一种LoRa通讯网络传输速率智能监测装置的制作方法

本实用新型涉及无线通讯网络传输测试领域，尤其涉及一种lora通讯网络传输速率智能监测装置。

背景技术：

随着物联网技术的发展，lora无线通信技术逐渐出现在人们视野之内。lora技术的应用领域已经越来越广泛，并已经成为了物联网领域关键通信技术的代表之一。lora常见的应用场景有抄表、物流追踪、位置定位、工业监控等，它在未来必将深刻地影响到国家的通信、运输、建筑、金融等多个重要行业。

无论在何种应用场景之下，lora网络布局的关键总是在于能够在布局点位使用合适的传输速率进行通信。这一步关系到整个lora网络后期能否稳定运行，因此需要在前期制定周密的测试计划。目前，传统的lora传输测试中，只是借助手工调试方式，人工进行某点位处的lora传输性能测试，这样会导致测试周期过长、测试效果不佳、测试速率在实际lora设备的配置不能够一步到位等问题。

因此，一种能够实现lora传输速率的智能监测设备就显得极其重要。本实用新型提供一种lora通讯网络传输速率智能监测装置，能够适用于任意场景之下，具能够更快速地获得某点处传输速率的性能指标，更好地降低测试成本、提升测试效率。

技术实现要素：
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针对现有lora传输速率测试及监测存在的低效率、高成本、不可靠的问题，为了扩展现有技术的应用领域，解决上述存在的问题，本实用新型提出并实现了一种lora通讯网络传输速率智能监测装置。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种lora通讯网络传输速率智能监测装置，其特征在于：包括zynq核心板，lora通信模块，温度传感器，指示灯，usb模块，gps模块，串口模块和电源模块。其中：

所述的zynq核心板为所述的lora通讯网络传输速率智能监测装置的控制和处理核心，与lora通信模块，温度传感器，指示灯，usb模块，gps模块，串口模块和供电模块相连接；

所述的串口模块，至少包含一rs232串口和一4孔接插件；所述供电模块给所述其余模块提供集中供电。

进一步的，所述lora通讯网络传输速率智能监测装置，其特征在于，所述的zynq核心板包括zynq模块、jtag接口、uart接口、以太网接口和存储模块；所述的zynq核心板与主板之间用接插件方式连接，主板包括所述温度传感器，所述指示灯，所述usb模块，所述gps模块，所述串口模块和所述电源模块；所述zynq核心板的数据处理单元均需通过串口通信协议将数据传递给所述lora模块的lora数据处理单元，由lora数据处理单元整理后传送至所述lora收发芯片再进行rf射频发送。

进一步的，所述lora通讯网络传输速率智能监测装置，其特征在于，所述的lora通信模块，采用标准mini-pcie通信接口并与所述主板相连，所述lora通信模块接收到的数据均需通过串口通信协议发送给所述zynq核心板的数据处理单元进行处理及保存。

进一步的，所述lora通讯网络传输速率智能监测装置，其特征在于，所述gps模块采用基于标准uart的通信接口，所述gps模块用于给所述智能监测装置提供时间校准功能以及位置信息的采集；所述温度传感器采用can-bus总线传递设备温度数据给zynq核心板；所述指示灯用于显示设备状态。

进一步的，所述的zynq模块为所述zynq核心板的核心部件；jtag接口与zynq模块连接，用于系统文件烧录；uart接口与max3232芯片连接，用于串口数据传输；以太网口与以太网phy芯片相连接，用于进行本地系统数据传输和配置操作。

所述的usb模块用于连接外扩存储设备。

所述存储模块包含quadspiflash、sdramddr3和emmc，其中quadspiflfash大小为32mb，emmc大小为4gb。

所述的电源模块提供给所述主板的接入电压为12v，所述的zynq核心板供电电压为5v，所述的lora模块供电电压为3.3v，所述lora模块的信号发射功率为20dbm。

本实用新型在以上技术方案中的有益效果为：

1)本实用新型提出了一种lora通讯网络传输速率智能监测装置。本实用新型可用于lora通讯网络传输速率的智能扫描及配置，能够更快速地获得测点点位处的最佳传输速率，并在后期可动态对传输速率进行配置，大大缩短了从前期lora传输速率测试到后期实际lora设备部署的周期。

2)本实用新型也能用于辅助检测实际环境下的传播损耗，为建立实际环境下的传播损耗模型提供充足的辅助数据来源。

3)本实用新型采用集成fpga核心处理单元和arm处理器的zynq芯片，充分发挥arm处理器和fpga逻辑各自的优势，系统处理能力强，扩展接口更丰富。

4)本实用新型具有构造配置简单、通用性好、监测效率高的特点，测试过程无需携带测试仪、电脑等辅助设备，节省了lora前期测试及设备部署的人力和物力成本。

附图说明：

图1为lora通讯网络传输速率智能监测装置硬件结构框图；

图2为lora模块和zynq核心板的数据交互示意图；

图3为0-3km范围内香山信号强度rssi的传播损耗模型曲线图；

图4为lora通讯网络传输速率智能监测装置的lora通信模块接口原理图。

具体实施方式：

通过借助附图详细描述本实用新型的实施例，将有助于理解本实用新型的目的和优点，其中：

图1是lora通讯网络传输速率智能监测装置硬件结构框图。

zynq核心板设计是基于zynqxc7010芯片的fpga物联网接入信息数据处理的模块电路，具体包含了fpga核心芯片，数据存储及配置的quadspiflash，大容量数据存储介质emmc，高速缓存器件ddr3芯片组，系统模块时钟，jtag接口，uart接口，以太网接口，按键模块。quadspiflash选型为spansion的s25fl256sagnfi001芯片(容量32mb)；ddr3芯片采用两块micron的mt41j128m16jt芯片(每块容量256mb)，为fpga系统提供512mb的ram；emmc采用micron的mtfc4gldea-0mwt芯片(容量4gb)，其上存储系统文件、程序文件以及数据文件；uart接口芯片采用cp2103。以太网模块采用千兆以太网芯片88e1116r，以太网网络phy通过此芯片与fpga芯片enter接口相连。

本实施中的所述的lora通信模块上所选用的无线扩频芯片为半双工sx1278收发器，具有传输距离远，功耗低，抗多径干扰强等特点。lora通信模块通过spi总线与fpga核心芯片连接。

本实施中的所述的usb模块选用型号为usb3320c芯片，usb相连接的usbhub提供用于连接u盘的接口。

图2所示是lora模块与zynq核心板之间进行数据交互的过程。zynq核心板与lora模块之间使用串口进行通信，其中串口波特率为115200bps。当发送装置需要对外传输数据时，首先由zynq核心板将待发数据封装成串口协议规定的数据帧格式并写入串口，之后lora模块接收该数据帧格式的数据，并按照规定的lora通信协议帧格式再次进行封装，最后使用玻璃钢天线进行发送，玻璃钢天线的增益为6dbi。

当接收装置的lora模块监测到lora数据时，由lora模块进行数据接收并按照串口协议规定的数据帧格式进行封装，之后使用串口发送给接收装置的zynq核心板，在zynq核心板拿到数据后进行数据处理，从而实现zynq核心板与lora模块之间的数据传输。

该通讯网络传输速率智能监测装置既包括发送装置，也包含接收装置。接收装置会采集每一次测试过程中的多个不同传输速率下的发送总包数、接收总包数、信号强度(rssi)、信噪比(snr)数据。并设置有对应的采集策略，具体为：

首先装置内部设有一张速率预设表，在开机之后，收发装置均设为当前速率为默认最高传输速率并开始数据收发测试。

其次，在以当前传输速率收发测试完毕之后，收发双方按照速率表切换到下一个低速率上，再次进行收发数据测试。

最后，当所有的传输速率均测试完毕之后，装置会存储所有的测试数据到emmc里，并会统计各个传输速率下的丢包率情况。

最佳的传输速率是由最终统计得到的各个传输速率下的丢包率进行分级，按照分级由小到大选取里面的传输速率作为最佳传输速率使用。

图3是使用本装置提供的数据生成的0-3km范围内香山信号强度(rssi)的传播损耗模型曲线图，横轴是传播距离d，纵轴是信号强度rssi，本实施例装置所提供的数据用于辅助实际环境下的传播损耗模型的建立。lora通信传播损耗模型采用对数常态模型，其公式为：rssi＝a-10×n×lgd，其中a为距离发射点1m处的rssi值；n为路径损耗；d为距离发射点的距离；rssi为距离发射点d处的rssi值。

由该图可知当地的传播损耗的实际情况，比如在无遮挡环境下香山d＝1500m处，其rssi＝-77.97dbm，即只要选定传播距离就能知道其传播信号强度的情况，可用于后续该环境下的实际设备部署，具有一定的指导意义。

以上所述仅是本实用新型的实施例，本实用新型的专利范围并不局限于该实施例。凡在本实用新型的精神和原则范围内，所作的任何修改、改进、等同替换等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。