一种基于无线网状网络节点的通讯装置的制作方法

本发明专利涉及网络设备领域，特别涉及无线网络通讯装置技术领域，具体是指一种基于无线网状网络节点的通讯装置。

背景技术：

目前现有的无线网状网络节点的通讯设备存在功耗高，通讯距离较短，使用寿命较为有限等缺点。因此，此类现有设备对于应用环境的要求较高，特别难以应用于野外的各种恶劣环境中，尤其是无法应用于电力供应不足的环境中。这对无线网状网络在不同环境中的设置与应用形成障碍，对其应用范围形成了极大的限制。

发明专利内容

本发明专利的目的是克服了上述现有技术中的缺点，提供一种能方便地应用于野外的恶劣环境中，且通讯距离较长，使用寿命较长，结构简单，成本低廉，应用范围广泛的基于无线网状网络节点的通讯装置。

为了实现上述的目的，本发明专利的基于无线网状网络节点的通讯装置具有如下构成：

该基于无线网状网络节点的通讯装置的主要特点在于，其包括中央处理模块、存储模块、网络通信接口模块、射频收发模块和电源模块，所述的中央处理模块分别连接所述的存储模块、网络通信接口模块、射频收发模块和电源模块。

所述的中央处理模块包括硬件单元、数据处理单元、应用单元和管理单元，所述的数据处理单元连接于所述的硬件单元和所述的应用单元之间，所述的硬件单元还连接所述的网络通信接口模块和存储模块，所述的管理单元分别连接所述的硬件单元、数据处理单元和应用单元。

所述的硬件单元包括硬件驱动子单元和硬件抽象子单元，所述的硬件驱动子单元通过所述的硬件抽象子单元连接所述的数据处理单元，所述的硬件驱动子单元还分别连接所述的网络通信接口模块和存储模块。

所述的数据处理单元包括时钟子单元、数据存储子单元和通讯协议子单元，所述的时钟子单元、数据存储子单元和通讯协议子单元均连接于所述的硬件单元和所述的应用单元之间。

所述的中央处理模块还包括射频单元，所述的射频单元连接于所述的射频收发模块和所述的应用单元之间。

所述的射频单元包括射频驱动子单元和射频抽象子单元，所述的射频收发模块依次通过所述的射频驱动子单元和射频抽象子单元连接所述的应用单元。

所述的射频抽象子单元为数字音频编码器。

所述的中央处理模块还包括网络单元，所述的网络单元连接于所述的网络通信接口模块和所述的应用单元之间。

所述的网络单元包括网络层子单元和路由引擎子单元，所述的网络通信接口模块依次通过所述的路由引擎子单元和网络层子单元连接所述的应用单元。

所述的中央处理模块为一微处理器。

所述的存储模块为具有额外数据与代码存储空间的数据闪存。

所述的电源模块为超级电容或电池和/或交直流转换电路。

所述的网络通信接口模块包括至少一个RS-485接口和至少一个RS-232接口，所述的RS-485接口和RS-232接口均连接所述的微处理器。

采用了该发明专利的基于无线网状网络节点的通讯装置，由于其包括均连接中央处理模块的存储模块、网络通信接口模块、射频收发模块和电源模块，其射频收发模块采用跳频技术进行抗干扰和降低多径效应，最大射频功率可达1W，在无障碍物(LOS)情况下，有效传输距离超过10公里，其电源模块具有多种供电模式，能方便地应用于各种缺电环境，从而保证该基于无线网状网络节点的通讯装置具有更强的环境适应能力，为在恶劣环境中建立无线网状网络提供了有效保障。本发明专利的基于无线网状网络节点的通讯装置结构简单，成本低廉，且应用范围较为广泛。

附图说明

图1为本发明专利的基于无线网状网络节点的通讯装置的模块结构示意图。

图2为本发明专利的基于无线网状网络节点的通讯装置的通讯功能结构示意图。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本发明专利的技术内容，特举以下实施例详细说明。

实施例

如图1所示，该基于无线网状网络节点的通讯装置包括中央处理模块、存储模块、网络通信接口模块、射频收发模块和电源模块，所述的中央处理模块分别连接所述的存储模块、网络通信接口模块、射频收发模块和电源模块。其中，所述的中央处理模块为一微处理器。存储模块为具有额外数据与代码存储空间的数据闪存。所述的电源模块为超级电容或电池以及交直流转换电路。所述的网络通信接口模块包括至少一个RS-485接口和至少一个RS-232接口，所述的RS-485接口和RS-232接口均连接所述的微处理器。而所述的中央处理模块包括硬件单元、数据处理单元、应用单元和管理单元，所述的数据处理单元连接于所述的硬件单元和所述的应用单元之间，所述的硬件单元还连接所述的网络通信接口模块和存储模块，所述的管理单元分别连接所述的硬件单元、数据处理单元和应用单元。所述的硬件单元、数据处理单元、应用单元和管理单元均承载于所述的微处理器中。

在一种优选的实施方式中，所述的硬件单元包括硬件驱动子单元和硬件抽象子单元，所述的硬件驱动子单元通过所述的硬件抽象子单元连接所述的数据处理单元，所述的硬件驱动子单元还分别连接所述的网络通信接口模块和存储模块。所述的数据处理单元包括时钟子单元、数据存储子单元和通讯协议子单元，所述的时钟子单元、数据存储子单元和通讯协议子单元均连接于所述的硬件单元和所述的应用单元之间。所述的硬件驱动子单元、硬件抽象子单元、时钟子单元、数据存储子单元和通讯协议子单元均承载于所述的微处理器中，采用微电路结构实现。

在另一种优选的实施方式中，所述的中央处理模块还包括射频单元，所述的射频单元连接于所述的射频收发模块和所述的应用单元之间。该射频单元包括射频驱动子单元和射频抽象子单元，所述的射频收发模块依次通过所述的射频驱动子单元和射频抽象子单元连接所述的应用单元。所述的射频驱动子单元和射频抽象子单元均承载于所述的微处理器中，采用微电路结构实现。其中，所述的射频抽象子单元为数字音频编码器。

在又一种优选的实施方式中，所述的中央处理模块还包括网络单元，所述的网络单元连接于所述的网络通信接口模块和所述的应用单元之间。所述的网络单元包括网络层子单元和路由引擎子单元，所述的网络通信接口模块依次通过所述的路由引擎子单元和网络层子单元连接所述的应用单元。

在本发明专利的实际应用中，微处理器采用32位ARM处理器，本身带有SRAM、FLASH、RTC、AES编码器。数据闪存提供额外的数据和代码存储空间，可存储多个版本的代码，用以系统升级或不同的应用。射频收发器负责发送或接收射频信号。通讯接口提供多个RS-485和RS-232接口，用以连接外部传感器，控制器等。该通讯装置可以选择带有AC/DC转换电路以直接使用交流电源。另外，通讯装置还带有超级电容或电池，用于在无外部电源时给通讯模块供电。

本发明专利的基于无线网状网络节点的通讯装置采用嵌入式实时操作系统，有数据采集，存储，监控和智能性双向无线通信的功能。负责将各种传感器的数据经由临近节点或集中器发送到监控中心，并组成具有自组织，自愈合，自管理能力的无线网状网络。它通过相邻节点的接力传送来完成和集中器的信息互换。通过完全的双向通信可随时按照需要读取数据和发送警报信息，并接收来自监控中心的指令并送到相应的处理单元。其功能结构图如图2所示。硬件驱动层负责硬件的接口，如时钟，同步通讯异步通讯等的设置，提供对硬件抽象层服务。硬件抽象层服务将具体的基于特定硬件的功能与上层模块分开，提高软件的可移植性。时钟模块负责各种时钟的设置，时间信号的产生等。数据存储模块负责数据格式的转换，数据的压缩，储存，校验及删除等功能。通讯协议模块负责与传感器等按相应协议进行通讯，应用模块对来自本地的传感器或线状网络(射频端)的数据，指令，警报等作相应的处理。管理平面对各模块进行管理，如模块的注册，设置，升级等。

通讯模块的物理层/数据层基于IEEE 802.15.4g SUN标准，工作在无需许可证的频带。并采用跳频技术进行抗干扰和降低多径效应。最大射频功率可达1W，在无障碍物(LOS)情况下，有效传输距离超过10公里。模块技术指标如下：

工作频段：470-510MHz

数据率：400kbps

扩频技术：FHSS

调制：GFSK

最大射频输出：1W(30dBm)

接收器灵敏度：-90dBm(PER＝1％)

工作温度：-40℃至+85℃

工作湿度：0％-95％，非冷凝

射频驱动负责对射频收发器的具体的设置，控制和数据的交还。射频抽象层将数据层功能与具体的射频收发器分开，以增加软件的可移植性。它通过128位-AES编码器对数据进行加密或解密，并进行前向纠错(FEC)编码，32位CRC校验码和白化(Whitening)。链路层(LLC/MAC)采用IEEE802.15.5标准。网络层支持IPV6，并通过路由引擎进行路由的选择。

采用了该发明专利的基于无线网状网络节点的通讯装置，由于其包括均连接中央处理模块的存储模块、网络通信接口模块、射频收发模块和电源模块，其射频收发模块采用跳频技术进行抗干扰和降低多径效应，最大射频功率可达1W，在无障碍物(LOS)情况下，有效传输距离超过10公里，其电源模块具有多种供电模式，能方便地应用于各种缺电环境，从而保证该基于无线网状网络节点的通讯装置具有更强的环境适应能力，为在恶劣环境中建立无线网状网络提供了有效保障。本发明专利的基于无线网状网络节点的通讯装置结构简单，成本低廉，且应用范围较为广泛。

利用本发明所述的技术方案，或本领域的技术人员在发明技术方案的启发下，设计出类似的技术方案，而达到上述技术效果的，均是落入本发明的保护范围。