CN209184818U - 用于密集接入的自组织物联网终端设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于密集接入的自组织物联网终端设备，其包括：RF模块、安全加密模块、主控模块、电源模块、时钟模块、复位模块、WiFi接入模块。主控模块将RF模块接收的数据发送至安全加密模块进行加密。主控模块包括无线基带接入模块以及自组织组网模块，主控模块通过无线基带接入模块将无线数据按照物联网通信协议处理传至基站，主控模块通过自组织组网模块将移动终端设备按照无线自组织组网通信协议接入邻居节点；电源模块为RF模块以及主控模块提供电源；复位模块按照时序复位RF模块、无线基带接入模块以及自组织组网模块。该移动终端设备能够支持设备同时工作在几个不同的自组织网络中，也能支持设备同时与多个不同的通信节点收发信息。

Description

用于密集接入的自组织物联网终端设备

技术领域

本实用新型是关于无线通信技术领域，特别是关于一种用于密集接入的自组织物联网终端设备。

背景技术

网络中大量通信设备能自动通过天线组成网状结构，网络中的每个节点都具备自动路由功能，每个节点都只能和邻近节点进行通信，是一种自组织、自管理的智能网络，不需要主干网即可构筑富有弹性的网络。移动Ad hoc网络是一种没有任何中心实体的自组织网络，在事先设计好的各种协议的支持下，依靠节点间的相互协作；在移动、复杂多变的无线环境中自行成网，借助于多条转发技术来弥补无线设备的有限传输距离、从而拓展网络的覆盖范围，为用户提供各种服务、传输各种业务的无线通信网络。其不需要依赖现有固定通信网络基础设施的，就能够迅速组织展开使用的通信网络体系，且网络中各节点能够动态地、随意地、频繁地进入和离开网络。比传统的点到多点方式的无线接入有很多无可比拟的优点。

超密集组网(Ultra Dense Network，UDN)将是满足5G以及未来移动数据流量需求的主要技术手段。超密集组网通过更加“密集化”的无线网络基础设施部署，可获得更高的频率复用效率，从而在局部热点区域实现百倍量级的***容量提升。随着站点密度的增加，用户将受到多个密集邻区的同频干扰，且移动时切换过于频繁，用户体验急剧下降。Pre5GUDN解决方案，可以化多个基站的干扰为有用信号，且服务集合随小区移动不断更新，始终使用户处于小区中心的状态，实现小区虚拟化，达到一致性的用户体验。干扰管理与抑制、小区虚拟化技术和小小区动态调整等是Pre-UDN阶段超密集组网的重要研究方向。

传统的移动通信终端的使用依赖于无线接入网，在没有实体基础设施(例如基站或路由器)支持的条件下不能进行通信的。自组网支持动态配置和动态流控，所有网络协议也都是分布式的，***的组织和控制并不依赖于某些重要的节点，所以它们允许节点发生故障、离开网络或加入网络。也就是说每一个移动节点可以根据自己的需要在整个网络内随意移动，而无须考虑如何维护与其他实体的通信连接。因此具备动态搜索、定位和恢复连接能力是对设备的基本要求，而现在用于固网的很多通信终端都无法用于移动自组织网络中。

蓝牙技术也不需要网络固定设施也可以完成设备间的通信，但是蓝牙技术的应用有很多局限性：一、传输距离短，适合室内短距离无线通信使用；二、蓝牙规定设备之间进行通信时必须一个为主设备一个为从设备，一个蓝牙主端设备至多可同时与7个从端设备进行通信，即最多仅能同时处理8个设备，制约了其在大型网络中的应用；三、是蓝牙技术不能实现多跳转发传输，设备需要人手配置和维护网络连接。因此自组织网络在无线转发传输和传输距离等方面的性能优于蓝牙技术。

现有的具备自组织组网功能的设备，如传感器、车载终端等，只有单个无线通道板，只能采用时分双工模式才能支持多跳转发，无法支持设备同时工作在几个不同的自组织网络中，也不能支持设备同时与多个不同的通信节点收发信息。

公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本实用新型的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种用于密集接入的自组织物联网终端设备，其能够支持设备同时工作在几个不同的自组织网络中，也能支持设备同时与多个不同的通信节点收发信息。

为实现上述目的，本实用新型提供了一种用于密集接入的自组织物联网终端设备，其包括：RF模块、安全加密模块、主控模块、电源模块、时钟模块、复位模块、WiFi接入模块。RF模块用于接收无线数据。安全加密模块用于对所述无线数据进行数据加密。主控模块与所述RF模块以及所述安全加密模块均相连，所述主控模块用于将所述RF模块接收的所述无线数据发送至所述安全加密模块进行加密处理。所述主控模块包括无线基带接入模块以及自组织组网模块，所述主控模块还用于通过所述无线基带接入模块将所述安全加密模块加密的所述无线数据按照物联网通信协议处理并通过通信接口传出至基站，所述主控模块还用于通过所述自组织组网模块将所述用于密集接入的自组织物联网终端设备按照无线自组织组网通信协议与邻居节点进行数据交互。电源模块与所述RF模块以及所述主控模块均相连，用于为所述RF模块以及所述主控模块提供电源。时钟模块与所述主控模块以及所述RF模块均相连，包括多个时钟产生单元，用于产生多个不同的时钟从而满足所述物联网通信协议以及所述无线自组织组网通信协议的要求。复位模块与所述主控模块以及所述RF模块均相连，用于按照时序复位所述RF模块、所述无线基带接入模块以及所述自组织组网模块。WiFi接入模块与所述主控模块相连，能够进行WiFi通信。

在一优选的实施方式中，所述电源模块包括多个电压转换电路，用于产生3.3V、1.8V、2.5V以及1.2V的电压。

在一优选的实施方式中，所述时钟模块能够产生400MHz、125HMz、66MHz以及25MHz的时钟。

在一优选的实施方式中，所述主控模块还包括路由维护模块，其与所述无线基带接入模块以及所述自组织组网模块均相连，用于对所述用于密集接入的自组织物联网终端设备的路由表进行维护和更新。

在一优选的实施方式中，所述主控模块还包括数据交换模块，其与所述无线基带接入模块以及所述自组织组网模块均相连，用于实现所述无线基带接入模块以及所述自组织组网模块之间的数据转发。

在一优选的实施方式中，所述主控模块还包括：电源管理模块，其与所述无线基带接入模块以及所述自组织组网模块均相连，所述主控模块通过所述电源管理模块控制所述无线基带接入模块或所述自组织组网模块进入打开、关闭或睡眠状态。

在一优选的实施方式中，所述主控模块还包括状态检测模块，其与所述无线基带接入模块以及所述自组织组网模块均相连，所述状态检测模块用于检测所述无线基带接入模块以及所述自组织组网模块的通信速率。

与现有技术相比，根据本实用新型的用于密集接入的自组织物联网终端设备支持自组织组网功能和无线接入功能，其能够接入邻居节点，也可以接入基站，并且2个信道可以同时工作，因此该设备可同时与多个具有自组织组网功能的节点设备互联，也可以同时工作于多个自组织网络中，因此能支持设备同时与多个不同的通信节点收发信息。

附图说明

图1是根据本实用新型一实施方式的用于密集接入的自组织物联网终端设备的模块组成示意图；

图2是根据本实用新型一实施方式的用于密集接入的自组织物联网终端设备的应用示意图。

具体实施方式

下面结合附图，对本实用新型的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本实用新型的保护范围并不受具体实施方式的限制。

除非另有其它明确表示，否则在整个说明书和权利要求书中，术语“包括”或其变换如“包含”或“包括有”等等将被理解为包括所陈述的元件或组成部分，而并未排除其它元件或其它组成部分。

图1是根据本实用新型一实施方式的用于密集接入的自组织物联网终端设备，该用于密集接入的自组织物联网终端设备包括：RF模块10、安全加密模块11、主控模块12、电源模块13、时钟模块14、复位模块15、WiFi接入模块16。

RF模块10与电源模块13以及主控模块12均相连，用于接收无线数据。

安全加密模块11与主控模块12相连，用于对无线数据进行数据加密。当主控模块12接收到RF模块10接收的无线数据发送安全加密模块11对无线数据进行数据加密。进行安全加密能够防止非法设备侵入和通信信息泄密，不仅具有信息加密的功能，而且具有数字签名、身份验证等功能。使用密码技术不仅可以保证信息的机密性，而且可以保证信息的完整性，防止信息被篡改、伪造和假冒。为保障无线接入的数据安全，终端设备中加入安全加密模块并根据当前传输数据安全等级不同，采用相适合的加密算法。基站或是邻居节点根据收到数据解密后进行终端设备身份，对关键数据进行加密，保障数据安全。

主控模块12与电源模块13相连，主控模块12包括无线基带接入模块12a以及自组织组网模块12b。主控模块12负责组网模式选择，根据信道状态选择基站接入或是多跳连接邻居节点。

无线基带接入模块12a用于将安全加密模块11加密的无线数据按照物联网通信协议处理并通过通信接口发送至基站，自组织组网模块12b用于将用于密集接入的自组织物联网终端设备按照无线自组织组网通信协议接入邻居节点。

无线基带接入模块12a以及自组织组网模块12b之间支持同频和异频两种工作模式，在同频工作模式下，无线基带接入模块12a以及自组织组网模块12b收发的信息占用不同的时隙，在异频工作模式下，无线基带接入模块12a以及自组织组网模块12b占用不同的频点同时工作。

电源模块13与RF模块10以及主控模块12均相连，用于为RF模块10以及主控模块12提供电源。在本实施方式中，电源模块13包括多个电压转换电路13a，用于产生3.3V、1.8V、2.5V以及1.2V的电压。

时钟模块14与主控模块12以及RF模块10均相连，包括多个时钟产生单元14a，用于产生多个不同的时钟从而满足物联网通信协议以及无线自组织组网通信协议的要求。具体地，在本实施方式中，时钟模块14能够产生400MHz、125HMz、66MHz以及25MHz的时钟。

复位模块15与主控模块12以及RF模块10均相连，其用于按照时序复位RF模块10、无线基带接入模块12a以及自组织组网模块12b。

WiFi接入模块16与主控模块12相连，能够进行WiFi通信，便于进行后续设备维护或更新。

自组织网络中的节点既是发送和接收节点，也是路由节点，且节点的高变化性导致路由信息的更新很快，优选地，主控模块12包括路由维护模块12c。路由维护模块12c与无线基带接入模块12a以及自组织组网模块12b均相连，用于对用于密集接入的自组织物联网终端设备的路由表进行维护和更新。

为了实现无线基带接入模块12a以及自组织组网模块12b之间的数据转发，即实现多个自组织网络之间的数据转发，优选地，主控模块12还包括数据交换模块12d，数据交换模块12d与无线基带接入模块12a以及自组织组网模块12b均相连，用于实现无线基带接入模块12a以及自组织组网模块12b之间的数据转发。

移动自组织网络中的移动节点一般不能直接连通电力设施，因此需要依靠电池来提供能量，节点能量有限，能量决定节点的生存期，过分消耗一些节点的能量导致这些节点退出网络会使网络分割，影响网络的连通性。因此，应用于移动自组织网络中的终端设备需要设计节电机制，节点中的工作单元没有必要时刻保持在工作状态。优选地，本实施方式中主控模块12还包括电源管理模块12e，其与无线基带接入模块12a以及自组织组网模块12b均相连。主控模块12控制无线基带接入模块12a以及自组织组网模块12b的打开与关闭，将处于空闲状态的无线基带接入模块12a或自组织组网模块12b切换至睡眠状态或者完全关闭，在需要接收或者发送数据时将特定的无线基带接入模块12a或自组织组网模块12b重新切换至工作状态。无线基带接入模块12a以及自组织组网模块12b由睡眠(或关闭)状态到工作状态的唤醒可采用两种方式：网络唤醒或者北斗唤醒。

为了更好地提高通信质量，优选地，主控模块12中还包括状态检测模块12f，状态检测模块12f与无线基带接入模块12a以及自组织组网模块12b均相连，用于检测无线基带接入模块12a以及自组织组网模块12b的通信速率，主控模块12可以根据检测结果为不同通信速率需求的数据选择出较佳的信道进行通信。

为了更加清楚地说明，图2是本实施方式的用于密集接入的自组织物联网终端设备的应用示意图。该用于密集接入的自组织物联网终端设备具备无线接入功能和自组织组网功能。在基站等固定网络设施覆盖范围内，设备可接入基站；在脱离基站覆盖时可与其它节点构建自组织网络实现多跳通信。设备的无线基带接入模块12a以及自组织组网模块12b可使设备同时工作在2个无线自组织网络中，可以与节点1和节点2组成的自组织网络A，也可以与节点3组成自组织网络B。图2中的节点可以是普通的具备自组织组网功能的终端，也可以是根据本实用新型的用于密集接入的自组织物联网终端设备。

本实施方式的用于密集接入的自组织物联网终端设备有以下3种工作模式：1、在有基站网的覆盖下，如果没有自组织网络业务，设备采用纯终端模式，实现与基站的通信。2、在没有基站网覆盖信号的情况下，设备采用纯自组织网络终端的模式，与其他自组织网络节点通信，可完成不同自组织网络间的数据转发。3、基站网接入功能和自组织组网功能同时使用，既能接入基站网，又可作为其他自组织网络终端接入基站网的中继，此时该节点占用的信道资源中的一部分用于基站网的业务，另一部分资源用于自组织网络业务，实现两个通信***间的数据转发。

综上，由于终端的发射功率和无线覆盖范围有限，因此距离较远的两个终端如果要进行通信就必须借助于其它节点进行数据转发。本实施方式提出的一种具备自组网功能的用于密集接入的自组织物联网终端设备，该设备具有无线基带接入模块12a以及自组织组网模块12b这两个无线通道，这两个无线通道可以同时工作，因此该设备可同时与多个具有自组织组网功能的节点设备互联，也可以同时工作于多个自组织网络中。

在未来5G移动通信网络中，物联网应用中，更多用户终端需要接入网络，获取指令信息或者是上传收集到的信息。这些网络节点的密集高，在实际运行时，需要将超密集网络技术融合自组网中，进一步提升自组网络移动终端的***容量、通信效率和频谱效率，进而从根本上满足广大用户的无线通信需求。本实施方式的终端设备可以用于密集接入物联网应用下的物联网专用窄带基站设备，可以应用于智能电网、智慧城市信息采集的无线窄带通信网建设中，例如可应用于VANET(Vehicle Ad-hoc Network，车载自组织网络)、无线传感器网络和连接个域网等众多环境中。将应用检测各环节统一接入管理平台，满足智能电网、智慧城市对安全性和自主可控性的需求。

前述对本实用新型的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想将本实用新型限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本实用新型的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本实用新型的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。本实用新型的范围意在由权利要求书及其等同形式所限定。

Claims (7)

1.一种用于密集接入的自组织物联网终端设备，其特征在于，包括：

RF模块，用于接收无线数据；

安全加密模块，用于对所述无线数据进行数据加密；

主控模块，与所述RF模块以及所述安全加密模块均相连，所述主控模块用于将所述RF模块接收的所述无线数据发送至所述安全加密模块进行加密处理；所述主控模块包括无线基带接入模块以及自组织组网模块，所述主控模块还用于通过所述无线基带接入模块将所述安全加密模块加密的所述无线数据按照物联网通信协议处理并通过通信接口传出至基站，所述主控模块还用于通过所述自组织组网模块将所述用于密集接入的自组织物联网终端设备按照无线自组织组网通信协议与邻居节点进行数据交互；

电源模块，与所述RF模块以及所述主控模块均相连，用于为所述RF模块以及所述主控模块提供电源；

时钟模块，与所述主控模块以及所述RF模块均相连，包括多个时钟产生单元，用于产生多个不同的时钟从而满足所述物联网通信协议以及所述无线自组织组网通信协议的要求；

复位模块，与所述主控模块以及所述RF模块均相连，用于按照时序复位所述RF模块、所述无线基带接入模块以及所述自组织组网模块；以及

WiFi接入模块，与所述主控模块相连，能够进行WiFi通信。

2.如权利要求1所述的用于密集接入的自组织物联网终端设备，其特征在于，所述电源模块包括多个电压转换电路，用于产生3.3V、1.8V、2.5V以及1.2V的电压。

3.如权利要求1所述的用于密集接入的自组织物联网终端设备，其特征在于，所述时钟模块能够产生400MHz、125HMz、66MHz以及25MHz的时钟。

4.如权利要求1所述的用于密集接入的自组织物联网终端设备，其特征在于，所述主控模块还包括：

路由维护模块，与所述无线基带接入模块以及所述自组织组网模块均相连，用于对所述用于密集接入的自组织物联网终端设备的路由表进行维护和更新。

5.如权利要求1所述的用于密集接入的自组织物联网终端设备，其特征在于，所述主控模块还包括：

数据交换模块，与所述无线基带接入模块以及所述自组织组网模块均相连，用于实现所述无线基带接入模块以及所述自组织组网模块之间的数据转发。

6.如权利要求1所述的用于密集接入的自组织物联网终端设备，其特征在于，所述主控模块还包括：

电源管理模块，与所述无线基带接入模块以及所述自组织组网模块均相连，所述主控模块通过所述电源管理模块控制所述无线基带接入模块或所述自组织组网模块进入打开、关闭或睡眠状态。

7.如权利要求1所述的用于密集接入的自组织物联网终端设备，其特征在于，所述主控模块还包括：

状态检测模块，与所述无线基带接入模块以及所述自组织组网模块均相连，所述状态检测模块用于检测所述无线基带接入模块以及所述自组织组网模块的通信速率。