СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ НАГРУЗКОЙ НА ШЛЮЗ КОНЦЕНТРАЦИИ ДАННЫХ ДЛЯ СЕТИ БЕСПРОВОДНОЙ СВЯЗИ Российский патент 2020 года по МПК H04W24/04 H04W88/16 H04L12/24 

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к области способов и устройств беспроводной передачи данных, в частности, к области интернета вещей. Более конкретно, изобретение относится к области шлюзов концентрации данных для сети беспроводной связи и управления этими шлюзами.

Известный уровень техники

Интернет вещей состоит в том, чтобы позволить бытовым вещам автоматически передавать данные, используя беспроводную сеть. Например, счетчик воды, оборудованный модулем связи, может автоматически передавать показания воды предприятию, ответственному за выставление счетов за потребление воды.

Шлюзы, также называемые базовыми станциями, имеют целью позволить беспроводной прием и передачу данных от и к модулям связи, присутствующим в их зоне покрытия, и передавать эти данные на устройства, отвечающие за их обработку, например серверы, к которым можно получить доступ в сети на основе IP-протокола («интернет-протокол»).

Для реализации сетевых модулей связи доступен ряд технологий беспроводного доступа. Технологии LoRa™, Sigfox™ или WM-Bus (от англ. Wireless Meter Bus - беспроводная шина), которые основаны, в частности, на различных типах модуляции, могут быть упомянуты здесь исключительно в качестве иллюстрации и без ограничения.

Эти технологии имеют общий признак обеспечения связи на большие расстояния (так называемого «большого радиуса действия» (англ.)), что позволяет уменьшить количество шлюзов при одновременном увеличении их покрытия.

Однако связь между модулями связи и шлюзом, с одной стороны, и между шлюзом и удаленными устройствами, отвечающими за обработку данных, проходящих через шлюз, с другой стороны, основана на разных протоколах связи. Поэтому шлюз должен демодулировать сигналы, которые он принимает от различных модулей связи, присутствующих в его радиусе покрытия, прежде чем передавать соответствующую информацию на различные задействованные удаленные устройства. Для этого эти сигналы обрабатываются различными демодуляторами, встроенными в шлюз. Однако, количество сигналов, которые могут обрабатываться шлюзом одновременно в хороших условиях, ограничено количеством демодуляторов, которые он включает. Кроме того, количество сигналов, обрабатываемых шлюзом одновременно, может изменяться со временем. Поэтому требуется способ для управления нагрузкой на шлюз.

Сущность изобретения

Настоящее изобретение позволяет удовлетворить это требование.

Для этой цели изобретение обеспечивает способ управления нагрузкой на шлюз концентрации данных для сети беспроводной связи, причем способ содержит этапы, на которых:

- принимают множество сигналов данных от множества удаленных пользовательских устройств,

- обеспечивают дату начала связи для каждого принятого сигнала данных,

- выбирают принятый сигнал данных,

- определяют дату окончания связи для каждого принятого сигнала данных,

- определяют количество сигналов данных, принятых шлюзом, которые имеют дату окончания связи между датой начала связи выбранного сигнала данных и датой окончания связи выбранного сигнала данных,

- сравнивают указанное количество сигналов данных с пороговым числом и

- передают сигнал тревоги в ответ на обнаружение того, что указанное количество сигналов данных превышает пороговое число.

Из-за этих характеристик сигнал тревоги передают, как только нагрузка на шлюз превышает пороговое число одновременно обрабатываемых сигналов. Таким образом, эти характеристики позволяют проверить, что нагрузка на шлюз не превышает заданный порог.

Согласно другим предпочтительными вариантами выполнения такой способ управления нагрузкой на шлюз концентрации данных может иметь одну или несколько из следующих характеристик:

Согласно одному варианту выполнения шлюз содержит множество демодуляторов, причем каждый демодулятор шлюза выполнен с возможностью демодуляции сигналов данных, принимаемых шлюзом, а способ дополнительно содержит этап, на котором демодулируют множество сигналов данных демодуляторами.

Согласно одному варианту выполнения пороговое число соответствует количеству демодуляторов в шлюзе. Таким образом, способ управления позволяет проверить, что количество сигналов, обрабатываемых шлюзом одновременно, не превышает количество демодуляторов, которые могут обрабатывать указанные сигналы данных.

Согласно одному варианту выполнения, шлюз содержит интерфейс беспроводной связи, выполненный с возможностью приема множества сигналов беспроводной передачи данных, интерфейс беспроводной связи подключен к демодуляторам, а способ содержит этап, на котором передают каждый из сигналов данных, принятых интерфейсом связи, в соответствующий демодулятор.

Согласно одному варианту выполнения шлюз дополнительно содержит антенну для приема сигналов.

Согласно одному варианту выполнения антенна для приема выполнена с возможностью приема сигналов данных на частоте в пределах группы частот 433 МГц, 868 МГц и 915 МГц.

Согласно одному варианту выполнения каждый сигнал данных представляет собой кадр протокола связи, выбранный из технологии LoRa, технологии Sigfox и технологии WM-BUS.

Согласно одному варианту выполнения определение даты окончания связи каждого принятого сигнала данных содержит для каждого принятого сигнала данных этапы, на которых:

- определяют длину кадра, соответствующего указанному принятому сигналу данных, и

- вычисляют дату окончания связи кадра, соответствующего указанному принятому сигналу данных, как функции длины указанного кадра и скорости передачи данных беспроводного канала, через который был принят указанный сигнал данных.

Согласно одному варианту выполнения шлюз содержит внутренние часы, способные обеспечивать элемент данных метки времени, соответствующий дате начала связи каждого принятого сигнала данных.

Согласно одному варианту выполнения способ управления дополнительно хранит даты окончания связи каждого сигнала данных из множества сигналов данных в памяти шлюза.

Согласно одному варианту выполнения способ управления шлюзом дополнительно содержит этапы, на которых:

- принимают данные синхронизации от удаленного устройства, подключенного к шлюзу,

- синхронизируют внутренние часы шлюза на основе данных синхронизации.

Согласно одному варианту выполнения изобретение также обеспечивает шлюз концентрации данных для сети беспроводной связи, содержащий набор удаленных устройств пользователя, передающих сигналы данных, причем шлюз концентрации содержит:

- интерфейс беспроводной связи, выполненный с возможностью приема беспроводных сигналов данных от набора пользовательских устройств,

- множество демодуляторов, выполненных с возможностью демодуляции сигналов данных, принятых интерфейсом связи,

- блок управления, выполненный с возможностью осуществления вышеупомянутого способа управления.

Согласно одному варианту выполнения шлюз концентрации дополнительно содержит сетевой интерфейс, подключенный к удаленной сети и выполненный с возможностью передачи демодулированных сигналов данных.

Согласно одному варианту выполнения шлюз концентрации дополнительно содержит сигнал тревоги, выполненный с возможностью отправки сигнала данных тревоги в устройство управления шлюзом, подключенное к шлюзу. Такое устройство управления шлюзом, например, подключено к шлюзу через удаленную сеть. Такое устройство управления шлюзом может быть подключено к множеству шлюзов.

Некоторые аспекты изобретения основываются на идее обеспечения способа управления нагрузкой на шлюз. Некоторые аспекты изобретения основаны на идее передачи сигнала тревоги, если обнаружена перегрузка шлюза. Некоторые аспекты изобретения основываются на идее определения количества сигналов данных, обрабатываемых шлюзом одновременно. Некоторые аспекты изобретения основываются на идее проверки, что количество сигналов данных, принятых и обработанных шлюзом одновременно, не превышает количества демодуляторов в шлюзе. Некоторые аспекты основываются на идее мониторинга нагрузки на шлюз для каждого сигнала данных, принятых шлюзом.

Краткое описание чертежей

Изобретение будет лучше понято, а другие цели, детали, характеристики и преимущества станут более очевидными из последующего описания некоторых конкретных вариантов выполнения изобретения, предоставленных исключительно для наглядности и неограничивающим образом, со ссылкой на прилагаемые чертежи.

Фиг. 1 представляет собой схематическое представление взаимосвязи между беспроводной локальной сетью и глобальной сетью через шлюз концентрации;

Фиг. 2 представляет собой схематическое функциональное представление шлюза концентрации на фиг. 1;

На фиг. 3 представлена рабочая схема способа управления нагрузкой на шлюз на фиг. 2;

Фиг. 4 представляет собой график, показывающий множество кадров, принятых шлюзом на фиг. 2 в данный период.

Подробное описание вариантов выполнения

На фиг. 1 первая беспроводная локальная сеть связи (WLAN, для «беспроводной локальной сети») 1, далее называемая беспроводной локальной сетью 1, соединена с глобальной сетью 2 связи (WAN, для «глобальной сети»), например, Интернет, посредством шлюза 3. Этот шлюз 3 содержит сетевые интерфейсы, позволяющие ему принадлежать как к беспроводной локальной сети 1, так и к глобальной сети 2.

В дополнение к шлюзу 3 беспроводная локальная сеть 1 содержит набор объектов 4 связи, показанных на фиг. 1 в виде чертежа, в количестве четырех. Этими объектами 4 связи могут быть, например, беспроводные датчики, такие как счетчики воды, счетчики газа или другие счетчики. Эти датчики связи, оснащенные модулями беспроводной связи, могут, таким образом, в соответствии со своими характеристиками передавать измеренные данные, такие как показания счетчика воды, газа или другого, на шлюз 3 концентрации. Эти объекты 4 связи имеют отличительный признак потребления очень малого количества энергии, и обычно они называются объектами с «низким потреблением» и используют средства связи с очень низкой скоростью передачи данных, например, менее 2 кбит/с.

Объекты 4 связи в основном работают от батарей или аккумуляторов. Для оптимизации их потребляемой мощности периоды времени, в течение которых объекты 4 связи могут передавать или принимать данные, ограничены. Вне этих периодов передачи и/или приема объекты 4 связи, например, находятся в режиме ожидания, тем самым снижая потребление электроэнергии. В контексте фиг. 1 беспроводной локальной сетью 1 является, например, сеть Zigbee, сеть LoRa, сеть Bluetooth обычного типа или типа с низким энергопотреблением (Bluetooth Smart) или любая другая сеть, не основанная на IP-протоколе связи. Однако, эта беспроводная локальная сеть 1 является явно заданной сетью; то есть каждый объект 4 связи может быть идентифицирован уникально в этой беспроводной локальной сети 1 посредством его собственного идентификатора, например MAC-адреса (от английского «Media Access Control» - управление доступом к среде передачи).

Со своей стороны, глобальная сеть 2 основана на IP-протоколе связи, являясь сетью, такой как Интернет или 3G/4G, или другой сетью связи. Эта глобальная сеть 2 содержит, в дополнение к шлюзу 3, удаленные устройства 5, такие как серверы, DNS-серверы («Система имен доменов»), устройства хранения баз данных или другие. Каждое удаленное устройство 5, подключенное к этой глобальной сети 2, идентифицируется IP-адресом. Удаленные устройства 5 выполнены с возможностью сбора и обработки информации от некоторых или всех различных объектов 4 связи, присутствующих в беспроводной локальной сети 1.

Поскольку беспроводная локальная сеть 1 и глобальная сеть 2 используют разнородные протоколы связи, шлюз 3 действует как интерфейс между объектами 4 связи и удаленными устройствами 5. Как правило, шлюз 3 выступает в качестве коммутационной платформы для передачи данных от объектов 4 связи к удаленным устройствам 5 и наоборот. Поэтому шлюз 3 должен иметь механизм для установления двунаправленных сеансов связи, с одной стороны, с каждым объектом 4 связи, как указано стрелками 37, и, с другой стороны, с удаленными устройствами 5, как указано стрелками 38. Пример шлюза 3 для установления этих двунаправленных связей с объектами 4 связи и удаленными устройствами 5 показан на фиг. 2.

Шлюз 3, показанный на фиг. 2, содержит множество компонентов. В частности, шлюз 3 содержит беспроводной стыковочный модуль 6, модуль 7 обработки немодулированной передачи данных, микроконтроллер 8, внутреннюю память 9, пользовательский интерфейс 10, GPS 11, часы 12 и сетевой интерфейс 13.

Беспроводной стыковочный модуль 6 имеет функцию передачи и приема радиоволн на и от объектов 4 связи. Для этой цели беспроводной стыковочный модуль 6 содержит, по меньшей мере, одну беспроводную антенну (не показана). Эта беспроводная антенна предназначена для излучения или захвата радиоволн, передающих данные для обмена с объектами 4 связи через канал беспроводной передачи. Беспроводной стыковочный модуль 6 может, например, обмениваться данными с объектами 4 связи по беспроводному каналу, имеющему частоту 433 МГц, 868 МГц или, альтернативно, 915 МГц или другую частоту, в соответствии с действующими правилами. Беспроводной стыковочный модуль 6 подключен к модулю 7 обработки немодулированной передачи данных шлюза 3, чтобы иметь возможность передавать на него беспроводные сигналы, принятые шлюзом 3, и принимать сигналы данных, которые должны быть переданы шлюзом 3.

Модуль 7 немодулированной передачи данных шлюза 3 выполняет функцию подготовки сигналов данных, принятых шлюзом 3, для их обработки микроконтроллером 8. Для этой цели модуль 7 немодулированной передачи данных содержит арбитражный модуль 14, множество демодуляторов 15 и буферную память 16.

Арбитражный модуль 14 принимает все сигналы данных от беспроводного стыковочного модуля 6. Арбитражный модуль 14 подключен ко всем демодуляторам 15. Арбитражный модуль 14 распределяет сигналы данных, принятые шлюзом 3, на демодуляторы 15. Это распределение сигналов данных, принимаемых шлюзом, может выполняться в соответствии с многочисленными критериями распределения. Это распределение может, например, выполняться на основе доступности демодуляторов 15, скорости передачи сигналов данных, каналов беспроводной связи, уровня сигналов данных или других факторов.

Арбитражный модуль 14 способен одновременно обнаруживать множество заголовков пакетов, подлежащих демодуляции, в том числе в контексте сигналов данных, принятых на различных скоростях передачи данных. Однако каждый демодулятор может демодулировать только один пакет за раз. Таким образом, количество пакетов, которые могут быть демодулированы одновременно шлюзом 3, ограничено количеством демодуляторов 15, включенных в шлюз 3.

Демодуляторы 15, встроенные в модуль 7 обработки немодулированной передачи данных, могут иметь разные характеристики, в частности, разные характеристики программируемости в соответствии с требованиями.

Таким образом, в первом варианте демодулятор 15 может быть сконфигурирован для использования заданной частоты среди множества разрешенных частот. Полоса пропускания демодуляции демодулятора 15 может, например, быть сконфигурирована на 125, 250 или 500 кГц. Скорость передачи данных, разрешенная демодулятором 15, также может быть сконфигурирована на любую скорость передачи данных из множества доступных скоростей передачи данных. Однако только один сигнал данных, имеющий скорость передачи данных, на которую фактически конфигурирован указанный демодулятор 15, будет демодулирован. Такой конфигурируемый демодулятор 15 предпочтительно предназначен для работы в качестве высокоскоростного канала передачи данных с другими шлюзами или удаленными устройствами 5.

Во втором варианте демодулятор 15 может быть предназначен для работы с полосой пропускания, которая не может быть изменена или сконфигурирована, например, с предварительно определенной полосой пропускания 125 кГц. Однако, скорость передачи данных демодулятора 15 согласно этому второму варианту остается адаптируемой, так что демодуляторы 15 согласно этому второму варианту могут принимать сигналы с разными скоростями передачи данных без предварительной конфигурации. Демодуляторы 15 согласно этому второму варианту предпочтительно предназначены для использования в звездообразной сети, содержащей большое количество объектов 4 связи. Предпочтительно, что объекты 4 связи, расположенные вблизи шлюза 3, будут использовать максимально возможную скорость передачи данных в фиксированной полосе пропускания 125 кГц (например, около 6 кбит/с), тогда как объекты 4 связи, удаленные от шлюза 3, будут использовать более низкую скорость передачи данных (до 300 бит/с, что соответствует минимальной скорости передачи данных LoRa для канала на 125 кГц).

Предпочтительно, чтобы объекты 4 связи могли изменять свою частоту передачи для каждой передачи, таким образом позволяя адаптировать динамическую скорость передачи данных в соответствии с конфигурацией их линии связи без увеличения сложности. Кроме того, нет необходимости обновлять таблицу скоростей передачи данных, используемых различными объектами 4 связи, поскольку все скорости передачи данных демодулируются параллельно модулем 7 немодулированной передачи данных.

Каждый пакет, демодулированный демодулятором 15, связан с метаданными. Эти метаданные обнаруживаются модулем 7 немодулированной передачи данных. Эти метаданные содержат дату начала передачи пакета, длину пакета и скорость передачи данных при передаче пакета. Демодулированный пакет и связанные метаданные хранятся в буферной памяти 16 модуля 7 немодулированной передачи данных. Модуль 7 немодулированной передачи данных подключен к микроконтроллеру 8 шлюза 3 таким образом, чтобы микроконтроллер 8 шлюза 3 имел доступ в буферную память 16 модуля 7 немодулированной передачи данных.

В модуле 7 немодулированной передачи данных всякий раз, когда любой из демодуляторов 15 демодулирует пакет, этот пакет сохраняется с дополнительной информацией, называемой метаданными, в буферной памяти 16. Метаданные содержат, например:

- идентификатор канала беспроводной связи,

- среднее соотношение сигнал/шум к длине пакета (в дБ),

- минимальное соотношение сигнал/шум к длине пакета (в дБ),

- максимальное соотношение сигнал/шум к длине пакета (в дБ),

- средняя мощность сигнала к длительности пакета (в дБ),

- данные метки времени для начала передачи пакета,

- значения кода корректировки ошибок,

- идентификатор демодулятора,

- положение пика корреляции,

- соотношение сигнал/шум корреляции обнаружения.

Аналогично, модуль 7 немодулированной передачи данных может использоваться для передачи в беспроводной стыковочный модуль 6 данных от удаленных устройств 5 для передачи беспроводным стыковочным модулем 6. Примером модуля 7 немодулированной передачи данных, который может быть встроен в шлюз 3, является процессор SX1301 производства американской компании Semtech®.

Микроконтроллер 8 подключен ко всем элементам шлюза 3 таким образом, чтобы управлять шлюзом 3 и разрешать передачу данных между беспроводной локальной сетью 1 и глобальной сетью 2. В частности, микроконтроллер 8 может использоваться для реализации различных рабочих процессов шлюза 3. Программы, определяющие различные рабочие процессы шлюза 3, хранятся, например, во внутренней памяти 9 шлюза. Эти рабочие процессы могут быть любого типа, способного управлять шлюзом 3, например, процесс обработки сигналов данных, принятых шлюзом, для их передачи получателю, процесс синхронизации шлюза 3 с использованием GPS 11, предоставляющего ссылочные данные или процесс синхронизации различных объектов 4 связи с использованием часов 12.

Пользовательский интерфейс 10 содержит множество средств ввода/вывода для конфигурирования шлюза 3. Этими средствами ввода/вывода являются, например, разъемы, такие как порты ввода или вывода, обеспечивающие доступ к внутренней памяти 9, устройства подключения USB или другие средства. Пользовательский интерфейс может также содержать средства интерфейса человек-машина, такие как экран управления, светодиодные лампы, показывающие рабочее состояние шлюза, или другие средства.

Сетевой интерфейс 13 шлюза 3 может использоваться для подключения шлюза 3 к удаленным устройствам 5 через глобальную сеть 2.

Шлюз 3 содержит, например, батарею (не показана) в качестве источника питания.

На фиг. 3 представлена рабочая схема способа управления нагрузкой на шлюз по фиг. 2.

Как объяснено выше, когда шлюз 3 принимает сигнал данных от объекта 4 связи, соответствующий пакет передается одному из демодуляторов 15 модуля 7 обработки немодулированной передачи для обработки. Каждый демодулированный пакет, связанный с метаданными и хранящийся в буферной памяти 16 модуля 7 обработки немодулированной передачи, генерирует выполнение способа управления нагрузкой на шлюзе 3, который теперь будет описан со ссылкой на фиг. 3.

Когда демодулятор обнаруживает дату начала кадра ddt1 (этап 17), указанная дата начала кадра ddt1 записывается как элемент метаданных в буферную память 16 (этап 18). Микроконтроллер 8 также считывает дату начала кадра ddt1 и определяет соответствующую дату окончания кадра dft1 (этап 19). Для этого микроконтроллер 8 определяет длительность кадра dt1 (этап 20) любыми возможными средствами, например, такую длительность кадра dt1, которую предоставляет, например, демодулятор 15, будучи включенным в метаданные. Дата окончания кадра dft1 вычисляется (этап 22) на основе длительности кадра dt1 согласно формуле

dft1 = ddt1 + dt1, where dt1 =, где - это длина кадра в битах, а ddct1 - скорость передачи данных канала (в битах в секунду).

Для этого микроконтроллер 8 определяет длину кадра 1 (в битах) и скорость передачи данных канала ddct1, по которому проходил кадр. Эта скорость передачи данных канала ddct1 подается непосредственно демодулятором 15 на основе его собственных параметров.

Поскольку дата окончания кадра dft1 была определена (этап 19), микроконтроллер 8 определяет количество кадров N, принятых шлюзом 3, имеющих дату окончания кадра между датой начала кадра ddt1 и датой окончания кадра dft1 (этап 23). Для этой цели микроконтроллер 8 может обращаться к метаданным, хранящимся в буферной памяти 16 модуля 7 обработки немодулированной передачи.

Затем микроконтроллер 8 сравнивает количество кадров N, увеличенное на 1, с пороговым значением S, которое, например, равно числу M демодуляторов 15, присутствующих в шлюзе 3 (этап 24). Увеличение числа N на 1 позволяет учитывать кадр, для которого прием (этап 17) даты начала кадра ddt1 сгенерировал выполнение процесса. Количество демодуляторов 15, присутствующих в шлюзе, является известным числом M, которое, например, хранится во внутренней памяти 9 шлюза 3.

Если это число N+1 строго меньше, чем число М демодуляторов 15, присутствующих в шлюзе 3 (этап 25), способ завершается без какого-либо дополнительного действия со стороны микроконтроллера 8 (этап 26), поскольку нагрузка на шлюз считается некритичной.

С другой стороны, если число N+1 больше или равно числу М демодуляторов 15, присутствующих в шлюзе 3 (этап 27), микроконтроллер 8 вызывает сигнал тревоги (этап 28). Такой сигнал тревоги может быть создан любым подходящим способом, например, в форме передачи сообщения на удаленный сервер для управления шлюзами 3, светового сигнала или звукового сигнала тревоги с использованием громкоговорителя, встроенного в пользовательский интерфейс 10 шлюза 3 или любым другими подходящими средствами.

Когда передается сигнал тревоги (этап 28), персонал, отвечающий за управление и/или обслуживание шлюза 3, информируется о перегрузке шлюза 3. Затем может быть предпринят ряд ответов для предотвращения перегрузки шлюза 3. Таким образом, демодуляторы 15 могут быть физически добавлены к шлюзу 3, чтобы увеличить производительность обработки и, таким образом, увеличить пороговое число, при котором или выше которого передается сигнал тревоги. Другое решение состоит в перепрограммировании объектов 4 связи, чтобы уменьшить загрузку от объектов 4 связи и, таким образом, распределить по времени даты окончания кадра, принятого некоторыми из демодуляторов 15, или сократить пакеты, передаваемые объектами 4 связи.

Способ управления нагрузкой на шлюзе 3, как описано выше, предпочтительно выполняется для каждой новой обнаруженной даты начала кадра. Такой способ управления нагрузкой на шлюзе 3 позволяет оценить нагрузку на шлюзе 3 простым и экономичным способом. Это связано с тем, что этот способ позволяет определять нагрузку на демодуляторы 15 в режиме реального времени при низкой стоимости вычислений. Таким образом, этот способ управления нагрузкой на шлюзе 3 может быть реализован в шлюзе 3 без какого-либо риска снижения его производительности.

Пороговое число для запуска сигнала тревоги, то есть число S, с которым сравнивается число N+1 на этапе 24, может быть сохранено во внутренней памяти 9 и может представлять значение, отличное от количества демодуляторов 15, присутствующих в шлюзе 3. Например, это пороговое число может быть сделано так, чтобы соответствовать количеству демодуляторов, за минусом 2, что позволяет генерировать сигнал тревоги до точки насыщения всех демодуляторов 15.

Фиг. 4 представляет собой график, показывающий пример множества кадров, принятых шлюзом 3 по фиг. 2 за данный период. На этой диаграмме горизонтальная ось представляет время, а вертикальная ось показывает различные демодуляторы 15, обрабатывающие сигналы данных, принятые шлюзом 3 во времени.

Этот график относится к способу управления нагрузкой на шлюзе 3, выполняемому после обработки кадра t3 демодулятором M3 шлюза 3. Кадр t3 имеет дату начала кадра ddt3 и дату окончания кадра dft3, сохраненные в буферной памяти 16 графического интерфейса 7 или определенные микроконтроллером 8 с использованием метаданных, связанных с пакетом, соответствующим кадру t3. Кроме того, выполнение процесса управления нагрузкой на шлюзе, описанного со ссылкой на фиг. 3, содержит этап, на котором определяют число N кадров, дата окончания кадра которых находится между датой начала кадра ddt3 и датой окончания кадра dft3. Как показано на рисунке 4, только кадры t1 и t2 имеют дату окончания кадра, а именно dft1 и dft2 соответственно, то есть после даты начала кадра ddt3 и до даты окончания кадра dft3. Другие кадры имеют дату окончания кадра, которая находится после даты окончания кадра dft3. Таким образом, в настоящем случае способ управления нагрузкой на шлюз, выполняемый после обработки кадра t3 демодулятором M3, не генерирует сигнал тревоги, поскольку число N+1 кадров, имеющих дату окончания кадра между датой начала кадра ddt3 и датой окончания кадра ddf3, то есть N=3, меньше, чем число демодуляторов M, которое равно шести в случае, показанном на фиг. 4.

Хотя изобретение было описано со ссылкой на ряд конкретных вариантов выполнения, оно, очевидно, никоим образом не ограничено этими вариантами выполнения и содержит все технические эквиваленты описанных средств и их комбинаций, если они входят в объем охраны изобретения.

Некоторые из представленных элементов, в частности, компоненты шлюза, могут быть выполнены в разных формах, единым или распределенным образом, с использованием аппаратных и/или программных компонентов. К аппаратным компонентам, которые могут использоваться, относятся специализированные интегральные схемы ASIC, программируемые логические сети FPGA или микропроцессоры. Программные компоненты могут быть написаны на разных языках программирования, например C, C++, Java или VHDL. Этот список не является исчерпывающим.

Использование глагола «иметь», «содержать» или «включать» и любые его спрягаемые формы не исключает наличия элементов или этапов, отличных от указанных в формуле изобретения.

В формуле изобретения любая ссылочная позиция в скобках не должен интерпретироваться как ограничение пункта формулы изобретения.

Изобретение относится к беспроводной передаче данных. Технический результат заключается в предотвращении перегрузки шлюза. Такой результат достигается тем, что способ управления нагрузкой на шлюз (3) концентрации данных для сети (1) беспроводной связи содержит этапы, на которых: принимают множество сигналов данных от множества удалённых пользовательских устройств, обеспечивают дату начала связи для каждого полученного сигнала данных, выбирают принятый сигнал данных, определяют дату окончания связи для каждого принятого сигнала данных, определяют количество сигналов данных, принятых шлюзом, которые отличаются от выбранного сигнала данных и имеют дату окончания связи между датой начала связи выбранных данных и датой окончания связи выбранного сигнала данных, сравнивают указанное количество сигналов данных с пороговым числом и передают сигнал тревоги в ответ на обнаружение того, что указанное количество сигналов данных превышает пороговое число. 2 н. и 9 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Способ управления нагрузкой на шлюз (3) концентрации данных для сети (1) беспроводной связи, содержащий этапы, на которых:

- принимают множество сигналов данных от множества удалённых пользовательских устройств,

- обеспечивают дату начала связи для каждого принятого сигнала данных,

- выбирают принятый сигнал данных,

- определяют дату окончания связи для каждого принятого сигнала (19) данных,

- определят количество сигналов данных, принятых шлюзом, которые имеют дату окончания связи между датой начала связи выбранного сигнала данных и датой окончания связи выбранного сигнала (23) данных,

- сравнивают указанное количество сигналов данных с пороговым числом (24) и

- передают сигнал (28) тревоги в ответ на обнаружение того, что указанное количество сигналов данных больше порогового числа (27).

2. Способ управления по п. 1, в котором шлюз содержит множество демодуляторов (15), причем каждый демодулятор (15) шлюза (3) выполнен с возможностью демодуляции сигналов данных, принятых шлюзом (3), причем способ дополнительно содержит этап, на котором демодулируют множество сигналов данных демодуляторами (15) там, где пороговое число соответствует количеству демодуляторов в шлюзе (3).

3. Способ управления по п. 2, в котором шлюз содержит интерфейс (6) беспроводной связи, выполненный с возможностью приема множества сигналов беспроводной передачи данных, интерфейс (6) беспроводной связи подключен к демодуляторам (15), причем способ содержит этап, на котором передают каждый из сигналов данных, принятых интерфейсом (6) связи, в соответствующий демодулятор (15).

4. Способ управления по п. 3, в котором шлюз (3) дополнительно содержит антенну для приема сигналов.

5. Способ управления по п. 4, в котором приемная антенна выполнена с возможностью приема сигналов данных на частоте в пределах группы частот 433 МГц, 868 МГц и 915 МГц.

6. Способ управления по любому из пп. 1-5, в котором каждый сигнал данных представляет собой кадр протокола связи, выбранный из технологии LoRa, технологии Sigfox и технологии WM-BUS.

7. Способ управления по п. 6, в котором определение даты окончания связи каждого принятого сигнала (19) данных содержит для каждого принятого сигнала данных этапы, на которых:

- определяют длину кадра, соответствующего указанному принятому сигналу (20) данных, и

- вычисляют дату окончания связи кадра, соответствующего указанному принятому сигналу (22) данных, как функции указанной длины кадра и скорости передачи данных беспроводного канала, через который был принят указанный сигнал данных.

8. Способ управления по любому из пп. 1-7, в котором шлюз (3) содержит внутренние часы (12), способные обеспечить элемент данных метки времени, соответствующий дате начала связи каждого принятого сигнала данных.

9. Шлюз концентрации данных для сети (1) беспроводной связи, содержащий набор удаленных пользовательских устройств (4), передающих сигналы данных, причем шлюз (3) содержит:

- интерфейс (6) беспроводной связи, выполненный с возможностью приема сигналов беспроводной передачи данных от набора пользовательских устройств (4),

- множество демодуляторов (15), выполненных с возможностью демодуляции сигналов данных, принятых интерфейсом (6) связи,

- блок (8) управления, выполненный с возможностью осуществления способа управления по любому из пп. 1-8.

10. Шлюз концентрации по п. 9, дополнительно содержащий сетевой интерфейс (13), подключенный к удалённой сети (2) и выполненный с возможностью передачи демодулированных сигналов данных.

11. Шлюз концентрации по любому из пп. 9, 10, в котором шлюз дополнительно содержит сигнал тревоги, выполненный с возможностью отправки сигнала данных тревоги в устройство управления шлюзом, подключенное к шлюзу.