JP7253530B2 - データを配布する方法 - Google Patents

Description

本発明は、請求項１のプリアンブルに記載の通信システムにおいてデータ、特に更新プログラムデータ、を配布する方法と、通信システムと、計量ユニットと、に関する。

計量ユニット、例えば、センサー、消費量メーター、または、スマートホームコントローラの構成要素などといったもの、からのデータ送信は、日常の使用において、ますます重要となっている。計量ユニットの重要な応用分野の一つは、スマートメータとしても知られる、インテリジェント消費量メーターの使用である。これらは、通常、例えば、エネルギー、電気、ガス、または水の供給ネットワークに組み込まれた消費量メーターであり、実際の消費量をそれぞれの接続ユーザに示し、通信ネットワークを使用してプロバイダーに当該消費量のデータを送信する。インテリジェントな消費量メーターは、人手によるメーター読み取りがもはや必要ではなく、プロバイダーによる実際の消費量に従った短期間の課金が実施され得る、という利点をもたらす。短期間の読み取り間隔は、ひいては、エンドカスタマーの料金と、電気の取引価格の展開と、の間のより正確な連関を可能にする。供給ネットワークも、より効果的に利用されることが大幅に可能となる。

汎用的な消費量メーターは、通常、得られた計量データを、データパケットまたはデータメッセージの形態で、例えばＳＲＤ（Ｓｈｏｒｔ Ｒａｎｇｅ Ｄｅｖｉｃｅ）またはＩＳＭ（Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ，Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ，Ｍｅｄｉｃａｌ）の周波数範囲にある無線通信リンクを介して、上位のデータコレクタ（例えば、集線機、ネットワークのノードポイント、またはプロバイダーのコントロールセンター）に送信する。データメッセージは、通常、複数のデータパケットから構成される。ＳＲＤまたはＩＳＭの周波数範囲は、ラインセンスフリーであって、使用に関しては、周波数管理の一般的な承認のみが必要とされる、という利点をもたらす。しかし、この種の周波数範囲では、ガレージドアのコントローラ、乳児モニタ、警報システム、ＷＬＡＮ、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ、煙警報器などといった幅広い技術的装置に使用される頻度に起因して、干渉が頻繁に発生し得るという問題が存在する。

インテリジェント消費量メーターの場合、前記メーターは通常バッテリーで制御されて、可能なメンテナンス間隔が最も長いことが想定されるため、一方では、エネルギー消費が、他方では、動作上の信頼性が、決定的に重要である。消費量メーターの、故障なしで、かつ、信頼性の高い動作を保証可能とするためには、ファームウェア更新と呼ばれる、時々のプログラム更新が消費量メーターに必要とされる。この種のファームウェア更新は、通常は更新プログラムデータからなり、更新プログラムデータは、中心的には遠隔メンテナンスを介して、すなわち、例えば無線通信リンクを介して、多数の消費量メーターに送信されるようになりつつある。送信品質および送信継続時間に関しては、無線通信リンクを介した多大なプログラムデータパケットの送信が、とりわけ、問題となり得るが、それぞれの消費量メーターが、プログラム更新のため、データコレクタによって個々に、かつ、特定の時間に、首尾よくコンタクトされなければならず、また、送信周波数または周波数チャネルの占有（デューティーサイクル）に関して法的な制限が存在するためである。

最も近い従来技術
欧州特許公報 ＥＰ ２ ８４８ ００５ Ｂ１は、データロガーまたはデータコレクタと、複数の消費量メーターと、を伴う通信システム内で更新プログラムデータを配布する方法を記載している。更新プログラムデータは、ここではデータセグメントに分割される。各ケースにおけるデータコレクタは、消費量メーターごとに、専用の更新セッション、すなわちユニキャストのセッション、を開き、ここでは、全てのデータセグメントをそれぞれの消費量メーターに着実に送信する。次に、消費量メーターは、全ての受信データセグメントの受信を通知(アック)し、それにより、データコレクタは、どのデータセグメントが受信され、どれが受信されていないかを示す情報を受信する。したがって、データコレクタは、全てのデータセグメントが送信されるまで、残りの、まだ送信されていないデータセグメントを送信することができる。消費量メーターが全てのデータセグメントを受信すると直ちに、データコレクタは、次の消費量メーターとの専用の更新セッションを開く。送信されるデータセグメントは、その他の消費量メーターが同時にデータセグメントを受信することができる場合、すなわち、範囲内であってそして同時に同じ周波数で受信している場合、これらの消費量メーターよるそれぞれの専用の更新セッションにおいても受信可能である。データコレクタは、消費量メーターごとに専用の更新セッション、すなわち、その消費量メーターのためだけに作成されたセッションを開く必要があるため、このことは、時間要件および周波数占有継続時間の点において、不利な点を有する。例えば、データコレクタは、まず、各消費量メーターに首尾よく接続し、そして、複数の送信ステップにおいて、全てのデータセグメントを送信しなければならない。複数のデータセグメントを多数の消費量メーターに送信することに付随する時間要件は、相応に高い。さらに、専用の更新セッションは、正確に定められた頻度を伴っており、前記消費量メーター同士は恐らくは異なる周波数チャネルを介して通信するので、この専用の更新セッション以外で受信するように意図されている他の消費量メーターへのデータセグメントの送信確率は低い。したがって、データセグメントの大部分は、消費量メーターに固有の更新セッションを介して送信される。このことは、更新プログラムデータの配布およびプログラム更新全体の実施に関し、長期の周波数占有継続時間、および、かなりの全体的な時間要件をもたらす。消費量メーターは、さらに、他の更新セッションからの更新プログラムデータがあればそれを受信できるように、自身の更新セッション以外に、より長い受信可能時間を有さなければならない。これは、ひいては、比較的高いエネルギー消費を招く結果となる。

本発明の目的は、通信システム内でデータを配布するための新規の方法であって、データが、確実に、時間およびエネルギーの点で効率的に、かつ短い周波数占有継続時間で送信され得る方法を提供することである。

上記の目的は、請求項１および従属請求項の全体的な教示によって達成される。本発明の妥当な設計は従属請求項において請求されている。本発明に係る方法では、データ、特に更新プログラムデータが、通信システム内でデータコレクタから計量ユニットのグループに配布される。通信システムは、特には、例えば電気、水、または熱量メーターなどといった消費量メーターであって、各ケースで配給された媒体の消費量を計測するために設けられた複数の計量ユニットと、また、特には、消費量から導出される、個々の計量ユニットの消費量データを取得するための、少なくとも一つのデータコレクタと、を備える。各計量ユニットは、この目的のために、通信モジュールと、時間基準または周波数基準器と、を有し、また、プログラムデータに基づいて、または、プログラムデータの使用によって、計量ユニットを動作させる少なくとも一つのプロセッサまたはマイクロコントローラを有する。データは、データコレクタと、少なくとも計量ユニットのグループの一部と、の間の共通更新セッション内において配布される。したがって、データは、個々の計量ユニットとのデータコレクタの専用のセッションで送信されるのではなく、代わりに、好ましくはグループ内の全ての計量ユニットに、同時に送信される。これを行うために、データは、まず、データメッセージと呼ばれる一連のデータパケットに詰められる。計量ユニットのグループに共通の同期シーケンスが、少なくとも部分的には共通の配布セッション内において、定めることが可能な送信周波数を介して、データコレクタによって送信される。同期シーケンスは、ここでは、計量ユニットのグループ内の各計量ユニットの周波数基準器が、セッションまたは配布セッション内、特には更新セッション内、において、送信された同期シーケンスと同期されるように、その寸法が決定される。周波数基準器の同期は、データコレクタの信号帯域幅が計量ユニットの受信ウィンドウ内になるように、例えば、受信キャリア周波数と、データコレクタのキャリア周波数または集線機のキャリア周波数と、の同期、または、計量ユニットの受信フィルタの同期が含まれる。例えば周波数推定が行われてよく、その場合、その周波数がその結果得られる周波数誤差に基づいて調整されるか、キャリア周波数がそれに応じて調整されてよい。データコレクタと、計量ユニットのグループと、の間の共通セッションは、さらに、定められた送信時間にデータコレクタによってデータが送信されて、グループ内の計量ユニットによって受信されるように、構成される。本発明に係る方法により、これから行われるデータコレクタによるデータの配布が、同期シーケンスを用いて計量ユニットに通信される。計量ユニットは、ここで、特にはデータコレクタによって定められた送信周波数を介して、送信された同期シーケンスを能動的に探索する。その結果、全ての計量ユニットは、定められた送信周波数を初期に認識でき、同期シーケンスに基づいて同期され得る。さらに、通信モジュールは、それに応じて、送信周波数および送信時間に関して設定される。これにより、データが、確実かつ基本的には同時に、通信モジュールに送信されることが保証される。さらに、グループ内の全ての計量ユニットに対して一つのみの、または、少なくとも全部よりかはかなり少数の、セッションまたは更新もしくは配布セッション、をデータコレクタが開くだけでよいので、配布が時間効率的に行われる。それにより、配布プロセス全体の間における計量ユニットまたは通信モジュールの受信可能時間は、大幅に短縮され、その結果、それらのエネルギーが節減され得る。データまたは更新プログラムデータの全体を送信するのに必要とされる周波数占有継続時間は、それに応じて全体として大幅に短くなる。

好ましくは、データは、更新プログラムデータ、例えば、ファームウェア更新のもの、または、消費量データ、同期データ、もしくは、時間データなどである。

同期シーケンスは、共通セッション内において適宜修正され得る。好ましい態様においては、同期シーケンスは、セッションの終わりに向かって短くされる。その結果、同期シーケンスは、例えば同期の成功に続いて、すなわち、グループ内の全ての計量ユニットによって同期シーケンスが受信されて全ての計量ユニットが同期された後において、例えば時間基準または周波数基準に対する小さな調整のみを次いで実行するために、短くされ得る。

後続の送信では、それに応じて、利用可能な送信時間期間または送信ボリュームで、より多くのデータのデータパケットが送信され得る、すなわち、データまたは更新プログラムデータと、同期シーケンスと、の比が、セッションまたは更新セッションの終わりに向かって増大される。

計量ユニットの受信帯域は、好ましくは狭帯域範囲内にある。一つの好ましい設計によれば、それぞれの計量ユニットの受信帯域は、２５ｋＨｚ未満であって、好ましくは２０ｋＨｚ未満、好ましくは５ｋＨｚ未満、好ましくは３ｋＨｚ未満、特に好ましくは２ｋＨｚ未満である。帯域幅は、好ましくは、ＥＴＳＩ ＥＮ ３００ ２２０－１ Ｖ３．１．１標準（２０１７年２月時点）に従って決定され得る。

それぞれの計量ユニットの受信帯域と、前記計量ユニットの周波数基準器の周波数許容偏差と、における比率は、適切には１未満であって、好ましくは０．５未満、特に好ましくは０．３未満であり得る。

データコレクタの送信周波数は、それぞれの計量ユニットによって、例えば周波数走査および／または周波数推定を通じて、認識され得る。

ここでは、データは、好ましくは、ブロードキャストで、すなわち一つの送信機から全ての可能性のある受信機に送信されるか、または、マルチキャストで、すなわち一つの送信機から選択された受信機グループに、送信される。ここでは、マルチキャストにおける選択は、例えばそれぞれの計量ユニットの装置固有のＩＤ番号に基づいて、データコレクタによってなされ得る。

方法は、同期シーケンスを用いて計量ユニットの周波数基準器または時間基準装置を同期することを適宜含むことができる。

時間情報は同期シーケンスに適宜に割り振られ得るし、通信モジュールはこの時間情報に基づいて第２の送信時間を決定することができる。例えば、異なる同期シーケンスがこの目的のために用いられ得るし、また時間情報はデータ量として同期シーケンスに付加され得る。さらに、例えば、時間、基準時間、基準周波数、ＩＤ番号、更新プログラムデータの範囲およびタイプなどのさらなる情報が、同期シーケンスに割り振られ得る。さらに、それぞれの同期シーケンス間の時間間隔は、これから行われる、データパケットまたはデータパケットの一部の送信を知らせることにも役立つことができる。

計量ユニットは、さらに、完了した同期に続いて同期通知を生成することができ、それをデータコレクタに送信することが、当該データコレクタに関連する計量ユニットの周波数基準器の成功した同期を通信するために、できる。これは結果として、データコレクタが、グループ内の何台の計量ユニットが同期シーケンスを受信したかを示す情報を常に受信し、それに応じて、グループ内の全ての計量ユニットが同期シーケンスを受信するまで、すなわち、グループ内の全ての計量ユニットが同期されるまで、必要とされる回数だけ同期シーケンスを送信する、という利点をもたらす。ここでも、その結果として送信信頼性が追加的に増大される。

第２の送信時間は、好ましくは、送信されるべきデータパケットをデータコレクタが送信する、複数の時間的に連続した送信時間を含む。その結果、配布されるべきデータパケットは、徐々に送信され得るし、それにより、関連する周波数帯域の占有継続時間または最大許容デューティーサイクルにおける法的規制への遵守を保証する。

パイロット同期シーケンスは、データパケットおよび／または一連のデータパケットに、適宜、割り振られ得る。パイロット同期シーケンスは、ここでは、例えば、引き受けられ得る送信周波数、周波数基準器、受信ウィンドウなどの微調整に基づいた時間および／または送信周波数情報を包含し、プリアンブルまたはビーコンの形態内の、短い同期シーケンスを表す。

さらに、データパケットおよび／または一連のデータパケットは、散在するパイロット同期シーケンスと交互に送信され得るし、そのため、データ送信中にも継続的に微調整が実行され得る。その結果、送信の信頼性が追加的に増大される。

本発明の一つの好ましい設計によれば、計量ユニットは、受信されたデータパケットまたはデータパケットの一部、すなわち不完全に受信されたデータパケット、を受信後に保存できるデータメモリを有することができる。実際的には、データパケットまたはデータパケットの部分は、送信後に、例えばプロセッサ（組み合わせ）を用いて、データメモリ内で組み立てられ得る。

本発明に係る方法は、
－ 受信されたデータパケットに基づいて計量ユニットにより受信通知を生成し、それぞれの通信モジュールによって受信通知をデータコレクタに通信する、ステップと、
－ 通信モジュールの受信通知と、送信されるべきデータパケットと、の間のデータ同期をデータコレクタによって行うステップと、
－ それぞれの通信モジュールによってまだ受信されていないデータパケットのみが送信されるように、送信されるべきデータパケットをデータ同期に基づいて再配置するステップと、
をさらに含むことができる。
これにより、データコレクタが、データパケットの送信に続いて通信モジュールから応答または通知を受信し、この通知により、どのデータパケットが首尾よく受信されたかを知らされ、それによりデータコレクタが、首尾よく受信されたデータパケットと、送信されるべきデータパケットとの間のデータ同期を行うことが保証される。データパケットの送信ステータスは、グループ内のそれぞれの計量ユニットからデータコレクタに継続的に通信される。

計量ユニットは、完了した受信に続いて、データパケットの一部、データパケット、または、一つ以上の連続データパケットを、適宜、補完することができ得る。例えば、計量ユニットは、それらを組み立てまたは結合して、更新プログラムデータにすることができる。そして、計量ユニットは、更新プログラムデータを用いて、それらのファームウェアまたはそれらのプログラムデータ、すなわち、それらのプロセッサまたはマイクロコントローラのプログラム可能な内容、を更新することができる。

本方法のさらなる設計によれば、データパケットは、散在する送信休止と交互に送信され得る。これにより、例えば、限られた時間の間において発生する干渉源によって計量ユニットの通信モジュールが一時的に損なわれてしまい、いかなる場合でも通信モジュールとデータコレクタとの間で通信が行われない一つまたは複数の送信休止の継続時間の間に送信または発信が行われない場合に、エネルギーが節減される。

さらに、休止は、それぞれの計量ユニットの受信可能時間の間に設けられ得る。これにより、例えば受信が一時的に干渉源によって損なわれる場合に、全体的な受信可能時間が短縮され得る。これにより、エネルギー要件が所定範囲に低減され得る。

特定の周波数範囲内のそれぞれの周波数の送信品質は、データコレクタによって適宜認識され得るし、送信周波数の選択が、測定された送信周波数に基づいて、定められ得る。送信品質は、例えば干渉源検出、例えばそれぞれの送信周波数における信号対雑音比の測定または信号電力測定に基づいたもの、を介して、認識され得る。これにより、送信周波数は、可能な限り最高の送信品質を有する周波数が選択されるように、定めら得る。

計量ユニットは好ましくは、同期シーケンスの受信のために、少なくとも３回、好ましくは少なくとも５回、特に好ましくは少なくとも１０回、受信周波数を調整する。

さらに、データは、異なる周波数のユニキャストでも配布され得る、例えば、データコレクタは、計量ユニットのグループ内の少なくとも一つの計量ユニットとの間において、この計量ユニットが、データを受信していない、または、共通ブロードキャストセッションを介して完全にデータを受信することができなかった場合に、追加の専用セッションを実行することができる。ここでは、追加的なユニキャストのデータセッションは、好ましくは、周波数がそれぞれの計量ユニットの送信状況に適合可能となるように、異なる周波数で実行される。

同期シーケンスは、ユニキャストでも、適宜に、送信され得る。しかし、これは、非常に短い同期シーケンスを含む。さらに、共通同期シーケンスは、ユニキャストにおける同期シーケンスの少なくとも３倍、好ましくは少なくとも１０倍、特に好ましくは少なくとも２０倍の長さになるように、計量ユニットのグループの共通セッション内において寸法が設定され得る。

さらに、同期シーケンスは、ひとまとめに、すなわち休止なしで、送信され得る。その結果、計量ユニットによる同期シーケンス受信の確率が、ある範囲に、増大される。

本発明は、副次的には、データが好ましくは本発明に係る方法に従って配布される通信システムも特許請求し、通信システムは、特には消費量メーターであって各ケースにおいて配給された媒体の消費量を計測するように配置される、複数の計量ユニットと、例えば、消費量から導出される消費量データを取得して転送し、および／または、更新プログラムデータを配布するための、データコレクタと、を有する。ここで、各計量ユニットは、通信モジュールおよび周波数基準器を備えており、また、プログラムデータに基づいて、または、プログラムデータの使用によって、計量ユニットを動作させるプロセッサ、マイクロコントローラなども備える。計量ユニットおよびデータコレクタは、通信ネットワーク内に配置される。データコレクタは、ここでは、例えば更新プログラムデータなどといったデータを、通信システムを介し、計量ユニットのグループに共通であるセッションまたは更新セッション内において、送信周波数で送信するように、構成される。計量ユニットに共通の同期シーケンスは、共通セッション内においてデータコレクタによって適宜送信される。同期シーケンスは、計量ユニットのグループ内の各計量ユニットの周波数基準器が、セッションまたは更新セッション内で送信された同期シーケンスと同期され得るように、寸法が設定され、すなわち、周波数基準器それぞれの許容偏差（水晶誤差）に関して十分に長く選択される。

さらに、本発明は、好ましくは本発明に係る方法を用いて、データを受信および／または送信するように構成される、計量ユニット、特に消費量メーターも特許請求する。これを行うために、計量ユニットは、通信モジュールと、周波数基準器と、好ましくは、プログラムデータに基づいて、または、プログラムデータの使用によって、計量ユニットを動作させるプロセッサと、を備える。ここで、計量ユニットは、例えばデータコレクタなどの送信機によって送信された同期シーケンスを、受信周波数を介して受信することができる。計量ユニットは、同期シーケンスの受信のために、少なくとも３回、好ましくは少なくとも５回、特に好ましくは少なくとも１０回、受信周波数を調整するように動作させられ、受信周波数の調整は、例えば周波数基準器および／または通信モジュールを介してなされ得る。データは、ここでは、ブロードキャストおよび／またはマルチキャストで、好ましくは、送信もしくは発信、および／または受信される。

以下において、図面を参照して本発明の適切な設計が詳細に説明される。

各々のケースにおいて通信モジュールを用いてデータコレクタと通信する複数の消費量メーターについての実質的に簡略化された概略図。 本発明に係る方法のフロー図の設計を示す図。 一連のデータパケットから成るデータメッセージについての簡略された概略図。 本発明に係る方法の時間的シーケンスの第１の設計を示す図。 散在するパイロット同期シーケンスと交互に送信されるデータパケットの送信の時間的シーケンスについての簡略化された概略図。 散在する送信休止と交互に送信されるデータパケットの送信の時間的シーケンスについての簡略化された概略図。 欠けているデータパケットと新しいデータパケットとを備える一連のデータパケットの送信の時間的シーケンスについて簡略化された概略図。 本発明に係る方法の時間的シーケンスの第２の設計を示す図。 そこにおいて三つの計量ユニットが同期シーケンスの受信のためにそれぞれ異なる周波数チャネルを走査する、探索シーケンスについての簡略化された概略図。 同期シーケンスおよびデータパケットの三連続の送信についての簡略化された概略図。 同期シーケンスと、散在するパイロット同期シーケンスと共に送信されるデータパケットと、の送信の時間的シーケンスについての簡略化された概略図。

図１の参照符号１は、本発明に係る通信システムを指している。通信システム１は、データおよび／または信号を送受信するためのアンテナ３を有するデータコレクタ２を備え、また、複数の計量ユニットまたは消費量メーター４、例えば、ガス、水、または電気のメーターであって、供給媒体の消費者による個々の消費量を記録するために設けられたもの、も備える。各消費量メーター４は、アンテナ８を介してデータおよび／または信号を送信および受信することができる通信モジュール５を備える。各消費量メーター４は、さらに、例えば時間認識のために、例えば水晶発振器（クロック水晶、ＨＦ水晶など）を用いることによって、クロックタイミングを事前に定めることができる時間および／または周波数の基準器６を備える。各消費量メーター４は、適宜、現在のメーターのステータスを示す役割を果たすディスプレイ９を備えることができ、その結果、人手によるメーターの読み取りが実行され得る。

消費量メーター４は、現在のメーターのステータスを、消費量データの形態で、好ましくは定められた基準時間に、データコレクタ２に通信する。データはここでは、無線通信リンクを介して、特にはＩＳＭまたはＳＲＤ周波数範囲、好ましくは８６３ＭＨｚと８７０ＭＨｚの間、を介して送信される。これらの周波数範囲は、ラインセンスフリーで使用可能であるという利点をもたらすが、法的な規制のために限られた程度でしか占有され得ないという不都合がある。したがって、デューティーサイクルまたは周波数占有継続時間についての制限が適用される。

各消費量メーター４はさらに、消費量メーター４を制御する役割を果たすプロセッサ１０を備える。プロセッサ１０は、バグ修正のため、または新しい機能を後から追加するために時々更新されなければならない動作プログラムまたはファームウェアに基づいて動作する。この種の動作プログラムは、人手によって消費量メーター４にインストールされるかまたは無線通信リンクを介した遠隔メンテナンスを通じてインストールされる更新プログラムデータを介して更新される。無線通信リンクを介した更新プログラムデータのインストールは、消費量メーター４にメンテナンス人員がアクセスする必要がないという利点をもたらす。

各消費量メーター４は、さらに、消費量メーター４を制御する役割を果たすプロセッサ１０を備える。プロセッサ１０は、バグ修正または新しい機能を後から追加するために時々更新されなければならない動作プログラムまたはファームウェアに基づいて動作する。この種の動作プログラムは、人手によって消費量メーター４にインストールされるか、または、無線通信リンクを介した遠隔メンテナンスを通じてインストールされる、更新プログラムデータを介して更新される。無線通信リンクを介した更新プログラムデータのインストールは、消費量メーター４にメンテナンス人員がアクセスする必要がないという利点をもたらす。

図３における簡略化された形態において示されるように、データまたは更新プログラムデータは、まず、データコレクタ２によって、データメッセージ１２と呼ばれるが、データパケット１１または一連のデータパケット１１に配置され、次いで通信システム１の通信ネットワークを介して配布される。消費量メーター４は、データパケット１１またはデータメッセージ１２を、通信モジュール５およびアンテナ８を用いて受信することができ、それらを更新手順時までまたはそれ以降も、一時的にデータメモリ７に記憶することができる。

データを配布する方法の設計の一つである時間的シーケンスが、図２に概略的に示されている。データコレクタ２は、まず、データコレクタ２と消費量メーター４のグループとの間に共通のセッションまたは更新セッションを、適宜、構築する。データまたは更新プログラムデータは、ここでは、定められた送信時間にデータコレクタ２によって送信され、グループ内の消費量メーター４によって受信される。この目的のために、共通送信周波数がデータコレクタ２によってまずは定められ、データコレクタ２は、特定の周波数範囲、例えばＳＲＤまたはＩＳＭの周波数帯域内、の周波数の送信品質を、好ましくは初期に認識することができる。次いで、認識された送信周波数に基づいて、データコレクタ２によって送信周波数が定められ得る。データコレクタ２は、事前に定められた第１の送信時間ｔ１（ｎ）に定められた送信周波数を介してデータコレクタ２が送信するという、同期シーケンス１３を、適宜、作成する。送信は、好ましくは、ブロードキャストまたはマルチキャスト送信によって行われる。特に、それぞれの消費量メーター４の全ての通信モジュール５は、ここでは、データコレクタ２の送信の時間において、受信可能であるということが意図されている。図４によれば、受信可能時間の期間ｔＥＢは、第１の送信時間ｔ１（ｎ）に開始して、期間ｘ、例えばｘ＝６分、の後に終了する、というデータコレクタ２の送信時間の期間よりも大きいべきである。消費量メーター４の受信可能時間期間ｔＥＢは、ここでは、データコレクタ２の意図される送信時間よりも大きく、そのため、周波数基準器６のクロックずれが発生したとしても、データコレクタ２の対応する送信時間における通信モジュール５の受信可能状態が依然として保証され得る。

データコレクタ２は、可能な限り多くの消費量メーター４にアクセスするために、法的に可能な最大の相対周波数占有継続時間を好ましくは使用して、同期シーケンス１３を送信する。相対周波数占有継続時間は、例えば、８６９．６５から８６９．７０ＭＨｚまでの周波数範囲においては１０％未満である。それに応じて、データコレクタ２は、１時間という期間内のおよそ６分間に送信することができる。この６分間に、通信モジュール５は、周波数範囲を徐々に走査することにより、データコレクタ２の定められた送信周波数を定めることができる。ここで、通信モジュール５は、特定の期間、例えば数秒間、一つの周波数を受信可能な状態を保ち、その後、次の周波数に切り替える。それぞれの消費量メーター４の通信モジュール５は、特定の周波数でのデータコレクタ２の同期シーケンス１３の受信に基づいて、データコレクタ２の定められた送信周波数を定めることができる。消費量メーター４または消費量メーター４の周波数基準器６は、同期シーケンス１３に包含されている情報（例えば、周波数基準、時間基準、ＩＤ番号、時刻および／または送信時間）を用いて同期され得る。

グループ内の消費量メーター４、好ましくは、グループ内の全ての消費量メーター４、の周波数基準器６の同期に続いて、データパケット１１またはデータパケット１１の一部が、第２の送信時間ｔ２（ｎ）に、定められた送信周波数を介して、データコレクタ２によって送信される。第２の送信時間ｔ２（ｎ）における通信モジュール５の受信可能時間の期間ｔＥＢは、消費量メーター４の周波数基準器６同士が同期シーケンス１３によって予め同期されていて、周波数基準器６のずれが、それに対応して、ごく小さいものであり得るため、ｔ２（ｎ）と、ｔ２（ｎ）＋ｘと、の間のデータパケット１１の送信時間の期間に大幅に近くてよい。

同期シーケンス１３は、代替として、何らかのタイプのカウントダウンを包含してもよく、それにより、消費量メーター４は、同期シーケンス１３の受信とともに、第２の送信時間ｔ２（ｎ）がいつ開始するかを示す情報を受信する。これは、例えば、異なる同期ワードを介して、行われ得る。代替または追加的に、消費量メーター４は、図５のとおり、データパケット１１またはデータメッセージ１２の合間にそれらと交互に送信される、パイロット同期シーケンス１３ａを使用することもできる。ここで、パイロット同期シーケンス１３ａは、必要であれば、データ送信の合間にわずかに周波数を調整する、すなわち、データ送信中に微調整を行う役割を果たす。

代替または追加的に、図６のとおり、データ送信の合間に送信休止１４も設けられ得る。その結果、持続的な干渉源が送信周波数を妨害する場合に、エネルギーが節減され得る。こうして、干渉源のために通信モジュール５に到達しないであろう不必要なデータ送信が回避され得る。本発明に係る方法の一つの好ましい設計によれば、データコレクタ２によるデータパケットの送信までの全ての方法ステップが、第２の送信時間ｔ２（ｎ）にデータコレクタ２によってデータパケット１１が送信される前に、複数回連続して実行され得る。第２の送信時間ｔ２（ｎ）は、同様に、データパケット１１またはデータメッセージ１２が送信される複数の連続した送信時間ｎを含むことができる。中でも、第１の送信時間ｔ１（ｎ）における定められた送信周波数を介したデータコレクタ２による同期シーケンス１３の送信と、各通信モジュール５によるこの定められた送信周波数の認識と、その後の計量ユニットそれぞれの周波数基準器６の同期と、は、データパケット１１がデータコレクタ２によって送信される前に複数回実行される。

消費量メーター４の通信モジュール５は、さらに、例えばデータパケットまたはビーコンの形態の、通知を生成することができ、通信ネットワークを介してそれらをデータコレクタ２に送信することができる。通信モジュール５は、例えば、同期シーケンス１３の完了した受信に続いて、および／または、完了した同期に続いて、同期通知ＳＢを生成することができ、周波数基準器６の同期をデータコレクタ２に通知するために、前記同期通知をデータコレクタ２に送信することができる。

本方法は、どのデータパケット１１がそれぞれの通信モジュール５によって受信されたかを示す情報をデータコレクタ２に通信する役割を果たす受信通知ＥＢの生成を、好ましくは、さらに含む。受信通知ＥＢは、ここでは、受信されたデータパケット１１に基づいて通信モジュール５によって生成され得る。そして、データコレクタ２は、受信通知ＥＢに包含されている受信されたデータパケット１１に関する情報を使用して、送信されるべきデータパケット１１とのデータ同期を行うことができる。このデータ同期を用いて、データコレクタ２は、まだ欠けているデータパケット１１を認識し、それに応じて、それぞれの通信モジュールによってまだ受信されていないデータパケット１１のみが送信されるように、送信されるべきデータパケット１１を再配置することができる。

データコレクタ２によるデータパケット１１の送信および消費量メーター４による受信通知ＥＢの生成と、データコレクタ２によるデータ同期の実施およびデータコレクタ２による送信されるべきデータパケット１１の再配置と、は、ここでは、好ましくは、全てのデータがそれぞれの通信モジュール５によって完全に受信されるまで、必要な回数分、繰り返され得る。図７によれば、データコレクタ２のデータ送信は、それに応じて、欠けているデータパケット１５と新しいデータパケット１６とから成るように設計され得る。

図８は、計量ユニットのグループのうちの消費量メーター４とデータコレクタ２との間における、本発明に係る方法の時間的シーケンスのさらに他の設計を示す。同期シーケンス１３が、第１の送信時間ｔ１（ｎ）において定められた送信周波数を介してデータコレクタ２から、送信時間ｎ＝１から送信時間ｔ（ｎ＝１）＋ｘまで、最初に送信される。この同期シーケンス１３は、受信可能ウィンドウｔＥＢが同期シーケンス１３の送信時間の期間外にあるため、この送信時間の期間ｔ１（ｎ＝１）からｔ１（ｎ＝１）＋ｘまでの間では、消費量メーター４の通信モジュール５によって受信されない。通信モジュール５は、それに応じて、データコレクタ２に同期通知ＳＢを通信しない。この理由により、データコレクタ２は、第１の送信時間ｔ１（ｎ）のさらなる送信時間ｎに同期シーケンスを送信することを試みる。これは、消費量メーター４の通信モジュール５が、図８に示されるように、送信時間の期間ｔ１（ｎ＝２）からｔ１（ｎ＝２）＋ｘの間に同期シーケンス１３を受信し、同期を行い、そのことをデータコレクタ２への同期通知ＳＢの生成および送信によって通知するまで継続する。データコレクタ２は、それ故に、同期シーケンス１３の送信を中止し、次の可能な送信時間の期間である第２の送信時間ｔ２（ｎ）にデータパケット１１の送信を継続する。ここで、データコレクタ２は、まず、送信時間ｎ＝１に、定められた送信周波数を介して、パイロット同期シーケンス１３ａと交互に、データパケット１１（ａ、ｂ、ｃ、ｄ）を送信する。送信時間の期間ｔ２（ｎ＝１）からｔ２（ｎ＝１）＋ｘに続いて、消費量メーター４は、受信通知ＥＢを生成し、それを定められた送信周波数を介してデータコレクタ２に送信する。

図８に示されるように、２つのデータパケット１１（ａ、ｃ）の受信は干渉に影響されるのに対し、２つのパケット１１（ｂ、ｄ）は干渉を受けずに受信されている。それ故に、消費量メーター４の受信通知ＥＢは、２つのデータパケット１１（ｂ、ｄ）が完全に受信されたことを示す情報を包含している。データコレクタ２は、それに応じて、いまだ送信されるべきデータパケット１１を再配置し、そのため、欠けているデータパケット１１（ａ、ｃ）と、新しいデータパケット１１（ｅ）と、を、続く送信時間ｎにおいて、定められた送信周波数を介して送信することができる。

データコレクタ２は、さらに、図８に示すように、データパケット１１（ａ）を参照して、送信されるべきデータパケット１１を繰り返し送信するために、デューティーサイクルに関連する法的規制に係る送信時間の期間を用いる。データパケット１１（ａ、ｃ、ｅ）の送信およびそれらデータパケット１１（ａ、ｃ、ｅ）の受信に続いて、消費量メーター４は、データパケット１１（ａ、ｃ、ｅ）または（ａからｅ）が首尾よく受信されたことを示す情報を包含している受信通知ＥＢを再度生成し、定められた送信周波数を介して、それをデータコレクタ２に送信する。

個々のデータパケット１１は、ここでは、消費量メーター４のデータメモリ７に記憶され得るし、そのため、データパケット１１も、複数時間または複数の日もしくは週にわたって送信され得る。各消費量メーター４は、受信完了に続いて、データパケット１１または一連のデータパケット１１を完全にするおよび／または組み合わせることができる。データが組み合わせられると直ちに、データまたは更新プログラムデータに基づいて、例えばプログラム更新がそれぞれの消費量メーター４によって実行され得る。そして、消費量メーター４は、通知を介して、首尾よく行われたプログラム更新を、データコレクタ２に通信することができる。

図１１のとおり、データは、同期シーケンス１３の受信に続いて、したがって同期完了（図１１では破線で示される）に続いて、データパケット１１の形態で、送信され得る。データパケット１１は、ここでは、データ送信中の継続した同期のために設けられた散在するパイロット同期シーケンス１３ａと共に、対応する送信周波数を介して、ブロードキャストまたはマルチキャストで、好ましくは送信される。パイロット同期シーケンス１３ａも同様に、ここでは、ブロードキャストまたはマルチキャストで送信される。しかし、これらの同期シーケンスは、従来はユニキャストで送信される同期シーケンスに近い長さである。同期シーケンス１３は、比較において大幅に長く、ユニキャスト送信の同期シーケンスの好ましくは少なくとも３倍、好ましくは少なくとも１０倍、特に好ましくは少なくとも２０倍の長さである。

図９は、送信周波数を決定するために、異なる周波数もしくは周波数チャネル（周波数チャネル１から１０で図９に示されるように）を探索する、または、同期シーケンス１３のために周波数チャネルを走査するという、三つの計量ユニットＭＥ１、ＭＥ２、Ｍ３の探索シーケンスを示す。図９のとおり、同期シーケンス１３は、データコレクタ２から周波数チャネル７を介して計量ユニットＭＥ１、ＭＥ２、ＭＥ３に、つまり具体的には、ブロードキャストまたはマルチキャストで、送信される。同期シーケンス１３の送信時間の期間は、計量ユニットＭＥ１、ＭＥ２、ＭＥ３に知られている。その結果、後者は、合意された期間内に受信可能な状態となり、すなわち、計量ユニットは、このときに、異なるチャネルにおいて、同期シーケンス１３を、例えば周波数走査および／または周波数推定を用いて、探索する。この目的のために、データコレクタ２は、共通セッション内において計量ユニットＭＥ１、ＭＥ２、ＭＥ３に共通である同期シーケンス１３を送信し、その継続時間は、グループ内の各計量ユニットの周波数装置６が配布セッション内において送信された同期シーケンス１３と同期されるように、寸法が設定される。

計量ユニットは、特定の、または、ランダムに選択された、周波数チャネルにおいて（例えば、ＭＥ１は周波数チャネル１、ＭＥ２は周波数チャネル５、ＭＥ３は周波数チャネル８において）探索を開始し、すなわち、それらは、特定の期間に、この周波数チャネルにおいて、受信可能な状態となる。それらが、この周波数チャネルにおいて同期シーケンス１３を受信しない場合は、それらは次の周波数チャネルに切り替える。例えば、計量ユニットＭＥ２は、周波数チャネルの３回目の調整の後に、周波数チャネル７において同期シーケンス１３を受信する。周波数チャネルは、ここでは、ランダムに、疑似ランダムに、または、決定可能なシステムに従って、計量ユニットによって調整され得る（例えば周波数チャネルの増分を通じて）。さらに、周波数チャネルのサンプリングは、例えば周波数チャネルの増分で最も高い周波数チャネルに到達された場合には、ＭＥ３で図９に示されるように、成功しなかった探索に続いて、再び開始することができる。

受信機または計量ユニットは、ここでは、それが同期シーケンス１３を受信することができるという特定の受信帯域を有する。受信帯域全体は、例えば２ｋＨｚであってよく、そのため、計量ユニットは、例えば１００個の周波数チャネルと、２秒の継続時間の同期シーケンス１３と、ともに、周波数チャネル当たりおよそ２０ｍｓの受信ウィンドウを設けることができ、すなわち、計量ユニットの受信可能状態の期間は、周波数チャネルあたりにつき２０ｍｓとなる。送信周波数は、ここでは、例えば徐々に行われる周波数チャネルの走査によって、認識される。実際的には、探索シーケンスは、同期シーケンス１３の受信に続いて終了されてよく、また、成功しなかったパスに続いて再開されてよい。計量ユニットは、それ故に、同期シーケンス１３の周波数チャネル、すなわち送信周波数を、最良の場合には１番目の受信ウィンドウ、すなわち探索シーケンスの最初の２０ｍｓの間に、認識することができる。

それぞれの計量ユニットの受信帯域と、周波数基準器６の周波数許容偏差と、の比率は、さらに重要な役割を果たす。周波数許容偏差は、ここでは、送信周波数と（周波数基準器６の）水晶誤差との積によって決定可能である。例えば、１０ｐｐｍの水晶誤差（例えばＴＣＸ発振器の）および８６８ＭＨｚの送信周波数を有する周波数基準器６の場合、これは、およそ８．６ｋＨｚ（８．６ｋＨｚ＝８６８,０００ｋＨｚ＊１０＊１０^－６）の周波数許容偏差を与える。しかし、十分に高い送信品質のためには、非常に狭い受信帯域が必要とされる。知られている方法では、これは送信問題を引き起こすが、送信の成功のために、周波数許容偏差が、通常、ここでの受信帯域の倍数であるからである。

計量ユニットの受信帯域は、好ましくは狭帯域範囲内にあり、例えば、２５ｋＨｚ未満、好ましくは２０ｋＨｚ未満、好ましくは５ｋＨｚ未満、好ましくは３ｋＨｚ未満、特に好ましくは２ｋＨｚ未満である。本発明に係る方法では、それぞれの計量ユニットの受信帯域と、前記計量ユニットの周波数基準器６の周波数許容偏差と、の比率は、好ましくは１未満、好ましくは０．５未満、特に好ましくは０．３未満である。例えば１ｋＨｚの受信帯域および４．３ｋＨｚの周波数許容偏差に関しては、これは、それに応じた、受信帯域と、周波数許容偏差と、における、０．２３の比率を与える。帯域幅は、例えばＥＴＳＩ ＥＮ ３００ ２２０－１Ｖ ３．１．１標準（０２／２０１７時点）に従って決定され得る。

逆に、知られている方法における受信帯域と周波数許容偏差との比率は、通常およそ１２である（例えば、５ｐｐｍの水晶および１６９ＭＨｚの送信周波数では、１ｋＨｚの周波数許容偏差に対して１２ｋＨｚの受信帯域）。しかし、驚くべきことに、本発明に係る方法を使用して「狭帯域ブロードキャスト」または「狭帯域マルチキャスト」で成功するセッションまたは更新セッションが遂行されることがそれでも可能であり、そのため、本方法は、とりわけ、この分野において、かなり大きい貢献に相当することが明らかになっている。

個々の特徴の組み合わせ（二次的な組み合わせ）と、図面に図示されない異なる実施形態の個々の特徴の考え得る組み合わせと、もまた、本開示の内容に明示的に含まれる。

１ 通信システム
２ データコレクタ
３ アンテナ
４ 消費量メーター
５ 通信モジュール
６ 周波数基準器
７ データメモリ
８ アンテナ
９ ディスプレイ
１０ プロセッサ
１１ データパケット
１２ データメッセージ
１３ 同期シーケンス
１３ａ パイロット同期シーケンス
１４ 送信休止
１５ 欠けているデータパケット
１６ 新しいデータパケット
ＥＢ 受信通知
ＳＢ 同期通知
ｔＥＢ 受信可能時間の期間（計量ユニット）
ｔ１（ｎ） 第１の送信時間
ｔ２（ｎ） 第２の送信時間
ｎ 送信時間

Claims (24)

1. 通信システム（１）における、データを配布する方法であって、前記通信システム（１）は、
   配給された媒体の消費量を計測するために配置されている計量ユニットのグループと、 データコレクタ（２）と、
   を有し、
   各計量ユニットは、通信モジュール（５）と周波数基準器（６）とを備えており、前記計量ユニットを動作させる少なくとも一つのプロセッサ（１０）も備え、前記計量ユニットおよび前記データコレクタ（２）は通信ネットワーク内に配置される、方法において、
   前記計量ユニットの受信帯域が狭帯域範囲にあるものであり、
   それぞれの前記計量ユニットの前記受信帯域が、２５ｋＨｚ未満であるものであり、
   それぞれの前記計測ユニットの前記受信帯域と、前記計測ユニットの前記周波数基準器（６）の周波数許容偏差と、の比率が、１未満であり、
   前記データが、前記計量ユニットのグループに共通のセッション内において、前記データコレクタ（２）によって前記通信システム（１）を介して送信周波数で送信され、
   前記計量ユニットに共通の同期シーケンス（１３）が、前記共通のセッション内において送信され、
   前記同期シーケンス（１３）は、前記計量ユニットのグループ内の各計量ユニットの前記周波数基準器（６）が、セッション内において前記送信された同期シーケンスと同期されるように、その長さが設定される、
   ということを特徴とする方法。
2. 前記データが、更新プログラムデータ、消費量データ、同期データ、時間データなどである、
   ということを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 前記同期シーケンス（１３）が、前記共通のセッションの期間内において更新される ということを特徴とする請求項１または２に記載の方法。
4. 前記データおよび前記同期シーケンス（１３）がデータパケット（１１）内で送信され、前記データと前記同期シーケンス（１３）との比率が、前記セッションの期間内において更新される、
   ということを特徴とする請求項１から３の少なくとも一項に記載の方法。
5. 前記データコレクタ（２）の送信周波数が、周波数走査および／または周波数推定を通じて、それぞれの前記計量ユニットによって認識される、
   ということを特徴とする請求項１から４の少なくとも一項に記載の方法。
6. 前記データがブロードキャストまたはマルチキャストで配布される、
   ということを特徴とする請求項１から５の少なくとも一項に記載の方法。
7. 前記方法が、前記同期シーケンス（１３）を用いて前記計量ユニットの前記周波数基準器（６）を同期するステップをさらに含む、
   ということを特徴とする請求項１から６の少なくとも一項に記載の方法。
8. 時間情報が前記同期シーケンス（１３）に割り振られ、前記通信モジュール（５）は、前記時間情報に基づいて第２の送信時間ｔ２（ｎ）を決定することができる、
   ということを特徴とする請求項１から７の少なくとも一項に記載の方法。
9. 前記同期の完了時に、前記計量ユニットは、前記周波数基準器（６）の前記同期を前記データコレクタ（２）に通知するために、同期通知ＳＢを生成し、それを前記データコレクタ（２）に送信する、
   ということを特徴とする請求項１から８の少なくとも一項に記載の方法。
10. 前記第２の送信時間ｔ２（ｎ）は、送信されるべき前記データパケット（１１）を前記データコレクタ（２）が送信する、複数の時間的に連続した送信時間ｎを含む、
    ということを特徴とする請求項１から９の少なくとも一項に記載の方法。
11. パイロット同期シーケンス（１３ａ）が、前記データパケット（１１）および／または一連のデータパケット（１１）に、割り振られる、
    ということを特徴とする請求項１から１０の少なくとも一項に記載の方法。
12. 前記データパケット（１１）および／または前記一連のデータパケット（１１）が、散在する前記パイロット同期シーケンス（１３ａ）と交互に送信される、
    ということを特徴とする請求項１１に記載の方法。
13. 前記計量ユニットがデータメモリ（７）を有しており、受信された前記データパケット（１１）、または、該データパケット（１１）の部分が、前記データメモリ（７）に記憶される、
    ということを特徴とする請求項１から１２の少なくとも一項に記載の方法。
14. 前記方法が、
    受信された前記データパケット（１１）に基づいて前記計量ユニットによって受信通知ＥＢを生成し、前記受信通知ＥＢをそれぞれの前記通信モジュール（５）によって前記データコレクタ（２）に通信するステップと、
    前記通信モジュール（５）の前記受信通知ＥＢと、送信されるべき前記データパケット（１１）と、の間のデータ同期を前記データコレクタ（２）によって行うステップと、
    それぞれの前記通信モジュール（５）によってまだ受信されていないデータパケット（１１）のみが送信されるように、送信されるべき前記データパケット（１１）を前記データ同期に基づいて再配置するステップと、
    をさらに有するということを特徴とする請求項１から１３の少なくとも一項に記載の方法。
15. 受信が完了すると、前記計量ユニットが、前記データパケット（１１）の部分および／または前記データパケット（１１）を完全にする、または、それらを組み合わせて前記データにする、
    ということを特徴とする請求項１３または１４に記載の方法。
16. 前記データパケット（１１）または前記一連のデータパケット（１１）が、散在する送信休止（１４）と交互に送信される、
    ということを特徴とする請求項１から１５の少なくとも一項に記載の方法。
17. それぞれの前記計量ユニットの受信可能時間の間に受信休止が設けられる、
    ということを特徴とする請求項１から１６の少なくとも一項に記載の方法。
18. 特定の周波数範囲内の周波数の送信品質が前記データコレクタ（２）を介して認識され、前記送信周波数が前記送信品質に基づいて定められる、
    ということを特徴とする請求項１から１７の少なくとも一項に記載の方法。
19. 前記計量ユニットが、前記同期シーケンス（１３）の受信のために、受信周波数を少なくとも３回調整する、
    ということを特徴とする請求項１から１８の少なくとも一項に記載の方法。
20. 前記データが、異なる周波数で、ユニキャストで追加的に配布される、
    ということを特徴とする請求項１から１９の少なくとも一項に記載の方法。
21. 前記同期シーケンス（１３）は、ユニキャストにおける同期シーケンスの少なくとも３倍の長さになるように、長さが設定される、
    ということを特徴とする請求項１から２０の少なくとも一項に記載の方法。
22. 前記同期シーケンス（１３）がひとまとめに送信される、
    ということを特徴とする請求項１から２１の少なくとも一項に記載の方法。
23. データを配布するための通信システム（１）であって、前記データは請求項１から２２の少なくとも一項に記載の方法に従って配布されるということで特徴づけられている通信システム（１）。
24. データを受信および送信することができ、前記データは、請求項１から２２の少なくとも一項に記載の方法を用いて配布される、という計量ユニットであって、前記計量ユニットは、
    通信モジュール（５）と、
    周波数基準器（６）と、プログラムデータに基づいて、または、プログラムデータの使用によって、前記計量ユニットを動作させるプロセッサ（１０）と、
    を備え、
    前記計量ユニットは、送信機によって送信される同期シーケンス（１３）を、受信周波数を介して、受信するように構成されており、
    前記計量ユニットの受信帯域が狭帯域範囲にあるものであり、
    それぞれの前記計量ユニットの前記受信帯域が、２５ｋＨｚ未満であるものであり、 前記計量ユニットは、前記同期シーケンス（１３）を受信するために、前記受信周波数を少なくとも３回調整するように動作させられる、ということを特徴とする計量ユニット。

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