CN206294351U - 中继器部署装置及物联网系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种中继器部署装置及物联网系统。所述中继器部署装置用于根据所述物联网系统的无线信号强度部署中继器。所述装置包括扩展接口、用于采集数据包的采集芯片、用于管理所述采集芯片并分析所述数据包的单片机及用于连接所述采集芯片和所述单片机的扩展接口。所述单片机控制所述采集芯片工作并对所述采集芯片采集的所述数据包进行数据分析，并根据分析结果判断中继器部署位置。由此，能够更加客观、准确、高效、合理地定位中继器的部署位置，避免由于部署过多的中继器所造成的资源浪费；也可避免由于部署了过少的中继器所导致的网络信号覆盖范围不佳的问题。

Description

中继器部署装置及物联网系统

技术领域

本实用新型涉及物联网通信领域，具体而言，涉及一种中继器部署装置及物联网系统。

背景技术

物联网中常常需要建设自己的无线网络，在拓展无线网络覆盖范围的时候，我们需要设计一种中继器的部署策略，如果某个终端设备所处的位置没有无线信号或无线信号强度较弱，应为其增加中继器。以此确保每个终端设备处于无线信号可覆盖的范围之内。

目前中继器的部署方式，主要取决于工作人员的主观经验。主观经验来自于网络设备的无线传输特性，如事先知道天线增益、发射功率等，从而可以通过理论，推导出一个理想的传输距离。当工作人员觉得两个网络设备之间的距离比理想的传输距离更远时，工作人员会在传输路径上选择一个合适的位置，安排部署一个中继器。

虽然通过设备的传输特性(天线增益、发射功率等)可以推导出理论传输距离，但是在网络实际的部署中，可能会遇到各种的环境干扰，如反射、散射、阴影、屏蔽等因素。并且，无线信号实际的传输距离和理论传输距离差别很大，仅仅通过理论计算，很难确定中继器的应有位置。由于主观判断与实际情况的差异性，导致了在网络拓扑中，可能部署了过多的中继器，造成资源浪费；也可能部署了过少的中继器，使网络信号覆盖范围不够合理、完备，导致鲁棒性不好、容错率不佳等问题。

实用新型内容

为了克服现有技术中的上述不足，本实用新型提供一种中继器部署装置及物联网系统，其能够让中继器的部署，更有依据，更具高效性、合理性及准确性。

本实用新型提供了一种中继器部署装置，应用于一种物联网系统，用于根据所述物联网系统的无线信号强度部署中继器，所述装置包括用于采集数据包的采集芯片、用于管理所述采集芯片并分析所述数据包的单片机及用于连接所述采集芯片和所述单片机的扩展接口。所述单片机控制所述采集芯片工作并对所述采集芯片采集的所述数据包进行数据分析，并根据分析结果判断中继器部署位置。

在本实用新型较佳实施例中，所述采集芯片包括用于采集第一预设频段范围数据包的射频芯片及用于采集小于第二预设频段数据包的低频芯片，所述射频芯片和所述低频芯片分别与所述单片机电性连接。

在本实用新型较佳实施例中，所述射频芯片还可以用于监听所述第一预设频段范围的广播包及心跳包。

在本实用新型较佳实施例中，所述低频芯片还可以用于监听小于所述第二预设频段的广播包及心跳包。

在本实用新型较佳实施例中，所述装置还包括用于接收信号的天线，所述天线包括用于接收所述第一预设频段范围数据信息的第一天线及接收小于所述第二预设频段数据信息的第二天线，所述第一天线与所述射频芯片连接，所述第二天线与所述低频芯片连接。

在本实用新型较佳实施例中，所述第一预设频段范围设置为2.4GHz-2.4835GHz频段。

在本实用新型较佳实施例中，所述第二预设频段设置为1GHz频段。

在本实用新型较佳实施例中，所述装置还包括用于显示频段信号强度信息及参数配置信息的显示屏，所述显示屏与所述单片机电性连接。

在本实用新型较佳实施例中，所述装置还包括用于为所述中继器部署装置提供电能的电源，所述电源与所述单片机电性连接。

本实用新型还提供了一种物联网系统，所述物联网系统包括上述中任意一项所述的中继器部署装置、网络协调器、多个终端设备及中继器；

所述中继器部署装置、网络协调器、多个终端设备、若干个中继器之间相互通信连接。

相对于现有技术而言，本实用新型具有以下有益效果：

所述中继器部署装置，应用于一种物联网系统，用于根据所述物联网系统的无线信号强度部署中继器。所述装置包括扩展接口、用于采集数据包的采集芯片、用于管理所述采集芯片并分析所述数据包的单片机及用于连接所述采集芯片和所述单片机的扩展接口。所述单片机控制所述采集芯片工作并对所述采集芯片采集的所述数据包进行数据分析，并根据分析结果判断中继器部署位置。由此，能够更加客观、准确、高效、合理地定位中继器的部署位置，避免由于部署过多的中继器所造成的资源浪费；也可避免由于部署了过少的中继器所导致的网络信号覆盖范围不佳的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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获得其他相关的附图。

图1为本实用新型较佳实施例提供的一种物联网系统的拓扑结构示意图。

图2为本实用新型较佳实施例提供的图1所示的中继器部署装置的连接示意图。

图3为本实用新型较佳实施例提供的中继器部署装置的层次结构图。

图4为本实用新型较佳实施例提供的图3所示的天线及采集芯片之间的连接示意图。

图标：100-中继器部署装置；110-单片机；120-采集芯片；122-射频芯片；124-低频芯片；130-扩展接口；140-天线；142-第一天线；144-第二天线；150-显示屏；160-电源；200-中继器；300-网络协调器；400-终端设备。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。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。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

请参阅图1，图1为本实用新型较佳实施例提供的一种物联网系统的拓扑结构示意图。所述物联网系统包括中继器部署装置100、网络协调器300、多个终端设备400及若干个中继器200。

所述中继器部署装置100、网络协调器300、多个终端设备400、若干个中继器200之间相互通信连接。

在本实施例中，所述网络协调器300相当于“网关”，一方面管理无线网络本身，另一方面，连接传统网络(局域网、英特网等)，起到无线网络和传统网络协议转换的作用。所述终端设备400包括传感器、控制器及无线收发模块，所述终端设备400又称为：节点。在网络信号覆盖范围比较大时，由于有些距离所述网络协调器300较远的终端设备400可接收到的无线信号较弱，由此需要中继器200进行信号接力，增强终端设备400所接收的无线信号强度。

在拓展网络的时候，用户在沿无线信号的传输路径上(如从网络协调器300到某个终端设备400的路径上)，通过运用中继器部署装置100查看信号强度，如果发现某采集点的信号强度低于终端设备400能够接受的范围时，应在该采集点部署中继器200。在部署完该中继器200后，用户可继续沿着无线信号的传输路径方向向终端设备400移动，并实时检测无线信号的强度。如果再次出现某采集点的无线信号强度低于可接受范围时，可在该采集点再部署一个中继器200。上述中继器200的部署过程是一个持续循环检测的过程，直到到达该目标终端设备400为止。

请参阅图2，图2为本实用新型较佳实施例提供的图1所示的中继器部署装置100的连接示意图。所述中继器部署装置100，应用于图1所示的物联网系统，用于根据所述物联网系统的无线信号强度部署中继器200。

在本实施例中，所述中继器部署装置100的核心部件包括采集芯片120、单片机110及扩展接口130。所述采集芯片120用于采集数据包，所述单片机110用于管理所述采集芯片120并分析所述数据包，所述采集芯片120和所述单片机110通过所述扩展接口130相连接。由此，所述单片机110可控制所述采集芯片120工作并对所述采集芯片120采集的所述数据包进行数据计算和分析，并根据分析结果判断中继器200应该部署的位置。

在本实施例中，所述单片机110(Microcontrollers)是一种集成电路芯片，是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器CPU、随机存储器RAM、只读存储器ROM、多种I/O接口、中断系统、定时器/计数器等(可能还包括显示驱动电路、脉宽调制电路、模拟多路转换器、A/D转换器等电路)集成到一块硅片上构成的一个小而完善的微型计算机系统。它的体积小、质量轻、价格便宜，为学习、应用和开发提供了便利条件。

在本实施例中，所述扩展接口130是用于连接各种外部设备的接口。所述扩展接口130可以是，但不限于，串行接口(Serial Port)、并行接口(Parallel Port)、及IEEE 1394接口等。其中，串行接口，简称串口，也就是COM接口，是采用串行通信协议的扩展接口。并行接口，简称并口，也就是LPT接口，是采用并行通信协议的扩展接口。IEEE 1394也是一种高效的串行接口标准，功能强大且性能稳定，并且支持热拔插和即插即用。

请再次参阅图2，所述中继器部署装置100还包括用于接收物联网系统无线信号的天线140，所述天线140与所述采集芯片120连接以使所述天线140将接收到的无线信号信息传输给所述采集芯片120。

请再次参阅图2，所述中继器部署装置100还包括显示屏150，所述显示屏150与所述单片机110电性连接。所述显示屏150在所述中继器部署装置100与用户之间提供一个交互界面(例如用户操作界面)，用于将所述单片机110根据采集芯片120采集的数据包计算、分析的频段信号强度信息显示给用户，以告知用户采集地点的信号强度情况，用户由此判断采集地点是否需要增设中继器200。除此以外，所述显示屏150还用于向用户显示参数配置信息，所述参数配置信息包括所述中继器部署装置100内设置的采集芯片120所包括的不同种类芯片的信息以及接收的心跳包或广播包帧格式及对应频点的信息等。用户可按照实际需求通过所述显示屏150对所述采集芯片120所包括的不同芯片种类进行选择，以此检测到满足用户选择需求的无线信号频段信息。除此以外，用户还可通过所述显示屏150选择心跳包或广播包的帧格式及对应的频点信息等。由此，所述中继器部署装置100可根据用户不同的选择需求采集到不同频段的无线信号信息。

在本实施例中，所述显示屏150可以采用，但不限于，触控显示器。触控显示器，可为支持单点和多点触控操作的电容式触控屏或电阻式触控屏等。支持单点和多点触控操作是指触控显示器能感应到来自该触控显示器上一个或多个位置处产生的触控操作，并将该感应到的触控操作交由所述单片机110进行处理和计算。

请再次参阅图2，所述中继器部署装置100还包括电源160。所述电源160与所述单片机110电性连接，所述电源160用于为所述中继器部署装置100提供电能。所述电源160可以采用，但不限于，干电池、铅酸蓄电池、镍镉电池、镍氢电池、锂离子电池等具有便宜、小巧、便于携带、放电时间长、多次充电后仍保持性能良好特性的电池。

请参阅图3及图4，图3为本实用新型较佳实施例提供的中继器部署装置100的层次结构图，图4本实用新型较佳实施例提供的图3所示的天线140及采集芯片120之间的连接示意图。

在本实施例中，所述采集芯片120包括用于采集第一预设频段范围数据包的射频芯片122及用于采集小于第二预设频段数据包的低频芯片124，所述射频芯片122和所述低频芯片124分别与所述单片机110电性连接。

在本实施例中，所述射频芯片122和所述低频芯片124可通过SPI(SerialPeripheral Interface，串行外设接口)总线分别与所述单片机110电性连接。其中，SPI是一种高速的、全双工的、同步的通信总线，并且在芯片的管脚上只占用四根线，节约了芯片的管脚，同时为布局节省空间。

在本实施例中，所述第一预设频段范围设置为2.4GHz-2.4835GHz频段，所述射频芯片122可采用2.4GHz射频芯片，用以接收、采集2.4GHz-2.4835GHz频段的数据包。具体地，2.4GHz无线技术，是一种短距离无线传输技术，供开源使用。所述2.4GHz-2.4835GHz频段即2.4GHz ISM(Industry Science Medicine)，指的是一个工作频段，是全世界公开通用使用的无线频段。在2.4GHz ISM频段下工作可以获得更大的使用范围和更强的抗干扰能力，目前广泛应用于家用、商用等领域。其中，蓝牙技术、iBeacon技术、Zigbee技术、WiFi技术等均工作在这一频段。iBeacon技术使用的低功耗蓝牙(BLE)技术是低成本、短距离、可交互操作的鲁棒性无线技术，工作在2.4GHz ISM射频频段。iBeacon技术是苹果公司2013年9月发布的移动设备用OS(iOS7)上配备的新功能，其工作方式是，配备有低功耗蓝牙(BLE)通信功能的设备使用BLE技术向周围发送自己特有的ID，接收到该ID的应用软件会根据该ID采取一些行动。比如，在店铺里设置iBeacon通信模块，便可让iPhone和iPad上运行的服务器向顾客发送折扣券及进店积分等资讯信息。此外，还可以在家电发生故障或停止工作时使用iBeacon技术向应用软件发送资讯信息。Zigbee技术是一项新兴的短距离无线通信技术，主要面向的应用领域是低速率无线个人区域网(LRWPAN，Low Rate Wireless Personal AreaNetwork)，典型特征是近距离、低功耗、低成本、低传输速率，主要适用于自动控制以及远程控制领域，目的是为了满足小型廉价设备的无线联网和控制。WiFi即无线局域网，传输速率可达54Mbit/s，采用直接序列扩频(DSSS)的方式。蓝牙技术是由蓝牙特别利益小组(SIG)制定的用于无线个人区域网(WPAN)的标准，采用跳频扩频(FHSS)方式，支持语音、数据传输。

在本实施例中，所述射频芯片122除了可用于接收、采集2.4GHz频段的数据包外，还可以用于监听所述第一预设频段范围(如蓝牙、iBeacon、Zigbee、WiFi)的广播包及心跳包。

在本实施例中，所述第二预设频段设置为1GHz频段，所述低频芯片124可以为Sub-Ghz芯片，是长距离和低功耗通信的理想选择。Sub-Ghz用于接收、采集1GHz以下频段的数据包，通常主要支持对多个典型频段数据的接收、采集，所述多个典型频段包括：315MHz、433MHz、799MHz、868MHz、915MHz、920MHz等。

在本实施例中，所述低频芯片124还可以用于监听小于所述第二预设频段(主要是315MHz、433MHz、799MHz、868MHz、915MHz、920MHz)的广播包及心跳包。

在本实施例中，无线网络中通常都会定义一些广播包及心跳包(用户自定义帧格式和频点)，将这些广播包和心跳包的相关信息预先设定在中继器部署装置100中，中继器部署装置100会扫描、监听这些报文，当收到信息时，从无线收发的采集芯片120中可以获取报文的信号强度信息。其中，所述心跳包就是在发送端和接收端之间定时通知对方自己当前状态的一个自定义的命令字，按照一定的时间间隔发送，类似于心跳，所以叫做心跳包。所述心跳包数据的发送和接收要求发送端和接收端的无线网络处于连接状态，心跳包通常设定在30-40秒之间。广播包是数据包套接口用来向系统支持的网络发送的广播数据包，要实现这种功能，网络本身必须支持广播功能，因为系统软件并不提供对广播功能的任何模拟。所述广播包在发送设备和接收设备的无线网络处于未连接状态时，也可进行广播包数据的接收和发送。

请再次参阅图3及图4，所述天线140包括用于接收所述第一预设频段范围数据信息的第一天线142及接收小于所述第二预设频段数据信息的第二天线144，所述第一天线142与所述射频芯片122连接，所述第二天线144与所述低频芯片124连接。

在本实施例中，用户根据对网络设备无线传输特性(如事先知道天线增益、发射功率等)的主观经验，通过理论推导出一个理想的传输距离，预先判定出中继器200部署的大致区域位置。在此之后，用户可通过所述中继器部署装置100进一步得到准确、客观的中继器200部署位置信息。

具体地，用户可预先通过显示屏150根据采集芯片120提供的芯片种类进行参数配置选择，以采集到满足选择要求的频段数据信息。所述单片机110根据用户选择芯片(比如，射频芯片122、低频芯片124)采集到的数据包、广播包及心跳包进行运算、分析(例如，对信号强度做平均值等算法，以获得一个稳定值)，从而判断采集点的无线信号强度。所述显示屏150再将经过单片机110分析处理后的信号强度信息显示给用户。用户读取信号强度的数值信息，判断中继器200应该部署的具体位置。

综上所述，本实用新型提供一种中继器部署装置及物联网系统。所述中继器部署装置，应用于一种物联网系统，用于根据所述物联网系统的无线信号强度部署中继器。所述装置包括扩展接口、用于采集数据包的采集芯片、用于管理所述采集芯片并分析所述数据包的单片机及用于连接所述采集芯片和所述单片机的扩展接口。所述单片机控制所述采集芯片工作并对所述采集芯片采集的所述数据包进行数据分析，并根据分析结果判断中继器部署位置。由此，能够更加客观、准确、高效、合理地定位中继器的部署位置，并且避免了在采用人工部署方式时，出现的部署过多中继器所造成的资源浪费及部署过少中继器所导致的网络信号覆盖范围不佳的问题。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种中继器部署装置，应用于一种物联网系统，用于根据所述物联网系统的无线信号强度部署中继器，其特征在于，所述装置包括用于采集数据包的采集芯片、用于管理所述采集芯片并分析所述数据包的单片机及用于连接所述采集芯片和所述单片机的扩展接口，所述单片机控制所述采集芯片工作并对所述采集芯片采集的所述数据包进行数据分析，并根据分析结果判断中继器部署位置。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述采集芯片包括用于采集第一预设频段范围数据包的射频芯片及用于采集小于第二预设频段数据包的低频芯片，所述射频芯片和所述低频芯片分别与所述单片机电性连接。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述射频芯片还可以用于监听所述第一预设频段范围的广播包及心跳包。

4.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述低频芯片还可以用于监听小于所述第二预设频段的广播包及心跳包。

5.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述装置还包括用于接收信号的天线，所述天线包括用于接收所述第一预设频段范围数据信息的第一天线及接收小于所述第二预设频段数据信息的第二天线，所述第一天线与所述射频芯片连接，所述第二天线与所述低频芯片连接。

6.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述第一预设频段范围设置为2.4GHz-2.4835GHz频段。

7.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述第二预设频段设置为1GHz频段。

8.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括用于显示频段信号强度信息及参数配置信息的显示屏，所述显示屏与所述单片机电性连接。

9.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括用于为所述中继器部署装置提供电能的电源，所述电源与所述单片机电性连接。

10.一种物联网系统，其特征在于，所述物联网系统包括权利要求1-9中任意一项所述的中继器部署装置、网络协调器、多个终端设备及中继器；

所述中继器部署装置、网络协调器、多个终端设备、若干个中继器之间相互通信连接。