一种基于5G通讯技术的可移动智能路由器的制作方法

一种基于5g通讯技术的可移动智能路由器
技术领域
1.本实用新型涉及智能家居、智慧城市、智慧工厂技术领域，尤其涉及一种基于5g通讯技术的可移动智能路由器。


背景技术：

2.现有路由器分为有线路由器和4g无线路由器；有线路由器即路由器接入互联网的方式为有线接入wan口，然后对网络进行分配到各个lan口和wifi单元，一般来说市场上的路由器搭载的wifi有2.4ghz，和5.8ghz的两种频段的ieee802.11acwifi5，搭载4g模块，覆盖了大部分用户的需求，但是对于户外和没有wifi的地区，则无法享受高速冲浪带来的便捷。例如某建筑工地，网络还没有铺设，但是对于管理人员和工人都有上网的需求，这时4g无线路由器能暂时解决他们的需求，而当连接数达到一定数量时，用户一定会感觉到异常卡顿，因为4g无线上网卡的带宽最大带宽约为12.5mb/s～18.75mb/s，无法满足大量用户同时使用的场景，另一种情况是，虽然物联网流量卡便宜，但是也会存在流量用超的情况，和流量充值不及时出现断网的情况，随着科技的进步，用户对流量带宽的需求也是越来越大，便宜又好用的产品永远受欢迎。
3.又比如户外旅行的时候，或者户外视频直播的时候，是需要到处移动的，显然有线的路由器就不太适合，包括电源线在内的有线方式都不适合在无插座的环境下使用，而现有4g路由器的流量带宽也不足以支撑超清直播和全景直播等大流量数据的上传。因此，需要一个自带电池系统的5g可移动路由器。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种基于5g通讯技术的可移动智能路由器。
5.为了实现上述目的，本实用新型采用了如下技术方案：
6.一种基于5g通讯技术的可移动智能路由器，包括设备外壳，所述设备外壳的顶部设置有屏幕，设备外壳的两侧均安装有天线，设备外壳背面安装有五个5g天线和一个4g天线，5g天线连接有5g模块，4g天线连接有4g模块，所述设备外壳的正面设置有两个按键和两个sim卡槽，按键的一侧设置有led指示灯，所述设备外壳的背面设置有电源开关、电源输入口、复位按键孔、rj45网口、usb3.0口和tf卡槽。
7.优选的，所述设备外壳内设置有主控芯片，主控芯片使用ls1046ase8t1a，内部集成4个32/64位armcortex-v8a72cpu，主频1.8ghz，最大支持2.1gt/s算力，主控芯片上设置有两个rgmii接口、八个用于高速外围接口的serdes高速接口、三个pciexpress3.0控制器、一个串行ata(sata6gbit/s)控制器；两个xfi(10gbe)接口，五个支持1000mbps的sgmii接口；三个支持2500mbps的sgmii接口；一个qsgmii接口。
8.优选的，所述屏幕上连接有fpc连接器，且fpc连接器为j507，j507pin5为背光控制引脚。
9.优选的，两个sim卡槽内分别插入有4g卡和5g卡，所述4g卡和5g卡采用nano微型卡片。
10.优选的，所述rj45网口为千兆网口接口。
11.优选的，两个按键分别为显示按键和切换按键，切换按键设置有rf切换电路，rf切换电路采用rtc6619sp芯片。
12.优选的，所述5g模块供电为3.8v，电源直接从主电源12v获取，电感采用3.3uh6a一体式电感。
13.本实用新型中，所述一种基于5g通讯技术的可移动智能路由器的有益效果是：
14.1.本设备5g模块为m2的接口设计，兼容m.2接口的5g模块，可以方便的更换不同厂家的5g模块。带来兼容性的同时，可替换模块化的设计也为维修降低了成本和难度。
15.2.本设备有一个液晶显示屏，可显示目前5g/4g模块的制式，卡号，剩余流量和当前流量数据上下载速度；也可以显示当前设备的工作状态，如电池电量等信息。
16.3.本设备有电源电池充放电管理系统，和一块10000mah的可充电锂电池。可以接入有线电源工作和充电。也可以使用电池供电，解决户外等无电源的使用场景需求。
17.4.本设备5g移动路由器采用超高性能cpu：nxpls1046a，以完美支持5g模块的巨大吞吐数据量和大量数据计算能力。
18.5.本设备4g模块的天线默认采用内置fpc天线，不占位置。天线也可以采取外接的方式，以达到弱信号位置的信号增强目的。即天线设计为2种方式，通过rfswitch切换。
19.6.本设备支持多种上网方式，4g,5g,有线网络。同时采用wifi6技术提高了wifi的带宽。满足大流量用户如vr在线游戏等的需求。
附图说明
20.图1为本实用新型提出的一种基于5g通讯技术的可移动智能路由器的俯视结构示意图；
21.图2为本实用新型提出的一种基于5g通讯技术的可移动智能路由器的正视结构示意图；
22.图3为本实用新型提出的一种基于5g通讯技术的可移动智能路由器的背面结构示意图；
23.图4为本实用新型的电源框架图；
24.图5为本实用新型提出的一种基于5g通讯技术的可移动智能路由器的设备架构图；
25.图6为本实用新型的网络拓扑结构图；
26.图7为本实用新型的屏幕部分原理图；
27.图8为本实用新型的12v到3.3v部分电路原理图；
28.图9为本实用新型的5gm.2接口部分电路原理图；
29.图10为本实用新型的sim卡部分电路原理图；
30.图11为本实用新型的5g模块电源供电原理图；
31.图12为本实用新型的rj45电路部分原理图；
32.图13为本实用新型的4g模块ec20天线内外置切换电路原理图；
33.图14为本实用新型的时钟系统图；
34.图15为本实用新型的主控芯片核电压供电电路图。
35.图中：1设备外壳、2屏幕、3天线、44g天线、55g天线、6sim卡槽、7按键、8电源开关、9电源输入口、10复位按键孔、11rj45网口、12usb3.0口、13tf卡槽。
具体实施方式
36.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。
37.参照图1-15，一种基于5g通讯技术的可移动智能路由器，包括设备外壳1，设备外壳1的顶部设置有屏幕2，设备外壳1的两侧均安装有天线3，设备外壳1背面安装有五个5g天线5和一个4g天线4，5g天线5连接有5g模块，4g天线连接有4g模块，设备外壳1的正面设置有两个按键7和两个sim卡槽6，按键7的一侧设置有led指示灯，设备外壳1的背面设置有电源开关8、电源输入口9、复位按键孔10、rj45网口11、usb3.0口12和tf卡槽13。
38.本实用新型中，设备外壳1内设置有主控芯片，主控芯片使用ls1046ase8t1a，内部集成4个32/64位armcortex-v8a72cpu，主频1.8ghz，最大支持2.1gt/s算力，主控芯片上设置有两个rgmii接口、八个用于高速外围接口的serdes高速接口、三个pciexpress3.0控制器、一个串行atasata6gbit/s控制器；两个xfi10gbe接口，五个支持1000mbps的sgmii接口；三个支持2500mbps的sgmii接口；一个qsgmii接口，支持10gbasekr，支持1000basekx。
39.本设备具有高性能的cpu，同时支持了4g和5g远程通讯。同时也支持wifi6的802.11ax技术。为简化设计只有2个有线网口，分别是互联网接入口wan口和pc本地设备接入的lan口。预留一个usb3.0接口，可以插入u盘作为数据下载存储载体。配有一个屏幕，可以显示丰富的信息。同时本设备采用了电池供电的方式，既可以有线电源供电，也可以无线供电，当处于移动或无有线电源的环境能够方便的使用无线网络。
40.本实用新型中，屏幕2上连接有fpc连接器，且fpc连接器为j507，j507pin5为背光控制引脚。其中j507为连接屏幕的fpc连接器。j507pin5为背光控制引脚，主控芯片ls1046a通过gpio口控制q17的基极(b)，拉低q17基极电平为0，此时q17集电极(c)和发射机(e)导通，导致j507pin5为高电平，此时屏幕背光电源导通，背光led发光屏幕亮起。其中r530为限流电阻，用以保护主控芯片ls1046a收到瞬时电流冲击。j507pin4为屏幕的3.3v供电口，c527和c528为屏幕供电口的电源滤波电容。
41.本实用新型中，两个sim卡槽6内分别插入有4g卡和5g卡，4g卡和5g卡采用nano微型卡片，并有smf05c芯片做保护，防止sim卡片热插拔时带来的静电瞬时脉冲打坏5g模块的sim卡接口。
42.本实用新型中，rj45网口11为千兆网口接口。
43.本实用新型中，两个按键7分别为显示按键和切换按键，切换按键设置有rf切换电路，rf切换电路采用rtc6619sp芯片。
44.本实用新型中，5g模块供电为3.8v，电源直接从主电源12v获取，电感采用3.3uh6a一体式电感，大电流经过电感时，无啸叫问题。
45.由于本设备主频高功耗大，峰值时对3.3v的电源需求在8a左右。所以采用
tps53318dqpr方案，其中u11的pin12到pin17，pin19为电源输入引脚。pin4,pin7到pin11为电源转换后的电源输出引脚。pin2为电源输出使能脚，为高时u11开始电平转换；pin2电平为低时，u11停止工作，后段电源输出引脚电压为0。l6的选择为1.0uh14a，内阻为5.6mohm的封装电感，解决了电感啸叫的问题。后端c58,c59,c60,c61为电源滤波电容。
46.其中u16为m.2接口，可以插入支持m.2的设备。其中通讯的方式为usb3.0superspeed，最高支持5.0gbps/s。其中pin2，pin4为电源输入口，整个5g模块通过pin2pin4获得电源。pin7pin9为usb3.0的dmdp部分(usb2.0差分对)。pin29pin31差分对和pin35pin37差分对分别为usb3.0的rx和tx差分对。u16的pin30pin32pin34pin36pin66，为5g模块的sim卡槽接口。u16pin10为5g模块wanled输出口，当有数据交互时该口会不断变化输出电平，经过后端的三极管q6，会同时不断改变led5g_a的阴极电平，从而led会不断闪烁，以表示数据正在传输。
47.本实用新型rj45为千兆网口接口，网络变压器采用g2401s，其中u2为千兆网络变压器，它的pin24，pin21，pin18，pin15通过rp175r的排阻分别经过c81000pf/2kv的电容连接到电源地。u2的pin1，pin4，pin7，pin10分别通过100nf电容连接到地。u3为rj45连接器。
48.rf切换电路采用rtc6619sp芯片方案，该芯片体积小巧，适合本密集的pcb布局。
49.其中u1510的pin2接入4g模块的天线接口，pin4pin6分别为外置天线接口和内置天线接口。而导通的逻辑则通过pin1pin3的电平决定。当u1510的pin1vc1为高电平时，pin6rf1将和u1510的pin2rfc导通。而主控芯片通过io口ant&gps_sw结合控制q1203的基级b。最终起到控制u1510的pin1pin3的状态。比如当主控芯片的io口ant&gps_sw设置为低电平，u1510pin1vc1受而主控芯片通过io口ant&gps_sw的连接，电压也为0。同时q1203的基级b则为0v，此时q1203发射级和集电极不导通，u1510pin3vc2
50.通过r1573连接电源3.3v，则u1510pin3vc2为高电平。所以当主控芯片通过io口ant&gps_sw设置为0低电平时，u1510pin1vc1为低电平，u1510pin6rf1不与u1510pin2rfc导通；同时u1510pin3vc2为3.3v高电平，u1510pin4rf2与u1510pin2rfc导通。至此本设计使用1个io口可以同时安全控制u1510的pin1vc1和pin3vc2，实现了通过控制io口控制rf天线的通道选择。即内置外置天线的实验原理。
51.本实用新型一般使用环境为家用，商用，工地，户外等几乎所有场景。本5g移动路由器，具有以下特点：
52.1.m2的接口设计兼容全卡和半卡封装，可以插入如移远rm500q-gl工业级5g通讯模块以及sim8202g-m2等成熟的m.2接口的5g模块。
53.2.一个液晶显示屏，可显示目前5g/4g模块的制式，卡号，剩余流量和当前流量数据上下载速度等信息。
54.3.电源电池充放电管理系统，和一块10000mah的可充电锂电池。可以接入有线电源工作和充电。也可以使用电池供电，解决户外等无电源的使用场景需求。
55.4.5g移动路由器采用超高性能cpu：nxpls1046a，以完美支持5g模块的巨大吞吐数据量和大量数据计算能力。
56.5.4g模块的天线默认采用内置fpc天线，不占位置。天线也可以采取外接的方式，以达到弱信号位置的信号增强目的。即天线设计为2种方式，通过rfswitch切换。
57.6.本设备的5g模块采用模块化设计，直接采用m.2的接口，能直接接入不同厂家的
5g成品模块使用。
58.本实用新型设备共计10根天线。5g天线共计5根，分布在设备后面，其中有一根备用天线口，可兼容不同5g模块的天线要求。4g天线一根。若遇到特别的5g模块需要6根天线，则可以将4g外置天线口给5g模块使用，而此时4g模块可以切换成内置天线。wifi天线共计4根，满足wifi低成本的4t4r大数据吞吐。设备正中间是一块屏幕，用来显示设备的信息和状态等数据。例如，电池的充电状态，剩余电量。usb设备接入识别成功将在屏幕有提示。4g/5g上网sim卡的卡号和流量使用情况也将有显示。当前无线流量和有限流量的速率等信息。
59.设备的正前面是有两个自锁卡槽，分别是4g和5g模块的sim卡槽，插入相应的的sim卡即可使用4g5g服务。右边是两个自复位按键，点击显示按钮，主控芯片将检测到该动作输入。主控芯片将会通过gpio口的输出功能，控制设备正面的屏幕背光电源导通。此时屏幕亮起。主控芯片继续通过spi接口写入相应的数据显示在屏幕上。按键2同理，按一次屏幕会切换信息显示。设备右侧为6个led指示灯。从左到右分别代表
60.1.4g联网状态(联网常亮，有数据交互时闪烁)
61.2.4g天线内外切换状态(内置为闪烁，外置为常亮，常灭无意义)
62.3.5g联网状态(联网常亮，有数据交互时闪烁)
63.4.wan口联网状态(联网常亮，有数据交互时闪烁)
64.5.lan口接入状态(网口接通常亮；数据交互闪烁；未连接常灭)
65.power输入状态(闪烁为设备开机配置阶段；开机后正常运行常亮；无电源常灭)。
66.设备背面有复位按键，长按6秒以上设备将恢复出厂设置。两个rj45网口。一个支持usb3.0的usb接口。一个tf卡槽接口。一个电源自锁按键接口，按下后电源将输入到设备。一个dc12v电源输入接口，最大电流为5a。
67.本设备支持dc12v输入。也支持电池供电，使用电池供电时相当于一个高速移动wifi。既可以使用wifi连接终端设备也可以使用有线网络连接互联网。同时路由器带有一个信息显示的屏幕，用户随时可以掌握设备的信息。本设备软件使用openwrt官网适配的路由器系统openwrt。
68.以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。