ES2945409T3 - Procedimiento de comunicación por radio en un sistema que comprende una pluralidad de módulos de comunicación - Google Patents

Procedimiento de comunicación por radio en un sistema que comprende una pluralidad de módulos de comunicación Download PDF

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Abstract

La invención se refiere a un método de comunicación por radio en un sistema que comprende una pluralidad de módulos de comunicación (M 1 ,...,M n), siendo cada módulo de comunicación (M 1 ,...,M n) capaz de obtener al menos una valor físico medido y transmitir un mensaje que encapsula dicho al menos un valor físico medido a un dispositivo concentrador (C) según un protocolo de comunicación por radio dado, realizándose la transmisión del mensaje durante un intervalo de tiempo de comunicación, definido por un inicio instantáneo y un tiempo de finalización, un tiempo de espera que separa dos intervalos de tiempo de comunicación sucesivos del mismo módulo comunicante (M 1 ,..., M n). Para cada módulo de comunicación (M 1 ,..., M n) de la pluralidad de módulos de comunicación (M 1 ,..., M n), (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Procedimiento de comunicación por radio en un sistema que comprende una pluralidad de módulos de comunicación La presente invención se refiere a un procedimiento de comunicación por radio en un sistema que comprende una pluralidad de módulos de comunicación, y un sistema de comunicación por radio asociado.
La invención se sitúa en el campo de la comunicación inalámbrica por módulos de comunicación, en particular en instalaciones eléctricas, siendo los módulos de comunicación, por ejemplo, módulos de medida de una o varias magnitudes físicas de la instalación eléctrica.
Existen protocolos de comunicación por radio de corto alcance, como Bluetooth (marca registrada) y ZigBee, adecuados para redes domésticas.
Varios módulos de comunicación, por ejemplo sensores eléctricos, de temperatura o de presión, aplican el protocolo ZigBee basado en el protocolo de comunicación IEEE 802.15.4. El protocolo ZigBee tiene la ventaja de reducir el consumo de energía al mínimo estricto, al tiempo que permite una velocidad de transmisión de datos baja pero suficiente para la transmisión de datos de medición y control de equipos.
El protocolo ZigBee Green Power tiene por objeto permitir comunicaciones entre módulos con un consumo de energía aún menor.
Por ejemplo, consideramos un sistema de monitorización y gestión de instalaciones eléctricas, compuesto por una pluralidad de módulos de comunicación, por ejemplo según el protocolo ZigBee Green Power, cada uno adaptado para comunicarse bidireccionalmente con un dispositivo concentrador, que recibe toda la información de medida transmitida por los distintos módulos y está adaptado para agregarla para su posterior uso. Desde el punto de vista de las comunicaciones, cada módulo de comunicación es un nodo de una red en estrella, centrada en torno al dispositivo concentrador.
En una red de comunicaciones de este tipo, uno de los problemas es garantizar que cada uno de los nodos de comunicación pueda transmitir tramas de radio o mensajes, sin interferencias o colisiones con otra u otras tramas de radio transmitidas por otros nodos, con el fin de garantizar una calidad de servicio suficiente.
Un procedimiento de comunicación conocido como TDMA (por “Time Division Multiple Access”) consiste en asignar a cada nodo un intervalo de tiempo de transmisión, repetido periódicamente.
Cada módulo de comunicación que forma un nodo de la red de comunicación tiene un reloj interno, de cuarzo o formado por un oscilador RC, y utiliza este reloj interno para cronometrar la transmisión de mensajes.
Sin embargo, existe el riesgo de que la deriva temporal induzca posibles solapamientos temporales de los intervalos de transmisión asociados a nodos de comunicación separados. Este solapamiento conlleva un riesgo de colisión y, en consecuencia, la pérdida de uno o varios mensajes.
Además, dicho procedimiento requiere una intervención específica para la secuenciación de los intervalos de tiempo al poner en servicio una pluralidad de módulos de comunicación.
Los documentos US 2013/049939 A1 y US 2011/087396 A1 describen un sistema de transmisión de datos de una pluralidad de sensores de comunicación.
La norma “IEEE Standard for Low-Frequency (less than 500 Hz) Narrowband Power Line Communications for Smart Grid Applications”, 1901-2-2013 describe una tecnología de comunicación por corrientes portadoras en línea.
Un protocolo clásico, el protocolo Aloha, que garantiza una buena calidad de servicio, consiste en la transmisión por el nodo receptor de un mensaje de acuse de recibo (o ACK por “acknowledgement” en inglés) y, en caso de no recepción de un mensaje de acuse de recibo, el nodo emisor espera un tiempo aleatorio antes de retransmitir el mensaje inicial.
Por un lado, cuando los nodos emisores son módulos de medida de comunicación, como los sensores, no disponen de energía suficiente para permanecer en recepción permanente o prolongada, por lo que los periodos de escucha en recepción son reducidos.
Por otra parte, de forma más general, debido a la selección de un tiempo de espera aleatorio, aumenta el riesgo de colisión, por lo que el sistema de comunicación es inestable. Además, el tiempo necesario para que cada nodo encuentre una franja horaria de transmisión adecuada puede ser muy largo, y no tiene un límite superior garantizado. En otras palabras, el tiempo de convergencia del sistema puede ser largo.
La invención, tal como se reivindica, tiene por objeto superar los inconvenientes de la técnica anterior, para mejorar la calidad del servicio en un sistema de comunicaciones que comprende una pluralidad de módulos de comunicación.
Para ello, la invención proporciona, según un aspecto, un procedimiento para la comunicación por radio en un sistema que comprende una pluralidad de módulos de comunicación según la reivindicación 1.
Ventajosamente, el procedimiento de la invención, tal como se reivindica, permite, gracias a la utilización de un contador en cada módulo de comunicación, reducir la inestabilidad y obtener una convergencia más rápida.
El procedimiento de comunicación por radio según la invención también puede tener una o más de las características de las reivindicaciones dependientes 2 a 7.
Según otro aspecto, la invención se refiere a un sistema de comunicación por radio que comprende una pluralidad de módulos de comunicación y un dispositivo concentrador según la reivindicación 9.
El sistema de comunicación por radio según la invención también puede tener una o más de las características de las reivindicaciones 10 a 13, tomadas independientemente o en cualquier combinación técnicamente aceptable. Según otro aspecto, la invención se refiere a un programa informático según la reivindicación 8.
Otras características y ventajas de la invención, tal como se reivindica, se desprenderán de la descripción que se da a continuación, a título indicativo y en modo alguno limitativo, con referencia a las figuras adjuntas, entre las cuales:
• la figura 1 representa esquemáticamente un sistema de comunicación en estrella en el que se aplica el procedimiento de comunicación por radio según la invención;
• la figura 2 ilustra esquemáticamente una asignación periódica regular de franjas horarias de comunicación;
• la figura 3 ilustra esquemáticamente una colisión de franjas horarias de comunicación;
• la figura 4 es un sinóptico de las principales etapas de un procedimiento de comunicación implementado por un módulo de comunicación según una realización;
• la figura 5 ilustra esquemáticamente un módulo de comunicación según una realización;
• la figura 6 ilustra esquemáticamente las principales etapas de la sincronización de módulos de comunicación según una realización;
• la figura 7 ilustra esquemáticamente la evolución en el tiempo de las variables en función de una tensión alterna.
La figura 1 ilustra esquemáticamente un sistema de comunicaciones que implementa un procedimiento de comunicaciones según la invención.
En este sistema 1, una pluralidad de módulos de comunicación, M1 a Mn, son capaces de comunicarse a través de un protocolo de comunicación inalámbrica con un dispositivo concentrador C.
Por ejemplo, cada uno de los módulos de comunicación es un módulo de medida adaptado para medir magnitudes eléctricas de una instalación eléctrica, por ejemplo corriente, tensión, y transmitir tramas de comunicación, formateadas según un protocolo de comunicación determinado, y que encapsulan los valores medidos.
Alternativamente, en el sistema 1 hay otros tipos de módulos de comunicación, por ejemplo, sensores de corriente, energía, temperatura o humedad. Por supuesto, la lista anterior no es exhaustiva.
En una realización, el protocolo de comunicación es el protocolo ZigBee Green Power.
Cada uno de los módulos de comunicación M1 a Mn está alimentado eléctricamente, bien por un cable de alimentación eléctrica que transporta energía eléctrica suministrada por una red de alimentación eléctrica monofásica o trifásica, bien por una fuente autónoma de energía eléctrica, por ejemplo una batería por módulo de comunicación.
En la figura 1 no se muestra la fuente de alimentación eléctrica correspondiente a cada módulo de comunicación. El número total n de módulos de comunicación en el sistema 1 es arbitrario, por ejemplo 20.
El dispositivo concentrador C está preferiblemente conectado para ser alimentado por la red de alimentación eléctrica (no representada en la figura 1).
Cada uno de los módulos M1 a Mn comprende una unidad de transmisión/recepción por radio 10 a 10n, adaptada para transmitir mensajes Tx al dispositivo concentrador C, y para recibir mensajes Rx del dispositivo concentrador C. Los mensajes transmitidos y recibidos se formatean según el protocolo de comunicación elegido.
El dispositivo concentrador C comprende una unidad emisora/receptora 12, adaptada para comunicarse según el protocolo de comunicación elegido con cada una de las unidades emisoras/receptoras de cada uno de los módulos M1 a Mn.
Desde el punto de vista de las comunicaciones, el sistema 1 funciona en una arquitectura de red en estrella, con el dispositivo concentrador C como nodo central de comunicaciones, y cada uno de los módulos de comunicación forma un nodo de comunicaciones de la red de comunicaciones en estrella.
Cada uno de los módulos M1 a Mn comprende también una unidad informática 141 a 14n, por ejemplo un procesador, y una unidad de almacenamiento de datos 161 a 16n. La unidad de computación 14i y la unidad de almacenamiento 16 están adaptadas para cooperar para implementar un programa de ordenador que comprende instrucciones de código de programa para ejecutar etapas del procedimiento de comunicación según la invención. Así, cada módulo de comunicación es un dispositivo programable adaptado para implementar instrucciones de código de programa. El dispositivo concentrador C también comprende una unidad informática 18, por ejemplo un procesador, y una unidad de almacenamiento de datos 20. La unidad de computación 18 y la unidad de almacenamiento 20 están adaptadas para cooperar para implementar instrucciones de código de programa para ejecutar etapas según una realización del procedimiento de comunicación según la invención.
La figura 2 ilustra esquemáticamente el principio de reserva de franjas horarias de comunicación por módulo de comunicación, en un eje temporal, como es sabido.
Durante cada período de duración AT, a cada módulo de comunicación M1 a Mn se le asigna un intervalo de comunicación de duración dt que comprende una fase de transmisión, seguida, opcionalmente con un período de espera, por una fase de recepción, también llamada fase de escucha.
Por ejemplo, la duración dt está en el rango de 10 a 40 milisegundos, y el periodo AT está en el rango de 5 segundos.
Por ejemplo, la Figura 2 muestra algunos intervalos de comunicación: L11 para el módulo de comunicación M1 durante el primer período de transmisión, L12 para el módulo de comunicación M1 durante el segundo período de transmisión, L2,1 para el módulo de comunicación M2 durante el primer período de transmisión, L2,2 para el módulo de comunicación M2 durante el primer período de transmisión y así sucesivamente.
Cada intervalo de comunicación tiene una hora de inicio y una hora de fin, señaladas por ejemplo tn,i y tn,f para el módulo de comunicación Mn.
Los intervalos de comunicación se distribuyen uniformemente a lo largo del periodo de transmisión y se espacian en el tiempo para reducir el riesgo de colisión. En este ejemplo, las horas de inicio y fin respectivas están distribuidas uniformemente.
La figura 3 ilustra una superposición de las ranuras de comunicación asociadas a los respectivos módulos de comunicación M1 y M2. Este solapamiento se debe, por ejemplo, a una deriva de los relojes internos de los módulos de comunicación e induce un riesgo significativo de colisión o interferencia entre los mensajes enviados respectivamente por el primer módulo de comunicación M1 y por el segundo módulo de comunicación M2. En este caso, al menos uno de los mensajes enviados puede estar dañado y, por tanto, inutilizable.
Es evidente que a medida que aumenta el número total n de módulos de comunicación, aumenta el riesgo de interferencias.
Normalmente, el dispositivo concentrador C envía un mensaje de acuse de recibo (ACK) al módulo de comunicación transmisor a través de la unidad de transmisión/recepción 12 en caso de recibir un mensaje transmitido no corrompido.
Como se explica en la introducción, preferiblemente los periodos de escucha de los módulos de comunicación son limitados, para evitar un consumo excesivo de energía.
Si no se recibe un mensaje de acuse de recibo para un mensaje transmitido, un procedimiento conocido consiste en esperar un tiempo aleatorio y volver a enviar el mensaje. Las horas de inicio y fin de transmisión que definen los intervalos de comunicación de los distintos módulos de comunicación ya no son periódicas en el tiempo. Este procedimiento puede inducir nuevas colisiones y no garantiza el tiempo máximo de espera antes de que se envíe un mensaje con éxito.
La figura 4 es un diagrama de flujo de una realización de un procedimiento de comunicación por radio en un sistema que comprende una pluralidad de módulos de comunicación en una realización.
El procedimiento es implementado por cada uno de los módulos de comunicación M1 a Mn del sistema considerado. Este procedimiento permite gestionar la selección de los intervalos de comunicación para reducir el riesgo de colisión, garantizando al mismo tiempo que un módulo en comunicación envíe un mensaje en un tiempo máximo determinado.
Una primera etapa 30 consiste en suministrar energía eléctrica al módulo de comunicación de corriente Mk que ejecuta el procedimiento.
La etapa 30 es seguida por una etapa 32 de inicialización de un contador, implementado por una variable Contador, a un valor máximo predeterminado MaxCnt, por ejemplo 10. El valor MaxCnt es ajustable a cualquier valor entero positivo, elegido para que el sistema sea estable, por ejemplo, en función de una tasa de ocupación en relación con el tiempo máximo de comunicación para cada módulo de comunicación.
El valor MaxCnt se elige, por ejemplo, en función del número n de módulos en comunicación y de la duración AT de un periodo de comunicación.
En una etapa de comparación 34, el valor de la variable Contador se compara con el valor predeterminado MaxCnt, y se determina si la variable Contador es diferente del valor máximo predeterminado MaxCnt.
Si hay una diferencia, la etapa 34 de comparación va seguida de una etapa 36 de puesta a cero de una variable Jitter (fluctuación) representativa del tiempo de espera adicional antes de la hora de inicio de un siguiente intervalo de comunicación asociado al módulo de comunicación Mk actual.
En caso de igualdad entre el valor de la variable Contador y el valor predeterminado MaxCnt, la etapa 34 de comparación va seguida de una etapa 38 en la que la variable Jitter representativa del tiempo de espera adicional antes de la hora de inicio de un siguiente intervalo de comunicación asociado al módulo de comunicación Mk actual se establece en un valor aleatorio comprendido entre 0 y AT. Se aplica una ley de distribución aleatoria, por ejemplo, una ley uniforme sobre el intervalo [0, AT].
A continuación, en la etapa 40 de determinación del tiempo de espera Attk, para el módulo de comunicación actual, antes de la hora de inicio de un siguiente intervalo de comunicación, se aplica la siguiente fórmula de cálculo:
Figure imgf000005_0001
La etapa 40 de determinación del tiempo de espera Attk va seguida de una etapa 42 de espera real, cuya duración es igual al tiempo de espera Attk determinado.
A continuación, el módulo de comunicación Mk entra en una fase de comunicación de transmisión y recepción 44, durante un intervalo de tiempo de comunicación de duración predeterminada dt.
Por ejemplo, en una realización, el módulo de comunicación de corriente Mk transmite un mensaje que contiene información de medición de corriente y/o tensión al dispositivo concentrador en una comunicación punto a punto mediante el protocolo ZigBee Green Power y, a continuación, espera un mensaje de confirmación ACK del dispositivo concentrador.
En funcionamiento nominal, durante el intervalo de tiempo de duración dt, el módulo de comunicación actual transmite un mensaje, espera y recibe un mensaje de acuse de recibo relativo al mensaje transmitido.
Por supuesto, es posible enviar varios mensajes durante el intervalo de tiempo de comunicación previsto.
En la siguiente etapa de verificación de acuse de recibo 46 se comprueba si se ha recibido el o cada uno de los mensajes de acuse de recibo previstos.
Si la comprobación es positiva, es decir, si la comunicación por radio ha funcionado, la etapa 46 va seguida de una etapa de comparación 48 para comprobar si el valor de la variable Contador es superior a cero.
Si el valor de la variable Contador es estrictamente mayor que cero, la etapa 48 es seguida por una etapa 50 de decremento de la variable Contador por un valor entero de decremento predeterminado Dec. Por ejemplo, el valor Dec es igual a 1.
Después de la etapa 50, el procedimiento vuelve a la etapa 34 descrita anteriormente.
Si el valor de la variable Contador es igual a 0, se deja sin cambios y la etapa 48 es seguida por la etapa 34 descrita anteriormente.
En caso de verificación negativa en la etapa 46 de verificación del acuse de recibo, es decir, en caso de colisión o interferencia, la etapa 46 va seguida de una etapa 52 de comparación del valor de la variable Contador con el valor máximo predeterminado MaxCnt, a fin de determinar si el valor de la variable Contador es estrictamente inferior a MaxCnt.
Si el valor de la variable Contador es estrictamente inferior al valor MaxCnt predeterminado, la etapa de comparación 52 va seguida de una etapa 54 de incremento del valor de la variable Contador en un valor de incremento predeterminado Inc. Por ejemplo, Inc=2.
Preferentemente, el valor de incremento Inc es diferente del valor de decremento Dec, para hacer que el valor de la variable Contador evolucione asimétricamente en función de la recepción o no de un mensaje de acuse de recibo. Ventajosamente, esto evita permanecer en situaciones de colisión cíclicas no continuas, por ejemplo en caso de colisión cada dos periodos.
En una realización ventajosa, el valor de incremento es mayor que el valor de decremento.
A la etapa 54 le sigue la etapa 34 descrita anteriormente.
Si el valor de la variable Contador es igual al valor MaxCnt predeterminado, entonces la etapa 52 es seguida por la etapa 34 descrita anteriormente. De este modo, si el módulo de comunicación actual no ha recibido un acuse de recibo en respuesta al envío del primer mensaje, el valor de la variable Contador permanece inalterado.
Aplicando el procedimiento descrito anteriormente, tan pronto como el valor de la variable Contador sea diferente del valor máximo predeterminado MaxCnt, el tiempo de espera del módulo de comunicación actual se elige igual al periodo AT, sin añadir un tiempo de espera aleatorio adicional Jitter.
Ventajosamente, el procedimiento descrito en una de sus realizaciones permite inicializar un sistema que comprende una pluralidad de módulos de comunicación desde su instalación, sin una fase previa de determinación de las ranuras de comunicación asociadas a cada uno de los nodos durante la puesta en servicio.
De hecho, el procedimiento de comunicación propuesto permite una convergencia automática, ya que cada módulo de comunicación se adapta para encontrar una franja horaria de comunicación sin colisiones.
Ventajosamente, en caso de recepción con éxito, los intervalos de tiempo se repiten periódicamente, siendo el tiempo de espera entre dos intervalos de tiempo igual a AT.
Para mejorar aún más la comunicación entre los módulos de comunicación, limitando al mismo tiempo la duración de la escucha de los mensajes de acuse de recibo en cada módulo de comunicación, se propone, en un modo de realización, para cada módulo de comunicación alimentado eléctricamente por una red de suministro de energía eléctrica, cronometrar la transmisión de los mensajes en función de la frecuencia de la corriente alterna suministrada por esta red, con el fin de reducir el riesgo de deriva temporal.
La figura 5 ilustra esquemáticamente una parte de un módulo de comunicación Mk conectado mediante un bus de transmisión 60 a una red de alimentación eléctrica R, que proporciona una tensión alterna, en uno o varios conductores de fase. Por tanto, la red de suministro es monofásica o trifásica.
El módulo Mk dispone de una unidad 62k para la entrada de tensión alterna de la red, por ejemplo tensión de 50 Hz, y de una unidad 64k para la conversión analógico/digital de una sola fase de la alimentación de red.
Por ejemplo, cuando la red de alimentación es monofásica, la tensión monofásica se selecciona como tensión de referencia.
Cuando la red de alimentación es trifásica con tres conductores de fase y un conductor neutro, la tensión de la primera fase, indicada V1, se selecciona como tensión de referencia. Alternativamente, se utiliza la tensión de la segunda o tercera fase.
La unidad de conversión analógico/digital 64k proporciona muestras de tensión digital V1 a una unidad de detección de periodo de cadencia 66k adaptada para realizar cálculos y enviar un impulso de cadencia 68 a la unidad de transmisión/recepción de radio 10k.
Por ejemplo, se emite un impulso de cadencia 68 cada 10 ms a una frecuencia de alimentación de 50 Hz.
Un primer valor de umbral de tensión superior Vmax y un segundo valor de umbral de tensión inferior Vmin se proporcionan por adelantado y se almacenan.
El primer valor umbral de tensión Vmax es un valor positivo, y el segundo valor umbral de tensión Vmin es un valor negativo. Por ejemplo, estos valores están entre -80V y 80V. En una realización, Vmin=-Vmax.
Ventajosamente, los mismos valores de umbral de tensión Vmax y Vmin se almacenan en cada uno de los módulos de comunicación Mi a Mn del sistema 1, con el fin de garantizar la sincronización entre estos módulos.
La figura 6 es un sinóptico de las principales etapas de cálculo implementadas por la unidad de detección del periodo de cadencia en una realización.
En una primera etapa de inicialización 70, un contador de sincronización CounterSync se inicializa a cero, y dos variables de estado booleanas, llamadas WasPositive y WasNegative se inicializan en FALS0.
En la etapa de recepción de la muestra de tensión 72, se recibe un valor de tensión V.
El valor de tensión V se compara en la etapa de comparación 74 con el primer valor umbral superior de tensión Vmax. Si V es mayor que Vmax, la etapa 74 va seguida de una etapa 76 en la que la variable booleana WasPositive se establece como VERDADER0.
La etapa 76 va seguida de una etapa 78 en la que se comprueba si la variable booleana WasNegative es igual a VERDADER0. En caso de una comparación positiva en la etapa 78, esta etapa va seguida de una etapa 80 en la que la variable booleana WasNegative se establece como FALS0 y el contador de sincronización CounterSync se incrementa en 1.
Si la comparación es negativa en la etapa 78, esta etapa va seguida de la etapa 72 descrito anteriormente.
Si el valor de tensión V es inferior a Vmax, la etapa 74 va seguida de una etapa 82 de comparación de la tensión V con el segundo valor umbral de tensión inferior Vmin.
Si V es mayor que Vmin, la etapa 82 es seguida por la etapa 72 descrita anteriormente.
Si V es menor que Vmin, la etapa 82 va seguida de una etapa 84 en la que la variable booleana WasNegative se establece como VERDADER0.
La etapa 84 va seguida de una etapa 86 en la que se comprueba si la variable booleana WasPositive es igual a VERDADER0. En caso de una comparación positiva en la etapa 86, esta etapa es seguida por una etapa 88 en la que la variable booleana WasPositive se establece como FALS0 y el contador de sincronización CounterSync se incrementa en 1.
Si la comparación es negativa en la etapa 86, esta etapa va seguida de la etapa 72 descrita anteriormente.
Las respectivas etapas 80 y 88 van seguidas de una comparación 90 del contador de sindronización con un valor de contador de período de cadencia CP representativo de un número de cambios de valor de estado con respecto a los valores umbral de tensión superior e inferior que definen un período de transmisión.
El valor del contador del periodo de cadencia está predeterminado, por ejemplo, mayor que 10, preferiblemente 500. Si en la etapa de comparación 90, el contador de sincronización es mayor o igual que el valor del contador de periodo de cadencia CP, se emite un impulso de cadencia en la etapa 92, y el contador de sincronización se reinicia en la etapa 94. De lo contrario, la etapa 90 va seguida de la etapa 72 descrita anteriormente.
A la etapa 94 le sigue la etapa 72 descrita anteriormente.
Por supuesto, son posibles diversas variantes de implementación de una unidad de detección del periodo de cadencia.
Cabe señalar que el procedimiento de sincronización descrito con referencia a la figura 6 se aplica para limitar la deriva del reloj horario y permite mejorar la red de comunicación formada por el dispositivo concentrador y los módulos de comunicación. La mejora es efectiva independientemente del procedimiento de selección de las franjas horarias de comunicación asociadas a cada módulo de comunicación.
La figura 7 muestra esquemáticamente la evolución de la tensión seleccionada en función del tiempo en un primer gráfico G1 , así como el primer valor umbral de tensión Vmax y el segundo valor umbral de tensión Vmin.
Debajo del gráfico G1 hay dos gráficos G2 y G3 que representan los valores de las variables booleanas WasPositivo y WasNegativo en función del tiempo, a lo largo de varios subperíodos temporales.
Finalmente, un último gráfico G4 representa el valor del contador de sincronización CounterSync correspondiente a cada subperiodo.
Los gráficos G1 a G4 están alineados con respecto al eje de las abscisas (eje temporal) que tiene, en el ejemplo de la figura 7, cinco subperíodos SP1 a SP5 , incrementándose el contador de sincronización en cada uno de los subperíodos, correspondiendo cada subperíodo a un cambio de estado de la señal de tensión con respecto a los valores umbral de tensión Vmáx y Vmin.
Ventajosamente, cada módulo de comunicación implementa dicha unidad de detección del periodo de cadencia basándose en el mismo valor de tensión obtenido de la red de alimentación, lo que permite sincronizar los módulos de comunicación y limitar la deriva del reloj.
Además, ventajosamente, la implementación de una unidad de este tipo, para cada módulo de comunicación alimentado con electricidad por la red de distribución, permite mantener la sincronización de los módulos de comunicación incluso en caso de desconexión del dispositivo concentrador.
Sin embargo, en algunas instalaciones, no todos o algunos de los módulos de comunicación son alimentados por la red de alimentación, sino que estos módulos comprenden una fuente de alimentación autónoma.
En este caso, como alternativa, se prevé enviar información de sincronización o resincronización a los módulos de comunicación conectados desde el dispositivo central.
En esta realización alternativa, el dispositivo concentrador utiliza la comunicación bidireccional con cada uno de los módulos de comunicación.
El dispositivo concentrador utiliza su propio reloj interno, o un reloj externo, para calcular, al recibir un mensaje de un módulo de comunicación Mk determinado, un desfase temporal At, positivo o negativo, que el módulo de comunicación Mk aplicará en una transmisión posterior.
El desfase, con un signo asociado para indicar si se trata de un adelanto o un retraso, es enviado por el dispositivo concentrador al módulo de comunicación, preferentemente en el mensaje que contiene el acuse de recibo ACK. El módulo de comunicación Mk receptor puede entonces extraer esta información de desfase del mensaje recibido y almacenarla para aplicar el desfase indicado en una transmisión posterior.
Se trata de un procedimiento de sincronización maestro-esclavo en una red de topología en estrella, en la que el dispositivo maestro es el dispositivo concentrador.
Además, el dispositivo concentrador puede, por el mismo procedimiento de envío del desfase At a aplicar, enviar instrucciones para reorganizar el orden de las franjas horarias de comunicación asociadas a los módulos de comunicación, con el fin de agrupar temporalmente las transmisiones de información de medición correlacionadas. Por ejemplo, en una aplicación, es interesante agrupar la información de corriente transmitida por un primer módulo y la información de temperatura transmitida por un segundo módulo, realizándose las mediciones correspondientes sustancialmente al mismo tiempo, con el fin de obtener esta información, correlacionada, con algunos milisegundos de diferencia.
En otra realización, algunos de los módulos de comunicación de un sistema de comunicación son alimentados por fuentes de energía autónomas, y otros módulos son alimentados por una red de suministro de energía eléctrica. En esta realización, las diversas realizaciones descritas anteriormente se combinan para permitir que cada módulo de comunicación determine los intervalos de comunicación optimizados para evitar posibles colisiones o interferencias.

Claims (13)

REIVINDICACI0NES
1. Procedimiento de comunicación por radio en un sistema que comprende una pluralidad de módulos de comunicación (Mi , ...,Mn), siendo cada módulo de comunicación (Mi , ..., Mn) capaz de obtener al menos un valor físico medido y de transmitir un mensaje que encapsula dicho al menos un valor físico medido a un dispositivo concentrador (C) de acuerdo con un protocolo de comunicación por radio dado, siendo la transmisión del mensaje llevada a cabo durante un intervalo de tiempo de comunicación definido por una hora de inicio y una hora de fin, separándose un tiempo de espera entre dos intervalos de tiempo de comunicación sucesivos del mismo módulo de comunicación (Mi , ...,Mn),
cada módulo de comunicación (Mi , ...,Mn) de la pluralidad de módulos de comunicación calcula (40) el tiempo de espera entre dos intervalos de tiempo de comunicación sucesivos de dicho módulo de comunicación en función de un contador, tomando dicho contador un valor inicial igual a un valor máximo predeterminado,
tras una transmisión de mensaje y una recepción de un mensaje de acuse de recibo, correspondiente al mensaje transmitido por dicho módulo de comunicación, desde el dispositivo concentrador (C), cuando el valor del contador es estrictamente positivo, el valor del contador se disminuye (50) en un valor de decremento predeterminado,
siendo el tiempo de espera calculado (36, 38, 40) igual a una duración predeterminada del período de comunicación si el valor del contador es diferente del valor máximo predeterminado, o a dicha duración del período de comunicación más una duración adicional aleatoria si el valor del contador es igual al valor máximo predeterminado.
2. Procedimiento de comunicación según la reivindicación 1, en el que, tras una transmisión de mensaje y en ausencia de recepción de un mensaje de acuse de recibo del dispositivo concentrador (C) durante un intervalo de comunicación, si el valor del contador es estrictamente inferior al valor máximo predeterminado, el valor del contador se incrementa (54) en un valor de incremento predeterminado.
3. Procedimiento de comunicación según la reivindicación 2, en el que el valor de decremento es diferente del valor de incremento.
4. Procedimiento de comunicación según la reivindicación 1, que comprende, tras una transmisión de mensaje y una recepción, por un módulo de comunicación (Mi ,...,Mn), de un mensaje de acuse de recibo correspondiente del dispositivo concentrador (C), una etapa, implementada por dicho módulo de comunicación receptor (Mi ,...Mn), de extracción del mensaje de acuse de recibo de un valor de desfase temporal At, positivo o negativo, a aplicar en el momento de una transmisión posterior.
5. Procedimiento de comunicación según una cualquiera de las reivindicaciones i a 4, implementado por cada módulo de comunicación (Mk) alimentado por una red de distribución de tensión eléctrica alterna (R) de frecuencia dada, que comprende además una etapa de detección del periodo de cadencia en función de dicha frecuencia.
6. Procedimiento de comunicación según la reivindicación 5, que comprende recibir (72) valores de tensión de alimentación, y para cada valor de tensión, cuando dicho valor es mayor que un primer valor umbral de tensión predeterminado (Vmax) o menor que un segundo valor umbral de tensión predeterminado (Vmin), incrementar (80, 82) un contador de sincronización.
7. Procedimiento de comunicación según la reivindicación 6, en el que cuando el contador de sincronización alcanza un valor de contador de periodo de cadencia predeterminado, se transmite un pulso de cadencia (92), sirviendo dicho pulso de cadencia para determinar la hora de inicio del intervalo de tiempo de comunicación del módulo de comunicación (Mi ,...,Mn).
8. Programa informático que comprende instrucciones para llevar a cabo las etapas de un procedimiento de comunicación por radio en un sistema que comprende una pluralidad de módulos de comunicación según las reivindicaciones i a 7 tras la ejecución del programa por un procesador de un dispositivo programable de un módulo de comunicación.
9. Sistema de comunicación por radio que comprende una pluralidad de módulos de comunicación (Mi , ...,Mn) y un dispositivo concentrador (C), siendo cada módulo de comunicación (Mi , ..., Mn) capaz de obtener al menos un valor físico medido y de transmitir un mensaje que encapsula dicho al menos un valor físico medido al dispositivo concentrador (C) de acuerdo con un protocolo de comunicación por radio dado, siendo la transmisión del mensaje llevada a cabo durante un intervalo de tiempo de comunicación, definido por una hora de inicio y una hora de fin, un tiempo de espera que separa dos intervalos de tiempo de comunicación sucesivos del mismo módulo de comunicación (Mi , ...,Mn),
cada módulo de comunicación (Mi , ...,Mn) de la pluralidad de módulos de comunicación comprende una unidad adaptada para calcular el tiempo de espera que separa dos intervalos de tiempo de comunicación sucesivos de dicho módulo de comunicación en función de un contador, tomando dicho contador un valor inicial igual a un valor máximo predeterminado,
estando el módulo de comunicación configurado para, tras una transmisión de mensaje y una recepción de un mensaje de acuse de recibo correspondiente al mensaje transmitido por dicho módulo de comunicación, desde el dispositivo concentrador (C), cuando el valor del contador es estrictamente positivo, disminuir el valor del contador (50) en un valor de disminución predeterminado,
siendo el tiempo de espera igual a la duración del periodo de comunicación predeterminado si el valor del contador es diferente de dicho valor máximo predeterminado, o a dicha duración del periodo de comunicación más una duración adicional aleatoria si el valor del contador es igual al valor máximo predeterminado.
10. Sistema de comunicación según la reivindicación 9, en el que, cada módulo de comunicación está configurado para, tras una transmisión de mensaje y en ausencia de recepción de un mensaje de acuse de recibo del dispositivo concentrador (C) durante un intervalo de comunicación, si el valor del contador es estrictamente inferior al valor máximo predeterminado, incrementar el valor del contador en un valor de incremento predeterminado.
11. Sistema de comunicación según las reivindicaciones 9 ó 10, en el que cada módulo de comunicación (M-i ,...,Mn) es un módulo de medida de valores eléctricos de una instalación eléctrica.
12. Sistema de comunicación según una de las reivindicaciones 9 a 11, en el que al menos un módulo de comunicación (Mk) está alimentado por una red de distribución de tensión eléctrica alterna de una frecuencia determinada, y en el que cada módulo de comunicación (Mk) alimentado por la red de distribución implementa una detección del periodo de cadencia en función de dicha frecuencia y una determinación de una hora de inicio del intervalo de tiempo de comunicación en función de dicho periodo de cadencia.
13. Sistema de comunicación según una de las reivindicaciones 9 a 11, en el que al menos un módulo de comunicación (M-i ,...,Mn) está adaptado para recibir un mensaje de acuse de recibo del dispositivo concentrador (C) y para extraer del mensaje de acuse de recibo un valor de desfase temporal At, positivo o negativo, a aplicar a una transmisión posterior por dicho módulo de comunicación (M-i ,...,Mn).
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