一种基于LoRaWAN的多通道全双工物联网网关制造技术

本发明专利技术公开了一种基于LoRaWAN的多通道全双工物联网网关，包括主控芯片及电源，还包括：网络模块，与移动网络及以太网通讯；LoRa模块，处理发送及接收的LoRa数据；双工器，与LoRa模块连接，隔离发送及接收的数据。本方案使用了双工器使得网关从TDD变为FDD，同时增加了下行的信道数，提供高了LoRaWAN网关的通信容量，提高了设备运行效率、通讯质量及网络容量。本发明专利技术的实质性效果为：能同时接收和发送数据，信息容量高，上下行信道比例相对较高，具有信号强度大，通讯质量高，定位准确，电源可靠性高的特点。

A multi-channel full duplex IOT gateway based on lorawan

【技术实现步骤摘要】
一种基于LoRaWAN的多通道全双工物联网网关
本专利技术涉及Lora网关领域，特别涉及一种基于LoRaWAN的多通道全双工物联网网关。
技术介绍
无线物联网行业中LoRaWAN较为广泛使用的无线连接技术。目前在市面上的LoRaWAN网关多是TDD（时分双工通信），接收和发送的信道较多的是8RX+1TX或者是16RX+2TX。数据回传方式多为以太网和4G两种方式。TDD相比FDD（频分双工）存在较多缺点，比如上下行信道比例不合理，下行信道拥挤严重影响网络容量，覆盖半径小，发射功率受限，需要更复杂的网络规划和优化技术等。对比文件：公开号CN208424796U的技术公开了一种LORA物联网关，包括处理器、LORA交互射频模块、LORA广播射频模块、LORA节点、4G模块、串口组和以太网接口组成，所述处理器控制LORA交互射频模块与外部终端进行通信，所述处理器控制4G模块和以太网接口接入互联网，所述LORA广播射频模块可接收外部LORA广播信号，所述LORA交互射频模块包括LORA节点、第一LORA通信和第二LORA通信，所述第一LORA通信接收LORA节点所上报的信号，所述第二LORA通信向LORA节点发送信号，所述处理器通过串口组对后台服务器进行功能配置，实现LORA网关全双工功能。上述对比文件中，每个LORA模块只负责发送或接收中的一项，虽然能实现频分双工，但是资源浪费严重，运行效率较低，且信号强度较弱。
技术实现思路
针对现有技术运行效率较低，信号强度较弱，硬件资源分配不合理，上下行信道比例严重不均衡的问题，本专利技术提供了一种基于LoRaWAN的多通道全双工物联网网关，使用了双工器使得网关从TDD变为FDD，同时增加了下行的信道数，提供高了LoRaWAN网关的通信容量，提高了设备运行效率、通讯质量及网络容量。以下是本专利技术的技术方案。一种基于LoRaWAN的多通道全双工物联网网关，包括主控芯片及电源，还包括：网络模块，与移动网络及以太网通讯；LoRa模块，处理发送及接收的LoRa数据；双工器，与LoRa模块连接，隔离发送及接收的数据。本方案使用了双工器使得网关从TDD变为FDD，同时增加了下行的信道数，提供高了LoRaWAN网关的通信容量，提高了设备运行效率、通讯质量及网络容量。作为优选，所述LoRa模块包括：第一通讯组，连接主控芯片；第二通讯组，连接主控芯片；若干放大器，连接第一通讯组或第二通讯组，放大接收或发送的信号。本方案中LoRa模块包括了两个通讯组，分别执行不同的通讯任务，其中第一通讯组兼顾发送和接收，第二通讯组以发送数据为主。合理分配了硬件资源，提高了网关的运行效率，提升通讯质量。LoRa模块的发送回路经过双工器后会有较多的信号衰减，放大器使发送回路中射频出口功率依然可以达到所需的最大值。作为优选，所述第一通讯组包括：基带芯片，用于处理接收和发送的数据。这里的优选基带芯片是Semtech的基带芯片SX1301。技术成熟，通讯质量高。作为优选，所述第二通讯组包括：第一射频收发器，通过协处理器连接主控芯片，处理并发送数据；第二射频收发器，通过协处理器连接主控芯片，收发数据并定位；协处理器，连接主控芯片并控制第二通讯组。这里优选的第一射频收发器为SX1278；第二射频收发器为SX1280，具有高速的2.4GLoRa通信能力，同时具备除LoRaWAN功能之外的测距和定位功能。其中，协处理器的作用在于，基带芯片能实现时间的精确控制，外部简单的增加下行回路会有较大的下行数据时间误差。而较低的时间精度会将降低整个网络的通信质量。为了在增加下行信道时不产生影响通信质量的时间误差，增加了协处理器，通过射频对时实现精确地时间同步，同时协处理器精确控制第一射频收发器实现精确时间点发送，保证该发送回路可以有较高的时间准确性，保证多通道的通信质量。作为优选，所述网络模块包括以太网模块及若干移动网络模块，所述移动网络模块包括4G模块。至少两个移动网络模块，可以实现同时在线，互为备份，增加网关的数据回传的可靠性。作为优选，还包括定位模块，所述定位模块连接主控芯片。定位模块用于实现GPS、GLONASS、GALILEO或北斗的定位和授时服务，保证了网关的位置信息和时间的准确性、可靠性。作为优选，所述第一通讯组中基带芯片的数量为两个。作为优选，所述第二通讯组中第一射频收发器的数量为4个，协处理器的数量为两个，每个协处理器连接两个第一射频收发器。本方案同时支持16个并行接收信道及6个并行发送信道。本优选方案使用2片SX1301，每片SX1301提供8路LoRaWAN数据包接收通道，16个接收信道可以实现同时接收最多16个LoRa数据包的数据接收能力；同时2片SX1301也包括发送回路，与2片协处理器控制的4个SX1278，加起来一共是6路LoRa的数据发送信道。6个数据发送信道可以实现同时发送6个LoRa数据包的能力，且接收数据和发送数据可同时进行，也就是FDD全双工。作为优选，所述电源包括直流电源和POE供电模块。两种方式可以单独供电，也可以同时供电互为备份，保证了电源可靠性。作为优选，所述直流电源包括：若干DC-DC模块，引入的直流电转化为所需电压。本专利技术的实质性效果为：能同时接收和发送数据，信息容量高，上下行信道比例相对较高，具有信号强度大，通讯质量高，定位准确，电源可靠性高的特点。附图说明图1为本专利技术的示意框图；图2为本专利技术一种实施例的第一射频收发器的工作电路图；图3为本专利技术一种实施例的协处理器的工作电路图；图4为本专利技术一种实施例的第二射频收发器的工作电路图；图5为本专利技术一种实施例的定位模块的工作电路图；图6为本专利技术一种实施例的一种DC-DC模块工作电路图。具体实施方式以下结合说明书附图对本技术方案做进一步阐述。实施例：如图1所示为一种基于LoRaWAN的多通道全双工物联网网关，包括主控芯片1及电源2，还包括：网络模块3，与移动网络及以太网通讯；LoRa模块4，处理发送及接收的LoRa数据；双工器5，与LoRa模块4连接，隔离发送及接收的数据。本实施例使用了双工器5使得LoRaWAN网关从TTD变为FDD，提高了LoRaWAN网关的通信容量，同时合理分配LoRa模块4的上下行信道比例，提高了设备运行效率、通讯质量及网络容量。LoRa模块包括：第一通讯组，用于处理接收和发送的数据，其使用的两个基带芯片是Semtech的基带芯片SX1301，具有技术成熟，通讯质量高的特点；第二通讯组，连接主控芯片；放大器，连接第一通讯组或第二通讯组，放大接收或发送的信号。本方案中LoRa模块包括了两个通讯组，分别执行不同的通讯任务，其中第一通讯组兼顾发送和接收，第二通讯组以发送数据为主。合理分配了硬件资源，提高了网关的运行效率，提升通讯质量。LoRa模块的发送回路经过双工器后会有较多的信号衰减，放大器使发送回路中本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于LoRaWAN的多通道全双工物联网网关，包括主控芯片及电源，其特征在于，还包括：/n网络模块，与移动网络及以太网通讯；/nLoRa模块，处理发送及接收的LoRa数据；/n双工器，与LoRa模块连接，隔离发送及接收的数据。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于LoRaWAN的多通道全双工物联网网关，包括主控芯片及电源，其特征在于，还包括：
网络模块，与移动网络及以太网通讯；
LoRa模块，处理发送及接收的LoRa数据；
双工器，与LoRa模块连接，隔离发送及接收的数据。


2.根据权利要求1所述的一种基于LoRaWAN的多通道全双工物联网网关，其特征在于，所述LoRa模块包括：
第一通讯组，连接主控芯片；
第二通讯组，连接主控芯片；
若干放大器，连接第一通讯组或第二通讯组，放大接收或发送的信号。


3.根据权利要求2所述的一种基于LoRaWAN的多通道全双工物联网网关，其特征在于，所述第一通讯组包括：
基带芯片，用于处理接收和发送的数据。


4.根据权利要求2或3所述的一种基于LoRaWAN的多通道全双工物联网网关，其特征在于，所述第二通讯组包括：
第一射频收发器，通过协处理器连接主控芯片，处理并发送数据；
第二射频收发器，通过协处理器连接主控芯片，收发数据并定位；
协处理器，连接主控芯片并控制第二...

【专利技术属性】
技术研发人员：王彦凯，靳林杰，佟亚波，徐海，徐涛，顾超杰，刘泽华，陈永威，黄贤景，章玺，毛庭，张家铭，王彬杰，范良洪，蒋磊，张影，胡燕清，
申请(专利权)人：利尔达科技集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33