一种多功能物联网无线数据网关的制作方法

本实用新型涉及物联网技术领域，具体为一种多功能物联网无线数据网关。

背景技术：

当前，m2m(machinetomachine，机器到机器的通信)仍然是物联网应用最常见的形式之一。它通过综合运用自动控制、信息通信、智能处理等技术，实现设备的自动化数据采集、数据传送、数据处理和设备自动控制，已广泛应用于环境监测、工业互联、交通物流、能源管理、设备管理等众多领域。传感器、执行器与应用之间的数据传输过程，一般通过数据传输终端来完成。

当物联网应用采用移动通信网络来实现数据传输终端与应用的连接时，各个数据传输终端都需要向移动运营商申请ip地址，各自建立单独的数据通道。把多个数据传输终端当作一个整体时，为了提高该整体的数据传输效率，减少ip地址占用，节约总流量费用，宜采用无线数据网关对多个物联网终端的数据进行汇聚，目前该传输方式在物联网技术领域还没有得到普及。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种多功能物联网无线数据网关,不仅具备对多个物联网终端的数据进行汇聚的功能，还可以为其下行接入的多个数据传输终端提供数据交换功能，从而提高上行接入效率，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种多功能物联网无线数据网关，包括上行接入模块、用户识别卡槽、下行接口模块、中央处理器、接入控制模块、数据存储模块、数据交换模块、数据传输模块、通信管理模块、网关管理模块、版本管理模块和电源模块，所述上行接入模块通过用户识别卡槽与移动通信运营商的网络匹配连接；所述数据传输模块分别与上行接入模块、数据存储模块建立双向通信连接；所述的数据存储模块和数据交换模块还分别与下行接口模块双向连接，数据存储模块与数据交换模块之间建立单向通信连接；所述的下行接口模块通过不同的接口与多个物联网数据终端建立双向连接。

优选的，所述中央处理器采用嵌入式微处理器。

优选的，所述下行接口模块包括多个rj45口、usb接口和无线接口，无线接口与wifi接口、蓝牙接口、zigbee接口相适配。

优选的，所述通信管理模块包括子网地址管理、波特率设置和休眠规则设置。

优选的，所述用户识别卡槽包括sim/uim卡槽及配套的卡槽电路。

优选的，所述接入控制模块通过下行接口模块与物联网数据终端连接。

优选的，所述网关管理模块包括网关编号设置、密钥设置和时钟设置，时钟设置与基站同步连接。

优选的，所述电源模块为外接电源或锂电池，电源模块为整个终端提供工作电源。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果如下：

本多功能物联网无线数据网关，使用一个ip地址，为多个数据传输终端提供移动通信网络的数据接入与传输服务，节省了原先每个数据传输终端接入都所需的信道占用与字节开销，提高了无线信道的利用率，节省了接入费用，同时，不同数据传输终端之间的数据交换可以本地完成，节省了流量并减少了时延。

附图说明

图1为本实用新型的模块连接示意图一；

图2为本实用新型的模块连接示意图二。

图中：1、上行接入模块；2、用户识别卡槽；3、下行接口模块；4、中央处理器；5、接入控制模块；6、数据存储模块；7、数据交换模块；8、数据传输模块；9、通信管理模块；10、网关管理模块；11、版本管理模块；12、电源模块；13、物联网数据终端。

具体实施方式

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，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。

实施例一：

请参阅图1，一种多功能物联网无线数据网关，包括上行接入模块1、用户识别卡槽2、下行接口模块3、中央处理器4、接入控制模块5、数据存储模块6、数据交换模块7、数据传输模块8、通信管理模块9、网关管理模块10、版本管理模块11和电源模块12，上行接入模块1通过用户识别卡槽2与移动通信运营商的网络匹配连接；数据传输模块8分别与上行接入模块1、数据存储模块6建立双向通信连接；数据存储模块6和数据交换模块7还分别与下行接口模块3双向连接，数据存储模块6与数据交换模块7之间建立单向通信连接；下行接口模块3通过不同的接口与多个物联网数据终端13建立双向连接。

在上述实施例中，上行接入模块1实现移动通信运营商的网络接入，采用5g，同时也配置了4g移动通信网络接口。

在上述实施例中，用户识别卡槽2包括sim/uim卡槽及配套的卡槽电路。

在上述实施例中，下行接口模块3包括若干个rj45口、usb接口和wifi接口，支持ip协议栈，并为每一个接口设置指示灯，用指示灯的不同状态(比如亮与不亮、闪烁的快慢、灯光的颜色)区分性地表示该接口是否接通、是否正进行数据传输、是否有故障、以及其他需要表示的信息。

在上述实施例中，中央处理器4采用嵌入式微处理器。

在上述实施例中，接入控制模块5为下行数据传输终端提供接入认证、速率协商、子网地址分配、数据链路的建立、维持和拆除功能。

在上述实施例中，数据存储模块6用于协调各下行接口数据收发速率的差异性，提供必要的数据包缓冲。

在上述实施例中，数据交换模块7为其下行接入的两个需要进行数据交换的数据传输终端，提供数据报文的相互转发。

在上述实施例中，数据传输模块8将来自多个下行接口的数据报文中的子网地址改为网关ip地址，送至上行接入模块1；再将上行接入模块1收到的数据报文根据地址转换映射关系送至对应的下行接口，除了地址转换功能，还具备tcp、udp数据传送服务的建立、维持与释放功能，且数据传输模块8提供数据的加密和解密功能。

在上述实施例中，通信管理模块9具有子网地址管理、波特率设置、休眠规则设置等功能。

在上述实施例中，网关管理模块10具有网关编号设置、密钥设置、时钟设置等功能，时钟设置通过与基站同步来校准。

在上述实施例中，版本管理模块11用于保存当前终端使用的固件程序包及配置文件，固件程序包及配置文件可以是从下行接口模块3的usb接口导入到版本管理单元，也可以是通过上行接入模块1和数据传输模块8导入到版本管理模块11，或者两种模式同时具备。

在上述实施例中，电源模块12为外接电源或锂电池，电源模块12为整个终端提供工作电源。

本实施例一中将多个物联网数据终端13的数据收发需求，通过有线和无线局域网方式进行汇聚，再通过5g链路与物联网应用平台进行连接，整个网关节省了原先每个数据传输终端接入到所需的信道占用与字节开销，提高了无线信道的利用率，节省了接入费用；同时，不同数据传输终端之间的数据交换可以本地完成，节省了流量并减少了时延，当多个数据传输终端的业务数据存在不规则的突发性且流量较大时，本多功能物联网无线数据网关的优势更为凸显。

实施例二：

请参阅图2，一种多功能物联网无线数据网关，包括上行接入模块1、用户识别卡槽2、下行接口模块3、中央处理器4、接入控制模块5、数据存储模块6、数据交换模块7、数据传输模块8、通信管理模块9、网关管理模块10、版本管理模块11和电源模块12，上行接入模块1通过用户识别卡槽2与移动通信运营商的网络匹配连接；数据传输模块8分别与上行接入模块1、数据存储模块6建立双向通信连接；数据存储模块6和数据交换模块7还分别与下行接口模块3双向连接，数据存储模块6与数据交换模块7之间建立单向通信连接；下行接口模块3通过不同的接口与多个物联网数据终端13建立双向连接。

在上述实施例中，上行接入模块1实现移动通信运营商的网络接入，采用nb-iot，同时也配置了5g、4g/3g移动通信网络接口。

在上述实施例中，用户识别卡槽2包括sim/uim卡槽及配套的卡槽电路。

在上述实施例中，下行接口模块3包括若干个rj45口、usb接口和wifi接口，支持ip协议栈，并为每一个接口设置指示灯，用指示灯的不同状态(比如亮与不亮、闪烁的快慢、灯光的颜色)区分性地表示该接口是否接通、是否正进行数据传输、是否有故障、以及其他需要表示的信息。

在上述实施例中，中央处理器4采用嵌入式微处理器。

在上述实施例中，接入控制模块5为下行数据传输终端提供接入认证、速率协商、子网地址分配、数据链路的建立、维持和拆除功能。

在上述实施例中，数据存储模块6用于协调各下行接口数据收发速率的差异性，提供必要的数据包缓冲。

在上述实施例中，数据交换模块7为其下行接入的两个需要进行数据交换的数据传输终端，提供数据报文的相互转发。

在上述实施例中，数据传输模块8将来自多个下行接口的数据报文中的子网地址改为网关ip地址，送至上行接入模块1；再将上行接入模块1收到的数据报文根据地址转换映射关系送至对应的下行接口，除了地址转换功能，还具备tcp、udp数据传送服务的建立、维持与释放功能，且数据传输模块8提供数据的加密和解密功能。

在上述实施例中，通信管理模块9具有子网地址管理、波特率设置、休眠规则设置等功能。

在上述实施例中，网关管理模块10具有网关编号设置、密钥设置、时钟设置等功能，时钟设置通过与基站同步来校准。

在上述实施例中，版本管理模块11用于保存当前终端使用的固件程序包及配置文件，固件程序包及配置文件可以是从下行接口模块3的usb接口导入到版本管理单元，也可以是通过上行接入模块1和数据传输模块8导入到版本管理模块11，或者两种模式同时具备。

在上述实施例中，电源模块12为外接电源或锂电池，电源模块12为整个终端提供工作电源。

本实施例二中将多个物联网数据终端13的数据收发需求，通过有线连接和蓝牙连接的方式进行汇聚，再通过nb-iot或5g、4g、3g链路与物联网应用平台进行连接，使其能够适合多个小流量数据传输情景，节省了原先每个数据传输终端接入都所需的信道占用与字节开销，提高了无线信道的利用率，节省了接入费用，同时，不同数据传输终端之间的数据交换可以本地完成，节省了流量并减少了时延。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。