CN210491217U - 一种低功耗长距离物联网智能网关模块 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种低功耗长距离物联网智能网关模块，包括支持路由功能的主芯片、2.4G天线、晶振、电源及相应接口。在WI‑FI模块上连接一无线通信模块2；所述无线通信模块2采用独立的Sub‑1GHz天线1,与WIFI的2.4G天线构成高低频双天线系统。本实用新型可低功耗在长距离对布控区域各处的各种传感器采集到的数据进行接收、处理及发送，克服了常规WIFI的网络节点有限、信号易衰减、功耗高且易受障碍物影响等不足，满足对家庭等环境数据的完全采集。

Description

一种低功耗长距离物联网智能网关模块

技术领域

本实用新型属于物联网技术领域，具体涉及一种低功耗长距离物联网智能网关。

背景技术

随着科学技术飞速发展和人民生活水平的提高，家用智能设备不断增加，人们对家的智能化及舒适、高效及安全的家庭环境提出了更高的要求，借助在家园的不同地点布控的各种传感器，可对整个家庭的温度、湿度、光照度、厨房烟雾浓度等进行检测，对家居环境的变化实时监测。目前WIFI广泛用于家庭无线网络，但如果只采用WIFI组网来对智能设备控制及对采集数据进行接收处理，如图 1为目前WI-FI方案的路由模块框图，主要包括主芯片、2.4G天线、晶振、电源及各种接口，主芯片支持路由功能，如MT7628、MT7688 等；每个设备节点与WIFI路由模块之间都是通过WIFI连接，模块采集到各节点的数据进行处理转换，通过WAN/LAN接口和Internet 云端数据传输。由于WIFI的网络节点有限(小于32)、信号易衰减、功耗高且易受障碍物影响等不足，不能满足对家庭环境数据的完全采集。

实用新型内容

鉴于现有技术的以上不足，本实用新型的目的是本实用新型在现有WIFI技术的基础上改善低功耗低频率长传输距离的传输性能。

本实用新型的目的是通过如下的手段实现的。

一种低功耗长距离物联网智能网关模块，包括支持路由功能的主芯片、2.4G天线、晶振、电源及相应接口。在WI-FI模块100上连接一无线通信模块2；所述无线通信模块2采用独立的Sub-1GHz 天线1,与WIFI模块100的2.4G天线构成高低频双天线系统。

采用本实用新型的手段，Sub-1GHz频带通信具有超长连接距离、超低功耗及不容易受到干扰的特性；由于频率越低，连接距离越长，信号减弱与波长成正比，因此Sub-1GHz低频能够比更高的频率传播得更远；与WIFI_2.4GHz相比，实现相同的连接距离Sub-1GHz使用更低的传输功率；另外，Sub-1GHz比WIFI_2.4GHz具有更好的穿透能力，因为频率越高，信号穿过墙等物体的减弱程度越大，低频率在“拐角”能更好地传播，可以提高室内覆盖。基于低功耗的 Sub-1GHz技术和WI-FI技术组成的智能网关可以在低功耗的情况下实现WIFI网络节点的扩展和无线覆盖整个家庭。

附图说明

图1为目前WI-FI方案的路由模块框图。

图2为本实用新型低功耗长距离物联网智能网关模块的网关模块框图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。

由图2可看到，本实用新型低功耗长距离物联网智能网关模块主要由Sub-1GHz单元、WI-FI模块及电源供应单元和晶振4组成，完成对数据的处理、接收和发送。

Sub-1GHz单元由低功耗的SI106x芯片构成的无线通信模块2 及RF天线1组成，SI106x支持142MHz～1050MHz全球频段，集成了高性能的Sub-1GHz RF收发器、8051CPU及SPI接口，接收灵敏度达 -126dBm，具有超低功耗，+10dBm输出功率时电流为18mA，低功耗接收模式时电流为10.7mA；家居中的各种智能终端设备，如温湿度采集、烟雾传感器等各数据采集点利用低功耗无线通信技术与低功耗Sub-1GHz单元建立无线通信，RF天线1接收到各节点发来的数据信号，然后进入SI106x的RF收发器进行放大变频及基带处理，CPU 控制转换数据格式后通过SPI(SCK：CLK时钟、SDI：数据输入口、 SDO：数据输出口、nSEL：片选)总线传送给WIFI模块100。

在本实施例中，WIFI模块100的主芯片3为ASR5502A，晶振 426MHz及WIFI天线52.4G，此WIFI模块100可以不带路由功能，其只对数据收发转换处理；ASR5502A3集成了主频高达160MHz的 Cortex-M4F内核(MCU是整个网关模块的主控制器)、256K字节的 SRAM(静态存储器)、2M字节的Flash(存储固件信息等配置数据) 以及IEEE 802.11b/g/n标准的2.4GHz射频；晶振4提供精确稳定的时钟信号；2.4G天线5是WIFI射频信号收发的通路；WIFI模块100通过SPI接口总线收到Sub-1GHz单元送来的数据，其内部主控MCU将数据解析转换，再变频放大后经WIFI2.4G天线发给外部AP 送到云端，用户使用智能手机通过web浏览器实时监控整个家庭环境；反之用户通过智能手机的Web浏览器输入控制数据，Web浏览器将输入的数据进行解析后通过WIFI发送到无线网关的数据处理中心 (主控MCU)，数据处理中心将接收数据进行解析后通过SPI总线发送给SI106x，由Sub-1GHz无线通信单元发送给各节点设备进行相应的控制，从而达到智能手机控制家庭智能设备。

电源供电单元200，外部提供稳定的直流3.3V电源给Sub-1GHz 单元300及WI-FI模组供电。

本实用新型所述的低功耗长距离物联网智能网关模块，上述针对较佳实施例的描述过于具体，本领域的普通技术人员将会意识到，这里所述的实施例是为了帮助读者理解本实用新型的原理，应被理解为实用新型的保护范围并不局限于这样的特别陈述和实施例。凡是根据上述描述做出各种可能的等同替换或改变，均被认为属于本实用新型的权利要求的保护范围。

Claims (2)

1.一种低功耗长距离物联网智能网关模块，包括支持路由功能的主芯片、2.4G天线、晶振、电源及相应接口，其特征在于，在WI-FI模块(100)上连接一无线通信模块(2)；所述无线通信模块(2)采用独立的Sub-1GHz天线(1),与WIFI模块(100)的2.4G天线(5)构成高低频双天线系统。

2.根据权利要求1所述的低功耗长距离物联网智能网关模块，其特征在于，所述无线通信模块(2)采用由低功耗的SI106x芯片。

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