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广芯微发布UMICLINK 智能网关参考方案
2023-02-20  |   浏览:1411  |  来源:广芯微电子(广州)股份有限公司

一、 前言

不同频率的RF信号在穿过不同的建筑材料的时候,其衰减值是不一样的。2.4GHz频段的信号,由于其受到墙壁的阻挡,穿透能力较弱,所以在许多智能家居应用场景中需要使用MESH组网,如BLE MESH, Zigbee MESH等。 而Sub-1GHz频段的信号穿透能力较强,传输距离较远,对于一般的室内应用来说,不需要MESH组网,使用星型拓扑结构的组网就可以满足应用需求。

表一:不同频段信号穿透不同建筑材料后的衰减值

基于Sub-1GHz信号的特点,广芯微推出了星型拓扑结构的组网方式---UMICLINK,该网络规模为200个上下行节点,支持ML非省电模式和S省电模式,网关与节点的通讯距离可以达到1000米(10Kbps)。该方案采用广芯微自研的芯片,包括高性能工业实时控制器芯片 UM3243F(作为网关主控制器)和Sub-1GHz无线MCU芯片 UM2080F32(作为网关通讯链路处理器和子节点)。

图一:UMICLINK方案

图二:网关的原理框图:

二、 关于UMICLINK网关及组网协议

UMICLINK网关是一款基于UMICLINK私有无线协议的广域网集中器,射频通道设定在433Mhz的中心频率(可在200Mhz~1050Mhz以内配置),通过UMICLINK协议实现集中器与终端模块自由组网、集中器与服务器通讯。



图三:UMICLINK网关

 

图四:UMICLINK网关 PCB

图五:UMICLINK节点 PCB

1. UMICLINK方案特点:

· 智能组网,可提前为入网节点分配信道,减少现场施工难度;

· 可以实现对终端节点的管理、状态显示;

· 支持以太网、4G;

· 支持丰富的状态指示灯;

· 网关可以自动上传数据到服务器;

· 多至6个UMICLINK协议通道可配置为UMICLINK-ML协议和UMICLINK-S协议;

· 支持MQTT、HTTP等常见通讯协议,方案实用性强;

· 可以为物联网设备提供远距离、低功耗、多设备挂载;

· 内置RT-Thread开源操作系统,支持二次开发;

2. UMICLINK网关支持1路上行有线WAN口、1路上行4G网络通道、6路上下行射频通道(可支持UMICLINK-ML协议(上下行)和UMICLINK-S协议(仅上行))

3. UMICLINK私有无线协议包括UMICLINK-ML协议和UMICLINK-S协议


三、 方案应用

1. 温度传感器网络

· 网关:应用UMICLINK多触发多通道网关,参考上文描述

· 温湿度传感器:基于广芯微高性能Sub-1G收发SOC UM2080F32、温湿度传感器和震动传感器构成的传感器子设备,该通讯机制是温湿度传感器主动触发及上报的机制,从设备与网关之间组成了星型组网拓扑。整体方案采用纽扣电池供电,省电为主要考虑要素。

2. 物流标贴网络

·网关:应用UMICLINK多触发多通道网关,参考上文描述

· 低频无线发射器:由广芯微低功耗MCU UM8004与Sub-1GHz收发芯片UM2010,低频驱动芯片UM12020D与低频发射天线构成。低频无线发射器通过Sub-1GHz信号远程接收网关信息并通过125KHz发射出去,激活RFID标贴,将标贴相应的信息汇报给网关。

· 主动式RFID标贴:采用广芯微低频接收SOC UM2082F08及FSK发射芯片UM2001设计的主动式RFID标贴。标贴工作电流在3uA的级别,是业界最低功耗的组网方式。

图六:物流标贴网络传输示意图

· 发射机性能:

· 低频发射器可触发10米以内的RFID标贴的低频接收,使其接受网关的控制,包括输出发射功率及传输给标贴控制信息等。

· RFID标贴与网关之间的通信距离可以达到300米(速率50kbps),并支持13dbm (Max)的发射功率,其工作功耗大约为3uA,在未触发,处于低频信号三通道scan的模式下,发射功率可调。


关于广芯微电子

广芯微电子(广州)股份有限公司专注于低功耗物联网芯片的研发、设计与销售,为客户提供面向个人与家庭、工业与商业物联网应用领域,以低功耗为差异化的8位/32位微控制器芯片、无线射频收发器芯片、数字电源管理芯片和传感与信号调理专用芯片等。

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