CN110383909A - 用于具有链路管理的公用设施网络的耗量表和远程读取方法 - Google Patents

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Abstract

一种被安排成确定消费者站点处的公用设施的消耗量的耗量表(M1)。该仪表(M1)具有通信单元，该通信单元具有被安排用于经由网络、优选地经由RF网络进行通信的发射器和接收器。该仪表可以根据一组传输参数自主地传输数据帧(DF)，例如具有指示消耗量的数据的数据帧。在传输所述数据帧(DF)之后的有限时间窗口(TW)内，该仪表可以接收确认帧，该确认帧包括指示已经接收到该数据帧(DF)的相关联收集器已接收了所述数据帧的链路数据。最后，该仪表可以响应于所述链路数据调整用于传输后续数据帧(DF)的该组传输参数。

Description

用于具有链路管理的公用设施网络的耗量表和远程读取方法
技术领域
本发明涉及消耗或公用设施网络或AMI网络领域。更具体地，涉及用于远程读取在固定无连接网络(例如水、供热、供冷或燃气远程读取网络)中的公用设施仪表的系统。
背景技术
公用设施仪表或耗量表通常设置在固定网络中，其中每个仪表具有被安排成将仪表数据传输到多个收集器(也称为集中器(concentrator)或聚合器(aggregator))的通信单元，该多个收集器是被安排成从多个仪表收集数据并将这些数据传送至后端服务器的接收器单元。在这种先进计量基础设施(Advanced Metering Infrastructure，AMI)中，调整通信参数以便使网络拥塞和计量点能量消耗最小化的链路管理功能优先创建带宽高效的AMI。
耗量表中的通信单元的能量消耗是重要的，因为仪表通常是电池供电的并且预期长时间运行而无需维护。在具有高度集中的仪表和收集器的区域中，最小化拥塞是重要的，从而防止收集器从其主要覆盖区之外的仪表接收数据。特别地，这是使用无连接通信协议的网络中的问题，其中在没有任何先前的通信参数协商的情况下传递仪表数据。
使用无连接通信协议，仪表数据传递在没有任何先前的通信参数(比如传输功率、数据速率、编码速率、信道、扩频因子等)协商的情况下完成。在这种无连接通信中，具有用于基于来自系统中的无连接通信的元数据来控制通信参数的链路管理将是有利的。
除了对要添加到AMI的耗量表的唯一标识之外，无连接通信协议不需要任何特定信息。然而，在无连接通信中，假如这种基于无连接的网络要高效地工作用于电池供电的耗量表，则拥塞和电池寿命可能被视为问题。
发明内容
在上述之后，提供一种耗量表以及一种用于在无连接的AMI中(即在不需要在耗量表与收集器之间进行任何先前通信参数协商的网络中)有效读取公用设施仪表数据的方法将是有利的。特别地，该耗量表和方法优选地是节能的，并且在耗量表以高密度安装在区域中的情况下仍提供可靠的读数。
在第一方面，本发明提供了一种被安排成确定消费者站点处的公用设施的消耗量的耗量表，该耗量表包括包含被安排用于经由网络进行通信的发射器和接收器的通信单元，并且被安排成进行以下操作：
-根据一组传输参数自主地传输数据帧，
-在传输所述数据帧之后的有限时间窗口内，接收包括指示由相关联收
集器已接收到所述数据帧的链路数据的确认帧，并且
-响应于所述链路数据调整用于传输后续数据帧的该组传输参数。
这种耗量表是有利的，因为其允许例如在具有用于从仪表接收数据帧的收集器的固定位置的无连接AMI中有效地自动读取公用设施仪表数据。经由例如指示在相关联收集器处观察到的链路余量的链路数据、或通知仪表关于一组新的传输参数的链路数据，耗量表有可能调整其传输特性来增加或减少用于后续数据帧传输的链路余量。例如，链路数据可以指定预定的一组可调整传输参数以便增加或减少链路余量，例如可调整的传输功率和/或数据编码速率。这种通信方案的优点在于，可以节省用于在耗量表中传输数据帧的能量，因为可以设置该组传输参数以便符合例如预设的链路余量。即，可以微调传输参数以符合可接受的最小链路余量以用于可靠传输，但同时，例如可以将传输功率减小到最小以获得所需的链路余量，从而节省耗量表中的电能。
进一步，可以使链路余量最小化的事实还有助于防止无连接AMI中的数据拥塞，这例如在具有高密度耗量表的城市区域中可能是个问题。由于调整传输参数以获得期望的最小链路余量的可能性，因此可以确保每个耗量表不以如此高的功率或其他传输参数进行传输，以致其可能干扰不必要数量的附近收集器的通信。因此，根据第一方面的耗量表将有助于减少拥塞问题。
更进一步地，耗量表是有利的，因为动态可调整的传输参数还允许在传输中的路径损耗随时间变化的情况下(例如，当比如新建筑物等较大物体影响耗量表与最近收集器之间的传输路径时)可靠地传输数据。耗量表可以通过响应于接收到的链路数据调整传输参数来对此进行补偿。
通过‘自主传输数据帧’理解的是，耗量表确定在网络中没有任何时间同步的情况下传输数据帧的时间。例如，耗量表以预定时间间隔或以随机选择的时间间隔传输数据帧。特别地，耗量表可以每1至12个小时(例如每3个小时)传输包括指示公用设施的消耗量的数据的一个数据帧。由耗量表传输的数据帧可以包括消耗量数据和/或其他数据。
在下文中，将描述优选特征和实施例。
假如所述有限时间窗口内没有接收到确认帧，则通信单元可以进一步被安排成根据后退(fall back)算法调整该组传输参数。这使得进一步有可能以智能方式调整仪表的传输特性，尤其是如果假设最后一个数据帧由于该组传输参数导致接收收集器处的链路余量太低而丢失，则在不存在响应于传输数据帧的任何接收到的确认帧的情况下调整该组传输参数以增加后续数据帧的传输中的链路余量。特别地，通信单元可以被安排成根据后退算法以关于以下各项中的一项或多项来调整该组传输参数：传输功率、数据速率、编码速率、传输信道和传输扩频因子。优选地，通信单元被安排成响应于连续数据帧的传输来对连续丢失的确认帧数量N进行计数，并且其中，后退算法响应于此来确定一组经调整的传输参数。这是有利的，因为可能优选的是避免响应于仅不存在一个单一确认帧而调整传输参数(增加链路余量)，因为这个帧可能由于因冲突导致未接收到确认帧而不是由于相关联收集器中的链路余量较差而丢失。因此，代替仅增加链路余量，可能优选的是，通信单元被安排成根据第二算法调整该组传输参数，以便如果确定连续丢失的确认帧的数量N超过预定阈值，则增加对包括指示消耗量的数据的数据帧的传输中的链路余量。特别地，这样的预定阈值可以是比如2至10、比如3至8、比如4至6、例如5。
在一个实施例中，后退算法在多个步骤中逐渐增加链路余量，每个步骤包括调整这些传输参数、传输功率和编码速率中的一个或两个。链路余量在此处被理解为仪表与收集器之间的链路余量。当后退算法补偿仪表周围环境的微小变化时，逐渐增加链路余量是有利的。每个步骤可以将链路余量增加不同的量。后退算法可以通过小的初始增加而逐渐增加链路余量，而随后的步骤可以大大增加链路余量。逐渐增加链路余量具有以下优点：由于收集器周围环境的变化而导致的路径损耗变化不会引起所有仪表的链路余量的快速增加，这将引起网络中不必要的拥塞增加。
通信单元可以被安排成响应于链路数据关于以下各项中的一项或多项来调整该组传输参数：传输功率、数据速率、编码速率、传输信道和传输扩频因子。特别地，可能优选的是调整传输功率、优选地减小或增大传输功率，以便满足预定链路余量，该预定链路余量可以从链路数据中的相关联收集器传送到耗量表。特别地，相关联收集器可以在链路数据中指示要由耗量表中的通信单元用于传输后续数据帧的一组经调整的传输参数。替代性地，耗量表可以被安排成响应于链路数据根据调整算法来调整该组传输参数。利用耗量表中的这种调整算法，链路数据可以包括由相关联收集器确定的链路余量度量，并且其中，该调整算法确定一组经调整的传输参数，以便假如链路余量度量值高于预定阈值，则在后续数据帧的传输中获得较低的链路余量。如果链路余量度量低于预定阈值，则调整算法可以被安排成调整传输参数，以便在后续数据帧的传输中获得更高的链路余量。
该通信单元可以被安排成：确定用于接收确认帧的链路余量度量，并且传输指示所述链路余量度量的链路数据。这允许相关联收集器调整其传输参数(例如传输功率)，以获得达到收集器链路余量的可接受仪表。这可以有助于减少拥塞问题，因为可以在向仪表传输确认帧时使用最小传输功率和/或数据速率或编码。特别地，通信单元可以被安排成传输承载于包括指示公用设施的消耗量的数据的数据帧上的所述链路数据，从而允许以最小的所需额外网络容量发送这样的额外数据。
数据帧可以包括指示公用设施的消耗量的数据。然而，可以传输包含除消耗量数据之外的其他数据的数据帧。特别地，耗量表可以被安排成以预定时间间隔传输包括指示公用设施的消耗量的数据的数据帧，例如每1至12个小时(比如每3个小时)传输具有更新的消耗量数据的数据帧。通信单元优选地被安排成以预定间隔传输数据帧，该预定间隔比如在1分钟到24个小时之间选择的间隔、比如在30分钟与12个小时之间选择的间隔、比如在1个小时与6个小时之间选择的间隔、比如在2个小时与4个小时之间选择的间隔。
链路数据可以包括指示由接收数据帧的相关联收集器确定的链路余量的数据，或者至少链路数据可以指示耗量表是否调整传输参数以维持、增加或减小后续数据帧传输中的链路余量。具体地，通信单元可以被安排成根据第一算法调整该组传输参数，以便假如链路余量低于预定阈值，则增加对包括指示消耗量的数据的数据帧的传输中的链路余量。具体地，通信单元可以被安排成根据第一算法调整该组传输参数，以便假如链路余量高于预定阈值，则减少对包括指示消耗量的数据的数据帧的传输中的链路余量。
在一些实施例中，通信单元被安排成：确定用于接收确认帧的链路余量度量，并且响应于该链路余量度量来传输链路数据。这提供了在将确认帧传输到特定耗量表时使相关联收集器调整传输参数的可能性，从而允许收集器以可接受的链路余量而不是以可能干扰网络中的进一步通信的传输参数进行传输，从而有助于减少网络拥塞问题。
应当理解，通信单元可以是与耗量表的测量部分分离的单元，或者通信单元可以是耗量表的一体部分，例如与耗量表中的其他功能共享处理器。通信单元可以被安排在容纳被安排成确定公用设施的消耗量的耗量表的部分的壳体内。然而，替代性地，通信单元可以被安排在单独的壳体中并且通过有线或无线链路连接到耗量表的测量单元。
通信单元优选地被安排成借助于无线射频(RF)信号来传输数据帧，并且还借助于无线RF信号来接收确认帧。特别地，通信单元可以被安排成以第一RF载波频率传输数据帧，而通信单元被安排成以不同于该第一RF载波频率的第二RF载波频率接收确认帧。
耗量表可以包括一个或多个超声换能器，该一个或多个超声换能器被安排用于在流过测量管的流体中发射和接收超声信号，并且其中，连接到该一个或多个超声换能器的测量电路被安排成相应地生成指示流过测量管的流体的流速的数据。优选地，通信单元然后被安排成传输包括指示流速的数据的数据帧。
耗量表可以是以下各项之一：供水仪表、区域供热仪表、区域供冷仪表和供气仪表。
通信单元优选地被安排成传输用于耗量表的唯一标识码以及指示消耗量的数据帧，例如，该唯一标识码可以包括在所述数据帧中。
通信单元可以被安排成根据加密密钥(比如限时加密密钥)来加密指示消耗量的数据。
耗量表及其通信单元优选地由电池供电。
在第二方面，本发明提供了一种收集器，该收集器包括包含被安排用于经由网络进行通信的发射器和接收器的通信单元，并且被安排成进行以下操作：
-从多个耗量表接收包括指示消耗量的数据的数据帧，
-确定用于从耗量表接收数据帧的链路余量度量，并且
-响应于该链路余量度量，将包括链路数据的确认帧传输到该耗量表。
收集器可以响应于链路余量度量来确定相关联耗量表的一组经调整的传输参数组，并且将这样的一组经调整的传输参数包括在链路数据中以用于后续的数据帧传输。替代性地或另外地，链路数据可以包括指示链路余量度量的值，然后可以在耗量表中对该值进行解释以相应地调整其一组传输参数。
特别地，收集器可以进一步被安排成从耗量表接收链路数据，并且相应地调整与将确认帧传输到所述耗量表相关的至少一个参数。
在第三方面，本发明提供了一种用于经由无连接网络远程读取多个耗量表的系统，该系统包括：
-根据第一方面的多个耗量表，以及
-根据第二方面的被安排在相应位置处的多个收集器。该系统可以进一步包括计算机，该计算机被安排用于以有线或无线连接与该多个收集器进行通信，并且被安排成从所述多个耗量表接收由该多个收集器收集的指示消耗量的数据。
在第四方面，本发明提供了
一种用于经由网络远程读取耗量表的方法，该方法包括：
-1)根据一组传输参数从耗量表传输包括指示公用设施的消耗量的数据的数据帧，
-2)在收集器处接收包括指示该公用设施的该消耗量的数据的数据帧，
-3)由该收集器确定用于接收所述数据帧的链路余量度量，并且
-4)响应于该链路余量度量，将包括链路数据的确认帧从该收集器传输到该耗量表，
-5)在有限时间窗口内在该耗量表处接收包括链路数据的该确认帧，并且
-6)响应于所述链路数据在该耗量表处调整用于传输后续数据帧的该组传输参数。
在第五方面，本发明提供了一种计算机可执行程序代码，该计算机可执行程序代码被安排成当部分地在耗量表中的处理器上执行并且部分地在收集器中的处理器上执行时执行根据第四方面的方法的步骤。特别地，第一可执行程序代码部分可以被安排成当在耗量表量器中的处理器上执行时执行步骤1)、5)和6)，并且第二可执行程序代码部分可以被安排成当在收集器中的处理器上执行时执行步骤2)、3)和4)。特别地，计算机可执行程序代码可以存储在有形存储介质上或存储在可由(多个)处理器访问的存储器中。
本发明的又另一方面提供了一种耗量表，该耗量表被安排成确定消费者站点处的公用设施的消耗量，该耗量表包括包含被安排用于经由网络进行通信的发射器和接收器的通信单元，并且被安排成进行以下操作：-根据一组传输参数自主地传输数据帧；-在传输的数据帧中指示用于传输所述数据帧的一个或多个通信参数；-在传输所述数据帧之后的有限时间窗口内，接收包括指示由相关联收集器接收到所述数据帧的链路数据的确认帧；并且-响应于所述链路数据调整用于传输后续数据帧的该组传输参数。假如所述有限时间窗口内没有接收到确认帧，则通信单元可以进一步被安排成根据后退(fall back)算法调整该组传输参数。在本发明的这个方面，耗量表通过将用于传输数据帧的一个或多个传输参数包括在传输的帧中来向收集器指示这些传输参数。这些传输参数可以是用于传输的传输功率。这具有以下优点：使得收集器能够基于从仪表传输到收集器的数据帧中获得的信息来调整用于从收集器传输到仪表的数据帧的链路余量。收集器使用从仪表发送的数据帧中的链路数据(包括传输功率)来计算仪表与收集器之间的路径损耗。基于计算出的路径损耗，收集器调整在将数据帧从收集器传输到仪表时要使用的传输功率。
一般而言，本发明的各个方面可以在本发明的范围内以任何可能的方式组合和耦合。本发明的这些和其他的方面、特征和/或优点将从下文描述的实施例中变得清楚并且将参考其进行阐述。
附图说明
将参考附图仅通过举例方式来描述本发明的实施例，在附图中：
图1展示了AMI抄表系统实施例的框图，
图2展示了从耗量表的数据帧传输的可能定时以及从相关联收集器接收确认帧的时间窗口，
图3展示了链路余量的原理，该链路余量可以由收集器响应于从耗量表接收到数据帧来确定，并且
图4展示了方法实施例的步骤。
具体实施方式
图1展示了AMI抄表系统实施例的基本元件。该系统包括安装在各个消费者站点处的公用设施处的电池供电的耗量表M1、M2、M3，例如水表或供热仪表。仪表M1、M2、M3被安排用于与收集器C1、C2进行双向无线RF通信，这些收集器是被安排在固定位置以从位于给定区域中的仪表M1、M2、M3收集数据的通信设备。收集器C1、C2被安排成向可以存储和/或进一步处理指示来自耗量表M1、M2、M3的消耗量的接收数据的后端服务器B_S进行传输(在此处展示为无线传输)。优选地，由限时加密密钥来加密从耗量表M1、M2、M3传输的仪表数据，这确保了由收集器C1、C2收集的数据被加密，并且加密密钥仅存储在后端服务器B_S中，然后该后端服务器可以解密数据帧以得到消耗量数据。
仪表M1、M2、M3与收集器C1、C2之间的通信可以是无连接的，并且基于每个仪表传输具有指示消耗量的数据的数据帧的方案，其中，以固定的时间间隔传输数据帧，例如每3个小时传输一个数据帧，并且其中，接收数据帧的(多个)收集器C1、C2作为回馈将确认帧传输到仪表。仪表在传输数据帧之后的短时间窗口中监听此确认帧。如果仪表没有接收到任何确认帧，这可能是由于以下各种情况中的任一种情况：1)数据帧传输中的网络冲突；2)以对于最近收集器的接收而言过低的链路余量从仪表传输数据帧；或者3)收集器已经接收到数据帧并且传输了确认帧，该确认帧随后由于网络冲突或由于以对于仪表处的成功接收而言过低的链路余量进行传输而丢失。
根据本发明，仪表M1、M2、M3根据一组传输参数来传输数据帧，该组传输参数可以根据从已经接收到数据帧的收集器C1、C2接收的链路数据进行调整。优选地，收集器C1、C2在链路数据中传输指示一组经调整的传输参数的一个或多个值，该组经调整的传输参数基于用于接收数据帧的确定的链路余量，例如以便满足预定目标链路余量。因此，已经传输数据帧的仪表M1、M2、M3可以相应地简单地调整其传输参数，从而适应其传输特性以在后续数据帧的传输中提供更低或更高的链路余量。
仪表M1、M2、M3本身也可以运行调整算法，该调整算法用于响应于例如指示链路数据中接纳的链路余量的值来计算一组经调整的传输参数。例如，这种调整算法可以指定目标链路余量，例如3至12dB(例如6dB)的链路余量值可以是目标。这允许可以动态地适应于仪表与收集器之间的传输路径的变化(例如可以将大型车辆停放在传输路径中)的可靠数据帧传输，从而降低链路余量。
无论调整算法是由收集器C1、C2还是由仪表M1、M2、M3执行，后续数据帧传输中的调整可以包括调整一个或多个传输参数，例如传输功率、编码速率、扩频因子、传输信道和数据速率。如果传输路径良好，则链路余量可以较高，并且仪表M1、M2、M3可以例如减小传输功率，从而节省电池并且同时降低网络中数据冲突的风险。否则，如果可以将第一算法设计成使得仪表M1、M2、M3选择例如通过例如在接下来的两次或更多次数据帧传输上逐步地调整一个或多个传输参数来增加链路余量。
图2展示了用于传输具有指示来自耗量表的消耗量的数据的数据帧DF的自主传输方案的示例，其中，仪表将传输数据帧的定时选为固定的预定时间间隔，在此被展示为每3个小时。在预定时间间隔之后，耗量表将自动地传输具有更新的消耗量数据的新数据帧。
在所展示的示例中，数据帧DF的传输具有100ms的持续时间，并且在预定延迟(在此为200ms)之后，打开有限长度(在此为50ms)的时间窗口TW以用于接收确认帧。时间窗口TW受到限制，以便减少将耗量表的通信单元保持处于监听模式所需的电力。如果耗量表在有限时间窗口TW内没有接收到任何确认帧，则耗量表可以将数据帧视为由于传输中的链路余量太差或者由于数据冲突而丢失。当然，优选地选择监听时间窗口TW的延迟和长度，以便将相关联收集器的数据帧接收和确认帧传输进行匹配。特别地，数据帧长度可以是可以根据本发明来调整(例如通过调整数据速率和/或编码速率)的一个或多个传输参数。
数据帧DF优选地包括指示与数据帧的传输时间相对应的消耗量的数据(例如采用指示累积消耗量的值的形式)。数据帧DF优选地还包括传输数据帧DF的耗量表的唯一标识，然而数据帧DF可以包括指示由耗量表测量的进一步参数的附加数据和/或指示耗量表的状态的数据。
作为替代方案，数据帧DF不携带指示消耗量的任何数据。这对于以非常长的间隔传输消耗数据的仪表可能是有益的，但以更短的间隔实现仪表与收集器之间的通信仍是令人期望的。在这种情况下，仪表可以通过发送没有与消耗相关的数据的数据帧来发起与收集器的通信会话。这将使收集器能够通过在监听时间窗口TW中传输确认帧来建立通信会话。在其他情况下，数据帧同样可以携带与消耗无关的数据，此其他数据可以是与AMI网络的维护或将新固件上载到仪表或通信单元有关的数据。数据帧可以进一步包括要由数据帧的接收器执行的命令或者对于帧的发送器执行的请求的响应。因此，数据帧不应被解释为限于携带消耗数据的帧。在某些情况下，可以以恒定的传输间隔发送数据帧，而在其他情况下，由于仪表中发生的事件而启动数据帧的传输。
可以响应于由收集器或仪表接收的任何帧来发送确认帧。确认帧可以进一步包括除确认信息之外的数据。在这种情况下，确认帧可以被解释为除了携带数据之外还作为先前数据帧的确认的数据帧。因此，链路数据可以承载于任何帧上，并且包含链路数据的任何帧可以用作调整链路余量的基础。
用于接收确认帧的时间窗口TW可以由接收器扩展到足够长以接收包括附加数据的确认帧。接收器可以通过解释在确认帧中存档的长度、监视无线电信道中的功率或者仅通过保持接收器打开足够长久以接收最大帧长度来这样做。
收集器与仪表通信的能力以及仪表调整传输参数以影响链路余量的能力取决于从仪表接收数据帧。如果将传输参数调整成使得链路余量已经减少太多，如果路径损耗已经增加，或者如果收集器中的本底噪声已经升高，则从仪表接收帧是不可能的。在这种情境下，收集器将不会传输确认请求，并且因此不能请求仪表增加链路余量。
仪表中的第二算法(即后退算法)是优选的，该第二算法允许仪表自动调整传输参数，以便在没有来自收集器的任何输入的情况下增加链路余量。该仪表优选地被安排成对来自收集器的连续丢失的确认帧数量进行计数，并且然后后退算法被设计成基于来自收集器的丢失的确认帧的数量来调整传输参数以增加链路余量。由于网络中的数据帧的冲突，将在网络中发生丢失确认帧，并且这优选地不会被误解为太低的链路余量。如果仪表在提高链路余量时过于主动，则系统中的拥塞将增加，从而导致附加的冲突、导致更多的仪表增加链路预算，从而导致系统不稳定。为避免这种不稳定性，收集器成功控制链路余量的概率应大于仪表由于冲突而增加链路余量的概率：
1-SERN＞SERN
SERN＜0.5
在此N是在仪表自动调整其传输参数以便增加链路余量之前连续丢失的确认帧的数量。SER是序列错误率，即从仪表向收集器传输数据帧并且在仪表中接收确认失败的概率序列，
SER＝1–(1-PER冲突，MTC)(1-PER冲突，CTM)
由于冲突导致链路预算错误增加的概率＝SERN
成功调节链路余量的概率＝1-SERN
PER＝冲突，MTC：仪表到收集器的链路中的分组错误率
PER冲突，CTM：收集器到仪表的链路中的分组错误率。
应当理解的是，后退算法中N的选择可以根据系统而变化，然而已经发现在间隔4至10中选择N可以是良好的匹配。然而，这种优选的N值可能高度依赖于系统的最大SER。
在一些实施例中，如果后退算法以多个小步骤逐渐增加链路余量，则可能是有益的。当连续丢失的确认帧的数量已经达到阈值时，将链路余量快速增加到最大值可能导致网络中不必要的拥塞和仪表中增加的能量消耗。因此，当达到阈值时，后退算法以多个步骤逐渐增加链路余量。每当连续丢失的确认帧的数量增加时，后退算法将链路余量增加一个步长。后退算法必须补偿由于仪表周围环境的变化引起的路径损耗变化。环境的这种变化可能是一个被水淹没的仪表井或停在仪表前方的卡车。这种变化通常会引起3至10dB范围内的路径损耗变化。因此，由后退算法用于增加链路余量所使用的步长可以优选地在从3至10dB的同一范围内。
当后退算法增加链路预算(link budget)时，每个步长可以包括调整一个或多个通信参数。通常使用比如传输功率、编码速率或扩频因子等通信参数来调整链路余量。以下步长是通过后退算法增加链路余量的步长的示例：步长1(增加传输功率6dB)、步长2(增加传输功率3dB并且增加编码速率1个步长)、步长3(增加编码速率2个步长)、步长4(增加到最大传输功率和最大编码速率)。这些步长可能会引起链路余量的不同变化。
在一些实施例中，收集器还被安排成调整其传输参数以将确认帧传输到仪表。为此，仪表将在所有或至少一些数据帧传输中将关于在前一个间隔帧之后接收确认帧时估计的链路余量的链路数据包括到收集器。收集器可以使用此信息来调整下一个确认帧的链路余量。这可以用于减少网络拥塞问题，因为可以选择传输参数以仅获得可接受的链路余量而不会对网络造成不必要的干扰。
如果收集器没有任何功率限制，则在高于仪表到收集器的目标链路余量的收集器到仪表方向上的目标链路余量可以是有益的。
从仪表到收集器或相反路线的链路数据优选地承载于已经存在的要发送的帧上。因此，从收集器到仪表的链路数据优选地承载于确认帧上，并且从仪表到收集器的链路数据优选地承载于具有指示消耗量的数据的数据帧上。然而，链路数据可以通过任何设备承载至任何类型的帧。链路数据可以包括指示测量的链路余量的数据或指示通信参数变化的任何数据，例如期望的链路余量或通知仪表关于要用于后续传输的新通信参数以便改变链路余量的指令或命令。
其他链路数据可以承载在传输的帧中。这种数据可以是与用于传输帧的该组传输参数相关的数据。这些参数包括传输功率、编码速率、天线类型或天线增益或其他天线条件。在帧内传输所使用的通信参数具有使接收器能够计算无线电信道中的路径损耗的优点。
图3示出了用于说明在(例如，耗量表中的)无线电发射器Tx无线电与(例如，收集器中的)无线电接收器Rx无线电之间的链路余量的草图。在此，链路余量
链路余量[dB]＝P仪表+AG仪表+PL+AG收集器-RS收集器+CG收集器
其中，P＝输出功率[dBm]，AG＝天线增益[dB]，PL＝路径损耗[dB]，RS＝接收器灵敏度[dBm]，并且CG＝编码增益[dB](来自扩频和/或编码的增益)。
应当理解，链路数据可以以除了指示具有上述定义的链路余量的值之外的许多不同形式提供。
特定的仪表和收集器通信模式具有以下特性。
·一种AMI系统，其中收集器通过向仪表发送链路管理控制命令来动态地优化链路余量。链路管理控制命令控制仪表的传输功率、数据速率、编码速率、信道、扩频因子等，
·一种AMI系统，其中收集器能够动态地控制仪表的传输功率、数据速率、编码速率、信道、扩频因子等，以便通过将控制信息承载在其他帧中来优化链路余量。
·一种AMI系统，其中收集器负责动态地优化链路余量，以减轻本底噪声、路径损耗等的动态。
·一种AMI系统，其中收集器动态地控制仪表的传输功率、数据速率、编码速率、信道、扩频因子等，以便通过向仪表发送链路管理控制信息来优化链路余量。并且其中，控制信息受加密方法保护。
·一种AMI系统，其中收集器接收使用寿命有限的加密密钥，使得收集器能够动态地控制仪表的传输功率、数据速率、编码速率、信道、扩频因子等，以便优化链路余量。
·一种AMI系统，其中仪表具有自动增加链路余量的后退算法。
·一种AMI系统，其中仪表具有基于确认帧的丢失接收而自动增加链路余量的后退算法。
·一种AMI系统，其中仪表具有基于确认帧的丢失接收而自动逐渐增加链路余量的后退算法。
·一种AMI系统，其中仪表具有基于丢失的确认帧的数量(N)自动增加链路余量的后退算法。其中，N选择为使得SERN＜0.5
·一种AMI系统，其中收集器基于关于由仪表估计的链路余量的信息来调整收集器到仪表方向上的链路余量。
图4展示了用于经由无连接网络远程读取耗量表的方法实施例的方法步骤。该方法包括根据一组传输参数来传输T_DF包括指示消耗量的数据的数据帧。响应于所传输的数据帧，收集器接收R_DF包括指示消耗量的数据的数据帧。然后，收集器确定D_LM用于接收数据帧的链路余量度量，并且收集器响应于链路余量度量来传输T_A_LD包括链路数据(例如，采用后续数据帧传输所使用的一组传输参数的形式的链路数据)的确认帧，以便获得可接受预定范围内的链路余量。然后，耗量表在有限时间窗口内接收R_A_LD包括来自收集器的链路数据的确认帧。作为响应，耗量表根据来自收集器的链路数据调整A_TP该组传输参数。特别地，链路数据可以指示该组传输参数的调整，然而替代性地，链路数据可以包括指示由收集器确定的链路余量(例如以dB值的形式)的数据，并且然后，耗量表可以执行调整算法以相应地计算例如要用于传输后续数据帧的经调整传输功率。从A_TP步骤回到数据帧传输步骤T_DF的箭头指示该算法是作为以预定时间间隔(例如3个小时)重复其自身的自动步骤序列，其中，传输具有指示消耗量的更新数据的数据帧。
由收集器传输的链路数据可以指示仪表改变到替代性信道以进行传输。在这方面，传输信道的改变应理解为改变传输数据帧的无线电信道的中心频率。这可以具有有利效果：数据帧的传输移动到具有来自第三方用户或其他干扰源的较少噪声的无线电信道。进一步，替代性无线电信道的选择可以允许使用替代性通信参数。这些替代性通信参数可以改善链路余量或作为减少传输持续时间同时还减少链路余量的替代方案。
仪表还可以使用链路数据来指示将在其中打开监听时间窗口TW的信道。这具有如下优点：仪表可以选择具有较少干扰的、或者可以实现更好的链路余量的替代性信道。
虽然已经结合特定实施例描述了本发明，但不应被解释为以任何方式局限于所给出的示例。本发明可以通过任何合适的方式实施；并且本发明的范围应根据所附的权利要求集来解释。权利要求中的任何附图标记不应被解释为限制范围。

Claims (11)

1.一种被安排成确定消费者站点处的公用设施的消耗量的耗量表(M1)，该耗量表包括包含被安排用于经由网络进行通信的发射器和接收器的通信单元，并且被安排成进行以下操作：
-根据一组传输参数自主地传输数据帧(DF)，
-在传输所述数据帧(DF)之后的有限时间窗口(TW)内，接收包括指示由相关联收集器接收到所述数据帧的链路数据的确认帧，
-响应于所述链路数据调整用于传输后续数据帧(DF)的该组传输参数，并且
假如在所述有限时间窗口内没有接收到确认帧，则根据被安排成进行以下操作的后退算法来增加链路余量：
-响应于连续数据帧(DF)的传输来对连续丢失的确认帧数量(N)进行计数，并且
-如果连续丢失的确认帧的数量(N)超过预定阈值，则响应于连续丢失的确认帧的数量(N)来确定一组经调整的传输参数。
2.根据权利要求1所述的耗量表(M1)，其中，在该后退算法中，在多个步骤中逐渐增加该链路余量，每个步骤包括调整这些传输参数、传输功率和编码速率中的一个或两个。
3.根据前述权利要求中任一项所述的耗量表(M1)，其中，该通信单元被安排成响应于该链路数据以关于以下各项中的一项或多项来调整该组传输参数：传输功率、数据速率、编码速率、传输信道和传输扩频因子。
4.根据前述权利要求中任一项所述的耗量表(M1)，该耗量表被安排成响应于该链路数据以根据调整算法来调整该组传输参数。
5.根据权利要求4所述的耗量表(M1)，其中，该链路数据包括由相关联收集器(C1)确定的链路余量度量，并且其中，该调整算法确定一组经调整的传输参数，以便假如该链路余量度量值高于预定阈值，则在后续数据帧(DF)的传输中获得较低的链路余量。
6.根据前述权利要求中任一项所述的耗量表(M1)，其中，该通信单元被安排成：确定用于接收该确认帧的链路余量度量，并且传输指示所述链路余量度量的链路数据。
7.根据权利要求6所述的耗量表(M1)，其中，该通信单元被安排成传输承载于包括指示该公用设施的该消耗量的数据的数据帧(DF)上的所述链路数据。
8.根据前述权利要求中任一项所述的耗量表(M1)，其中，该数据帧(DF)包括指示该公用设施的该消耗量的数据。
9.根据权利要求8所述的耗量表(M1)，该耗量表被安排成以预定时间间隔传输包括指示该公用设施的该消耗量的数据的数据帧(DF)。
10.一种用于经由网络远程读取多个耗量表(M1、M2、M3)的系统，该系统包括：
-根据权利要求1至12中任一项的多个耗量表(M1、M2、M3)，以及
-被安排在相应位置处的多个收集器(C1、C2)，并且每个收集器包括包含被安排用于经由网络进行通信的发射器和接收器的通信单元，并且被安排成进行以下操作：
-从多个耗量表接收包括指示消耗量的数据的数据帧，
-确定用于从耗量表接收数据帧的链路余量度量，并且
-响应于该链路余量度量，将包括链路数据的确认帧传输到该耗量表，
-计算机(B_S)，该计算机被安排用于与该多个收集器进行通信，并且被安排成从所述多个耗量表接收由该多个收集器收集的指示该消耗量的数据。
11.一种用于经由网络远程读取耗量表的方法，该方法包括：
-1)根据一组传输参数从该耗量表传输(T_DF)包括指示公用设施的消耗量的数据的数据帧，
-2)在收集器处接收(R_DF)包括指示该公用设施的该消耗量的数据的该数据帧，
-3)由该收集器确定(D_LM)用于接收所述数据帧的链路余量度量，并且
-4)响应于该链路余量度量，将包括链路数据的确认帧从该收集器传输(T_A_LD)到该耗量表，
-5)在有限时间窗口内在该耗量表处接收(R_A_LD)包括链路数据的该确认帧，并且
-6)响应于以下情况在该耗量表处调整(A_TP)用于传输后续数据帧的该组传输参数：
a)接收到确认帧-所述链路数据的情况，或者
b)没有接收到确认帧-后退算法的情况。
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