一种LoRaWAN基站及通信系统的制作方法

本实用新型涉及通信技术领域，尤其涉及一种LoRaWAN基站及通信系统。

背景技术：

近期全球低功耗广域网（LPWAN）市场的激增可归因于多个因素。机器学习和 M2M 通信标准的快速发展发挥了重要作用，加之全球对物联网服务的需求不断增长、低价的 LPWAN 工具和节能机会的增多。LoRaWAN基站重新定义了物理层的远距离通信链接时网络的通信协议和系统架构。

现有技术的缺点：

1、NB-IoT：应用程序成本高，设备必须定时进行网络同步，电池寿命较短。使用授权频段，价格不低，每兆赫兹成本大于500美元。网络覆盖在城市运作良好，但在郊区或农村地区（没有4G覆盖的地方）表现一般。不能用于私有网络，只能用于公共网络。NB-IOT 价格基本比LoRaWAN贵一半，升级到先进的 4G / LTE 基站比 LoRa 通过工业网关或塔顶网关部署更昂贵。

2、ZigBee：首先是价格相对昂贵，其次协议占带宽的开销量对信道带宽要求较高，而这反过来会影响通讯距离和环境适应性，在实际应用中只好提高发射功率，这就与zigbee宣称的许多优点诸如低功耗矛盾。接着，在技术实现方面，zigbee协议开发难度很大，大多数zigbee协议还没开源，各家厂商通信协议互不兼容，极大的阻碍了设备的统一性。最后就是目前zigbee抗干扰性差，信号衰减快，即使节点间隔得人多了，通信都会有困难。

3、Mesh: 在一个mesh网络中，独立的终端节点可以中转其他节点的信息以扩大通信范围和网络的覆盖范围。在增加范围的同时也加大了复杂度，减小了网络容量和电池寿命，因为节点需要接收和中转其他节点的信息，但这些信息与其本身无关。并且节点需要频繁唤醒自己以保持与网络的同步并检查消息。这种同步消耗很多能量且是电池寿命降低的第一驱动因素。

技术实现要素：

本实用新型为了解决上述问题，提供了一种LoRaWAN基站及通信系统，其可以实现多频点多信道的并发接收，具有更高的接收灵敏度，成本较低，抗干扰能力强，易于部署。

为了解决上述问题，本实用新型采用以下技术方案予以实现：

本实用新型的一种LoRaWAN基站，包括微处理器、4G模块、电源模块和LoRaWAN网关模块，所述LoRaWAN网关模块包括第一低通滤波器、射频开关、第二低通滤波器、可编程增益功率放大器、第一声表面滤波器、巴伦电路、射频放大器、第二声表面滤波器、第一SX1257芯片、第二SX1257芯片和SX1301芯片，所述微处理器分别与4G模块、电源模块和SX1301芯片电连接，所述SX1301芯片分别与第一SX1257芯片、第二SX1257芯片以及第一低通滤波器的输入端电连接，所述第一低通滤波器的输出端与射频开关的控制端电连接，所述射频开关的第一射频连接端依次通过第二低通滤波器、可编程增益功率放大器、第一声表面滤波器、巴伦电路与第一SX1257芯片电连接，所述射频开关的第二射频连接端通过射频放大器与第二声表面滤波器的输入端电连接，所述第二声表面滤波器的输出端与第一SX1257芯片、第二SX1257芯片电连接。

LoRaWAN网关模块：正交编码调制收到的信号，收到频率自适应，现为470MHz。SX1301芯片控制LoRaWAN网关模块工作。LoRaWAN基站通过4G模块与服务器无线通信。LoRaWAN基站主要负责将本节点的数据传输给服务器，完成数据从LoRa方式到网络方式的转换，它只将数据打包封装传送给服务器，不对数据进行处理。

作为优选，所述一种LoRaWAN基站还包括GPS定位模块，所述GPS定位模块与微处理器电连接。GPS定位模块用于基站的定位，获取基站的经纬度，包括海拔等。

作为优选，所述一种LoRaWAN基站还包括防雷模块，所述微处理器通过防雷模块与电源模块电连接。

作为优选，所述电源模块为蓄电池。

作为优选，所述一种LoRaWAN基站还包括太阳能板，所述太阳能板与电源模块电连接。太阳能板能够给蓄电池充电。

作为优选，所述一种LoRaWAN基站还包括POE模块，所述POE模块分别与电源模块和微处理器电连接。LoRaWAN基站可采用POE供电，POE供电时能够给蓄电池充电。

本发明的一种LoRaWAN通信系统，包括上述的一种LoRaWAN基站，还包括能够与LoRaWAN基站进行无线通信的LoRa终端以及能够与LoRaWAN基站进行4G无线通信的服务器。

本实用新型的有益效果是：可以实现多频点多信道的并发接收，具有更高的接收灵敏度，成本较低，抗干扰能力强，易于部署。

附图说明

图1是本实用新型的一种电路原理连接框图；

图2是LoRaWAN网关模块的一种电路原理连接框图；

图3是射频开关的电路原理图；

图4是声表面滤波器的电路原理图；

图5是巴伦电路的电路原理图。

图中：1、微处理器，2、4G模块，3、电源模块，4、LoRaWAN网关模块，5、第一低通滤波器，6、射频开关，7、第二低通滤波器，8、可编程增益功率放大器，9、第一声表面滤波器，10、巴伦电路，11、射频放大器，12、第二声表面滤波器，13、第一SX1257芯片，14、第二SX1257芯片，15、SX1301芯片，16、GPS定位模块，17、防雷模块，18、太阳能板，19、POE模块。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本实用新型的技术方案作进一步具体的说明。

实施例：本实施例的一种LoRaWAN基站，如图1、图2所示，包括微处理器1、4G模块2、电源模块3、防雷模块17和LoRaWAN网关模块4，LoRaWAN网关模块4包括第一低通滤波器5、射频开关6、第二低通滤波器7、可编程增益功率放大器8、第一声表面滤波器9、巴伦电路10、射频放大器11、第二声表面滤波器12、第一SX1257芯片13、第二SX1257芯片14和SX1301芯片15，微处理器1分别与4G模块2和SX1301芯片15电连接，微处理器1通过防雷模块17与电源模块3电连接，SX1301芯片15分别与第一SX1257芯片13、第二SX1257芯片14以及第一低通滤波器5的输入端电连接，第一低通滤波器5的输出端与射频开关6的控制端电连接，射频开关6的第一射频连接端依次通过第二低通滤波器7、可编程增益功率放大器8、第一声表面滤波器9、巴伦电路10与第一SX1257芯片13电连接，射频开关6的第二射频连接端通过射频放大器11与第二声表面滤波器12的输入端电连接，第二声表面滤波器12的输出端与第一SX1257芯片13、第二SX1257芯片14电连接。

射频开关的电路原理图，如图3所示。第一声表面滤波器、第二声表面滤波器的结构相同，电路图如图4所示。巴伦电路的电路原理图，如图5所示。

LoRaWAN网关模块：正交编码调制收到的信号，收到频率自适应，现为470MHz。SX1301芯片控制LoRaWAN网关模块工作。LoRaWAN基站通过4G模块与服务器无线通信。LoRaWAN基站主要负责将本节点的数据传输给服务器，完成数据从LoRa方式到网络方式的转换，它只将数据打包封装传送给服务器，不对数据进行处理。

LoRaWAN基站还包括GPS定位模块16，GPS定位模块16与微处理器1电连接。GPS定位模块用于基站的定位，获取基站的经纬度，包括海拔等。

电源模块3为蓄电池。

LoRaWAN基站还包括太阳能板18，太阳能板18与电源模块3电连接。太阳能板能够给蓄电池充电。

LoRaWAN基站还包括POE模块19，POE模块19分别与电源模块3和微处理器1电连接。LoRaWAN基站可采用POE供电，POE供电时能够给蓄电池充电。

本实施例的一种LoRaWAN通信系统，包括上述的一种LoRaWAN基站，还包括能够与LoRaWAN基站进行无线通信的LoRa终端以及能够与LoRaWAN基站进行4G无线通信的服务器。