NB-IoT智能路灯终端的离散接入方法及其结构
阅读说明：本技术 NB-IoT智能路灯终端的离散接入方法及其结构 (Discrete access method and structure of NB-IoT intelligent street lamp terminal ) 是由 张凤祥 张发祥 陈雨田 黄伟彪 王顺忠 于 2021-08-03 设计创作，主要内容包括：本发明公开NB-IoT智能路灯终端的离散接入方法及其结构,通过控制线连接NB-IOT通信模块的RESET接口,并通过程序控制实现NB-IOT通信模块延时上电功能。或者通过在电源电路与NB-IOT通信模块之间串接直流电源分配器,再由微控制器随机延时控制直流电源分配器向没有RESET引脚的NB-IOT通信芯片供电,从而错开每台路灯终端的上电时间以实现离散接入网络。本发明能解决NB-IOT智能路灯上电时大量终端同时入网而导致的瞬时网络资源不足和上行干扰电平大幅提升的问题,提升NB-IOT网络通信成功率和终端上报数据成功率。(The invention discloses a discrete access method and a discrete access structure of an NB-IoT intelligent street lamp terminal. Or the direct current power supply distributor is connected between the power supply circuit and the NB-IOT communication module in series, and then the microcontroller randomly delays to control the direct current power supply distributor to supply power to the NB-IOT communication chip without the RESET pin, so that the power-on time of each street lamp terminal is staggered to realize discrete access to the network. The invention can solve the problems of insufficient instantaneous network resources and greatly improved uplink interference level caused by the fact that a large number of terminals are simultaneously connected to the network when the NB-IOT intelligent street lamp is powered on, and improves the communication success rate of the NB-IOT network and the data reporting success rate of the terminals.)
技术领域
本发明涉及NB-IOT智能路灯
技术领域
，尤其涉及NB-IoT智能路灯终端的离散接入方法及其结构。背景技术
如图1所示，现有NB-IOT智慧路灯系统，采用控制中心、集中控制器和路灯终端共同组成系统，路灯终端采用NB-IOT通信模块连接网络，回传数据。
现有系统采用NB-IoT(窄带物联网，Narrow Band Internet of Things)路灯终端通过市电直连电源模块，电源模块分别给照明电路模块、MCU(微控制单元)、 NB-IOT通信模块供电。
如图2所示，市电上电后，MCU、NB-IoT通信模块同时上电，并开始工作。到需要开启路灯时间，有控制中心统一下发上电指令，每个集中控制器收到上电指令后立即上电，所有NB-IOT路灯终端同时上电和接入网络。
现有技术的缺点在于：集中控制器上电后，所有路灯终端同时上电，大量终端同时入网。此时，局部区域接入终端数量过多，基站PRACH信道容量不足，而导致接入网络失败。同时，大量终端同时入网、失败终端重复入网，导致网络的上行干扰明显增加，造成大量终端陷入接入失败、上行发射功率抬升、上行干扰增加的恶性循环。导致大量终端接入网络失败，或者数据上报失败，整体网络性能劣化。
发明内容
本发明的目的在于提供NB-IoT智能路灯终端的离散接入方法及其结构。
本发明采用的技术方案是：
NB-IoT智能路灯终端的离散接入结构，其包括电源电路、照明电路、微控制器、NB-IOT通信芯片、发射天线，市电接入电源电路，电源电路分别连接照明电路、NB-IOT通信芯片和微控制器的电源引脚，微控制器分别通过数据线连接照明电路和NB-IOT通信芯片，NB-IOT通信芯片连接发射天线，微控制器一控制引脚连接NB-IOT通信芯片的RESET引脚，微控制器内置时延程序，每台路灯时延程序在时延最长时间范围内随机时延，微控制器在时延程序倒计时结束时输出高电平至RESET引脚，NB-IOT通信芯片的电源引脚和RESET引脚同时得电时启动。
进一步地，随机时延利用对应微控制器的序列号计算得到，时延随机数=MOD(序列号，最长时间/时延间隔)，时延时间=时延随机数*时延间隔。
进一步地，最长时间的取值在10秒~120秒之间；时延间隔的取值在10毫秒~100毫秒之间。
NB-IoT智能路灯终端的离散接入方法，其包括以下步骤：
步骤1，每台路灯终端的NB-IOT通信芯片的RESET引脚接至该路灯终端的微控制器的控制引脚；
步骤2，每台路灯终端的微控制器上电后计算当前路灯终端的随机数，并基于时延随机数计算时延时间；
步骤3，时延程序根据延时时间启动倒计时；
步骤4，时延程序倒计时结束时，微控制器输出高电平至NB-IOT通信芯片的RESET引脚；
步骤5，NB-IOT通信芯片的RESET引脚和电源引脚同时得电启动，使得当前路灯终端接入路灯网络。
进一步地，步骤2的具体步骤为：
步骤2-1，获取本机微控制器的序列号；
步骤2-2，获取预设的最长时间和时延间隔；
步骤2-3，计算时延随机数，时延随机数=MOD(序列号，最长时间/时延间隔)；
步骤2-4，计算时延时间，时延时间=时延随机数*时延间隔。
进一步地，最长时间的取值在10秒~120秒之间；时延间隔的取值在10毫秒~100毫秒之间。
NB-IoT智能路灯终端的离散接入结构，其包括电源电路、照明电路、微控制器、NB-IOT通信芯片、发射天线，市电接入电源电路，电源电路分别连接照明电路和微控制器的电源引脚，微控制器分别通过数据线连接照明电路和NB-IOT通信芯片，NB-IOT通信芯片连接发射天线，电源电路连接一直流电源分配器（DCDU）的输入端，直流电源分配器（DCDU）的输出端连接NB-IOT通信芯片的电源引脚；微控制器一控制引脚连接直流电源分配器（DCDU）的控制端，微控制器内置时延程序，每台路灯时延程序在时延最长时间范围内随机时延，微控制器在时延程序倒计时结束时输出高电平至直流电源分配器（DCDU）的控制端，NB-IOT通信芯片的电源引脚得电时启动。
进一步地，随机时延利用对应微控制器的序列号计算得到，时延随机数=MOD(序列号，最长时间/时延间隔)，时延时间=时延随机数*时延间隔。
进一步地，最长时间的取值在10秒~120秒之间；时延间隔的取值在10毫秒~100毫秒之间。
NB-IoT智能路灯终端的离散接入方法，其包括以下步骤：
步骤1，每台路灯终端的电源电路和NB-IOT通信芯片之间串接直流电源分配器（DCDU），直流电源分配器的控制端连接至该路灯终端的微控制器的控制引脚；
步骤2，每台路灯终端的微控制器上电后计算当前路灯终端的随机数，并基于时延随机数计算时延时间；
步骤3，时延程序根据延时时间启动倒计时；
步骤4，时延程序倒计时结束时，微控制器输出高电平至直流电源分配器的控制端；
步骤5，直流电源分配器的输出直流电至NB-IOT通信芯片，NB-IOT通信芯片启动使得当前路灯终端接入路灯网络。
进一步地，步骤2的具体步骤为：
步骤2-1，获取本机微控制器的序列号；
步骤2-2，获取预设的最长时间和时延间隔；
步骤2-3，计算时延随机数，时延随机数=MOD(序列号，最长时间/时延间隔)；
步骤2-4，计算时延时间，时延时间=时延随机数*时延间隔。
进一步地，最长时间的取值在10秒~120秒之间；时延间隔的取值在10毫秒~100毫秒之间。
本发明采用以上技术方案，通过控制线连接NB-IOT通信模块的RESET接口，并通过程序控制实现NB-IOT通信模块延时上电功能。或者通过在电源电路与NB-IOT通信模块之间串接直流电源分配器，再由微控制器随机延时控制直流电源分配器向没有RESET引脚的NB-IOT通信芯片供电，从而错开每台路灯终端的上电时间以实现离散接入网络。本发明通过控制NB-IOT通信芯片上电时间，实现终端离散接入网络，解决大量终端同时入网导致的网络资源不足问题，同时实现终端业务的离散化，降低网络上行干扰，提升NB-IOT网络质量，进而提升NB-IOT网络通信成功率和终端上报数据成功率。本发明能解决NB-IOT智能路灯上电时大量终端同时入网而导致的瞬时网络资源不足和上行干扰电平大幅提升的问题，提升NB-IOT网络通信成功率和终端上报数据成功率。
附图说明
以下结合附图和
具体实施方式
对本发明做进一步详细说明；
图1为现有NB-IOT智慧路灯系统结构示意图；
图2为现有技术中NB-IoT智能路灯终端的电路结构示意图；
图3为采用带有RESET引脚的NB-IOT通信芯片时本发明NB-IoT智能路灯终端的离散接入结构示意图；
图4为采用没有RESET引脚的NB-IOT通信芯片时本发明NB-IoT智能路灯终端的离散接入结构示意图；
图5为本发明NB-IoT智能路灯终端的离散接入方法的流程原理示意图。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
如图3所示，针对没有RESET引脚的NB-IOT通信芯片，通过控制线连接NB-IOT通信模块的RESET接口。本发明公开了NB-IoT智能路灯终端的离散接入结构，其包括电源电路、照明电路、微控制器、NB-IOT通信芯片、发射天线，市电接入电源电路，电源电路分别连接照明电路、NB-IOT通信芯片和微控制器的电源引脚，微控制器分别通过数据线连接照明电路和NB-IOT通信芯片，NB-IOT通信芯片连接发射天线，微控制器一控制引脚连接NB-IOT通信芯片的RESET引脚，微控制器内置时延程序，每台路灯时延程序在时延最长时间范围内随机时延，微控制器在时延程序倒计时结束时输出高电平至RESET引脚，NB-IOT通信芯片的电源引脚和RESET引脚同时得电时启动。
进一步地，随机时延利用对应微控制器的序列号计算得到，时延随机数=MOD(序列号，最长时间/时延间隔)，时延时间=时延随机数*时延间隔。
进一步地，最长时间的取值在10秒~120秒之间；时延间隔的取值在10毫秒~100毫秒之间。
如图5所示，NB-IoT智能路灯终端的离散接入方法，其包括以下步骤：
步骤1，每台路灯终端的NB-IOT通信芯片的RESET引脚接至该路灯终端的微控制器的控制引脚；
步骤2，每台路灯终端的微控制器上电后计算当前路灯终端的随机数，并基于时延随机数计算时延时间；
步骤3，时延程序根据延时时间启动倒计时；
步骤4，时延程序倒计时结束时，微控制器输出高电平至NB-IOT通信芯片的RESET引脚；
步骤5，NB-IOT通信芯片的RESET引脚和电源引脚同时得电启动，使得当前路灯终端接入路灯网络。
进一步地，步骤2的具体步骤为：
步骤2-1，获取本机微控制器的序列号；
步骤2-2，获取预设的最长时间和时延间隔；
步骤2-3，计算时延随机数，时延随机数=MOD(序列号，最长时间/时延间隔)；
步骤2-4，计算时延时间，时延时间=时延随机数*时延间隔。
进一步地，最长时间的取值在10秒~120秒之间；时延间隔的取值在10毫秒~100毫秒之间。
如图4所示，作为另一种实施方法，针对没有RESET引脚的NB-IOT通信芯片，通过新增直流电源分配器，再由MCU控制直流电源分配器（DCDU）上电时间，实现控制NB-IOT通信芯片上电时间和离散接入网络。
本发明公开了NB-IoT智能路灯终端的离散接入结构，其包括电源电路、照明电路、微控制器、NB-IOT通信芯片、发射天线，市电接入电源电路，电源电路分别连接照明电路和微控制器的电源引脚，微控制器分别通过数据线连接照明电路和NB-IOT通信芯片，NB-IOT通信芯片连接发射天线，电源电路连接一直流电源分配器（DCDU）的输入端，直流电源分配器（DCDU）的输出端连接NB-IOT通信芯片的电源引脚；微控制器一控制引脚连接直流电源分配器（DCDU）的控制端，微控制器内置时延程序，每台路灯时延程序在时延最长时间范围内随机时延，微控制器在时延程序倒计时结束时输出高电平至直流电源分配器（DCDU）的控制端，NB-IOT通信芯片的电源引脚得电时启动。
进一步地，随机时延利用对应微控制器的序列号计算得到，时延随机数=MOD(序列号，最长时间/时延间隔)，时延时间=时延随机数*时延间隔。
进一步地，最长时间的取值在10秒~120秒之间；时延间隔的取值在10毫秒~100毫秒之间。
如图5所示，NB-IoT智能路灯终端的离散接入方法，其包括以下步骤：
步骤1，每台路灯终端的电源电路和NB-IOT通信芯片之间串接直流电源分配器（DCDU），直流电源分配器的控制端连接至该路灯终端的微控制器的控制引脚；
步骤2，每台路灯终端的微控制器上电后计算当前路灯终端的随机数，并基于时延随机数计算时延时间；
步骤3，时延程序根据延时时间启动倒计时；
步骤4，时延程序倒计时结束时，微控制器输出高电平至直流电源分配器的控制端；
步骤5，直流电源分配器的输出直流电至NB-IOT通信芯片，NB-IOT通信芯片启动使得当前路灯终端接入路灯网络。
进一步地，步骤2的具体步骤为：
步骤2-1，获取本机微控制器的序列号；
步骤2-2，获取预设的最长时间和时延间隔；
步骤2-3，计算时延随机数，时延随机数=MOD(序列号，最长时间/时延间隔)；
步骤2-4，计算时延时间，时延时间=时延随机数*时延间隔。
进一步地，最长时间的取值在10秒~120秒之间；时延间隔的取值在10毫秒~100毫秒之间。
本发明采用以上技术方案，通过控制线连接NB-IOT通信模块的RESET接口，并通过程序控制实现NB-IOT通信模块延时上电功能。或者通过在电源电路与NB-IOT通信模块之间串接直流电源分配器，再由微控制器随机延时控制直流电源分配器向没有RESET引脚的NB-IOT通信芯片供电，从而错开每台路灯终端的上电时间以实现离散接入网络。本发明通过控制NB-IOT通信芯片上电时间，实现终端离散接入网络，解决大量终端同时入网导致的网络资源不足问题，同时实现终端业务的离散化，降低网络上行干扰，提升NB-IOT网络质量，进而提升NB-IOT网络通信成功率和终端上报数据成功率。本发明能解决NB-IOT智能路灯上电时大量终端同时入网而导致的瞬时网络资源不足和上行干扰电平大幅提升的问题，提升NB-IOT网络通信成功率和终端上报数据成功率。
显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
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