跟着我,走进路由器的“心脏”——SOC芯片。SOC是System-On-Chip的缩写,意为“片上系统”,多种功能集成在一颗芯片上。工业无线路由器的SOC芯片大同小异,关键部分是调制解调器、无线MAC层控制器和应用处理器。
首先,调制解调器负责无线信号的收发。想象一下,我们要通过对讲机进行语音交流,对讲机先要把声音信号转化为电流信号,再调制到高频信号进行无线传输;接收端则要把接收到的高频无线电信号解调恢复成声音信号。工业无线路由器的调制解调器做的事情原理相同,只不过“对讲”的两端变成了路由器和工业设备。
无线MAC控制器负责无线网卡的介质访问控制,就像一个火车站的调度室,规划诸如数据包何时进入信道、以何种速率传输等。它隐藏了信道细节,通过统一接口为上层应用提供服务。如果把无线通信比作列车运行,调制解调器是“火车头”,转换并产生无线电信号的“动力”;而MAC控制器是“调度室”,按照时间表指挥列车开行。
最后,应用处理器负责路由器的整体控制与数据处理。类似我们的大脑,它取指令判断形势,传达指令协调各部件起作用。处理器通过软件程序,实现路由、防火墙、数据过滤等功能,是路由器智能化的关键。
SOC芯片是路由器的“三位一体”核心,可谓牵一发而动全身。除此之外,工业级路由器还有其他重要部件,下一步我们仔细看看。
FLASH用于存储路由器的固件,类似手机ROM固化内存。工业环境苛刻,存储更需可靠稳定,所以工业路由器多采用工业级FLASH,保证长时间稳定运行。
FLASH中存储着路由器的“大脑”——操作系统及应用程序。开机后,系统程式会被加载到SDRAM运行内存中,类似我们人的短期记忆。SDRAM的容量决定了路由器能运行多复杂的软件功能。工业路由器的SDRAM一般在256-512MB,部分高端机型可达1GB以上。
随我来到路由器的“网络接入口”——以太网接口。工业无线终端需要通过有线以太网访问路由器,所以工业路由器提供多个标准RJ45接口。重要的是,这些接口能抗干扰,提供稳定的有线连接能力。
仔细看,接口芯片旁还有一个电磁隔离元件。这是保护接口的关键部件,可以抵御电涌流冲击,提高抗干扰能力。工业现场电磁环境复杂,这种硬件级隔离保护尤为重要。
最后,我们来到路由器散热铝盖下的发射模块,这是无线电信号的“发声器”。发射功率直接影响无线覆盖范围。工业级无线路由器的发射功率远高于普通商用路由器,一般在26-28dBm,最高可达33dBm,即2-5W。配合高增益天线,可以实现数公里甚至更远的覆盖范围。
此外,增强型防护、扩展接口、GPS时间同步等,都是工业路由器的常见功能模块。这些硬件为路由器提供了强大的环境适应能力和业务扩展空间,确保了工业无线通信的可靠性。
1. 高通Qualcomm
高通是全球知名的通信芯片制造商,其Snapdragon X16和X20 4G调制解调器广泛用于工业路由器中。
2. 华为HiSilicon
华为自主研发的Balong 711和Balong 765 4G芯片也应用较多,性价比高。
3. 联发科Mediatek
联发科是台湾著名芯片厂商,其Helio P22和M80等4G SOC也用于部分工业路由器产品。
4. 英特尔Intel
英特尔4G无线模块也有一定市场占有率,代表型号是Intel XMM 7160。
5. 飞思卡尔Freescale
这是一家美国半导体公司,其无线连接解决方案也用于工业级产品。
6. Sierra Wireless
这是一家知名的4G模块和解决方案供应商,其4G模块也用于工业级无线路由器。
7. Tamaggo
一家国产4G芯片提供商,产品性价比较高,也取得了一定市场。
此外,博通、紫光展锐、艾德纳等公司也在此领域有所布局。different厂商通过不同的专长与定位,为工业无线路由器提供核心部件支持。
5G技术
随着5G商用,基于高通、联发科等芯片的5G工业路由器开始出现。5G低时延高带宽,有助于工业互联。
WiFi 6
WiFi 6是最新一代WiFi技术,比WiFi 5增强速率、容量、连接数等。一些高端工业路由器已经搭载WiFi 6模块。
电源过载保护
通过电源管理芯片,提升路由器的过载、过流、过压等电源异常保护能力。
AI智能化
利用AI神经网络芯片,实现网管平台的智能化,进行故障预测、网络优化等。
安全加密芯片
集成硬件加密芯片,增强数据传输和存储的安全性。
工业以太网
支持工业级增强型以太网接口,抗干扰能力更强。
M2M专用芯片
定制化的M2M无线通信芯片,更适合工业物联网应用。
综上,工业无线路由器正向着更高速率、更强稳定性和更好智能化等方向发展,以满足工业互联的需求。
