MX2010004796A - Enrutamiento de protocolo de comunicaciones multiples en contexto de infraestructura de medicion avanzada. - Google Patents
Enrutamiento de protocolo de comunicaciones multiples en contexto de infraestructura de medicion avanzada.Info
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Abstract
Se revelan en la presente técnicas para usar un sistema de Infraestructura de Medición Avanzada (AMI) por propósitos de Automatización de Servicios (UA) en un sistema de distribución de servicios. En un sistema de AMI, un nodo de medición incluye frecuentemente un tablero de opciones de comunicaciones para conectar a una red de área amplia (WAN), que puede ser compartida entre el sistema de AMI y un sistema de UA. El nodo de medición puede estar cerca de otros dispositivos que pueden ser controlados por una compañía de servicios para monitorear y controlar componentes del sistema de distribución de servicios. Se recibe un paquete de datos en un dispositivo de comunicación. El dispositivo de comunicación determina si el paquete de datos recibido tiene formato de acuerdo con un primer protocolo empleado por el sistema de AMI. Si es así, entonces el paquete de datos es enviado a un primer dispositivo en comunicación con el sistema de AMI. Si no, entonces el paquete de datos es enviado a un segundo dispositivo en comunicación con el sistema de UA.
Description
ENRUTAMIENTO DE PROTOCOLO DE COMUNICACIONES MULTIPLES EN CONTEXTO DE INFRAESTRUCTURA DE MEDICIÓN AVANZADA ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN Existen sistemas automatizados para recolectar datos de medidores que miden el uso de recursos, tales como gas, agua y electricidad. Tales sistemas pueden emplear un número ' de infraestructuras diferentes para recolectar estos datos del medidor de los medidores. Por ejemplo, algunos sistemas automatizados obtienen datos de los medidores utilizando una red inalámbrica fija que incluye por ejemplo, un nodo central en comunicación con un número de nodos de punto final (por ejemplo, dispositivos de lectura de medidor (MRD) conectados a los medidores) . En los nodos de punto final, se pueden incorporar tos de comunicaciones inalámbricas a los medidores I mismos, de tal manera que cada nodo de punto final en la red i inalámbrica comprende un medidor conectado a un MRD que tiene circuitos de comunicación inalámbrica que permiten que el MRD transmita los datos del medidor de al cual está conectado. Los nodos de punto final pueden ya sea transmitir sus datos de medidor directamente al nodo central, o indirectamente por medio de uno o más nodos bidireccionales intermedios que sirven como repetidores para los datos del medidor del nodo transmisor. Tales redes que operan de esta manera son denominadas como redes de "malla". i Un tipo de infraestructura, conocida en el arte cqmo
Infraestructura de Medición Avanzada (AMI), utiliza comunicaciones bidireccionales entre colectores y nodos de medición de una sola fase (SP) y nodos de medición polifásicos i
( PP) para permitir la recolección de datos de medición, tales ! como datos de kilowatt-hora (kWh), demanda, intervalo y tiempo de uso (TOU) , también como para permitir acciones de control, tales como control de desconexión, manejo de carga o control 1 de termostato. Un sistema de AMI consiste comúnmente de puntos ; de medidor conectados a un colector vía una red de área local I (LAN) . El colector, a su vez, es conectado a un sistema del extremo de cabeza central vía una red de área amplia ('WAN) . Debido a que estos sistemas son desplegados comúnmente en toda una red de distribución en cada punto de servicio, es deseable i que tales sistemas sean económicos para despliegues a escala muy grande. ! i
En varios puntos en un sistema de AMI, las conexiones i entre la LAN y la WAN o entre la WAN y un nodo autónomo son I conocidos como puntos de "extracción" debido a que, aunque uno I de estos puntos de extracción, pueden "extraer" los datos ¡ y traerlos de regreso a un Servidor de extremo de cabeza u otro sistema. Estos puntos de extracción son implementados frecuentemente utilizando un tablero de opciones que está instalado en un medidor u otro nodo. El tablero de opciones tiene una conexión a una WAN vía por ejemplo, un módem !de servicio de radio por paquetes general (GPRS), una conexión
inalámbrica de IEEE 802.11(b) ("WiFi"), o un módem de red telefónica de conmutación pública (PSTN) . : Los sistemas de distribución eléctrica típicos para distribuir energía eléctrica a consumidores incluyen equipo primario de distribución, tales como, interruptores automáticos de circuitos, bancos de capacitores, transformadores, conmutadores y re-cerradores. Tales sistemas también incluyen .i comúnmente dispositivos de protección y control dedicados, tales como por ejemplo, relevadores protectores u otros i dispositivos electrónicos, controladores de bancos ¡de capacitores, controladores de cambiador de derivación de carga ! o controladores de regulador de voltaje, controladores ^de conmutación y controladores de re-cerrador. Es deseable tener i el equipo primario de distribución también como los dispositivos de protección y control conectados a un sistema ;de control y adquisición de datos supervisor de alta velocidad (SCADA) para permitir el monitoreo en tiempo real y control fie la red de distribución de energía. Desafortunadamente, los costos asociados con la instalación de una red de comunicación de alta velocidad con conexión a los dispositivos de control en cada pieza de equipo primario son prohibitivos. : Sin embargo, si la conexión de WAN pudiera ser compartida entre el punto de extracción y el equipo de i automatización de distribución (DA) cercano, tanto el costo i como la complejidad del suministro de conexiones de WAN l
equipo de DA podrían ser reducidos. Para compartir la conexión de WAN, se podrían implementar el módulo de comunicación de WAN de los puntos de extracción del sistema como un dispositivo de compuerta en el cual las comunicaciones de WAN entrantes son enrutadas inteligentemente mediante una implementación de multi-protocolo en el tablero de opciones. Esto es, el tablero de opciones podría estar configurado para recibir y generar paquetes de datos con formato de acuerdo con protocolos de comunicación múltiples. Sin embargo, este procedimiento tiene una diversidad de deficiencias inherentes. Por ejemplo, ;la implementación de múltiples protocolos y funciones 'de enrutamiento en un solo tablero de opciones se suma a la complejidad del tablero de opciones, y por consiguiente al costo. Además, si el protocolo de SCADA necesita ser cambiado o actualizado, el tablero de opciones debe también ser actualizado o reemplazado para asegurar compatibilidad continua con el protocolo de SCADA actualizado. Además, la carga adicional de entender múltiples protocolos puede requerir un microprocesador más poderoso, más memoria o ambos. Tales actualizaciones se traducen directamente a costos más altos. Así, hay necesidad en el arte por un procedimiento simple y eficiente en el costo para compartir una conexión de WAN entre un punto de extracción y el equipo de DA.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN En una red de Infraestructura de Medición Avanzada (AMI),- un nodo de medición u otro nodo frecuentemente incluye un tablero de opciones de comunicaciones para conectar a luna red de área amplia (WAN) via redes, tales como por ejemplo, |una red de GPRS, una red inalámbrica de WiFi, una red telefónica de
PSTN, etc. En algunas circunstancias, tal nodo puede también estar en proximidad física a otros dispositivos que están o pueden ser controlados por una compañía de servicios. Tales dispositivos pueden ser usados para monitorear y controlar componentes del sistema de distribución de servicios, en los que se incluyen por ejemplo, interruptores automáticos 1 de circuitos, bancos de capacitores, transformadores, conmutadores i y re-cerradores. Se revelan en la presente técnicas para usar la infraestructura de AMI por propósitos de Automatización ¦. de I Servicios (UA) . > Una modalidad es concerniente con un método para compartir una conexión de red de área amplia (WAN) y un sistema de Infraestructura de Medición Avanzada (AMI) y un sistema de Automatización de Servicios (UA) . Se recibe un paquete de datos en un dispositivo de comunicación. El dispositivo ,de comunicación es usado para determinar si el paquete de datos recibidos tiene formato de acuerdo con un primer protocolo que es empleado por el sistema de AMI. Si el paquete de datos recibidos tiene formato de acuerdo con el primer protocolo,
I . ¦ I
entonces el paquete de datos es enviado a un primer dispositivo que está en comunicación con el sistema de AMI . Si no, entonces el paquete de datos es enviado a un segundo dispositivo que está en comunicación con el sistema de UA. Otra modalidad es concerniente con un método para poner en operación un dispositivo de comunicación para compartir una conexión de WAN entre un sistema de AMI y un sistema de UA. Se recibe un paquete de datos en el dispositivo de comunicación. Una primera copia del paquete de datos es enviada a un medidor que está en comunicación con el sistema de AMI . Una segunda copia del paquete de datos es enviada a un dispositivo que está en comunicación con el sistema de UA. De acuerdo con todavía otra modalidad, se revela un dispositivo de comunicación. El dispositivo de comunicación incluye un puerto de entrada de datos en comunicación con una WAN y configurado para recibir un paquete de datos de la WAN. Un primer puerto de salida de datos está en comunicación con 1 un primer dispositivo conectado a un sistema de Infraestructura de Medición Avanzada (AMI), y un segundo puerto de salida de datos está en comunicación con un segundo dispositivo conectado a un sistema de Automatización de Servicios (UA) . Un procesador está en comunicación con el puerto de entrada de datos, el primer puerto de salida de datos, y el segundo puerto de salida de datos. El procesador está configurado para ejecutar instrucciones ejecutables por procesador para controlar la
operación del dispositivo de comunicación. Una memoria está en comunicación con el procesador y está configurado para almacenar instrucciones ejecutables por el procesador. Cuando son ejecutadas por el procesador, las instrucciones ejecutables por el procesador provocan el procesador controle la operación del dispositivo de comunicación para recibir un paquete de datos en el dispositivo de comunicación y para enviar el paquete de datos al primer puerto de salida de datos si el paquete de datos recibido tiene formato de acuerdo con un primer protocolo empleado por el sistema de AMI. Varias modalidades pueden realizar ciertas ventajas. Por ejemplo, estas técnicas pueden ayudar a reducir los costos y complejidad de mantener un sistema de UA en paralelo con la red de A I. De acuerdo con varias modalidades reveladas en la presente, un dispositivo de enrutamiento no necesita ser programado para entender un protocolo usado por el sistema de UA. Como resultado, la flexibilidad en despliegue puede ser mejorada, y los costos futuros asociados con la actualización del dispositivo de enrutamiento para actualizaciones al protocolo de UA pueden ser reducidos. Otros elementos y ventajas de la invención se pueden hacer evidentes a partir de la siguiente descripción detallada y figuras adjuntas.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS La breve descripción de la invención anterior, también como la siguiente descripción detallada de varias modalidades, se comprende mejor cuando se lea en conjunción con las figuras adjuntas. Por el propósito de ilustrar ¡ la invención, se muestran en las figuras modalidades ejemplares: de varios aspectos de la invención; sin embargo, la invención' no está limitada a los métodos y instrumentaciones especificas revelados. En las figuras: La Figura 1 es un diagrama de un sistema de medición ejemplar; 1 La Figura 2 se expande en el diagrama de la Figura 1 e ilustra un sistema de medición ejemplar en mayor detalle; La Figura 3A es un diagrama de bloques que ilustra ; un colector ejemplar; i La Figura 3B es un diagrama de bloques que ilustra, un medidor ejemplar; La Figura 4 es un diagrama de una sub-red ejemplar 'de una red inalámbrica para recolectar datos de dispositivos remotos; La Figura 5 es un diagrama que ilustra un sistema de
Infraestructura de Medición Avanzada (AMI) que comparte una conexión de red de área amplia (WAN) con un dispositivo de Automatización de Distribución (DA) de acuerdo con otra modalidad; !
La Figura 6 es un diagrama que ilustra un dispositivo de comunicación para compartir una conexión de WAN entre un sistema de AMI y un dispositivo de DA de acuerdo con todavía otra modalidad; La Figura 7 es un diagrama de flujo que ilustra* un método para compartir una conexión de WAN entre un sistema! de AMI y un dispositivo de DA de acuerdo con todavía otra modalidad; ¦ La Figura 8 es un diagrama de flujo que ilustra un método para poner en operación un dispositivo de comunicación para compartir una conexión de WAN entre un sistema de AMI y ' un sistema de DA de acuerdo con otra modalidad; y La Figura 9 es un diagrama de flujo que ilustra otro método para compartir una conexión de WAN entre un sistema ! de AMI y un dispositivo de DA de acuerdo con otra modalidad.
i
DESCRIPCIÓN DETALLADA DE MODALIDADES ILUSTRATIVAS Sistemas y métodos ejemplares para recolectar datos de medidor son descritos posteriormente en la presente con referencia a las Figuras 1-9. Se apreciará por aquellos ;de habilidad ordinaria en el arte que la descripción dada en 'la presente con respecto para aquellas figuras es por propósitos ejemplares solamente y no pretenden de ninguna manera limitar el alcance de modalidades potenciales. En general, una pluralidad de dispositivos de
medidor, que operan para dar seguimiento al uso de un servicio o mercancías, tal como por ejemplo, electricidad, agua y gas, son operables para comunicarse inalámbricamente. Uno o más dispositivos, denominados en la presente como "colectores", <son provistos que "recolectan" datos transmitidos por los otros dispositivos de medidor de tal manera que pueden ser accedidos por otros sistemas de computadora. Los colectores reciben y compilan datos de medición de una pluralidad de dispositivos' de medidor vía comunicaciones inalámbricas. Un servidor ' de recolección de datos se puede comunicar con los colectores para recuperar los datos de medidor compilados. i I La Figura 1 provee un diagrama de un sistema : de medición ejemplar 110. El sistema 110 comprende una pluralidad de medidores 114, que son operables para detectar y registrar el consumo o uso de un servicio o mercancía tal como por ejemplo electricidad, agua o gas. Los medidores 114 pueden estar ubicados en las instalaciones del cliente, tales como por ejemplo, una casa o domicilio fiscal. Los medidores 114 comprenden circuitos para medir el consumo del servicio o mercancía que es consumido en sus respectivos sitios y para generar datos que reflejan el consumo, también como otros datos concernientes con los mismos. Los medidores 114 pueden también comprender circuitos para transmitir inalámbricamente datos generados por el medidor a un sitio remoto. Los medidores 114 pueden comprender además circuitos para recibir datos, comandos i i :¦ I
o instrucciones inalámbricamente también. Los medidores que son operables tanto para recibir como transmitir datos pueden ser denominado como medidores "bidireccionales" o de "dos vías", mientras que los medidores que son solamente capaces de transmitir datos pueden ser denominados como medidores de "transmisión solamente" o "unidireccionales". En los medidores bidireccionales, los circuitos para transmitir y recibir pueden comprender un transceptor. En una modalidad ilustrativa, los medidores 114 pueden ser por ejemplo, medidores de electricidad manufacturados por Elster Electricity, LLC y comercializados bajo el nombre de marca REX. El sistema 110 comprende además colectores 116. En una modalidad, los colectores 116 son también medidores operables para detectar y registrar el uso de un servicio o mercancía, tal como por ejemplo, electricidad, agua o gas. Además, los colectores 116 son operables para enviar datos a y recibir datos de los medidores 114. Así, como los medidores 114, los colectores 116 pueden comprender tanto circuitos para medir el consumo de un servicio o mercancía y para generar datos que reflejan el consumo y circuitos para transmitir y recibir datos. En una modalidad, el colector 116 y medidores 114 se comunican con y entre sí utilizando una de varias técnicas inalámbricas tales como por ejemplo, espectro esparcido de salto de frecuencia (FHSS) y espectro esparcido de secuencia directa (DSSS) .
Un colector 116 y los medidores 114 con los cuales se comunica definen una a sub-red/LAN 120 del sistema 110. Como se usan en la presente, los medidores 114 y colectores 116 pueden ser denominados como "nodos" en la sub-red 120. En cada sub-red/LAN 120, cada medidor transmite datos concernientes con el consumo de la mercancía que es medida en la ubicación del medidor. El colector 116 recibe los datos transmitidos por cada medidor 114, "recolectándolo" efectivamente y luego transmite periódicamente los datos de todos los medidores en la sub-red/LAN 120 a un servidor de recolección de datos 206. El servidor de recolección de datos 206 almacena los datos para análisis y preparación de facturas, por ejemplo. El servidor de recolección de datos 206 puede ser un sistema de cómputo de propósito general programado especialmente y puede comunicar con los colectores 116 vía una red 112. La red 112 puede comprender cualquier forma de red, en las que se incluyen una red inalámbrica o una red fija-alámbrica, tal como una red de área local (LAN) , una red de área amplia, Internet, una intranet, una red telefónica, tal como la red telefónica conmutada pública (PSTN), una red de Radio de Espectro Esparcido de Salto de Frecuencia (FHSS), una red de malla, una red Wi-Fi (802.11), una red i-Max (802.16), una red de linea terrestre (POTS), o cualquier combinación de las anteriores. Refiriéndose ahora a la Figura 2, se muestran detalles adicionales del sistema de medición 110. Comúnmente,
el sistema se pondrá en operación una compañía de servicios o una compañía que proporciona servicios de tecnología , de información a una compañía de servicios. Como se muestra, ¡ el sistema 110 comprende un servidor de manejo de red 202, ' un sistema de manejo de red (NMS) 204 y el servidor de recolección de datos 206 que conjuntamente manejan una o más sub-redes/LAN 120 y sus nodos constituyentes. El NMS 204 da seguimiento a I cambios en el estado de red, tales como registro/des-registro i de nuevos nodos con el sistema 110, rutas de comunicación ¡ de nodo cambiantes, etc. Esta información es recolectada de cada sub-red/LAN 120 y es detectada y enviada al servidor de manejo de red 202 y el servidor de recolección de datos 206. i Se asigna a cada uno de los medidores 114 < y colectores 116 un identificador (ID de LAN) que identifica 'de i manera única aquel medidor o colector en su sub-red/LAN 120. En esta modalidad, la comunicación entre los nodos (esto es, tos colectores y medidores) y el sistema 110 se lleva a cabo utilizando la ID de LAN. Sin embargo, es preferible que operadores de un servicio interroguen y se comuniquen con los nodos utilizando sus propios identificadores . Para este fin, ¡un archivo de matrimonio 208 puede ser usado para correlacionar el identificador de servicio para un nodo (por ejemplo, un número de serie de servicio) tanto con un número de serie del fabricante (esto es, un número de serie asignado por el fabricante del medidor) como la ID de LAN para cada nodo en la
sub-red/LAN 120. De esta manera, se puede hacer referencia al servicio a los medidores y colectores por el identificador de servicio, en tanto que el sistema puede emplear la ID de LAN por el propósito de designar medidores particulares durante comunicaciones del sistema. Una base de datos de configuración de dispositivo 210 almacena información de configuración con respecto a los nodos. Por ejemplo, en el sistema de medición 200, las bases de datos de configuración del dispositivo puede incluir datos con respecto a los puntos de conmutación o puntos de cambio de tiempo de uso (TOU) , etc. para los medidores 114 y colectores 116 que se comunican en el sistema 110. Una base de datos de requerimientos de recolección de datos 212 contiene información con respecto a los datos a ser recolectados en una base según nodo. Por ejemplo, un servicio puede especificar que los datos de medición, tales como perfil de carga, demanda, TOU, etc. van a ser recolectados de un(os) medidor(es) particular ( es ) 114a. Reportes 214 que contienen información en cuanto la configuración de red pueden ser generados automáticamente o de acuerdo con una petición de utilidad. El sistema de manejo de red (NMS) 204 mantiene una base de datos que describe el estado actual del sistema de red fijo global (estado de red actual 220) y una base de datos que describe el estado histórico del sistema (estado de red histórico 222). El estado de red actual 220 contiene datos con
respecto a las asignaciones de medidor a colector actuales, etc. para cada sub-red/LAN 120. El estado de red histórico 222 es una base de datos de la cual se pedido reconstruir el estado de la red en un punto particular en el pasado. El NMS 204 es responsable de, entre otras cosas, proveer reportes 214 acerca del estado de la red. Se puede tener acceso al NMS 204 vía una API 220 que está expuesta a una interfase de usuario 216 y 1 un Sistema de Información del Cliente (CIS) 218. Otras interfases externas pueden también ser implementadas . Además, los requerimientos de recolección de datos almacenados en la base de datos 212 pueden ser ajustados vía la interfase de usuario 216 o CIS 218. ! El servidor de recolección de datos 206 recolecta I datos de los nodos (por ejemplo, colectores 116) y almacena los datos en una base de datos 224. Los datos incluyen información de medición, tal como consumo de energía y pueden ser usados I para propósitos de facturación, etc. por un proveedor ide servicios. El servidor de manejo de red 202, sistema de manejo de red 204 y servidor de recolección de datos 206 se comunican con los nodos en cada sub-red/LAN 120 vía la red 110. '
La Figura 3A es un diagrama de bloques que ilustra detalles adicionales de una modalidad de un colector 11'6. Aunque ciertos componentes son designados y discutidos con referencia a la Figura 3A, se debe apreciar que la invención no
está limitada a tales componentes. En efecto, varios otros componentes encontrados comúnmente en un medidor electrónico pueden ser parte del colector 116, pero no han sido mostrados en la Figura 3A por propósitos de claridad y brevedad. También, la invención puede usar otros componentes para llevar a cabo la operación del colector 115. Los componentes que son mostrados y la funcionalidad descrita para el colector 116 son provistos como ejemplos, y no se proponen ser exclusivos de otros componentes u otra funcionalidad. Como se muestra en la Figura 3A, el colector Í16 puede comprender circuitos de medición 304 que efectúa ¡ la medición del consumo de un servicio o mercancía y un procesador 305 que controla la operación global de las funciones jde medición del colector 116. El colector 116 puede comprender además una pantalla 310 para mostrar información tales cómo cantidades medidas y estatus de medidor y una memoria 312 para almacenar datos. El colector 116 comprende además circuitos de comunicaciones de LAN inalámbricas 306 para comunicarse inalámbricamente con los medidores 114 en una sub-red/LAN y una inferíase de red 308 para comunicación en la red 112. !
En una modalidad, los circuitos de medición 30.4, procesador 305, pantalla 310 y memoria 312 son implementados utilizando un medidor A3 ALFA disponible de Elster Electricity, Inc. En aquella modalidad, los circuitos de comunicaciones de LAN inalámbricas 306 pueden ser implementados mediante :un
Tablero de Opciones de LAN (por ejemplo, un radio bidireccional de 900 MHz) instalado en el medidor A3 ALFA, y la interfase de red 308 puede ser implementada mediante un Tablero de Opciones de WAN (por ejemplo, un módem telefónico) también instalado dentro del medidor de A3 ALFA. En esta modalidad, el Tablero de Opciones de WAN 308 enruta mensajes de la red 112 (vía el puerto de interfase 302) ya sea al procesador del medidor 305 o el Tablero de Opciones de LAN 306. El Tablero de Opciones de LAN 306 puede usar un transceptor (no mostrado), por ejemplo un radio de 900 MHz, para comunicar los datos a los medidores 114. También, el Tablero de Opciones de LAN 306 puede tener memoria suficiente para almacenar datos recibidos de los medidores 11 . Estos datos pueden incluir pero no están limitados a los siguientes: datos de facturación actuales (por ejemplo, los valores presentes almacenados y mostrados por los medidores 114), datos del periodo de facturación previo, datos de la temporada previa y datos de perfil de carga. El Tablero de Opciones de LAN 306 puede ser apto de sincronizar su tiempo con un reloj en tiempo real (no mostrado) en un medidor A3 ALFA, sincronizando mediante esto el tiempo de referencia de LAN con el tiempo en el medidor. El procesamiento necesario para llevar a cabo la funcionalidad de comunicación y la recolección y almacenamiento de datos de medición del colector 116 pueden ser manejados por el procesador 305 y/o procesadores adicionales (no mostrado) en el Tablero de
Opciones de LAN 306 y el Tablero de Opciones de WAN 308. La responsabilidad de un colector 116 es amplia y variada. En general, el colector 116 es responsable de manejar, procesar y enrutar datos comunicados entre el colector y la red 112 y entre el colector y los medidores 114. El colector 116 puede leer continua o intermitentemente los datos actuales de los medidores 114 y almacenar los datos en una base de datos (no mostrado) en el colector 116. Tales datos actuales pueden incluir pero están limitados al uso de kWh total, Uso de kWh de tiempo de uso (TOU) , demanda pico de kW, y otras mediciones de consumo de energía e información de estatus. El colector 116 también puede leer y almacenar datos de facturación previa y datos de temporada previa de los medidores 114 y almacenar los datos en la base de datos en el colector 116. La base de datos puede ser implementada como una o más tablas de datos dentro del colector 116. La Figura 3B es un diagrama de bloques de una modalidad ejemplar de un medidor 114 que puede operar en el sistema 110 de las Figuras 1 y 2. Como se muestra, el medidor 114 comprende circuitos de medición 304' para medir la cantidad de un servicio o mercancía que es consumido, un procesador 305' que controla las funciones globales del medidor, una pantalla 310' para mostrar datos de medidor e información de estatus, y una memoria 312' para almacenar datos e instrucciones de programa. El medidor 114 comprende además circuitos de
comunicaciones inalámbricas 306' para transmitir y recibir datos a/de otros medidores 114 o un colector 116. Refiriéndose otra vez a la Figura 1, en la modalidad ejemplar mostrada, un colector 116 se comunica directamente con solo un subconjunto de la pluralidad de medidores 114 en esta sub-red/LAN particular. Los medidores 114 con los cuales el colector 116 se comunica directamente pueden ser denominados como medidores de "nivel uno" 114a. Se dice que los medidores de nivel uno 114a están a un "brinco" del colector 116. Las comunicaciones entre el colector 116 y los medidores 114 diferentes a los medidores de nivel uno 114a son relevadas a través de los medidores de nivel 114a. Asi, los medidores de nivel uno 114a operan como repetidores para las comunicaciones entre el colector 116 y los medidores 114 ubicados más alejados en la sub-red 120. Cada medidor de nivel uno 114a comúnmente solo estará en un intervalo para comunicarse directamente con solo un subconjunto de los medidores restantes 114 en la sub-red 120. Los medidores 114 con los cuales los medidores de nivel uno 114a se comunican directamente pueden ser denominados como medidores de nivel dos 114b. Los medidores de nivel dos 114b están a un "brinco" de los medidores de nivel uno 114a, y por consiguiente a dos "brincos" del colector 116. Los medidores de nivel dos 114b operan como repetidores para las comunicaciones entre los medidores de nivel uno 114a y los medidores 114 situados más
alejados del colector 116 en la sub-red 120. En tanto que solamente se muestran tres niveles de medidores (colector 116, primer nivel 114a, segundo nivel 114b) en la Figura 1, una sub-red 120 puede comprender cualquier número de niveles de medidores 114. Por ejemplo, una sub-red 120 puede comprender un nivel de medidores pero podría también comprender ocho o más niveles de medidores 114. En úna modalidad, en donde una sub-red comprende ocho niveles de medidores 114, tantos como 1024 medidores podrían estar registrados con un solo colector 116. Como se menciona anteriormente, cada medidor 114 y colector 116 que está instalado en el sistema 110 tiene un identificador único (ID de LAN) almacenado en el mismo que identifica de manera única el dispositivo de todos los otros dispositivos en el sistema 110. Adicionalmente, los medidores 114 que operan en una sub-red 120 comprenden información que incluye lo siguiente: datos que identifican el colector con '¦ el cual el medidor está registrado; el nivel en la sub-red en el cual el medidor está ubicado; el medidor repetidor en el nivel previo con el cual el medidor se comunica para enviar y recibir datos a/del colector; un identificador que indica si el medidor es un repetidor para otros nodos en la sub-red; y si el medidor opera como repetidor, el identificador que identifica de manera única el repetidor dentro de la sub-red particular, y el número de medidores para los cuales es un repetidor. Los colectores
116 tienen almacenados en los mismos todos estos mismos datos para todos los medidores 114 que están registrados con el mismo. Asi, el colector 116 comprende datos que identifican todos los nodos registrados con el mismo, también como datos que identifican la ruta registrada mediante la cual los datos son comunicados del colector a cada nodo. Cada medidor 114 tiene por consiguiente una ruta de comunicaciones designada !al colector que es ya sea una ruta directa (por ejemplo, todos los nodos de nivel uno) o una ruta indirecta por medio de uno o más nodos intermedios que sirven como repetidores. !
La información es transmitida en esta modalidad !en forma de paquetes. Para la mayoría de tareas de red tales como por ejemplo, lectura de datos del medidor, el colector 116 'se comunica con los medidores 114 en la sub-red 120 utilizando transmisiones de punto a punto. Por ejemplo, un mensaje 1 o instrucción del colector 116 es enrutado a través del conjunto designado de repetidores al medidor deseado 114. Similármente, un medidor 114 se comunica con el colector 116 por medio d'el mismo conjunto de repetidores, pero a la inversa. ; En algunas instancias, sin embargo, el colector 116 puede necesitar comunicar rápidamente información a todos los medidores 114 ubicados en su sub-red 120. Así, el colector 116 puede emitir un mensaje de difusión que es está destinado para llegar a todos los nodos en la sub-red 120. El mensaje de difusión puede ser denominado como un "mensaje de difusión de
; I
inundación". Una difusión de inundación se origina en i el colector 116 y se propaga a través de toda la sub-red 120 un nivel a la vez. Por ejemplo, el colector 116 puede transmitir una difusión de inundación a todos los medidores de primer nivel 114a. Los medidores de primer nivel 114a que reciben ¡el mensaje escogen un segmento de tiempo aleatorio y re-transmiten el mensaje de difusión a los medidores de segundo nivel 114b.
Cualquier medidor de segundo nivel 114b puede aceptar !la I difusión, proporcionando mediante esto mejor cobertura del colector a los medidores de punto final. Similarmente, los medidores de segundo nivel 114b que reciben el mensaje ,de difusión escogen un segmento de tiempo aleatorio y comunican 'el mensaje de difusión a medidores de tercer nivel. Este proceso continúa hasta los nodos finales de la sub-red. Asi, un mensaje 1 de difusión se propagada gradualmente hacia afuera desde el colector a los nodos de la sub-red 120. ; El encabezado de paquete de difusión de inundación contiene información para impedir que los nodos repitan ;el paquete de difusión de inundación más de una vez por nivel. Por ejemplo, dentro de un mensaje de difusión de inundación, podría existir un campo que indica a medidores/nodos que reciben el mensaje, el nivel de la sub-red en que el mensaje está ubicado; solamente nodos en aquel nivel particular pueden re-difundir el mensaje al siguiente nivel. Si el colector difunde un mensaje de inundación con un nivel de 1, solamente o los nodos de nivel
1 pueden responder. Antes de la re-difusión del mensaje de inundación, los nodos de nivel 1 incrementa el campo a 2, de tal manera que solamente los nodos del nivel 2 responden a la difusión. La información dentro del encabezado de paquete de difusión de inundación segura que una difusión de inundación eventualmente se extinguirá. En general, un colector 116 emite una difusión de inundación varias veces, por ejemplo cinco veces, sucesivamente para incrementar la probabilidad de que todos los medidores en la sub-red 120 reciban la difusión. Se introduce un retardo antes de cada nueva difusión para permitir que el tiempo de paquete de difusión previa se propague a través de todos los niveles en la sub-red. Los medidores 114 pueden tener un reloj formado en los mismos. Sin embargo, los medidores 114 frecuentemente sufren interrupciones de energía que pueden interrumpir con la operación de cualquier reloj en los mismos. Así, no se puede depender de los relojes internos a los medidores 114 para proveer una lectura de tiempo exacta. Sin embargo, el tener el tiempo correcto es necesario, cuando el tiempo de medición de uso es utilizado. Por supuesto, en una modalidad, los datos de horario de tiempo de uso pueden también estar comprendidos en el mismo mensaje de difusión como el tiempo. Así, el colector 116 periódicamente efectúa difusiones de inundación del tiempo real a medidores 114 en la sub-red 120. Los medidores 114
utilizan las difusiones de tiempo para permanecer sincronizados con el resto de la sub-red 120. En una modalidad ilustrativa, el colector 116 difunde el tiempo cada 15 minutos. Las difusiones se pueden hacer cerca de la parte media de las fronteras de reloj de 15 minutos que son usadas para efectuar el perfilado de carga y horarios de tiempo de uso (TOU) para minimizar los cambios de tiempo cerca de estas fronteras. El mantener la sincronización de tiempo es importante para , la operación apropiada de la sub-red 120. Asi, las tareas de prioridad más baja efectuadas por el colector 116 pueden ser retardadas en tanto que se efectúan las difusiones de tiempo J En una modalidad ilustrativa, las difusiones 'de inundación que transmiten datos de tiempo pueden ser repetidas, por ejemplo cinco veces, para incrementar la probabilidad de que todos los nodos reciban el tiempo. Además, en donde los horarios de uso de tiempo son comunicados en la misma transmisión como los datos de temporización, las transmisiones de tiempo subsecuentes permiten que una pieza diferente del horario de tiempo de uso sea transmitida a todos los nodos. Los mensajes de excepción son usados en la sub-red
120 para transmitir eventos inesperados que ocurren en los medidores 114 al colector 116. En una modalidad, Los primeros 4 segundos de cada periodo de 32 segundos son asignados como una venta de excepción para los medidores 114 que transmiten mensajes de excepción. Los medidores 114 transmiten sus
mensajes de excepción lo suficientemente temprano en la ventana de excepción de tal manera que el mensaje tiene tiempo de propagarse al colector 116 antes del final de la ventana de excepción. El colector 116 puede procesar las excepciones después de la ventana de excepción de 4 segundos. En general, un colector 116 reconoce mensajes de excepción, y el colector 116 espera hasta el final de la ventana de excepción para enviar este reconocimiento. En una modalidad ilustrativa, los mensajes de excepción están configurados como uno de tres tipos diferentes de mensajes de excepción: excepciones locales, que son manejadas directamente por el colector 116 sin intervención del servidor de colección de datos 206; una excepción inmediata, que es en general relevada al servidor de recolección de datos 206 bajo un horario expedito; y una excepción diaria, que es comunicada al servidor de comunicación 122 en un horario regular . Las excepciones son procesadas como sigue. Cuando se recibe una excepción en el colector 116, el colector 1.16 identifica el tipo de excepción que se ha recibido. Si se ha recibido una excepción local, el colector 116 toma una acción para remediar el problema. Por ejemplo, cuando el colector 116 recibe una excepción que solicita una "petición de barrio o exploración de nodo" como se discute posteriormente en la presente, el colector 116 transmite un comando para iniciar un
procedimiento de exploración o barrido al medidor 114 del cual se recibió la excepción. Si se ha recibido un tipo de excepción inmediata, el colector 116 hace un registro de la excepción. Una excepción inmediata podría identificar, por ejemplo, que ha habido un déficit de energía. El colector 116 puede registrar la recepción de la excepción en una o más tablas o archivos. En un ejemplo ilustrativo, se hace un registro de recibo de una excepción inmediata en la tabla denominada como la "Tabla de Registro de Excepción Inmediata". Luego, el colector 116 espera un período de tiempo establecido antes de tomar acción adicional con respecto a la excepción inmediata. Por ejemplo, el colector 116 puede esperar 64 segundos. Este período de retardo permite que la excepción sea corregida antes de comunicar la excepción al servidor de recolección de datos 206. Por ejemplo, en donde una escasez de energía fue la causa de ;la excepción inmediata, el colector 116 puede esperar un período de tiempo establecido para permitir la recepción de un mensaje que indica que la escasez de energía ha sido corregida. Si la excepción no ha sido corregida, el colector 116 comunica la excepción inmediata al servidor de recolección de datos 206. Por ejemplo, el colector 116 puede iniciar una conexión de marcación con el servidor de recolección de datos 206 y descargar los datos de excepción. Después de reportar una excepción inmediata al servidor de recolección de datos 206, el
colector 116 puede retardar el reporte de cualesquier excepciones inmediatas adicionales por un periodo de tiempo ¡tal como diez minutos. Esto es para evitar reportar excepciones^ de otros medidores 114 que son concernientes con, o tienen la misma causa como la excepción que fue recién reportada. I Si se recibe una excepción diaria, la excepción! es registrada en un archivo ·? una tabla de base de datos. ' En I general, las excepciones diarias son presencias en la sub-red
120 que necesitan ser reportadas al servidor de recolección! de datos 206, pero no son tan urgentes que necesitan ser i comunicadas inmediatamente. Por ejemplo, cuando el colector 116 registra un nuevo medidor 114 en la sub-red 120, el colector 116 registra una excepción diaria que identifica que j el registro ha tomado lugar. En una modalidad ilustrativa, la excepción es registrada en una tabla de base de datos denominada como la "Tabla de Registro de Excepción Diaria".; El colector 116 comunica las excepciones diarias al servidor 1 de recolección de datos 206. En general, el colector 116 comunica las excepciones diarias una vez cada 24 horas. En la modalidad presente, un colector asigna rutas de comunicaciones designadas a medidores con capacidad ' de comunicación bidireccional y puede cambiar las rutas . de comunicación para medidores registrados previamente si las condiciones lo garantizan. Por ejemplo, cuando un colector 116 es traído inicialmente al sistema 110, necesita identificar y
registrar medidores en su sub-red 120. Un "barrido1 o exploración de nodo" se refiere a un proceso de comunicación entre un colector 116 y medidores 114, mediante el cual' el colector puede identificar y registrar nuevos nodos en una süb-red 120 y permitir que nodos previamente registrados cambien rutas o trayectorias. Un colector 116 puede implementar [ un i barrido de nodo en toda la sub-red, denominado como "pleno barrido de nodo", o un barrido de nodo puede ser efectuado j en nodos identificados especialmente, denominado como "reintento de barrido de nodo". \ I Un pleno barrido de nodo puede ser efectuado, por ejemplo, cuando un colector es instalado por primera vez. El colector 116 inicia un barrido de nodo al difundir una petición, que puede ser denominada como Petición ; de procedimiento de barrido de nodo. En general, la Petición de i procedimiento de barrido de nodo instruye que todos los l medidores sin registrar 114 o nodos que reciben la petición responden al colector 116. La petición puede comprender información tal como la dirección única del colector que inició el procedimiento. La señal mediante la cual el colector 116 transmite esta petición puede tener intensidad limitada y por consiguiente es detectada solamente en los medidores 114 que están en proximidad del colector 116. Los medidores 114 que reciben la Petición de procedimiento de barrido de nodo responden al transmitir su identificador único también como
otros datos. Para cada medidor del cual el colector recibe una respuesta a la Petición de procedimiento de barrido de nodo,' el colector trata de calificar la ruta de comunicaciones a aquel medidor antes de registrar el medidor con el colector. Esto ¡es, antes de registrar un medidor, el colector 116 intenta determinar si las comunicaciones de datos con el medidor sexán suficientemente confiables. En una modalidad, el colector 116 determina si la ruta de comunicación a un medidor que responde es suficientemente confiable al comparar un Valor de Indicación de Intensidad de Señal Recibida (RSSI) (esto es, una medición de la intensidad de señal de radio recibida) medido con respecto a la respuesta recibida del medidor con un valor de t umbral seleccionado. Por ejemplo, el umbral puede ser -60 dBm. Los valores de RSSI por encima de este umbral serian considerados suficientemente confiables. En otra modalidad,; la cualificación es efectuada al transmitir un número predeterminado de paquetes adicionales al medidor, tales como diez paquetes, y contar el número de reconocimientos recibidos de respuesta del medidor. Si el número de reconocimientos recibidos es mayor o igual a un umbral seleccionado (por ejemplo, 8 de 10), entonces se considera que la trayectoria es í confiable. En otras modalidades, se puede emplear una combinación de las dos técnicas de calificación. Si no se cumple con el umbral de calificación, ! el
colector 116 puede agregar una entrada para el medidor a una "Tabla de Escalonamiento" . La entrada incluye la ID de la LAN del medidor, su puntuación de calificación (por ejemplo, 5 de 10; o su valor de RSSI), su nivel (en este caso nivel uno) y la ID única de su padre (en este caso la ID del colector) . Si se cumple o excede con el umbral de calificación, el colector 116 registra el nodo. El registro de un medidor 114 comprende actualizar una lista de nodos registrados en el colector 116. Por ejemplo, la lista puede ser actualizada para identificar el identificador único amplio del sistema de medidor y la ruta de comunicación al nodo. El colector 116 también registra el nivel del medidor en la sub-red (esto es, si el medidor es un nodo de nivel uno, nodo de nivel dos, etc.), si el nodo funciona como un repetidor, y si es asi, el número de medidores del cual opera como repetidor. El proceso de registro comprende además transmitir información de registro al medidor 114. Por ejemplo, el colector 116 envía al medidor 114 una indicación de que está registrado, el identificador único del colector con el cual está registrado, el nivel en que el medidor existe en la sub-red, y el identificador único de su medidor padre que servirá como repetidor para mensajes que el medidor puede enviar al colector. En el caso de un nodo de nivel uno, el padre es el colector mismo. El medidor almacena estos datos y comienza a funcionar como parte de la sub-red al responder a comandos de su colector 116.
La calificación y registro continúa para cada medidor que responde a la Petición de procedimiento de barrido de nodo inicial del colector. El colector 116 puede difundir el Procedimiento de barrido del nodo veces adicionales para asegurar que todos los medidores 114 que pueden recibir el Procedimiento de barrido de nodo tengan la oportunidad de que su respuesta sea recibida y el medidor calificado como un nodo de nivel uno en el colector 116. El proceso de barrido de nodo continúa entonces al efectuar un proceso similar como aquel descrito anteriormente en cada uno de los nodos de nivel uno ahora registrados. Este proceso da como resultado la identificación y registro de nodos de nivel dos. Después que los nodos de nivel dos son identificados, se efectúa un proceso de barrido de nodo similar en los nodos de nivel dos para identificar nodos de nivel tres, y asi sucesivamente. Específicamente, para identificar y registrar medidores que se convertirán en medidores de nivel dos, para cada medidor de nivel uno, en sucesión, el colector 116 transmite un comando al medidor del nivel uno, que puede ser denominado como un comando de "Procedimiento de Barrido de Nodo Inicial". Este comando instruye al medidor de nivel que efectúe su propio proceso de barrido de nodo. La petición comprende varios ítems de datos que el medidor receptor puede usar para consumar el barrido de nodo. Por ejemplo, la petición puede
comprender el número de segmentos de tiempo disponibles para los nodos que responden, la dirección única del colector que inició la petición y una medida de la conflabilidad de las comunicaciones entre el nodo objetivo y el colector. Como se describe posteriormente en la presente, la medida 1 de conflabilidad puede ser empleada durante un proceso para identificar rutas o trayectorias más confiables para nodos registrados previamente. El medidor que recibe la Petición de respuesta de barrida de nodo inicial responde al efectuar un proceso de barrido de nodo similar a aquel descrito anteriormente. Más específicamente, el medidor difunde una petición a la cual todos los nodos sin registrar pueden responder. La petición comprende el número de segmento de tiempo disponibles para los nodos que responden (que es usado para establecer el período para que el nodo espera por respuestas) , la dirección única del colector que inició el procedimiento de barrido de nodo, una medida de la conflabilidad de las comunicaciones entre el nodo remitente y el colector (que puede ser usado en el proceso de determinar si una trayectoria del medidor puede ser cambiada como se describe posteriormente en la presente) , el ni el dentro de la sub-red del nodo que envía la petición, y un umbral de RSSI (que puede también ser usado en el proceso de determinar si una trayectoria de medidor registrado puede ser cambiada) . El medidor que emite la petición de barrido de nodo
espera entonces y recibe respuestas de los nodos sin registrar. Para cada respuesta, el medidor almacena en memoria el identificador único del medidor que responde. Esta información es luego transmitida al colector. Para cada medidor sin registrar que respondió ¡ al barrido de nodo emitido por el medidor de nivel uno, ! el colector intenta otra vez determinar la conflabilidad de ' la trayectoria de comunicación a aquel medidor. En una modalidad, el colector envía un comando de "Calificar Procedimiento > de Nodos" al nodo de nivel uno que instruye al nodo de nivel ;uno que transmita un número predeterminado de paquetes adicionales al nodo de nivel dos potencial y que registre el número de reconocimientos recibidos de respuesta del nodo de nivel dos í potencial. Esta puntuación de calificación (por ejemplo, 8; de 10) es luego transmitida de respuesta al colector, que otra vez compara la puntuación con un umbral de calificación. En otras modalidades, se puede proveer otras medidas de la conflabilidad de comunicaciones, tal como un valor de RSSI. Si no se cumple con el umbral de calificación, entonces el colector agrega una entrada para el nodo en · la Tabla de Escalonamiento, como se discute anteriormente. Sin embargo, si ya hay una entrada en la Tabla de Escalonamiento para el nodo, el colector actualizará aquella entrada solamente si la puntuación de calificación para este procedimiento ¦ de barrido de nodo es mejor que la puntuación de calificación
registrada del barrido de nodo previo que dio como resultado una entrada para el nodo. 1 Si se cumple o excede el umbral de calificación, ; el I colector 116 registra el nodo. Otra vez, el registro de1 un medidor 114 en nivel dos comprende actualizar una lista de los i nodos registrados en el colector 116. Por ejemplo, la lista puede ser actualizada para identificar el identificador único del medidor y el nivel del medidor en la sub-red. Adicionalmente, la información de registro del colector 116 ¡es actualizada para reflejar que el medidor 114 de cual el proceso de barrido fue iniciado es identificado como un repetidor i (o padre) para el nodo recién registrado. El proceso de registro comprende además transmitir información al medidor recién registrado, también como el medidor que servirá como repetidor para el nodo recién agregado. Por ejemplo, el nodo que emitió . i la petición de respuesta de barrido de nodo es actualizado para identificar que opera como un repetidor y, si fue registrado previamente como repetidor, incrementa un ítem de datos que identifica el número de nodos para que el cual sirve como repetidor. Después de esto, el colector 116 envía al medidor recién registrado una indicación de que el está registrado, una identificación del colector 116 con el cual está registrado, el nivel en que el medidor existe en la sub-red, y el identificador único del nodo que ' servirá como su padre, o repetidor, cuando se comunica con el colector 116. 1
Luego, el colector efectúa el mismo procedimiento de calificación para cada otro nodo de nivel dos potencial que respondió a la petición de barrido de nodo del nodo de ¦ nivel uno. Una vez que aquel proceso es consumado para el primer n do de nivel uno, el colector inicia el mismo procedimiento en cada otro nodo de nivel uno hasta que el proceso de calificar y registrar nodos de nivel dos ha sido consumado en cada nodo de nivel uno. Una vez que el procedimiento de barrido de nodo ¡ ha sido efectuado por cada nodo de nivel uno, dando como resultado un número de nodos de nivel dos que son registrados con , el colector, el colector enviará el comando de Respuesta '¦ de Barrido de Nodo Inicial a cada nodo de nivel dos, a su vez. Luego, cada nodo de nivel dos efectuará el mismo procedimiento de barrido de nodo como el efectuado por los nodos de nivel uno, dando como resultado potencialmente el registro de un número de nodos de nivel tres. Luego, el proceso es efectuado en cada nodo sucesivo, hasta que se alcanza un número máximo 1 de niveles (por ejemplo, siete niveles) o no queda ningún nodo sin registrar en la sub-red. Se apreciará que en la modalidad presente, durante el proceso de calificación para un nodo dado en un nivel dado, el colector califica el último "salto" solamente. Por ejemplo, si un nodo sin registrar responde a una petición de barrido de nodo de un nodo de nivel cuatro, y por consiguiente, se convierte en un nodo de nivel cinco potencial, la puntuación .de
calificación para aquel nodo está basada en la conflabilidad de comunicaciones entre el nodo de nivel cuatro y el nodo de nivel cinco potencial (esto es, paquetes transmitidos por el nodo de nivel cuatro contra acuses recibidos del nodo de nivel cinco potencial) , no basada en ninguna medición de la conflabilidad de las comunicaciones en la plena trayectoria del colector al nodo de nivel cinco potencial. En otras modalidades, por supuesto, la puntuación de calificación podría estar basada en la plena trayectoria de comunicación. En algún punto, cada medidor tendrá una trayectoria de comunicación establecida al colector que será ya sea una trayectoria directa (esto es, nodos de nivel uno) o una trayectoria indirecta por medio de uno o más nodos intermediarios que sirven como repetidores. Si durante la operación de la red, un medidor registrado de esta manera falla en funcionar apropiadamente, puede ser asignado a trayectoria diferente o posiblemente a un colector diferente como se describe posteriormente en la presente. Como se menciona previamente, un pleno barrido de nodo puede ser efectuado cuando un colector 116 es introducido por primera vez a una red. En la conclusión del pleno barrido de nodo, un colector 116 tendrá registrados un conjunto de medidores 114 con los cuales se comunica y lee datos de medición. Plenos barridos de nodo podrían ser efectuados periódicamente por un colector instalado para identificar
nuevos medidores 114 que han sido traídos en línea desde el último barrido de nodo y para permitir que los medidores registrados cambien a una trayectoria diferente. Además del pleno barrido de nodo, el colector 116 puede también efectuar un proceso de barrido de medidores i específicos 114 en la sub-red 120, que es denominado como un
"reintento de barrido de nodo". Por ejemplo, el colector 116 I puede emitir una petición específica a un medidor 114 para efectuar un barrido de nodo fuera de un pleno barrido dé nodo cuando en un intento previo para barrer el nodo, el colector 116 no fue apto de confirmar que el medidor particular 114 recibió la petición de barrido de nodo. También, un colector 116 puede solicitar un reintento de barrido de nodo de ¦ un medidor 114 cuando durante el curso de un pleno barrido , de nodo, el colector 116 no fue apto de leer los datos de barrido de nodo del medidor 114. Similarmente, un reintento de barrido de nodo será efectuado cuando un procedimiento de excepción que solicita un barrido de nodo inmediato es recibido de un medidor 11 . , El sistema 110 también se reconfigura automáticamente para acomodar un nuevo medidor 114 que puede ser agregado. Más en particular, el sistema identifica que el nuevo medidor ¡ha comenzado a funcionar e identifica una trayectoria a 1 un colector 116 que será responsable de recolectar los datos !de medición. Específicamente, el nuevo medidor difundirá una
indicación que está sin registrar. En una modalidad, esta difusión podría estar por ejemplo, incrustada en, o relevada como parte de una petición por una actualización en tiempo como se describe anteriormente. La difusión será recibida en uno de los medidores registrados 114 en proximidad al medidor que está intentando registrarse. El medidor registrado 114 envía el tiempo al medidor que está intentando registrarse. El nodo registrado también transmite una petición de excepción a su colector 116 que solicita que el colector 116 implemente un barrido de nodo, que supuestamente ubicará y registrará el nuevo medidor. Luego, el colector 116 transmite una petición de que el nodo registrado efectúe un barrido de nodo. El nodo registrado efectuará el barrido de nodo, durante el cual solicita que todos los nodos sin registrar respondan. Supuestamente, el medidor sin registrar recién agregado responderá al barrido del nodo. Cuando lo hace, el colector intentará calificar y luego registrar el nuevo nodo de la misma manera como se describe anteriormente. Una vez que una trayectoria de comunicación entre el colector y un medidor está establecida, el medidor puede comenzar a transmitir sus datos de medidor al colector y el colector puede transmitir datos e instrucciones al medidor. Como se menciona anteriormente, los datos son transmitidos en paquetes. Los paquetes "externos" son paquetes transmitidos del colector a un medidor a un nivel dado. En una modalidad, los
paquetes externos contienen los siguientes campos, pero otros campos podrían también estar incluidos: ! Longitud - la longitud del paquete; ! SrcAddr -dirección de fuente - en este caso, la ID del colector; DestAddr - la ID de LAN del medidor al cual , el paquete está destinado; RptPath - la trayectoria de comunicación al medidor de destino (esto es, la lista de identificadores de cada repetidor en la trayectoria del colector al nodo de destino) ; y
Dato - la carga del paquete. El paquete puede también incluir información de verificación de integridad (por ejemplo, CRC) , un relleno para rellenar porciones sin usar del paquete y otra información de ? control. Cuando el paquete es transmitido desde el colector, solamente será enviado al medidor de destino por aquellos medidores repetidores cuyos identificadores aparecen en ;el campo RptPath. Otros medidores que pueden recibir el paquete, pero que no están enlistados en la trayectoria identificada en el campo RptPath no repetirán el paquete. Los paquetes "internos" son paquetes transmitidos desde un medidor a un nivel dado al colector. En una modalidad, los paquetes internos contienen los siguientes campos, pero otros campos pueden también estar incluidos: Longitud - la longitud del paquete; ,
SrcAddr - dirección de fuente - la dirección del medidor que inició el paquete; DestAddr - la ID del colector al cual el paquete vá a ser transmitido; RptAddr - la ID del nodo padre que sirve como el siguiente repetidor para el nodo remitente; 1 Datos - la carga del paquete; Debido a que cada medidor conoce el identificador | de su nodo padre (esto es, el nodo en el siguiente nivel más bájo que sirve como repetidor para el nodo presente) , un paquéte interno necesita solamente identificar quien es el siguiente padre. Cuando un nodo recibe un paquete interno, verifica si ; la RptAddr coincide con su propio identificador . Si no, descarta el paquete. Si es asi, sabe que se supone que envía el paquéte hacia el colector. El nodo reemplazará luego el campo \de RptAddr con el identificador de su propio padre y luego transmitirá el paquete de tal manera que su padre lo recibirá. Este proceso continuará a través de cada repetidor en cada nivel sucesivo hasta que el paquete llega al colector. ; Por ejemplo, supóngase que un medidor de nivel inicia la transmisión de un paquete destinado para su colector. El nodo de nivel tres insertará en el campo RptAddr del paquete interno el identificador del nodo de nivel dos que sirve como repetidor para el nodo de nivel tres. Luego, el nodo de nivel tres transmitirá el paquete. Varios nodos de nivel dos pueden
recibir el paquete, pero solamente el nodo de nivel dos que tiene un identificador que coincide con el identificador en el campo de RptAddr del paquete lo reconocerá. Los otros lo descartarán. Cuando el nodo de nivel dos con el identificador que coincide recibe el paquete, reemplazará el campo de RptAddr del paquete con el identificador del paquete de nivel uno que sirve como repetidor para aquel paquete de nivel dos, y ¦ el paquete de nivel dos transmitirá luego el paquete. Esta vez, el nodo de nivel uno que tiene el identificador que coincide con el campo de RptAddr recibirá el paquete. El nodo de nivel uno insertará el identificador del colector en el campo de RptAddr y transmitirá el paquete. Luego, el colector recibirá el paquete para consumar la transmisión. Un colector 116 recupera periódicamente datos del medidor de los medidores que están registrados con el mismo. Por ejemplo, los datos del medidor pueden ser recuperados de un medidor cada 4 horas. Cuando hay un problema con la lectura de los datos del medidor en el intervalo prográmado regularmente, el colector intentará leer los datos otra vez antes del siguiente intervalo programado regularmente. No obstante, pueden haber instancias en donde el colector 116 no es apto de leer datos de medición de un medidor particular 114 por un periodo de tiempo prolongado. Los medidores 114 almacenan una indicación de cuando son leídos por su colector 116 y mantienen un seguimiento del tiempo desde que sus datos han sido
recolectados por última vez por el colector 116. Si la duración de tiempo desde la última lectura excede un umbral definido, tal como por ejemplo 18 horas, supuestamente un problema ha surgido en la trayectoria de comunicación entre el medidor particular 114 y el colector 116. Asi, el medidor 114 cambia su estatus a' aquel de un medidor sin registrar e intenta ubicar una nueva trayectoria a un colector 116 vía el proceso descrito anteriormente para un nuevo nodo. Asi, el sistema ejemplar es operable para reconfigurarse por si mismo para tratar inconveniencias en el sistema. En algunas instancias, en tanto que un colector 116 puede ser apto de recuperar datos de un medidor registrado 114 ocasionalmente, el nivel de éxito en lectura del medidor puede ser inapropiada. Por ejemplo, si un colector 116 intenta leer datos de medidor de un medidor 114 cada 4 horas pero es apto de leer los datos, por ejemplo, solo el 70 por ciento del tiempo o menos, puede ser deseable encontrar una trayectoria más confiable para leer los datos de aquel medidor particular. En donde la frecuencia de lectura de datos de un medidor 114 cae debajo de un nivel de éxito deseado, el colector 116 transmite un mensaje al medidor 114 para responder a barridos de nodo en marcha. El medidor 114 sigue estando registrado pero responderá a los barridos de nodo de la misma manera como un nodo sin registrar como se describe anteriormente. En otras modalidades, se puede permitir que todos los medidores registrados respondan
a barridos de nodo, pero un medidor solamente responderá a un barrido de nodo si la trayectoria al colector a través del medidor que emitió el barrido de nodo es más corta (esto es, menos brincos) que la trayectoria actual del medidor al colector. Se supone que un menor número de saltos proporcionan una trayectoria de comunicación más confiable que una más larga. Una petición de barrido de nodo siempre identifica el nivel del nodo que transmite la petición, y utilizando aquella información, un nodo ya registrado que es permitido que responda a barridos de nodo puede determinar si una nueva trayectoria potencial al colector por medio del nodo que emitió el barrido de nodo es más corta que la trayectoria actual del nodo al colector. Si un medidor ya registrado 114 responde a un procedimiento de barrido de nodo, el colector 116 reconoce que la respuesta se origina de un medidor registrado pero que al volver a registrar el medidor con el nodo que emitió el barrido del nodo, el colector puede ser apto de cambiar el medidor a una nueva trayectoria más confiable. El colector 116 puede verificar que el valor de RSSI de la respuesta de barrido ;de nodo excede un umbral establecido. Si no, la nueva trayectoria potencial será rechazada. Sin embargo, si se cumple con el umbral de RSSI, el colector 116 solicitará que el nodo que emitió el barrido de nodo efectúe el proceso de calificación descrito anteriormente (esto es, envíe un número predeterminado
de paquetes al nodo y cuente el número de acuses recibidos) . Si la puntuación de calificación resultante satisface un umbral, entonces el colector registrará el nodo con la nueva trayectoria. El proceso de registro comprende actualizar el colector 116 y el medidor 114 con datos que identifican el nuevo repetidor (esto es, el nodo que emitió el barrido de nodo) con el cual el nodo actualizado se comunicará ahora. Adicionalmente, si el repetidor no ha efectuado previamente la opera de un repetidor, el repetidor necesitaría ser actualizado para identificar que es un repetidor. Asimismo, el repetidor con el cual el medidor se comunicó previamente es actualizado para identificar que ya no es un repetidor para el medidor particular 114. En otras modalidades, la determinación de umbral con respecto al valor de RSSI puede ser omitida. En tales modalidades, solamente la calificación del último "salto" (esto es, envió de un número predeterminado de paquetes al nodo y conteo del número de acuses recibidos) serán efectuada para determinar si se acepta o rechaza la nueva trayectoria. En algunas instancias, una trayectoria de comunicación más confiable para un medidor puede existir a través de un colector diferente a aquel con el cual el medidor está registrado. Un medidor puede reconocer automáticamente la existencia de la trayectoria de comunicación más confiable, cambiar colectores y notificar al colector previo que el cambio ha tomado lugar. El proceso de conmutación de registro de un
medidor de un primer colector a un segundo colector comienza cuando un medidor registrado 114 recibe una petición de barrido de nodo de un colector 116 diferente a aquel con el cual el medidor está registrado actualmente. Comúnmente, un medidor registrado 114 no responde a peticiones de barrido de nodo. Sin embargo, si la petición es probable que de como resultado una trayectoria de transmisión más confiable, aún un medidor registrado puede responder. Asi, el medidor determina si el nuevo colector ofrece una trayectoria de transmisión potencialmente más confiable. Por ejemplo, el medidor 114 puede determinar si la trayectoria al nuevo colector potencial 116 comprende menos saltos a la trayectoria al colector con el cual el medidor está registrado. Si no, la trayectoria puede no ser más confiable y el medidor 114 no responderá a barrido de nodo. El medidor 114 podría también determinar si el RSSI del paquete de barrido de nodo excede un umbral de RSSI identificado en la información de barrido de nodo. Si es así, el nuevo colector puede ofrecer una trayectoria de transmisión más confiable para los datos de medidor. Si- no, la trayectoria de transmisión puede no ser aceptable y el medidor puede no responder. Adicionalmente, si la conflabilidad de comunicación entre - el nuevo colector potencial y el repetidor que daría servicio [ al i medidor satisface un umbral establecido cuando el repetidor fue registrado con su colector existente, la trayectoria ; de comunicación al nuevo colector puede ser más confiable. Si : la i
i
conflabilidad no excede este umbral, sin embargo, el medidor 114 no responde al barrido de nodo. Si se determina que la trayectoria al nuevo colector puede ser mejor que la trayectoria a su colector existente, ¡el I medidor 114 responde al barrido de nodo. Incluida en 1 la respuesta está información concerniente con cualesquier ñoclos para los cuales el medidor particular puede operar como repetidor. Por ejemplo, la respuesta podría identificar el número de nodos para los cuales el medidor sirve , como repetidor. El colector 116 determina luego si tiene capacidad para dar servicio al medidor y cualesquier medidores para los cuales opera como repetidor. Si no, el colector 116 no responde al medidor que está intentando cambiar colectores. Sin embargo, si el colector 116 determina que tiene capacidad para dar servicio al medidor 114, el colector 116 almacena información i de registro acerca del medidor 114. El colector 116 transmite luego un comando de registro al medidor 114. El medidor 114 actualiza sus datos de registro para identificar que está ahora registrado con el nuevo colector. El colector 116 comunica luego instrucciones al medidor 114 para iniciar una petición de barrido de nodo. Los nodos que están sin registrar, o que han usado previamente el medidor 114 como repetidor responden a !la petición para identificarse por sí mismos al colector 116. El t colector registra estos nodos como se describe anteriormente 'en
relación con el registro de nuevos medidores/nodos. Bajo algunas circunstancias puede ser necesario cambiar un colector. Por ejemplo, un colector puede estar funcionando mal y puede necesitar ser llevado fuera de linea. Asi, una nueva trayectoria de comunicación debe ser provista para recolectar datos de medidor de los medidores a los que' se da servicio por el colector particular. El proceso | de i reemplazar un colector es efectuado al difundir un mensaje para I des-registrarse, usualmente de un colector de reemplazo,! a todos los medidores que están registrados con el colector que es removido del servicio. En una modalidad, los medidores registrados pueden estar programados para solamente responder a comandos del colector con el cual están registrados. Asi, ¦ el comando para des-registrarse puede comprender el identificador único del colector que es reemplazado. En respuesta al comando i para des-registrarse, los medidores comienzan a funcionar como medidores sin registrar y a responder a petición de barrido ' de nodo. Para permitir que el comando de des-registrarse i se propague a través de la sub-red, cuando un nodo recibe el comando no se des-registrará inmediatamente, sino más bien permanece registrado por un periodo definido, que puede ser denominado como el "Tiempo de Vida". Durante este periodo ? de tiempo de vida, los nodos continúan respondiendo a la capa de aplicación y reintentos inmediatos permitiendo que el comando de des-registro se propague a todos los nodos en la sub-red.
Finalmente, los medidores se registran con el colector de reemplazo utilizando el procedimiento descrito anteriormente ¿ Una de las responsabilidades principales del colector 116 en la sub-red 120 es recuperar datos de medición de los medidores 114. En una modalidad, el colector 116 tiene como objetivo obtener por lo menos una lectura exitosa de los datos de medición por día de cada nodo en su sub-red. El colector 116 intenta recuperar los datos de todos los nodos en su sub-red 120 a una periodicidad configurable . Por ejemplo, el colector 116 puede estar configurado para intentar recuperar datos de medición de los medidores 114 en su sub-red 120 una vez cada 4 horas. En mayor detalle, en una modalidad, el proceso de recolección de datos comienza con el colector 116 que identifica uno de los medidores 114 en su sub-red 120. Por ejemplo, el colector 116 puede revisar una lista de nodos registrados e identificar uno para lectura. Luego, el colector 116 comunica un comando al medidor particular 114 que envié sus datos de medición al colector 116. Si la lectura del medidor es exitosa y los datos son recibidos en el colector 116, el colector 116 determina si hay otros medidores que no han sido medidos durante la presente sesión de lectura. Si es asi, el proceso continúa. Sin embargo, si todos los medidores 114 en la sub-red 120 han sido leídos, el colector espera una duración de tiempo definida, tal como por ejemplo 4 horas, antes de intentar otra lectura.
Si durante una lectura de un medidor particular, los datos del medidor no son recibidos en el colector 116, : el colector 116 comienza un procedimiento de re-intento, en donde hace el reintento de la lectura de datos del medidor particular. El colector 116 continúa intentando leer los datos del nodo hasta que ya sea los datos son leídos o la lectura ' de la siguiente sub-red toma lugar. En una modalidad, el colector 116 intenta leer los datos cada 60 minutos. Así, en donde una lectura de sub-red es tomada cada 4 horas, el colector 116 puede emitir tres reintentos entre las lecturas de sub-red. Los medidores 114 son frecuentemente medidores bidireccionales - esto es, son operables tanto para recibir como transmitir datos. Sin embargo, los medidores unidireccionales que son operables solamente para transmitir y no recibir datos pueden también ser desplegados. La Figura 4 es un diagrama de bloques que ilustra una sub-red 401 que incluye un número de medidores unidireccionales 451-456. Como se muestra, los medidores 114a-k son dispositivos bidireccionales. En este ejemplo, los medidores bidireccionales 114a-k operan de la manera ejemplar descrita anteriormente, de tal manera que cada medidor tiene una trayectoria de comunicación al colector 116 que es ya sea una trayectoria directa (por ejemplo, los medidores 114a y 114b tienen una trayectoria directa al colector 116) o una trayectoria indirecta por medio de uno o más medidores intermedios que sirven como repetidores. Por
ejemplo, el medidor 114h tiene una trayectoria al colector por medio, en secuencia, de los medidores intermedios 114d y 114b. En esta modalidad ejemplar, cuando un medidor unidireccional (por ejemplo, medidor 451) difunde sus datos de uso, los datos pueden ser recibidos en uno o más medidores bidireccionales que están en proximidad al medidor unidireccional (por ejemplo, medidores bidireccionales 114f y 114g) . En una modalidad, los datos del medidor unidireccional son almacenados en cada medidor bidireccional que los recibe, y los datos son designados en aquellos ' medidores bidireccionales como habiendo sido recibidos del medidor unidireccional. En algún punto, ios datos del medidor unidireccional son comunicados por cada medidor bidireccional que lo recibió al colector 116. Por ejemplo, cuando el colector lee los datos de medidor bidireccional, reconoce la existencia de datos del medidor del ) medidor unidireccional y los lee también. Después que los datos del medidor unidireccional han sido leídos, son removidos de la memoria. ' En tanto que la recolección de datos de los medidores unidireccionales por el colector se ha descrito anteriormente en el contexto de una red de medidores bidireccionales 114 que operan de la manera descrita en relación con las modalidades descritas anteriormente, se comprenderá que la presente invención no está limitada a la forma particular de red establecida y utilizada por los medidores 114 para transmitir
datos al colector. Más bien, la presente invención puede ser usada en el contexto de cualquier topología de red en la cual una pluralidad de nodos de comunicación bidireccionales son aptos de transmitir datos y de tener aquellos datos propagados a través de la red de nodos al colector. De acuerdo con varias modalidades reveladas en · la presente, en una red de Infraestructura de Medición Avanzada (AMI), un nodo de medición u otro nodo puede incluir un tablero de opciones de comunicaciones para conectar a una red de área amplia (WAN) vía redes tales como por ejemplo, una red de GPRS, una red inalámbrica WiFi, una red telefónica PSTN, etc. Como ' un ejemplo particular, la Figura 3A ilustra la inferíase de red 308 implementada utilizando un tablero de opciones de WAN instalado dentro del medidor A3 ALFA. En algunas circunstancias, el nodo de medición u otro nodo puede también estar en proximidad física a otros dispositivos que son¡ o pueden ser controlados por una compañía de servicios. Tales dispositivos pueden ser usados para monitorear y controlar componentes del sistema de distribución de servicios, en las que se incluyen, por ejemplo, interruptores automáticos, bancos de capacitores, transformadores, conmutadores y re-cerrador s . Al utilizar técnicas reveladas en la presente para compartir la conexión de WAN entre la red de AMI y estos otros dispositivos, la infraestructura de AMI puede ser usada para propósitos de Automatización de Servicios (UA) .
Varias modalidades pueden realizar ciertas ventajas. Por ejemplo, estas técnicas pueden ayudar a reducir los costos y complejidad de mantener un sistema de UA en paralelo con , la red de AMI . De acuerdo con varias modalidades reveladas en ' la presente, un dispositivo de enrutamiento no necesita ser 1 programado para entender un protocolo usado por el sistema ' de UA. Como resultado, se puede mejorar la flexibilidad en ' el despliegue y los costos futuros asociados con la actualización del dispositivo de enrutamiento para actualización al protocólo de UA pueden ser reducidos. ¡ La Figura 5 es un diagrama que ilustra un sistema de ¾ Infraestructura de Medición Avanzada (AMI) 500 que comparte una conexión de red de área amplia (WAN) 502 con un dispositivo de Automatización de Servicios (UA) , tal como un dispositivo ^de Automatización de Distribución (DA) 504 de acuerdo con otra modalidad. El sistema de AMI 500 puede estar configurado similarmente al sistema de medición 110 de la Figura 1 y puede incluir componentes similares, en los que se incluyen, por ejemplo, un número de medidores 506 que detectan y registran ¡el consumo o uso de electricidad o algún otro servicio ' o mercancía. Los medidores 506 pueden estar ubicados en las instalaciones del cliente, tal como por ejemplo, casas 1 o domicilios fiscales. Los medidores 506 incluyen circuitos para medir el consumo de la electricidad u otro servicio o mercancía en sus respectivas locaciones y para generar datos que reflejian
aquel consumo, también como otros datos relacionados con ' el consumo. Los medidores 506 pueden también incluir circuitos para transmitir inalámbricamente datos generados por los medidores 506 a un sitio remoto. Los medidores 506 pueden incluir además circuitos para recibir datos, comandos | o instrucciones inalámbricamente. En el sistema de AMI 500, por lo menos algunos de los medidores 506 son medidores - i direccionales que son aptos de recibir como transmitir datos; tales medidores 506 pueden incorporar un transceptor. El sistema de AMI 500 también comprende colectores
508. En una modalidad, los colectores 508 son también medidores operables para detectar y registrar el uso de un servicio o mercancía tal como por ejemplo, „ electricidad, agua, o gas. Además, los colectores 508 son operables para enviar datos a1 y recibir datos de los medidores 506. Así, como los medidores 506, los colectores 508 pueden comprender ambos circuitos para medir el consumo de un servicio o mercancía y para generar datos que reflejan el consumo y circuitos para transmitir' y recibir datos. En una modalidad, el colector 508 y medidores 506 se comunican con y entre sí utilizando cualquiera de varias técnicas inalámbricas tales como, por ejemplo, espectro esparcido de salto de frecuencia (FHSS) y espectro esparcido de secuencia directa (DSSS) . Un colector 508 y los medidores 506 con los cuales se I comunica definen una sub-red/LAN 510 del sistema de AMI 50£).
1 !
Como se usa en la presente, los medidores 506 y los colectores 508 pueden ser determinados como "nodos" en la sub-red/LAN 510. En tanto que la Figura 5 ilustra una sola sub-red/LAN 510 por simplicidad, se apreciará que el sistema de AMI 500 puede incorporar cualquier número de sub-redes/LAN 510. En cada sub-red/LAN 510, cada medidor 506 transmite datos relacionados con el consumo del servicio que es medido en la ubicación del medidor. El colector 508 recibe los datos transmitidos por cada medidor 506, "recolectándolo" efectivamente y luego transmite periódicamente los datos de todos los medidores en la sub-red/LAN 510 a un servidor de recolección de datos 512. El servidor de recolección de datos 512 almacena los datos para análisis y preparación de facturas, por ejemplo. El servidor de recolección de datos 512 puede ser un sistema de cómputo de propósito general programado especialmente y se puede comunicar con los colectores 508 vía una red. La red puede comprender cualquier forma de red. En la implementación particular ilustrada en la Figura 5, la red es implementada como una red de inalámbrica WiFi (IEEE 802.11) red de área inalámbrica (WAN) 514. En varios puntos en el sistema, la conexión entre ; la sub-red/LAN 510 y la WAN 514 es denominada como punto de extracción debido a que, por medio de tal conexión, se pueden "extraer" los datos y traerlos de regreso al servidor de recolección de datos 512 u otro sistema. Estos puntos 'de
extracción pueden ser implementados como un tablero de opciones instalado en un medidor 506 u otro nodo y tener una conexión a la WAN 514, por ejemplo, vía un módem de GPRS, un adaptador WiFi, o un módem de PSTN. El dispositivo de DA 504 es conectado a un nodo, tal como un medidor 506 como se ilustra en la Figura 5, vía una conexión cableada o inalámbrica. El dispositivo de DA 504 puede ser implementado como cualquier tipo de equipo de DA usado para monitorear y controlar componentes del sistema de distribución de servicios, en los que se incluyen por ejemplo, interruptores automáticos de circuitos, bancos de capacitores, transformadores, conmutadores y re-cerradores. Asi, el dispositivo de DA 504 es mostrado como un bloque genérico en la Figura 5. Con el nodo en comunicación con la WAN 514, la conexión a la WAN 514 puede ser compartida con el dispositivo de DA 504, evitando mediante esto la necesidad de instalar una red de comunicación de alta velocidad con una conexión al dispositivo de DA 504 en cada pieza de equipo de DA y los costos asociados. Un número de técnicas para compartir la conexión de WAN entre el sistema de AMI 500 y el dispositivo de DA 504 son revelados a continuación en relación con las Figuras 6-8. La Figura 6 es un diagrama que ilustra un dispositivo de comunicación ejemplar 600 para compartir la conexión de WAN entre el sistema de AMI 500 y el dispositivo de DA 504 de
acuerdo con todavía otra modalidad. El dispositivo de comunicación 600 puede formar parte de un medidor 506 de la Figura 5. Por ejemplo, el dispositivo de comunicación 600 puede ser implementado como un tablero de opciones que tiene elementos fijos incrustados en el mismo. El dispositivo de comunicación 600 incluye un puerto de entrada de datos 602 que es conectado a una red de área amplia (WAN) y que recibe paquetes de datos de la WAN. El dispositivo de comunicación 600 también incorpora por lo menos dos puertos de salida de datos. Un puerto de salida de datos 604 es conectado a un dispositivo que es conectado al sistema de Infraestructura de Medición Avanzada (AMI) 500, mientras que otro puerto de salida de datos 606 es conectado a un dispositivo que es conectado a un dispositivo que es conectado a un sistema de Automatización de Servicios (UA) , tal como el dispositivo de Automatización de Distribución (DA) 504 de la Figura 5. Un procesador 608 controla la operación del dispositivo de comunicación 600 y está en comunicación con el puerto de entrada de datos 602 y los puertos de salida de datos 604 y 606. El procesador 608 ejecuta los elementos fijos para controlar la operación del dispositivo de comunicación 600. Los elementos fijos están almacenados en una memoria 610, que está en comunicación con el procesador 608. En una modalidad, los elementos fijos son implementados para entender solo un protocolo, es decir, él
protocolo usado por el sistema de AMI 500 o el medidor y para enrutar todo el otro tráfico recibido en el puerto de entrada de datos 602 al puerto de salida de datos 606. Asi, en operación de acuerdo con esta modalidad, cuando son ejecutados por el procesador 608, los elementos fijos provocan que el procesador 608 controle la operación del dispositivo de comunicación 600, de tal manera que cuando se recibe un paquete de datos en el puerto de entrada de datos 602, es enviado al puerto de salida de datos 604 (y asi al dispositivo conectado al sistema de AMI 500) solamente cuando el paquete de datos recibidos tiene formato de acuerdo con el protocolo usado por el sistema de AMI. Si el paquete de datos recibidos no tiene formato de acuerdo con este protocolo, es enviado al puerto de salida de datos 606, y asi al dispositivo de DA 504. La Figura 7 es un diagrama de flujo que ilustra un método para compartir una conexión de AN entre un sistema de AMI y un dispositivo de DA de acuerdo con todavía otra modalidad. En una etapa 702, se recibe un paquete de datos en el dispositivo de comunicación 600. El dispositivo de comunicación 600 determina entonces, en la etapa 704, si el paquete de datos recibidos tiene formato de acuerdo con el protocolo empleado por el sistema de AMI. Si es así, entonces, como se ilustra en la etapa 706, el paquete de datos es enviado al dispositivo que está anexado al puerto de salida de datos 604. Si no, el paquete de datos es enviado al dispositivo que
está anexado al puerto de salida de datos 606, como se ilustra en la etapa 708. : Los detalles de la implementación pueden variar en base al AMI particular y protocolos de SCADA que son usados por los sistemas de AMI y DA, respectivamente. Como un ejemplo jno limitante particular, el dispositivo de comunicación 600 puede ser implementado como o incorporar un módem de GPRS que tiene su puerto de salida de datos 604 anexado a un medidor 506 que implementa el protocolo C12.22 de ANSI. El puerto de salida ¡de datos 606 puede ser anexado a un relevador de protección u otiro dispositivo electrónico inteligente que implementa el protocolo DNP 3.0, el protocolo de Modbus, el protocolo 61850 de IEC1 o cualquier combinación de estos protocolos. En este ejemplo, |en la etapa de enlace de datos, todo el tráfico válido de acuerdo con el protocolo C12.22 de ANSI es definido como paquetes ¡de datos que comienzan con un byte OxEE, en el cual el prefijjo "Ox" indica un número hexadecimal. Las respuestas de ACK (0x0l6) o NAK (0x15) de un solo byte pueden también ser tráfico válido de acuerdo con el protocolo C12.22 de la ANSI. ; En contraste, el tráfico válido de acuerdo con el protocolo de DNP 3.0 comienza con dos bytes de sincronización 0x0564. Si los elementos fijos de punto de extracción del dispositivo de comunicación 600 son implementados para entender solamente el protocolo C12.22 de la ANSI, entonces el dispositivo de comunicación 600 es apto de enviar solamente
mensajes C12.22 de ANSI válidos al medidor 506. El dispositivo de comunicación 600 puede luego enrutar todo el otro tráfico de datos al relevador de protección u otro dispositivo electrónico inteligente, que está anexado al puerto de salida de datos 606. En algunos casos, bytes de ACK, NAK o OxEE individuales, que forman tráfico de C12.22 de ANSI válido, pueden también formar tráfico de DNP 3.0 válido. Asi, puede ser deseable implementar medidas adicionales para discriminar entre tráfico C12.22 de ANSI y tráfico de DNP 3.0 o más en general, tráfico destinado para el sistema de AMI y tráfico destinado para el sistema de DA. En algunas modalidades, los elementos fijos en el dispositivo de comunicación 600 pueden ser provistos con suficiente información acerca del protocolo usado por el sistema de DA para ser apto de identificar paquetes de datos destinados para el sistema de DA. Por ejemplo, el procesador 608 puede ser programado para reconocer que el tercer byte de un paquete de datos de DNP 3.0 es el byte de duración y para enrutar un número bytes al puerto de salida de datos 606 tal como se determina por el byte de duración. Además, el procesador 608 puede efectuar la verificación de CRC antes de enrutar el paquete de datos al puerto de salida de datos 606. Esta etapa extra, sin embargo, puede reducir la neutralidad de protocolo del dispositivo de comunicación 600, y por consiguiente los beneficios que la neutralidad del protocolo
realiza, tal como alguna medida de "pruebas a futuro" para el dispositivo de comunicación 600, por ejemplo, cuando el protocolo usado por el sistema de DA es cambiado o actualizado. En otras modalidades, algo de destinamiento puede ser provisto por encima de la capa de enlace de datos. Por ejemplo, un número de puertos de TCP pueden ser usados para dirigir puertos seriales individuales en un dispositivo de DA. Este procedimiento es común con dispositivos de servidor de terminal de multi-puertos . Sin embargo, este procedimiento coloca una carga adicional de direccionamiento, que puede o puede no ser significativo al protocolo de enlace en el aire. La carga de direccionamiento puede también ser significativa en el manejo de mapeos de dirección/dispositivo en el extremo de cabeza, lo que puede afectar adversamente los costos de mantenimiento y conflabilidad . La Figura 8 ilustra todavía otra modalidad, que es más simple que ya sea proveer los elementos fijos con información acerca del protocolo usado por el sistema de DA o proveer direccionamiento por encima de la capa de enlace de datos. En el procedimiento mostrado en la Figura 8, se recibe un paquete de datos en el dispositivo de comunicación 600 en una etapa 802. En una etapa 804, una copia del paquete de datos es enviada al medidor 506, que está en comunicación con 'el sistema de AMI 500. En una etapa 806, otra copia del paquete de datos es enviada a un dispositivo, tal como el relevador de
protección u otro dispositivo electrónico inteligente en el ejemplo anterior, que está en comunicación con el sistema de DA. Asi, el procedimiento mostrado en la Figura 8 requiere la mínima inteligencia en ambos extremos de la conexión de WAN e involucra esencialmente hacer nada y enrutar todo el tráfico de datos a ambos puertos de salida de datos 604 y 606. En la implementacion ejemplar descrita anterior con los protocolos de ANSI C12.22 y DNP 3.0 empleados por los sistemas de AMI y de DA, respectivamente, una implementacion inteligente del protocolo C12.22 de ANSI es suficientemente durable para no ser confundido por el "ruido" que está en los mensajes de DNP 3.0 que el medidor anexado al puerto de salida de datos 604 está también recibiendo. Similarmente, una implementacion inteligente de la pila de protocolos de DNP 3.0 es suficientemente durable para no ser confundida por el "ruido" que está en los mensajes C12.22 de ANSI que el relevador de protección u otro dispositivo electrónico inteligente está anexado al puerto de salida de datos 606 está también recibiendo. En tanto que el apareamiento de protocolo particular, por ejemplo, ANSI C12.22 y DNP 3.0, sea analizado lo suficientemente de manera cuidadosa de antemano, los dos protocolos pueden coexistir en los mismos medios físicos sin que se inserte inteligencia adicional ya sea en un extremo u otro de la conexión de WAN.
La Figura 9 ilustra otro método para compartir una conexión de WAN entre un sistema de AMI y un dispositivo de DA de acuerdo con otra modalidad. En una etapa 902, un paquete de IP que contiene un mensaje de C12.22 es enviado a un colector. Enseguida, en un bloque de decisión 904, se determina si el colector es el destino propuesto del paquete de IP. Si es así, entonces en la etapa 906, el paquete de IP es enrutado a un puerto de Ethernet local RS-232, u otra salida en base a la dirección de puerto especificada en el paquete. Si el colector no es el destino propuesto, sin embargo, entonces en la etapa 908, el paquete de IP es enrutado sobre la LAN. En tanto que los sistemas y métodos han sido descritos e ilustrados con referencia a modalidades específicas, aquellos experimentados en el arte reconocerán que se pueden realizar modificaciones y variaciones sin desviarse de los principios descritos anteriormente y resumidos en las siguientes reivindicaciones. Por ejemplo, aunque en las modalidades descritas anteriormente, los sistemas y métodos de la presente invención son descritos en el contexto de una red de dispositivos de medición, tales como medidores de electricidad, gas o agua, se comprenderá que la presente invención puede ser implementada en cualquier clase de red en la cual es necesario obtener información de o proveer información a dispositivos del extremo en el sistema, en los que se incluyen sin limitación, redes que comprenden medidores,
pantallas en casa, termostato en casa, dispositivos de control de carga o cualquier combinación de tales dispositivos. Asi, ¡se debe hacer referencia a las siguientes reivindicaciones que describen el alcance de la presente invención.
Claims (19)
- REIVINDICACIONES 1. Un método para compartir una conexión de red 'de área · amplia (WAN) entre un sistema de Infraestructura -de Medición Avanzada (AMI) y un sistema de Automatización ¡de Servicios (UA) , el método está caracterizado porque comprende; recibir un paquete de datos en un dispositivo ;de comunicación; ¡ usar el dispositivo de comunicación para determinar si el paquete de datos recibidos tiene formato de acuerdó con un primer protocolo empleado por el sistema de AMI; ; si el paquete de datos recibidos tiene formato de acuerdo con el primer protocolo, entonces enviar el paquete de datos a un primer dispositivo que está en comunicación con el sistema de AMI; y si el paquete de datos recibido no tiene formato de acuerdo con el primer protocolo, entonces enviar el paquete !de datos a un segundo dispositivo que está en comunicación con el sistema de UA. 2. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el primer protocolo es el protocolo
- ANSI C12.22.
- 3. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el dispositivo de comunicación está configurado para dar formato a paquetes de datos salientes solamente de acuerdo con el primer protocolo.
- 4. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el uso del dispositivo de comunicación para determinar si el paquete de datos recibidos tiene formato de acuerdo con el primer protocolo comprende examinar por ¡lo menos un byte inicial del paquete de datos recibido.
- 5. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque comprende además usar el dispositivo ¡de comunicación para determinar si el paquete de datos recibido tiene formato de acuerdo con por lo menos uno de un protocqlo de DNP 3.0, un protocolo de Modbus y un protocolo IEC 61850 y, si es asi, enviar el paquete de datos al segundo dispositivo.
- 6. El método de conformidad con la reivindicación 5, caracterizado porque el envío del paquete de datos al segundo dispositivo comprende: examinar un byte de longitud del paquete de datos para determinar la longitud del paquete de datos; y ¡ enviar al segundo dispositivo una porción del paquete de datos, la porción tiene una longitud indicada por el byte de longitud.
- 7. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el envío del paquete de datos comprende usar un identificador de puerto para direccionar un puerto serial seleccionado de uno del primer dispositivo y el segundo dispositivo.
- 8. El método de conformidad con la reivindicáción 1, caracterizado porque el primer dispositivo comprende un medidor .
- 9. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el segundo dispositivo comprende un dispositivo electrónico inteligente.
- 10. El método de conformidad con la reivindicación I, caracterizado porque el dispositivo de comunicación comprende por lo menos uno de un módem de GPRS, un módem de PSTN, un adaptador de Ethernet y un módem inalámbrico.
- 11. Un método para poner en operación un dispositivo de comunicación para compartir una conexión de red de área amplia ( AN) entre un sistema de Infraestructura de Medición Avanzada (AMI) y un sistema de Automatización de Servicios (UA) , el método está caracterizado porque comprende: recibir un paquete de datos en el dispositivo de comunicación; enviar una primera copia del paquete de datos a un medidor que está en comunicación con el sistema de AMI; y ; enviar una segunda copia del paquete de datos a un dispositivo que está en comunicación con el sistema de DA.
- 12. El método de conformidad con la reivindicación II, caracterizado porque el dispositivo que está en comunicación con el sistema de UA comprende un dispositivo electrónico inteligente.
- 13. El método de conformidad con la reivindicación 12, caracterizado porque el dispositivo de comunicación comprende por lo menos uno de un módem de GPRS, un módem 'de PSTN, un adaptador de Ethernet y un módem inalámbrico.
- 14. Un dispositivo de comunicación caracterizado porque comprende: un puerto de entrada de datos en comunicación con una red de área amplia (WAN) y configurado para recibir un paquete de datos de la WAN; un primer puerto de salida de datos en comunicación con un primer dispositivo conectado a un sistema de Infraestructura de Medición Avanzada (AMI); un segundo puerto de salida de datos en comunicación con un segundo dispositivo conectado a un sistema de Automatización de Servicios (UA) ; un procesador en comunicación con el puerto de entrada de datos, el primer puerto de salida de datos, y ;el segundo puerto de salida de datos, el procesador está configurado para ejecutar instrucciones ejecutables por procesador para controlar la operación del dispositivo de comunicación; y una memoria en comunicación con el procesador y configurada para almacenar instrucciones ejecutables por el procesador que, cuando son ejecutadas por el procesador, provocan que el procesador controle la operación del dispositivo de comunicación para recibir un paquete de datos en el dispositivo de comunicación y para enviar el paquete de datos al primer puerto de salida de datos si el paquete de datos recibido tiene formato de acuerdo con un primer protocolo empleado por el sistema de AMI .
- 15. El dispositivo de comunicación de conformidad con la reivindicación 14, caracterizado porque el primer protocolo es el protocolo de ANSI C12.22.
- 16. El dispositivo de comunicación de conformidad con la reivindicación 14, caracterizado porque la memoria almacena instrucciones ejecutables por el procesador para dar formato a paquetes de datos salientes solamente de acuerdo con el primer protocolo.
- 17. El dispositivo de comunicación de conformidad con la reivindicación 14, caracterizado porque la memoria almacena además instrucciones ¦ ejecutables por el procesador para determinar si el paquete de datos recibido tiene formato de acuerdo con el primer protocolo al examinar por lo menos un byte inicial del paquete de datos recibido.
- 18. El dispositivo de comunicación de conformidad con la reivindicación 14, caracterizado porque la memoria almacena instrucciones ejecutables por el procesador para determinar si el paquete de datos recibidos tiene formato de acuerdo con el protocolo de DNP 3.0 y, si es asi, enviar el paquete de datos al segundo puerto de salida de datos.
- 19. El dispositivo de comunicación de conformidad con la reivindicación 14, caracterizado porque la memoria almacena instrucciones ejecutables por el procesador para usar un identificador de puerto para direccionar un puerto serial seleccionado de uno del primer dispositivo y el segundo dispositivo. 20'. El dispositivo de comunicación de conformidad con la reivindicación 14, caracterizado porque la memoria almacena además instrucciones ejecutables por el procesador para controlar la operación del dispositivo de comunicación I para enviar una primera copia del paquete de datos al primer puerto de salida de datos, y para enviar una segunda copia ¿el paquete de datos al segundo puerto de salida de datos.
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