RU2768264C1 - Method for information interaction of devices in systems of automated environmental monitoring - Google Patents
Method for information interaction of devices in systems of automated environmental monitoring Download PDFInfo
- Publication number
- RU2768264C1 RU2768264C1 RU2020140878A RU2020140878A RU2768264C1 RU 2768264 C1 RU2768264 C1 RU 2768264C1 RU 2020140878 A RU2020140878 A RU 2020140878A RU 2020140878 A RU2020140878 A RU 2020140878A RU 2768264 C1 RU2768264 C1 RU 2768264C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- data
- sensors
- transmitter
- variable
- interval
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
- H04W80/00—Wireless network protocols or protocol adaptations to wireless operation
- H04W80/02—Data link layer protocols
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Mobile Radio Communication Systems (AREA)
Abstract
Description
Настоящее изобретение относится к связи и, в частности, к способам формирования структур данных канального уровня с использованием кадров переменной длины и динамическим интервалом отправки данных в системах автоматизированного мониторинга окружающей среды.The present invention relates to communications and, in particular, to methods for generating data link layer structures using variable length frames and dynamic data sending interval in automated environmental monitoring systems.
Системы беспроводной связи широко используются для предоставления услуг связи, в том числе для передачи пакетных данных в сенсорных системах связи. В то же время актуальна тенденция снижения энергопотребления устройств при передаче данных за счет модернизации протоколов канального уровня, что приводит к необходимости разработки новых методов формирования структур данных для последующей передачи.Wireless communication systems are widely used to provide communication services, including packet data transmission in sensor communication systems. At the same time, there is a trend towards reducing the power consumption of devices during data transmission due to the modernization of link-layer protocols, which leads to the need to develop new methods for forming data structures for subsequent transmission.
Известен способ информационного взаимодействия, основанный на формировании структур данных канального уровня [1]. Построение кадра основано на использовании данных идентификатора отправителя, идентификатора получателя и опциональных идентификаторов, находящихся в заголовках транспортных структур. Недостатком данного изобретения является постоянная длина кадра, использование подуровней управления идентификаторами, отсутствие возможности динамически изменять интервал отправки данных.There is a method of information interaction based on the formation of data structures of the link layer [1]. The construction of the frame is based on the use of the data of the sender identifier, recipient identifier and optional identifiers found in the headers of the transport structures. The disadvantage of this invention is the constant frame length, the use of identifier management sublevels, the inability to dynamically change the interval for sending data.
Кроме того, существует способ и устройства, основанные на формировании структуры кадра с использованием протокола RRC [2]. В способе описан метод информационного взаимодействия устройств сети связи с поддержкой функций мобильности абонента. Недостатком данного способа является ограничение поддерживаемых технологий, а именно, работоспособность гарантирована в сетях сотовой связи на основе стандартов 3GPP с использованием соответствующей архитектуры сети.In addition, there is a method and devices based on the formation of the frame structure using the RRC protocol [2]. The method describes a method of information interaction of communication network devices with support for subscriber mobility functions. The disadvantage of this method is the limitation of supported technologies, namely, operability is guaranteed in cellular networks based on 3GPP standards using the appropriate network architecture.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению является способ, в котором описано информационное взаимодействие устройств сети связи с использованием технологии NB-IoT, в которой структура кадра переменной длины описана множеством последовательных подкадров [3]. Недостатком является использование привязка к одной технологии данных, основанной на передаче данных на одной поднесущей сигнала LTE.The closest to the proposed invention is a method that describes the information interaction of communication network devices using NB-IoT technology, in which the frame structure of variable length is described by a set of consecutive subframes [3]. The disadvantage is the use of binding to one data technology based on data transmission on one subcarrier of the LTE signal.
Задача изобретения - уменьшение времени передачи информационного сообщения за счет формирование структуры кадров канального уровня переменной длины с поддержкой динамического интервала отправки данных в системах автоматизированного мониторинга окружающей среды.The objective of the invention is to reduce the transmission time of an information message by forming a variable-length link layer frame structure with support for a dynamic data sending interval in automated environmental monitoring systems.
Суть изобретения выражена в формировании структур данных канального уровня переменной длины с инкапсуляцией данных, полученных с применением селективного опроса сенсоров передающего устройства и, опционально, отладочной информации, представляющей собой последовательную запись текущего значения напряжения аккумуляторной батареи передающего устройства и уровня сигнала при использовании двусторонней связи,, расчете контрольной суммы сообщения, также в процедуре изменения интервала получения первичных данных с сенсоров устройства на основе индивидуальных предварительно сконфигурированных параметров доверительного интервала для каждого сенсора устройства и процедуре передачи данных с изменяемым интервалом. На приемной стороне - вычислении контрольной суммы, сравнения принятой и расчетной контрольных сумм, поэтапное раскрытие содержимого полей кадра канального уровня для получения исходных данных.The essence of the invention is expressed in the formation of data structures of the channel level of variable length with encapsulation of data obtained using selective polling of the sensors of the transmitting device and, optionally, debugging information, which is a sequential recording of the current value of the battery voltage of the transmitting device and the signal level when using two-way communication, calculation of the message checksum, also in the procedure for changing the interval for obtaining primary data from the device's sensors based on individual pre-configured confidence interval parameters for each sensor of the device, and the procedure for transmitting data with a variable interval. On the receiving side - calculation of the checksum, comparison of the received and calculated checksums, step-by-step disclosure of the contents of the fields of the link-level frame to obtain the original data.
Способ информационного взаимодействия устройств в системах автоматизированного мониторинга окружающей среды выполняет функцию формирования структуры кадра переменной длины, отличающуюся тем, что применяется процедура селективного опроса сенсоров на основе сравнения разницы предыдущего и текущего значения выбранного параметра с предварительно установленным доверительным интервалом и последующей инкапсуляцией полученных значений данных в структуру кадра.The method of information interaction of devices in automated environmental monitoring systems performs the function of forming a frame structure of variable length, characterized in that the procedure for selective polling of sensors is applied based on comparing the difference between the previous and current values of the selected parameter with a pre-set confidence interval and subsequent encapsulation of the obtained data values in the structure frame.
Способ информационного взаимодействия устройств в системах автоматизированного мониторинга окружающей среды представляет собой поэтапный процесс формирования структуры данных канального уровня переменной длины. Изобретение состоит из двух основных этапов, для устройства-передатчика и приемника соответственно.The method of information interaction of devices in automated environmental monitoring systems is a step-by-step process of forming a data structure of the data link layer of variable length. The invention consists of two main steps, for the device-transmitter and receiver, respectively.
Алгоритм передающей части состоит из трех этапов:The algorithm of the transmitting part consists of three stages:
- формирование данных для передачи;- formation of data for transmission;
- формирование структуры данных канального уровня.- formation of the data structure of the link layer.
На фиг. 1 представлен алгоритм формирования данных для передачи.In FIG. 1 shows the algorithm for generating data for transmission.
На фиг. 2 представлен общий алгоритм передающей части.In FIG. 2 shows the general algorithm of the transmitting part.
На фиг. 3 представлена структура данных канального уровня.In FIG. 3 shows the data structure of the link layer.
В качестве входных параметров принимаются значения уникального идентификатора передающего устройства, минимального и максимального периодов опроса сенсоров, доверительного интервала для каждого из сенсоров, период передачи данных и, опционально, текущее значение напряжения аккумуляторной батареи и RSSI сигнала, при использовании двусторонней связи. На основе входных данных производится опрос сенсоров передающего устройства системы автоматизированного мониторинга окружающей среды (фиг. 1). Входной параметр идентификатора устройства содержит уникальный в рамках одной системы набор символов длиной 5 байт, позволяющий идентифицировать отправителя на стороне приемного устройства. Значение минимального и максимального периодов опроса сенсоров необходимы для динамической конфигурации периода опроса для одного из сенсоров Tопроса. Для изменения значения периода опроса производится сравнение модуля разницы текущего и предыдущего значений измеряемого сенсором параметра, F(s) и F0(s) соответственно, со значением доверительного интервала сенсора Fтриг(s), где s - один из сенсоров устройства. При значении модуля разницы равного или большего чем доверительный интервал выполняется проверка требования Tmin=Tопроса, если последнее верно, происходит поэтапное добавление идентификатора сенсора и его текущего значения к структуре кадра, в противном случае, перед добавлением данных в структуру кадра происходит уменьшение периода опроса сенсора путем умножения на предварительно установленного уменьшающий коэффициент. При |F(s)-F0(s)|<Fтриг(s) происходит проверка требования Тmax=Tопроса, если последнее не выполняется, происходит увеличение периода опроса сенсора путем его умножения на предварительно установленный увеличивающий коэффициент.As input parameters, the values of the unique identifier of the transmitting device, the minimum and maximum sensor polling periods, the confidence interval for each of the sensors, the data transfer period and, optionally, the current value of the battery voltage and RSSI signal, when using two-way communication, are accepted. Based on the input data, the sensors of the transmitter of the automated environmental monitoring system are polled (Fig. 1). The device identifier input parameter contains a 5-byte character set that is unique within one system and allows identifying the sender on the side of the receiving device. The value of the minimum and maximum sensor polling periods is necessary to dynamically configure the polling period for one of the polling sensors T . To change the value of the polling period, the modulus of the difference between the current and previous values of the parameter measured by the sensor, F(s) and F0(s), respectively, is compared with the value of the confidence interval of the sensor F trig (s), where s is one of the device's sensors. If the value of the modulus of the difference is equal to or greater than the confidence interval, the requirement T min =T polling is checked, if the latter is true, the sensor ID and its current value are added step by step to the frame structure, otherwise, before adding data to the frame structure, the polling period is reduced sensor by multiplying by a pre-set reduction factor. When |F(s)-F0(s)|<F trig (s), the requirement T max =T polling is checked, if the latter is not met, the sensor polling period is increased by multiplying it by a pre-set increasing factor.
Общий алгоритм работы передающего устройства включает в себя функции инициализации начальных параметров, вышеописанный алгоритм опроса сенсоров, передачу данных, запись данных и режим ожидания (фиг. 2).The general algorithm of the transmitting device includes the functions of initialization of the initial parameters, the above-described algorithm for polling sensors, data transmission, data recording and standby mode (Fig. 2).
При наличии данных для передачи, полученных в результате алгоритма опроса сенсоров, происходит поэтапная инкапсуляция уникального идентификатора устройства, данных для передачи, контрольной суммы и, опционально, отладочных данных в структуру кадра канального уровня с их последующей передачей на физический уровень. При обратном, происходит сравнение установленного периода передачи данных с текущим значением счетчика времени устройства. При значении текущего счетчика больше или равного периоду передачи данных, происходит передача данных аналогично вышеописанной процедуре с использованием данных предыдущих значений измеряемых параметров, находящихся во временной памяти. В противном случае выполняется переход в режим ожидания.If there is data to transmit, obtained as a result of the sensor polling algorithm, a stage-by-stage encapsulation of the unique device identifier, data to transmit, checksum and, optionally, debug data into the structure of the data link layer frame with their subsequent transmission to the physical layer takes place. Otherwise, the set data transmission period is compared with the current value of the device's time counter. When the value of the current counter is greater than or equal to the data transfer period, data is transferred in the same way as described above, using the data of the previous values of the measured parameters located in the temporary memory. Otherwise, it goes into standby mode.
Функция записи данных выполняется после передачи данных для текущей итерации алгоритма и представляет собой запись значения F)s) в переменную F0(s). После ее выполнения выполняется переход в режим ожидания.The data recording function is performed after the data transfer for the current iteration of the algorithm and is a recording of the value F)s) into the variable F0(s). After its execution, the transition to the standby mode is performed.
Фиг. 3 показывает структуру данных канального уровня, состоящую из следующих полей: уникальный идентификатор устройства-передатчика (5 байт); поле данных; поле отладочной информации (8 байт); поле контрольной суммы (4 байта).Fig. 3 shows the data structure of the link layer, consisting of the following fields: unique identifier of the transmitter device (5 bytes); data field; debug information field (8 bytes); checksum field (4 bytes).
Поле данных представляет собой последовательную запись набора идентификатора сенсора и текущего значения измеряемого им параметра, при этом в зависимости от конфигурации возможно использование различной размерности указанных параметров. Типовое значение размерности идентификатора сенсора - 2 байт, текущего значения измеряемого параметра - 4 байта. Опциональное поле отладочной информации состоит из двух значений напряжения АКБ - 4 байт и RSSI - 4 байт.The data field is a sequential record of a set of sensor identifier and the current value of the parameter measured by it, while depending on the configuration, it is possible to use different dimensions of the specified parameters. The typical value of the sensor identifier dimension is 2 bytes, the current value of the measured parameter is 4 bytes. The optional debug information field consists of two battery voltage values - 4 bytes and RSSI - 4 bytes.
Выходными данными является структурированный кадр канального уровня, содержащий в себе инкапсулированные данные и служебные поля.The output is a structured frame of the link layer containing encapsulated data and service fields.
На стороне приемника происходит вычисление контрольной суммы принятого кадра канального уровня, и, в случае идентичности вычисленной и записанной в принятом кадре контрольных сумм, поэтапная декапсуляция информации из кадра канального уровня в исходные данные.On the receiver side, the checksum of the received link-level frame is calculated, and, if the checksums calculated and recorded in the received frame are identical, the information from the link-level frame is gradually decapsulated into the original data.
Основным достоинством данного способа является уменьшение объема передаваемой информации, ведущее к снижению времени передачи сообщения, при незначительном изменении или неизменности значений измеряемых параметров с использованием структуры кадра канального уровня переменной длины.The main advantage of this method is the reduction in the amount of transmitted information, leading to a reduction in the transmission time of the message, with a slight change or unchanged values of the measured parameters using the frame structure of the link layer of variable length.
Источники информацииSources of information
1. Патент РФ № 2454040.1. Patent of the Russian Federation No. 2454040.
2. Патент США 20140092799 А1.2. US Patent 20140092799 A1.
3. Патент США 20190223197 А1 - прототип.3. US patent 20190223197 A1 - prototype.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2020140878A RU2768264C1 (en) | 2020-12-11 | 2020-12-11 | Method for information interaction of devices in systems of automated environmental monitoring |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2020140878A RU2768264C1 (en) | 2020-12-11 | 2020-12-11 | Method for information interaction of devices in systems of automated environmental monitoring |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2768264C1 true RU2768264C1 (en) | 2022-03-23 |
Family
ID=80819819
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2020140878A RU2768264C1 (en) | 2020-12-11 | 2020-12-11 | Method for information interaction of devices in systems of automated environmental monitoring |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2768264C1 (en) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2454040C2 (en) * | 2007-10-24 | 2012-06-20 | Нокиа Сименс Нетуоркс Ой | Method and device to generate frame structure to support various modes |
| US20140092799A1 (en) * | 2012-09-28 | 2014-04-03 | Puneet K. Jain | Systems and methods for low power consumption in wireless communication systems |
| RU2663344C2 (en) * | 2013-03-08 | 2018-08-03 | Квэлкомм Инкорпорейтед | Systems and methods for discovering devices in a neighborhood aware network |
| US20190223197A1 (en) * | 2016-08-09 | 2019-07-18 | Lg Electronics Inc. | Method for transmitting/receiving data in wireless communication system supporting narrow band internet-of-things and device therefor |
-
2020
- 2020-12-11 RU RU2020140878A patent/RU2768264C1/en active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2454040C2 (en) * | 2007-10-24 | 2012-06-20 | Нокиа Сименс Нетуоркс Ой | Method and device to generate frame structure to support various modes |
| US20140092799A1 (en) * | 2012-09-28 | 2014-04-03 | Puneet K. Jain | Systems and methods for low power consumption in wireless communication systems |
| RU2663344C2 (en) * | 2013-03-08 | 2018-08-03 | Квэлкомм Инкорпорейтед | Systems and methods for discovering devices in a neighborhood aware network |
| US20190223197A1 (en) * | 2016-08-09 | 2019-07-18 | Lg Electronics Inc. | Method for transmitting/receiving data in wireless communication system supporting narrow band internet-of-things and device therefor |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US8897298B2 (en) | Systems and methods for compressing headers and payloads | |
| JP5063781B2 (en) | Method for transmitting uplink data and buffer status report in a wireless communication system and wireless device embodying the same | |
| US8954106B2 (en) | Method and apparatus for configuring power headroom information in mobile communication system supporting carrier aggregation | |
| CN109155944A (en) | The system and method for recommending data rate in a wireless communication system | |
| EP2647175A1 (en) | Facilitating device-to-device communication | |
| WO2013020404A1 (en) | Resource configuration method and device for uplink sounding reference signal | |
| KR20190129191A (en) | Method and apparatus for indicating a semi-persistent sounding reference signal as a reference signal of a neighboring cell in a next generation mobile communication system | |
| CA3161691A1 (en) | Method and device for sidelink communication | |
| US10122438B2 (en) | Systems, methods and devices for modifying relay operation of a wireless device | |
| RU2768264C1 (en) | Method for information interaction of devices in systems of automated environmental monitoring | |
| WO2024037038A1 (en) | Downlink frame length processing method and apparatus, and storage medium and electronic apparatus | |
| KR101874575B1 (en) | Maximum away duration | |
| US11595846B2 (en) | Apparatuses and methods for handling data packets | |
| CN108076481B (en) | Method for terminal to access cluster group calling later | |
| CN112714490B (en) | Time delay calibration method, time delay calibration device, computer equipment and computer readable storage medium | |
| WO2020011375A1 (en) | Client device, network access node and methods for updating a discard timer | |
| CN104601497B (en) | 1588V2 message transmitting method and device based on wan interface | |
| Popp et al. | Energy consumption of low data rate M2M communications in LTE | |
| WO2023168573A1 (en) | Wireless communication method and device for extended reality traffic | |
| CN117319317B (en) | Method, device and storage medium for adjusting MTU of CPE (customer premise equipment) underhung equipment | |
| US20240214087A1 (en) | Terminal apparatus, base station apparatus, method, and integrated circuit | |
| US12048049B2 (en) | Differentiated discontinuous reception based on network services | |
| US20240276537A1 (en) | High priority asynchronous data traffic through isochronous data links | |
| WO2018086693A1 (en) | Transmitting device, receiving device and methods thereof | |
| CN114390121A (en) | Data transmission method, device, equipment and storage medium |