于5.5mA，睡眠模式电流只有215nA，功耗很低，同时具有飞行时间功能，可以实现精度1米左右的定位能力，可用于后期电力资产的良好管控。2.4GHz拥有充足的带宽资源，能够做到良好的收发分离，减少互相干扰。利用2.4GHz的LoRa组成中继方案不仅相对与LoRa方案具有成本低优势，更重要的是能够良好得覆盖井下、矿道、隧道，地下室等无4G信号的业务场景。
附图说明
图1是室外型230MHz LoRa物联网网关。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型的结构及工作过程作进一步说明。
如图1：一种室外型230MHz LoRa物联网网关，包括电源模块、主控模块，以及分别连接主控模块的LoRa射频收发模块和通信模块，所述LoRa射频收发模块为4组，其中2组为上行数据模块，另外2组为下行数据模块，信号传输关系为：服务器通过通信模块将下行数据发送给所述主控模块，所述主控模块通过所述下行数据模块向外发送数据。
其中，主控模块采用Am335x核心板。LoRa射频收发模块为4组SX1262模块，4组SX1262 模块通过SPI接口连接主控模块。
通信模块包括以太网通信模块、4G通信模块、WiFi模块、光纤模块和2.4GHz的LoRa模块，以太网通信模块通过RMII接口与主控模块连接，2.4GHz的LoRa模块，封装2块SX1280芯片，通过SPI接口连接主控模块并通过2.4GHz的LoRa中继进行数据回传。光纤模块通过ST接口与主控模块连接。其中，4G通信模块和WiFi模块通过USB接口与主控模块连接。
其中该网关还包括授时模块、温度传感器、光敏传感器和湿敏传感器。授时模块通过 UART接口与主控模块连接；温度传感器和光敏传感器通过模数转换器连接主控；湿敏传感器通过I2C接口与主控模块连接。
其中，两组上行SX1262模块，每块封装8个SX1262芯片，同时接收网关节点上行数据，另外两组下行SX1262模块，每块封装3个SX1262芯片，并发送下行数据，同时每组SX1262模块中实际需要使用的1262芯片可以通过软件协议灵活自由配置，接受网关节点上行数据的每个1262模块可以任意配置1到8数量的工作SX1262芯片，发送下行数据的SX1262模块可以任意配置1到3数量的工作SX1262芯片。
每个SX1262芯片的带宽资源在电力230MHz频段中都可以配置，既可以节约资源，又可以更好得适用于不同的应用。
4G通信模块、以太网通信模块、光纤模块和2.4GHz的LoRa模块用于网关与服务器之间的数据传输，这样网关回传网关的通信方式不仅只有4G的通信模块，还有以太网模块，光纤模块和2.4GHz的LoRa模块，很好得解决了没有运营商信号应用场景的网络覆盖问题。
WiFi模块用于配置网关参数，如频点、服务器地址、4G开关等；授时模块用于同步各个网关的时间，用于LoRa基站定位；温度传感器、光敏传感器以及湿敏传感器用于获取网关运行环境，并判断网关是否被打开。
数据传输运行流程如下：
(1)数据上行流程一
2组SX1262模块共16个通道同时接收网关节点传输过来的LoRa信号或者FSK信号，通过SPI将接收的数据传送给AM335X核心板进行处理。AM335X将接收到的数据进行base64进行加密，然后通过4G模块、以太网通信模块、光纤模块和2.4GHz的LoRa模块发送给服务器。
(2)数据下行流程一
服务器通过4G模块，以太网通信模块、光纤模块或者2.4GHz的LoRa模块将下行数据发至网关，网关先将数据进行解密，然后通过2组SX1262模块共6通道下行模块发送。
以上所述实施例仅表达了本实用新型的一种实施方式，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 (8)
1.一种室外型230MHz LoRa物联网网关，包括电源模块、主控模块，以及分别连接主控模块的LoRa射频收发模块和通信模块，所述LoRa射频收发模块为4组，其中2组为上行数据模块，另外2组为下行数据模块，信号传输关系为：服务器通过通信模块将下行数据发送给所述主控模块，所述主控模块通过所述下行数据模块向外发送数据，其特征在于，所述通信模块包括以太网通信模块，4G通信模块、光纤模块和2.4GHz的LoRa模块，所述以太网通信模块通过RMII接口与所述主控模块连接，所述4G通信模块通过USB接口与所述主控模块连接，所述光纤模块通过ST接口与所述主控模块连接，所述2.4GHz的LoRa模块通过SPI接口与所述主控模块连接。
2.根据权利要求1所述的室外型230MHz LoRa物联网网关，其特征在于，所述LoRa射频收发模块为SX1262模块，所述SX1262模块通过SPI接口连接所述主控模块。
3.根据权利要求1所述的室外型230MHz LoRa物联网网关，其特征在于，所述下行数据模块中每组SX1262模块封装1-3块1262芯片。
4.根据权利要求1所述的室外型230MHz LoRa物联网网关，其特征在于，所述上行数据模块中每组SX1262模块封装1-8块1262芯片。
5.根据权利要求1所述的室外型230MHz LoRa物联网网关，其特征在于，所述网关还包括温度传感器和光敏传感器，所述温度传感器和所述光敏传感器通过模数转换器连接所述主控模块。
6.根据权利要求1所述的室外型230MHz LoRa物联网网关，其特征在于，所述网关还包括湿敏传感器，所述湿敏传感器通过I2C接口与主控模块连接。
7.根据权利要求1或5或6所述的室外型230MHz LoRa物联网网关，其特征在于，所述网关还包括授时模块，所述授时模块通过UART接口与所述主控模块连接。
8.根据权利要求1所述的室外型230MHz LoRa物联网网关，其特征在于，所述通信模块还包括WiFi模块，所述WiFi模块通过USB接口与所述主控模块连接。
Priority Applications (1)
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| CN201821320831.7U CN209593463U (zh) | 2018-08-15 | 2018-08-15 | 一种室外型230MHz LoRa物联网网关 |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111654430A (zh) * | 2020-04-30 | 2020-09-11 | 广东电网有限责任公司 | 一种230MHz LoRa型通信网关及其系统 |
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2018
- 2018-08-15 CN CN201821320831.7U patent/CN209593463U/zh not_active Expired - Fee Related
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