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一种提高NB-IoT 单灯控制器通信成功率的方法

阅读:845发布:2020-05-17

专利汇可以提供一种提高NB-IoT 单灯控制器通信成功率的方法专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且一种提高NB-IoT单灯 控制器 通信成功率的方法,涉及采用NB-IoT窄带 物联网 通信的单灯控制系统的技术领域。由于NB-IoT通信的窄带属性,不适合 路灯 在开灯瞬间同时并网上线的需求。本 发明 在监控平台 软件 群发通信命令的过程中,采用分批、分时、跳选等错峰处理,结合心跳响应机制来提高通信成功率。当监控平台软件向同一路段的NB-IoT单灯控制器群发通信命令时,将待群发的命令序列打散成多个较小个数规模的子序列并进行分批发送,错开NB基站处理能 力 的限制。当监控平台软件收到NB-IoT单灯控制器的心跳包时,主动执行工况查询、参数查询、参数 修改 、 开关 灯控制等命令下发操作。本发明在不增加NB基站部署数量的前提下,大大提高了NB-IoT单灯控制器的通信成功率。,下面是一种提高NB-IoT 单灯控制器通信成功率的方法专利的具体信息内容。

1.一种提高NB-IoT单灯控制器通信成功率的方法,其特征在于包括如下步骤:
1)监控平台软件判断是否有新的路段单灯群发任务,若为是,则执行下一步;若为否,则跳转到步骤6)判断是否收到新的单灯控制器心跳;
2)监控平台软件对发送任务中的设备列表按照单灯控制器的灯杆序号进行排序;
3)跳选重组,生成错峰发送批次;
4)群发当前错峰批次的通信命令至单灯控制器;
5)设置延时,然后判断所有错峰批次是否都已发完,若为是,则进行退出消息循环的判断;若为否,则返回步骤4)进行下一错峰批次的发送;
6)对步骤1)中是否收到新的单灯控制器心跳进行判断,若为否,则退出消息循环;若为是,则查找单灯控制器的心跳执行策略是否存在,若存在,执行下一步;若不存在,则进行退出消息循环的判断;
7)若存在心跳执行策略,则分别下发包括查询工况、查询参数、开关灯控制、设置参数的命令,继而再进行退出消息循环的判断;
8)监控平台软件关闭,消息循环结束。
2.根据权利要求1所述的提高NB-IoT 单灯控制器通信成功率的方法,其特征在于上述步骤3)中包含如下步骤:
31)以路段为单位提交所有NB-IoT 单灯控制器群发任务至后台任务线程的消息队列中;
32)后台任务线程接收到NB-IoT 单灯控制器群发任务后,再从系统线程池中分配独立的子线程,处理每个路段的单灯控制器错峰下发任务。
3.根据权利要求1所述的提高NB-IoT 单灯控制器通信成功率的方法,其特征在于上述步骤4)中包括如下步骤:
41)应用层提交单个路段的单灯控制器群发命令请求,其中包含待发单灯控制器ID 列表;
42)监控平台软件根据跳跃因子pf、待发单灯控制器ID 数组a、待发单灯控制器ID 总数tn 及公式N={a[0],a[pf%tn],a[(pf×2)%tn],…,a[(pf×n)%tn]},n=0,1,2,3,…,tn-1 获得经过错峰处理后的发送序列N,再根据并发点数pn 将发送序列N 均分成[(num(N)+pn-
1)/pn]个子序列,然后按顺序分批下发各个子序列;每个批次下发完成,停留指定的并发间隔时间后,再进行下一批次的群发操作,直至所有子序列批次发送完毕;
43)群发查询命令,需在分批发送之前将单灯控制器ID 列表添加到通信等待列表中,并记录群发起始时间,由后台任务线程跟踪批量查询超时或完成事件。
4.根据权利要求3所述的提高NB-IoT单灯控制器通信成功率的方法,其特征在于上述步骤43)中包括如下步骤:
431)用哈希表记录批量查询等待项中每一个单灯控制器的查询应答状态,其键值为布尔型变量,True为已收到应答,False为未收到应答;
432)循环获取等待列表中的所有批量查询等待项;
433)根据批量查询等待项中的群发起始时间判断接收等待时间是否已到,若为是且哈希表中存在未收到应答项,则生成批量查询超时事件,同时将此批量查询等待项从查询等待列表中移除;
434)根据单灯控制器查询应答数据到达消息,在批量查询等待列表中查询包含此数据帧单灯控制器串号的等待项,标记对应等待项中相同串号的应答标志为True,并检查其他串号的应答标志是否都已置位,若如是,则生成批量查询完成事件,并将当前批量查询等待项从等待列表中移除。
5.根据权利要求1所述的提高NB-IoT单灯控制器通信成功率的方法,其特征在于上述步骤7)心跳执行策略为:
71)用结构体封装每个单灯控制器的心跳执行策略,包括单灯控制器ID、单灯控制器串号、通信命令类型、执行频次、响应时段;
72)从数据库表中加载执行策略并存放于内存哈希表中,哈希表的键名为单灯控制器串号,值为每个单灯控制器的执行策略结构体对象;
73)收到新的心跳包时,根据单灯控制器串号查找到对应的执行策略,若有,则按照执行策略单点下发通信命令。

说明书全文

一种提高NB-IoT 单灯控制器通信成功率的方法

[0001]

技术领域

[0002] 本发明涉及室外照明的单灯控制系统的技术领域,尤其涉及采用NB-IoT 通信的单灯控制系统技术领域。
[0003]

背景技术

[0004] 当前很多城市的路灯管理采用了单灯控制系统,进一步提升了科学化、精细化管理平,达到了节能减排的目的。NB-IoT 窄带物联网作为运营商大推广的新的物联网通信技术,也已在单灯控制系统中得到应用。
[0005] 但将NB-IoT 技术应用到单灯控制场合,目前还存在以下几个问题:1)安装于路灯上的单灯控制器的网络通信要求高并发和低延时,但NB-IoT 技术设计的初衷是应用在低通信频率、小数据量的应用场景,如远程抄表、井盖防盗等。由于NB 基站带宽的限制,高并发会导致NB 基站通信阻塞,命令及数据不能及时有效传递;2)NB 通信网络固有的低功耗休眠特征,会出现命令接收延时甚至丢失等问题。
[0006]

发明内容

[0007] 本发明提供了一种提高NB-IoT 单灯控制器通信成功率的方法,目的是在不增加NB 基站部署数量的前提下,大大提高单灯控制器的通信成功率。
[0008] 一种提高NB-IoT 单灯控制器通信成功率的方法,包括如下步骤:1)监控平台软件判断是否有新的路段单灯群发任务。若为是,则执行下一步;若为否,则判断是否收到新的单灯控制器心跳;
2)监控平台软件对发送任务中的设备列表按照单灯控制器的灯杆序号进行排序;
3)跳选重组,生成错峰发送批次;
4)群发当前错峰批次的通信命令至单灯控制器;
5)设置延时,然后判断所有错峰批次是否都已发完。若为是,则进行退出消息循环的判断;若为否,则返回步骤4)进行下一错峰批次的发送;
6)对步骤1)中是否收到新的单灯控制器心跳进行判断,若为否,则进行退出消息循环的判断;若为是,则查找单灯控制器的心跳执行策略是否存在,若存在,执行下一步;若不存在,则进行退出消息循环的判断;
7)若存在心跳执行策略,则分别下发包括查询工况、查询参数、开关灯控制、设置参数的命令,继而再进行退出消息循环的判断。
[0009] 8)监控平台软件关闭,消息循环结束。
[0010] 比较好的是,本发明的步骤3)包括如下步骤:31)以路段为单位提交所有NB-IoT 单灯控制器群发任务至后台任务线程的消息队列中;
32)后台任务线程接收到NB-IoT 单灯控制器群发任务后,再从系统线程池中分配独立的子线程,处理每个路段的单灯控制器错峰下发任务。
[0011] 比较好的是,本发明的步骤4)包括如下步骤:41)应用层提交单个路段的单灯控制器群发命令请求,其中包含待发单灯控制器ID 列表;
42)监控平台软件根据跳跃因子pf、待发单灯控制器ID 数组a、待发单灯控制器ID 总数tn 及公式N={a[0],a[pf%tn],a[(pf×2)%tn],…,a[(pf×n)%tn]},n=0,1,2,3,…,tn-1 获得经过错峰处理后的发送序列N,再根据并发点数pn 将发送序列N 均分成[(num(N)+pn–1)/pn]个子序列,获得经过错峰处理后的发送序列N,然后按顺序分批下发各个子序列。每个批次下发完成,停留指定的并发间隔时间后,再进行下一批次的群发操作,直至所有子序列批次发送完毕;
43)群发查询命令,需在分批发送之前将单灯控制器ID 列表添加到通信等待列表中,并记录群发起始时间,由后台任务线程跟踪批量查询超时或完成事件。
[0012] 比较好的是,本发明的步骤43)中包括如下小的步骤:431)用哈希表记录批量查询等待项中每一个单灯控制器的查询应答状态,其键值为布尔型变量,True 为已收到应答,False 为未收到应答;
432)循环获取等待列表中的所有批量查询等待项;
433)根据批量查询等待项中的群发起始时间判断接收等待时间是否已到,若为是且哈希表中存在未收到应答项,则生成批量查询超时事件,同时将此批量查询等待项从查询等待列表中移除;
434)根据单灯控制器查询应答数据到达消息,在批量查询等待列表中查询包含此数据帧单灯控制器串号的等待项,标记对应等待项中相同串号的应答标志为True,并检查其他串号的应答标志是否都已置位。如是,则生成批量查询完成事件,并将当前批量查询等待项从等待列表中移除。
[0013] 比较好的是,本发明步骤7)心跳执行策略为:71)用结构体封装每个单灯控制器的心跳执行策略,主要包括单灯控制器ID、单灯控制器串号、通信命令类型、执行频次、响应时段;
72)从数据库表中加载执行策略并存放于内存哈希表中,哈希表的键名为单灯控制器串号,值为每个单灯控制器的执行策略结构体对象;
73)收到新的心跳包时,根据单灯控制器串号查找到对应的执行策略。若有,则按照执行策略单点下发通信命令。
[0014] 通过以上的处理过程和步骤,本发明实现了监控平台软件的错峰和心跳响应机制。错峰的目的是尽量减少单个NB 基站同一时间内接收的数据包个数,降低NB 基站的处理负担,防止通信堵塞或数据丢失。NB-IoT 单灯控制器会周期性上传的心跳包,监控平台软件收到心跳包时,通信链路质量相对较好,监控平台软件设置在此时进行自动响应处理,可主动执行工况查询、参数查询、参数修改、开关灯控制等命令下发操作。
[0015] 本发明相对现有技术,具有以下有益效果:针对NB-IoT 通信的单灯控制系统,根据城市路灯的分布特点及NB-IoT 技术的限制特性,在监控平台软件中采用错峰机制和心跳响应机制,大大提高了NB 单灯控制器的通信成功率。
[0016]附图说明
[0017] 图1是本发明的监控平台软件错峰及心跳响应机制实现的流程图
[0018] 图2是本发明的监控平台软件错峰下发机制实现的示意图。
[0019]

具体实施方式

[0020] 若要实现错峰下发及心跳响应功能,应在监控平台软件中提前完成以下配置操作:1)将NB-IoT 单灯制器根据所属灯杆的位置进行排序编号(自西向东、从北至南、从小到大),生成其唯一的路段序号;2)设置错峰下发参数:并发点数、并发间隔、跳跃因子和群查等待时间等。
[0021] 如图1 所示,一种提高NB-IoT 单灯控制器通信成功率的方法,包括如下步骤:1)监控平台软件判断是否有新的路段单灯群发任务。若为是,则执行下一步;若为否,则判断是否收到新的单灯控制器心跳;
2)监控平台软件对发送任务中的设备列表按照单灯控制器的灯杆序号进行排序;
3)跳选重组,生成错峰发送批次;
4)群发当前错峰批次的通信命令至单灯控制器;
5)设置延时,然后判断所有错峰批次是否都已发完。若为是,则进行退出消息循环的判断;若为否,则返回步骤4)进行下一错峰批次的发送;
6)步骤1)中判断是否收到新的单灯控制器心跳,结果为否,则进行退出消息循环的判断;结果为是,则查找单灯控制器的心跳执行策略是否存在。若存在,执行下一步;若不存在,则进行退出消息循环的判断;
7)若存在心跳执行策略,则分别下发包括查询工况、查询参数、开关灯控制、设置参数的命令,继而再进行退出消息循环的判断。
[0022] 8)监控平台软件关闭,消息循环结束。
[0023] 本发明的步骤3)包括如下步骤:31)以路段为单位提交所有NB-IoT 单灯控制器群发任务至后台任务线程的消息队列中;
32)后台任务线程接收到NB-IoT 单灯控制器群发任务后,再从系统线程池中分配独立的子线程,处理每个路段的单灯控制器错峰下发任务。
[0024] 本发明的步骤4)包括如下步骤:41)应用层提交单个路段的单灯控制器群发命令请求,其中包含待发单灯控制器ID 列表;
42)监控平台软件根据跳跃因子pf、待发单灯控制器ID 数组a、待发单灯控制器ID 总数tn 及公式N={a[0],a[pf%tn],a[(pf×2)%tn],…,a[(pf×n)%tn]},n=0,1,2,3,…,tn-1 获得经过错峰处理后的发送序列N,再根据并发点数pn 将发送序列N 均分成[(num(N)+pn–1)/pn]个子序列,然后按顺序分批下发各个子序列。每个批次下发完成,停留指定的并发间隔时间后,再进行下一批次的群发操作,直至所有子序列批次发送完毕;
43)群发查询命令,需在分批发送之前将单灯控制器ID 列表添加到通信等待列表中,并记录群发起始时间,由后台任务线程跟踪批量查询超时或完成事件。
[0025] 本发明的步骤43)包括如下小的步骤:431)用哈希表记录批量查询等待项中每一个单灯控制器的查询应答状态,其键值为布尔型变量,True 为已收到应答,False 为未收到应答;
432)循环获取等待列表中的所有批量查询等待项;
433)根据批量查询等待项中的群发起始时间判断接收等待时间是否已到,若为是且哈希表中存在未收到应答项,则生成批量查询超时事件,同时将此批量查询等待项从查询等待列表中移除;
434)根据单灯控制器查询应答数据帧到达消息,在批量查询等待列表中查询包含此数据帧单灯控制器串号的等待项,标记对应等待项中相同串号的应答标志为True,并检查其他串号的应答标志是否都已置位。如是,则生成批量查询完成事件,并将当前批量查询等待项从等待列表中移除。
[0026] 本发明步骤7)心跳执行策略为:71)用结构体封装每个单灯控制器的心跳执行策略,主要包括单灯控制器ID、单灯控制器串号、通信命令类型、执行频次、响应时段;
72)从数据库表中加载执行策略并存放于内存哈希表中,哈希表的键名为单灯控制器串号,值为每个单灯控制器的执行策略结构体对象;
73)收到新的心跳包时,根据单灯控制器串号查找到对应的执行策略。若有,则按照执行策略单点下发通信命令。
[0027] 图2 所示,为本发明错峰下发的实施例
[0028] 其中,①~⑩为安装于灯杆上的NB-IoT 单灯控制器(①~⑤在NB 基站1 覆盖范围内,⑥~⑩在NB 基站2 覆盖范围内)。在未采用错峰机制的情况下,如果要执行命令下发操作,一般是对整个路段上的单灯控制器进行连续发送。而采用本发明的方法,进行错峰下发,其命令下发过程为:(1)根据并发点数5 和跳跃因子3 计算出错峰下发批次{①、④、⑦、⑩、③}和{⑥、⑨、②、⑤、⑧};
(2)下发错峰批次{①、④、⑦、⑩、③};
(3)根据并发间隔(1 秒)进行延时;
(4)下发错峰批次{⑥、⑨、②、⑤、⑧}。
[0029] 本发明采用上述错峰下发机制后,NB基站1和NB基站2的瞬时处理压力分别为未采用错峰下发机制的3/5 和2/5。此外,用户可根据现场实际情况,灵活调整错峰下发参数,以得到更好的错峰下发效果,减轻NB基站的数据阻塞或丢包的概率,大大提高了通信成功率。
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