RU2729770C1 - Способ установки связи между шлюзом и коммуникационным модулем - Google Patents

Способ установки связи между шлюзом и коммуникационным модулем Download PDF

Info

Publication number
RU2729770C1
RU2729770C1 RU2018136269A RU2018136269A RU2729770C1 RU 2729770 C1 RU2729770 C1 RU 2729770C1 RU 2018136269 A RU2018136269 A RU 2018136269A RU 2018136269 A RU2018136269 A RU 2018136269A RU 2729770 C1 RU2729770 C1 RU 2729770C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
gateway
duration
window
communication module
receiver
Prior art date
Application number
RU2018136269A
Other languages
English (en)
Inventor
Янник ДЕЛИБИ
Янник Годэн
Original Assignee
Керлинк
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Керлинк filed Critical Керлинк
Application granted granted Critical
Publication of RU2729770C1 publication Critical patent/RU2729770C1/ru

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W52/00—Power management, e.g. TPC [Transmission Power Control], power saving or power classes
    • H04W52/02—Power saving arrangements
    • H04W52/0209—Power saving arrangements in terminal devices
    • H04W52/0225—Power saving arrangements in terminal devices using monitoring of external events, e.g. the presence of a signal
    • H04W52/0229—Power saving arrangements in terminal devices using monitoring of external events, e.g. the presence of a signal where the received signal is a wanted signal
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D4/00—Tariff metering apparatus
    • G01D4/002—Remote reading of utility meters
    • G01D4/004—Remote reading of utility meters to a fixed location
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D4/00—Tariff metering apparatus
    • G01D4/002—Remote reading of utility meters
    • G01D4/006—Remote reading of utility meters to a non-fixed location, i.e. mobile location
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L67/00—Network arrangements or protocols for supporting network services or applications
    • H04L67/01—Protocols
    • H04L67/12—Protocols specially adapted for proprietary or special-purpose networking environments, e.g. medical networks, sensor networks, networks in vehicles or remote metering networks
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L67/00—Network arrangements or protocols for supporting network services or applications
    • H04L67/50—Network services
    • H04L67/60—Scheduling or organising the servicing of application requests, e.g. requests for application data transmissions using the analysis and optimisation of the required network resources
    • H04L67/62—Establishing a time schedule for servicing the requests
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04Q—SELECTING
    • H04Q9/00—Arrangements in telecontrol or telemetry systems for selectively calling a substation from a main station, in which substation desired apparatus is selected for applying a control signal thereto or for obtaining measured values therefrom
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W4/00—Services specially adapted for wireless communication networks; Facilities therefor
    • H04W4/70—Services for machine-to-machine communication [M2M] or machine type communication [MTC]
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W52/00—Power management, e.g. TPC [Transmission Power Control], power saving or power classes
    • H04W52/02—Power saving arrangements
    • H04W52/0209—Power saving arrangements in terminal devices
    • H04W52/0212—Power saving arrangements in terminal devices managed by the network, e.g. network or access point is master and terminal is slave
    • H04W52/0216—Power saving arrangements in terminal devices managed by the network, e.g. network or access point is master and terminal is slave using a pre-established activity schedule, e.g. traffic indication frame
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04Q—SELECTING
    • H04Q2209/00—Arrangements in telecontrol or telemetry systems
    • H04Q2209/50—Arrangements in telecontrol or telemetry systems using a mobile data collecting device, e.g. walk by or drive by
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04Q—SELECTING
    • H04Q2209/00—Arrangements in telecontrol or telemetry systems
    • H04Q2209/60—Arrangements in telecontrol or telemetry systems for transmitting utility meters data, i.e. transmission of data from the reader of the utility meter
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W84/00—Network topologies
    • H04W84/18—Self-organising networks, e.g. ad-hoc networks or sensor networks
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B90/00—Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02B90/20—Smart grids as enabling technology in buildings sector
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y04—INFORMATION OR COMMUNICATION TECHNOLOGIES HAVING AN IMPACT ON OTHER TECHNOLOGY AREAS
    • Y04S—SYSTEMS INTEGRATING TECHNOLOGIES RELATED TO POWER NETWORK OPERATION, COMMUNICATION OR INFORMATION TECHNOLOGIES FOR IMPROVING THE ELECTRICAL POWER GENERATION, TRANSMISSION, DISTRIBUTION, MANAGEMENT OR USAGE, i.e. SMART GRIDS
    • Y04S20/00—Management or operation of end-user stationary applications or the last stages of power distribution; Controlling, monitoring or operating thereof
    • Y04S20/30—Smart metering, e.g. specially adapted for remote reading
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y04—INFORMATION OR COMMUNICATION TECHNOLOGIES HAVING AN IMPACT ON OTHER TECHNOLOGY AREAS
    • Y04S—SYSTEMS INTEGRATING TECHNOLOGIES RELATED TO POWER NETWORK OPERATION, COMMUNICATION OR INFORMATION TECHNOLOGIES FOR IMPROVING THE ELECTRICAL POWER GENERATION, TRANSMISSION, DISTRIBUTION, MANAGEMENT OR USAGE, i.e. SMART GRIDS
    • Y04S40/00—Systems for electrical power generation, transmission, distribution or end-user application management characterised by the use of communication or information technologies, or communication or information technology specific aspects supporting them
    • Y04S40/18—Network protocols supporting networked applications, e.g. including control of end-device applications over a network

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Computing Systems (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Mobile Radio Communication Systems (AREA)

Abstract

Изобретение относится к области беспроводной связи. Технический результат заключается в снижении энергопотребления шлюза для увеличения срока службы батареи, питающей шлюз. Способ установления связи между шлюзом и коммуникационным модулем включает в себя периодическую радиопередачу от шлюза сигнала синхронизации, причем рабочий цикл DC=Dx/Tx между длительностью окна (28) излучения Dx сигнала синхронизации и длительностью периода радиопередачи Тх составляет менее 50%, периодическую активацию приемника коммуникационного модуля, активируемого во время окна (29) активного состояния, причем длительность окна активного состояния меньше, чем длительность Tr периода активации, а длительность Tr периода активации равна Tr=Tx/(1+DC), получение радиосигнала синхронизации приемником коммуникационного модуля во время перекрытия (30) упомянутого окна (29) активного состояния и упомянутого окна (28) излучения, радиопередачу сообщения (20) данных от излучателя коммуникационного модуля, получение сообщения данных приемником шлюза. 5 н. и 9 з.п. ф-лы, 7 ил.

Description

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Изобретение относится к способам очень малого потребления энергии и устройствам для передачи данных по радио, в частности, к области Интернета вещей.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Интернет вещей заключается в обеспечении передачи данных от повседневных вещей автоматически с помощью беспроводной сети. Например, прибор учета потребления воды, снабженный коммуникационным модулем, может автоматически передать показания в фирму, управляющую начислением оплаты за потребление воды.
Некоторые шлюзы, также называемые базовые станции, выполняют функцию обеспечения радиоприема и передачи данных излучением от коммуникационных модулей и на них, присутствующих в их зоне покрытия, а также ретрансляции этих данных на оборудование, отвечающее за их обработку, например, серверы, доступные по сети, основанной на протоколе IP ("интернет протокол").
Для реализации сетей коммуникационных модулей доступны несколько технологий радиодоступа. Технологии LoRa™, Sigfox™ или другие WM-Bus ("беспроводная шина Meter Bus"), которые опираются в частности на разные типы модуляции, могут приводиться только в качестве неограничивающего иллюстративного примера.
Эти технологии имеют общее свойство - они предлагают дальнюю связь, которая позволяет уменьшать количество шлюзов путем увеличения их покрытия.
Однако постоянная передача данных излучением и прием данных, в частности посредством технологий, упомянутых выше, потребляет большое количество энергии, чем ограничивает срок службы батарей коммуникационных модулей и требует, чтобы шлюзы получали питание от электросети.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Изобретение позволяет разрешить проблемы известного уровня техники.
Определенные аспекты изобретения происходят из идеи эксплуатации шлюза от батарей, например, чтобы создать мобильный шлюз.
Определенные аспекты изобретения возникают из идеи экономии энергии, потребляемой шлюзом, чтобы увеличить срок службы батарей, питающих шлюз.
Определенные аспекты изобретения возникают из идеи способности удаленно считывать данные при малых затратах.
В одном варианте осуществления изобретение предлагается способ установления связи между шлюзом и коммуникационным модулем, включающий в себя:
• периодическая радиопередача в последовательные периоды радиопередачи от шлюза сигнала синхронизации, при этом сигнал синхронизации излучается во время окна излучения, имеющего определенную длительность Dx в каждый период радиопередачи, рабочий цикл DC=Dx/Tx между длительностью окна излучения Dx сигнала синхронизации и длительностью периода радиопередачи Тх составляет менее 50%,
• периодическую активацию в последовательные периоды активации приемника коммуникационного модуля, при этом приемник активируется во время окна активного состояния в каждый период активации, и длительность окна активного состояния меньше, чем длительность Tr периода активации, длительность Tr периода активации равна Tr=Tx/(1+DC),
• получение радиосигнала синхронизации приемником коммуникационного модуля во время перекрытия упомянутого окна активного состояния и упомянутого окна излучения,
• радиопередача для сообщения данных от излучателя коммуникационного модуля, радиопередача для сообщения данных активируется приемом сигнала синхронизации,
• получение сообщение данных приемником шлюза.
Сигнал синхронизации - это сигнал для активации радиопередачи для сообщения данных.
Благодаря этим характеристикам шлюз и коммуникационный модуль могут получать питание от батарей, срок службы которых увеличивается, например, срок службы которых составляет 15 лет.
Благодаря этим характеристикам внутренний генератор тактовых импульсов шлюза и коммуникационного модуля не нуждаются в синхронизации в отношении общей контрольной даты. Например, генератор тактовых импульсов может быть неточным. Поэтому возможно использовать низкозатратные материалы. В действительности, максимальная длительность сближения (конвергенции) равна:
Tc=Tx*(DC*(1+DC))-1
тем самым показывая, что перекрытие между окном активного состояния и окном перекрытия, когда коммуникационный модуль находится в пределах шлюза, обязательно возникает после длительности менее или равной
Tc=Tx*(DC*(1+DC))-1
от первого излучения сигнала синхронизации шлюзом.
В одном варианте осуществления изобретение раскрывает шлюз, предназначенный для беспроводной связи с коммуникационным модулем, содержащим приемник, имеющий последовательные окна активного состояния, периодически повторяемые в период длительности Tr, например, для передачи данных от коммуникационного модуля в сеть, такой шлюз содержит:
• генератор тактовых импульсов, выполненный с возможностью периодически инициировать радиопередачу сигнала синхронизации в последовательные периоды радиопередачи длительностью Тх периода радиопередачи,
• излучатель, выполненный с возможностью выполнять радиопередачу сигнала синхронизации, при этом сигнал синхронизации излучается во время окна излучения, имеющего определенную длительность Dx в течение каждого периода радиопередачи, рабочий цикл DC=Dx/Tx между длительностью Dx окна излучения сигнала синхронизации и длительностью периода Тх радиопередачи, составляющего менее 50%, длительности Тх периода радиопередачи составляет Tx=Tr.(1+DC),
• и приемник, выполненный с возможностью принимать сообщаемые данные от излучателя коммуникационного модуля после перекрытия окна активного состояния приемника коммуникационного модуля с упомянутым окном излучения,
• и, если требуется? коммуникационный интерфейс с сетью, выполненный с возможностью передавать сообщение данных в сеть.
В одном варианте осуществления изобретение раскрывает коммуникационный модуль, способный передавать данные в шлюз, содержащий:
• приемник,
• генератор тактовых импульсов, выполненный с возможностью периодически инициировать активацию приемника в периоды активации во время окна активного состояния, длительность окна активного состояния составляет менее 1% длительности Тг периода активации,
приемник способен принимать радиосигнал синхронизации, излучаемый шлюзом во время перекрытия окна активного состояния с окном излучения сигнала синхронизации, излучаемым шлюзом,
• память, содержащую данные для передачи,
• излучатель, выполненный с возможностью выполнять радиопередачу для сообщения данных в ответ на получение радиосигнала синхронизации приемником.
В соответствии с вариантами осуществления способ, описанный в данном документе, вышеупомянутый шлюз и вышеупомянутый модуль могут содержать одну или более вышеупомянутых характеристик.
В одном варианте осуществления радиопередача для сообщения данных инициируется после периода задержки, следующей за получением приемником коммуникационного модуля сигнала синхронизации.
В силу этих характеристик предотвращается конфликта между сообщаемыми данных при радиопередаче различными коммуникационными модулями.
В одном варианте осуществления период задержки составляет меньше длительности периода активации Tr.
В одном варианте осуществления период задержки является псевдослучайной внутри набора различных коммуникационных модулей. Например, период задержки генерируется при учете заводского номера коммуникационного модуля.
В одном варианте осуществления рабочий цикл DC меньше, чем нормативный порог.
В одном варианте осуществления рабочий цикл DC=10%.
В одном варианте осуществления диапазон шлюза составляет более 1 км.
Например, технологии, такие как технологии Long Range (LoRa) или SIGFOX могут использоваться для радиоизлучения шлюза. Предпочтительно, мощность, используемая приемником коммуникационного модуля, меньше, чем 25 мВт, а мощность, используемая излучателем шлюза, меньше, чем 500 мВт.
В одном варианте осуществления шлюз географически мобилен.
В силу этих характеристик шлюз может собирать данные в выбранной географической области.
В одном варианте осуществления длительность Тх периода радиопередачи составляет от 2 секунд до 30 секунд, предпочтительно длительность Тх периода радиопередачи составляет 6,6 секунд.
В одном варианте осуществления рабочий цикл DC составляет 10%, а длительность Тх периода радиопередачи составляет 6,6 с. В этом варианте осуществления длительность окна излучения поэтому составляет 0,6 с, а длительность периода активации составляет 6 с.
В одном варианте осуществления период конвергенции составляет от 30 с до 2 минут, предпочтительно период сближения составляет около 60 с.
В действительности, мобильному шлюзу с диапазоном, равным 1 км, движущемуся со скоростью 30 км/ч, потребуется длительность, равная максимальному периоду сближения в 2 минуты, плюс период задержки, чтобы удаленно считывать показания приборов учета потребления воды, электричества, газа или любого измерительного аппарата, снабженного коммуникационным модулем с диапазоном, равным 1 км.
Мобильному шлюзу с диапазоном, равным 1 км, движущемуся со скоростью 120 км/ч, потребуется длительность, равная максимальному периоду конвергенции в 30 секунд, плюс период задержки, чтобы удаленно считывать показания приборов учета потребления воды, электричества, газа или любого измерительного аппарата, снабженного коммуникационным модулем с диапазоном, равным 1 км.
Мобильному шлюзу с диапазоном, равным 1 км, движущемуся со скоростью 30 км/ч, потребуется длительность, равная максимальному периоду сближения в 171 секунду, плюс период задержки, чтобы удаленно считывать показания приборов учета потребления воды, электричества, газа или любого измерительного аппарата, снабженного коммуникационным модулем с диапазоном, равным 700 м. Для одинаковых соответственных диапазонов мобильного шлюза (1 км) и коммуникационного модуля (700 м) скорость мобильного шлюза в 50 км/ч потребует длительности, равной максимальному периоду сближения в 103 секунды плюс период задержки, а скорость мобильного шлюза в 120 км/ч потребует длительности, равной максимальному периоду сближения в 43 секунды плюс период задержки.
В действительности, коммуникационный модуль остается в пределах диапазона шлюза во время максимального периода конвергенции, который составляет максимальную длительность, необходимую для того, чтобы дать возможность коммуникационному модулю принять сигнал синхронизации.
В действительности, шлюз остается в пределах диапазона коммуникационного модуля на минимальную длительность, равную периоду задержки, после того как модуль получил сигнал синхронизации, посредством чего позволил шлюзу принять сообщение данных.
В одном варианте осуществления длительность окна активного состояния составляет от 5 мс до 15 мс, предпочтительно длительность окна активного состояния составляет приблизительно 10 мс.
В одном варианте осуществления приемник коммуникационного модуля продлевает длительность окна активного состояния во время сближения окна активного состояния и упомянутого окна излучения до конца окна излучения.
В одном варианте осуществления сигнал синхронизации содержит преамбулу, синхронизационное слово и идентичность шлюза.
В одном варианте осуществления коммуникационный модуль дополнительно содержит интерфейс с аппаратом, интерфейс при этом способен принимать данные для записи в памяти. Например, данные периодически записываются. Например, период записи более чем в 1000 раз больше периода активации. Например, эти данные являются показателями приборов учета потребления воды или электроэнергии.
Изобретение также предлагает самоходное транспортное средство, содержащее шлюз, описанный выше, в котором излучатель шлюза имеет диапазон радиопередачи по меньшей мере в 1 км.
Изобретение также предлагает систему радиосвязи, содержащую вышеупомянутый шлюз и множество вышеупомянутых коммуникационных модулей, расположенных в зоне радиопокрытия излучателя шлюза.
Предпочтительно излучатель каждого коммуникационного модуля выполнен с возможностью осуществлять радиопередачу сообщения данных после периода задержки, следующей за получением приемником коммуникационного модуля сигнала синхронизации, при этом период задержка настраивается в памяти коммуникационного модуля.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Изобретение будет лучше понятно, и другие задачи, подробности, характеристики и преимущества изобретения станут более ясными и понятными в ходе последующего описания ряда множества частных вариантов осуществления изобретения, приведенных исключительно в не ограничительных иллюстративных целях, со ссылками на прилагаемые чертежи.
Фиг. 1 - схема мобильного шлюза, выполняющего удаленное считывание с коммуникационных модулей приборов учета потребления воды в поселении.
Фиг. 2 - схема фиксированного шлюза, выполняющего удаленное считывание с коммуникационных модулей приборов учета потребления воды в районе города.
Фиг. 3 - схема шлюза и коммуникационного модуля, выполняющих обмен данными.
Фиг. 4 - схема излучения синхронизации шлюзом с фиг. 3 и ответа коммуникационного модуля с фиг. 3.
Фиг. 5 - схема, демонстрирующая периодическое излучение сигнала синхронизации шлюзом и периодическое открытие окна слушания первым коммуникационным модулем и вторым коммуникационным модулем.
Фиг. 6 - схема фиг. 5 для второго коммуникационного модуля.
Фиг. 7 - увеличенная схема периодического излучения сигнала синхронизации.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
Фиг. 3 представляет шлюз 1 в соответствии с одним вариантом осуществления изобретения. Шлюз 1 является интерфейсом, позволяющим осуществления радиопередачи данных от коммуникационного модуля 7 в сеть 13, например, местную IP-сеть или сеть связи на обширной территории, такую как сеть Интернет.
Шлюз 1 содержит интерфейс 12, способный осуществлять связь с сетью 13. Таким образом, радиообмен данными с коммуникационным модулем 7, может передаваться в сеть 13.
Шлюз 1 содержит излучатель 10 и приемник 11, способные излучать и принимать радиоволны с коммуникационных модулей 7 и на них.
Излучатель 10 и приемник 11 содержат по меньшей мере одну антенну, предназначенную для излучения или захвата радиоволн, переносящих данные для обмена с коммуникационными модулями 7, в диапазоне 14 с радиусом в 1 километр по каналу радиопередачи.
Излучатель 10 и приемник 11 также содержат, само по себе хорошо известное, средство аналоговой и цифровой обработки радиоволн в канале радиопередачи.
Шлюз 1 содержит генератор 15 тактовой частоты, способный периодически инициировать отправку сигнала 17 синхронизации во время последовательных периодов радиопередачи. Длительность периода радиовещания настраивается на Тх=6,6 секунд.
Приемник 11 постоянно активен. Излучатель 10 настраивается на активность только во время окон излучения.
В целях регулировки загрузки канала радиопередачи максимально допустимый рабочий цикл DC составляет 10%. Рабочий цикл определяется как отношение длительности излучаемого сигнала и длительности периода радиовещания.
Таким образом, излучатель 10 выполнен с возможностью периодически излучать сигналы 17 синхронизации с длительностью Dx=0,6 секунд окна излучения, так чтобы соблюдалось DC=Dx/Tx.
Сигнал синхронизации содержит синхронизационное слово, также называемое "SyncWord", и короткое сообщение данных, содержащее идентификацию шлюза 1.
Длительность окна излучения регулируется предшествующим синхронизационным словом преамбулой регулируемой длины.
Шлюз также содержит средства обработки сигнала и проверки, которые не были представлены или описаны.
И наконец, шлюз 1 содержит батарею 16, обеспечивающую ему питание.
Коммуникационный модуль 7 также описан на фиг. 3. Коммуникационный модуль 7 содержит приемник 18.
Коммуникационный модуль 7 также содержит генератор тактовой частоты (не представлен), выполненный с возможностью инициировать активацию приемника 18 в периоды активации длительностью Tr=6 с во время окна активного состояния в 10 мс.
Приемник 18 выполнен с возможностью принимать сигнал синхронизации 17 во время перекрытия окна активного состояния с окном излучения сигнала 17 синхронизации, излучаемого шлюзом 1.
Коммуникационный модуль также содержит излучатель 19, способный осуществлять радиопередачу для сообщения 20 данных в ответ на получение сигнала 17 синхронизации.
Излучатель 19 выполнен с возможностью, чтобы радиопередача для сообщения 20 данных инициировалось после периода задержки Δ, следующего за фактическим получением приемником 18 коммуникационного модуля 7 сигнала 17 синхронизации.
Фиг. 4 представляет периодическую передачу сигнала синхронизации 17 шлюзом 1.
В случае, где шлюз 1 мобилен, коммуникационный модуль 7 может быть расположен вне диапазона 14 шлюза 1. Это то, что представлено на оси 22 времени длительностью 21: сигнал 17 синхронизации не достигает цели коммуникационного модуля 7 и передача данных не осуществляется между шлюзом 1 и коммуникационным модулем 7.
Когда мобильный шлюз 1 приближается к коммуникационному модулю 7, коммуникационный модуль 7 входит в диапазон 14.
Приемник 18 коммуникационного модуля 7 может поэтому принимать сигнал 17 синхронизации шлюза 1. Однако приемник 18 коммуникационного модуля 7 постоянно не активен, но только во время окон активного состояния.
Сигнал 17 синхронизации, прибывший в момент 23, поэтому не считывается приемником 18, который не активен.
Во время момента 24 приемник 18 в активном состоянии. Поэтому имеется совмещение окна активного состояния и окна излучения.
Таким образом, приемник 18 коммуникационного модуля 7 фактически принимает сигнал 17 синхронизации шлюза 1.
Коммуникационный модуль 7 выполнен с возможностью так, что во время приема сигнала 17 синхронизации окно активного состояния продлевается.
Таким образом, коммуникационный модуль 7 может считывать синхронизационное слово, содержащееся в сигнале 17 синхронизации, а также идентификатор шлюза 1, и отвечать передачей сообщения 20 данных.
Фиг. 5 иллюстрирует более точно совмещение окна активного состояния и окна излучения для первого коммуникационного модуля 7, при этом фиг. 6 иллюстрирует перекрытие окна активного состояния и окна излучения для второго коммуникационного модуля 7.
На фиг. 5 и 6 ось 22 времени разрезана на элементарные периоды 25 фиксированной длины.
В целях демонстрации длительность элементарного периода выбрана равной длительности периода активации Tr.
Первая временная сетка 26 и вторая временная сетка 27 имеют один масштаб и представляют соответственно события, прибывающие на излучатель 10 шлюза 1 и на приемник 18 коммуникационного модуля 7.
В частности, первая временная сетка 26 показывает периодическую последовательность сигнала 17 синхронизации окон 28 излучения в каждый период радиопередачи длительностью Тх.
Вторая временная сетка 27 показывает периодическую последовательность окон 29 активного состояния коммуникационного модуля 7 в каждый период активации длительностью Tr.
На фиг. 5 и 6 видно, что генераторы тактовых частот коммуникационного модуля 7 и шлюза 1 не синхронизированы. Действительно, первые несколько окон 28 излучения и окон 29 активного состояния не перекрываются.
Как мы видим, генераторы тактовых частот коммуникационного модуля 7 и шлюза 1 не нуждаются в синхронизации, чтобы перекрытие окна 28 излучения и окна 29 активного состояния происходило через определенную максимальную длительность, называемую длительностью сближения Тс.
В действительности, длительность Tr периода активации равно по умолчанию:
Tr=Tx/(1+DC).
В силу этого выбора максимальная длительность сближения Тс равна:
Тс=Tr.DC-1.
Таким образом, возможно по умолчанию выбрать длительность сближения Тс, задавая длительность Tr периода активации, который выбран для данного рабочего цикла DC.
Здесь при рабочем цикле равном DC=10% длительность сближения Тс, таким образом, равна 10 длительностям Tr периода активации. Для длительности Tr=6 с длительность сближения Тс таким образом равна минуте.
Таким образом, по завершению 10 последовательных периодов активации очевидно, что перекрытие окна 29 активного состояния и окна 28 излучения произойдет.
В примере фиг. 5 это совмещение 30 происходит на 8-ом представленном периоде активации. В примере фиг. 6 это перекрытие 30 происходит на 2-ом представленном периоде активации.
Как представлено, излучатель 19 коммуникационного модуля 7 затем излучает сообщение 20 данных после предконфигурированной или случайной длительности задержки Δ.
Таким образом, коммуникационные модули 7 могут излучать сообщения 20 данных в направлении одного и того же шлюза 1, так как десинхронизация периодов 29 активного состояния коммуникационных модулей 7 и отправка сообщения 20 данных после длительности задержки Δ, различной для разных коммуникационных модулей, позволяет свести к минимуму риски того, что два сообщения 20 данных, происходящих из двух разных коммуникационных модулей, прибудут одновременно на приемник 10 шлюза 1.
Фиг. 7 показывает важный аспект изобретения. Временная сетка 26 представлена в увеличенном виде для лучшей иллюстрации. Как представлено, каждое окно 28 излучения имеет начало 31 и конец 32. Каждое окно 28 излучения демонстрирует имеет Dx. Каждое начало 31 окна 28 излучения отделено от начала 31 следующего окна 28 излучения длительностью периода радиопередачи Тх.
Длительность периода радиовещания Тх равна сумме длительности периода Tr активации и длительности Dx окна 28 излучения. Таким образом, начало 31 окна 28 излучения отделено длительностью Dx от начала 31 следующего окна 28 излучения.
Периода активации может быть разделен на число N последовательных элементарных интервалов времени 33. Для числа N, равного DC-1, длительность элементарного интервала времени 33 равна длительности Dx окна 28 излучения.
После числа N-1 периодов активации, равного числу элементарных интервалов времени 33 минус один элементарный интервал времени, каждый из последовательных элементарных интервалов времени 33 периода активации поэтому перекрывался с окном 28 излучения.
Таким образом, окно 29 активного состояния, главным образом, независимо от его длительности и его даты начала в период активации, обязательно будет перекрываться с окном 28 излучения после числа N-1 периодов активации.
Таким образом, передача данных между коммуникационным модулем 7 и шлюзом 1 возможна, при этом имеются очень краткие длительности окон 29 активного состояния и окон 28 излучения, так чтобы экономить батарею коммуникационного модуля 7 и шлюза 1.
Важно отметить, что уменьшение длительности Tr периода активации может вызвать уменьшение срока службы батарей коммуникационного модуля 7 и шлюза 1.
Кроме того, длительность Tr периода активации, выбранная слишком краткой, может привести к перегрузке шлюза 1 сообщениями 20 данных, исходящих от коммуникационным модулем 7 в случае плотной сети коммуникационных модулей 7.
Поэтому необходимо найти компромисс, учитывая, в частности, нормативные ограничения.
Для нормативного значения рабочего цикла в 10% численные длительности, указанные в примерах фигур выше, удовлетворительны.
Фиг. 1 и 2 иллюстрируют преимущественное использование изобретения.
Фиг. 1 представляет поселение 4, в котором есть несколько домов 5. Каждый из этих домов 5 оборудован прибором 6 учета потребления воды.
Предварительно работнику компании, поставляющей воду в дома 5, регулярно приходилось лично снимать показания потребления воды с приборов 6 учета потребления воды.
Благодаря этим изобретениям становится возможной удаленная передача показаний потребления воды каждым домом 5.
Вариант осуществления изобретения предлагает для этой цели шлюз 1 на автомобиле 2. Шлюз 1 позволяет осуществлять связь посредством радиоволн в радиусе километра.
Каждый прибор 6 учета потребления воды оборудован коммуникационным модулем 7, способным осуществлять связь посредством радиоволн со шлюзом 1.
Снятие показаний потребления воды возможно посредством радиосвязи шлюза 1 с автомобилем 2. Он может таким образом снимать показания с приборов 6 учета потребления воды всех домой 5, расположенных в диапазоне шлюза 1 на каждом положении автомобиля. По мере того как автомобиль 2 движется по дороге 3, проходящей через поселение 4, размер географической зоны, которая может покрываться одним и тем же шлюзом 1 в автомобиле 2, увеличивается.
Таким образом, изобретение предлагает решение по покрытию большей географической зоны с помощью одного и того же шлюза 1.
Изобретение, в частности, имеет преимущество в том, что оно позволяет интегрировать в шлюз 1 батарею со сроком службы более 10 лет.
На фиг. 2 представлен город 9, в котором имеются многоквартирные дома 8. Каждая из квартир этих многоквартирных домов 8 или эти многоквартирные дома 8 оборудованы прибором 6 учета потребления воды, который сам оборудован коммуникационным модулем 7. Шлюз 1 установлен на антенну над крышей одного из многоквартирных домов 8 и имеет диапазон один километр. Удаленное снятие показаний каждого прибора 6 учета потребления воды поэтому возможно для всех многоквартирных домов 8 в диапазоне шлюза 1, аналогично описанию фиг. 1.
Таким образом, изобретение предлагает решение по покрытию коммуникационным модулем 7 зоны с высокой плотностью с помощью одного и того же шлюза.
В предыдущих описаниях параметры Тх, Tr и Тс постоянны.
В описываемом варианте осуществления параметры Тх, Tr и Тс могут развиваться с течением времени в соответствии со временем нарастания, большим, чем длительность Тс конвергенции, предпочтительно в 5 раз большим, чем длительность Тс конвергенции.
Хотя изобретение описывалось в связи с несколькими определенными вариантами осуществления, очевидно, что никаким образом это его не ограничивает и оно содержит все технические эквиваленты описанных средств и также их сочетаний, если последние попадают в объем изобретения.
Использование глаголов «содержит» или «включает в себя» и их форм не исключает присутствия других элементов или шагов, помимо указанных в пункте формулы изобретения. Использование единственного числа при описании элемента или шага не исключает, если не упомянуто обратное, наличия множества таковых элементов или шагов.
В формуле изобретения любая ссылочная позиция в скобках не должен пониматься как ограничение пункта формулы изобретения.

Claims (29)

1. Способ установления связи между шлюзом (1) и коммуникационным модулем (7), включающий в себя
периодическое радиовещание в последовательные периоды радиопередачи от шлюза сигнала (17) синхронизации, сигнал синхронизации излучается во время окна (28) излучения, имеющего определенную длительность Dx в каждый период радиопередачи,
периодическую активацию в последовательные периоды активации приемника (18) коммуникационного модуля (7), при этом приемник активируется во время окна (29) активного состояния в каждый период активации, и длительность окна (29) активного состояния меньше, чем длительность Tr периода активации,
получение радиосигнала (17) синхронизации приемником (18) коммуникационного модуля (7) во время перекрытия упомянутого окна (29) активного состояния и упомянутого окна (28) излучения,
радиовещание сообщения (20) данных от излучателя (19) коммуникационного модуля (7), при этом радиопередача сообщения данных активируется приемом сигнала (17) синхронизации, и
получение сообщения (20) данных приемником (11) шлюза (1), причем
рабочий цикл DC=Dx/Tx между длительностью окна (28) излучения Dx сигнала синхронизации и длительностью периода радиопередачи Тх составляет менее 50%,
длительность Tr периода активации равна Tr=Tx/(1+DC).
2. Способ по п.1, в котором радиопередача сообщения (20) данных инициируется после периода задержки (Δ), следующего за получением приемником (18) коммуникационного модуля (7) сигнала (17) синхронизации.
3. Способ по п.2, в котором период задержки (Δ) меньше, чем длительность Tr периода активации.
4. Способ по любому из пп.1-3, в котором рабочий цикл DC меньше, чем нормативный порог.
5. Способ по любому из пп.1-4, в котором диапазон (14) радиопередачи шлюза (1) больше 1 км.
6. Способ по любому из пп.1-5, в котором шлюз (1) географически мобилен.
7. Способ по любому из пп.1-6, в котором длительность Тх периода радиопередачи составляет от 2 секунд до 30 секунд.
8. Способ по любому из пп.1-7, в котором приемник (19) коммуникационного модуля (7) продлевает длительность окна (29) активного состояния во время перекрытия (30) окна (29) активного состояния и упомянутого окна (28) излучения до конца окна излучения.
9. Шлюз (1), предназначенный для беспроводной связи с коммуникационным модулем (7), содержащим приемник (18), имеющий последовательные окна активного состояния, периодически повторяемые в период длительности Tr, и упомянутый шлюз содержит
генератор (16) тактовых импульсов, выполненный с возможностью периодически инициировать радиопередачу сигнала (17) синхронизации в последовательные периоды радиопередачи, при этом период радиопередачи имеет длительность Тх,
излучатель (10), выполненный с возможностью выполнять радиопередачу сигнала (17) синхронизации, при этом сигнал синхронизации излучается во время окна (28) излучения, имеющего определенную длительность Dx в течение каждого периода радиопередачи,
приемник (11), выполненный с возможностью принимать сообщение (20) данных от излучателя коммуникационного модуля (7) после перекрытия окна (29) активного состояния приемника (18) коммуникационного модуля (7) и упомянутого окна (28) излучения, причем:
рабочий цикл DC=Dx/Tx между длительностью окна излучения Dx сигнала синхронизации и длительностью периода радиопередачи Тх составляет менее 50%, длительности Тх периода радиопередачи составляет Tx=Tr.(1+DC).
10. Шлюз (1) по п.9, дополнительно содержащий коммуникационный интерфейс с сетью, выполненный с возможностью передавать сообщение данных в сеть (13).
11. Автомобильное транспортное средство (2), содержащее шлюз (1) по п.9 или 10, в котором излучатель (10) шлюза имеет диапазон (14) радиопередачи больший, чем 1 км.
12. Коммуникационный модуль (7), способный передавать данные на шлюз (1), содержащий
приемник (18),
генератор тактовых импульсов, выполненный с возможностью периодически инициировать активацию приемника в периоды активации во время окна (29) активного состояния, при этом длительность окна активного состояния составляет менее 1% длительности Tr периода активации, а приемник (18) способен принимать радиосигнал (17) синхронизации, излучаемый шлюзом (1) во время перекрытия окна (29) активного состояния с окном (28) излучения сигнала (17) синхронизации, излучаемым шлюзом (1),
память, содержащую данные для передачи,
излучатель (19), выполненный с возможностью выполнять радиопередачу сообщения (20) данных в ответ на получение радиосигнала синхронизации приемником.
13. Система радиосвязи, содержащая шлюз (1) по п.9 или 10 и множество коммуникационных модулей (7) по п.12, расположенных в зоне радиопокрытия излучателя (10) шлюза.
14. Система радиосвязи по п.13, в которой эмиттер каждого коммуникационного модуля выполнен с возможностью выполнять радиопередачу сообщения (20) данных после периода задержки (Δ) по получении приемником (18) коммуникационного модуля (7) сигнала (17) синхронизации, при этом период задержки (Δ) настраивается в памяти коммуникационного модуля (7).
RU2018136269A 2016-04-20 2017-04-18 Способ установки связи между шлюзом и коммуникационным модулем RU2729770C1 (ru)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR1653504A FR3050602B1 (fr) 2016-04-20 2016-04-20 Procede pour etablir une communication entre une passerelle et un module de communication
FR1653504 2016-04-20
PCT/FR2017/050913 WO2017182749A1 (fr) 2016-04-20 2017-04-18 Technique de relevage de compteurs économisant de l'énergie au niveau des compteurs intelligents

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2729770C1 true RU2729770C1 (ru) 2020-08-12

Family

ID=56787517

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2018136269A RU2729770C1 (ru) 2016-04-20 2017-04-18 Способ установки связи между шлюзом и коммуникационным модулем

Country Status (8)

Country Link
US (1) US10609645B2 (ru)
EP (1) EP3446500B1 (ru)
CN (1) CN109417689B (ru)
ES (1) ES2862391T3 (ru)
FR (1) FR3050602B1 (ru)
PL (1) PL3446500T3 (ru)
RU (1) RU2729770C1 (ru)
WO (1) WO2017182749A1 (ru)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102018005368B4 (de) * 2018-07-05 2020-03-26 Diehl Metering S.A.S. Verfahren zum Betrieb eines mobilen Auslesesystems
US10641619B1 (en) * 2019-03-23 2020-05-05 Chengdu Qinchuan Technology Development Co., Ltd. Gas meter query method based on compound internet of things (IoT) and IoT system
CN110049128A (zh) * 2019-04-19 2019-07-23 欧普照明股份有限公司 基于物联网的户外照明的控制系统
CN110337147B (zh) * 2019-07-24 2023-06-20 无锡灵龙芯物联网科技有限公司 一种基于tmda和固定注册窗口的lora数据通信方法
CN113286351B (zh) * 2021-05-12 2022-10-11 捷佳润科技集团股份有限公司 一种用于智慧农业的无线远程控制终端的通信方法
CN113810985B (zh) * 2021-11-17 2022-05-10 浙江柯瑞普科技有限公司 一种低功耗设备组网数据上传方法及通信设备

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20140071870A1 (en) * 2012-09-07 2014-03-13 Qualcomm Incorporated Apparatus and methods of power save for wireless access points and multi-hop relays
US20150071139A1 (en) * 2013-09-10 2015-03-12 John A. Nix Power Management and Security for Wireless Modules in "Machine-to-Machine" Communications
RU2558662C1 (ru) * 2011-07-01 2015-08-10 Интел Корпорейшн Способ прерывистой работы, инициированной абонентской аппаратурой, в сетях радиосвязи
US20160007288A1 (en) * 2014-07-03 2016-01-07 Alcatel Lucent Opportunistic information forwarding using wireless terminals in the internet-of-things
RU2578166C1 (ru) * 2012-05-11 2016-03-20 Интел Корпорейшн Экономия энергии пользовательским оборудованием для межмашинной связи

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7551948B2 (en) * 2003-07-24 2009-06-23 Cisco Technology, Inc. Uniform power save method for 802.11e stations
DE102004061742B4 (de) * 2004-12-22 2009-03-12 Hydrometer Gmbh Funkkommunikationseinrichtung und Funkkommunikationsverfahren für die Hausleittechnik
US7782804B2 (en) * 2008-03-10 2010-08-24 Axiometric, Llc Remote wireless activation and communication
US8737994B2 (en) * 2010-11-05 2014-05-27 Qualcomm Incorporated Discontinuous transmission in femtocells
US9893874B2 (en) * 2013-07-18 2018-02-13 International Business Machines Corporation Fabric multipathing based on dynamic latency-based calculations
CN104968029A (zh) * 2015-05-20 2015-10-07 中国电子科技集团公司第三十八研究所 一种适用于无线传感网络的同步时分多址接入方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2558662C1 (ru) * 2011-07-01 2015-08-10 Интел Корпорейшн Способ прерывистой работы, инициированной абонентской аппаратурой, в сетях радиосвязи
RU2578166C1 (ru) * 2012-05-11 2016-03-20 Интел Корпорейшн Экономия энергии пользовательским оборудованием для межмашинной связи
US20140071870A1 (en) * 2012-09-07 2014-03-13 Qualcomm Incorporated Apparatus and methods of power save for wireless access points and multi-hop relays
US20150071139A1 (en) * 2013-09-10 2015-03-12 John A. Nix Power Management and Security for Wireless Modules in "Machine-to-Machine" Communications
US20160007288A1 (en) * 2014-07-03 2016-01-07 Alcatel Lucent Opportunistic information forwarding using wireless terminals in the internet-of-things

Also Published As

Publication number Publication date
US20190215770A1 (en) 2019-07-11
PL3446500T3 (pl) 2021-07-12
FR3050602A1 (fr) 2017-10-27
CN109417689B (zh) 2021-12-28
US10609645B2 (en) 2020-03-31
EP3446500B1 (fr) 2021-01-06
EP3446500A1 (fr) 2019-02-27
FR3050602B1 (fr) 2019-06-14
ES2862391T3 (es) 2021-10-07
WO2017182749A1 (fr) 2017-10-26
CN109417689A (zh) 2019-03-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2729770C1 (ru) Способ установки связи между шлюзом и коммуникационным модулем
CN107801172B (zh) 具有自适应信道功能的LoRa网关及基于LoRa网关的网络系统
US7479895B2 (en) Data communication protocol in an automatic meter reading system
US9622030B1 (en) Methods and systems for synchronized ultrasonic real time location
US9529076B2 (en) Systems and methods for determining locations of wireless sensor nodes in an asymmetric network architecture
US20130343353A1 (en) Internet Of Things long range many units communication networks
US20080158007A1 (en) Data Communication Protocol in an Automatic Meter Reading System
US20130170429A1 (en) Radio communication device, radio communication system, and radio communication method
US20150256218A1 (en) Apparatus And Method For Priority Addressing And Message Handling In A Fixed Meter Reading Network
US11032769B2 (en) Hierarchical wakeup apparatus and method
US9706489B2 (en) Systems and methods for providing wireless asymmetric network architectures of wireless devices with anti-collision features
US11665008B2 (en) Ultra-low power mesh network
KR20120071110A (ko) 기지국, 단말, 및 이들의 동작 방법
CN110557184A (zh) 一种基于中继设备的通信、终端与基站的通信方法和装置
US20210282134A1 (en) Method, system, controller, entity and computer program for network access
Liu et al. APOLL: Adaptive polling for reconfigurable underwater data collection systems
JP2014057279A (ja) 無線通信装置、無線通信システム、及び無線通信制御方法
Terada et al. Enhancement of MAC protocol for power reduction in LoRa WAn
US7372372B2 (en) Sequence inversion keyed countdown timer utilized within a utility meter system
WO2023066915A1 (en) Cell wake-up signal or receiver
JP5438248B2 (ja) ネットワーク内のノードの同期
CA3069133A1 (en) Low power cellular base station
Tat et al. Feasiblity studies on smart pole connectivity based on lpwa iot communication platform for industrial applications
Zaraket et al. LoRaWAN IoT technology for energy smart metering case study Lebanon
US10667216B2 (en) Mobile target locator with both mobile target locator with both RF and cellular communications