CN214592002U - 5g智能物联网网关 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种5G智能物联网网关，包括：硬件主控板，所述硬件主控板上集成有CPU、UART/USART模块、以太网模块、WiFi通信模块、4G/5G通信模块、LORA/蓝牙/Zigbee模块，其中，所述UART/USART模块、以太网模块、WiFi通信模块、4G/5G通信模块、LORA/蓝牙/Zigbee模块分别与所述CPU连接。本实用新型解决了现有技术中的物联网网关缺乏兼容性和体系规划的问题。

Description

5G智能物联网网关

技术领域

本实用新型涉及网关技术领域，特别涉及一种5G智能物联网网关。

背景技术

5G智能物联网网关是带边缘计算能力的网关。基于开放式软件架构设计，提供快速灵活定制；丰富多样化接口，本地实时数据分析与智能化处理；工业级标准设计，宽温，防尘防水防油，抗强电磁干扰，能够适配不同行业场景。可助力客户实现机器联网、状态监控、远程设备维护、高清视频回传等应用需求，适用于智慧工厂、机器人、视频监控、智慧电力、数字医疗等多个工业领域。

完成物联网数据采集的系统面向的是一个多设备、多网络、多应用、非标准化、互联互通、互相融合的一个复杂网络，智能物联网网关将面向构建感知识别普适化、网络异构互连。通用型物联网网关的研制已经有了一些有益的尝试，但都或多或少存在一些缺陷或不足，如市场上普遍使用的产品都是针对某种特定的应用场景设计的专用数据接入网关，网关的可操作性不强和可配置性不够灵活，不能普遍适用于在物联网背景下更为一般的应用需求。

目前用于物联网通信的技术标准很多，各类技术主要针对某一类应用展开，相互缺乏兼容性和体系规划。实现各种主流通信技术标准的互联互通，成为物联网网关必须要解决的问题。

实用新型内容

本实用新型的主要目的在于提出一种5G智能物联网网关，旨在解决现有技术中的物联网网关缺乏兼容性和体系规划的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供了一种5G智能物联网网关，包括：硬件主控板，所述硬件主控板上集成有CPU、UART/USART模块、以太网模块、WiFi通信模块、4G/5G通信模块、LORA/蓝牙/Zigbee模块，其中，所述UART/USART模块、以太网模块、WiFi通信模块、4G/5G通信模块、LORA/蓝牙/Zigbee模块分别与所述CPU连接。

本实用新型进一步的技术方案是，所述CPU采用Rockchip RK3399多核处理器。

本实用新型进一步的技术方案是，所述CPU采用双Cortex-A72大核+四Cortex-A53小核结构。

本实用新型进一步的技术方案是，所述4G通信模块与SIM/UIM接口连接，所5G通信模块与M.2inerface USB 3.0接口或PCIe bus接口连接。

本实用新型进一步的技术方案是，所述WiFi通信模块与PCIE接口连接。

本实用新型进一步的技术方案是，所述以太网模块与RJ45有线网络接口连接。

本实用新型进一步的技术方案是，所述UART/USART模块与RS232串行接口连接。

本实用新型进一步的技术方案是，所述硬件主控板上还集成有与所述CPU连接的时钟模块。

本实用新型进一步的技术方案是，所述硬件主控板上还集成有与所述CPU连接的看门狗模块。

本实用新型进一步的技术方案是，所述硬件主控板上还集成有2G DDR内存和8GeMMC存储。

本实用新型5G智能物联网网关的有益效果是：本实用新型通过上述技术方案，包括：硬件主控板，所述硬件主控板上集成有CPU、UART/USART模块、以太网模块、WiFi通信模块、4G/5G通信模块、LORA/蓝牙/Zigbee模块，其中，所述UART/USART模块、以太网模块、WiFi通信模块、4G/5G通信模块、LORA/蓝牙/Zigbee模块分别与所述CPU连接，解决了现有技术中的物联网网关缺乏兼容性和体系规划的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1是本实用新型5G智能物联网网关的产品应用拓扑图；

图2是本实用新型5G智能物联网网关硬件组成示意图；

图3是通过浏览器设置本实用新型5G智能物联网网关的示意图。

本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

需要说明，若本实用新型实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，若本实用新型实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，全文中出现的“和/或”的含义，包括三个并列的方案，以“A和/或B”为例，包括A方案、或B方案、或A和B同时满足的方案。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。

本实用新型5G智能物联网网关是基于5G/4G、WIFI、蓝牙、ZigBee、Lora、NB-IoT等多种通讯技术开发的无线路由器。产品采用高性能的工业级32位通信处理器和工业级无线模块，以嵌入式实时操作系统为软件支撑平台，同时支持1个以太网WAN(可配置为LAN口)、2个以太网LAN、1个RS232/RS485接口和1个WIFI接口，可动态增加ZigBee、Lora、蓝牙等物联网模块以便支持无线传感器网络，能满足工业现场通信的需求。

如图1所示，本实用新型5G智能物联网网关可广泛应用于物联网产业链中的M2M行业，如电力、交通、邮政、热力、路灯、油田、金融、快递、传媒、POS自助终端、智能建筑、消防、环境保护、气象、农林、水利、石化等领域。

网关是专为满足智慧终端用户对设备进行远程智能控制的需求而研发制造的一种新型远程中控设备，它包括防浪涌系统，数据采集系统，网络路由和交换系统，以及灯控系统等，配合智慧终端设备管理平台系统工作。其设计充分考虑多功能性和稳定性，基于物联网技术架构设计，可以满足智慧终端设备的数据收集和智能控制，同时具备较好的扩展性，方便在现有硬件下实现新设备接入。

本实用新型5G智能物联网网关能够实现不同类型感知网络数据采集，感知网络与通信网络之间的数据转发，异构网络通信协议转换和传感器节点管理控制等功能。其中重点设计格式转换标准，将感知层获取的异构数据按照标准格式统一封装，一方面为不同的感知设备提供统一的数据和信令规范，另一方面可以将上层发送的数据包转换成下层协议可以识别的信令和控制指令。

成熟的网关设计应该具备标准化的无线传感器网络接口层架构，有很好的弹性支持主流技术的扩展。如以Lora技术为例说明：Lora网络应用管理、Lora设备连接管理、设备OTA服务、协调器固件更新、网关运行日志、Lora网络管理，以及Lora网络诊断数据库。业内目前主流的网关架构概念多是“混为一体”，这会为网关程序修复升级、功能新增、对接丰富性带来一定的阻碍，标准的“模块化”设计还需要立足长远，考虑到未来Lora、BLE、Wifi、Zigbee等设备的兼容性，实现不同协议间的设备管理，情景联动等。

本实用新型提出了“可动态配置网关中间件”的概念，通过服务器端、手机端或PC端下载网关中间件组件和在线设备配置，可有效支持Lora中间件、BLE中间件、Wifi中间件、Zigbee中间件，比较容易灵活扩展以支持未来的新技术。

具体地，请参照图2，本实用新型提出一种5G智能物联网网关，本实用新型5G智能物联网网关较佳实施例包括硬件主控板，所述硬件主控板上集成有CPU、UART/USART模块、以太网模块、WiFi通信模块、4G/5G通信模块、LORA/蓝牙/Zigbee模块，其中，所述UART/USART模块、以太网模块、WiFi通信模块、4G/5G通信模块、LORA/蓝牙/Zigbee模块分别与所述CPU连接。

本实施例中，所述CPU采用Rockchip RK3399多核处理器。具体地，所述CPU可采用双Cortex-A72大核+四Cortex-A53小核结构。

本实施例中，所述4G通信模块与SIM/UIM接口连接，所5G通信模块与M.2inerfaceUSB 3.0接口或PCIe bus接口连接。

本实施例中，所述WiFi通信模块与PCIE接口连接，所述WiFi通信模块可以采用802.11a/b/g/n/ac,双频Wi-Fi。

本实施例中，所述以太网模块与RJ45有线网络接口连接，所述以太网模块可以采用1000M以太网模块。

本实施例中，所述UART/USART模块与RS232串行接口连接。

本实施例中，所述硬件主控板上还集成有与所述CPU连接的时钟模块。

本实施例中，所述硬件主控板上还集成有与所述CPU连接的看门狗模块。

本实施例中，所述硬件主控板上还集成有2G DDR内存和8G eMMC存储。

以下对本实用新型5G智能物联网网关的具体结构和作用原理做进一步的详细阐述。

本实用新型5G智能物联网网关硬件主控板基于Rockchip RK3399多核处理器，采用大小核架构，双Cortex-A72大核(最大2.0GHz)+四Cortex-A53小核结构(最大1.5GHz)，Mali-T864 GPU，支持OpenGL ES1.1/2.0/3.0/3.1,OpenCL,DX11，支持AFBC(帧缓冲压缩)；VPU支持4K VP9 and 4K 10bits H265/H264视频解码，高达60fps,双VOP显示等视频编解码功能。5G模块采用MH5000-31，此模组核心采用华为巴龙5000芯片。

本实用新型支持NSA/SA双模，可灵活接入不同5G模式网络；支持单芯全模，2G/3G/4G/5G全兼容，直接同步5G网络覆盖。

本实用新型中，WiFi通信模块可采用802.11a/b/g/n/ac，双频Wi-Fi通信模块。

本实用新型具有USB3.0和PCIe2.0高速接口，板载1G到2G DDR4内存，8G eMMC高速存储，提供完备的硬件接口，完全满足4G/5G/WiFi AC融合通信网络要求与物联网组网应用。

本实用新型可以支持OpenWRT，Linux操作系统，提供完整的融合通信，多链路通信解决方案，并且支持IoT扩展板，自由加入IoT应用。本实用新型5G智能物联网网关硬件组成如图2所示。

本实用新型5G智能物联网网关硬件规格如下：

1、Rockchip RK3399，1.5GHZ 64bit双核ARM Cortex-A72+四核A53；

2、1个标准5G接口，采用M.2inerface USB 3.0和PCIe bus，支持移远5G模块；

3、4个4G LTE PCIe模块接口，SIM卡坐接口,支持多卡聚合(多路聚合，弱网聚合)；

4、1个千兆WAN，1个千兆LAN有线网口，支持VPN专网，路由，防火墙功能；

5、802.11ac wifi无线4x4双频模块(PCIe接口)；

6、IoT扩展应用，自由扩展IoT应用；

7、2G DDR内存；

8、8G eMMC存储；

9、M.2key B接口。

本实用新型5G智能物联网网关功能及特点如表1和表2所示：

表1

表2

本实用新型5G智能物联网网关的通信能力如下：

1、支持WIFI，4G，有线网口接入互联网，多网同时在线；

2、稳定的全网通极速体验，全面兼容电信、移动、联通的5G/4G网络；

3、有线无线相互备份，保证数据正常稳定传输，多网智能切换备份，断网数据存储，网络恢复数据续传；强大的WIFI功能，支持AP，STA，Repeater多种模式；

4、多种无线扩展，支持LoRaWAN协议(支持频段：CN470Mhz(中国)、EU868MHz(欧洲)、US915MHz(美洲)、AS923MHz(东南亚)、AU915MHz(澳洲)、RU868MHz(俄罗斯)、IN865MHz(印度)、KR923MHz(韩国))；支持Zigbee(支持频段，2.4GHz全球免费频段)；

5、协议丰富，支持透明传输、MODBUS RTU转TCP、MQTT；

6、支持主动轮询MODBUS设备，省却输入繁琐的SCADA Modbus指令；

7、采用工业级高速5G/4G无线通信模块，配置32位高性处理器，前端采集信息传输更实时更高速；

8、下行预留可选多种无线通信，LoRa、Zigbee、NB-IoT等，使用更灵活。

本实用新型5G智能物联网网关设计了5G接口和4G接口，并支持WiFi通信连接和IoT物联网扩展应用。

5G接口：设计了5G接口，所以很容易添加5G模块来支持5G应用，并且增加了标准的5G sim插槽，使用移远(Quectel)5G module。

4G接口：硬件设计支持PCIe接口4G模块，支持4G多路聚合，使用多个4G通道传输大数据或高清视频，支持不同运营商的4G卡，当4G信号不稳定时自动切换到其他运营商，以保证通信质量(QOS)。

WiFi支持：通过PCIe wifi卡添加wifi支持。

IoT物联网扩展应用：硬件主控板上为物联网应用添加即插即用的物联网模块，轻松支持ZigBee、NB-IoT、LoRA。

本实用新型的产品特性如下：

1、5G高速接入，5G技术具有更高的吞吐量，给万物互联提供了更高的可能性，实时性；

2、多路聚合，网速保证：可聚合多路有线和4G无线链路，形成一条高速、稳定、安全的大容量上下行通道。支持移动/联通/电信所有运营商4G无线网络混用；

3、高稳定、便利性：前端传送的数据可以对链路进行更好的优选和负载配置，从而有效规避数据盲发导致的链路拥塞，最大限度利用所有可用信道，形成稳定的通信链路；

4、高安全性：融合设备将原始数据进行拆包、加密处理后，通过不同通道发送至服务端，根据每个通道通信能力动态调整各个链路负载，终端与服务端还内置VPN，做到数据多达4重保护，传输过程中任一通道的数据都将是无效的；

5、工业级AP接入：设备内置工业级AP模块，适用于各种环境下的WIFI设备接入/桥接等场景；

6、丰富IoT物联网扩展接口，支持主流的ZigBee、NB-IoT、LoRA等功能扩展；

7、产品通过浏览器进行设置，如图3所示。

需要说明的是，对于本实用新型5G智能物联网网关可以根据实际应用环境，提供全方位的结构外观设计，本实用新型对此不作限定。

本实用新型5G智能物联网网关的有益效果是：本实用新型通过上述技术方案，包括：硬件主控板，所述硬件主控板上集成有CPU、UART/USART模块、以太网模块、WiFi通信模块、4G/5G通信模块、LORA/蓝牙/Zigbee模块，其中，所述UART/USART模块、以太网模块、WiFi通信模块、4G/5G通信模块、LORA/蓝牙/Zigbee模块分别与所述CPU连接，解决了现有技术中的物联网网关缺乏兼容性和体系规划的问题。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是在本实用新型的构思下，利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (9)

1.一种5G智能物联网网关，其特征在于，包括：硬件主控板，所述硬件主控板上集成有CPU、UART/USART模块、以太网模块、WiFi通信模块、4G/5G通信模块、LORA/蓝牙/Zigbee模块，其中，所述UART/USART模块、以太网模块、WiFi通信模块、4G/5G通信模块、LORA/蓝牙/Zigbee模块分别与所述CPU连接。

2.根据权利要求1所述的5G智能物联网网关，其特征在于，所述CPU采用RockchipRK3399多核处理器。

3.根据权利要求2所述的5G智能物联网网关，其特征在于，所述CPU采用双Cortex-A72大核+四Cortex-A53小核结构。

4.根据权利要求1所述的5G智能物联网网关，其特征在于，所述WiFi通信模块与PCIE接口连接。

5.根据权利要求1所述的5G智能物联网网关，其特征在于，所述以太网模块与RJ45有线网络接口连接。

6.根据权利要求1所述的5G智能物联网网关，其特征在于，所述UART/USART模块与RS232串行接口连接。

7.根据权利要求1所述的5G智能物联网网关，其特征在于，所述硬件主控板上还集成有与所述CPU连接的时钟模块。

8.根据权利要求1所述的5G智能物联网网关，其特征在于，所述硬件主控板上还集成有与所述CPU连接的看门狗模块。

9.根据权利要求1至8任意一项所述的5G智能物联网网关，其特征在于，所述硬件主控板上还集成有2G DDR内存和8G eMMC存储。

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