CN110784911A

CN110784911A - 一种被动通信动态通信方法

Info

Publication number: CN110784911A
Application number: CN201810855816.0A
Authority: CN
Inventors: 曾庆臣; 李岩
Original assignee: BEIJING SHENYANXUN TECHNOLOGY DEVELOPMENT Co Ltd
Current assignee: Tampa Integrated Circuit Wuxi Co ltd
Priority date: 2018-07-31
Filing date: 2018-07-31
Publication date: 2020-02-11

Abstract

本发明专利提供一种被动通信动态通信方法，包括远程终端设备、入网基站、网关、服务器组成；本发明专利使用无线GPRS传输数据，传输数据的方式变得简单，满足了野外架设需求。本发明有益效果为：由于不用发送多余的数据帧，所以没有额外的数据流量消耗，数据流量成本最低；由于大部分时间在低功耗下工作，所以对电池消耗的电量比较低，大大延长了电池的使用时间，降低了设备的维护成本；由于通信的机制会根据实际通信情况，自动的调整在线时间，能够很好的满足临时性通信的需求。

Description

一种被动通信动态通信方法

技术领域

本发明专利涉及一种被动通信动态通信方法。

背景技术

在远程终端监控和远程终端控制中，需要远程终端与服务器进行定时的反馈现场数据；同时服务器需要根据现场需要，不定时的下发控制指令；服务器也会定时的发一些固定指令的更新。在远程终端，供电相对困难，需要终端省电；从经济角度讲还要省流量；同时通过服务器与终端的两种沟通方式，还对终端的响应实时性有一定的要求。为了实现上述要求，当前市场上用的产品，有三种实现方案：一种是为了满足不定时的接收服务器发送出来的指令，那么就需要常在线，每间隔1.5到2分钟发送一个心跳包，(通信基站每间隔一定时间就会将在线，但是没有数据传输的通道断开，为了让链路一直在线，必须间隔短于被刷掉时间的时间发送一个数据帧，内容不重要，重要的是让基站知道此链路一直在使用)而定时上报的数据时间间隔时6分钟及以上；另外一种是定时接收，每天固定一个时间段接收服务器数据，其余时间不能够接收服务器指令；第三种方案是不接收服务器给终端发送指令。第一种方案的不足有：1，流量成本的增加，客户流量成本高；2，由于常在线，终端耗电比较高，但是终端又往往在户外，取电不方便，需要经常更换电池，维护成本高；第二种方案的不足有：服务器只能够与终端进行固定功能的交互，满足不了处理临时性事件的能力，每次要处理临时事件，都需要人员去现场才能够处理，维护成本高，响应慢；第三种方案的不足有：1，服务器与终端不能够交互，处理不了临时事件；2，服务器不能够对终端的基本参数进行设置，提高了产品的安装和维护成本。

现有的产品无法同时满足三个方面的要求：1，省电；2，省流量；3，临时事件的处理；因此，新的发明计数方案要同时满足这三个要求。本发明专利是为了解决上述问题而提出的一种被动通信动态通信方法。

发明专利内容

本发明专利要解决的上述技术问题，本发明的技术特点是根据实际通信的需求，动态的调整通信链路在线时间；实际通信过程中不发送任何无用数据帧；按照时间比例，绝大部分时间比例在低功耗模式，对电池消耗电量降低到常在线模式的十分之一左右；数据中断与服务器之间通信时序的配合要严格遵守要求时序。

本发明专利与背景技术相比，具有如下优点：

(1)由于不用发送多余的数据帧，所以没有额外的数据流量消耗，数据流量成本最低；

(2)由于大部分时间在低功耗下工作，所以对电池消耗的电量比较低，大大延长了电池的使用时间，降低了设备的维护成本；

(3)由于通信的机制会根据实际通信情况，自动的调整在线时间，能够很好的满足临时性通信的需求。

附图说明

图1是本发明专利远程终端设备与服务器链接路径示意图。

图2是本发明专利上报数据示意图。

图3是本发明专利定时数据交互示意图。

图4是本发明专利常在线数据交互示意图。

图5是本发明专利动态通信数据交互示意图。

图6是本发明专利的通信时序状态图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明。

如图1，本发明专利远程终端设备与服务器链接路径示意图，由远程终端设备、入网基站、网关、服务器组成；所谓的终端，指远程终端设备，一般指计算机设备，入网基站是运营商建设的2-5G网络基站；网关是网间连接器、协议转换器，在网络层以上实现网络互连，是最复杂的网络互连设备，仅用于两个高层协议不同的网络互连；服务器是用来存储数据的设备，实际使用过程中，有很多远程终端设备，每个设备都与邻近的入网基站进行无线链路连接，然后基站再通过无线网关与服务器建立通信连接；数据在远程终端设备和服务器之间进行传输。

如图2，本发明专利上报数据示意图，此种方式的工作模式是，每次设定的时间间隔到，远程终端设备都将网络连接，然后发送数据，然后关闭网络连接，然后进入休眠模式，之后等待设定的时间间隔到，时间间隔到了之后，继续重复以上操作。由于以上操作时序没有发送多余的帧，所以节省了数据流量；并且大部分时间在休眠状态，所以也节省了电池电量；但有一个问题就是服务器无法远程给终端设备发送指令，一旦有需要，必须要人工去现场操作，维护成本很高。

如图3，本发明专利定时数据交互示意图，此种方式的工作模式是，每次设定的时间间隔到，远程终端设备都将网络连接，然后发送数据，然后关闭网络连接，然后进入休眠模式，之后等待设定的时间间隔到，时间间隔到了之后，继续重复以上操作。只有到每天固定的时间，比如凌晨给出一个固定时间段(例如半小时)，保持常在线，允许服务器给终端设备下发指令，其余时间不运行下发指令。由于以上操作，终端设备绝大部分时间是在休眠状态下，所以耗电量很少；在服务器下发指令的情况下，由于时间相对比较短，即使需要发送保持网络的心跳包(无用的帧)，但是耗费的流量又不多；有一个问题无法解决，就是在临时发生指令需求的时候，服务器必须等到固定的时间，终端设备才能够响应，否则不接收。

如图4，本发明专利常在线数据交互示意图，此种方式的工作模式是，从一开始，中断设备就将与服务器建立通信链接，并且在空闲时间一直要发送心跳包，保持网络不掉线；那么服务器也可以在任何时候将指令发送给终端设备，很好的解决了临时性指令需求的问题。由于以上工作特性，导致数据流量成倍的增长，发送上报数据的时间间隔越大，无用的数据流量会越多；由于长期在线，没有进入低功耗或者休眠模式，那么对电池的耗电比较大，要经常更换电池，维护成本成倍上升(正常工作电流30～50mA；低功耗或者休眠模式下，电流在5mA以下)。

如图5，本发明专利动态通信数据交互示意图，此种方式的工作模式是，每次设定的时间间隔到，终端设备先关协议层连接，然后开启协议层连接，发送数据，进入低功耗模式，等待设定时间到，如果在此段时间内，有接收到的数据，则对数据进行处理，如果处理完数据之后需要反馈信息，则退出低功耗模式，将反馈信息发送出去，再次进入低功耗模式，等待设定时间到，或者处理新接收到的数据，这样循环反复。

如图6，本发明专利的通信时序状态图，所谓的终端时间间隔，指终端要定期向服务器发送的报文数据帧；所谓的低功耗指令，指终端通信进入低功耗模式；所谓的“t刷新”指的是通信基站将通信连接进行刷新更新，如果长期没有通信内容的话，主动将通信信道关闭的延时确认时间；具体步骤如下：

第一步，刚上电，终端就向服务器发送了一条当前设备数据信息的报文；

第二步，终端发送完数据之后，自己进入低功耗模式；

第三步，服务器在收到数据信息报文后，处理报文，并等待设备进入低功耗的时间(50ms)，然后向终端发送收到报文回馈信息帧；

第四步，终端收到回馈信息后，经逻辑确认，完成本次握手通信；

第五步，等待下次发报文时间是否到，同时判断是否有新的指令接收到；

第六步，发送数据信息报文的时间间隔到，发送数据信息报文；

第七步，进入低功耗状态；

第八步，服务器在收到数据信息报文后，处理报文，并等待设备进入低功耗的时间(50ms)，然后向终端发送收到报文回馈信息帧；

第九步，终端收到回馈信息后，经逻辑确认，完成本次握手通信；

第十步，服务器如果有指令需要发送给终端，则必须要在t刷新结束之前，将指令发送出去，这样t刷新又从0开始计算；

第十一步，终端接收到指令后，执行指令，退出低功耗，给服务器发送一个指令回馈帧；发送数据完成之后，再次进入低功耗；此时t刷新又从0开始计算；

第十二步，终端又进入低功耗等待状态；

第十三步，从第五步开始新的重复；

以上是描述了整个通信的时序过程，里面有关键的时序关系：

1、每次终端发送数据信息报文或者指令回馈报文后，服务器要给终端发指令或者回馈之前，都要等待终端进入低功耗的时间(50ms)；

2、终端每次给服务器发送数据整个过程小于等于2s；

3、终端在低功耗保持的时间，如果在没有服务器指令打扰的情况下，为两次数据信息帧的时间间隔减去2s；两次的时间间隔时间大于等于6分钟，所以低功耗占比为1/180；

4、每次服务器给终端发指令或者回馈帧，必须在t刷新时间内，否则链路被断开，则发送不成功，需要等待下一次时间间隔到；

5、每次服务器给终端发指令，或者终端给服务器回馈，那么t刷新时间都会被通信基站重新计算，从而连接状态时刻有通信的状态在动态改变；

6、由于t刷新的起始时间在动态的变化，所以下一次终端发送数据的连接状态未定；

7、由于以上实际时序关系，要求每次终端数据信息帧发送的时候做如下步骤：

(1)退出低功耗状态；

(2)关TCP/UDP链接----有可能关成功，也有可能关不成功，因为当前的链接状态不确定；

(3)结合关链接的反馈和当前是否是时间间隔到的第一次发送：如果是第一次发送，则跳转到重新建立协议链接；如果不是，则关链接故障计数增加；如果故障计数没有超过阈值，则跳转到重新建立协议链接；如果故障计数超过阈值，则关通信场景；并且通信场景故障计数增加；如果关场景故障计数没有超过阈值，则跳转到重新建立无线链接；如果关场景故障计数超过了阈值，则关通信模块；并且通信模块关计数增加；如果此计数没有超过阈值，则重新复位设置模块；如果此计数超过阈值，则关电源，所有功能重启；针对关链接需要做以上四级判断和重启机制，从而保证通信的正常执行；

(4)如果状态跳转到重新建立协议链接，则建立协议链接，在反馈状态中，还要判断建立协议链接的过程中是否是已经存在链接还是链接正常；如果是已经存在的连接，那么在关协议链接的时候是失败的；如果是建立协议链接成功，则说明关协议链接是正常或者基站提前已经将此连接关闭；

(5)发送数据信息帧，并判断反馈状态，有反馈状态置位发送成功与否标志位，如果发送成功，则本次发送动作完成；如果发送没有成功，并且是首发(时间间隔到后的第一次发送)则重新进入(2)；否则置位对应的发送故障标志，本次发送完成；

(6)如果状态跳转到重新建立无线链接，则发送对应的指令；等待以上指令完成，重新跳转到步骤步骤(4)；

(7)如果状态跳转到重新复位设置模块，则初始化设置模块参数，完成后，重新跳转到(6)；

(8)如果状态跳转到功能重启，则将电源关闭，等待掉电时间间隔到，重新上电，然后跳转到(7)。

如图6，所述的以上的复杂时序和四级保护机制，尽最大限度保证通信的正确、正常；在数据交互过程中，没有多发出任何无用的数据帧，保证在使用最低数据流量的情况下满足使用需求；通信的临时性上，最大延时时间为两次数据帧的通信间隔减去t刷新时间；要远远小于定时一天或者半天的等待时间；由于终端大部分时间是在低功耗状态下，所以对电池消耗的电能比较小；所有的通信时序必须按照上述要求进行。充分利用通信基站的刷新时间间隙和终端与服务器的通信时序严格配合达到以上效果。

本发明专利的工作原理：

一种被动通信动态通信方法，由远程终端设备、入网基站、网关、服务器组成；此种方式的工作模式是，每次设定的时间间隔到，终端设备先关协议层连接，然后开启协议层连接，发送数据，进入低功耗模式，等待设定时间到，如果在此段时间内，有接收到的数据，则对数据进行处理，如果处理完数据之后需要反馈信息，则退出低功耗模式，将反馈信息发送出去，再次进入低功耗模式，等待设定时间到，或者处理新接收到的数据，这样循环反复。

本发明专利不局限于上述最佳实施方式，任何人在本发明专利的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其方法上作任何变化，凡是具有与本申请相同或相似的技术方案，均落在本发明专利的保护范围之内。

Claims

1.一种被动通信动态通信方法，包括远程终端设备、入网基站、网关、服务器组成，通过此被动通信动态通信方法实现动态的调整通信链路在线时间，数据交互过程中，没有多发出任何无用的数据帧，保证在使用最低数据流量的情况下满足使用需求。

2.根据权利要求1所述的被动通信动态通信方法，其特征在于：通信的临时性上，最大延时时间为两次数据帧的通信间隔减去t刷新时间；要远远小于定时一天或者半天的等待时间。

3.根据权利要求1所述的被动通信动态通信方法，其特征在于：所有的通信时序必须按照上述要求进行，充分利用通信基站的刷新时间间隙和终端与服务器的通信时序严格配合达到效果。