CN110892756B - 用于分配数据的方法 - Google Patents

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Abstract

一种用于在通信系统(1)中分配数据的方法，所述数据尤其是更新程序数据，所述通信系统包括：测量单元组、尤其是消耗测量器(4)组，所述测量单元分别设置用于测量所提供的供应介质的消耗；和数据收集器(2)，尤其是用于采集和/或转发数据的数据收集器，其中，每个测量单元包括通信模块(5)和频率参考装置(6)以及优选至少一个处理器(10)，所述至少一个处理器用于基于数据、尤其是程序数据来运行该测量单元，其中，测量单元和数据收集器(2)设置在通信网络中，其中，经由通信系统(1)在对于测量单元组的共同的会话、尤其是更新会话内由数据收集器(2)发送所述数据、尤其是更新程序数据，在所述共同的会话、尤其是更新会话内由数据收集器(2)发送对于各测量单元共同的同步序列(13)，并且同步序列(13)被设计成，使得测量单元组的每个测量单元的频率参考装置(6)在会话、尤其是更新会话内与所发送的同步序列(13)同步。

Description

用于分配数据的方法
技术领域
本发明涉及一种用于在通信系统中分配数据、尤其是更新程序数据的方法，以及涉及一种通信系统和测量单元。
背景技术
来自测量单元的数据传输在日常使用中变得越来越重要，所述测量单元例如为传感器、消耗测量器或智能家居控制装置的部件。测量单元的一个重要的应用领域是使用智能消耗测量器、即所谓的智能仪表。所述智能仪表通常是集成到供应网络中的消耗测量器，例如用于能源、电力、燃气或水的消耗测量器，所述消耗测量器向相应的连接用户指示实际的消耗，并且使用通信网络来将消耗数据传输给供应商。智能消耗测量器具有下述优点：不再需要人工地读取计量表状态，并且在供应商侧能够根据实际消耗进行短期计费。通过短期读取间隔又可以使终端客户价格与电力交易价格的发展更加准确地耦合。也能够明显更好地充分利用供应网络。
这种消耗测量器通常通过无线电、例如在SRD(短距离设备)或ISM(工业、科学、医学)频率范围中的无线电以数据包或数据电报的形式将应计的测量数据传输给更高级别的数据收集器(例如，集中器、网络节点或供应商的切换中心)。数据电报通常由多个数据包构成。SRD或ISM频率范围具有下述优点：所述SDR或ISM频率范围无需许可证，并且为了使用仅需要一般许可。然而存在下述问题：由于这样的频率范围被用于各种技术设施的频繁性，经常会引起故障，所述技术设施如车库门控制装置、婴儿电话、警报系统、WLAN、蓝牙、烟雾警报器等。
对于智能消耗测量器，一方面能量消耗以及另一方面运行安全性具有重要意义，因为所述能量消耗通常由电池控制并且应具有尽可能长的维护间隔。为了能够确保消耗测量器的无差错的和安全的运行，对于消耗测量器需要偶尔进行程序更新、即所谓的固件更新。这种固件更新通常由更新程序数据构成，所述更新程序数据越来越多地通过远程维护、亦即例如经由无线电连接集中传输给大量的消耗测量器。关于传输质量和传输持续时间，在此尤其经由无线电连接传输较大的程序数据包可能是成问题的，因为相应的消耗测量器单独地并且在特定的时间为了程序更新而必须由数据收集器成功建立联系，并且关于发送频率或频道占用(占空比或Duty-Cycle)存在法律限制。
最接近的背景技术
EP 2 848 005 B1描述了一种用于在通信系统中分配更新程序数据的方法，所述通信系统具有数据采集器或数据收集器和多个消耗测量器。所述更新程序数据在此被划分为数据段。所述数据收集器分别为每个消耗测量器打开一个专用的更新会话、即单播会话，并且在此将所有数据段逐渐发送给相应的消耗测量器。随后，所述消耗测量器确认对所有已接收的数据段的接收，使得所述数据收集器获得已接收哪些数据段和未接收哪些数据段的信息。与此相应地，所述数据收集器可以重新发送剩余的尚未传输的数据段，直至所有数据段都已被发送。一旦消耗测量器已获得所有数据段，所述数据收集器将打开与下一个消耗测量器的专用的更新会话。如果所述消耗测量器能够随机接收到所述数据段、即处于有效范围内并且随机地正好以相同的频率接收，那么在每个专用的更新会话中也可为其它消耗测量器接收所发送的数据段。由于数据收集器必须为每个消耗测量器打开一个专用的、亦即仅为该消耗测量器创建的更新会话，因此关于时间需求和频率占用持续时间方面存在缺点。例如，数据收集器必须首先与每个耗电量表成功地建立联系，并且然后在多个传输步骤中传输所有数据段。与此相应地，用于将多个数据段传输给多个消耗测量器的所需的时间耗费是高的。此外，专用的更新会话需要精确规定的发送频率，使得将数据段传输给应在该专用的更新会话之外接收的其它消耗测量器的可能性很低，因为所述消耗测量器可能经由不同的频道进行通信。因此，数据段的大部分经由消耗测量器特定的更新会话传输。由此引起用于执行更新程序数据的分配以及整个程序更新的高的频率占用持续时间和总体上高的时间耗费。此外，消耗测量器还必须在其自身的更新会话之外具有更长的接收准备时间，以便能够确实接收其它更新会话的更新程序数据。由此又产生相对高的能量消耗。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种用于在通信系统内分配数据的新型方法，通过该方法能够以安全、时间有效和能量有效的方式以及以短的频率占用持续时间来传输数据。
目的解决方案
上述目的通过根据本发明的用于在通信系统中分配数据的方法来实现。
本发明涉及一种用于在通信系统中分配数据的方法，所述通信系统包括：
测量单元组，所述测量单元分别设置用于测量所提供的供应介质的消耗，和
用于采集和/或转发数据的数据收集器，其中，
每个测量单元包括通信模块和频率参考装置以及至少一个处理器，所述至少一个处理器用于运行该测量单元，其中，
测量单元和数据收集器设置在通信网络中，其中，
所述测量单元的接收带宽位于窄带范围中，
在相应的测量单元的接收带宽与该测量单元的频率参考装置的频率容差之间的比率小于1，
经由通信系统在对于测量单元组的共同的会话内由数据收集器以发送频率发送所述数据，
在所述共同的会话内由数据收集器发送对于各测量单元共同的同步序列，并且
同步序列被设计成和/或被改变成，使得测量单元组的每个测量单元的频率参考装置在会话内与所发送的同步序列同步。
在根据本发明的方法中，数据、尤其是更新程序数据在通信系统中由数据收集器分配给测量单元组。所述通信系统包括多个测量单元以及至少一个数据收集器，所述测量单元尤其是消耗测量器、例如电、水或热量计量表，所述测量单元分别设置用于测量所提供的供应介质的消耗，所述数据收集器尤其用于采集各个测量单元的从消耗中得出的消耗数据。为此，每个测量单元具有通信模块和时间参考或频率参考装置以及至少一个用于运行所述测量单元的处理器或微控制器，所述处理器或微处理器基于程序数据或借助于使用程序数据来工作。数据的分配在数据收集器与测量单元组的至少一部分之间的共同的更新会话内进行。因此，数据的传输不在数据收集器与各个测量单元的专用会话中进行，而是同时传输给所述组的所有测量单元。为此，首先将数据布置在数据包的系列中、即所谓的数据电报中。在至少部分共同的分配会话内，由数据收集器经由可规定的发送频率发送对于测量单元组共同的同步序列。所述同步序列在此设计成，使得测量单元组的每个测量单元的频率参考装置在会话或分配会话、尤其更新会话内与所发送的同步序列同步。例如，对频率参考装置的同步可以包括对接收载波频率和数据收集器载波频率或集中器载波频率的同步，或者对测量单元的接收滤波器的同步，使得数据收集器的信号带宽位于测量单元的接收窗口中。在此，例如可以进行频率估算，其中，能够基于由此得到的频率误差来调整频率，或者能够相应地调整载波频率。此外，在数据收集器与测量单元组之间的共同的会话设立为，使得数据在规定的发送时间由数据收集器发送并且由该组的测量单元接收。通过根据本发明的方法，通过数据收集器借助于同步序列将即将进行的数据分配通知给测量单元。所述测量单元在此主动搜索同步序列，所述同步序列经由尤其由数据收集器规定的发送频率发送。由此，所有测量单元都可以首先确定所规定的发送频率，并且可以根据同步序列被同步。此外，通信模块关于发送频率和发送时间相应地进行设定。由此确保：将数据安全地且基本上同时传输给通信模块。此外，所述分配时间有效地进行，其方式为：数据收集器仅必须为该组的所有测量单元总共打开一个会话或更新或分配会话，或者至少显著较少的会话。由此，在整个分配过程期间显著减少测量单元或通信模块的接收准备时间，由此能够节省能量。与此相应地，用于传输整个数据或更新程序数据所需的频率占用持续时间总体上明显更短。
优选地，数据是更新程序数据，例如固件更新、消耗数据、同步数据、时间数据等。
适宜地，可以在共同的会话内改变同步序列。以优选的方式，在会话即将结束时缩短同步序列。由此例如可以在成功同步之后、亦即在同步序列由该组的所有测量单元接收到并且所有测量单元已同步之后，缩短同步序列，以便仅进行例如时间或频率参考的小的调整。
与此相应地，能够在随后的发送中在可用的发送时间段或发送量中传输数据的更多的数据包，亦即在会话或更新会话即将结束时，增大数据或更新程序数据与同步序列的比率。
优选地，测量单元的接收带宽位于窄带范围内。根据一个优选的设计方案，相应的测量单元的接收带宽小于25kHz、优选小于20kHz，优选小于5kHz、优选小于3kHz、特别优选小于2kHz。优选可以根据ETSI EN 300 220-1V3.1.1(标准02/2017)确定带宽。
适宜的是，相应的测量单元的接收带宽与频率参考装置的频率容差的比率可以小于1、优选小于0.5、特别优选小于0.3。
数据收集器的发送频率可以由相应的测量单元例如通过频率扫描和/或频率估算来确定。
数据的发送在此优选以广播的方式进行，亦即从一个发送器到所有潜在的接收器，或者以多播的方式进行，亦即从一个发送器到所选择的接收器组进行。在多播中的选择在此可以通过数据收集器例如根据相应的测量单元的设备特定的ID编号进行。
适宜的是，所述方法可以包括通过同步序列同步测量单元的频率参考装置或时间参考装置。
适宜的是，可以给同步序列配设时间信息，其中，通信模块能够根据该时间信息确定第二发送时间。例如，为此可以使用不同的同步序列，或者能够将时间信息作为数据量附加到同步序列上。此外，同步序列可以包含另外的信息，例如时间、参考时间、参考频率、ID号、更新程序数据的范围和类型等。此外，在相应的同步序列之间的时间间隔也可以用于预先通知即将发送数据包或数据包的一部分。
此外，所述测量单元可以在成功同步之后生成同步确认，并且将所述同步确认发送给数据收集器，以便将对相关的测量单元的频率参考装置的成功同步通知给数据收集器。由此得到下述优点：数据收集器始终获得所述组的多少个测量单元已接收到同步序列的信息，并且与此相应地发送同步序列，直到所述组的所有测量单元都已接收到同步序列，亦即所述组的所有测量单元已被同步。由此附加地提高了传输安全性。
优选地，第二发送时间包括在时间上相继的多个发送时间点，数据收集器在所述多个发送时间点发送要发送的数据包。由此，能够逐步地传输要分配的数据包，借此能够遵守关于相关的频带的占用持续时间或最大允许的扫描程度的法律限制。
适宜的是，可以给数据包和/或数据包的系列配设导频同步序列。导频同步序列在此表示短的同步序列，例如呈前同步码或信标的形式的同步序列，所述同步序列例如包含时间和/或发送频率信息，根据所述时间和/或发送频率信息能够对发送频率、频率参考装置、接收窗口等进行精调。
此外，数据包和/或数据包的系列的发送可以与中间接入的导频同步序列交替地进行，使得也可以在数据传输期间连续地进行精调。由此附加地提高了传输安全性。
根据本发明的一个优选的设计方案，测量单元可以具有数据存储器，将所接收到的数据包或数据包的各部分，亦即没有完整接收到的数据包在接收之后存储在所述数据存储器上。实际上，数据包或数据包的各部分能够在传输之后例如借助于处理器在数据存储器中进行组合(Combining)。
此外，根据本发明的方法能够包括下述步骤：
-通过测量单元根据所接收到的数据包生成接收确认，并且将所述接收确认通过相应的通信模块传送给数据收集器，
-通过数据收集器执行在通信模块的接收确认与要发送的数据包之间的数据同步，以及
-根据所述数据同步重新布置要发送的数据包，使得仅发送尚未被相应的通信模块接收到的数据包。
由此确保：数据收集器在发送数据包之后获得通信模块的反馈或确认，并且借助该确认被告知：已经成功接收到哪些数据包，其方式为：数据收集器进行在成功接收到的数据包与要发送的数据包之间的数据同步。所述数据包的传输状态从所述组的相应的测量单元连续地传送给数据收集器。
适宜的是，测量单元可以使数据包的各部分、数据包或数据包的(多个)系列在成功接收之后完整、例如组合或综合成更新程序数据。接着，测量单元可以借助于更新程序数据来更新其固件或程序数据、亦即其处理器或微控制器的可编程内容。
根据所述方法的另一设计方案，发送数据包可以与中间接入的发送间歇交替地进行。如果例如测量单元的通信模块通过时间上受限制出现的干扰源而暂时受到影响，则由此节省了能量，其方式为：长达一个或多个发送间歇的持续时间不进行传输或发送，在所述发送间歇中在通信模块与数据收集器之间本来就不存在通信。
此外，在相应的测量单元的接收准备时间之间可以设有间歇。如果例如通过干扰源使接收暂时受损，那么由此能够减少测量单元的总的接收准备时间。由此能够将能量需求降低到特别的程度。
适宜的是，可以由所述数据收集器确定在特定的频率范围内的相应的频率的传输质量，并且根据所确定的传输质量规定对发送频率的选择。对传输质量的确定例如可以经由干扰探测实现，所述干扰探测例如基于信噪比确定(signal-to-noise ratio)或基于在相应的发送频率上的信号功率检测。由此，发送频率的规定可以这样地实现，选择具有尽可能好的传输质量的频率。
优选地，测量单元调整接收频率至少三次、优选至少五次、特别优选至少十次，以接收同步序列。
附加地，可以将所述数据附加地以单播方式分配在不同的频率上，例如，如果所述测量单元无法经由共同的广播会话接收到或者无法完全地接收到数据，那么例如数据收集器能够与测量单元组的至少一个测量单元进行附加的专用会话。数据的附加的单播会话在此优选以不同的频率进行，使得所述频率能适配于相应的测量单元的传输情况。
适宜的是，也可以以单播的方式发送同步序列。然而在此涉及非常短的同步序列。此外，在测量单元组的共同的会话内的共同的同步序列可以设计成，使得所述共同的同步序列是单播中的同步序列的至少三倍、优选至少十倍、特别优选至少二十倍长。
此外，同步序列可以一段式地、亦即没有间歇地发送。由此通过测量单元接收同步序列的可能性以特别的程度增大。
此外，本发明还要求保护一种通信系统，在所述通信系统中优选按照根据本发明的方法来分配数据，所述通信系统包括：多个测量单元、尤其是消耗测量器，所述消耗测量器分别设置用于测量所提供的供应介质的消耗；数据收集器，例如用于采集和转发从消耗中得出的消耗数据和/或用于分配更新程序数据。在此，每个测量单元包括通信模块和频率参考装置以及用于基于程序数据或借助于使用程序数据来运行测量单元的处理器、微控制器等。测量单元和数据收集器设置在通信网络中。在此，数据收集器设立用于，经由通信系统在对于测量单元组共同的会话或更新会话内以发送频率发送数据，例如更新程序数据。适宜的是，在所述共同的会话内由数据收集器发送对于各测量单元共同的同步序列。在此，同步序列设计为，使得测量单元组的每个测量单元的频率参考装置可以在会话或更新会话内与所发送的同步序列同步，亦即，关于频率参考装置的相应的容差(晶体误差)选择为足够长的。
此外，本发明还要求保护一种测量单元、尤其是消耗测量器，所述消耗测量器设立用于，优选借助于根据本发明的方法接收和/或发送数据。为此，测量单元包括通信模块、频率参考装置以及优选处理器，所述处理器用于基于程序数据或借助于使用程序数据来运行测量单元。测量单元在此可以经由接收频率来接收由发送器、例如数据收集器发送的同步序列。测量单元在此这样地运行，使得其调整所述接收频率至少三次、优选至少五次、特别优选至少十次，以接收同步序列，其中，例如可以经由频率参考装置和/或通信模块调整接收频率。所述数据在此优选以广播和/或多播的方式传输或者发送和/或接收。
附图说明
本发明的适宜的设计方案根据附图在下文中更详细地阐述。在此示出：
图1示出多个消耗测量器的极度简化的示意图，所述消耗测量器分别借助于通信模块与数据收集器进行通信；
图2示出根据本发明的方法的流程图的一个设计方案；
图3示出由一系列数据包组成的数据电报的简化示意图；
图4示出根据本发明的方法的时间次序的第一设计方案；
图5示出数据包的发送的时间次序的简化示意图，所述数据包与中间接入的导频同步序列交替地发送；
图6示出数据包的发送的时间次序的简化示意图，所述数据包与中间接入的发送间歇交替地发送；
图7示出一系列数据包的发送的时间次序的简化示意图，所述一系列数据包包括缺失的数据包和新的数据包；
图8示出根据本发明的方法的时间次序的第二设计方案；
图9示出搜索次序的简化示意图，其中三个测量单元扫描不同的频道，以接收同步序列；
图10示出同步序列和数据包的三次相继的发送的简化示意图；以及
图11示出同步序列和与中间接入的导频同步序列一起发送的数据包的发送的时间次序的简化示意图。
具体实施方式
图1中的附图标记1表示根据本发明的通信系统。通信系统1包括数据收集器2，所述数据收集器具有用于发送和接收数据和/或信号的天线3以及多个测量单元或消耗测量器4、例如气体、水或电计量表，所述消耗测量器设置用于检测消费者对供应介质的个人消耗。每个消耗测量器4包括通信模块5，所述通信模块能够经由天线8发送和接收数据和/或信号。此外，每个消耗测量器4包括时间和/或频率参考装置6，所述时间和/或频率参考装置例如借助于晶体振荡器(时钟晶体、HF晶体等)来预设时间节拍，例如以确定时间。适宜的是，每个消耗测量器4可以包括显示器9，所述显示器用于显示当前的计量表状态，由此能够人工地读取计量表状态。
消耗测量器4将呈消耗数据形式的当前的计量表状态在优选规定的参考时间传送给数据收集器2。数据的传输在此经由无线电、尤其是经由ISM或SRD频率范围、优选在863MHz和870MHz之间的无线电实现。所述频率范围具有下述优点：其无需许可证即可使用，然而具有下述缺点：其由于法律限制仅允许受限地被占用。因此存在占空比或频率占用持续时间的限制。
此外，每个消耗测量器4包括处理器10，所述处理器用于控制消耗测量器4。处理器10基于运行程序或固件进行工作，所述运行程序或固件为了修正错误或加装新功能必须不时地更新。经由更新程序数据来更新这种运行程序，所述更新程序数据被人工地安装在消耗测量器4上或者通过远程维护经由无线电进行安装。经由无线电安装更新程序数据具有下述优点：维护人员不需要接近消耗测量器4。
如在图3中简化地示出，数据或更新程序数据由数据收集器2首先布置在数据包11或数据包11的系列、即所谓的数据电报12中，并且随后经由通信系统1的通信网络分配。消耗测量器4可以借助于通信模块5和天线8接收数据包11或数据电报12，并且将它们临时存储在数据存储器7中，直到更新过程或以后。
在图2中示意性地示出用于分配数据的方法的设计方案的时间次序。适宜的是，数据收集器2首先在数据收集器2与消耗测量器4组之间建立共同的会话或更新会话。所述数据或更新程序数据在此在规定的发送时间由数据收集器2发送，并且由该组的消耗测量器4接收。为此，首先通过数据收集器2规定共同的发送频率，其中，数据收集器2优选可以首先确定在特定的频率范围、例如SRD或ISM频带范围内的频率的传输质量。随后，可以根据所确定的传输质量通过数据收集器2来规定发送频率。
适宜的是，数据收集器2创建同步序列13，数据收集器2经由规定的发送频率在预定的第一发送时间t1(n)发送所述同步序列。该发送优选借助于广播或多播传输来进行。尤其，相应的消耗测量器4的所有通信模块5在数据收集器2发送的时间点应准备好接收。根据图4，准备接收的时间段tEB应大于数据收集器2的发送时间段，该发送时间段在第一发送时间t1(n)开始，并且在时间段x、例如x＝6分钟之后结束。消耗测量器4的准备接收的时间段tEB在此大于数据收集器2的预设的发送时间，以便即使频率参考装置6出现节拍偏差，也能够确保通信模块5在数据收集器2的相应的发送时间准备好接收。
优选地，数据收集器2使用法律上最大可能的相对频率占用持续时间来发送同步序列13，以便到达尽可能多的消耗测量器4。例如，在869.65到869.70MHz的频率范围内的相对频率占用持续时间小于10％。与此相应地，数据收集器2可以在一小时的时间段内发送大约六分钟长。在这六分钟内，通信模块5可以确定数据收集器2的规定的发送频率，其方式为：所述通信模块逐步地扫描频率范围。在此，通信模块5准备接收地在一个频率上保持特定的时间段、例如几秒钟，并且然后切换到下一个频率。借助于在特定频率上接收数据收集器2的同步序列13，相应的消耗测量器4的通信模块5可以确定数据收集器2的规定的发送频率。借助于包含在同步序列13中的信息(例如，频率参考、时间参考、ID编码、时钟时间和/或发送时间)，消耗测量器4或消耗测量器4的频率参考装置6可以被同步。
在该组的消耗测量器4的频率参考装置6、优选该组的所有消耗测量器4的频率参考装置同步之后，通过数据收集器2在第二发送时间t2(n)经由规定的发送频率发送数据包11或数据包11的一部分。通信模块5在第二发送时间t2(n)的接收准备的时间段tEB在此可以显著更接近数据包11在t2(n)与t2(n)+x之间的发送时间段，因为消耗测量器4的频率参考装置6预先通过同步序列13被同步，并且频率参考装置6的偏差可以仅是与此相应地小的。
同步序列13替代地可以包含倒计数类型，使得消耗测量器4在接收到同步序列13的情况下获得关于第二发送时间t2(n)何时开始的信息。这例如可以经由不同的同步字实现。替代地或附加地，消耗测量器4也可以使用所谓的导频同步序列13a，所述导频同步序列根据图5在数据包11之间或在数据电报12之间与它们交替地发送。导频同步序列13a在此用于必要时轻微地调整在数据传输之间的频率、亦即在数据传输期间进行精调。
替代地或附加地，也可以根据图6在数据发送之间设置发送间歇14。由此对于持续的干扰源阻塞发送频率的情况能够节省能量。因此，能够避免由于干扰源而不会到达通信模块5的不必要的数据发送。根据本发明的方法的一个优选的设计方案，在通过数据收集器2在第二发送时间t2(n)发送数据包11之前，多次地依次执行所有方法步骤，直到通过数据收集器2发送数据包。同样地，第二发送时间t2(n)可以包括多个相继的发送时间点n，在所述发送时间点n发送数据包11或数据电报12。优选地，尤其是通过数据收集器2在第一发送时间t1(n)经由规定的发送频率发送同步序列13，并且在通过数据发送器2发送数据包11之前，多次进行通过每个所述通信模块5确定所规定的发送频率以及随后同步测量单元的相应的频率参考装置6。
此外，消耗测量器4的通信模块5可以生成确认、例如呈数据包或信标形式的确认，并且将所述确认经由通信网络发送给数据收集器2。例如，通信模块5可以在成功接收到同步序列13之后和/或在成功同步之后生成同步确认SB，并且将该同步确认发送给数据收集器2，以便向数据收集器2确认频率参考装置6的同步。
此外，该方法优选可以包括生成接收确认EB，该接收确认用于向数据收集器2传送关于相应的通信模块5已经接收到哪些数据包11的信息。在此，可以通过通信模块5借助于所接收到的数据包11创建接收确认EB。然后，数据收集器2可以借助于包含在接收确认EB中的关于接收到的数据包11的信息来执行与要发送的数据包11的数据同步。借助于该数据同步，数据收集器2可以确定仍然缺失的数据包11，并且与此相应地重新布置要发送的数据包11，使得仅还发送尚未被相应的通信模块5接收到的数据包11。
通过数据收集器2发送数据包11以及通过消耗测量器4生成接收确认EB、通过数据收集器2进行数据同步以及通过数据收集器2重新布置要发送的数据包11在此优选重复多次，直到全部数据被相应的通信模块5完全接收。与此相应地，数据收集器2的数据发送根据图7可以被设计为，所述数据发送由缺失的数据包15以及新的数据包16组成。
在图8中示出根据本发明的方法在来自测量单元组的消耗测量器4与数据收集器2之间的时间次序的另一设计方案。在这种情况下，首先在第一发送时间t1(n)经由规定的发送频率将同步序列13由数据收集器2在发送时间点n＝1发送直至时间点t(n＝1)+x。同步序列13在该发送时间段t1(n＝1)至t1(n＝1)+x未被消耗测量器4的通信模块5接收，因为准备接收窗口tEB位于同步序列13的发送时间段之外。与此相应地，通信模块5不向数据收集器2传送同步确认SB。因此，数据收集器2尝试在第一发送时间t1(n)的另外的发送时间点n传送所述同步序列。这一直进行，直到消耗测量器4的通信模块5如在图8中所示在发送时间段t1(n＝2)至t1(n＝2)+x中接收到同步序列13、进行同步、并且利用生成和发送同步确认SB向数据收集器2确认所述同步。因此，数据收集器2停止发送同步序列13，并且在下一个可能的发送时间段、即第二发送时间t2(n)继续传送数据包11。在这种情况下，数据收集器2首先在发送时间点n＝1经由规定的发送频率与导频同步序列13a交替地传送数据包11(a、b、c、d)。在发送时间段t2(n＝1)至t2(n＝1)+x之后，消耗测量器4生成接收确认EB，并且经由规定的发送频率将其发送给数据收集器2。
如在图8中所示出的，两个数据包11(a、c)的接收被干扰，而两个数据包11(b、d)已被无干扰地接收。因此，消耗测量器4的接收确认EB包含下述信息：两个数据包11(b、d)已被完全接收。与此相应地，数据收集器2能够重新布置仍要发送的数据包11，使得所述数据收集器在随后的发送时间点n能够经由规定的发送频率发送缺失的数据包11(a、c)以及新的数据包11(e)。
此外，数据收集器2也可以根据关于占空比的法律限制利用发送时间段来重复发送要发送的数据包11，如在图8中根据数据包11(a)所示出的那样。在发送数据包11(a、c、e)和接收数据包11(a、c、e)之后，消耗测量器4重新生成接收确认EB，该接收确认EB包含下述信息：数据包11(a、c、e)或(a-e)已被成功接收，并且将所述接收确认经由规定的发送频率发送给数据收集器2。
各个数据包11在此可以存储在消耗测量器4的数据存储器7中，使得也可以在数小时或数天或数周内发送数据包11。每个消耗测量器4可以使数据包11或数据包11的系列在成功接收之后完整和/或组合。一旦数据被组合，则例如可以基于数据或更新程序数据由相应的消耗测量器4执行程序更新。然后，消耗测量器4可以将成功进行的程序更新经由确认告知数据收集器2。
根据图11，可以在接收到同步序列13之后并且因此在成功同步之后(在图11中根据虚线示出)发送呈数据包11形式的数据。数据包11的发送在此优选以广播或多播的形式经由相应的发送频率与中间接入的导频同步序列13a一起进行，所述中间导频同步序列13a设置用于在数据发送期间连续的同步。导频同步序列13a在此同样以广播或多播的方式发送。然而，在此涉及下述同步序列，所述同步序列在其长度方面与通常以单播方式发送的同步序列相等。与此相反，同步序列13明显长于单播发送的同步序列，优选是其至少三倍、优选至少十倍、特别优选至少20倍。
在图9中示出三个测量单元ME1、ME2、ME3的搜索次序，所述测量单元在(如在图9中根据频道1-10示出的)不同的频率或频道上搜索同步序列13来确定发送频率，或者扫描频道。同步序列13根据图9从数据收集器2经由频道7发送给测量单元ME1、ME2、ME3，亦即尤其以广播或多播方式发送。同步序列13的发送时间段对于测量单元ME1、ME2、ME3是已知的。由此，所述测量单元准备好在约定的发送时间段内进行接收，亦即，所述测量单元在该时间在不同的频道上搜索同步序列13，例如借助于频率扫描和/或频率估算。为此，数据收集器2在共同的会话内发送对于测量单元ME1、ME2、ME3共同的同步序列13，其持续时间这样地设计成，使得该组的每个测量单元的频率参考装置6在分配会话内与所发送的同步序列13同步。
测量单元在特定的或随机选择的频道(例如，ME1在频道1上，ME2在频道5上，以及ME3在频道8上)开始搜索，亦即所述测量单元对于特定的时间段在该频道上准备好接收。如果所述测量单元在该频道上未接收到同步序列13，那么所述测量单元切换到下一个频道。例如，测量单元ME2在第三次更换频道之后在频道7上接收同步序列13。通过测量单元来调整频道在此能够随机地、伪随机地或根据可规定的系统学(例如通过频道的递增)实现。此外，如根据图9中的ME3示出的，例如如果在频道递增达到最高频道，那么在不成功的搜索之后重新开始扫描频道。
接收器或测量单元在此具有特定的接收带宽，在所述接收带宽中所述接收器或测量单元能够接收同步序列13。总的接收带宽例如可以是2kHz，使得测量单元在例如100个频道和持续时间为2s的同步序列13的情况下能够为每个频道设置大约20ms的接收窗口，亦即，测量单元的准备接收的时间段为每个频率20ms。发送频率在此例如通过逐步扫描频道来确定。实际上，搜索次序能够在接收到同步序列13之后结束，或者能够在不成功的遍历之后重新开始。因此，测量单元在最好的情况下可以在第一接收窗口期间、亦即在搜索次序的第一个20ms中确定同步序列13的频道、亦即发送频率。
适宜的是，可以在共同的会话或更新会话内改变同步序列13。如在图10中所示出的，可以在会话将近结束时缩短所述同步序列，使得在会话开始时首先使测量单元同步或者将其放在第一位。在成功同步(其例如通过接收同步确认SB来表明)之后，然后可以在发送时间段中提高数据的比例，以便更快地传输所述数据。因此，在会话内改变数据与同步序列13的比率，使得在会话即将结束时传输更多的数据，在所述会话上游、下游和/或中间接入短的同步序列。
此外，相应的测量单元的接收带宽与频率参考装置6的频率容差的比率起到重要作用。频率容差在此可以通过(频率参考装置6的)发送频率和晶体误差的乘积来确定。例如，由此对于具有10ppm晶体误差(例如借助TCX振荡器)和868MHz的发送频率得到大约8.6kHz的频率容差(8.6kHz＝868000kHz*10*10-6)。然而，为了足够好的传输质量，需要非常低的接收带宽。在已知的方法中，由此产生传输问题，因为在此为了成功传输，频率容差通常是接收带宽的倍数。
测量单元的接收带宽优选位于窄带范围内，例如小于25kHz、优选小于20kHz、优选小于5kHz、优选小于3kHz、特别优选小于2kHz。在根据本发明的方法中，相应的测量单元的接收带宽与其频率参考装置6的频率容差的比率优选小于1、优选小于0.5、特别优选小于0.3。据此，对于例如1kHz的接收带宽和4.3kHz的频率容差，接收带宽与频率容差的比率为0.23。例如，能够根据标准ETSI EN 300 220-1V3.1.1(标准02/2017)来确定带宽。
与此相比，在已知的方法中，接收带宽与频率容差的比率通常在12的范围内(例如，12kHz的接收带宽与1kHz的频率容差，晶体误差为5ppm，发送频率为169MHz)。然而，令人惊讶地已表明，借助根据本发明的方法，仍然能够以所谓的“窄带广播”或“窄带多播”方式进行成功的会话或更新会话，使得本方法主要在该领域中做出了非常特殊的贡献。
明确地包括在本公开内容中的还有单个特征组合(子组合)以及可能的、未在附图中示出的不同的实施形式的一些特征的组合。
附图标记列表：
1 通信系统
2 数据收集器
3 天线
4 消耗测量器
5 通信模块
6 频率参考装置
7 数据存储器
8 天线
9 显示器
10 处理器
11 数据包
12 数据电报
13 同步序列
13a 导频同步序列
14 发送间歇
15 缺失的数据包
16 新的数据包
EB 接收确认
SB 同步确认
tEB 接收准备的时间段(测量单元)
t1(n) 第一发送时间
t2(n) 第二发送时间
n 发送时间点

Claims (43)

1.一种用于在通信系统(1)中分配数据的方法，所述通信系统包括：
测量单元组，所述测量单元分别设置用于测量所提供的供应介质的消耗，和
用于采集和/或转发数据的数据收集器(2)，其中，
每个测量单元包括通信模块(5)和频率参考装置(6)以及至少一个处理器(10)，所述至少一个处理器用于运行该测量单元，其中，
测量单元和数据收集器(2)设置在通信网络中，
其特征在于，
所述测量单元的接收带宽位于窄带范围中，
在相应的测量单元的接收带宽与该测量单元的频率参考装置(6)的频率容差之间的比率小于1，
经由通信系统(1)在对于测量单元组的共同的会话内由数据收集器(2)以发送频率发送所述数据，
在所述共同的会话内由数据收集器(2)发送对于各测量单元共同的同步序列(13)，并且
同步序列(13)被设计成和/或被改变成，使得测量单元组的每个测量单元的频率参考装置(6)在会话内与所发送的同步序列(13)同步。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述测量单元是消耗测量器(4)。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述至少一个处理器(10)用于基于数据来运行该测量单元。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述至少一个处理器(10)用于基于程序数据来运行该测量单元。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述共同的会话是更新会话。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述数据是更新程序数据、消耗数据、同步数据或时间数据。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其特征在于，在共同的会话内改变所述同步序列(13)。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，在会话即将结束时缩短所述同步序列(13)。
9.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其特征在于，在数据包(11)中传输所述数据以及所述同步序列(13)，并且在会话内改变数据与同步序列(13)之间的比率。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，在会话即将结束时增大数据与同步序列(13)之间的比率。
11.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其特征在于，相应的测量单元的接收带宽小于25kHz。
12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，相应的测量单元的接收带宽小于20kHz。
13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，相应的测量单元的接收带宽小于5kHz。
14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，相应的测量单元的接收带宽小于3kHz。
15.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，相应的测量单元的接收带宽小于2kHz。
16.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其特征在于，在相应的测量单元的接收带宽与该测量单元的频率参考装置(6)的频率容差之间的比率小于0.5。
17.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，相应的测量单元的接收带宽与该测量单元的频率参考装置(6)的频率容差之间的比率小于0.3。
18.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其特征在于，所述数据收集器(2)的发送频率由相应的测量单元通过频率扫描和/或频率估算来确定。
19.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其特征在于，所述数据的分配以广播或多播的方式进行。
20.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括下述步骤：通过同步序列(13)同步测量单元的频率参考装置(6)。
21.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述同步序列(13)配设有时间信息，并且通信模块(5)能够根据所述时间信息确定第二发送时间。
22.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其特征在于，所述测量单元在完成同步之后生成同步确认SB，并且将该同步确认发送给数据收集器(2)，以便向数据收集器(2)确认对频率参考装置(6)的同步。
23.根据权利要求21所述的方法，其特征在于，所述第二发送时间包括多个时间上相继的发送时间点，数据收集器(2)在所述时间点发送要发送的数据包(11)。
24.根据权利要求23所述的方法，其特征在于，所述数据包(11)和/或数据包(11)的系列配设有导频同步序列(13a)。
25.根据权利要求24所述的方法，其特征在于，所述数据包(11)和/或数据包(11)的系列的发送与中间接入的导频同步序列(13a)交替地进行。
26.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述测量单元具有数据存储器(7)，并且所接收到的数据包(11)或数据包(11)的各部分存储在所述数据存储器(7)中。
27.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，该方法还包括下述步骤：
-通过测量单元根据所接收到的数据包(11)生成接收确认EB，并且将所述接收确认EB通过相应的通信模块(5)传送给数据收集器(2)，
-通过数据收集器(2)执行在通信模块(5)的接收确认EB与要发送的数据包(11)之间的数据同步，以及
-根据所述数据同步重新布置要发送的数据包(11)，使得仅发送尚未被相应的通信模块(5)接收到的数据包(11)。
28.根据权利要求26所述的方法，其特征在于，所述测量单元使数据包(11)的各部分和/或数据包(11)在成功被接收之后完整或者将其组合成所述数据。
29.根据权利要求24所述的方法，其特征在于，所述数据包(11)或所述数据包(11)的系列的发送与中间接入的发送间歇(14)交替地进行。
30.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其特征在于，在相应的测量单元的接收准备时间之间设有接收间歇。
31.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其特征在于，经由所述数据收集器(2)确定在特定的频率范围内的频率的传输质量，并且根据所述传输质量规定发送频率。
32.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其特征在于，所述测量单元调整接收频率至少三次，以接收同步序列(13)。
33.根据权利要求32所述的方法，其特征在于，所述测量单元调整接收频率至少五次。
34.根据权利要求33所述的方法，其特征在于，所述测量单元调整接收频率至少十次。
35.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其特征在于，将所述数据附加地以单播方式分配在不同的频率上。
36.根据权利要求35所述的方法，其特征在于，所述同步序列(13)设计成，使得所述同步序列是在单播中的同步序列的至少三倍长。
37.根据权利要求36所述的方法，其特征在于，所述同步序列(13)设计成，使得所述同步序列是在单播中的同步序列的至少十倍长。
38.根据权利要求37所述的方法，其特征在于，所述同步序列(13)设计成，使得所述同步序列是在单播中的同步序列的至少二十倍长。
39.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其特征在于，一段式地发送所述同步序列(13)。
40.一种用于分配数据的通信系统(1)，所述通信系统包括：
测量单元组，所述测量单元分别设置用于测量所提供的供应介质的消耗，以及
用于采集和/或转发数据的数据收集器(2)，其中，
每个测量单元包括通信模块(5)和频率参考装置(6)以及至少一个处理器(10)，所述至少一个处理器用于基于程序数据或借助于使用程序数据来运行测量单元，
其特征在于，
所述测量单元的接收带宽位于窄带范围中，
在相应的测量单元的接收带宽与该测量单元的频率参考装置(6)的频率容差之间的比率小于1，
数据收集器(2)设立用于，经由通信系统(1)在对于测量单元组共同的会话内以发送频率来发送数据，其中，
在所述共同的会话内由数据收集器(2)发送对于各测量单元共同的同步序列(13)，和
同步序列(13)设计成，使得测量单元组的每个测量单元的频率参考装置(6)在会话内与所发送的同步序列(13)同步。
41.根据权利要求40所述的通信系统，其特征在于，在所述通信系统中按照根据权利要求1至39中任一项所述的方法来分配数据。
42.一种测量单元，所述测量单元能够接收和发送数据，所述测量单元包括：
通信模块(5)，
频率参考装置(6)，
处理器(10)，所述处理器基于程序数据或借助于使用程序数据来运行测量单元，其中，
所述测量单元设立用于，经由接收频率接收由发送器发送的同步序列(13)，
其特征在于，
所述测量单元的接收带宽位于窄带范围中，
在相应的测量单元的接收带宽与该测量单元的频率参考装置(6)的频率容差之间的比率小于1，
所述测量单元被运行成，使得其调整所述接收频率至少三次，以接收同步序列(13)。
43.根据权利要求42所述的测量单元，其特征在于，在所述测量单元中借助于根据权利要求1至39中的任一项所述的方法来分配数据。
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