專利名稱:用于與通信衛(wèi)星通信的終端的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及一種用于與通信衛(wèi)星通信的終端。更具體地,但非排他地,本發(fā)明涉及一種網(wǎng)絡(luò),包括通信衛(wèi)星以及用于與該通信衛(wèi)星通信的多個(gè)終端。
背景技術(shù):
在不久的將來(lái),所有エ業(yè)化國(guó)家將不得不降低其CO2的排放。有多種選擇可以用可再生技術(shù)替代礦物燃料發(fā)電,但是這些來(lái)源可能是斷續(xù)的。許多可再生技術(shù)依賴于普遍的氣候狀況。如果大部分能量供應(yīng)來(lái)自于這些來(lái)源,則主動(dòng)負(fù)載管理對(duì)于避免分發(fā)網(wǎng)絡(luò)的不穩(wěn)定性而言可能是重要的。也期望找到ー種備選方案來(lái)從家庭中的公共事業(yè)儀表手動(dòng)收集讀數(shù)。一種建議解決方案是在家庭中安裝能夠被遠(yuǎn)程讀取的“智能儀表”?!爸悄軆x表”也可以用于自動(dòng)管理可再生能量的微量產(chǎn)生,并且允許對(duì)諸如熱水器或車輛電池充電器之類的非緊要負(fù)載進(jìn)行遠(yuǎn)程切換。為了執(zhí)行儀表讀取和消費(fèi)者主動(dòng)負(fù)載管理,“智能儀表”將必須配備有通信反向鏈路。已經(jīng)建議了多種解決方案實(shí)現(xiàn)這些反向鏈路。例如,能夠使用功率電纜本身來(lái)承載通信信號(hào)。與這種解決方案相關(guān)聯(lián)的缺點(diǎn)是不能命令分布的負(fù)載和發(fā)生器進(jìn)入特定狀態(tài)以使能從系統(tǒng)故障中安全地恢復(fù),所述故障可以包括損壞或缺失電纜。本發(fā)明g在改進(jìn)現(xiàn)有技木。
發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明,提供了ー種終端,包括第一收發(fā)機(jī),用于在近距離網(wǎng)絡(luò)中與至少ー個(gè)設(shè)備通信;第二收發(fā)機(jī),用干與在采用多個(gè)正向信道和多個(gè)反向信道的網(wǎng)絡(luò)中與地球同步通信衛(wèi)星通信,所述多個(gè)正向信道用于由通信衛(wèi)星向終端發(fā)送數(shù)據(jù),所述多個(gè)反向信道用于由終端向通信衛(wèi)星發(fā)送數(shù)據(jù),所述第二收發(fā)機(jī)被配置為在所述多個(gè)反向信道之一中發(fā)送來(lái)自所述至少ー個(gè)設(shè)備的數(shù)據(jù)。第二收發(fā)機(jī)可以被配置為連續(xù)地邏輯連接至地球同步通信衛(wèi)星。所述多個(gè)正向信道和所述多個(gè)反向信道可以采用非対稱數(shù)據(jù)速率。正向信道和反向信道可以包括多個(gè)幀,所述幀被按照預(yù)定幀結(jié)構(gòu)分為多個(gè)時(shí)隙,終端還可以包括存儲(chǔ)裝置,用于存儲(chǔ)終端的一個(gè)或多個(gè)地址,所述ー個(gè)或多個(gè)地址包括對(duì)終端所屬的終端組加以指示的組地址和組內(nèi)的終端專有地址;以及控制裝置,用于控制第ニ收發(fā)機(jī)在預(yù)定時(shí)刻在所述多個(gè)正向信道之中的正向信道中從通信衛(wèi)星接收組消息,其中,所述組消息是根據(jù)預(yù)定幀結(jié)構(gòu)發(fā)送的并且指示了組地址,控制裝置還被配置為確定所述組地址是否與存儲(chǔ)的終端的地址相匹配,并且響應(yīng)于肯定確定結(jié)果,控制第二收發(fā)機(jī)在發(fā)送所述消息的幀中監(jiān)聽針對(duì)終端的終端專有消息。 組消息可以指示所述正向信道中來(lái)自所述通信衛(wèi)星的下ー組消息的時(shí)刻,控制裝置可以被配置為控制第二收發(fā)機(jī)接收所述下ー組消息。控制裝置可以被配置為響應(yīng)于確定所述組地址與存儲(chǔ)的終端的地址不匹配,將第二收發(fā)機(jī)切換至睡眠模式。收發(fā)機(jī)可以被配置為接收終端專有消息,終端專有消息可以包括終端的地址和對(duì)用于執(zhí)行動(dòng)作的指令加以指示的數(shù)據(jù)。對(duì)指令加以指示的數(shù)據(jù)可以是碼,存儲(chǔ)器包括查找表,所述查找表存儲(chǔ)碼和與碼相對(duì)應(yīng)的指令。用于執(zhí)行動(dòng)作的指令包 括用于從設(shè)備之ー發(fā)送數(shù)據(jù)的指令、用于開啟所述設(shè)備之一的指令、用于關(guān)斷所述設(shè)備之一的指令、或者用于切換至所述多個(gè)正向信道中的另一正向信道的指令??刂蒲b置可以被配置為控制所述第二收發(fā)機(jī)在所述多個(gè)反向信道的反向信道中發(fā)送對(duì)所述終端專有消息的響應(yīng),所述反向信道與所述正向信道相對(duì)應(yīng)??刂蒲b置可以被配置為控制第二收發(fā)機(jī)在終端專有消息開始之后的預(yù)定間隔處發(fā)送所述響應(yīng),所述預(yù)定間隔與接收到終端專有消息的正向信道中的幀的持續(xù)時(shí)間相對(duì)應(yīng)。響應(yīng)的持續(xù)時(shí)間可以等于相應(yīng)調(diào)制解調(diào)器專有消息的持續(xù)時(shí)間。終端專有消息可以指示終端的新組地址,存儲(chǔ)器可以被配置為存儲(chǔ)所述新組地址??刂蒲b置可以被配置為響應(yīng)于組消息指示了所述多個(gè)反向信道中的反向信道是隨機(jī)訪問信道,控制收發(fā)機(jī)在所述反向信道中發(fā)送隨機(jī)訪問消息。備選地或附加地,可以在多個(gè)時(shí)隙上發(fā)送組消息,并且控制裝置可以被配置為控制收發(fā)機(jī)在反向信道中的一個(gè)或多個(gè)時(shí)隙中發(fā)送隨機(jī)訪問消息,其中反向信道中的所述ー個(gè)或多個(gè)時(shí)隙對(duì)應(yīng)于相應(yīng)正向信道中的組消息的多個(gè)時(shí)隙中的ー個(gè)或多個(gè)時(shí)隙。所述至少一個(gè)設(shè)備可以是公共事業(yè)儀表,并且所述終端可以可操作用于在所述反向信道中發(fā)送儀表讀數(shù)。根據(jù)本發(fā)明,還提供了一種網(wǎng)絡(luò),所述網(wǎng)絡(luò)包括根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的終端和用于在近距離網(wǎng)絡(luò)中與終端通信的至少ー個(gè)設(shè)備。網(wǎng)絡(luò)可以是ad-hoc近距離無(wú)線網(wǎng)絡(luò)。所述至少ー個(gè)設(shè)備可以包括公共事業(yè)儀表。第二收發(fā)機(jī)可以包括天線,所述天線具有OdBi和12dBi之間的增益,用干與通信
衛(wèi)星通信。根據(jù)本發(fā)明,提供了一種系統(tǒng),所述系統(tǒng)包括地球同步通信衛(wèi)星;以上描述的多個(gè)用戶網(wǎng)絡(luò),用于在廣域網(wǎng)中與通信衛(wèi)星通信;以及網(wǎng)絡(luò)控制器,用于控制廣域網(wǎng)。網(wǎng)絡(luò)控制器可以被配置為將所述多個(gè)用戶網(wǎng)絡(luò)的終端分為多組。網(wǎng)絡(luò)控制器可以由地面上的數(shù)據(jù)權(quán)力機(jī)構(gòu)來(lái)提供。所述系統(tǒng)可以被配置為在地理區(qū)域上收集公共事業(yè)儀表讀數(shù)。所述系統(tǒng)還可以用于提供消費(fèi)者主動(dòng)負(fù)載管理。根據(jù)本發(fā)明,還提供了一種在廣域網(wǎng)中與地球同步通信衛(wèi)星通信的方法,所述廣域網(wǎng)采用多個(gè)正向信道和多個(gè)反向信道,所述正向信道和反向信道包括多個(gè)幀,所述幀被分為時(shí)隙,所述方法包括在正向信道中在預(yù)定時(shí)刻接收組消息,所述組消息指示組地址;將所述組地址與存儲(chǔ)的組地址相比較;以及如果所述組消息與存儲(chǔ)的地址相匹配,則在接收到組消息的幀中監(jiān)聽終端專有消息。所述方法還可以包括接收終端專有消息,所述終端專有消息指示了終端專有地址和對(duì)指令加以指示的數(shù)據(jù);將所述終端專有地址與存儲(chǔ)的終端專有地址相比較;以及如果所述終端專有地址與所述存儲(chǔ)的終端專有地址相匹配,則執(zhí)行所述指令。所述方法還可以包括記錄發(fā)送所述終端專有地址的時(shí)隙,并且在與所述正向信道相對(duì)應(yīng)的反向信道中在預(yù)定間隔之后的時(shí)隙中向終端發(fā)送響應(yīng),所述預(yù)定間隔與接收到終端專有消息的幀的持續(xù)時(shí)間相對(duì)應(yīng)。根據(jù)本發(fā)明,還提供了一種計(jì)算機(jī)程序,所述計(jì)算機(jī)程序包括指令,其中所述指令在由處理器執(zhí)行時(shí),使得處理器執(zhí)行以上方法。此外,根據(jù)本發(fā)明,還提供了ー種用于經(jīng)由地球同步通信衛(wèi)星與多個(gè)終端通信的系統(tǒng),所述多個(gè)終端和所述通信衛(wèi)星在采用多個(gè)正向信道和多個(gè)反向信道的廣域網(wǎng)中通信,所述正向信道和反向信道包括多個(gè)幀,所述幀被分為時(shí)隙,所述系統(tǒng)包括用于在所述正向信道之一中經(jīng)由地球同步通信衛(wèi)星向終端發(fā)送組消息和后續(xù)的終端專有消息的裝置,所述組消息指示多個(gè)終端的組地址,并且所述后續(xù)的終端專有消息指示屬于所述多個(gè)終端的終端的終端專有地址。所述系統(tǒng)還可以包括接收裝置,用于經(jīng)由反向信道和地球同步通信衛(wèi)星接收響應(yīng);以及確定裝置,用于確定發(fā)送響應(yīng)的時(shí)隙,以及如果發(fā)送終端專有消息的時(shí)隙與發(fā)送響應(yīng)的時(shí)隙之間的間隔對(duì)應(yīng)于發(fā)送終端專有消息的幀的持續(xù)時(shí)間,則確定響應(yīng)是從屬于所述 多個(gè)終端的終端發(fā)送的。此外,根據(jù)本發(fā)明,提供了一種用于在廣域網(wǎng)中與地球同步通信衛(wèi)星通信的終端,所述廣域網(wǎng)采用多個(gè)正向信道和多個(gè)反向信道,其中,在所述多個(gè)正向信道上調(diào)制器能夠從通信衛(wèi)星接收數(shù)據(jù),在所述多個(gè)反向信道上調(diào)制解調(diào)器能夠向通信衛(wèi)星發(fā)送數(shù)據(jù),每個(gè)正向信道中的平均數(shù)據(jù)速率低于lkbits/s,每個(gè)反向信道中的平均數(shù)據(jù)速率低于4kbits/
So還提供了一種系統(tǒng),所述系統(tǒng)包括地球同步通信衛(wèi)星和上述多個(gè)終端,其中,所述多個(gè)終端被配置為在廣域網(wǎng)的單個(gè)無(wú)線電小區(qū)中與通信衛(wèi)星通信,并且在所述小區(qū)內(nèi)保持與通信衛(wèi)星邏輯相連。每個(gè)終端可以與至少ー個(gè)公共事業(yè)儀表相連。所述多個(gè)終端可以包括多于3千萬(wàn)個(gè)終端。所述多個(gè)終端還可以包括多于5千萬(wàn)個(gè)終端。
圖I示出了地理區(qū)域的通信系統(tǒng);圖2示出了通信系統(tǒng)中的通信衛(wèi)星與用戶網(wǎng)絡(luò)之間的通信;圖3示意性地說(shuō)明了用戶網(wǎng)絡(luò)中的調(diào)制解調(diào)器的組件;圖4示意性地說(shuō)明了用戶網(wǎng)絡(luò)中的設(shè)備的組件;圖5示意性地說(shuō)明了控制站的組件;圖6示意性地說(shuō)明了通信衛(wèi)星的組件;圖7說(shuō)明了根據(jù)本發(fā)明一些實(shí)施例的調(diào)制解調(diào)器與通信衛(wèi)星在基本操作模式中如何通信;圖8示出了根據(jù)本發(fā)明一些實(shí)施例的調(diào)制解調(diào)器與通信衛(wèi)星之間的多種消息的結(jié)構(gòu);圖9示出了根據(jù)本發(fā)明一些實(shí)施例的調(diào)制解調(diào)器與通信衛(wèi)星之間的幀、消息和響應(yīng)的定時(shí);圖10說(shuō)明了調(diào)制解調(diào)器與通信衛(wèi)星之間的另一操作模式;圖11說(shuō)明了調(diào)制解調(diào)器能夠如何向通信衛(wèi)星發(fā)送緊急消息;
圖12說(shuō)明了調(diào)制解調(diào)器向通信衛(wèi)星發(fā)送緊急消息的另ー種方式;圖13說(shuō)明了調(diào)制解調(diào)器如何建立與通信衛(wèi)星的通信。
具體實(shí)施例方式參考圖1,通信系統(tǒng)I包括與多個(gè)用戶網(wǎng)絡(luò)3和控制站4通信的通信衛(wèi)星2。例如,通信系統(tǒng)可以覆蓋世界的國(guó)家或地區(qū)。對(duì)于世界的國(guó)家或地區(qū)中的至少每個(gè)家庭或者每組家庭而言,可以存在一個(gè)用戶網(wǎng)絡(luò)。通信衛(wèi)星2在地球同步軌道上移動(dòng)。通信衛(wèi)星2可以位于赤道上方,因而也可以是地球同步衛(wèi)星。因此,衛(wèi)星提供了對(duì)用戶網(wǎng)絡(luò)3所處的世界的國(guó)家或地區(qū)的連續(xù)覆蓋。圖I中僅示出了較少數(shù)目的用戶網(wǎng)絡(luò),但是應(yīng)想到,可以在系統(tǒng)中使用多于5千萬(wàn)個(gè)用戶網(wǎng)絡(luò)。此外,可以使用多于ー個(gè)控制站。參考圖2,每個(gè)用戶網(wǎng)絡(luò)3包括調(diào)制解調(diào)器5,用于在廣域網(wǎng)(WAN)中與地球同步通信衛(wèi)星2通信。用戶網(wǎng)絡(luò)還包括與局域網(wǎng)(LAN)中的調(diào)制解調(diào)器相連的多個(gè)設(shè)備6。LAN可以是無(wú)線ad-hoc網(wǎng)絡(luò),包括但不限于監(jiān)牙網(wǎng)絡(luò)或ZigBee網(wǎng)絡(luò)。LAN還可以是有線網(wǎng)絡(luò)。在一個(gè)實(shí)施例中,設(shè)備6之一可以充當(dāng)用戶網(wǎng)絡(luò)控制器,所述用戶網(wǎng)絡(luò)控制器控制LAN中的通信。在一些實(shí)施例中,通信系統(tǒng)I可以提供用于特定地區(qū)或國(guó)家內(nèi)的所有家庭的公共事業(yè)控制系統(tǒng)。設(shè)備6可以是用于對(duì)ー個(gè)或多個(gè)家庭中的公共事業(yè)進(jìn)行監(jiān)視的多個(gè)傳感器和智能儀表,控制站4可以是單個(gè)安全數(shù)據(jù)權(quán)カ機(jī)構(gòu),該單個(gè)安全數(shù)據(jù)權(quán)カ機(jī)構(gòu)可以鏈接至ー個(gè)或多個(gè)格網(wǎng)權(quán)カ機(jī)構(gòu)。通信系統(tǒng)I可以用于遠(yuǎn)程地讀取燃?xì)獗?、電表和水表,但是通信系統(tǒng)I還可以用于提供主動(dòng)負(fù)載管理。例如,系統(tǒng)可以用于遠(yuǎn)程地轉(zhuǎn)換非時(shí)間緊要的負(fù)載,以使得能夠自動(dòng)地管理微量產(chǎn)生。應(yīng)想到,在一些實(shí)施例中,用戶網(wǎng)絡(luò)控制器可以是電表,原因在于其具有永久可用的主電源。在下文中,用戶網(wǎng)絡(luò)將被描述為包括調(diào)制解調(diào)器和多個(gè)公共事業(yè)儀表,控制站將被描述為數(shù)據(jù)權(quán)カ機(jī)構(gòu)。然而,應(yīng)該理解,這僅是ー個(gè)示例,許多其它用途是可能的。此外,應(yīng)該理解,除了智能儀表之外,設(shè)備可以包括但不限于其它傳感器設(shè)備和提供其它功能的設(shè)備。例如,設(shè)備可以包括防盜自動(dòng)警鈴和用于監(jiān)視虛弱的人在家中的狀況或者易腐爛材料的狀況的其它傳感器。此外,調(diào)制解調(diào)器和設(shè)備不限于安裝在家庭中??梢詫⒄{(diào)制解調(diào)器和設(shè)備安裝在例如倉(cāng)庫(kù)、船和博物館中,并且調(diào)制解調(diào)器和設(shè)備可以監(jiān)視高價(jià)值的項(xiàng)目或狀況,比如供電線導(dǎo)體的溫度或局部風(fēng)速。參考圖3,調(diào)制解調(diào)器5包括近距離通信天線7 ;近距離通信收發(fā)機(jī)8,用于經(jīng)由 近距離通信天線7與LAN通信;衛(wèi)星通信天線9 ;和衛(wèi)星通信收發(fā)機(jī)10,用于經(jīng)由衛(wèi)星通信天線9與通信衛(wèi)星2通信。調(diào)制解調(diào)器還包括存儲(chǔ)器11,用于存儲(chǔ)數(shù)據(jù)和計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令。調(diào)制解調(diào)器5還包括控制器12,用于控制近距離通信收發(fā)機(jī)8和衛(wèi)星通信收發(fā)機(jī)10。此外,調(diào)制解調(diào)器5包括電源13。電源可以是太陽(yáng)能電池、電池或太陽(yáng)能板和電池的組合。電源還可以是至主電源的連接。衛(wèi)星通信天線9和衛(wèi)星通信收發(fā)機(jī)10可以工作在UHF、L或S頻帶。在這些頻率處,衛(wèi)星通信天線9可以是具有寬波束寬度的簡(jiǎn)單的偶極天線或貼片天線,這極大地簡(jiǎn)化了調(diào)制解調(diào)器安裝。不需要高増益天線。天線可以是非方向性天線或者具有低増益。在衛(wèi)星通信天線9可以具有相對(duì)低的増益O至12dBi的情況下,可以使用其它頻率,比如X、C或Ku頻帶。在一些實(shí)施例中,衛(wèi)星通信天線9和衛(wèi)星通信收發(fā)機(jī)10使用頻率高于IGHz的信號(hào)來(lái)通信。在一些實(shí)施例中,為了保持安裝簡(jiǎn)單,方位角上的増益不超過(guò)6dBi,但是仰角上的増益可以高達(dá)12dBi,原因在于可以使用簡(jiǎn)單的水平儀可以將天線設(shè)置成實(shí)質(zhì)上垂直,在這種情況下,可以是指在30度內(nèi)。存儲(chǔ)器11存儲(chǔ)調(diào)制解調(diào)器5的地址14a、14b。調(diào)制解調(diào)器屬于ー組或多組。調(diào)制解調(diào)器還可以屬于該組內(nèi)的一個(gè)或多個(gè)子組。此外,調(diào)制解調(diào)器在組或子組內(nèi)具有地址。組可以是位于國(guó)家的特定地區(qū)中的所有調(diào)制解調(diào)器,子組可以是與特定公共事業(yè)服務(wù)供應(yīng)商相關(guān)的所有調(diào)制解調(diào)器。然而,還可以在許多不同組之間對(duì)位于國(guó)家的特定區(qū)域中的調(diào)制解調(diào)器和與特定公共事業(yè)服務(wù)供應(yīng)商相關(guān)的調(diào)制解調(diào)器進(jìn)行分割。可以根據(jù)網(wǎng)絡(luò)需求對(duì)調(diào)制解調(diào)器分組。可以將調(diào)制解調(diào)器的地址確定為組地址14a和調(diào)制解調(diào)器在組中的特定地址14b。備選地,如果組被分為子組,則可以將地址確定為組地址、子組地址和調(diào)制解調(diào)器在子組中的地址。ー個(gè)調(diào)制解調(diào)器可以具有多于ー個(gè)地址,使得可以通過(guò)不同組對(duì)調(diào)制解調(diào)器進(jìn)行尋址。存儲(chǔ)器11還可以存儲(chǔ)與調(diào)制解調(diào)器的多種操作模式相對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)。模式定義了調(diào)制解調(diào)器如何與衛(wèi)星通信。存儲(chǔ)器11還可以存儲(chǔ)要在用戶網(wǎng)絡(luò)3中執(zhí)行的多個(gè)碼和相應(yīng)動(dòng)作。取代從通信衛(wèi)星接收指令集,調(diào)制解調(diào)器可以接收碼,并且調(diào)制解調(diào)器可以在存儲(chǔ)器11中查找與該碼相對(duì)應(yīng)的指令??梢栽诖鎯?chǔ)器11中的查找表中存儲(chǔ)碼。以下將 更詳細(xì)地描述地址14a、14b、模式和動(dòng)作。參考圖4,用戶網(wǎng)絡(luò)中的設(shè)備6可以包括近距離通信天線15和用于經(jīng)由近距離通信天線15與調(diào)制解調(diào)器通信的收發(fā)機(jī)16。設(shè)備6還可以包括存儲(chǔ)器17,用于存儲(chǔ)數(shù)據(jù)和計(jì)算機(jī)可讀指令。此外,設(shè)備可以包括控制器18和應(yīng)用單元19。應(yīng)用單元19可以是測(cè)量應(yīng)用。例如,如果設(shè)備是水表,則應(yīng)用単元19可以對(duì)安裝了水表的家庭或者公寓樓的用水量進(jìn)行記錄。應(yīng)理解,水表僅是ー個(gè)示例,應(yīng)用可以附加地或備選地執(zhí)行其它任務(wù)。設(shè)備6還可以包括電源19。在一些實(shí)施例中,電源是至家庭主電源的接ロ。在其它實(shí)施例中,電源是太陽(yáng)能板或電池或兩者的組合。設(shè)備6經(jīng)由近距離通信天線15和收發(fā)機(jī)從調(diào)制解調(diào)器接收對(duì)信息的請(qǐng)求,并且以所請(qǐng)求的消息來(lái)進(jìn)行回復(fù)。設(shè)備6還可以通過(guò)向調(diào)制解調(diào)器5發(fā)送消息來(lái)發(fā)起與調(diào)制解調(diào)器的通信。因?yàn)榻嚯x網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的通信是已知的,所以本文將不進(jìn)行詳細(xì)的描述。應(yīng)想到,在調(diào)制解調(diào)器5與設(shè)備之間可以使用任何適當(dāng)?shù)南f(xié)議。參考圖5,控制站或數(shù)據(jù)權(quán)カ機(jī)構(gòu)4可以包括衛(wèi)星通信天線21和衛(wèi)星通信收發(fā)機(jī)22。數(shù)據(jù)權(quán)カ機(jī)構(gòu)4還可以包括存儲(chǔ)器23,用于存儲(chǔ)數(shù)據(jù)和計(jì)算機(jī)可讀指令。此外,數(shù)據(jù)權(quán)カ機(jī)構(gòu)4可以包括數(shù)據(jù)庫(kù)24,用于存儲(chǔ)與廣域網(wǎng)中的所有用戶網(wǎng)絡(luò)3相關(guān)的信息。例如,數(shù)據(jù)庫(kù)24可以存儲(chǔ)WAN中的每個(gè)調(diào)制解調(diào)器5的地址14a、14b、儀表的類型和與每個(gè)調(diào)制解調(diào)器5相連的其它設(shè)備6。數(shù)據(jù)庫(kù)24還可以在向相關(guān)機(jī)構(gòu)或權(quán)カ機(jī)構(gòu)傳送來(lái)自用戶網(wǎng)絡(luò)3的響應(yīng)(如果必要的話)之前存儲(chǔ)這些響應(yīng)。數(shù)據(jù)權(quán)カ機(jī)構(gòu)4還可以包括控制器25,用于控制收發(fā)機(jī)22、存儲(chǔ)器23和數(shù)據(jù)庫(kù)24。此外,控制器25提供針對(duì)廣域網(wǎng)的廣域網(wǎng)控制器。網(wǎng)絡(luò)控制器控制衛(wèi)星2和用戶網(wǎng)絡(luò)3之間的通信,指示衛(wèi)星向用戶網(wǎng)絡(luò)發(fā)送消息,并且記錄接收到的響應(yīng)。數(shù)據(jù)權(quán)カ機(jī)構(gòu)還包括ー個(gè)或多個(gè)外部接ロ 26,用于在向用戶網(wǎng)絡(luò)3發(fā)送數(shù)據(jù)并且從用戶網(wǎng)絡(luò)3接收數(shù)據(jù)時(shí)與感興趣的機(jī)構(gòu)和權(quán)カ機(jī)構(gòu)通信。所述ー個(gè)或多個(gè)外部接ロ 26可以是安全外部接ロ。作為示例,外部安全接ロ 26可以包括防火墻,以允許安全地傳送數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)權(quán)カ機(jī)構(gòu)4可以以分布式數(shù)據(jù)處理和存儲(chǔ)系統(tǒng)或者專用服務(wù)器的形式被提供。
參考圖6,通信衛(wèi)星2包括天線盤27和收發(fā)機(jī)28。通信衛(wèi)星還包括存儲(chǔ)器29,用于存儲(chǔ)數(shù)據(jù)和指令。此外,通信衛(wèi)星可以包括數(shù)據(jù)庫(kù)30,用于存儲(chǔ)與網(wǎng)絡(luò)中的調(diào)制解調(diào)器相關(guān)的信息。數(shù)據(jù)庫(kù)30中存儲(chǔ)的信息可以復(fù)制數(shù)據(jù)權(quán)カ機(jī)構(gòu)4的數(shù)據(jù)庫(kù)24中存儲(chǔ)的信息,或者數(shù)據(jù)庫(kù)30中存儲(chǔ)的信息可以與數(shù)據(jù)權(quán)カ機(jī)構(gòu)的數(shù)據(jù)庫(kù)24中存儲(chǔ)的信息不相同。通信衛(wèi)星2的數(shù)據(jù)庫(kù)30還可以對(duì)數(shù)據(jù)權(quán)カ機(jī)構(gòu)4中的數(shù)據(jù)庫(kù)的附加或替代。通信衛(wèi)星2還可以包括控制器31,用于控制收發(fā)機(jī)28、存儲(chǔ)器29和數(shù)據(jù)庫(kù)30。應(yīng)該理解,圖3、4、5和6僅是示意圖,調(diào)制解調(diào)器5、設(shè)備6、數(shù)據(jù)權(quán)カ機(jī)構(gòu)4和通信衛(wèi)星2可以包括比描述的更多或更少的部件。例如,可以添加附加部件,以滿足容錯(cuò)的需求。還應(yīng)該理解,收發(fā)機(jī)和接收機(jī)電路10、16、22、28可以包括附圖中未示出的放大器、濾波器和信號(hào)處理器。此外,可以使用單個(gè)中央處理單元實(shí)現(xiàn)控制器12、18、25和31,或者可以將控制器12、18、25和31實(shí)現(xiàn)為分布式處理系統(tǒng)??刂破骺梢员粚?shí)現(xiàn)為軟件或硬件或兩者的組合??梢栽诖鎯?chǔ)器11、17、23、29中存儲(chǔ)計(jì)算機(jī)程序代碼,并且由控制器12、18、25、31 執(zhí)行計(jì)算機(jī)程序代碼。此外,在一些實(shí)施例中,在通信衛(wèi)星2中,不需要単獨(dú)的數(shù)據(jù)庫(kù)30。根據(jù)本發(fā)明,用戶網(wǎng)絡(luò)3與通信衛(wèi)星2之間的通信被設(shè)計(jì)為允許低數(shù)據(jù)速率下的寬地理覆蓋率。通過(guò)使用低數(shù)據(jù)速率,衛(wèi)星信號(hào)可以是低功率信號(hào)。衛(wèi)星可以與給定地理區(qū)域上的單無(wú)線通信鏈路上的多于5千萬(wàn)個(gè)分離調(diào)制解調(diào)器通信。為此,所有調(diào)制解調(diào)器5保持與通信衛(wèi)星2連續(xù)地邏輯連接,但是每個(gè)調(diào)制解調(diào)器僅以小于毎秒I比特的平均數(shù)據(jù)傳輸速率來(lái)傳輸不頻繁的毫秒數(shù)據(jù)突發(fā)。單個(gè)無(wú)線通信鏈路可以被認(rèn)為是單個(gè)射頻単元。為了適應(yīng)所有用戶網(wǎng)絡(luò)并確保通信的靈活性(如果需要的話),所有調(diào)制解調(diào)器被編程為工作在多種不同模式。一些調(diào)制解調(diào)器可以被配置為工作在其它調(diào)制解調(diào)器不可以工作的模式。圖7中示出了根據(jù)本發(fā)明的基本操作模式。參考圖7,廣域網(wǎng)配置了多個(gè)正向信道32和多個(gè)反向信道33。在不同頻帶中提供正向信道和反向信道。信道可以是頻率信道。備選地或附加地,如果廣域網(wǎng)配置了碼分多路復(fù)用,則信道可以與不同碼相對(duì)應(yīng)。圖7示出了 n個(gè)正向信道32和n’個(gè)反向信道33。姆個(gè)信道被分為包括多個(gè)時(shí)隙35的幀34。在一些實(shí)施例中,幀長(zhǎng)度是不固定的。而是,如以下將更詳細(xì)地描述的,每幀的時(shí)隙數(shù)目可以改變。在圖7中,相對(duì)于正向和反向信道32、33中的第一信道和第二信道的幀,示出了時(shí)隙的編號(hào)h至tn。這種編號(hào)還可用于表示其它信道中的時(shí)隙??梢詾槊總€(gè)信道分配多個(gè)調(diào)制解調(diào)器。在一些實(shí)施例中,調(diào)制解調(diào)器僅監(jiān)聽其當(dāng)前被分配到的信道。在正向信道32中,每個(gè)幀以來(lái)自通信衛(wèi)星2的廣播消息突發(fā)脈沖36作為起始點(diǎn)。廣播消息突發(fā)脈沖36指示幀的起始點(diǎn),并且在下文中將被稱作幀的起始點(diǎn)(SoF)消息。如圖7所示,并幀和SoF消息不必在不同信道之間對(duì)準(zhǔn)。在圖7中,SoF消息覆蓋四個(gè)時(shí)隙35,但是這僅是示例,SoF消息可以短于或長(zhǎng)于四個(gè)時(shí)隙。因?yàn)轭l譜資源有限,所以在任何ー個(gè)時(shí)刻,僅有限數(shù)目的調(diào)制解調(diào)器可以是活動(dòng)的。分配給特定信道分配的所有調(diào)制解調(diào)器監(jiān)聽該信道的正向通信業(yè)務(wù)。一旦與幀結(jié)構(gòu)同歩,這些調(diào)制解調(diào)器就保持處于低功率待機(jī)狀態(tài)或睡眠狀態(tài),并且喚醒以監(jiān)聽所分配信道中的下一 SoF消息36。SoF消息36使用這些調(diào)制解調(diào)器的組和子組地址14a對(duì)調(diào)制解調(diào)器組或調(diào)制解調(diào)器子組尋址,并且指定下一 SoF消息的時(shí)間。然后,特定目標(biāo)組中的調(diào)制解調(diào)器準(zhǔn)備接收它們的獨(dú)立命令,而其它調(diào)制解調(diào)器進(jìn)入睡眠模式并等待下一 SoF消息36。因?yàn)閮H在少量幀中對(duì)大多數(shù)調(diào)制解調(diào)器尋址,所以大多數(shù)調(diào)制解調(diào)器在大多數(shù)時(shí)間處于低功率或睡眠模式且僅喚醒以監(jiān)聽SoF消息36。此夕卜,因?yàn)樵谌魏惟`個(gè)時(shí)刻,大量調(diào)制解調(diào)器處于睡眠模式,所以減少了功耗。在基本操作模式中,在SoF消息36之后,衛(wèi)星2開始向目標(biāo)組/子組中的調(diào)制解調(diào)器5發(fā)送調(diào)制解調(diào)器專有消息37和38。調(diào)制解調(diào)器專有消息37、38的起始點(diǎn)與整數(shù)個(gè)時(shí)隙35的起始點(diǎn)相一致。在SoF消息36中尋址的調(diào)制解調(diào)器監(jiān)聽尋址到這些調(diào)制解調(diào)器的消息,并且記錄發(fā)送消息的時(shí)隙。消息包括組/子組中的調(diào)制解調(diào)器的地址14b和命令。如將參考圖8更詳細(xì)地示出的,可以以短代碼或更長(zhǎng)指令集的形式傳送命令。在SoF消息 中尋址的所有調(diào)制解調(diào)器監(jiān)聽SoF消息之后的調(diào)制解調(diào)器專有消息,但是如果消息包括特定調(diào)制解調(diào)器的地址14b,則該調(diào)制解調(diào)器僅記錄該消息的時(shí)隙。在一個(gè)示例中,可以在單個(gè)時(shí)隙35中發(fā)送消息,并且消息可以包括令特定調(diào)制解調(diào)器遞交儀表讀數(shù)的指令。然而,如以下將更詳細(xì)地描述的,其它類型的指令和更長(zhǎng)消息也是可能的。因?yàn)樘囟ㄍㄐ沤Y(jié)構(gòu)及對(duì)組、子組和特定調(diào)制解調(diào)器地址14a、14b的使用,所以網(wǎng)絡(luò)可以在任何時(shí)刻對(duì)任何特定儀表有效地進(jìn)行尋址。如果網(wǎng)絡(luò)控制器需要向特定調(diào)制解調(diào)器發(fā)送緊急消息,則其僅必須等待下ー幀。特定消息結(jié)構(gòu)還允許許多調(diào)制解調(diào)器長(zhǎng)時(shí)間處于睡眠模式,從而節(jié)約功率。此外,通過(guò)在SoF消息36中使用組地址14a以及在調(diào)制解調(diào)器專有消息37、38中使用組中的調(diào)制解調(diào)器的単獨(dú)的短專有地址14b,減少了調(diào)制解調(diào)器專有消息中的數(shù)據(jù)開銷。因?yàn)樵诿總€(gè)調(diào)制解調(diào)器專有消息中需要發(fā)送更少量的數(shù)據(jù),所以衛(wèi)星可以與每個(gè)調(diào)制解調(diào)器更頻繁地通信。調(diào)制解調(diào)器記錄指令和發(fā)送消息37、38的時(shí)隙,以及如果需要響應(yīng),則調(diào)制解調(diào)器在與接收消息的正向信道32相對(duì)應(yīng)的反向信道33中發(fā)送其響應(yīng)38、40。在一些實(shí)施例中,調(diào)制解調(diào)器在消息被發(fā)送之后正好ー幀處發(fā)送對(duì)消息的響應(yīng)。在圖7中,對(duì)調(diào)制解調(diào)器專有消息37、38與響應(yīng)38、40之間的時(shí)間加以指示的箭頭示出了 調(diào)制解調(diào)器專有消息與相應(yīng)響應(yīng)之間的時(shí)間等于發(fā)送消息的幀的持續(xù)時(shí)間。因?yàn)?,已?jīng)在調(diào)制解調(diào)器專有消息前面的SoF消息36中向接收調(diào)制解調(diào)器專有消息的每個(gè)調(diào)制解調(diào)器通知了何時(shí)會(huì)發(fā)送下一SoF消息,所以該調(diào)制解調(diào)器可以確定發(fā)送調(diào)制解調(diào)器專有消息的幀的長(zhǎng)度以及何時(shí)發(fā)送響應(yīng)。因?yàn)槟繕?biāo)組中的所有調(diào)制解調(diào)器監(jiān)聽了針對(duì)該組的所有消息并且在一幀之后發(fā)送響應(yīng),所以反向信道幀的定時(shí)結(jié)構(gòu)精確地匹配在先正向信道幀的定時(shí)結(jié)構(gòu)。這避免了與發(fā)送啟動(dòng)定時(shí)相關(guān)聯(lián)的問題,其中如果定時(shí)在特定幀中靠攏在一起,則將發(fā)生所述與發(fā)送啟動(dòng)定時(shí)相關(guān)聯(lián)的問題。此外,這意味著調(diào)制解調(diào)器不同時(shí)接收和發(fā)送消息。這避免了對(duì)雙エ機(jī)的需求以及在與調(diào)制解調(diào)器天線的連接中信號(hào)強(qiáng)度的相關(guān)聯(lián)損耗。此外,這具有的優(yōu)點(diǎn)在于,可以進(jìn)ー步減少在調(diào)制解調(diào)器專有消息37、38中發(fā)送的信息,原因在于消息不必需包括對(duì)允許調(diào)制解調(diào)器發(fā)送響應(yīng)的時(shí)隙加以指示的數(shù)據(jù)。而是,調(diào)制解調(diào)器被編程為在接收調(diào)制解調(diào)器專有消息的第一時(shí)隙之后的正好ー幀34處發(fā)送響應(yīng)。此外,網(wǎng)絡(luò)控制器通過(guò)確定發(fā)送響應(yīng)的時(shí)隙,來(lái)獲知從哪個(gè)調(diào)制解調(diào)器發(fā)送響應(yīng)。然而,應(yīng)該理解,可以使用其它定時(shí)安排?,F(xiàn)在將描述許多不同類型的調(diào)制解調(diào)器專有消息和調(diào)制解調(diào)器響應(yīng)。在一些實(shí)施例中,調(diào)制解調(diào)器專有消息可以是短調(diào)制解調(diào)器專有消息37或長(zhǎng)調(diào)制解調(diào)器專有消息38。類似地,調(diào)制解調(diào)器可以以短響應(yīng)39或長(zhǎng)響應(yīng)40來(lái)進(jìn)行響應(yīng)。典型地,調(diào)制解調(diào)器利用短響應(yīng)39對(duì)短消息37作出響應(yīng),并且利用長(zhǎng)響應(yīng)40對(duì)長(zhǎng)消息38作出響應(yīng)。然而,應(yīng)該理解,在其它實(shí)施例中,可以僅使用這些消息和響應(yīng)類型中的ー個(gè)或ー些。此外,還可以使用本文沒有特別描述的其它類型的消息。如圖7所示,在信道Ch1中,衛(wèi)星2在第一幀的時(shí)隙t5中向特定調(diào)制解調(diào)器發(fā)送短調(diào)制解調(diào)器專有消息37。該調(diào)制解調(diào)器在正好ー幀34之后在頻率信道ch/中向衛(wèi)星發(fā)送短響應(yīng)39。短調(diào)制解調(diào)器專有消息37和短響應(yīng)39能夠各自符合單ー時(shí)隙并足以用于最普通且簡(jiǎn)單的指令和響應(yīng),如,對(duì)于儀表讀數(shù)或者用于將設(shè)備或設(shè)備提供的電路開啟或關(guān)閉的指令的請(qǐng)求和響應(yīng)。短調(diào)制解調(diào)器專有消息37包括碼形式的指令。調(diào)制解調(diào)器5在存儲(chǔ)器11中查找與碼相對(duì)應(yīng)的指令。因此,對(duì)于最普通指令而言,指令的長(zhǎng)度可以被減小為碼,并且可以符合單ー時(shí)隙。如圖7進(jìn)ー步所示,在頻率信道Chn中的第一幀中,特定調(diào)制解調(diào)器在從時(shí)刻tl起的三個(gè)時(shí)隙上接收長(zhǎng)調(diào)制解調(diào)器專有消息38。在正好ー幀之后,調(diào)制解調(diào)器在頻率信道chn’中從時(shí)刻tl起以消息40響應(yīng)長(zhǎng)調(diào)制解調(diào)器專有消息38。在一些實(shí)施例中,響應(yīng)40的長(zhǎng)度等于長(zhǎng)調(diào)制解調(diào)器專有消息38的長(zhǎng)度。長(zhǎng)調(diào)制解調(diào)器專有消息和響應(yīng)用于更復(fù)雜且 更不普通指令。長(zhǎng)調(diào)制解調(diào)器專有消息可以例如包括用于調(diào)節(jié)室溫的指令、開啟或關(guān)閉設(shè)備(其并不是非常普通類型的設(shè)備)的指令、或者針對(duì)與調(diào)制解調(diào)器報(bào)告的故障相關(guān)的詳情的請(qǐng)求。長(zhǎng)調(diào)制解調(diào)器專有消息38還可以用于更新由調(diào)制解調(diào)器使用的短消息命令集或者指示調(diào)制解調(diào)器改變信道。調(diào)制解調(diào)器響應(yīng)40可以包括長(zhǎng)消息38中請(qǐng)求的信息或者對(duì)已經(jīng)執(zhí)行了指令的確認(rèn)。參考圖8,示出了 SoF消息36、調(diào)制解調(diào)器專有消息37、38和響應(yīng)39、40中的不同字段的結(jié)構(gòu)和長(zhǎng)度。每個(gè)時(shí)隙與固定的比特?cái)?shù)相對(duì)應(yīng)。非対稱數(shù)據(jù)速率可以用于正向信道32和反向信道33,并且與反向信道33中的時(shí)隙35相比,正向信道32中的時(shí)隙35可能能夠傳送不同數(shù)目的比持。原因在于,盡管通信衛(wèi)星2的輸出功率可能受到用于實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的現(xiàn)有衛(wèi)星的功率能力的限制,但是調(diào)制解調(diào)器5的功率輸出僅受到用于制造調(diào)制解調(diào)器的可用功率晶體管的限制。典型地,反向信道33中的數(shù)據(jù)速率高于正向信道32中的數(shù)據(jù)速率。然而,反向信道中的數(shù)據(jù)速率也可以低于正向信道32中的數(shù)據(jù)速率。作為示例,反向信道中的數(shù)據(jù)速率可以是正向信道中的數(shù)據(jù)速率的四倍。調(diào)制解調(diào)器5可以例如能夠在正向信道中的時(shí)隙35中接收16比特(2字節(jié))并在反向信道中的相應(yīng)時(shí)隙中發(fā)送64比特(8字節(jié))。為了說(shuō)明目的,在下文中將使用該示例來(lái)描述調(diào)制解調(diào)器消息和響應(yīng)的結(jié)構(gòu)。然而,應(yīng)該理解,可以增大或減小數(shù)據(jù)速率,或者可以改變時(shí)隙的持續(xù)時(shí)間,使得可以在單個(gè)時(shí)隙中傳送更多或更少數(shù)目的比持。此外,應(yīng)該理解,SoF消息36和調(diào)制解調(diào)器專有消息36、38和響應(yīng)39、40的結(jié)構(gòu)可以不同。如圖8所示,SoF消息36包括同步字段,以允許終端與衛(wèi)星同歩。同步字段的長(zhǎng)度和結(jié)構(gòu)由調(diào)制解調(diào)器接收電路的需求確定。對(duì)于大多數(shù)調(diào)制解調(diào)器而言,如圖8所示,2字節(jié)就足夠了。前兩個(gè)兩字節(jié)之后可以緊跟用于下ー幀字段的8個(gè)比特,這8個(gè)比特指示下ー幀將會(huì)何時(shí)開始。SoF消息36還包括組地址字段,所述組地址字段包括組的地址14a,并且還可能包括幀所針對(duì)的子組的地址14a。為了允許衛(wèi)星對(duì)巨大數(shù)目的調(diào)制解調(diào)器尋址,可以向該字段分配24個(gè)比持。因此,調(diào)制解調(diào)器可以被分組為多于一千六百萬(wàn)個(gè)組。應(yīng)想至IJ,每個(gè)終端可以屬于多于ー個(gè)組。組地址字段的第一部分可以指示主組,該字段的最后部分可以指示子組。SoF消息的最后2個(gè)字節(jié)可以用于校驗(yàn)和,以檢查SoF消息36的完整性。用于校驗(yàn)和的字節(jié)數(shù)目依賴于可接受的錯(cuò)誤速率。對(duì)于不危及壽命的應(yīng)用而言,2字節(jié)通常足夠了。通過(guò)改變下一幀字段中的值,可以改變直到下一 SoF消息的時(shí)間。因此,可以改變特定信道中的SoF消息的定時(shí),并且不同信道中的SoF消息可以不是對(duì)準(zhǔn)的。如圖8進(jìn)ー步所示,如果調(diào)制解調(diào)器被分配在256個(gè)調(diào)制解調(diào)器的組中,則短調(diào)制解調(diào)器專有消息37需要I字節(jié)的地址信息對(duì)256個(gè)調(diào)制解調(diào)器尋址。調(diào)制解調(diào)器專有消息還可以包括I字 節(jié),用于指示短命令。使用碼傳送命令,以最小化必須要發(fā)送的數(shù)據(jù)量。調(diào)制解調(diào)器5將查找碼,并且明了其是用于來(lái)自相連設(shè)備6之一的儀表讀數(shù)的請(qǐng)求。例如,消息可以是對(duì)來(lái)自電表的讀數(shù)的請(qǐng)求。其它示例包括用于詢問其它設(shè)備的請(qǐng)求,如,“狀態(tài)”、“信用”、“峰值讀數(shù)”和“平均讀數(shù)”請(qǐng)求。此外,消息可以是用于使調(diào)制解調(diào)器確認(rèn)其地址的指令??梢酝ㄟ^(guò)將地址字段設(shè)置為特定值,例如零,來(lái)向組中的所有調(diào)制解調(diào)器發(fā)送短消
o如圖8進(jìn)ー步所示,長(zhǎng)調(diào)制解調(diào)器專有消息38可以包括I字節(jié)的地址信息,用于消息所針對(duì)的組中的特定調(diào)制解調(diào)器。長(zhǎng)調(diào)制解調(diào)器專有消息38還可以包括命令字段。因此,一直到命令字段并且包括命令字段在內(nèi),長(zhǎng)調(diào)制解調(diào)器專有消息38的結(jié)構(gòu)與短調(diào)制解調(diào)器專有消息37相同。命令字段足夠長(zhǎng),以至于能夠指定256個(gè)不同碼。在一些實(shí)施例中,這些碼中的ー個(gè)碼或ー些碼可以指示長(zhǎng)串指令集將會(huì)跟隨,從而向調(diào)制解調(diào)器告知命令是長(zhǎng)調(diào)制解調(diào)器專有消息38的一部分。其余的碼可以對(duì)應(yīng)于所存儲(chǔ)的針對(duì)短調(diào)制解調(diào)器專有消息的指令。長(zhǎng)調(diào)制解調(diào)器專有消息中的命令字段后面是包括指令在內(nèi)的有效載荷以及校驗(yàn)和。圖8中示出了長(zhǎng)消息,占據(jù)3個(gè)時(shí)隙。然而,應(yīng)該理解,長(zhǎng)調(diào)制解調(diào)器專有消息可以占據(jù)更少或更多時(shí)隙。對(duì)于ー些指令,長(zhǎng)調(diào)制解調(diào)器專有消息可以占據(jù)非常多的時(shí)隙。長(zhǎng)調(diào)制解調(diào)器專有消息38的持續(xù)時(shí)間僅受幀長(zhǎng)度的限制。長(zhǎng)調(diào)制解調(diào)器專有消息38不可以比發(fā)送長(zhǎng)調(diào)制解調(diào)器專有消息38的幀長(zhǎng)??梢酝ㄟ^(guò)將地址字段設(shè)置為預(yù)定值,例如零,來(lái)向組中的所有調(diào)制解調(diào)器發(fā)送長(zhǎng)調(diào)制解調(diào)器專有消息38。再次參考圖8,短響應(yīng)39是ー個(gè)時(shí)隙35的長(zhǎng)度。在以上描述的示例中,其中每個(gè)時(shí)隙16個(gè)比特,因此短響應(yīng)可以包括64個(gè)比持。因?yàn)樵诙陶{(diào)制解調(diào)器專有消息37之后的正好ー個(gè)幀處發(fā)送響應(yīng),所以網(wǎng)絡(luò)控制器知道哪個(gè)調(diào)制解調(diào)器發(fā)送了響應(yīng),并且沒有比特必須用于識(shí)別調(diào)制解調(diào)器。因此,理論上,所有可用比特可以用于從調(diào)制解調(diào)器6發(fā)送數(shù)據(jù)。事實(shí)上,可以使用響應(yīng)之間的保護(hù)間隔,并且比64個(gè)比特稍少的比特可用于來(lái)自調(diào)制解調(diào)器的信息。然而,對(duì)于發(fā)送儀表讀數(shù)而言,這遠(yuǎn)遠(yuǎn)足夠了。實(shí)際上,可能足以發(fā)送多于ー個(gè)讀數(shù)。典型的機(jī)電家庭電表在其使用壽命期間可以記錄lOOOOOOkWh。這與消息字段中的20個(gè)比特相對(duì)應(yīng)。因此,即使8個(gè)比特用于保護(hù)比特,其余的56個(gè)比特也遠(yuǎn)遠(yuǎn)足以發(fā)送兩個(gè)儀表讀數(shù)或一個(gè)讀數(shù)和其它信息。此外,在實(shí)踐中,可能僅發(fā)送相對(duì)于先前讀數(shù)的變化。因此,短響應(yīng)可能足以發(fā)送兩個(gè)或多個(gè)儀表讀數(shù)。再次參考圖8,長(zhǎng)響應(yīng)40的持續(xù)時(shí)間等于長(zhǎng)響應(yīng)所回復(fù)的長(zhǎng)調(diào)制解調(diào)器專有消息38的持續(xù)時(shí)間。因此,使用圖7和圖8的示例,如果長(zhǎng)調(diào)制解調(diào)器專有消息38是三個(gè)時(shí)隙長(zhǎng),則長(zhǎng)響應(yīng)也是三個(gè)時(shí)隙長(zhǎng)。此外,在使用每個(gè)時(shí)隙64比特的示例的情況下,如圖8所示,長(zhǎng)響應(yīng)可以包括192個(gè)比持。同樣,一些比特可以用于消息之間的保護(hù)間隔,并且比192個(gè)比特稍少的比特可以用于來(lái)自調(diào)制解調(diào)器的回復(fù)。如果儀表之一存在故障,并且長(zhǎng)調(diào)制解調(diào)器專有消息已經(jīng)請(qǐng)求調(diào)制解調(diào)器發(fā)送故障的詳情,則可能需要長(zhǎng)響應(yīng)40。
在一些實(shí)施例中,每個(gè)正向信道中的平均數(shù)據(jù)速率低于lkbits/s,每個(gè)反向信道中的平均數(shù)據(jù)速率低于4kbits/s。作為具體示例,典型現(xiàn)有衛(wèi)星可以在IMHz的帶寬上以250kbps進(jìn)行發(fā)送。如果帶寬被分為1024個(gè)頻率信道,則每個(gè)信道上的數(shù)據(jù)速率正好在250bits/s以下。在所需的每時(shí)隙16比特的情況下,毎秒正好存在15個(gè)時(shí)隙以上。為了實(shí)現(xiàn)四倍于反向信道的數(shù)據(jù)速率,調(diào)制解調(diào)器將必須被配置為以大約每信道lkbits/s的數(shù)據(jù)速率進(jìn)行發(fā)送。例如,這可以通過(guò)使用功率部件來(lái)實(shí)現(xiàn),其中所述功能部件能夠在IMHz的帶寬上以250kbps進(jìn)行發(fā)送,所述IMHz的帶寬被分為了 1024個(gè)信道。應(yīng)該理解,僅給出這些數(shù)字作為示例。帶寬可以被分為更多或更少數(shù)目的信道。此外,如果用于調(diào)制解調(diào)器的功率部件具有更低功率或更低功率,則可以改變用于反向信道的帶寬,以實(shí)現(xiàn)所需的相對(duì)數(shù)據(jù)速率。例如,可能需要増大每個(gè)反向信道的帶寬,以支持每信道lkbits/s的數(shù)據(jù)速率。可能需要相應(yīng)地改變每個(gè)信道支持的調(diào)制解調(diào)器的數(shù)目。此外,應(yīng)理解,用于正向信道和反向信道的帶寬可以多于或少于IMHz。如果更寬的頻譜可用,則可以增大正向和反向信道中的兩者或之一的帶寬。
在使用最簡(jiǎn)單操作模式并使用SoF消息占據(jù)4個(gè)時(shí)隙的示例的情況下,需要260個(gè)時(shí)隙對(duì)組中的所有調(diào)制解調(diào)器尋址,其中在所述最簡(jiǎn)單操作模式中,利用特定幀中的調(diào)制解調(diào)器專有短消息對(duì)256個(gè)調(diào)制解調(diào)器的組中的每個(gè)調(diào)制解調(diào)器尋址。此外,在使用以上示例(針對(duì)正向信道數(shù)據(jù)速率為250bits/s,針對(duì)反向信道數(shù)據(jù)速率為lOOObits/s)的情況下,幀因而將是剛好17秒以上。因此,可以在17秒內(nèi)對(duì)網(wǎng)絡(luò)中的任何調(diào)制解調(diào)器尋址。然而,應(yīng)該理解,幀的持續(xù)時(shí)間隨著用于正向信道和反向信道的數(shù)據(jù)速率而改變。此外,如果在特定信道中,每17秒對(duì)256個(gè)調(diào)制解調(diào)器尋址,則該信道可以在ー個(gè)小時(shí)內(nèi)對(duì)多于50000個(gè)調(diào)制解調(diào)器尋址。考慮存在多于1000個(gè)頻率信道,系統(tǒng)因而可以在不到一個(gè)小時(shí)內(nèi)對(duì)5千萬(wàn)個(gè)用戶網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)中的每個(gè)調(diào)制解調(diào)器尋址。如果每個(gè)調(diào)制解調(diào)器每小時(shí)發(fā)送64比特的短響應(yīng),則調(diào)制解調(diào)器具有小于每秒0.02比特的發(fā)送數(shù)據(jù)速率。這可以被看作是極低數(shù)據(jù)速率消息,所述極低數(shù)據(jù)速率消息是比當(dāng)前商業(yè)系統(tǒng)可以提供的數(shù)量級(jí)要慢的數(shù)量級(jí)。在設(shè)計(jì)用于控制向家庭供應(yīng)公共事業(yè)的系統(tǒng)中,僅需要按日對(duì)特定儀表進(jìn)行更新。因此,系統(tǒng)還允許要包括的其它功能。在更典型示例中,幀通常將包括每個(gè)消息稍多于ー個(gè)時(shí)隙,以允許少數(shù)目的長(zhǎng)調(diào)制解調(diào)器專有消息和長(zhǎng)響應(yīng)。因此,應(yīng)想到,典型幀將持續(xù)約20s。此外,如果組中的許多數(shù)調(diào)制解調(diào)器需要更長(zhǎng)的消息,則可能的是,在幀中并非對(duì)組中的所有消息進(jìn)行尋址。SoF消息中的下一幀字段可以用于調(diào)整每個(gè)幀中的時(shí)隙數(shù)目。如果向特定信道分配的大量調(diào)制解調(diào)器需要長(zhǎng)調(diào)制解調(diào)器專有消息38,則針對(duì)該信道上的其它調(diào)制解調(diào)器的更新速率將低于平均速率。在一些環(huán)境中,網(wǎng)絡(luò)控制器可以存儲(chǔ)特定信道上的調(diào)制解調(diào)器的更新速率的下限。例如,下限可以與格網(wǎng)權(quán)カ機(jī)構(gòu)或特定供應(yīng)商所需的儀表讀數(shù)的最小更新速率相對(duì)應(yīng)。如果網(wǎng)絡(luò)控制器確定ー個(gè)信道上ー個(gè)或多個(gè)調(diào)制解調(diào)器的更新速率下降到下限以下的風(fēng)險(xiǎn)高,則網(wǎng)絡(luò)控制器可以將該信道上的ー個(gè)或多個(gè)調(diào)制解調(diào)器移至新信道。新信道可以具有不同下限或根本沒有限制。網(wǎng)絡(luò)控制器可以通過(guò)對(duì)等待發(fā)送至向特定信道分配的調(diào)制解調(diào)器的消息加以分析,來(lái)確定在該信道上ー個(gè)或多個(gè)調(diào)制解調(diào)器的更新速率下降到該信道的下限以下的風(fēng)險(xiǎn)高。可以通過(guò)向調(diào)制解調(diào)器發(fā)送具有用于如上所述切換信道的指令的長(zhǎng)調(diào)制解調(diào)器消息38,來(lái)將調(diào)制解調(diào)器5移至新信道。以上還提及了,短和長(zhǎng)調(diào)制解調(diào)器專有消息的命令字段中的多于ー個(gè)的值可以用于指示調(diào)制解調(diào)器專有消息是長(zhǎng)調(diào)制解調(diào)器專有消息。在一些實(shí)施例中,這些值之一可以對(duì)應(yīng)于向調(diào)制解調(diào)器指示其應(yīng)該改變信道的碼。然后,調(diào)制解調(diào)器了解到在有效載荷字段中提供了的新信道的詳情。如果存在約1000個(gè)不同信道,則10個(gè)比特將足以指定新信道的數(shù)目。因此,在使用每時(shí)隙16比特的示例的情況下,在一些實(shí)施例中,僅需要兩個(gè)時(shí)隙或32個(gè)比特來(lái)發(fā)送具有用于使調(diào)制解調(diào)器切換至特定信道的指令的長(zhǎng)調(diào)制解調(diào)器專有消息。在調(diào)制解調(diào)器切換至新信道之后,調(diào)制解調(diào)器保持接通,直到其在新信道中獲得下一 SoF消息為止。如果調(diào)制解調(diào)器需要發(fā)送消息,則調(diào)制解調(diào)器在反向信道中發(fā)送消息,所述反向信道對(duì)應(yīng)于調(diào)制解調(diào)器被指示切換到的正向信道。在一些實(shí)施例中,指示調(diào)制解調(diào)器切換信道的長(zhǎng)調(diào)制解調(diào)器專有消息示出了新正向信道和新反向信道的詳情。在其它實(shí)施例中,長(zhǎng)調(diào)制解調(diào)器專有消息僅指示新正向信道,調(diào)制解調(diào)器確定相應(yīng)反向信道;或者長(zhǎng)調(diào)制解調(diào)器專有消息僅指示新反向信道,調(diào)制解調(diào)器確定相應(yīng)正向信道。正向信道和相應(yīng)反向信道可以具有相應(yīng)地址。如果信道是頻率信道,則調(diào)制解調(diào)器可以通過(guò)調(diào)諧至新頻率信道,來(lái)切換信道。可以通過(guò)將地址字段設(shè)置為預(yù)定值,例如零,來(lái)向組中的所有調(diào)制解調(diào)器發(fā)送具有用于切換信道的指令的消息。通過(guò)在信道上存在過(guò)多業(yè)務(wù)時(shí)指示一個(gè)或多個(gè)調(diào)制解調(diào)器切換信道,由數(shù)據(jù)權(quán)カ機(jī)構(gòu)4的控制器25提供的網(wǎng)絡(luò)控制器可以確保系統(tǒng)正確操作并且系統(tǒng)沒有沖突。應(yīng)該理解,圖8描述的消息的結(jié)構(gòu)僅是示例。例如,每個(gè)組可以包括多于256個(gè)調(diào)制解調(diào)器,從而需要多于I字節(jié)的地址字段。在極端情況下,特定信道中的所有調(diào)制解調(diào)器可以被尋址/被允許在每個(gè)幀中至少響應(yīng)一次。這意味著在5千萬(wàn)個(gè)調(diào)制解調(diào)器的網(wǎng)絡(luò)中,每個(gè)信道支持50000個(gè)調(diào)制解調(diào)器,每個(gè)幀將包括約50000個(gè)時(shí)隙。在使用上述每秒15個(gè)時(shí)隙的示例的情況下,幀可以長(zhǎng)達(dá)ー個(gè)小吋。然而,對(duì)于這種較長(zhǎng)的幀長(zhǎng)度,網(wǎng)絡(luò)可能不足夠快速地對(duì)系統(tǒng)中的事件做出反應(yīng)。在一些實(shí)施例中,可以使用非常長(zhǎng)的幀,但是如果需要新操作模式,則仍然需要喚醒所有調(diào)制解調(diào)器,并需要所有調(diào)制解調(diào)器監(jiān)聽來(lái)自衛(wèi)星的預(yù)定間隔的消息突發(fā)。為了清楚起見,圖7中將每個(gè)信道中的連續(xù)幀示為長(zhǎng)度相等。然而,如圖9所示, 連續(xù)幀當(dāng)然可以是不同長(zhǎng)度的。不同信道中的幀也可以是不同長(zhǎng)度的。幀的長(zhǎng)度是根據(jù)多種因素來(lái)確定的,并且由SoF消息36中的下一 SoF字段的值來(lái)指示,其中所述多種因素包括但不限于組中的調(diào)制解調(diào)器的數(shù)目、該組中要發(fā)送的消息的類型和這些消息的長(zhǎng)度。如將參考圖9更詳細(xì)地描述ー樣,可能必須將啞消息插入幀結(jié)構(gòu)中,以調(diào)整正向和反向信道中的消息的定時(shí)。圖9示出了包括4個(gè)全幀34a至34d的一個(gè)正向信道32,和包括4個(gè)全幀34a’至34d’的一個(gè)反向信道。每個(gè)反向幀反映前ー個(gè)正向幀。反向信道中的第一全幀34a’與正向信道的第一全幀34a長(zhǎng)度相等,但是當(dāng)正向信道中的幀結(jié)束時(shí),反向信道中的第一全幀34a’開始。在正向信道中的第一全幀34a中發(fā)送短調(diào)制解調(diào)器專有消息37,并且在正好一個(gè)幀之后,在反向信道的第一全幀34a’中發(fā)送響應(yīng)39。通過(guò)允許反向幀的起始點(diǎn)與相應(yīng)正向幀的結(jié)束點(diǎn)一致,下一正向幀中的SoF消息36將總是對(duì)準(zhǔn)反向幀中的空時(shí)隙。因此,調(diào)制解調(diào)器將不需要同時(shí)接收和發(fā)送。將參考圖9的第二正向和反向幀34b、34b’更詳細(xì)地說(shuō)明這樣做的重要性。正向信道的第二幀34b比正向信道的第一幀34a長(zhǎng),因而也比反向信道的第一幀34a’長(zhǎng)。因此,如圖9所示,如果反向信道中的第二幀(如果沒有被修改的話)將在反向信道中的第一幀結(jié)束之前結(jié)束。為了維持正向信道和反向信道中的幀之間的對(duì)準(zhǔn),可以在反向信道的第一幀34a’的結(jié)尾處插入 啞消息41,使得反向信道的第一幀34a’與正向信道的第二幀34b同時(shí)結(jié)束。如圖9所示,當(dāng)正向信道中的第二幀34b結(jié)束時(shí),反向信道的第二幀34b’開始。在正向信道34b的第二幀中向調(diào)制解調(diào)器發(fā)送長(zhǎng)調(diào)制解調(diào)器專有消息38,并且在正好ー幀之后,在反向信道的第二幀34b’中發(fā)送響應(yīng)40。在沒有啞消息的情況下,響應(yīng)的定時(shí)可能不會(huì)是長(zhǎng)調(diào)制解調(diào)器專有消息之后的正好一幀處。在反向幀中的第二幀之后是更短的第三幀34c。因此,在正向信道中的第三幀(如果沒有被調(diào)整的話)將在反向信道中的第二幀之前結(jié)束。為了維持反向信道中SoF消息和相應(yīng)空時(shí)隙的對(duì)準(zhǔn),現(xiàn)在在正向信道中的幀34c中插入啞消息41。因此,可以在正好ー個(gè)幀之后在第三反向34c’幀中發(fā)送針對(duì)第三正向幀34c中的短調(diào)制解調(diào)器專有消息37的響應(yīng)。第四正向幀34d具有與第三正向幀相同的長(zhǎng)度。因此,在正向信道中或者在反向信道中,不需要啞消息41來(lái)維持第四反向幀34d’和緊跟第四正向幀34d的幀之間的對(duì)準(zhǔn)。應(yīng)該理解,網(wǎng)絡(luò)控制器可以通過(guò)改變分組并調(diào)節(jié)組大小,來(lái)控制啞消息41的數(shù)目和持續(xù)時(shí)間。對(duì)于正向信道中的啞消息的時(shí)隙,在反向信道中不存在相應(yīng)時(shí)隙。類似地,對(duì)于反向信道的啞時(shí)間段的時(shí)隙,在正向信道中不存在相應(yīng)時(shí)隙。正向幀中的啞消息可以用于僅轉(zhuǎn)發(fā)業(yè)務(wù)量,即,可應(yīng)用于組中不需要響應(yīng)的所有調(diào)制解調(diào)器的消息。反向幀中的啞消息可以用于使調(diào)制解調(diào)器發(fā)起與通信衛(wèi)星的通信。例如,調(diào)制解調(diào)器5可能想要向衛(wèi)星發(fā)送消息,其中該消息并非是針對(duì)調(diào)制解調(diào)器專有消息37、38的直接響應(yīng)。調(diào)制解調(diào)器將知道在前幀的長(zhǎng)度和當(dāng)前幀的長(zhǎng)度,從而知道啞時(shí)間段的持續(xù)時(shí)間。此外,該啞時(shí)間段內(nèi)的異常業(yè)務(wù)量可以指示調(diào)制解調(diào)器是有故障的。網(wǎng)絡(luò)控制器可以通過(guò)分析啞時(shí)間段中的業(yè)務(wù)量來(lái)識(shí)別有故障的調(diào)制解調(diào)器。通過(guò)使正向信道和反向信道中的幀對(duì)準(zhǔn),調(diào)制解調(diào)器并非必須同時(shí)進(jìn)行接收和發(fā)送。為此,網(wǎng)絡(luò)控制器還可以確保如圖9所示不在連續(xù)幀中對(duì)調(diào)制解調(diào)器組進(jìn)行尋址。如果向包括接收到第一正向幀中的短調(diào)制解調(diào)器專有消息37的調(diào)制解調(diào)器在內(nèi)的組發(fā)送第ニ正向幀中的SoF消息,則該調(diào)制解調(diào)器將必須發(fā)送針對(duì)短調(diào)制解調(diào)器專有消息的響應(yīng),同時(shí)監(jiān)聽第二正向幀中的調(diào)制解調(diào)器專有消息。通過(guò)在連續(xù)幀中對(duì)不同組尋址,調(diào)制解調(diào)器并非必須同時(shí)進(jìn)行接收和發(fā)送。然而,應(yīng)該理解,在調(diào)制解調(diào)器被制造用于同時(shí)接收和發(fā)送的實(shí)施例中,可以使用幀之間的不同對(duì)準(zhǔn)。此外,在這種情況下,可以在每幀中對(duì)調(diào)制解調(diào)器尋址?,F(xiàn)在將參考圖10描述另ー操作模式。應(yīng)想到,與其它調(diào)制解調(diào)器相比,一些調(diào)制解調(diào)器需要更高的更新速率。例如,一些調(diào)制解調(diào)器可以服務(wù)于整個(gè)公寓樓,并且需要比其它調(diào)制解調(diào)器更頻繁地發(fā)送儀表讀數(shù)。因此,根據(jù)所需的更新速率將調(diào)制解調(diào)器分為不同類別。不同信道可以用于不同類別的調(diào)制解調(diào)器。大多數(shù)調(diào)制解調(diào)器屬于基本類別,所述基本類別的調(diào)制解調(diào)器僅在給定幀中發(fā)送單ー數(shù)據(jù)突發(fā)。如圖10所示,信道Ch1用于這種類型的調(diào)制解調(diào)器。信道Chn_2用于在交替的幀中進(jìn)行發(fā)送的兩個(gè)調(diào)制解調(diào)器。信道Ov1和信道Chn示出了當(dāng)一個(gè)調(diào)制解調(diào)器連續(xù)發(fā)送時(shí)的極端情況。此外,通過(guò)改變SoF消息36中的下一 SoF字段中的值,調(diào)制解調(diào)器可以繼續(xù)在更長(zhǎng)時(shí)間段上在大量時(shí)隙中進(jìn)行發(fā)送。因?yàn)閷儆谔囟ńM調(diào)制解調(diào)器中的所有調(diào)制解調(diào)器都在對(duì)這些調(diào)制解調(diào)器進(jìn)行尋址的幀上保持開啟,所以可以通過(guò)在每個(gè)幀中向調(diào)制解調(diào)器發(fā)送多于ー個(gè)調(diào)制解調(diào)器專有消息來(lái)實(shí)現(xiàn)這種操作模式。如果需要響應(yīng),則調(diào)制解調(diào)器在接收到每個(gè)消息之后的正好ー幀處提交對(duì)該消息的響應(yīng)。與正向信道中的SoF消息所占時(shí)隙相對(duì)應(yīng)的反向信道中的時(shí)隙不被分配用于調(diào)制解調(diào)器響應(yīng)。在一些情況下,一個(gè)或多個(gè)調(diào)制解調(diào)器需要利用緊急消息或信息來(lái)聯(lián)系網(wǎng)絡(luò)控制器或格網(wǎng)權(quán)カ機(jī)構(gòu),其中網(wǎng)絡(luò)不可能通過(guò)使用短或長(zhǎng)消息調(diào)制解調(diào)器專有消息來(lái)請(qǐng)求所述緊急消息或信息。例如,可能已經(jīng)將新設(shè)備6添加到用戶網(wǎng)絡(luò)中,或者與調(diào)制解調(diào)器通信的一個(gè)或多個(gè)儀表可能需要向公共事業(yè)分發(fā)網(wǎng)絡(luò)報(bào)告故障。備選地,“儀表”之一可以是用于周期性地監(jiān)視易受攻擊的人在家中的安全性的專用設(shè)備,并且調(diào)制解調(diào)器需要緊急地發(fā)送與這個(gè)人的狀況相 關(guān)的消息。如圖11所示,SoF消息時(shí)隙中未分配的時(shí)隙可以用于發(fā)送這些消息。在這些實(shí)施例中,調(diào)制解調(diào)器被配置為向衛(wèi)星2發(fā)送隨機(jī)訪問消息。等待向衛(wèi)星發(fā)送消息的每個(gè)調(diào)制解調(diào)器5隨機(jī)地選擇信道和與SoF消息36的時(shí)隙相對(duì)應(yīng)的時(shí)隙,并且在選定時(shí)隙中發(fā)送消息。因?yàn)楫?dāng)調(diào)制解調(diào)器在與SoF消息相對(duì)應(yīng)的時(shí)隙中進(jìn)行發(fā)送時(shí),調(diào)制解調(diào)器并不監(jiān)聽SoF消息,所以調(diào)制解調(diào)器不知道在信道中何時(shí)將會(huì)發(fā)送下一SoF消息。因此,調(diào)制解調(diào)器必須保持喚醒,直到接收到下一 SoF消息為止。附加地或者備選地,為了使用與SoF消息相對(duì)應(yīng)的時(shí)隙,調(diào)制解調(diào)器還可以使用與反向信道33中的啞時(shí)間段41相對(duì)應(yīng)的任何時(shí)隙。如果另ー調(diào)制解調(diào)器嘗試在相同信道和時(shí)隙中發(fā)送消息,則將存在沖突,并且對(duì)于任何調(diào)制解調(diào)器或者對(duì)于調(diào)制解調(diào)器之一而言將不會(huì)實(shí)現(xiàn)發(fā)送。在第一次失敗之后,調(diào)制解調(diào)器將在嘗試發(fā)送另ー隨機(jī)訪問消息之前等待一段隨機(jī)時(shí)間。如果這種嘗試也失敗了,則調(diào)制解調(diào)器將等待逐漸更長(zhǎng)的時(shí)間段,直到實(shí)現(xiàn)成功通信為止。如果過(guò)多的調(diào)制解調(diào)器嘗試產(chǎn)生緊急消息,則消息將繼續(xù)“沖突”,并且沒有調(diào)制解調(diào)器會(huì)從衛(wèi)星接收到響應(yīng)。衛(wèi)星將檢測(cè)時(shí)隙中的功率,但是衛(wèi)星不能夠接收并理解這些消息。在這種情況下,如將參考圖
12描述的,衛(wèi)星可以將調(diào)制解調(diào)器切換至又一操作模式。參考圖12,由控制站4的控制器25提供的網(wǎng)絡(luò)控制器可以決定分配多個(gè)發(fā)送業(yè)務(wù)信道33,作為隨機(jī)訪問信道。在這些信道上,正常操作模式被中斷。例如,如圖12所示,SoF消息36可以通過(guò)使用組地址字段中的特定值,來(lái)指示下一幀將被用作隨機(jī)訪問信道。圖12的信道ch2’中的所有時(shí)隙被分配用于隨機(jī)訪問消息。例如,如前所述,如果在信道中的SoF消息中檢測(cè)到異乎尋常高的功率水平,則網(wǎng)絡(luò)控制器可以分配該信道作為隨機(jī)訪問信道,但是網(wǎng)絡(luò)控制器不可以接收任何消息。如果非常多的調(diào)制解調(diào)器嘗試向網(wǎng)絡(luò)控制器發(fā)送緊急消息,則所分配的隨機(jī)訪問信道可能也不是充足的。然而,通過(guò)對(duì)實(shí)際通過(guò)的消息的標(biāo)識(shí)加以分析,網(wǎng)絡(luò)控制器可以確定模式。例如,網(wǎng)絡(luò)控制器可以通知所有緊急是來(lái)自與特定供應(yīng)商和特定地理區(qū)域相對(duì)應(yīng)的特定組的,從而指示在該區(qū)域的格網(wǎng)中已經(jīng)發(fā)生了故障。在識(shí)別組之后,網(wǎng)絡(luò)控制器可以通過(guò)如下步驟來(lái)向該組分配反向信道33 :在相應(yīng)正向信道32中的SoF消息中指定組地址,并命令組中的獨(dú)立調(diào)制解調(diào)器使用專門時(shí)隙發(fā)送故障的詳情。換句話說(shuō),一旦嘗試發(fā)送緊急消息的ー組調(diào)制解調(diào)器已經(jīng)被識(shí)別,則系統(tǒng)將返回參考圖7至11描述的操作模式。系統(tǒng)具有固有靈活性,以允許網(wǎng)絡(luò)控制器在通知了需要同時(shí)或者利用類似類型的消息對(duì)屬于不同組的ー批調(diào)制解調(diào)器尋址的情況下,重組調(diào)制解調(diào)器。在網(wǎng)絡(luò)的操作期間,網(wǎng)絡(luò)可以查找同時(shí)且利用類似消息尋址的調(diào)制解調(diào)器簇,以確定是否需要形成新組,或者是否需要將ー些調(diào)制解調(diào)器重組到已有的組。在一些情況下,網(wǎng)絡(luò)控制器可能想要將調(diào)制解調(diào)器5分組,使得簇中的調(diào)制解調(diào)器散布在多個(gè)組中。在其它情況下,網(wǎng)絡(luò)控制器可能想要將調(diào)制解調(diào)器分組,使得簇中的所有調(diào)制解調(diào)器屬于ー個(gè)或幾個(gè)組。例如,當(dāng)安裝了調(diào)制解調(diào)器的家庭改變了電源吋,可能需要重組多個(gè)調(diào)制解調(diào)器。當(dāng)調(diào)制解調(diào)器需要加入新組時(shí),在SoF消息36中對(duì)該調(diào)制解調(diào)器所屬的已有的組尋址,并且向該調(diào)制解調(diào)器發(fā)送調(diào)制解調(diào)器專有消息38,該調(diào)制解調(diào)器專有消息38具有對(duì)新組地址14a和該新組內(nèi)的新調(diào)制解調(diào)器專有地址14b進(jìn)行存儲(chǔ)的指令。新組地址是相對(duì)于舊組地址的附加或替換。如果所有調(diào)制解調(diào)器都沒有在相同的接收和返回信道中工作,則可以命令ー些或所有調(diào)制解調(diào)器改變至新信道。現(xiàn)在將參考圖13描述希望加入網(wǎng)絡(luò)的調(diào)制解調(diào)器如何建立與網(wǎng)絡(luò)控制器的初始通信。正向信道包括廣播信道32a,并且反向信道除了包括先前描述的業(yè)務(wù)信道之外,還包括隨機(jī)訪問信道注冊(cè)信道33a。如上所述,信道被分為固定時(shí)隙。在廣播信道上,在時(shí)隙中從衛(wèi)星發(fā)送網(wǎng)絡(luò)控制消息42。調(diào)制解調(diào)器已經(jīng)預(yù)先知道哪個(gè)頻率用于廣播信道,并且“監(jiān)聽”常規(guī)的控制消息??刂葡⒖梢园ㄍ阶侄巍?duì)下ー幀的起始點(diǎn)加以指示的字段和關(guān)于網(wǎng)絡(luò)的信息。所述信息可以包括標(biāo)識(shí)了網(wǎng)絡(luò)的信息和與通信的幀結(jié)構(gòu)相關(guān)的信息。所述 信息還可以包括給出例如如下詳情的定時(shí)信息對(duì)基于區(qū)域的延遲的補(bǔ)償,或者用于在同時(shí)存在多個(gè)調(diào)制解調(diào)器的情況下在所述許多調(diào)制解調(diào)器嘗試發(fā)送訪問消息之前等待一段隨機(jī)時(shí)間的指令。一旦調(diào)制解調(diào)器5已經(jīng)獲取了控制消息,則其嘗試在反向信道33的隨機(jī)訪問注冊(cè)信道33a中發(fā)送網(wǎng)絡(luò)請(qǐng)求43。調(diào)制解調(diào)器5隨機(jī)地選擇特定訪問時(shí)隙,并且發(fā)送調(diào)制解調(diào)器5的標(biāo)識(shí)詳情等等。調(diào)制解調(diào)器5還可以發(fā)送公共事業(yè)供應(yīng)商的詳情及其地理區(qū)域,以允許網(wǎng)絡(luò)控制器將調(diào)制解調(diào)器5分配給特定組。如果網(wǎng)絡(luò)成功地接收了該響應(yīng),則在后續(xù)的控制消息幀中發(fā)送肯定應(yīng)答44。該肯定應(yīng)答將包括網(wǎng)絡(luò)已分配給特定調(diào)制解調(diào)器5的一個(gè)或多個(gè)地址14a、14b。調(diào)制解調(diào)器將這些地址存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器11中??隙☉?yīng)答44還可以包括針對(duì)調(diào)制解調(diào)器的獨(dú)立定時(shí)和功率控制信息。附加地,肯定應(yīng)答還可以將特定信道分配給調(diào)制解調(diào)器。如果沒有識(shí)別出調(diào)制解調(diào)器的標(biāo)識(shí)詳情,則肯定應(yīng)答消息可以用于使調(diào)制解調(diào)器不再次嘗試連接到網(wǎng)絡(luò)的指令。如果連接消息與來(lái)自也同時(shí)嘗試建立通信的另一調(diào)制解調(diào)器的另ー連接消息相沖突,則兩個(gè)調(diào)制解調(diào)器均不會(huì)接收到肯定應(yīng)答。然后,兩個(gè)調(diào)制解調(diào)器均會(huì)在從注冊(cè)信道中隨機(jī)選擇的不同時(shí)隙中進(jìn)行另外的嘗試。在任何特定時(shí)亥IJ,如果存在比嘗試建立通信的調(diào)制解調(diào)器多的可用時(shí)隙,則沖突的可能性保持較低。將新調(diào)制解調(diào)器分配給已有的信道。當(dāng)所有信道都滿時(shí),可以通過(guò)分配更多帶寬來(lái)修改系統(tǒng),以支持另外的調(diào)制解調(diào)器。附加地或備選地,可以通過(guò)如下步驟來(lái)修改系統(tǒng)以支持另外的調(diào)制解調(diào)器降低ー些或所有已有信道上的更新速率,并且向信道分配大量調(diào)制解調(diào)器。注冊(cè)信道還可以被調(diào)制解調(diào)器用來(lái)向衛(wèi)星發(fā)送緊急消息。如參考圖12所描述的,如果網(wǎng)絡(luò)控制器確定屬于相同組的許多調(diào)制解調(diào)器嘗試在注冊(cè)信道上發(fā)送緊急消息,則網(wǎng)絡(luò)控制器可以通過(guò)使用模式專有消息,來(lái)命令該組在業(yè)務(wù)信道之一中在向調(diào)制解調(diào)器分配的時(shí)隙中發(fā)送消息。在一些實(shí)施例中,調(diào)制解調(diào)器可以在注冊(cè)信道上發(fā)送緊急消息,在反向信道中的SoF消息時(shí)隙和啞消息時(shí)隙上發(fā)送具有非緊急信息的消息,其中所述非緊急信息與調(diào)制解調(diào)器想要發(fā)起的任務(wù)相關(guān)。因此,所述系統(tǒng)可以確保將會(huì)有足夠數(shù)目的時(shí)隙被分配給緊急消息。通過(guò)分配隨機(jī)訪問時(shí)隙和隨機(jī)訪問信道,并命令嘗試發(fā)送隨機(jī)訪問消息的調(diào)制解調(diào)器5在特定時(shí)隙發(fā)送消息(如果合適的話),網(wǎng)絡(luò)控制器可以確保系統(tǒng)沒有堵塞或沖突。盡管已經(jīng)描述了本發(fā)明的特定示例,但是本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求加以限定,而不限于示例。因此,本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解,可以通過(guò)其它方式實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。例如,可以使用與圖8所示的定時(shí)結(jié)構(gòu)不同的定時(shí)結(jié)構(gòu)。附加地,衛(wèi)星和調(diào)制解調(diào)器不必限于參考圖7、8和9所描述在在ー幀之后發(fā)送消息和響應(yīng)。而是,調(diào)制解調(diào)器專有消息可以包括與可以何時(shí)發(fā)送響應(yīng)相關(guān)的指令。備選地或附加地,響應(yīng)可以包括調(diào)制解調(diào)器的地址,以允許衛(wèi)星確定響應(yīng)的起源。此外,來(lái)自調(diào)制解調(diào)器的響應(yīng)的持續(xù)時(shí)間不必須由該調(diào)制解調(diào)器從衛(wèi)星接收的消息的持續(xù)時(shí)間來(lái)確定。響應(yīng)的持續(xù)時(shí)間可以與初始消息的持續(xù)時(shí)間不同。
此外,盡管已經(jīng)描述了將調(diào)制解調(diào)器分配給特定信道,所有調(diào)制解調(diào)器監(jiān)聽所有信道是可能的。這將使得更容易對(duì)新信道上的調(diào)制解調(diào)器尋址,原因在于不必須首先命令調(diào)制解調(diào)器切換信道。還可能的是,調(diào)制解調(diào)器可以基于操作模式在一個(gè)信道或所有信道上進(jìn)行監(jiān)聽。例如,可以命令調(diào)制解調(diào)器在預(yù)定時(shí)間段內(nèi)在所有信道上進(jìn)行監(jiān)聽,或者在所有信道上進(jìn)行監(jiān)聽直到被再次命令僅監(jiān)聽ー個(gè)或幾個(gè)信道。此外,盡管調(diào)制解調(diào)器已經(jīng)被描述為相對(duì)于用戶網(wǎng)絡(luò)3中的其它設(shè)備6而言單獨(dú)的終端,但是調(diào)制解調(diào)器可以與其它設(shè)備6之ー相結(jié)合。此外,盡管描述了調(diào)制解調(diào)器不同時(shí)接收和發(fā)送數(shù)據(jù)是有利的,但是在一些實(shí)施例中,調(diào)制解調(diào)器當(dāng)然可以被配置為同時(shí)接收和發(fā)送數(shù)據(jù)。還應(yīng)該理解,可以使用本文描述的操作模式之外的其他操作模式。調(diào)制解調(diào)器可以被升級(jí)為使用新的操作模式。例如,可以命令調(diào)制解調(diào)器切換至另一信道并在該信道上接收ー個(gè)或多個(gè)長(zhǎng)消息,以將調(diào)制解調(diào)器升級(jí)為在新操作模式中工作。如果命令調(diào)制解調(diào)器根據(jù)其沒有被配置用于工作的操作模式工作,則調(diào)制解調(diào)器可以進(jìn)入睡眠模式,并且在該信道的下一幀的起始點(diǎn)喚醒該調(diào)制解調(diào)器。
權(quán)利要求
1.一種終端,包括 第一收發(fā)機(jī),用于在近距離網(wǎng)絡(luò)中與至少ー個(gè)設(shè)備通信; 第二收發(fā)機(jī),用于在采用多個(gè)正向信道和多個(gè)反向信道的網(wǎng)絡(luò)中與地球同步通信衛(wèi)星通信,所述正向信道用于由通信衛(wèi)星向終端發(fā)送數(shù)據(jù),所述反向信道用于由終端向通信衛(wèi)星發(fā)送數(shù)據(jù),所述第二收發(fā)機(jī)被配置為在所述多個(gè)反向信道之一中發(fā)送來(lái)自所述至少ー個(gè)設(shè)備的數(shù)據(jù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的終端,其中,所述第二收發(fā)機(jī)被配置為連續(xù)地邏輯連接至所述地球同步通信衛(wèi)星。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的終端,其中,所述多個(gè)正向信道和所述多個(gè)反向信道采用非対稱數(shù)據(jù)速率。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的終端,其中,所述正向信道和所述反向信道包括多個(gè)幀,所述幀以預(yù)定幀結(jié)構(gòu)分為多個(gè)時(shí)隙,所述終端還包括 存儲(chǔ)裝置,用于存儲(chǔ)終端的一個(gè)或多個(gè)地址,所述ー個(gè)或多個(gè)地址包括對(duì)終端所屬的終端組加以指示的組地址和組內(nèi)的終端專有地址;以及 控制裝置,用于控制第二收發(fā)機(jī)在預(yù)定時(shí)刻在所述多個(gè)正向信道之中的正向信道中從通信衛(wèi)星接收組消息,其中,所述組消息是根據(jù)預(yù)定幀結(jié)構(gòu)發(fā)送的并且指示了組地址,所述控制裝置還被配置為確定組地址是否與存儲(chǔ)的終端的地址相匹配,并且響應(yīng)于肯定確定結(jié)果,控制第二收發(fā)機(jī)在發(fā)送所述消息的幀中監(jiān)聽針對(duì)終端的終端專有消息。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的終端,其中,所述組消息指示所述正向信道中來(lái)自通信衛(wèi)星的下ー組消息的時(shí)刻,所述控制裝置被配置為控制第二收發(fā)機(jī)接收所述下ー組消息。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的終端,其中,所述控制裝置被配置為響應(yīng)于確定組地址與存儲(chǔ)的終端的地址不匹配,將第二收發(fā)機(jī)切換至睡眠模式。
7.根據(jù)權(quán)利要求4至6中任一項(xiàng)所述的終端,其中,所述收發(fā)機(jī)被配置為接收終端專有消息。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的終端,其中,所述終端專有消息包括所述終端的地址和對(duì)用于執(zhí)行動(dòng)作的指令加以指示的數(shù)據(jù)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的終端,其中,對(duì)指令加以指示的所述數(shù)據(jù)是碼,并且所述存儲(chǔ)器包括查找表,所述查找表存儲(chǔ)碼和與碼相對(duì)應(yīng)的指令。
10.根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的終端,其中,用于執(zhí)行動(dòng)作的指令包括用于從所述設(shè)備之ー發(fā)送數(shù)據(jù)的指令、用于開啟所述設(shè)備之一的指令、用于關(guān)斷所述設(shè)備之一的指令、或者用于切換至所述多個(gè)正向信道中的另一正向信道的指令。
11.根據(jù)權(quán)利要求7至10中任一項(xiàng)所述的終端,其中,所述控制裝置被配置為控制第二收發(fā)機(jī)在所述多個(gè)反向信道之中的反向信道中發(fā)送對(duì)所述終端專有消息的響應(yīng),所述反向信道與所述正向信道相對(duì)應(yīng)。
12.根據(jù)權(quán)利要求8所述的終端,其中,所述控制裝置被配置為控制第二收發(fā)機(jī)在所述終端專有消息開始之后的預(yù)定間隔處發(fā)送所述響應(yīng),所述預(yù)定間隔與接收到所述終端專有消息的幀的持續(xù)時(shí)間相對(duì)應(yīng)。
13.根據(jù)權(quán)利要求11或12所述的終端,其中,所述響應(yīng)的持續(xù)時(shí)間等于相應(yīng)調(diào)制解調(diào)器專有消息的持續(xù)時(shí)間。
14.根據(jù)權(quán)利要求6所述的終端,其中,所述終端專有消息指示終端的新組地址,并且所述存儲(chǔ)器被配置為存儲(chǔ)所述新組地址。
15.根據(jù)權(quán)利要求3至14中任一項(xiàng)所述的終端,其中,所述控制裝置被配置為響應(yīng)于組消息指示了所述多個(gè)反向信道中之中的反向信道是隨機(jī)訪問信道,控制收發(fā)機(jī)在所述反向信道中發(fā)送隨機(jī)訪問消息。
16.根據(jù)權(quán)利要求3至15中任一項(xiàng)所述的終端,其中,在多個(gè)時(shí)隙上發(fā)送所述組消息,并且所述控制裝置被配置為控制所述收發(fā)機(jī)在反向信道中的一個(gè)或多個(gè)時(shí)隙中發(fā)送隨機(jī)訪問消息,其中反向信道中的所述ー個(gè)或多個(gè)時(shí)隙與相應(yīng)正向信道中組消息的多個(gè)時(shí)隙中的一個(gè)或多個(gè)時(shí)隙相對(duì)應(yīng)。
17.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的終端,其中,所述至少ー個(gè)設(shè)備是公共事業(yè)儀表,并且所述終端可操作用于在反向信道中發(fā)送儀表讀數(shù)。
18.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的終端,其中,所述第二收發(fā)機(jī)包括天線,所述天線具有OdBi和12dBi之間的增益,用干與所述通信衛(wèi)星通信。
19.一種網(wǎng)絡(luò),包括根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的終端和用于在近距離網(wǎng)絡(luò)中與所述終端通信的至少ー個(gè)設(shè)備。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的網(wǎng)絡(luò),其中,所述網(wǎng)絡(luò)是ad-hoc近距離無(wú)線網(wǎng)絡(luò)。
21.根據(jù)權(quán)利要求19或20所述的網(wǎng)絡(luò),其中,所述設(shè)備是至少ー個(gè)公共事業(yè)儀表。
22.—種系統(tǒng),包括 地球同步通信衛(wèi)星; 多個(gè)根據(jù)權(quán)利要求19、20或21所述的用戶網(wǎng)絡(luò),用于在廣域網(wǎng)中與所述地球同步通信衛(wèi)星通信;以及 網(wǎng)絡(luò)控制器,用于控制所述廣域網(wǎng)。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的系統(tǒng),其中,所述網(wǎng)絡(luò)控制器被配置為將所述多個(gè)用戶網(wǎng)絡(luò)的終端分為多組。
24.根據(jù)權(quán)利要求21、22和23所述的系統(tǒng),配置為在地理區(qū)域上收集公共事業(yè)儀表讀數(shù)。
25.一種在廣域網(wǎng)中與地球同步通信衛(wèi)星通信的方法,所述廣域網(wǎng)采用多個(gè)正向信道和多個(gè)反向信道,所述正向信道和反向信道包括多個(gè)幀,所述幀被分為時(shí)隙,所述方法包括 在正向信道中在預(yù)定時(shí)刻從地球同步通信衛(wèi)星接收組消息,所述組消息指示組地址; 將所述組地址與存儲(chǔ)的組地址相比較;以及 如果組消息與存儲(chǔ)的地址相匹配,則在接收到所述組消息的幀中監(jiān)聽終端專有消息。
26.根據(jù)權(quán)利要求25所述的方法,還包括 接收終端專有消息,所述終端專有消息指示了終端專有地址和對(duì)指令加以指示的數(shù)據(jù); 將所述終端專有地址與存儲(chǔ)的終端專有地址相比較;以及 如果所述終端專有地址與存儲(chǔ)的終端專有地址相匹配,則執(zhí)行所述指令。
27.根據(jù)權(quán)利要求26所述的方法,還包括 記錄發(fā)送所述終端專有地址的時(shí)隙,并且在與所述正向信道相對(duì)應(yīng)的反向信道中在預(yù)定間隔之后的時(shí)隙中向所述終端發(fā)送響應(yīng),所述預(yù)定間隔與接收到所述終端專有消息的幀的持續(xù)時(shí)間相對(duì)應(yīng)。
28.一種計(jì)算機(jī)程序,包括指令,其中所述指令在由處理器執(zhí)行時(shí),使得處理器執(zhí)行權(quán)利要求25至27中的任一項(xiàng)所述的方法。
29.ー種用于經(jīng)由地球同步通信衛(wèi)星與多個(gè)終端 通信的系統(tǒng),所述多個(gè)終端和所述通信衛(wèi)星在采用多個(gè)正向信道和多個(gè)反向信道的網(wǎng)絡(luò)中通信,所述正向信道和反向信道包括多個(gè)幀,所述幀被分為時(shí)隙,所述系統(tǒng)包括 用于在所述正向信道之一中經(jīng)由地球同步通信衛(wèi)星向終端發(fā)送組消息和后續(xù)的終端專有消息的裝置,所述組消息指示多個(gè)終端的組地址,所述后續(xù)的終端專有消息指示屬于所述多個(gè)終端的終端的終端專有地址。
30.根據(jù)權(quán)利要求29所述的系統(tǒng),還包括 接收裝置,用于接收響應(yīng);以及 確定裝置,用于確定發(fā)送所述響應(yīng)的時(shí)隙,以及如果發(fā)送所述終端專有消息的時(shí)隙的起始點(diǎn)與發(fā)送所述響應(yīng)的時(shí)隙的起始點(diǎn)之間的間隔對(duì)應(yīng)于發(fā)送終端專有消息的幀的持續(xù)時(shí)間,則確定所述響應(yīng)是從屬于所述多個(gè)終端的所述終端發(fā)送的。
31.一種用于在廣域網(wǎng)中與地球同步通信衛(wèi)星通信的終端,所述廣域網(wǎng)采用多個(gè)正向信道和多個(gè)反向信道,其中在所述多個(gè)正向信道上調(diào)制器能夠從所述通信衛(wèi)星接收數(shù)據(jù),在所述多個(gè)反向信道上調(diào)制解調(diào)器能夠向所述通信衛(wèi)星發(fā)送數(shù)據(jù),每個(gè)正向信道中的平均數(shù)據(jù)速率低于lkbits/s,每個(gè)反向信道中的平均數(shù)據(jù)速率低于4kbits/s。
32.—種系統(tǒng),包括通信衛(wèi)星和多個(gè)根據(jù)權(quán)利要求31所述的終端,其中,所述多個(gè)終端被配置為在廣域網(wǎng)的單個(gè)無(wú)線電小區(qū)中與所述通信衛(wèi)星通信,并且在所述小區(qū)內(nèi)保持與所述通信衛(wèi)星邏輯相連。
33.根據(jù)權(quán)利要求31或32所述的系統(tǒng),其中,所述多個(gè)終端包括多于3千萬(wàn)個(gè)終端。
34.根據(jù)權(quán)利要求31、32或33所述系統(tǒng),其中,每個(gè)終端與至少ー個(gè)公共事業(yè)儀表相連。
全文摘要
一種用于與通信衛(wèi)星通信的終端。一種終端,包括第一收發(fā)機(jī),用于在近距離網(wǎng)絡(luò)中與至少一個(gè)設(shè)備通信;第二收發(fā)機(jī),用于在采用多個(gè)正向信道和多個(gè)反向信道的網(wǎng)絡(luò)中與地球同步通信衛(wèi)星通信,所述多個(gè)正向信道用于由通信衛(wèi)星向終端發(fā)送數(shù)據(jù),所述多個(gè)反向信道用于由終端向通信衛(wèi)星發(fā)送數(shù)據(jù),所述第二收發(fā)機(jī)被配置為在所述多個(gè)反向信道之一中從所述至少一個(gè)設(shè)備發(fā)送數(shù)據(jù)。所述至少一個(gè)設(shè)備可以包括多個(gè)公共事業(yè)儀表和其它傳感器。包括多個(gè)終端、通信衛(wèi)星和數(shù)據(jù)管理機(jī)構(gòu)的大型系統(tǒng)可以提供一種用于在地理區(qū)域上收集公共事業(yè)儀表讀數(shù)的系統(tǒng)。
文檔編號(hào)H04B7/185GK102668410SQ201080057161
公開日2012年9月12日 申請(qǐng)日期2010年10月8日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月16日
發(fā)明者唐納德·萊斯特, 尼爾·安德魯·邁克曼納斯 申請(qǐng)人:阿斯特里姆有限公司