[發明專利]低功耗通信設備的喚醒策略和時隙尋優算法

有效

• 申請號: 201711338944.X
• 申請日: 2017-12-14
• 公開（公告）號: CN107820309B
• 公開（公告）日: 2020-09-15
• 發明（設計）人: 李春海;陳賀;張祖;張成鎖;屈國旺;董彩宏;邱士勇;王永;王強;高勝國;常生強;翟志國;張奎仲;張向平;張權;王欣;胡金路;吳新兵;蘆斌;崔振偉;劉曉龍;支智勇
• 申請（專利權）人: 石家莊科林電氣股份有限公司
• 主分類號: H04W52/02
• 分類號: H04W52/02
• 代理公司: 石家莊眾志華清知識產權事務所(特殊普通合伙) 13123
• 代理人: 聶旭中;彭競馳

低功耗通信設備的喚醒策略和時隙尋優算法，涉及通信領域，尤其涉及通過均勻喚醒低功耗通信設備以及優化工作時長以延長電池使用時間的方法，通過喚醒次數等參數確定喚醒時間表，使用低功耗通信設備的身份地址，在喚醒時間分別喚醒設備，提高數據發送成功率，減少功耗，進一步地，使用時隙尋優算法，優化每個設備喚醒后的工作時間，進一步減少功耗。

技術領域

本發明涉及通信領域，尤其涉及通過均勻喚醒低功耗通信設備以及優化工作時長以降低功耗、延長電池使用時間的方法。

背景技術

隨著社會和經濟的進步，以及智慧城市建設步伐的推進，現代住宅建設日益集中式、高層化、智能化，用戶使用的表具種類也日漸增多，包括電表、冷熱水表、氣表、熱力表等。以往的抄表方式多采用人工上門進行采集，抄讀周期長、效率低，且越來越不方便，已經不適應現代社會的發展需要，需要建設自動抄表系統。

電力公司用電信息采集系統經過多年建設，技術成熟，并且由于電力表本身安裝在電力線上，無論是供電還是傳輸，都可以比較方便地解決。其他種類的表具，要實現自動抄表，供電和傳輸網絡都需要特殊考慮。

目前的抄表系統，傳輸都使用無線網絡，如公網或自建的專用網，表具終端使用電池供電，完成數據的上報。無論使用哪種傳輸網絡，表具終端都使用低功耗器件，以達到延長電池使用時間的目的。

數據上報不經常發生，一天上報一次就可以滿足要求。為了保證成功率，一般控制表具終端一天上報2-3次。為進一步達到節電目的，表具終端在不上傳數據時處于睡眠模式，功耗很低，需要上傳數據時喚醒，上傳完成后再進入睡眠模式。

表具數據上傳分為兩種模式，被動召測和主動上報。

被動召測模式下，表具終端的上位機，如基站或集中器，定時喚醒表具，進行數據召測。由于采用無線通信方式，為了避免上報數據在信道上發生碰撞，提高上報成功率，上位機每次只喚醒一個或一批表具終端進行上報，在一天或固定的時間段內（如一天報3次，固定的時間段為24/3=8小時），均勻喚醒所有表具終端，完成數據上報。

喚醒指令廣播發送，所有表具終端都需要接收并判斷喚醒指令是否針對自己。由于上位機不斷地發送喚醒指令，表具終端會為此產生大量功耗。該模式只適用于表具終端很少的情況。

主動上報模式下，表具自動喚醒，喚醒后主動上報數據。喚醒的時間由表具根據表地址進行計算確定。表地址是唯一的（類似于網卡的物理地址），并且，基本上在一個抄表網絡中使用的表具，其地址是連續的。這個是計算的基礎。

但如何使抄表網絡中的表具終端在不同的時間點自動喚醒，以保證無線信道不發生沖突，且喚醒時間比較均勻地分布在一天或固定的時間段內，一直沒有理想的解決方案。

另外，表具終端主動喚醒后，發送數據，接收網絡基站的確認信息，然后再次進入睡眠。如果可以及時收到確認，表具終端可以主動進入睡眠。但如果收不到確認信息，表具終端會一直等待，處于工作狀態。由于表具終端有一天內發送幾次以保證成功的機制，因此沒有必要花費很長時間等待確認以降低功耗。

為此，每次喚醒后表具終端都需設定一個工作時間間隙，在此間隙中完成發送和接收工作，過了這個時間間隙，進入睡眠。由于傳輸距離、中間遮擋等因素，不同表具終端完成傳輸工作的時間是不同的，為保證所有終端都能在工作時間間隙完成工作，目前的解決方案是取一個最大值（如1分鐘），所有表具終端喚醒后，在此期間都是工作狀態。但大多數表具終端，在遠小于最大值的時間內可以完成工作，這就造成了多數表具終端在喚醒期間，有一段時間是處于無效工作狀態，造成了電池的無謂消耗。

發明內容

本發明的目的是提供一種喚醒策略，能夠在不同時間喚醒表具終端，并且在一個時間段內比較均勻的排布以避免信道沖突；另外，優化表具終端喚醒后的工作時間間隙，進一步降低終端能耗。