ES2897927T3 - Sincronización de comunicaciones en un aparato de lectura remota - Google Patents

Sincronización de comunicaciones en un aparato de lectura remota Download PDF

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Abstract

Sistema de puerta de enlace (25) de un aparato de lectura remota (10) que comprende una pluralidad de dispositivos de conteo (30), cada uno de los cuales comprende un módulo de conteo (31) y un módulo de radiofrecuencias (32) de corto alcance; el sistema de puerta de enlace (25) que comprende: - un dispositivo transmisor/receptor de radiofrecuencias de corto alcance (20); cada módulo de radiofrecuencias (32) de cada dispositivo de conteo (30) se adapta para comunicarse con este dispositivo transmisor/receptor de radiofrecuencias (20), y - un dispositivo concentrador (4) en comunicación por un lado con dicho dispositivo transmisor/receptor de radiofrecuencias (20), y por otro lado con al menos una red de telecomunicaciones externa (1, SAT); el dispositivo transmisor/receptor de radiofrecuencias (20) que comprende: - medios de recepción (21) para recibir del dispositivo concentrador una señal de puerta de enlace descendente (S1), elaborada a partir de una señal de sincronización de red (Ssinc) proveniente de un reloj de la red de telecomunicaciones, y - medios de procesamiento (21, 22, 23) para adaptar las transmisiones de radiofrecuencias al dispositivo de conteo y/o las recepciones de radiofrecuencias provenientes del dispositivo de conteo, a partir de esta señal de puerta de enlace descendente (S1) recibida, de manera que estas transmisiones y/o recepciones de radiofrecuencias se sincronicen en fase y/o en frecuencia, en función de la señal de sincronización de la red (Ssinc); las transmisiones de radiofrecuencias se adaptan para transmitir al dispositivo de conteo (30), tras la recepción de los datos de conteo (MSG) provenientes del dispositivo de conteo (30), una señal de radiofrecuencia descendente (S2) para sincronizar en fase y/o frecuencia, en función de la señal de sincronización de la red (Ssinc), las transmisiones y/o recepciones de radiofrecuencias del módulo de radiofrecuencias (32) del dispositivo de conteo; y el dispositivo concentrador (4) que comprende: - medios de recepción para recibir desde dicha red de telecomunicaciones (1, SAT) una señal de sincronización de red (Ssinc) proveniente de un reloj de esta red, - medios de procesamiento (5, 6, 7, 8, 9) para generar la señal de puerta de enlace descendente (S1) a partir de la señal de sincronización de red, y - medios de transmisión para transmitir la señal de puerta de enlace descendente (S1) al dispositivo transmisor/receptor de radiofrecuencias, los medios de procesamiento (5, 6, 7, 8, 9) se adaptan para elaborar la señal de puerta de enlace descendente (S1) de manera que las transmisiones y/o recepciones de radiofrecuencias del dispositivo transmisor/receptor de radiofrecuencias se adapten a esta señal de puerta de enlace descendente y se sincronicen en fase y/o en frecuencia, en función de la señal de sincronización de la red.

Description

DESCRIPCIÓN
Sincronización de comunicaciones en un aparato de lectura remota
Campo técnico:
La presente invención se refiere a la gestión de comunicaciones en un aparato de lectura remota.
Estado de la técnica anterior:
Un aparato de lectura remota comprende convencionalmente varios dispositivos de conteo, por ejemplo, contadores de agua o gas, así como sistemas de puerta de enlace que se comunican por un lado con los dispositivos de conteo y por otro lado con una red de telecomunicaciones externa.
Los dispositivos de conteo transmiten datos, denominados datos de conteo, a uno o varios sistemas de puerta de enlace. Los datos de conteo pueden incluir, por ejemplo, datos de consumo de agua y, más generalmente, datos de consumo de fluido o energía, o bien datos provenientes de mediciones que se realizan mediante sensores (temperatura, contaminación, etc.). Cada sistema de puerta de enlace transmite estos datos provenientes de los dispositivos de conteo a la red de telecomunicaciones. Los datos que se recopilan de esta manera pueden analizarse, por ejemplo, para facturar a los clientes y también para la detección de posibles fugas u otros fallos. Los dispositivos de conteo incluyen un módulo de radiofrecuencias, para la comunicación con el o los sistemas de puerta de enlace vecino(s). Este módulo de radiofrecuencias puede, por ejemplo, transmitir ondas de rango relativamente corto, por ejemplo, a 169 MHz, o incluso a 433 MHz o 868 MHz.
Un sistema de puerta de enlace comprende un dispositivo concentrador, o gabinete de recolección, que se instala, por ejemplo, en un local técnico de un edificio, y uno (o más) dispositivos de transmisión/recepción de radiofrecuencias, que se instalan, por ejemplo, en el techo del edificio, para comunicarse con los módulos de radiofrecuencias de los dispositivos de conteo.
Los equipos de puerta de enlace y conteo existentes integran osciladores relativamente simples y económicos, pero cuya frecuencia puede cambiar con el tiempo. Por tanto, estos se proporcionan para la recepción de filtros de rigidez relativamente baja y/o de ancho de banda relativamente amplio. Sin embargo, con el aumento en la cantidad de dispositivos, existe un riesgo de saturación del ancho de banda y pérdida de datos.
Para hacer las comunicaciones más confiables, se ha previsto generar señales con frecuencias más precisas al usar equipos que comprendan osciladores más elaborados, pero esta solución corre el riesgo de aumentar la complejidad y el costo de los módulos de radiofrecuencias de los dispositivos de conteo y de los dispositivos de transmisión/recepción de radiofrecuencias para sistemas de puerta de enlace.
También se ha previsto usar una señal de sincronización de radiofrecuencias que se transmite mediante un equipo adicional, pero esta solución también puede resultar compleja de implementar.
El artículo de Paolo Ferrari y otros, “Time distribution in IPv6 Wireless Sensors Networks», PRECISION CLOCK SYMCHRONIZATION FOR MEASUREMENT CONTROL AND COMMUNICATION (ISPCS), SIMPOSIO INTERNACIONAL IEEE 2011 ON, IEEE, 12 de septiembre de 2011, páginas 69-64 describe un método de sincronización en el tiempo, mediante mensajes de sincronización.
Los documentos WO 2004/099723, US 2013/003620, EP 2587872 y US 5673252 también se relacionan con los métodos de sincronización de tiempo.
Por tanto, existe la necesidad de un método de gestión de las comunicaciones en un aparato de lectura remota que permita conciliar la simplicidad y el uso relativamente bajo del ancho de banda.
Divulgación de la invención:
Se propone un método de gestión que se implementa mediante un dispositivo transmisor/receptor de radiofrecuencias de un sistema de puerta de enlace de un aparato de lectura remota que comprende además una pluralidad de dispositivos de conteo, cada dispositivo de conteo que comprende un módulo de conteo y un módulo de radiofrecuencias para comunicarse con dicho dispositivo transmisor/receptor de radiofrecuencia, y dicho sistema de puerta de enlace comprende además un dispositivo concentrador en comunicación por un lado con este dispositivo transmisor/receptor de radiofrecuencia y por otro lado con al menos una red de telecomunicaciones externa, el método que comprende:
- recibir del dispositivo concentrador una señal de puerta de enlace descendente, elaborada a partir de una señal de sincronización de red proveniente de un reloj de la red de telecomunicaciones,
- adaptar las transmisiones de radiofrecuencias al dispositivo de conteo y/o las recepciones de radiofrecuencias provenientes del dispositivo de conteo, a partir de esta señal de puerta de enlace descendente que se recibe, de manera que estas transmisiones y/o recepciones de radiofrecuencia se sincronicen en fase y/o en frecuencia, en función de la señal de sincronización de red.
De esta manera, en lugar de integrar en los dispositivos de emisión/recepción de radiofrecuencias de los sistemas de puerta de enlace medios para generar señales más precisas y estables en términos de frecuencias, se importa una señal de sincronización precisa, proveniente por ejemplo en un reloj atómico de la red de telecomunicaciones, y el dispositivo de emisión/recepción de radiofrecuencias del sistema de puerta de enlace emite y/o recibe señales de radiofrecuencias que son relativamente precisas en frecuencia porque se elaboran a partir de esta señal de sincronización de red.
Por tanto, es posible hacer que las comunicaciones por radiofrecuencias sean fiables, incluso con un número relativamente elevado de equipos de emisión, y de una manera relativamente sencilla y económica.
Debido a esta precisión de frecuencia, la invención puede permitir de esta manera la generación de señales de radiofrecuencias con modulaciones más elaboradas que en la técnica anterior.
Además, la invención puede permitir limitar las modificaciones a realizar en los equipos que ya se instalan en las instalaciones existentes.
De manera ventajosa y no limitativa, el dispositivo transmisor/receptor de radiofrecuencias puede transmitir al dispositivo de conteo una señal de radiofrecuencia descendente que se configura para que las transmisiones y/o recepciones de radiofrecuencias del módulo de radiofrecuencia del dispositivo de conteo puedan adaptarse a esta señal de radiofrecuencias descendente para sincronizarse en fase y/o en frecuencia, en función de la señal de sincronización de red.
Por ejemplo, la señal de radiofrecuencias de enlace descendente puede generarse de manera que de esta señal de radiofrecuencias de enlace descendente pueda extraerse una señal de sincronización.
Alternativamente o, además, la señal de radiofrecuencias de enlace descendente puede generarse para transportar datos de sincronización. Por ejemplo, esta señal puede estructurarse en tramas que comprenden campos de datos y los datos de sincronización pueden ocupar todo o parte de un campo de datos. Los datos de sincronización pueden incluir órdenes para adaptar las transmisiones y/o recepciones de radiofrecuencias del módulo de radiofrecuencias, por ejemplo, una orden de desplazamiento de fase y/o frecuencia, y posiblemente una orden de desplazamiento de reloj, para que el módulo de radiofrecuencias reciba la orden de adaptar sus comunicaciones al imponer tal o cual cambio.
De esta manera, en lugar de integrar elementos complejos y posiblemente costosos en cuestiones de energía, como por ejemplo un sistema de compensación de temperatura para un oscilador, el módulo de radiofrecuencias usa información de reloj externo para garantizar una precisión relativa en cuanto a las frecuencias de las ondas de radiofrecuencias que se emiten, y/o en cuanto a los filtros que se aplican a la recepción.
Esto puede ser particularmente ventajoso, en la medida en que los módulos de radiofrecuencias de los dispositivos de conteo generalmente funcionan con baterías eléctricas y se destinan a funcionar durante un período de tiempo del orden de 15 a 20 años.
Estos módulos de radiofrecuencias pueden disponerse para:
- permanecer en espera la mayor parte del tiempo, para
- salir regularmente, por ejemplo, cotidianamente o una vez a la semana, de este estado de espera para transmitir datos, por ejemplo, un volumen de líquido consumido, y para
- permanecer en un estado operativo durante un período de tiempo predeterminado después de esta transmisión, antes de volver al estado de espera para el ahorro de energía.
Es durante esta breve ventana de tiempo, por ejemplo, de unos pocos cientos de milisegundos, que el módulo de radiofrecuencias podrá recibir la señal de radiofrecuencias de enlace descendente, proveniente del dispositivo de emisión/recepción de radiofrecuencia y sincronizar sus propias transmisiones y/o recepciones en consecuencia, por ejemplo, al imponer un desplazamiento de frecuencia en una señal de reloj que se genera internamente.
La señal de radiofrecuencias de enlace descendente puede transmitirse de esta manera hacia un dispositivo de conteo, por ejemplo, al transmitir esta señal de corto alcance, después de la recepción de datos provenientes de este dispositivo de conteo.
También se propone un método de gestión que se implementa mediante un dispositivo concentrador de un sistema de puerta de enlace de un aparato de lectura remota, dicho sistema de puerta de enlace que comprende además un dispositivo transmisor/receptor de radiofrecuencias en comunicación con el dispositivo concentrador, el aparato de lectura remota comprende además una pluralidad de dispositivos de conteo, cada dispositivo de conteo que comprende un módulo de conteo y un módulo de radiofrecuencias para comunicarse con al menos un dispositivo transmisor/receptor de radiofrecuencia, el método que comprende
- recibir de una red de telecomunicaciones una señal de sincronización de red proveniente de un reloj de esta red,
- elaborar una señal de puerta de enlace descendente a partir de la señal de sincronización de red,
- transmitir esta señal de puerta de enlace descendente al dispositivo transmisor/receptor de radiofrecuencias.
La señal de la puerta de enlace descendente se elabora de manera que las transmisiones y/o recepciones de radiofrecuencias del dispositivo transmisor/receptor de radiofrecuencias puedan adaptarse a partir de esta señal de puerta de enlace descendente para sincronizarse en fase y/o en frecuencia, en función de la señal de sincronización de la red.
En particular, puede preverse que la señal de la puerta de enlace descendente proveniente de un bucle de enganche de fase o PLL (en inglés "Phase Locked Loop") del dispositivo concentrador, que recibe la señal de sincronización de red como entrada, de manera que la fase y/o la frecuencia de la señal a la salida del PLL se subordina a esta señal de sincronización.
El PLL también podrá recibir ventajosamente como entrada una señal proveniente de un primer oscilador del dispositivo concentrador.
De forma ventajosa y no limitativa, puede preverse que la señal de puerta de enlace descendente se elabore usando la señal subordinada en la salida del PLL como reloj de referencia. Por tanto, la señal de puerta de enlace descendente además se elabora a partir de los datos que se van a transmitir. El dispositivo transmisor/receptor recibe una señal de frecuencia precisa, y a partir de la cual pueden extraerse tanto datos como una señal de sincronización. Esta señal de sincronización puede usarse para las transmisiones y/o recepción de radiofrecuencias desde el dispositivo transmisor/receptor.
De forma ventajosa y no limitativa, la señal de puerta de enlace descendente puede ajustarse al protocolo que se implementa entre el dispositivo concentrador y el dispositivo transmisor/receptor de radiofrecuencias, por ejemplo, Ethernet. Por tanto, el método que se describió anteriormente puede implementarse en un aparato existente con relativa facilidad, en la medida en que no sea necesario añadir cables adicionales.
Alternativamente, podría preverse que la señal de puerta de enlace descendente sea una señal de reloj.
Alternativamente, podría preverse que la señal de puerta de enlace descendente, por ejemplo, conforme al protocolo Ethernet, se elabore para transmitir datos de sincronización, por ejemplo, órdenes para adaptar las transmisiones y/o recepciones de radiofrecuencias del dispositivo de emisión/recepción de radiofrecuencia, por ejemplo, un orden de desplazamiento de fase.
Estos datos de sincronización pueden generarse ventajosamente a partir de la señal de sincronización de la red, y también a partir de una señal que se transmite mediante el dispositivo transmisor/receptor de radiofrecuencias. La generación de los datos de sincronización puede realizarse mediante el dispositivo concentrador, o incluso mediante otro equipo remoto en comunicación con el dispositivo concentrador.
De forma ventajosa y no limitativa, el dispositivo transmisor/receptor de radiofrecuencias puede configurarse para generar al menos una señal de sincronización a partir de la señal de puerta de enlace descendente, al elaborarse la señal de radiofrecuencias descendente a partir de esta señal de sincronización.
Por tanto, el dispositivo transmisor/receptor de radiofrecuencias puede comprender uno o más PLL, para extraer una señal de sincronización de la señal de puerta de enlace descendente.
El dispositivo transmisor/receptor de radiofrecuencias puede incluir además uno o más osciladores locales que suministran señales a estos uno o más PLL respectivos.
La señal de sincronización que se genera mediante el dispositivo transmisor/receptor de radiofrecuencias puede servir como señal de reloj durante la elaboración de la señal de radiofrecuencias descendente. Por tanto, esta señal de radiofrecuencias descendente puede usarse de esta manera para la transmisión de datos.
En una modalidad, los datos de la señal de radiofrecuencias descendente pueden incluir datos de sincronización que incluyen órdenes de adaptación. Estas órdenes de adaptación pueden comprender, por ejemplo, datos de ajuste en fase y/o frecuencia, y posiblemente tiempo, que se destinan a un módulo de radiofrecuencias.
En otras palabras, el dispositivo de conteo es capaz de recibir órdenes de ajuste del sistema de puerta de enlace, para que las señales que se emiten mediante el dispositivo de conteo sean suficientemente precisas en fase y en frecuencia.
De forma ventajosa y no limitativa, estos datos de sincronización pueden generarse mediante un equipo externo, en comunicación con el aparato de lectura remota a través de una red de telecomunicaciones. De esta manera, el sistema de puerta de enlace puede mantener una estructura relativamente simple y poco exigente en términos de recursos.
Alternativamente, podría preverse tanto los datos de ajuste de órdenes de ajuste que se elaboren a partir del dispositivo concentrador, o incluso desde el dispositivo transmisor/receptor de radiofrecuencias.
Estos datos de sincronización pueden generarse a partir de señales de radiofrecuencias provenientes del dispositivo de conteo y de la señal de sincronización de la red.
En otra modalidad, o además, el módulo de radiofrecuencias puede disponerse de manera que extraiga de la señal de radiofrecuencias descendente a partir de una señal de sincronización y use esta señal de sincronización como señal de reloj durante la transmisión de las cantidades de señales de radiofrecuencias que se destinan a sistemas de puerta de enlace, en particular para señales que transportan datos de conteo, por ejemplo, un valor de volumen de fluido o incluso un valor de temperatura medida.
De forma ventajosa y de manera no limitativa, el reloj de la red de comunicaciones puede comprender un reloj atómico.
De forma ventajosa y de manera no limitativa, este reloj puede integrarse en un satélite, por ejemplo, un satélite de un sistema de posicionamiento y datación mediante satélite o GNSS (en inglés “Global Navigation Satellite System”), por ejemplo, un satélite GPS (en inglés “Global Positioning System").
El dispositivo concentrador puede de esta manera estar en comunicación con una red que comprende un satélite GPS y con una red que comprende equipos de una empresa distribuidora de fluidos o energía, por ejemplo. En caso de generación de datos de reajuste, para integrarse en la señal de radiofrecuencias descendente y/o la señal de puerta de enlace descendente, el equipo que genera estos datos puede pertenecer a la red de esta empresa.
Se proporcionan además productos de programas informáticos que comprenden instrucciones para realizar los pasos de los métodos respectivos descritos anteriormente cuando estas instrucciones son ejecutadas por los procesadores respectivos. Estos programas informáticos pueden, por ejemplo, almacenarse en un medio de memoria del disco duro u otro, o incluso descargarse, etc.
También se propone un dispositivo concentrador para un sistema de puerta de enlace de un aparato de lectura remota, este sistema de puerta de enlace comprende además un dispositivo transmisor/receptor de radiofrecuencias en comunicación con el dispositivo concentrador, el aparato de lectura remota comprende además una pluralidad de dispositivos de conteo, cada dispositivo de conteo que comprende un módulo de conteo y un módulo de radiofrecuencias para comunicarse con al menos un dispositivo transmisor/receptor de radiofrecuencias, el dispositivo concentrador que comprende:
- medios de recepción para recibir desde una red de telecomunicaciones una señal de sincronización de red proveniente de un reloj de esta red,
- medios de procesamiento para elaborar una señal de puerta de enlace de enlace descendente a partir de la señal de sincronización de red, y
- medios de transmisión para transmitir la señal de la puerta de enlace descendente hacia el dispositivo transmisor/receptor de radiofrecuencias.
Los medios de procesamiento se disponen para que la señal de puerta de enlace descendente se elabore de manera que las transmisiones y/o recepciones de radiofrecuencias del dispositivo de emisión/recepción de radiofrecuencias puedan adaptarse a esta señal de puerta de enlace descendente para sincronizarse en fase y/o en frecuencia, en función de la señal de sincronización de la red.
También se propone un dispositivo transmisor/receptor de radiofrecuencias para un sistema de puerta de enlace de un aparato de lectura remota que comprende además una pluralidad de dispositivos de conteo, cada dispositivo de conteo comprende un módulo de conteo y un módulo de radiofrecuencias para comunicarse con este dispositivo transmisor/receptor de radiofrecuencias, y este sistema de puerta de enlace que comprende además un dispositivo concentrador en comunicación por un lado con este dispositivo transmisor/receptor de radiofrecuencias, y por otro lado con al menos una red de telecomunicaciones externa, el dispositivo transmisor/receptor de radiofrecuencias que comprende:
- medios de recepción para recibir desde el dispositivo concentrador una señal de puerta de enlace descendente, elaborada a partir de una señal de sincronización de red proveniente de un reloj de la red de telecomunicaciones, y
- medios de procesamiento para adaptar las transmisiones de radiofrecuencias al dispositivo de conteo y/o las recepciones de radiofrecuencias provenientes del dispositivo de conteo, a partir de esta señal de puerta de enlace descendente recibida, de manera que estas transmisiones y/o recepciones de radiofrecuencias se sincronizan en fase y/o en frecuencia, en función de la señal de sincronización de red.
Los diversos medios de recepción descritos anteriormente pueden comprender, por ejemplo, un pin de entrada, un puerto de entrada o similar. En el caso del dispositivo transmisor/receptor de radiofrecuencia, y posiblemente del dispositivo concentrador, los medios de recepción pueden comprender, por ejemplo, un puerto Ethernet o similar. Los diversos medios de procesamiento descritos anteriormente pueden comprender, por ejemplo, un núcleo de procesador, un PLL, y/o similares.
Los medios de transmisión del dispositivo concentrador pueden comprender, por ejemplo, un pin de salida, un puerto de salida, por ejemplo, un puerto Ethernet y/o similares.
El dispositivo transmisor/receptor de radiofrecuencias puede comprender además medios de transmisión para transmitir las señales de radiofrecuencias de enlace descendente a los dispositivos de conteo, por ejemplo, un pin de salida, una antena y/u otros.
El dispositivo transmisor/receptor de radiofrecuencias puede comprender un procesador, por ejemplo, un DSP (en inglés "Digital Signal Processing"), un microcontrolador, un microprocesador y/u otros.
El dispositivo concentrador puede comprender, por ejemplo, un procesador, por ejemplo, un DSP, un microcontrolador, un microprocesador y/u otros.
También se propone un sistema de puerta de enlace para un aparato de lectura remota que comprende además una pluralidad de dispositivos de conteo, cada dispositivo de conteo comprende un módulo de conteo y un módulo de radiofrecuencias, este sistema de puerta de enlace comprende un dispositivo transmisor/receptor de radiofrecuencias como se describió anteriormente y/o un dispositivo concentrador como se describió anteriormente. De manera ventajosa, cada módulo de conteo puede comprender un módulo de conteo de agua, es decir que el aparato puede ser un aparato de lectura remota de contadores de agua.
La invención puede encontrar una aplicación particular en la lectura remota de un contador de agua, pero no se limita a este ejemplo de aplicación. Por ejemplo, podría preverse la implementación de la invención con contadores de electricidad, contadores de gas u otros. De manera más general, los módulos de conteo del dispositivo de conteo pueden disponerse para medir un consumo de fluido, de energía o similar, o incluso para medir un valor de parámetro. Los módulos de conteo pueden comprender, por ejemplo, sensores, por ejemplo, sensores de temperatura, presión, nivel u otros. La invención podrá de esta manera encontrar una aplicación en el campo de la monitorización remota.
Descripción de la figura:
El aparato se entenderá mejor con referencia a la figura única, o Figura 1, que ilustra una modalidad dada a modo de ejemplo y no limitativo.
Esta Figura 1 muestra esquemáticamente un ejemplo de un aparato de lectura remota de acuerdo con una modalidad de la invención.
Descripción detallada:
Un aparato de lectura remota 10 comprende un conjunto de dispositivos conteo, o contadores 30. Cada contador 30 comprende un módulo de conteo 31 que se dispone para medir por ejemplo un volumen de agua y un módulo de radiofrecuencias 32 que comprende en particular una antena que no se muestra, para la comunicación con un dispositivo transmisor/receptor de radiofrecuencias 20 de un sistema de puerta de enlace 25.
Convencionalmente, se instalan uno o varios contadores 30 por alojamiento. El módulo de radiofrecuencias 32 emite ondas en una banda libre alrededor de 169 MHz.
Además, se proporcionan sistemas de puerta de enlace 25, por ejemplo, un sistema de puerta de enlace 25 por edificio o por grupo de viviendas.
Es deseable que cada sistema 25 se comunique con un conjunto de contadores 30. Cada sistema 25 puede comprender de esta manera un dispositivo concentrador 4 y uno o más dispositivos de transmisión/recepción de radiofrecuencias 20. Por ejemplo, se instala un dispositivo concentrador 4 en un gabinete de recolección en el vestíbulo de un edificio, y tres o cuatro dispositivos de transmisión/recepción de radiofrecuencias en el techo del edificio o en las paredes, para asegurar la recepción de todas las tramas enviadas por los distintos contadores 30 del edificio.
De esta manera, puede observarse que el acceso al dispositivo concentrador 4 es más fácil que el acceso al dispositivo transmisor/receptor de radiofrecuencias 20.
Los contadores 30 incorporan una sola batería, por ejemplo, una batería de litio u otros, y es deseable que estos contadores 30 tengan una vida útil del orden de quince años, o incluso veinte años. Por tanto, estos contadores 30 se disponen para limitar el consumo de energía eléctrica. Estos contadores 30 incluyen osciladores de cuarzo, que no se muestran y relativamente económicos.
Además, el dispositivo transmisor/receptor de radiofrecuencias 20 incorpora un oscilador de cuarzo, que no se muestra.
En la técnica anterior, las señales procedentes de estos diferentes osciladores de cristal se usan como señales de reloj para las comunicaciones entre los contadores 30 y los dispositivos 20 de transmisión/recepción de radiofrecuencias.
El aparato 10 se dispone para importar información de sincronización desde una red de telecomunicaciones 1, por ejemplo, una red que comprende o en comunicación con un satélite SAT del tipo de satélite GPS que integra un reloj atómico, que no se muestra.
Un receptor de red 6, por ejemplo, un receptor de GPS u otros, del dispositivo concentrador 4 recibe así una señal de sincronización de red Ssinc proveniente del reloj atómico.
Un bucle de enganche de fase 7 recibe como entrada una señal proveniente de un oscilador de precisión 5, por ejemplo, un oscilador VCXO (en inglés “Voltage Controlled Oscillator”). La señal de sincronización de red Ssinc puede ser una señal de 1PPS (en inglés "Pulse Per Second") o una señal múltiple. De esta manera, esta señal se usa como referencia para el PLL 7, este PLL que genera una señal de sincronización Sclk de por ejemplo 25 MHz. En otras palabras, el dispositivo concentrador 4 incorpora un oscilador del tipo GPSDO (en inglés “GPS Disciplined Oscillator”).
Esta señal Sclk1 se usa a su vez como el reloj de referencia físico de un conmutador (en inglés "Switch Ethernet") 8. Este conmutador 8 genera de esta manera una señal S1 de puerta de enlace descendente, de acuerdo con el protocolo Ethernet, a partir de una salida de los medios de procesamiento 9 que transmiten al conmutador 8 datos a transmitir.
Estos medios de procesamiento 9 además están en comunicación con una segunda red de telecomunicaciones 2, en este ejemplo distinta de la primera red de telecomunicaciones 1. Esta segunda red de telecomunicaciones 2 está en comunicación con un servidor central 3 que se gestiona, por ejemplo, mediante una empresa distribuidora de agua. De esta manera, las tramas Ethernet S1 que se generan mediante el conmutador 8 podrán integrar datos provenientes de este servidor central 3. Estas tramas Ethernet S1 serán relativamente precisas en fase y frecuencia, debido a la subordinación de la señal de sincronización de red Ssinc proveniente del reloj atómico.
Puede preverse el uso del enlace Ethernet entre el dispositivo concentrador 4 y los dispositivos de transmisión/recepción de radiofrecuencias 20, en modo Fast Ethernet (100 BT) o Gigabit Ethernet (1000 BT). En estos modos, la frecuencia de temporización de Ethernet es transmitida continuamente por el conmutador 8 en los diversos enlaces y, por tanto, puede ser utilizada por los equipos 20 que se conectan al dispositivo concentrador 4, o unidad central.
De esta manera, el dispositivo concentrador 4 genera tramas Ethernet que transportan datos provenientes del servidor central 3, y esto, para que de estas tramas pueda extraerse una señal de sincronización, efectivamente en función de la señal de sincronización de red Ssinc.
Se usan enlaces Ethernet punto a punto entre la unidad central 4 y los dispositivos de transmisión/recepción de radiofrecuencias 20 para la comunicación de datos y para la sincronización de las radiocomunicaciones entre los equipos 20 y 30.
De hecho, los dispositivos 20 se disponen para sincronizar su(s) frecuencia(s) de transmisión/recepción que usa la portadora de nivel físico del enlace Ethernet. El reloj de nivel físico del enlace Ethernet se recupera al nivel de un componente de interfaz física Ethernet 21, por ejemplo, un componente de interfaz PHY Ethernet usado para gestionar el enlace Ethernet a la unidad central 4.
La señal del reloj Sclk2 obtenida de esta manera se usa para guiar un bucle de enganche de fase 22, que permite de esta manera generar una señal de sincronización Sclk3 de estabilidad relativamente alta, esta señal Sclk3 a su vez controla un transmisor y/o receptor de radiofrecuencias 23.
En la modalidad que no se muestra, el transmisor y el receptor de radiofrecuencias se unen físicamente, pero podría proporcionarse un transmisor de radiofrecuencias y un receptor de radiofrecuencias separados.
Más precisamente, el dispositivo transmisor/receptor de radiofrecuencias 20 comprende de hecho dos bucles de enganche de fase, de los cuales solo se muestra uno en la Figura 1. El componente de interfaz PHY Ethernet 21 de hecho integra un bucle de enganche de fase para la recuperación del reloj de nivel físico de 25 MHz utilizado para controlar la recepción de Ethernet.
La salida de este bucle de enganche de fase interno a la interfaz Ethernet PHY 21 se recupera, por ejemplo, a través de una interfaz de tipo MII (en inglés "Media Independent Interface") que no se muestra y, a su vez, se usa como referencia para un bucle de enganche de fase con ruido de fase muy bajo 22, por ejemplo, que se estructura alrededor de un oscilador que no se muestra, por ejemplo, un oscilador VCT (en inglés “Voltage Controlled Temperature Compensated Stale Oscillator”).
La señal Sclk3 tiene de esa manera una frecuencia enganchada paso a paso en la señal GPS Ssinc y esto mientras tiene un ruido de fase relativamente bajo.
Esta señal Sclk3 se usa entonces como señal de reloj para los osciladores locales, sintetizados o no, de los bloques de transmisión y recepción de radiofrecuencias que se destinan a los contadores 30.
Como se explicó anteriormente, los contadores 30 se diseñan para funcionar mientras consumen relativamente poca energía. De hecho, los contadores 30 generalmente se sumergen en un estado de espera. Estos contadores salen periódicamente de este estado de espera para transmitir señales en forma de tramas MSG que comprenden datos de conteo, por ejemplo, un valor del volumen de agua que se consume. La frecuencia de estas transmisiones puede ser diaria, semanal u otros.
Cuando un dispositivo transmisor/receptor de radiofrecuencias 20 recibe tal señal MSG proveniente de un contador 30, este dispositivo 20 transmite la información contenida en esta señal, por ejemplo, al encapsular las tramas que se reciben en tramas Ethernet que no se muestran y al enviar estas tramas a través del enlace Ethernet al dispositivo concentrador 4. El concentrador 4 a su vez transmite esta información de conteo al servidor remoto 3. Los dispositivos 20, 4 se diseñan para limitar las operaciones de procesamiento que se realizan después de la recepción de tramas MSG provenientes de los contadores 30. En particular, los dispositivos 20, 4 se abstienen de cualquier clasificación en función de la dirección del contador de origen.
Una vez que se envían las tramas de conteo, el contador 30 entra en un estado de espera de mensaje durante una ventana de tiempo de duración predeterminada y relativamente corta.
Es posible que el sistema de puerta de enlace 25 envíe datos hacia el contador 30 durante estas ventanas de tiempo. Una vez que transcurre la ventana de tiempo, el contador 30 vuelve a un estado de espera, lo que permite ahorrar energía.
De esta manera, cuando el sistema de puerta de enlace 25 ha recibido una trama de datos de conteo MSG, los datos de esta trama se transmiten al servidor remoto 3, por ejemplo, realizando encapsulaciones de tramas.
El servidor remoto 3 realiza el procesamiento a partir de los datos de esta trama.
En particular, el servidor remoto 3 puede calcular una cantidad a facturar a partir de los datos de conteo que se reciben en la trama, al realizar una detección de falla de tipo fuga de agua u otro, y/u otros.
Además, el dispositivo 3 puede generar un mensaje destinado al contador 30 al tener que enviar esta trama de datos. Este mensaje se envía al sistema de puerta de enlace 25, y este sistema de puerta de enlace 25 difunde (en inglés "Broadcast") un mensaje que integra datos de dirección para identificar el contador 30 al tener que enviar esta trama de datos de conteo y los datos destinados a este contador 30.
En el contexto de la invención, de esta manera, los datos generados de esta manera por el dispositivo servidor 3 se reciben mediante los medios de procesamiento 9, y el conmutador 8 genera la señal de puerta de enlace descendente S1 para integrar estos datos en una trama Ethernet elaborada a partir de una señal de reloj Sclk proveniente de un reloj atómico.
Cada dispositivo transmisor/receptor de radiofrecuencias 20 que recibe esta señal S1 genera una señal de radiofrecuencias descendente S2 que integra los datos provenientes del sistema de servidor remoto 3, esta señal S2 se sincroniza a partir de una señal de reloj Sclk3 que se obtiene de la señal de puerta de enlace descendente S1. De esta manera, los dispositivos 20 emiten una trama que se sincroniza en función de la señal de sincronización de red Ssinc y esto, durante la ventana de tiempo de la escucha del contador 30 que envía esta trama de datos de conteo.
Cada contador situado cerca de los dispositivos de transmisión/recepción de radiofrecuencias 20 es capaz de recibir estas tramas S2. Sin embargo, puede esperarse que la mayoría de los contadores estén en un estado de espera, y que sólo el contador 30 que tenga que transmitir efectivamente una trama de datos de conteo MSG reciba estas señales S2.
No obstante, el contador 30 puede verificar que la dirección de destino de la trama S2 que se recibe coincida efectivamente con su propio identificador de contador.
En una modalidad, y en particular cuando los dispositivos 20 emiten segundas señales S2 con relativa frecuencia, puede preverse que el módulo 32 del contador 30 también extraiga una señal de sincronización a partir de la señal de radiofrecuencias descendente S2 y use esta señal de sincronización como señal de reloj para la transmisión posterior de datos de conteo. Esta señal de sincronización también puede usarse al recibir tramas de radiofrecuencias provenientes de los equipos 20.
Por tanto, el contador 30 puede recalibrar de manera automática su frecuencia de transmisión y su frecuencia de recepción al basarse en la frecuencia de los mensajes que se reciben. El módulo 32 de radiofrecuencias puede integrar así uno o varios PLL (que no se muestran) para extraer una señal de sincronización de la trama S2, al servir esta señal de sincronización como señal de reloj durante la siguiente transmisión y/o recepción de radiofrecuencias. En otra modalidad, el dispositivo concentrador 4 puede medir de manera relativamente precisa la frecuencia de transmisión del contador 30 y posiblemente corregir esta frecuencia de transmisión al integrar datos de ajuste en una trama Ethernet, de manera que el dispositivo de transmisión/recepción de radiofrecuencias 20 genere un mensaje de control que se destina a este contador. El contador 30 que recibe tal mensaje de control, aún durante su ventana de tiempo de recepción, corrige entonces su frecuencia de transmisión y recepción de radiofrecuencias.
Alternativamente, podría preverse que el servidor remoto 3 genere estos datos de ajuste. Por tanto, el sistema de puerta de enlace 25 puede, tras la recepción de los mensajes de datos de conteo provenientes de los contadores 30, realizar un análisis de la frecuencia real en la recepción. Entonces, el dispositivo concentrador 4 puede enviar un mensaje al servidor remoto 3, este mensaje que comprende información sobre la frecuencia real que se usa mediante el contador 30 en cuestión. A continuación, el servidor central 3 realiza un análisis de la desviación y decide de una posible corrección. En el último caso, el contador central 3 emite un mensaje de solicitud de ajuste. Esta orden de corrección se transmite al contador 30 a través del dispositivo concentrador 4 y del dispositivo transmisor/receptor de radiofrecuencias 20, siempre durante la ventana de escucha tras la transmisión de una trama de datos de conteo del contador 30. El contador 30 que recibe esta trama con una orden de adaptación modifica entonces su frecuencia de transmisión y su frecuencia de recepción.
Los contadores 30 y los dispositivos de transmisión/recepción de radiofrecuencias 20 pueden formar una red de corto alcance o LAN (en inglés “Local Area Network”).
El enlace entre el dispositivo concentrador 4 y los dispositivos de transmisión/recepción de radiofrecuencias 20 es un enlace Ethernet.
La red de telecomunicaciones 2 entre el servidor remoto 3 y el sistema de puerta de enlace 25 puede ser una red WAN (en inglés "Wide Area Network"), por ejemplo, una red cableada, una red GPRS (en inglés "General Packet Radio Service") u otra.

Claims (6)

REIVINDICACIONES
1. Sistema de puerta de enlace (25) de un aparato de lectura remota (10) que comprende una pluralidad de dispositivos de conteo (30), cada uno de los cuales comprende un módulo de conteo (31) y un módulo de radiofrecuencias (32) de corto alcance; el sistema de puerta de enlace (25) que comprende:
- un dispositivo transmisor/receptor de radiofrecuencias de corto alcance (20); cada módulo de radiofrecuencias (32) de cada dispositivo de conteo (30) se adapta para comunicarse con este dispositivo transmisor/receptor de radiofrecuencias (20), y
- un dispositivo concentrador (4) en comunicación por un lado con dicho dispositivo transmisor/receptor de radiofrecuencias (20), y por otro lado con al menos una red de telecomunicaciones externa (1, SAT);
el dispositivo transmisor/receptor de radiofrecuencias (20) que comprende:
- medios de recepción (21) para recibir del dispositivo concentrador una señal de puerta de enlace descendente (S1), elaborada a partir de una señal de sincronización de red (Ssinc) proveniente de un reloj de la red de telecomunicaciones, y
- medios de procesamiento (21, 22, 23) para adaptar las transmisiones de radiofrecuencias al dispositivo de conteo y/o las recepciones de radiofrecuencias provenientes del dispositivo de conteo, a partir de esta señal de puerta de enlace descendente (S1) recibida, de manera que estas transmisiones y/o recepciones de radiofrecuencias se sincronicen en fase y/o en frecuencia, en función de la señal de sincronización de la red (Ssinc); las transmisiones de radiofrecuencias se adaptan para transmitir al dispositivo de conteo (30), tras la recepción de los datos de conteo (MSG) provenientes del dispositivo de conteo (30), una señal de radiofrecuencia descendente (S2) para sincronizar en fase y/o frecuencia, en función de la señal de sincronización de la red (Ssinc), las transmisiones y/o recepciones de radiofrecuencias del módulo de radiofrecuencias (32) del dispositivo de conteo; y el dispositivo concentrador (4) que comprende:
- medios de recepción para recibir desde dicha red de telecomunicaciones (1, SAT) una señal de sincronización de red (Ssinc) proveniente de un reloj de esta red,
- medios de procesamiento (5, 6, 7, 8, 9) para generar la señal de puerta de enlace descendente (S1) a partir de la señal de sincronización de red, y
- medios de transmisión para transmitir la señal de puerta de enlace descendente (S1) al dispositivo transmisor/receptor de radiofrecuencias,
los medios de procesamiento (5, 6, 7, 8, 9) se adaptan para elaborar la señal de puerta de enlace descendente (S1) de manera que las transmisiones y/o recepciones de radiofrecuencias del dispositivo transmisor/receptor de radiofrecuencias se adapten a esta señal de puerta de enlace descendente y se sincronicen en fase y/o en frecuencia, en función de la señal de sincronización de la red.
2. Aparato de lectura remota de contadores de agua que comprende una pluralidad de dispositivos de conteo, cada dispositivo de conteo que comprende un módulo de conteo del consumo de agua (31) y un módulo de radiofrecuencias (32), y al menos un sistema de puerta de enlace (25) de acuerdo con la reivindicación 1.
3. Método implementado por un dispositivo transmisor/receptor de radiofrecuencias (20) de corto alcance, el dispositivo que forma parte de un sistema de puerta de enlace (25) de acuerdo con la reivindicación 1 y el método comprende los siguientes pasos
recibir del dispositivo concentrador una señal de puerta de enlace descendente (S1), elaborada a partir de una señal de sincronización de red (Ssinc) proveniente de un reloj de la red de telecomunicaciones externa,
adaptar las transmisiones de radiofrecuencias al dispositivo de conteo y/o las recepciones de radiofrecuencias provenientes del dispositivo de conteo, a partir de esta señal de puerta de enlace descendente recibida, de manera que estas transmisiones y/o recepciones de radiofrecuencia se sincronicen en fase y/o en frecuencia, en función de la señal de sincronización de red;
transmitir al dispositivo de conteo (30) una señal de radiofrecuencias descendente (S2) conformada para que las transmisiones y/o recepciones de radiofrecuencias del módulo de radiofrecuencias (32) del dispositivo de conteo puedan adaptarse a partir de esta señal de radiofrecuencias descendente para sincronizarse en fase y/o en frecuencia, en función de la señal de sincronización de la red (Ssinc); y
transmitir la señal de radiofrecuencias de enlace descendente (S2) tras la recepción de datos de conteo (MSG) provenientes del dispositivo de conteo (30).
4. Método de acuerdo con la reivindicación 3, que comprende:
generar la señal de radiofrecuencias descendente (S2) de manera que dicha señal integre datos de sincronización que comprenden al menos una orden de adaptación de las transmisiones y/o recepciones de radiofrecuencias del módulo de radiofrecuencias (32), dicha al menos una orden que comprende datos de ajuste en fase y/o en frecuencia.
5. Método de acuerdo con la reivindicación 4, en donde los datos de sincronización son generados por un equipo (3) en comunicación con el aparato de lectura remota (10) a través de una red de telecomunicaciones (2).
6. Método de acuerdo con una de cualquiera de las reivindicaciones 4 o 5, en donde los datos de sincronización son generados a partir de señales de radiofrecuencias (MSG) provenientes del dispositivo de conteo y de la señal de sincronización de la red (Ssinc).
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