免授权频段无线数据传输装置的制作方法

本实用新型涉及数据传输技术，具体涉及一种免授权频段无线数据传输装置。

背景技术：

传统通信系统中终端设备在向网络设备发送数据和控制信息，采用基于授权的上行数据传输方式。基于授权的上行数据传输方式包括如下过程：终端设备先向网络设备请求上行数据传输调度准许，在获取到上行数据传输调度准许的情况下，采用调度准许中指示的频谱资源向网络设备发送上行数据。终端设备获取上行数据传输调度准许的过程耗费时间较长，影响了上行数据传输的速度。

在现阶段采用的各类无线通信技术中，由于高大建筑物和较多的城市障碍物对于无线信号容易产生阻挡和干扰，无线网络性能受到很大影响，同时基站天线的覆盖范围有限，在较大区域提供无线覆盖需要配置多个基站，无形中增加了建设成本。

无线mesh网络也称为“多跳（multi-hop）”网络，它是一种与传统无线网络完全不同的新型无线网络技术。在传统的无线局域网中，每个客户端均通过一条与接入点（ap）相连的无线链路来访问网络，用户如果要进行相互通信的话，必须首先访问一个固定的ap，这种网络结构被称为单跳网络。而在无线mesh网络中，任何无线设备节点都可以同时作为ap和路由器，网络中的每个节点都可以发送和接收信号，每个节点都可以与一个或者多个对等节点进行直接通信。当站点增多时，这种组网方式可以提供更多的容量和更大的覆盖范围。

因此，本实用新型基于mesh组网方式，提供一种免授权频段无线数据传输装置，具有自组网、自管理、自修复和自平衡的优良特性，支持多点跳接，满足多节点条件下的组网传输。

技术实现要素：

针对现有技术存在的问题，本实用新型提供一种免授权频段无线数据传输装置。

本实用新型采用的技术方案是：

免授权频段无线数据传输装置，包括设备端、ofdm通讯基站及监控端，所述ofdm通讯基站用于采集设备端的运行数据并传输至监控端，所述监控端用于接收并处理所述设备端的运行数据。

所述ofdm通讯基站的数目为n，n≥1，每个所述ofdm通讯基站通讯连接一个所述设备端，n个所述ofdm通讯基站按区域或数量分成n组，n≥1，每组至少有一个所述ofdm通讯基站与所述监控端通讯连接；每个所述ofdm通讯基站上皆设置有通讯模块，每组的多个所述ofdm通讯基站之间通过所述通讯模块组网通讯，每组的多个所述ofdm通讯基站之间通过所述通讯模块实现总是以最优路径与连接至所述监控端的ofdm通讯基站交互通讯。

上述技术方案进一步改进的技术方案如下：

1.作为优选方案：所述最优路径的实现包括每组的多个所述ofdm通讯基站之间利用mimo技术通过mesh组网方式实现多个ofdm通讯基站之间总是以最短路径通讯。

2.作为优选方案：所述通讯模块为900mhz模块、1.4ghz模块、2.4ghz模块、5.8ghz模块中的一种或多种；当所述通讯模块为多种时，在多个ofdm通讯基站之间进行交互通讯时，这些通讯模块可以自由切换；所述最优路径的实现包括每组的多个ofdm通讯基站之间通过多种通讯模块自由切换实现多个ofdm通讯基站之间总是以最有效路径与连接至监控端的ofdm通讯基站通讯。

3.作为优选方案：所述通讯模块由900mhz模块、1.4ghz模块、2.4ghz模块及5.8ghz模块四个模块构成。

4.作为优选方案：所述ofdm通讯基站与所述设备端的通讯连接为有线和/或无线通讯连接，所述ofdm通讯基站与所述监控端的通讯连接为有线和/或无线通讯连接。

5.作为优选方案：所述监控端包括交换机、录像机、显示器、服务器及操作平台；所述ofdm通讯基站与所述交换机有线和/或无线通讯连接，所述交换机分别与录像机和服务器有线通讯连接，所述显示器与录像机有线通讯连接，所述服务器与操作平台有线通讯连接。

6.作为优选方案：所述ofdm通讯基站与交换机有线通讯连接时，所述ofdm通讯基站和交换机皆支持千兆标准网络接口。

7.作为优选方案：所述ofdm通讯基站为网桥。

由于上述技术方案运用，本实用新型与现有技术相比具有下列优点和效果：

本实用新型的数据传输技术具有自组网、自管理、自修复和自平衡的优良特性，支持多点跳接，满足多节点条件下的组网传输。

本实用新型的数据传输技术，可以根据不同需求采用多频段多通信组合传输方式；可以传回设备端所有状态的运行数据，可以在后台远程控制设备端的运行状态、故障等，实现对设备作业现场的实时视频监视；同时运用计算机服务器管理和大数据处理功能，实现智能化自动化的调度设备运行路径，实现与指令数据的匹配。

本实用新型实现每组的多个ofdm通讯基站之间总是以最优路径与连接至监控端的ofdm通讯基站交互通讯。

本实用新型的设备端单独为摄像头时，能够实现大流量视频传输，应用于视频监控系统；不仅可以固定安装还可以在移动环境中运用，应用于各大项目，比如移动的车辆、船舶、机器人等，传输稳定性强、环境适应性强、抗干扰、实现大数据传输。

附图说明

图1为本实用新型具体实施例中无线数据传输装置系统的结构示意图。

图2是本实用新型多个网络节点之间的组网结构示意图。

其中：1、网络节点；a-i表示每个组中不同的网络节点，e1表示动态网络节点，e2表示动态网络节点e1移动至一个新位置后的网络节点；2、交换机；3、监控端；图2中任意相邻两个网络节点之间四个不同线型的连接线表示四个不同的通讯模块。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型进行详细的描述：

本实施提供一种免授权频段无线数据传输方法、装置及组网方法。

参阅图1，免授权频段无线数据传输装置，包括设备端、ofdm通讯基站及监控端，所述ofdm通讯基站用于采集设备端的运行数据并传输至监控端，所述监控端用于接收并处理所述设备端的运行数据。

所述ofdm通讯基站的数目为n，n≥1，每个所述ofdm通讯基站通讯连接一个所述设备端，n个所述ofdm通讯基站按区域或数量分成n组，n≥1，每组至少有一个所述ofdm通讯基站与所述监控端通讯连接；每个所述ofdm通讯基站上皆设置有通讯模块，每组的多个所述ofdm通讯基站之间通过所述通讯模块组网通讯，每组的多个所述ofdm通讯基站之间通过所述通讯模块实现总是以最优路径与连接至所述监控端的ofdm通讯基站交互通讯。

具体地，本实施例中ofdm通讯基站与设备端为有线通讯连接，每组的一个ofdm通讯基站与监控端为有线通讯连接；监控端包括交换机、录像机、显示器、服务器及操作平台；交换机分别与录像机和服务器有线通讯连接，显示器与录像机有线通讯连接，服务器与操作平台有线通讯连接；ofdm通讯基站和交换机皆支持千兆标准网络接口。

具体地，本实施例ofdm通讯基站为网桥，为一种较佳的实施方案，但并不仅限于此，不能以此限定本实用新型的保护范围。

上述最优路径的实现包括每组的多个ofdm通讯基站之间利用mimo技术通过mesh组网方式实现多个ofdm通讯基站之间总是以最短路径通讯。

上述通讯模块为900mhz模块、1.4ghz模块、2.4ghz模块、5.8ghz模块中的一种或多种。具体地，本实施例中通讯模块由分别设于ofdm通讯基站上的900mhz模块、1.4ghz模块、2.4ghz模块、5.8ghz模块四个模块构成，在多个ofdm通讯基站之间进行交互通讯时，这些通讯模块可以自由切换；上述最优路径的实现包括每组的多个ofdm通讯基站之间通过上述四个通讯模块自由切换实现多个ofdm通讯基站之间总是以最有效路径与连接至监控端的ofdm通讯基站通讯。

免授权频段无线数据传输方法，该方法包括：通过ofdm通讯基站采集设备端的运行数据，并通过ofdm通讯基站与其邻近ofdm通讯基站组网确定最优路径，通过该最优路径将设备端的运行数据传输至监控端，通过监控端接收并处理该运行数据。

所述最优路径的确定包括：每组的每个ofdm通讯基站与其邻近的ofdm通讯基站之间利用mimo技术通过mesh组网方式组网确定每个ofdm通讯基站与其邻近的ofdm通讯基站之间的最短路径；每组的每个ofdm通讯基站根据其最短路径与其邻近的ofdm通讯基站进行通讯过程中，每组的每个ofdm通讯基站之间总是以最佳通讯模块进行通讯，实现ofdm通讯基站之间总是能以最有效路径与连接至监控端的ofdm通讯基站通讯。

所述最佳通讯模块的确定是指：如当前ofdm通讯基站在与其邻近的一个ofdm通讯基站之间以当前通讯模块进行通讯但受环境的干扰较大，若任意相邻两ofdm通讯基站的通讯模块为多种时，则通过自动搜索切换至余下其他通讯模块进行通讯，或跳转至邻近其他ofdm通讯基站，直至当前通讯模块通讯质量最佳；若当任意相邻两ofdm通讯基站的通讯模块为一种时，则当前ofdm通讯基站总是在其邻近的ofdm通讯基站中选择具有最佳通讯质量通讯模块的ofdm通讯基站进行通讯。

本实例中上述最优路径的确定包括：

确定最短路径，每组的每个ofdm通讯基站与其邻近的ofdm通讯基站之间利用mimo技术通过mesh组网方式组网并确定每个ofdm通讯基站与其邻近的ofdm通讯基站之间的最短路径；

确定最有效传输路径，每组的每个ofdm通讯基站根据其最短路径与其邻近的ofdm通讯基站进行通讯过程中，每组的每个ofdm通讯基站之间总是以最佳通讯模块进行通讯，实现ofdm通讯基站之间总是能以最有效路径与连接至监控端的ofdm通讯基站通讯；所述最佳通讯模块的确定是指：如当前ofdm通讯基站在与其邻近的一个ofdm通讯基站之间以当前通讯模块进行通讯但受环境的干扰较大，若任意相邻两ofdm通讯基站的通讯模块为多种时，则通过自动搜索切换至余下其他通讯模块进行通讯，或跳转至邻近其他ofdm通讯基站，直至当前通讯模块通讯质量最佳；若当任意相邻两ofdm通讯基站的通讯模块为一种时，则当前ofdm通讯基站总是在其邻近的ofdm通讯基站中选择具有最佳通讯质量通讯模块的ofdm通讯基站进行通讯。

本实施例中通讯模块由分别设于ofdm通讯基站上的900mhz模块、1.4ghz模块、2.4ghz模块、5.8ghz模块四个模块构成；每组的每个ofdm通讯基站根据其最短路径与其邻近的ofdm通讯基站进行通讯过程中，通过系统软件程序的预先设定，ofdm通讯基站间总是能从900mhz模块、1.4ghz模块、2.4ghz模块、5.8ghz模块四个模块中选择最佳通讯模块进行通讯；如当某一ofdm通讯基站与其邻近的ofdm通讯基站之间以5.8ghz模块进行通讯但受环境的干扰较大，则自动切换至900mhz模块或1.4ghz模块或2.4ghz模块，若此路径不通则自动切换至其他路径，直至当前通讯模块通讯质量最佳；实现ofdm通讯基站之间总是能以最有效路径与连接至监控端的ofdm通讯基站通讯。

免授权频段无线数据传输组网方法，该组网方法基于mimo技术通过mesh组网方式实现，每个ofdm通讯基站与其通讯连接的设备端构成一网络节点，每个网络节点与其邻近的网络节点之间形成网状网络分布，每个网络节点的状态分为静态和/或动态两种。在实际应用中这些动态网络节点可以看成是设于比如移动的车辆、船舶、机器人等等移动物体上的网络节点。

在实际数据传输过程中，当某个网络节点的位置发生变化时，其原有的网状网络分布被打破，新的网状网络分布形成，无论是静态网络节点还是动态网络节点，每个网络节点总是能与其邻近的网络节点建立网状网络连接；在群组网络中可实现相互之间的互通，不需要核心网络节点，任意一个网络节点掉线，即刻连接到网络中的其他网络节点，每个网络节点以无线多跳方式通过网状网络分布总是以最有效且距离最短路径将设备端运行数据传输至与监控端通讯连接的ofdm通讯基站，通过ofdm通讯基站传输至监控端。

如图2中所示网络节点e1位置是与其邻近节点形成网状网络分布，当网络节点移动至e2位置时新的网状网络分布即刻形成。实际中如a如邻近的b、d、e1、f形成网状网络连接，a传至b的路径最短，但a与b之间5.8g模块干扰较大，则a与b之间则会直接切换至900mhz模块或1.4ghz模块或2.4ghz模块，直至当前通讯模块通讯质量最佳；如a传至b但b没有接受a的传输请求，则a在d、e1、f中选择最短路径，以此确保传输路径最短、最有效。

下面介绍一下本免授权频段无线数据传输技术的不同应用：

1.大流量视频传输技术：其设备端单独为摄像头时，能够实现大流量视频

传输，应用于视频监控系统；不仅可以固定安装还可以在移动环境中运用，应用于各大项目，比如移动的车辆、船舶、机器人等，传输稳定性强、环境适应性强、抗干扰、实现大数据传输。

2.应急场景：无线应急通讯由无人机、高清固定网络球机等构成的设备端

进行数据采集，通过mesh组网通讯，实现监控端与各个设备端之间视频、音频、数据的信息等交互；监控端通过各个设备端采集回传的数据了解各设备端附近现场状况并下达调度指令。应急通讯指挥保障对应急救灾的速度和效率有着关键影响，通讯现场区域面积宽，环境复杂，人员和装备较多、通过应急通讯组网实现数据传输以后，应急监控端能够协调好终端现场人员、装备，保证各个设备端的职能充分发挥。

3.集装箱码头堆场：其设备端为龙门吊，基于mimo技术通过mesh组网

方式将龙门吊的控制系统形成大的通讯网络，运用计算机管理和大数据处理功能，实现智能化自动化的调度龙门吊运行路径，实现对码头所有龙门吊进行实时监控和故障管理。

针对上述实施例，本实施例进一步解释及可能产生的变化描述如下：

1．ofdm（orthogonalfrequencydivisionmultiplexing）正交频分复用是一种无线环境下的高速传输技术。主要是在频域内将所给信道分成许多正交子信道，在每个子信道上使用一个子载波进行调制，且各个子载波并行传输；ofdm可视为一种调变技术及一种多任务技术，为多载波(multicar-rier)的传送方式。

2.无线mesh网络（无线网状网络）采用网状mesh拓扑结构，是一种多点到多点网络拓扑结构。在这种mesh网络结构中，各网络节点通过相邻其他网络节点，以无线多跳(hopping)方式网状互连。群组网络中可实现相互之间的互通，在网络中不需要核心网络节点，任意一个网络节点掉线，立马可以连接到网络中的其他网络节点。

3.mimo（multiple-inputmultiple-output）技术指在发射端和接收端分别使用多个发射天线和接收天线，使信号通过发射端与接收端的多个天线传送和接收，从而改善通信质量。它能充分利用空间资源，通过多个天线实现多发多收，在不增加频谱资源和天线发射功率的情况下，可以成倍的提高系统信道容量。

4.上述ofdm通讯基站的数目为n，n≥1，n可以取1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、15、20、25、30、35、40、45、50、100等等任意整数，n具体的取值依据实际应用场景所需要设备端的布置数目确定；n个ofdm通讯基站还可以分成按区域或数量分成n组，n≥1，n可以取1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、20、30、35、40、50、60、70等等任意整数，每个ofdm通讯基站具有一个独立的物理地址，实际应用中可以以地理区域作为监控范围，对区域内的每一个独立ofdm通讯基站连接的设备端的运行数据的监控，或根据实际需要按数量分组进行监控。

5.本实施例中通讯模块由分别设于ofdm通讯基站上的900mhz模块、1.4ghz模块、2.4ghz模块、5.8ghz模块四个模块构成，只是作为一种较佳的方案，但并不能以此限定本实用新型的保护范围，可以是由900mhz一个模块构成，可以是由900mhz和1.4ghz两个模块或1.4ghz和2.4ghz两个模块构成，也可以由900mhz、1.4ghz和2.4ghz三个模块构成等等多种组合方式，总之所述通讯模块可以为900mhz模块、1.4ghz模块、2.4ghz模块、5.8ghz模块中的一种或多种；实际应用中具体使用哪个通讯膜快或哪些通讯模块组合依据实际情况需要而定，如900mhz模块、1.4ghz模块、2.4ghz模块、5.8ghz模块四个模块从全球范围皆为公开的免授权频段，但在具体到每个国家或地区有的只公开了其中的部分。

本实用新型中的实施例仅用于对本实用新型进行说明，并不构成对权利要求范围的限制，本领域内技术人员可以想到的其他实质上等同的替代，均在本实用新型保护范围内。