通信設備和網絡，以及通信方法

通信設備和網絡，以及通信方法
【專利摘要】公開了一種通信設備200。通信設備200包括主通信單元202和輔助通信單元204。主通信單元202可以在其中能夠建立主通信信道以供與遠程控制站102通信的運行狀態和其中主通信單元202不能與遠程控制站102通信的非運行狀態之間運行，并且輔助通信單元204可被配置在運行狀態，以供建立輔助通信信道用于與遠程控制站102通信。主和輔助通信信道分別包括主和輔助無線電鏈路。通信設備200進一步包括用于根據觸發信號切換主通信單元202在非運行狀態和運行狀態之間的控制器208，其中處于運行狀態的輔助通信單元204相比處于運行狀態的主通信單元202需要更低的運行功率。還公開了通信網絡和通信方法。
【專利說明】通信設備和網絡，以及通信方法發明領域
[0001 ] 本發明涉及通信設備、通信網絡和通信的方法。
[0002]背景
[0003]在需要進行自主的現場監測和控制的關鍵任務應用中，部署基于衛星的通信設備被越來越多的關注，因為它們可以很方便的從控制和監控站102進行管理，如圖1中所示，其中解說了通信網絡100，在其中部署了連接到數據采集設備302的一個這種通信設備104。數據采集設備302所生成的數據由所述通信設備104通過衛星通信鏈路轉發到控制和監控服務器102，所述衛星通信鏈路由主通信衛星310和主地球站312建立。應用示例包括海事、油氣、環境監測、重型設備部門等領域。
[0004]然而當在典型部署區域運行通信設備104時，會出現一個困難和棘手的情況，因為上述區域通常在偏僻的地方，那里的電力供應可能稀缺。而且，安裝新的電力供應來解決這個問題非常有挑戰性，并且不合算。
[0005]因此，本發明的目標在于處理現有技術的至少一個問題，和/或提供一個在該領域中有用的選擇。


【發明內容】

[0006]根據本發明的第一個方面，提供一種通信設備，其包括主通信單元，該主通信單元可以運行在其中能夠建立主通信信道以供與遠程控制站通信的激活狀態和其中主通信單元不能與遠程控制站通信的非激活狀態之間，該主通信信道包括主無線電鏈路；輔助通信單元，該輔助通信單元可被配置處于運行狀態以供建立與遠程控制站通信的輔助通信信道，該輔助通信信道包括輔助無線電鏈路；控制器，用于取決于觸發信號而在非激活狀態和激活狀態之間切換主通信單元；其中處于運行狀態中的輔助通信單元和處于激活狀態中的主通信單元相比，需要較低的運行功率。
[0007]因為具有較低的運行功率需求，輔助通信單元可以被配置作為默認監視信道，其中會消耗更多的電力主通信單元被默認切換到非激活狀態，并在必要的時候由控制器"喚醒〃。以此方式，可以實現節約大量的電力。
[0008]如果通信設備被部署在對電源的方便傳入很困難的偏僻區域這特別重要。所述輔助通信單元可以被配置為用于窄帶通信，而所述主通信單元可以被配置為寬帶配置。這就減少了輔助通信單元的功耗需求。因為昂貴的主通信單元并不會很頻繁的運行，由減少的設備損耗引起的設備的長期維修費用也會降低。
[0009]優選地，主無線電鏈路和/或輔助無線電鏈路可以包括基于地面的鏈路或基于衛星的鏈路，以便設備可以通過不同類型的通信鏈路進行聯系。進一步，主通信信道和/或輔助通信信道可包括地面鏈路。
[0010]進一步，可以通過輔助無線電鏈路接收來自遠程控制站點的觸發信號，以降低運行所述通信設備的功率需求。還優選地，所述通信設備可進一步包括用于和至少一個數據采集設備進行通信的副通信信道，以便觸發信號通過副通信信道被接收到。
[0011]而且，副通信信道可以是有線通信信道和無線通信信道中的至少一個。更優選的，所述主通信單元可被配置為經由副通信信道接收遙測數據，以供通過主通信信道傳輸給遠程控制站點。此外，所述控制器或可以被配置為對觸發信號作出響應，經由副通信信道，從至少一個數據采集設備檢索遙測數據。
[0012]優選地，主通信單元的運行狀態可包括其中主通信單元可在任何時間向和從遠程控制站傳送和接收數據的激活狀態，以及其中主通信單元只被間隔的供電以用于與遠程控制站通信的嗅探狀態。
[0013]優選地，輔助通信單元的運行狀態可包括其中輔助通信單元可在任何時間向和從遠程控制站傳送和接收數據激活狀態，以及其中輔助通信單元只被間隔的供電以用于與遠程控制站通信的嗅探狀態。進一步，輔助通信單元可通常被配置處于嗅探狀態。
[0014]根據本發明的第二個方面，提供通信網絡，其包括:包括主無線電鏈路的主通信信道，包括輔助無線電鏈路的輔助通信信道，通信設備，和遠離所述通信設備的遠程控制站。所述通信設備包括主通信單元、輔助通信單元和控制器。主通信單元可以在其中能建立主通信信道用于與遠程控制站通信的運行狀態和其中主通信單元不能與遠程控制站通信的非運行狀態之間運行。輔助通信單元可以被配置處于運行狀態以供建立用于與遠程控制站通信的輔助通信信道，同時控制器取決于觸發信號在非運行狀態和運行狀態之間切換主通信單元。運行狀態中的輔助通信單元比運行狀態中的主通信單元需要更低的運行功率。
[0015]優選地，主無線電鏈路可包括電信衛星，并且在適當的時候，輔助無線電鏈路可任選地使用與主無線電鏈路相同的電信衛星。
[0016]根據本發明的第三個方面，提供通信設備與遠程控制站之間的通信方法，所述通信設備包括可在運行狀態和非運行狀態間運行的主通信單元，和可配置處于運行狀態的輔助通信單元。當輔助通信單元處于運行狀態，該方法包括建立輔助通信單元與遠程控制站之間的輔助通信信道，所述輔助通信信道包括輔助通信鏈路。該方法還包括接收觸發信號，以及將主通信單元從其中主通信單元不能與遠程控制站通信的非運行狀態切換到運行狀態。此外，當主通信單元處于運行狀態，該方法進一步還包括在主通信單元與遠程控制站之間建立主通信信道，所述主通信信道包括主通信鏈路。運行狀態中的輔助通信單元比運行狀態中的主通信單元需要更低的功率。
[0017]優選地，觸發信號可通過輔助通信信道接收。更優選的是，數據可能通過主通信信道被發送給遠程控制站。
[0018]根據本發明的第四個方面，提供通信設備與遠程控制站之間的通信方法。所述通信設備包括可在其中能建立主通信信道用于與遠程控制站通信的運行狀態和其中主通信單元不能與遠程控制站通信的非運行狀態之間運行的主通信單元，和輔助通信單元。該方法包括在所述輔助通信單元與遠程控制站之間建立輔助通信信道，經由輔助通信信道傳送觸發信號給所述通信設備，在主通信單元與遠程控制站之間建立主通信信道，和經由主通信信道接收來自通信設備的數據。所述輔助通信信道和主通信信道分別包括輔助無線電鏈路和主無線電鏈路。
[0019]顯然，和本發明一個方面相關的特性也可以適用于本發明的其它方面。
[0020]參考以下描述的實施例，本發明的這些和其它方面特性將顯見及被闡明。
[0021]附圖簡述
[0022]以下參考附圖揭示本發明的實施例，在其中:
[0023]圖1解說其中傳統通訊設備被示出正根據現有技術與控制和嗅探服務器通信的通信網絡；
[0024]圖2是根據本發明的第一個實施例的通信設備的示意圖；
[0025]圖3是描繪圖2中通信設備可運行的不同模式的圖表；
[0026]圖4示出包括圖2中通信設備以及控制和監控站的通信網絡；
[0027]圖5是圖4的控制和監控站與通信設備通信的方法的流程圖；以及
[0028]圖6是圖4的通信設備與控制和監控站通信的方法的流程圖。
[0029]優選實施方案的詳細說明
[0030]圖2示出根據本發明的第一個實施例的通信設備200(以下稱設備)的示意圖。設備200包括在電氣上和通信上全都與處理器單元208連接的主通信單元202，輔助通信單元204，和接口 1/0(輸入/輸出)單元206。為技術人員已知的任何類型的合適的計算機總線(未示出)可以用于互連處理器單元208、主通信單元202和輔助通信單元204以及I/O接口單元206。應當理解任何被采用的計算機總線被配置為允許處理器單元208和與之連接的不同單元202、204、206之間的雙向通信。
[0031]進一步，設備200還包括用于分配和控制由專用電源(未示出)提供的電功率給處理器單元208的功率管理單元210，主通信單元202和輔助通信單元204、以及接口 I/O單元206。電源從外部連接到設備200，并且以設備200所部屬地點可實現的能量資源類型為基礎實現(例如:主電力線、諸如干電池或濕電池等基于化學的電源，或太陽能等綠色能源)。
[0032]包括對應的射頻發射機和接收機(未示出)的主通信單元202被配置為運行在激活狀態、嗅探狀態或非激活狀態，稍后將闡述所有這些狀態。在激活狀態，根據此實施例，主通信單元202被布置為設備200建立主通信信道，并且該信道包括寬帶衛星通信能力(即高平均數據吞吐量)，這可能是雙向或單向通信。因此，主通信單元202是電力資源相當密集的(即高功率消耗)。取決于主衛星系統的類型，主通信單元202被布置與包括衛星通信模塊的主通信單元202通信，該衛星通信模塊基于從包括以下各項(但不限于)構成的組選出的任何遵循寬帶衛星電信服務運行:國際海事衛星組織寬帶全球區域網絡(BGAN)，國際海事衛星組織全球發布Ka波段，例如Thuraya IP的GEO移動無線電(GMR-1)，或任何現有/未來的移動衛星服務(MSS)或固定衛星服務(FSS)。
[0033]此外,主通信單元202還包括存儲單元(未示出)，其為在主通信單元202接收到的數據或者將通過主通信單元202傳輸的數據提供了數據緩沖區域。存儲設備可使用任何類型的已知的存儲技術實現。
[0034]關于在激活狀態、嗅探狀態或者非激活狀態下可以類似運行的輔助通信單元204，它被配置為提供低功率衛星傳輸能力，然而這與主通信單元202所提供的能力相獨立。輔助通信單元204還包括對應的射頻發射機和接收機(未示出)。特別是，輔助通信單元204被配置在嗅探狀態以建立輔助通信信道用于接收觸發信號來控制主通信單元202促成高數據吞吐量傳輸。應當理解，與主通信單元202相比，輔助通信單元204在較低的平均數據吞吐量下通信，并且需要較低的運行功率。基于要與輔助通信單元204保持通信的輔助衛星系統，輔助衛星單元204是基于從包括以下各項(但不限于)構成的組選出的任何遵循窄帶衛星通信服務運行的衛星通信模塊:國際海事衛星組織D/D+、國際海事衛星組織I satM2M、天波I satData Pro、銥星短促發數據、Orbcomm,或任何現有或未來被技術人員認為適用于窄帶衛星電信的服務。
[0035]進一步，輔助通信單元204還包括為在輔助通信單元204接收到的數據或者隨后將被輔助通信單元204傳送的數據充當數據緩沖區的存儲設備(未示出)。與主通信單元202類似,輔助通信單元204的存儲設備可使用已知的存儲技術實現。
[0036]接口 I/O單元206包括一個或多個輸入/輸出端口用于對接一個或多個數據采集設備302。
[0037]處理器單元208包括通用微處理器(未示出)，其負責協調各項功能性和設備200的運行。通過計算機總線，運行指令/命令由處理器單元208發送到任何期望的單元(例如輔助通信單元204)用于執行特定任務。
[0038]如以上段落所述，主和輔助通信單元202、204被分別配置為運行在任何下列獨立狀態:⑴.“激活狀態”，⑵.〃嗅探狀態"，和⑶.〃非激活狀態"，激活狀態和嗅探狀態被認為是每個單元202、204的“運行狀態”，而非激活狀態被認為是“非運行狀態”。
[0039]〃激活狀態〃指示通信單元202、204各自已經上電(即有關其射頻發射機和接收機)，準備好數據傳輸或接收運行。另一方面，〃嗅探狀態〃意味著每個通信單元202、204在操作上被配置為基于低占空比接收模式用于在各種預定義時間間隔開機(RF接收機)，以便來自控制和監控站102的請求/事件能被接收。換句話說，用于單元202、204的射頻發射機在這種狀態下一般斷電。最后，〃非激活狀態〃標志著通信單元202、204各自被簡單地斷電(對于射頻發射機和接收機兩者)，以節約能源。
[0040]重要的是，輔助通信單元204在運行狀態時比在相同運行狀態(例如，〃激活〃對〃激活〃，或〃嗅探〃對〃嗅探〃)的主通信單元202需要明顯更低的運行功率。
[0041 ] 因此，基于主和輔助通信單元202和204被配置所處的不同狀態下的相異組合，設備200可以有利地在三種模式下運行。它們分別被稱為“傳送模式”、“睡眠模式”和“低功率待機模式”。每種模式的詳細信息在后續進一步給出，并且參照主通信單元202和輔助通信單元204進行描述:
[0042](I).〃 傳送模式〃:
[0043](a).在此模式下，主通信單元202和輔助通信單元204 二者或者其中之一被配置為激活狀態。
[0044](b).特別是，主通信單元202和輔助通信單元204 二者或者其中之一被配置為連續傳送和/或接收任何可用數據(例如，使用基于頻分多址或者碼分多址的傳輸方案)，或者為所有可用的相鄰時隙執行相同運行(例如，當使用基于時間分多址技術的傳輸方案時)。應當理解，主和輔助通信單元202、204的傳輸方案不需要相同。在此模式下，當運行主通信單元202時，設備200的功率消耗較高，特別是如果主通信單元202處于激活狀態以提供傳送(例如，上行鏈路)和接收(例如，下行鏈路)階段的最佳數據吞吐量。這種模式可部署為單向或雙向數據傳輸。對于技術人員顯見的是平均數據傳輸速率對于數據上行鏈路和下行鏈路可能是異步的，性能取決于可用的數據帶寬。
[0045](2).“睡眠模式”
[0046](a).在此模式下，參照圖3，主通信單元202和輔助通信單元204被分別配置為嗅探狀態和非激活狀態，或者主通信單元202和輔助通信單元204 二者被配置為嗅探狀態，意味著主通信單元202和輔助通信單元204的兩個射頻發射機全部或者一個斷電，并且主通信單元202和輔助通信單元204的兩個射頻接收機在預定義的時間間隔(根據預定義的占空比，其可被傳送自控制和監控站102的命令改變)被周期性的“喚醒”(即上電)，以便接收通知數據通信請求的任何傳入警報。
[0047]在此模式下，設備200比在〃傳送模式〃耗電少，并且如果滿足下列條件之一可以被觸發進入〃傳送模式〃，:
[0048](i).收到通知數據通信請求的傳入警報(從控制和監控站102)，并且處理器單元208觸發主通信單元202和輔助通信單元204 二者或者其中一個從嗅探狀態進入激活狀態；
[0049](ii).在處理器單元208中編程的預設計時器，其使觸發信號被喚醒以觸發主通信單元202和輔助通信單元204 二者或者其中一個進入激活狀態；或者
[0050](iii).來自經由接口 I/O單元206直接或者間接地連接到設備200的數據采集設備302中一個的觸發信號(見圖4)導致處理器單元208傳送觸發信號，以觸發主通信單元202和輔助通信單元204 二者或者其中一個進入激活狀態。
[0051](3).〃低功率待機模式〃
[0052](a).這個模式被定義為，當主通信單元202處于非激活狀態(即斷電)并且輔助通信單元204處于嗅探狀態，意味著輔助通信單元204的射頻發射機斷電，并且輔助通信單元204的射頻接收機按預定義的時間間隔(根據預定義的占空比，其可被傳送自控制和監控站102的命令改變)被周期性的“喚醒”(即上電)，以便接收通知對數據通信請求的任何傳入警報。在這個〃低功率待機模式〃下，設備200比在〃睡眠模式〃下從功率管理單元210獲取的功率更小，但仍具有時間響應來響應通過輔助通信單元204的無線觸發信號.
[0053]換句話說，若主通信單元202和輔助通信單元204 二者處于非激活狀態，觸發主通信單元202和輔助通信單元204 二者或者其中一個進入激活狀態的唯一方法是通過處理器單元208中編程的預設定時器，或者數據采集設備302傳送到接口 I/O單元206的觸發信號。
[0054]雖然如果主通信單元202和輔助通信單元204都處于非激活狀態這是可行的，從而使設備200從功率管理單元210獲取最少的功率,然而主通信單元202或輔助通信單元204隨后不能接收來自控制和監控服務器102的任何空中信號。因此，設備200的時間響應會給具有嚴格運行時序要求的任務關鍵型應用造成問題。
[0055]因此相應地，本實施例的設備200被配置成當它處于〃低功率待機模式〃時處理器單元208控制主通信單元202進入非激活狀態，而輔助通信單元204被指令進入嗅探狀態(即只有射頻接收機被定期上電)以保留一種手段，通過該手段，設備200可與其它設備在通信上聯系。
[0056]總之，與主和輔助通信單元202、204的不同狀態的各種排列組合引起的設備200的對應模式，被清晰的列在圖3中的圖表中。
[0057]圖4是包括通信設備200的通信網絡400，該通信設備200安裝在遠離控制和監控站102的地方，并且還可以通過雙向副通信信道402經由接口 I/O單元206與多個傳感器單元或者數據采集設備302 (有線和/或無線)可通信地耦合。副通信信道402可以使用技術人員認為合適的任何已知方式實現。為說明簡單起見，圖中只顯示一個數據采集設備302。通信網絡400包括控制和監控站102、輔助衛星網關304、輔助地球站306，輔助通信衛星308和設備200之間基于衛星的輔助通信信道。輔助通信信道包括控制和監測站102和輔助衛星網關304之間的第一地面鏈路1000a，在輔助衛星網管和輔助地球站306之間的第一內部輔助鏈路1000b，在輔助地球站306和輔助通信衛星308之間的第一輔助衛星鏈路1000c，在輔助通信衛星308和設備200之間的第二輔助衛星鏈路1000d。應當理解，在此實施例中，在控制和監測站102和輔助衛星網關304之間的通信鏈路100a可以是無線鏈路或有線鏈路，或者兩者皆有。進一步應當理解，輔助通信信道包括無線鏈路(例如第二輔助衛星鏈路100d)和有線(例如第一地面鏈路1000a)鏈路的組合，雖然輔助通信信道可能完全是無線的。
[0058]通信網絡400進一步包括:在設備200、主通信衛星310、主地球站312、主衛星網關314和控制和監控站102之間形成的主通信信道。主通信信道包括在設備200和主通信衛星310之間的第一主衛星鏈路2000a，在主通信衛星310和主地球站312之間的第二主衛星鏈路2000b，在主地球站312和主衛星網關314之間的第一內部主鏈路2000c，以及在主衛星網關314和控制和監控站102之間的第二地面鏈路2000d。應當理解，在這個實施例中，主通信信道還包括無線鏈路(例如主衛星鏈路2000a)和有線(例如第二地面鏈路2000d)鏈路的組合，雖然主通信信道可能完全是無線的。
[0059]應當理解，設備200位于距離控制和監控站102很遠的地點，從而需要大量的通信基礎設施，以使得設備200與控制和監控站102之間能夠通信。如前面所解釋，設備200耦合到為控制和監控站102獲取數據的大量數據采集設備302。尤其是，對于本實施例，數據采集設備302產生的遙測數據符合SCADA(監督、控制和數據采集)標準。因此，這些遙測數據以標準的分組格式呈現，并且在需要的時候(例如在一天中不同的預定義時間)經由接口 I/O單元206可被設備200檢索。控制和監控站102可請求數據采集設備302發送某些所需數據(例如，油井的狀態報告)或者數據采集設備302可能不得不將數據發送到控制和監測站102 (例如，當檢測到異常讀取時)并且需要通知控制和監控站102。由于具有更高的帶寬，來自數據采集設備302的數據傳輸主要通過主通信信道(即，使用主通信單元202)。然而，當主通信單元202或者主通信信道有故障時，或者當數據量太小以致用主通信信道傳送不經濟并且所傳送數據本質上時間要求不嚴格時，也可以采用輔助通信信道傳送數據到控制和監控站102。
[0060]因此，設備200可能不需要連續地與控制和監控站102通信，并且為節省功率，設備200通常運行在〃低功率待機模式〃，其中主通信單元202被配置為非激活狀態，而輔助通信單元204被配置為嗅探狀態，以保持設備200和控制和監控站102之間的通信鏈路。在這個實施例中，設備200被配置在定義為配置處理器單元208對(本地/遠程)的事件做出反應和響應的“事件驅動模式”中運行。在這個實例中，對應于觸發信號(例如，喚醒分組)的事件傳送自控制和監控站102遠程，或者被數據采集設備302發起。
[0061]當控制和監控站102 (經編程的或當管理員發起時)需要傳送執行命令到數據采集設備302，或者從數據采集設備302檢索數據(例如，輪詢請求)，觸發信號經由輔助通信信道發送給輔助通信單元204，輔助通信信道最好采用天波IsatData Pro的衛星服務建立。這通過建立第一地面鏈路100a完成，觸發信號通過該鏈路發送到輔助衛星網關304，并通過第個內部輔助鏈路100b發送到輔助地球站306，用于通過輔助衛星第衛星鏈路100c到輔助通信衛星308的傳輸。隨后，輔助通信衛星308，通過第二輔助衛星鏈路100d把觸發信號中繼到設備200的輔助通信單元204的，其使用天波IsatData Pro的衛星服務建立。
[0062]一收到觸發信號，輔助通信單元204就將觸發信號轉發到處理器單元208。因此，處理器單元208使主通信單元202從非激活狀態離開進入激活狀態，以建立與控制與監控站102的主通信信道。
[0063]如果觸發信號中包含其他命令，處理器單元208執行的命令中指定的任務。例如，如果觸發信號包含用于數據采集設備302的執行命令(例如，切換閥門)，它們在接口 I/O單元206上被傳送給數據采集設備302，并被執行。隨后，執行命令后，由數據采集設備302生成確認信號，并將其返回給處理器單元208處理成輸出數據。另一方面，如果觸發信號是對于來自數據采集設備302的任何特定數據(如溫度測量數據)的輪詢請求，在數據被處理成合適的輸出數據格式之前，處理器單元208通過接口 I/O單元206檢索從數據采集設備302請求的數據。
[0064]通過已建立的主通信信道，輸出數據被中繼給控制和監控站102。具體來說，這包括:經由第一主衛星鏈路2000a，將輸出數據從主通信單元202發送到主通信衛星310。接下來，經由第二主衛星鏈路2000b，主通信衛星310將輸出數據轉發給主地球站312。從那里，經由第一內部主鏈路2000c，輸出數據被發送到主衛星網關314且在此處在被經由第二地面鏈路2000d傳送給控制和監控站102之前受到信號處理(例如解調/協議轉換)。在這個實施例中，通信信道優選地使用國際海事衛星BGAN衛星服務建立。
[0065]當控制和監控站102已成功收到輸出數據時，在控制和監控站102和設備200各自端口拆除主通信信道(例如釋放相關的鏈路狀態信息)。隨后，在設備200端，主通信單元202將主通信單元202切換回非激活狀態以節省功率，同時輔助通信單元204繼續處于嗅探狀態，監控由控制和監控站102傳送的其它觸發信號。重復以上有關設備200響應觸發信號的操作，用于通過輔助通信信道被輔助通信單元204接收到的任何未來的觸發信號。
[0066]與圖4、圖5和圖6相關，展現用于促成設備200和控制和監控站102彼此通信的相應方法。特別是，圖5描繪勾勒出通過控制和監控站102與設備200通信的方法500步驟的流程圖。在步驟502，控制和監控站102通過輔助通信信道，向設備200的輔助通信單元204傳送觸發信號。控制和監控站102等待設備200以通過主通信單元202發起主通信信道的建立，信道建立在步驟504完成。再接下來的步驟506，控制和監控站102開始接收設備200在主通信信道上傳送的輸出數據。最后，在步驟508，當輸出數據被成功收到時，由控制和監控站102拆除(通過釋放其上保存的相關鏈路狀態信息)主通信信道。
[0067]相應地，圖6描繪勾勒出用于通過設備200與控制和監控站102通信的方法600步驟的另一流程圖。在步驟602，設備200在輔助通信單元204檢測觸發信號，該信號由控制和監控站102通過輔助通信信道傳送。在接下來的步驟604，設備200激活主通信單元202，以使得它一旦檢測到觸發信號，就從非激活狀態切換至激活狀態。此外，在步驟606中，設備200還通過主通信單元202，開始建立與控制和監控站102的通信信道。并發地，設備200執行觸發信號中指定的任務，或者向數據采集設備302發送執行命令，或從數據采集設備302檢索所需數據。從數據采集設備302檢索的數據被格式化成輸出數據，并在下一步驟608中通過主通信信道傳送給控制和監控站102。當控制和監控站102已經成功收到所有輸出數據時，設備200實現拆除主通信信道(通過釋放存儲在主通信單元202上的相關鏈路狀態信息)，而且在最終步驟610中，處理器單元208把主通信單元202切換回非激活狀態。輔助通信單元204維持在嗅探狀態以監視新的觸發信號。
[0068]以下將描述本發明更多實施例。為簡潔起見，不會重復各實施例中共有的相似元素、功能性和運行的描述；取而代之將參照相關實施例的相似部分。
[0069]現在描述第二個實施例。此實施例中的設備200和第一個實施例的不同僅在于與通信單元204建立的輔助通信信道包括窄帶地面廣播，而不是基于衛星的通信鏈路。主通信單元202仍然提供寬帶基于衛星的通信鏈路作為主通信信道。其結果是，輔助通信單元204可用通信模塊(包括基帶處理器)實現，該通信模塊模塊使用任何已知的基于地面的通信標準或等效標準(如，GSM/GPRS、CDMA.3G和4G-LTE蜂窩通信，或諸如WiF1、WiMax、Zigbee的無線局域網標準，或類似的標準)運行。
[0070]參考圖4，與第一實施例中闡述的相對，觸發信號由控制和監控站102經由第二輔助通信信道傳送。更具體地說，控制和監控站102啟動到輔助地面網關316的連接，建立觸發信號通過其發送的第三地面鏈路3000a。因此，在經由第二內部輔助鏈路3000b轉發給相關地面網絡318之前，在輔助地面網關316處對觸發信號進行信號處理。隨后，觸發信號從地面網絡318傳送，并經由輔助地面鏈路3000c在輔助通信單元204處被設備200接收。因此，在這個實施例中，第二輔助通信信道包括第三地面鏈路3000a，第二內部輔助鏈路3000b，和輔助地面鏈路3000c。對于技術人員顯見的是輔助通信單元204使用公共的無線電標準與地面網絡318通信。
[0071]從此到設備200經由主通信信道(B卩，第一主衛星鏈路2000a、第二主衛星鏈路2000b、第一內部主鏈路2000c和第二個地面鏈路2000d)的輸出數據的傳送，觸發信號的接收和處理遵循在第一實施例中的描述。圖5和圖6的說明也等效適用，除了輔助通信信道現在改為當前包括第三地面鏈路3000a、第二內部輔助鏈路3000b和輔助地面鏈路3000c的信道。
[0072]然而進一步，根據第三個實施例的設備200是這樣，主和輔助通信單元202、204兩者都被配置為使用地面無線電通信鏈路。特別是，主通信單元202被安排提供寬帶地面無線電雙向通信鏈路。由此，主通信單元202被安排使用遵守(但不限于)以下任何通信標準來運行的通信模塊(包括基帶處理器):3G和4G-LTE蜂窩通信或任何未來先進的蜂窩寬帶標準，或基于WiMax的聯網標準。關于輔助通信單元204，其系統安排同樣遵循之前在第二個實施例中的描述。也即，它被配置為提供窄帶地面無線電通信鏈路。
[0073]參考圖4，按照第二個實施例中描述的方式，設備200接收來自控制和監控站102的觸發信號。這意味著觸發信號的經由包括第三地面鏈路3000a、第二內部輔助鏈路3000b和輔助地面鏈路3000c的第二輔助通信信道傳送。為生成輸出數據對觸發信號的接收和后續處理，和在第一個實施例中描述的相同。
[0074]在這個實施例中，按照第一個實施例中的描述，生成的輸出數據經由第二主通信信道，被傳送到控制和監控站102。注意到，類似之前實施例中的安排，當在輔助通信單元204較早收到觸發信號時第二主通信信道被預先建立。具體來說，輸出數據首先經由主地面鏈路4000a發送到主地面網絡320，在那里輸出數據通過第二內部主鏈路4000b，被轉發給主地面網關322。在主地面網關322處，輸出數據經過信號處理和/或協議轉換，并且最終通過第四個地面鏈路4000c傳送給的控制和監控站102。因此，第二主通信信道包括:主地面鏈路4000a，第二內部主鏈路4000b，和第四地面鏈路4000c。
[0075]圖5和圖6的說明可以做相同理解，伴隨改變有如下影響:主通信信道將被解讀為包括主地面鏈路4000a、第二內部主鏈路4000b，和第四地面鏈路4000c ;并且輔助通信信道包括:第三地面鏈路3000a，第二內部輔助鏈路3000b和輔助地面鏈路3000c。
[0076]在第四個實施例中，設備200包括這樣的安排，其中主通信單元202被配置為提供寬帶地面無線電雙向通信鏈路，而輔助通信單元204被配置為提供窄帶基于衛星的雙向通信鏈路。由此，主通信單元202的安排遵循第三個實施例中的描述，而輔助通信單元204的安排被理解為和第一個實施例中的描述一致。
[0077]關于圖4，控制和監控站102經由輔助通信信道向設備200發送觸發信號，輔助通信信道包括:第一地面鏈路1000a、第一內部輔助鏈路1000b，第一輔助衛星鏈路100c和第二輔助衛星鏈路1000d。此后，觸發信號的接收、處理和設備200對輸出數據的生成和第一個實施例中描述的相同。隨后，輸出數據經由通過主地面鏈路4000a、第二內部主鏈路4000b和第四地面鏈路4000c路由的第二主通信信道被被傳送到控制和監控站102。
[0078]進一步，圖5和圖6的描述經過必要修正，并被解釋為具有如下對應改變:現在的主通信信道目前包括:主地面鏈路4000a、第二內部主鏈路4000b，和第四地面鏈路4000c ；輔助通信信道包括:第地面鏈路1000a、第一內部輔助鏈路1000b，第一輔助衛星鏈路1000c，和第二輔助衛星鏈路1000d。
[0079]根據第五個實施例，主和輔助通信單元202、204中每個都被配置為在基于衛星的通信鏈路和地面無線電通信鏈路之間切換。換句話說，這個實例中的設備200，是第一個和第三個實施例中描述的系統配置的組合。更具體而言，主通信單元202被配置用于寬帶信道中的基于衛星的通信和地面無線電雙通信的雙重通信。因此，基于實時更新的第一組網絡統計數據(例如，網絡的可用性，鏈路信號強度等)，處理器單元208傳送輸出數據到控制和監控站102，經由通過第一主衛星鏈路2000a、第二主衛星鏈路2000b、第一內部主鏈路2000c和第二地面鏈路2000d的主通信信道，或者經由包括主地面鏈路4000a、第二內部主鏈路4000b和第四地面鏈路4000c的替代信道。
[0080]同樣，輔助通信單元204被配置用于窄帶信道中的基于衛星的通信和地面無線電通信的雙重通信。根據上述相似概念，基于第二組網絡統計數據，處理器單元208適當確定應當監視哪個輔助通信信道上的觸發信號和通過哪個輔助通信信道接收觸發信號。輔助通信信道(即控制信道)或者包括第一地面鏈路1000a、第一內部輔助鏈路1000b、第一輔助衛星鏈路1000c和第二輔助衛星鏈路1000d，或者替代地包括第三個面鏈路3000a、第二內部輔助鏈路3000b和輔助地面鏈路3000c。應當理解，在鏈路建立階段中，設備200關于特定路線更新控制和監控站102 (例如，使用信號分組)，在此路線上將建立輔助通信信道。
[0081]基于第六個實施例，設備200是能獨立運行的傳感器單元或者數據采集設備(即沒有連接到圖4中的數據采集設備302或者任何其它外部設備)。盡管如此，主和輔助通信單元202、204可被配置為采用任何上述實施例中描述的安排。因此，用于運行設備200的相關的關聯方法適用。
[0082]在上述實施例中，顯然從控制和監控站102到主衛星網關314、主地面網關322、輔助地面網關316和輔助衛星網關304的連接(即分別第二地面鏈路2000d、第四地面鏈路4000c、第三地面鏈路3000a和第一地面鏈路1000a)可以基于被技術人員理解的任何合適的通信方式，被有線或者無線地建立。
[0083]實施例不受束縛于或受限制于所公開的特征；還可能有被該領域技術人員所理解的其它變體。在一個不同的變體中，輔助通信單元204被配置為在嗅探狀態下以100%占空比工作(即持續地上電)。可選地，設備200也可以被配置成使其包括公共存儲單元(未示出)以便補充/替換分別配置在主和輔助通信單元202、204每一個中的存儲單元。這個公共的存儲單元可在邏輯上進行分區，以便為單元202、204中的每個提供獨立的數據緩沖區。進一步，這里可提供可供主和輔助通信單元202、204兩者使用公共的射頻發射機和接收機模塊(未示出)，而不是像在第一個實施例中描述的為每個通信單元分別配置一個。
[0084]而且，設備200可以任選地安裝具通過處理器單元208可運行的合適的嵌入式實時操作系統(RTOS)，并且包括各種軟件組件和/或用于控制、管理實時系統任務的驅動(例如，存儲器管理、設備控制、功率管理等)，并且促成設備200的各種硬件和軟件組件之間的內部通信。嵌入式RTOS的一個例子是VxWorks。
[0085]此外，可使用通過公共的通信衛星(未示出)而不是通過運行用于每個信道的不同的專用衛星的來交替地建立主通信信道和輔助通信信道。換言之，必需通過單獨的衛星(即主和輔助通信衛星310、308)建立每個信道不是一個嚴格的要求。
[0086]雖然主通信單元202和輔助通信單元204都被作為單獨的獨立模塊進行了解說，設想兩個模塊可以合并成具有分別用于與主和輔助通信信道通信的獨立功能集成模塊(例如，集成芯片)。
[0087]此外，在事件驅動模式下，觸發可能由數據采集設備302經由I/O單元206發起，并由處理器單元208獲取。同樣，處理器單元208切換主通信單元202到激活狀態，以便在“傳送模式”下運行設備200。
[0088]然而此外，主和輔助通信單元202、204也可以作為彼此的替代故障轉移單元，用于在其中任意一個遭受硬件/網絡故障或任何意外的技術故障時建立與控制和監控站102的通信鏈路。此外，雖然傳輸速度較慢，如果處理器單元208確定更合理(即成本效益)，可任選地經由輔助通信信道而非主通信信道傳送輸出數據給控制和監控站102。
[0089]設備200的優勢包括:具有配置設備200使用最小功率運行以實現節省功率的方式，這對于接入電源不容易的邊遠地區進行部署尤其重要。而且，通過較便宜的窄帶鏈路，而不是較貴的寬帶鏈路，可以在全天候(即7天，24小時)的基礎上保持對設備的通信接入。采用窄帶鏈路的好處(即成本和投入)勝過為設備200安裝昂貴的電源(這本身在偏遠的地方就是具有挑戰性的任務)。而且，與主通信單元202相比，輔助通信單元204也可被更便宜的實現，因為它采用被認為更多的是入門級基礎的通信標準。
[0090]此外，作為僅在必須時運行(即上電)的結果，由于減少了昂貴的主通信單元202的設備退化，設備200的長期維護費用有可能被較低，其結果是。總而言之，它意味著用于遠程監視或等同目的的多個設備200的部署和傳統部署相比將具有更多成本優勢。
[0091]盡管本發明已通過附圖和前文描述進行了詳細的解說和描述，這些解說和描述應被視為是解說性或示例的，而不是限制性的；本發明并不局限于所公開的實施例。所公開實施例的其它變體可以在實踐所要求保護的發明中，被該領域中技術人員理解和實現。
【權利要求】
1.一種通信設備包括: 主通信單元，其能夠在其中能夠建立主通信信道以供與遠程控制站通信的運行狀態和其中所述主通信單元不能與所述遠程控制站通信的非運行狀態之間運行，所述主通信信道包括主無線電鏈路； 輔助通信單元，其可被配置處于運行狀態以供建立輔助通信信道用于與所述遠程控制站通信，所述輔助通信信道包括輔助無線電鏈路；以及 控制器，其用于根據觸發信號在所述非運行狀態和所述運行狀態之間切換所述主通信單元； 其中處于所述運行狀態的輔助通信單元相 比處于運行狀態的主通信單元需要更少的運行功率。
2.權利要求1所述的通信設備，其中主無線電鏈路和/或輔助無線電鏈路包括基于地面的鏈路。
3.權利要求1所述的通信設備，其中主無線電鏈路和/或輔助無線電鏈路包括基于衛星的鏈路。
4.前面任意權利要求所述的通信設備，其中主通信信道和/或輔助通信信道包括地面鏈路。
5.前面任意權利要求所述的通信設備，其中所述觸發信號經由輔助無線電鏈路從所述遠程控制站接收。
6.根據前面任意權利要求所述的通信設備，進一步包括用于和至少一個數據采集設備通信的副通信信道。
7.根據權利要求6所述的通信設備，其中所述觸發信號經由所述副通信信道接收。
8.根據權利要求6或者7所述的通信設備，其中所述副通信信道是有線通信信道和無線通信信道中的至少一種。
9.根據權利要求6至8中任意一個所述的通信設備，其中主通信單元被配置為經由所述副通信信道接收遙測數據以供經由所述主通信信道傳輸至遠程控制站。
10.根據權利要求6所述的通信設備，其中控制器被配置為對所述觸發信號作出響應，經由副通信信道從至少一個數據采集設備檢索遙測數據。
11.根據前面任意權利要求所述的通信設備，其中主通信單元的運行狀態包括:其中所述主通信單元能夠在任何時間向所述遠程控制站傳送數據或從所述遠程控制站接收數據的激活狀態；以及其中所述主通信單元只被間隔地供電以供與所述遠程控制站通信的嗅探狀態。
12.根據前面任意權利要求所述的通信設備，其中所述輔助通信單元的運行狀態包括:其中所述輔助通信單元能夠在任何時間向所述遠程控制站傳送數據或從所述遠程控制站接收數據的激活狀態，以及其中所述輔助通信單元只被間隔的供電以供與所述遠程控制站通信的嗅探狀態。
13.根據權利要求12所述的通信設備，其中所述輔助通信單元被配置為通常處于所述嗅探狀態。
14.一種通信網絡，包括: 主通信信道，其包括主無線電鏈路；輔助通信信道，其包括輔助無線電鏈路； 通信設備；和 位于所述通信設備遠處的遠程控制站；其中 所述通信設備包括: (i)主通信單元，其能夠在其中能夠建立所述主通信信道以供與遠程控制站通信的運行狀態和其中所述主通信單元不能與所述遠程控制站通信的非運行狀態之間運行， (ii)輔助通信單元，其可被配置處于運行狀態，以供建立所述輔助通信信道用于與所述遠程控制站通信，和 (iii)控制器，其用于根據觸發信號在所述非運行狀態和所述運行狀態之間切換所述主通信單元； 其中，處于所述運行狀態的輔助通信單元相比處于所述運行狀態的主通信單元需要更少的運行功率。
15.權利要求14所述的通信設備，其中所述主無線電鏈路包括電信衛星。
16.權利要求15所述的通信設備，其中所述輔助無線電鏈路使用與所述主無線電鏈路相同的電信衛星。
17.—種通信設備與遠程控制站之間的通信方法，所述通信設備包括可運行于運行狀態和非運行狀態之間的主通信單元，以及可配置在運行狀態的輔助通信單元，其中所述輔助通信單元處于所述運行狀態，所述方法包括: 在所述輔助通信單元與遠程控制站之間建立輔助通信信道，所述輔助通信信道包括輔助無線電鏈路； 接收觸發信號； 將主通信單元從其中所述主通信單元不能與遠程控制站通信的非運行狀態切換到運行狀態；和 通過所述主通信單元處于所述運行狀態， 在所述主通信單元與遠程控制站之間建立主通信信道，所述主通信信道包括主無線電鏈路； 其中處于所述運行狀態的輔助通信單元相比處于所述運行狀態的主通信單元需要更少的運行功率。
18.根據權利要求17所述的通信方法，其中所述觸發信號經由所述輔助通信信道接收。
19.根據權利要求17或18所述的一種通信方法，進一步包括經由所述主通信信道發送數據到所述遠程控制站。
20.一種通信設備與遠程控制站之間的通信方法，所述通信設備包括在其中能夠建立主通信信道以供與遠程控制站通信的運行狀態和其中主通信信道不能與所述遠程控制站通信的非運行狀態之間運行的主通信單元和輔助通信單元，所述方法包括: 在所述輔助通信單元與遠程控制站之間建立輔助通信信道，所述輔助通信信道包括輔助無線電鏈路； 通過所述輔助通信信道傳送觸發信號到所述通信設備； 在所述主通信單元與遠程控制站之間建立所述主通信信道，所述主通信信道包括主無線電鏈路；和通過所述主通 信信道從所述通信設備接收數據。
【文檔編號】H04L12/00GK104081717SQ201280068387
【公開日】2014年10月1日 申請日期:2012年11月22日 優先權日:2011年12月1日
【發明者】陳開邦, K·卡來瓦南, 林偉銘 申請人:創值創新私人有限公司