一種無線路由設備的製作方法
2023-07-27 14:50:26 1
本實用新型屬於無線通信技術領域，具體而言，涉及一種無線路由設備。
背景技術：
WiFi是一種可以將個人電腦、手持設備，如PDA、手機、平板電腦等終端以無線方式互相連接的無線網絡技術。WiFi是國際WiFi聯盟的標誌，這個聯盟的工作主要是制定基於IEEE 802.11協議的WiFi通信協議。這些協議包括：802.11b/n/g,802.11ac等不同的協議。
802.11b/n/g通信協議工作於ISM免費頻段2.4GHz，最高無線帶寬可達300Mbps；802.11ac通信協議工作於ISM免費頻段5.8GHz，最高無線帶寬可達1300Mbps。
目前通常採用WiFi無線路由器把有線網絡信號轉換成無線信號。例如家裡的ADSL，小區寬帶等，只要接一個WiFi路由器，就可以實現WIFI設備的無線上網。俗稱"無線路由器"(英文：HotSpot或者Access Point/AP)。由於WIFI無線路由器的通信範圍是一定的，因此超出其通信範圍後，需要增加WiFi中繼設備實現擴大其通信覆蓋範圍。但是隨著距離的增加，WiFi無線路由器組件的無線通信網絡之間的帶寬迅速衰減。
同時，一般的WIFI無線路由器採用2.4G Hz 802.15.4網絡協處理晶片。而IEEE 802.15.4網絡是指在一個區域網網絡內使用相同無線信道並通過IEEE 802.15.4標準相互通信的一組設備的集合，又名LR-WPAN網絡。在這個網絡中，根據設備所具有的通信能力，可以分為全功能設備(Full Function Device,FFD)和精簡功能設備(Reduced Function Device,RFD)。FFD設備之間以及FFD設備與RFD設備之間都可以通信。RFD設備之間不能直接通信，只能與FFD設備通信，或者通過一個FFD設備向外轉發數據。這個與RFD相關聯的FFD設備稱為該RFD的網絡協處理器(coordinator)。RFD設備主要用於簡單的控制應用，如燈的開關、被動式紅外線傳感器、環境傳感器等，傳輸的數據量較少，對傳輸資源 和通信資源佔用不多，這樣RFD設備可以採用非常廉價的實現方案。
技術實現要素：
為解決現有通過無線路由器組建的網格網絡組網由於各網絡節點需要工作於同一無線頻道導致的無線帶寬迅速衰減的問題，本實用新型實用新型了一種無線路由器，通過所述無線路由器實現將組建的網格網絡中各節點在不同無線頻道實現降低無線帶寬的衰減。
本實用新型提供了一種無線路由設備，用於組建遠程移動終端無線通信網絡，所述無線路由設備包括處理器、分別與所述處理器連接的千兆PoE網絡接口、2.4Ghz第一通信晶片、2.4Ghz協處理晶片、5.8Ghz第一通信晶片、5.8Ghz第一通信晶片、第一天線、第二天線，其中，
所述處理器，用於查詢預存的所述無線通信網絡中所述無線路由設備路由表，配置所述2.4Ghz第一通信晶片或所述5.8Ghz第一通信晶片的通信信道；
所述千兆PoE網絡接口，用於與internet網絡設備連接；
所述2.4Ghz第一通信晶片，用於通過所述第一天線廣播其通信信道，通過所述第一天線接收所述移動終端的聯網請求，將所述聯網請求進行格式處理；
所述2.4Ghz協處理晶片，用於組建物聯網設備網絡；
所述5.8Ghz第一通信晶片，用於通過所述第二天線廣播其通信信道，通過所述第二天線接收並將所述移動終端發送的聯網請求或將所述2.4Ghz第一通信晶片格式處理後的聯網請求通過所述第二天線發送到其他所述無線路由設備；
所述5.8Ghz第二通信晶片，用於通過所述第二天線接收所述無線通信網絡中其他所述無線路由設備發送的聯網請求。
本實用新型所述的無線路由設備中，所述無線路由設備還包括為所述無線路由設備供電的電源裝置。
本實用新型所述的無線路由設備中，所述電源裝置包括相互連接的電源、電源保護電路。
本實用新型所述的無線路由設備中，所述無線路由設備還包括與所 述處理器連接的圖像處理裝置，
所述圖像處理裝置，用於提供與攝像頭連接的PoE接口，並對所述攝像頭進行角度、焦距調節。
本實用新型所述的無線路由設備中，所述處理器通過PCI數據線分別與所述2.4Ghz第一通信晶片、所述5.8Ghz第一通信晶片、所述5.8Ghz第二通信晶片連接。
本實用新型所述的無線路由設備中，所述處理器通過UART/USB2.0數據線與所述2.4Ghz協處理晶片連接。
本實用新型所述的無線路由設備中，所述無線路由設備還包括與所述處理器連接的PWM調製器，
所述PWM調製器，用於提供直流電PWM輸出接口，並對通過所述PWM輸出接口調製通過所述網絡接口連接的所述物聯網設備的直流電壓的導通或切斷。
本實用新型所述的無線路由設備中，所述無線路由設備還包括與所述處理器連接的電源控制器，
所述電源控制器，用於提供交流電輸出接口，通過對所述交流電輸出接口控制通過所述千兆網絡接口連接的所述物聯網設備的輸入交流電壓的導通或切斷。
綜上，本實用新型通過四頻段的設計，實現了利用所述無線路由器實現將組建的網格網絡中各節點在不同無線頻道實現降低無線帶寬的衰減。
附圖說明
圖1為本實用新型所述的無線路由設備的框圖結構示意圖；
圖2為應用本實用新型所述的無線路由設備一個實施例的結構示意圖；
圖3為應用本實用新型所述的無線路由設備另一個實施例的結構示意圖。
具體實施方式
下面通過具體的實施例並結合附圖對本實用新型做進一步的詳細描述。
如圖1所示為本實用新型所述的無線路由設備的框圖結構示意圖。如圖1所示，所述無線路由設備，用於組建移動終端通信的無線通信網絡，所述無線路由設備包括處理器1、分別與所述處理器連接的2.4Ghz第一通信晶片2、2.4Ghz協處理晶片3、5.8Ghz第一通信晶片4、5.8Ghz第二通信晶片5、第一天線6、第二天線7、千兆PoE網絡接口8。
所述處理器，用於查詢預存的所述無線通信網絡中所述無線路由設備路由表，配置所述2.4Ghz第一通信晶片或所述5.8Ghz第一通信晶片的通信信道。
具體實施時，所述處理器模塊可選的採用Qualcomm IPQ8064晶片，所述處理器管理2.4Ghz第一通信晶片,5.8Ghz第一通信晶片、5.8Ghz第二通信晶片、PoE等接口的網絡連接和所述5.8Ghz第一通信晶片及所述5.8Ghz第二通信晶片之間的網絡通信路由算法，實現數據從主路由器到遠端子路由器的數據傳輸。
所述千兆PoE網絡接口，用於與internet網絡設備連接。
具體實施時，所述千兆PoE網絡接口可選的採用Silabs Si3462 PoE控制器晶片，1000Mbps，輸入電壓12V；所述千兆PoE網絡接口實現與internet網絡設備的連接，並提供本實用新型所述無線路由器供電接口。
所述2.4Ghz第一通信晶片，用於通過所述第一天線廣播其通信信道，通過所述第一天線接收所述移動終端的聯網請求，將所述聯網請求進行格式處理。
具體實施時，2.4Ghz第一通信晶片可選的採用Qualcomm QCA9890晶片，運行2.4GHz WiFi b/g/n(即802.11.b/g/n)協議，運行WiFi AP驅動。所述2.4Ghz第一通信晶片和所述處理器利用PCI數據線通過PCI接口進行雙向通信。
所述5.8Ghz第一通信晶片，用於通過所述第二天線廣播其通信信道， 通過所述第二天線接收並將所述移動終端發送的聯網請求或將所述2.4Ghz第一通信晶片格式處理後的聯網請求通過所述第二天線發送到其他所述無線路由設備。
所述5.8Ghz第二通信晶片，用於通過所述第二天線接收所述無線通信網絡中其他所述無線路由設備發送的聯網請求。
具體實施時，5.8Ghz第一通信晶片可選的採用Qualcomm QCA9890，運行5.8G Hz WiFi ac通信協議(802.11.ac)，運行WiFi AP驅動；所述5.8Ghz第一通信晶片採用Qualcomm QCA9890，運行5.8G Hz WiFi ac通信協議，運行WiFi AP驅動或者WiFi Client驅動；所述5.8Ghz第一通信晶片和所述處理器利用PCI數據線通過PCI接口進行雙向通信。
目前市場的路由器，提供802.11b/g/n和/或802.11ac WiFi路由功能，主要是作為獨立的無線寬帶上網的接入點(Access Point)，WiFi信號遠距離覆蓋則需要通過WiFi中繼完成。但是WiFi中繼造成的無線帶寬的迅速衰減，無法滿足遠距離、高帶寬的城市物聯網需求或者多樓層的網絡建設需求。概括來說，目前市場的路由器，不具備自組網能力，每個路由器仍然需要通過有線網線/光纖提供上網能力，對於大型建築和城市室外。
因此本實用新型通過設置所述2.4Ghz第一通信晶片及所述5.8Ghz第一通信晶片同時滿足802.11b/g/n和/或802.11ac WiFi兩種路由功能。通過本實用新型所述無線路由設備組建的無線通信網絡解決當前無線路由器通過無線中繼設備(Wireless Reapter)組網實現遠距離無線信號覆蓋時存在的無線帶寬逐級成倍下降的問題。本實用新型所述無線路由設備，通過工作於不同無線頻段的多塊無線網卡、自動組網路由算法、無線天線功率自動調節算法，組建無線寬帶網格網絡，解決傳統無線網格網絡組網時，由於所有無線路由器節點必須工作於同一無線頻段導致的無線路由器節點之間頻道資源競爭和無線信號的幹擾造成的無線帶寬急劇下降的問題。與當前WiFi多級中級實現的遠距離傳輸可導致無線帶寬從1300Mbps下降至10Mbps以下相比，本實用新型所述無線路由設備組建的無線通信網絡可保證遠距離傳輸無線帶寬保持600Mbps以上。
所述2.4Ghz協處理晶片，用於實現與組建物聯網設備網絡，控制與所述物聯網設備的工作信號。所述2.4Ghz第一通信晶片、所述2.4Ghz協處理晶片均為2.4Ghz通信晶片。
具體實施時，所述2.4Ghz協處理晶片可選的採用Silabs EM358x2.4Ghz協處理晶片晶片，支持當前主流802.15.4通信協議，包括ZigBee,Thread無線通信協議。
所述2.4Ghz協處理晶片，用於組建物聯網設備網絡。所述處理器通過UART/USB2.0數據線2.4Ghz協處理晶片連接。
所述2.4Ghz協處理晶片運行802.15.4低功耗無線通信協議，可組建低功耗網格網絡，如環境傳感器網絡，安防傳感器網絡，智能照明網路等。
傳統的長距離無線橋接數傳設備採用的是2.4GHz/5.8GHz，其無線接收和無線發射均位於同一個無線頻道，發送和接受信號需要競爭頻道資源，導致兩個節點之間的無線信號強度成倍衰減，遠距離無線傳輸帶寬衰減很快，遠距離無線數據傳輸帶寬衰減是100Mbps以下。
而5.8GHZ無線產品採用正交頻分復用技術(OFDM)和點對多點、點對點的組網方式，單扇區的速率高達54Mbps。5.8GHZ的系統一般採用的直接序列擴頻技術，它的信道較多且頻率較高，所以抗幹擾能力相對要強一些。同時它可以滿足高帶寬應用支持大量用戶的需要——8個不重疊信道使部署的可擴展性和靈活性更高。因此，可以將8個接入點編成一組，提供高達433Mbit/s的共享吞吐量來支持同一地區的多個用戶。這為沒有部署無線區域網的用戶、期待增加或擴展現有無線區域網的用戶提供了最有價值的高性能網絡選擇。比如，目前已在市場初步部署的5.8G Hz 802.11.ac WiFi網絡，其無線帶寬寬高達1300Mbit/s，已高於目前常用光纖傳輸速度1024Mbit/s，被稱為無線「光纖」網絡。同時5.8GHz也採用基於IP或基於電路的無線傳輸技術。基於IP的技術信令協議簡單，實現容易，開銷低，頻譜利用率高，業務種類多，接口簡單統一，升級容易，特別適合於非連接的數據傳輸業務；基於電路的技術時延小，適合於進行傳統的語音傳送和基於連接的傳輸業務。它的應用範圍也很 廣，就頻段而言，5.8GHz的設備可以用於城市或者郊區，5.8GHz無線接入的業務提供者可以是傳統的運營商也可以是大型的企事業單位；就系統要求的傳輸環境而言，5.8GHz無線接入系統在採用比較低的調製效率時對信噪比的要求比較低可以滿足一定的非可視傳輸要求。
本實用新型所述的無線路由設備採用本實用新型的組網算法，保證所述無線路由設備所述5.8Ghz第一通信晶片與其附近其他無線路由設備的所述5.8Ghz第二通信晶片通信。且每個所述無線路由設備均工作與不同的頻道，與傳統的無線橋接網絡不同，實現了無線信號無衰減式的遠距離傳輸。
本實用新型所述的無線路由設備，採用軟體和硬體算法結合，實現了不同的所述無線路由設備的無線接收和發射位於不同的無線頻道，不同頻道信號之間幹擾少，信號傳輸衰減少，通過遠距離傳輸後，仍然能夠保持600Mbps以上帶寬。
所述無線路由設備還包括為所述無線路由設備供電的電源裝置9。所述電源裝置包括相互連接的電源、電源保護電路。
所述無線路由設備在惡劣天氣(例如劇烈雷擊等等)時，可提前遠程關閉所述無線路由設備的供電，實現對所述無線路由設備的供電保護。
所述無線路由設備還包括與所述處理器連接的圖像處理裝置10，
所述圖像處理裝置，用於提供與攝像頭連接的PoE接口，並對所述攝像頭進行角度、焦距調節。
本實用新型所述的圖像處理裝置對攝像頭實現供電並和攝像頭進行雙向數據通信，包括視頻數據的實時傳輸和對攝像頭的控制，包括攝像頭角度，變焦等控制指令等。
目前，市場上的室外安防攝像頭多支持PoE(Power Over Ethernet)接口，所述攝像頭接口模塊實現PoE支持。本實用新型所述無線路由設備和攝像頭之間採用視頻傳輸實時流媒體協議RTSP(Real Time Streaming Protocol)。
具體實施時，所述圖像處理裝置可選的採用Silabs Si3462 PoE控制器晶片，100Mbps，輸出電壓12V。所述攝像頭通過所述PoE接口與本 實用新型所述無線路由設備相連。
綜上，本實用新型通過圖像處理裝置及所述千兆PoE網絡接口模塊的設置實現了雙PoE設置，即均可選的設為Silabs Si3462PoE控制晶片。
進一步，所述無線路由設備還包括與所述處理器連接的PWM調製器11，
所述PWM調製器，用於提供直流電PWM輸出接口，並對通過所述PWM輸出接口調製和通過所述網絡接口連接的所述物聯網設備的直流電壓導通和切斷。
進一步，所述無線路由設備還包括與所述處理器連接的電源控制器12，
所述電源控制器，用於提供交流電輸出接口，通過對所述交流電輸出接口控制通過所述千兆網絡接口連接的所述物聯網設備的輸入交流電壓的導通或切斷。
所述交流電控制輸出接口用於控制交流電輸出的開和關，輸出電壓值(110V-240V)和系統輸入電源值(110V-240V)相同，所述交流電控制輸出接口和電路繼電器(Relay)相連，嵌入式中央處理器接受來自網絡管理中心的開關命令，或者定時器的開關指令，或者來自攝像頭信號的開關指令，驅動繼電器控制輸出電源的開關。
如圖3所示，將所述無線路由設備101安裝在路燈103(及本實用新型所述的物聯網設備，具體的還可選擇的將所述物聯網設備設為傳感器等低功耗物聯網設備)下，所述無線路由設備還通過本實用新型所述的圖像處理設置提供的POE接口連接攝像頭102，並通過所述圖像處理裝置對所述攝像頭進行角度和/或焦距調節。本實用新型所述的無線路由設備通過所述5.8Ghz第一通信晶片、5.8Ghz第二通信晶片實現與其他所述無線路由設備的通信連接，從而降低遠程無線傳輸造成的無線通信網絡帶寬的衰減。所述路燈可選的通過所述無線路由設備2.4Ghz第一通信模塊或5.8Ghz第一通信模塊實現與所述無線路由設備的通信連接。同時還可選的通過所述2.4Ghz協處理模塊實現通信連接，由於所述2.4Ghz協處理模塊運行802.15.4低功耗無線通信協議使得所述無線路由設備功耗降 低。
同時，本實用新型通過所述PWM調製器實現所述路燈的控制。PWM即脈衝寬度調製(Pulse Width Modulation)是利用微處理器的數字輸出來對模擬電路進行控制的一種非常有效的技術，廣泛應用在從測量、通信到功率控制與變換的許多領域中。並且所述無線路由設備還包括與所述處理器連接的電源控制器，所述電源控制器，用於提供交流電輸出接口，通過對所述交流電輸出接口控制通過所述網絡接口連接的所述物聯網設備的輸入電壓。本實用新型可通過網絡命令控制的市電輸出口(電源開/關)和PWM(路燈亮度)接口，可實現對傳統路燈的網絡化，自動化，節能化管理。同時，用戶通過所述移動終端(具體的為手機、ipad等智能設備)實現與所述無線路由設備的通信連接。
以上所述僅為本實用新型的優選實施例而已，並不用於限制本實用新型，對於本領域的技術人員來說，本實用新型可以有各種更改和變化。凡在本實用新型的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的保護範圍之內。