[发明专利]抄表系统中的无线通信方法

说明书

本公开涉及测量装置与数据采集单元之间的无线通信方法。每个测量装置(7)被安装为测量或检测相应的公共事业设施处的值，至少一个数据采集单元(5)用于从多个测量装置(7)采集数据。该方法包括：将上行数据帧从至少一个测量装置(7)发送到数据采集单元(5)，在发送了至少一些上行数据帧后，由至少一个测量装置(7)提供用于从至少一个数据采集单元(5)接收下行帧的限时接入机会，对要从至少一个数据采集单元(5)发送到该至少一个测量装置(7)的下行帧进行分类，仅在当前占空比不超过占空比限制时才在接入机会期间将经分类的下行帧发送到至少一个测量装置(7)，其中，占空比限制取决于下行帧的类别的优先级。

技术领域

本公开涉及一种抄表系统中的无线通信方法，特别是链路管理方法。

背景技术

已知电、水、煤气和/或热能的公用事业供应商(utility provider)使用自动抄表(AMR)系统或先进的仪表基础设施(AMI)系统来有效且可靠地管理客户账单。这种系统可以称为“专用”抄表系统。专用抄表系统的特征在于，例如，耗量表安装在多个家庭中，并且经由与专用数据采集单元的无线通信将消耗数据传达到前端系统(head-end-system，HES)。单个数据采集单元可以采集数千个耗量表读取的消耗数据。在城市或地区可以分布若干个数据采集单元，以覆盖位于其中的所有耗量表。耗量表使用免授权频段以尽可能节省耗量表的电池电量的方式与数据采集单元进行无线通信，因为在测量水、煤气和/或热能消耗的情况下，通常没有机会对耗量表电池进行充电或更换。然而，用于记录电力消耗的耗量表不需要由电池供电，因为它们连接到市电，即公共电力。

由于专用抄表系统在一个或多个特定频段(优选地，免授权ISM无线电波段)中使用专用低功率广域网(LPWAN)，因此这种使用可能在传输功率、带宽和占空比方面受到官方法规的限制。作为专用抄表系统的替代方案，通用抄表系统可以使用公共蜂窝通信网络代替专用数据采集单元来收集消耗数据。例如，耗量表可以包括通信模块(例如，调制解调器)以连接到由公共蜂窝通信网络提供的LPWAN，例如，窄带物联网(NB-IoT)网络或长期演进机器类型通信(LTE-M)网络。这种LPWAN中使用的频段具有较少的占空比限制，但它们需要支付授权费。此外，与“拥有”(包括租赁)数据采集单元基础设施的“专用”抄表系统相比，公共蜂窝通信网络是“通用”通信基础设施的一部分，其中，耗量表和HES之间的无线通信基础设施由外部方(例如，移动网络运营商(MNO))拥有、维护和控制。使用专用抄表系统，电、水、煤气和/或热能的公用事业供应商(UP)仅拥有(或租赁)、维护和控制抄表系统的所有部分。

特别地，本公开涉及一种用于专用抄表系统中的无线通信的链路管理的方法，该系统包括数据采集基础设施，即，用于数据采集网络的硬件和软件。

如上所述，对于这种专用抄表系统来说，尽可能节能地进行通信以便能够在10、15甚至20年的时间里进行定期(例如，每30分钟或每小时一次)抄表而无需对电池供电的耗量表中的电池进行再充电或更换是一项技术挑战。此外，要降低使用的频段中的干扰和拥塞风险。与任何类型的耗量表(包括非电池供电的耗量表，例如，电力耗量表)进行通信的另一个挑战是保持在官方法规设置的免授权ISM(工业、科学、医疗)无线电波段的功率和占空比限制内

根据国家或地区的官方法规，免授权ISM射频(RF)波段的占空比可能被严格限制到最大10％或更小，其中，占空比是发送方在RF波段中进行传输的时间百分比。占空比限制与下行传输(即，从数据采集单元到耗量表的通信)特别相关。从耗量表到数据采集单元的通信可以被称为上行传输。