通信设备和网络，以及通信方法

通信设备和网络，以及通信方法
【专利摘要】公开了一种通信设备200。通信设备200包括主通信单元202和辅助通信单元204。主通信单元202可以在其中能够建立主通信信道以供与远程控制站102通信的运行状态和其中主通信单元202不能与远程控制站102通信的非运行状态之间运行，并且辅助通信单元204可被配置在运行状态，以供建立辅助通信信道用于与远程控制站102通信。主和辅助通信信道分别包括主和辅助无线电链路。通信设备200进一步包括用于根据触发信号切换主通信单元202在非运行状态和运行状态之间的控制器208，其中处于运行状态的辅助通信单元204相比处于运行状态的主通信单元202需要更低的运行功率。还公开了通信网络和通信方法。
【专利说明】通信设备和网络，以及通信方法发明领域
[0001 ] 本发明涉及通信设备、通信网络和通信的方法。
[0002]背景
[0003]在需要进行自主的现场监测和控制的关键任务应用中，部署基于卫星的通信设备被越来越多的关注，因为它们可以很方便的从控制和监控站102进行管理，如图1中所示，其中解说了通信网络100，在其中部署了连接到数据采集设备302的一个这种通信设备104。数据采集设备302所生成的数据由所述通信设备104通过卫星通信链路转发到控制和监控服务器102，所述卫星通信链路由主通信卫星310和主地球站312建立。应用示例包括海事、油气、环境监测、重型设备部门等领域。
[0004]然而当在典型部署区域运行通信设备104时，会出现一个困难和棘手的情况，因为上述区域通常在偏僻的地方，那里的电力供应可能稀缺。而且，安装新的电力供应来解决这个问题非常有挑战性，并且不合算。
[0005]因此，本发明的目标在于处理现有技术的至少一个问题，和/或提供一个在该领域中有用的选择。


【发明内容】

[0006]根据本发明的第一个方面，提供一种通信设备，其包括主通信单元，该主通信单元可以运行在其中能够建立主通信信道以供与远程控制站通信的激活状态和其中主通信单元不能与远程控制站通信的非激活状态之间，该主通信信道包括主无线电链路；辅助通信单元，该辅助通信单元可被配置处于运行状态以供建立与远程控制站通信的辅助通信信道，该辅助通信信道包括辅助无线电链路；控制器，用于取决于触发信号而在非激活状态和激活状态之间切换主通信单元；其中处于运行状态中的辅助通信单元和处于激活状态中的主通信单元相比，需要较低的运行功率。
[0007]因为具有较低的运行功率需求，辅助通信单元可以被配置作为默认监视信道，其中会消耗更多的电力主通信单元被默认切换到非激活状态，并在必要的时候由控制器"唤醒〃。以此方式，可以实现节约大量的电力。
[0008]如果通信设备被部署在对电源的方便传入很困难的偏僻区域这特别重要。所述辅助通信单元可以被配置为用于窄带通信，而所述主通信单元可以被配置为宽带配置。这就减少了辅助通信单元的功耗需求。因为昂贵的主通信单元并不会很频繁的运行，由减少的设备损耗引起的设备的长期维修费用也会降低。
[0009]优选地，主无线电链路和/或辅助无线电链路可以包括基于地面的链路或基于卫星的链路，以便设备可以通过不同类型的通信链路进行联系。进一步，主通信信道和/或辅助通信信道可包括地面链路。
[0010]进一步，可以通过辅助无线电链路接收来自远程控制站点的触发信号，以降低运行所述通信设备的功率需求。还优选地，所述通信设备可进一步包括用于和至少一个数据采集设备进行通信的副通信信道，以便触发信号通过副通信信道被接收到。
[0011]而且，副通信信道可以是有线通信信道和无线通信信道中的至少一个。更优选的，所述主通信单元可被配置为经由副通信信道接收遥测数据，以供通过主通信信道传输给远程控制站点。此外，所述控制器或可以被配置为对触发信号作出响应，经由副通信信道，从至少一个数据采集设备检索遥测数据。
[0012]优选地，主通信单元的运行状态可包括其中主通信单元可在任何时间向和从远程控制站传送和接收数据的激活状态，以及其中主通信单元只被间隔的供电以用于与远程控制站通信的嗅探状态。
[0013]优选地，辅助通信单元的运行状态可包括其中辅助通信单元可在任何时间向和从远程控制站传送和接收数据激活状态，以及其中辅助通信单元只被间隔的供电以用于与远程控制站通信的嗅探状态。进一步，辅助通信单元可通常被配置处于嗅探状态。
[0014]根据本发明的第二个方面，提供通信网络，其包括:包括主无线电链路的主通信信道，包括辅助无线电链路的辅助通信信道，通信设备，和远离所述通信设备的远程控制站。所述通信设备包括主通信单元、辅助通信单元和控制器。主通信单元可以在其中能建立主通信信道用于与远程控制站通信的运行状态和其中主通信单元不能与远程控制站通信的非运行状态之间运行。辅助通信单元可以被配置处于运行状态以供建立用于与远程控制站通信的辅助通信信道，同时控制器取决于触发信号在非运行状态和运行状态之间切换主通信单元。运行状态中的辅助通信单元比运行状态中的主通信单元需要更低的运行功率。
[0015]优选地，主无线电链路可包括电信卫星，并且在适当的时候，辅助无线电链路可任选地使用与主无线电链路相同的电信卫星。
[0016]根据本发明的第三个方面，提供通信设备与远程控制站之间的通信方法，所述通信设备包括可在运行状态和非运行状态间运行的主通信单元，和可配置处于运行状态的辅助通信单元。当辅助通信单元处于运行状态，该方法包括建立辅助通信单元与远程控制站之间的辅助通信信道，所述辅助通信信道包括辅助通信链路。该方法还包括接收触发信号，以及将主通信单元从其中主通信单元不能与远程控制站通信的非运行状态切换到运行状态。此外，当主通信单元处于运行状态，该方法进一步还包括在主通信单元与远程控制站之间建立主通信信道，所述主通信信道包括主通信链路。运行状态中的辅助通信单元比运行状态中的主通信单元需要更低的功率。
[0017]优选地，触发信号可通过辅助通信信道接收。更优选的是，数据可能通过主通信信道被发送给远程控制站。
[0018]根据本发明的第四个方面，提供通信设备与远程控制站之间的通信方法。所述通信设备包括可在其中能建立主通信信道用于与远程控制站通信的运行状态和其中主通信单元不能与远程控制站通信的非运行状态之间运行的主通信单元，和辅助通信单元。该方法包括在所述辅助通信单元与远程控制站之间建立辅助通信信道，经由辅助通信信道传送触发信号给所述通信设备，在主通信单元与远程控制站之间建立主通信信道，和经由主通信信道接收来自通信设备的数据。所述辅助通信信道和主通信信道分别包括辅助无线电链路和主无线电链路。
[0019]显然，和本发明一个方面相关的特性也可以适用于本发明的其它方面。
[0020]参考以下描述的实施例，本发明的这些和其它方面特性将显见及被阐明。
[0021]附图简述
[0022]以下参考附图揭示本发明的实施例，在其中:
[0023]图1解说其中传统通讯设备被示出正根据现有技术与控制和嗅探服务器通信的通信网络；
[0024]图2是根据本发明的第一个实施例的通信设备的示意图；
[0025]图3是描绘图2中通信设备可运行的不同模式的图表；
[0026]图4示出包括图2中通信设备以及控制和监控站的通信网络；
[0027]图5是图4的控制和监控站与通信设备通信的方法的流程图；以及
[0028]图6是图4的通信设备与控制和监控站通信的方法的流程图。
[0029]优选实施方案的详细说明
[0030]图2示出根据本发明的第一个实施例的通信设备200(以下称设备)的示意图。设备200包括在电气上和通信上全都与处理器单元208连接的主通信单元202，辅助通信单元204，和接口 1/0(输入/输出)单元206。为技术人员已知的任何类型的合适的计算机总线(未示出)可以用于互连处理器单元208、主通信单元202和辅助通信单元204以及I/O接口单元206。应当理解任何被采用的计算机总线被配置为允许处理器单元208和与之连接的不同单元202、204、206之间的双向通信。
[0031]进一步，设备200还包括用于分配和控制由专用电源(未示出)提供的电功率给处理器单元208的功率管理单元210，主通信单元202和辅助通信单元204、以及接口 I/O单元206。电源从外部连接到设备200，并且以设备200所部属地点可实现的能量资源类型为基础实现(例如:主电力线、诸如干电池或湿电池等基于化学的电源，或太阳能等绿色能源)。
[0032]包括对应的射频发射机和接收机(未示出)的主通信单元202被配置为运行在激活状态、嗅探状态或非激活状态，稍后将阐述所有这些状态。在激活状态，根据此实施例，主通信单元202被布置为设备200建立主通信信道，并且该信道包括宽带卫星通信能力(即高平均数据吞吐量)，这可能是双向或单向通信。因此，主通信单元202是电力资源相当密集的(即高功率消耗)。取决于主卫星系统的类型，主通信单元202被布置与包括卫星通信模块的主通信单元202通信，该卫星通信模块基于从包括以下各项(但不限于)构成的组选出的任何遵循宽带卫星电信服务运行:国际海事卫星组织宽带全球区域网络(BGAN)，国际海事卫星组织全球发布Ka波段，例如Thuraya IP的GEO移动无线电(GMR-1)，或任何现有/未来的移动卫星服务(MSS)或固定卫星服务(FSS)。
[0033]此外,主通信单元202还包括存储单元(未示出)，其为在主通信单元202接收到的数据或者将通过主通信单元202传输的数据提供了数据缓冲区域。存储设备可使用任何类型的已知的存储技术实现。
[0034]关于在激活状态、嗅探状态或者非激活状态下可以类似运行的辅助通信单元204，它被配置为提供低功率卫星传输能力，然而这与主通信单元202所提供的能力相独立。辅助通信单元204还包括对应的射频发射机和接收机(未示出)。特别是，辅助通信单元204被配置在嗅探状态以建立辅助通信信道用于接收触发信号来控制主通信单元202促成高数据吞吐量传输。应当理解，与主通信单元202相比，辅助通信单元204在较低的平均数据吞吐量下通信，并且需要较低的运行功率。基于要与辅助通信单元204保持通信的辅助卫星系统，辅助卫星单元204是基于从包括以下各项(但不限于)构成的组选出的任何遵循窄带卫星通信服务运行的卫星通信模块:国际海事卫星组织D/D+、国际海事卫星组织I satM2M、天波I satData Pro、铱星短促发数据、Orbcomm,或任何现有或未来被技术人员认为适用于窄带卫星电信的服务。
[0035]进一步，辅助通信单元204还包括为在辅助通信单元204接收到的数据或者随后将被辅助通信单元204传送的数据充当数据缓冲区的存储设备(未示出)。与主通信单元202类似,辅助通信单元204的存储设备可使用已知的存储技术实现。
[0036]接口 I/O单元206包括一个或多个输入/输出端口用于对接一个或多个数据采集设备302。
[0037]处理器单元208包括通用微处理器(未示出)，其负责协调各项功能性和设备200的运行。通过计算机总线，运行指令/命令由处理器单元208发送到任何期望的单元(例如辅助通信单元204)用于执行特定任务。
[0038]如以上段落所述，主和辅助通信单元202、204被分别配置为运行在任何下列独立状态:⑴.“激活状态”，⑵.〃嗅探状态"，和⑶.〃非激活状态"，激活状态和嗅探状态被认为是每个单元202、204的“运行状态”，而非激活状态被认为是“非运行状态”。
[0039]〃激活状态〃指示通信单元202、204各自已经上电(即有关其射频发射机和接收机)，准备好数据传输或接收运行。另一方面，〃嗅探状态〃意味着每个通信单元202、204在操作上被配置为基于低占空比接收模式用于在各种预定义时间间隔开机(RF接收机)，以便来自控制和监控站102的请求/事件能被接收。换句话说，用于单元202、204的射频发射机在这种状态下一般断电。最后，〃非激活状态〃标志着通信单元202、204各自被简单地断电(对于射频发射机和接收机两者)，以节约能源。
[0040]重要的是，辅助通信单元204在运行状态时比在相同运行状态(例如，〃激活〃对〃激活〃，或〃嗅探〃对〃嗅探〃)的主通信单元202需要明显更低的运行功率。
[0041 ] 因此，基于主和辅助通信单元202和204被配置所处的不同状态下的相异组合，设备200可以有利地在三种模式下运行。它们分别被称为“传送模式”、“睡眠模式”和“低功率待机模式”。每种模式的详细信息在后续进一步给出，并且参照主通信单元202和辅助通信单元204进行描述:
[0042](I).〃 传送模式〃:
[0043](a).在此模式下，主通信单元202和辅助通信单元204 二者或者其中之一被配置为激活状态。
[0044](b).特别是，主通信单元202和辅助通信单元204 二者或者其中之一被配置为连续传送和/或接收任何可用数据(例如，使用基于频分多址或者码分多址的传输方案)，或者为所有可用的相邻时隙执行相同运行(例如，当使用基于时间分多址技术的传输方案时)。应当理解，主和辅助通信单元202、204的传输方案不需要相同。在此模式下，当运行主通信单元202时，设备200的功率消耗较高，特别是如果主通信单元202处于激活状态以提供传送(例如，上行链路)和接收(例如，下行链路)阶段的最佳数据吞吐量。这种模式可部署为单向或双向数据传输。对于技术人员显见的是平均数据传输速率对于数据上行链路和下行链路可能是异步的，性能取决于可用的数据带宽。
[0045](2).“睡眠模式”
[0046](a).在此模式下，参照图3，主通信单元202和辅助通信单元204被分别配置为嗅探状态和非激活状态，或者主通信单元202和辅助通信单元204 二者被配置为嗅探状态，意味着主通信单元202和辅助通信单元204的两个射频发射机全部或者一个断电，并且主通信单元202和辅助通信单元204的两个射频接收机在预定义的时间间隔(根据预定义的占空比，其可被传送自控制和监控站102的命令改变)被周期性的“唤醒”(即上电)，以便接收通知数据通信请求的任何传入警报。
[0047]在此模式下，设备200比在〃传送模式〃耗电少，并且如果满足下列条件之一可以被触发进入〃传送模式〃，:
[0048](i).收到通知数据通信请求的传入警报(从控制和监控站102)，并且处理器单元208触发主通信单元202和辅助通信单元204 二者或者其中一个从嗅探状态进入激活状态；
[0049](ii).在处理器单元208中编程的预设计时器，其使触发信号被唤醒以触发主通信单元202和辅助通信单元204 二者或者其中一个进入激活状态；或者
[0050](iii).来自经由接口 I/O单元206直接或者间接地连接到设备200的数据采集设备302中一个的触发信号(见图4)导致处理器单元208传送触发信号，以触发主通信单元202和辅助通信单元204 二者或者其中一个进入激活状态。
[0051](3).〃低功率待机模式〃
[0052](a).这个模式被定义为，当主通信单元202处于非激活状态(即断电)并且辅助通信单元204处于嗅探状态，意味着辅助通信单元204的射频发射机断电，并且辅助通信单元204的射频接收机按预定义的时间间隔(根据预定义的占空比，其可被传送自控制和监控站102的命令改变)被周期性的“唤醒”(即上电)，以便接收通知对数据通信请求的任何传入警报。在这个〃低功率待机模式〃下，设备200比在〃睡眠模式〃下从功率管理单元210获取的功率更小，但仍具有时间响应来响应通过辅助通信单元204的无线触发信号.
[0053]换句话说，若主通信单元202和辅助通信单元204 二者处于非激活状态，触发主通信单元202和辅助通信单元204 二者或者其中一个进入激活状态的唯一方法是通过处理器单元208中编程的预设定时器，或者数据采集设备302传送到接口 I/O单元206的触发信号。
[0054]虽然如果主通信单元202和辅助通信单元204都处于非激活状态这是可行的，从而使设备200从功率管理单元210获取最少的功率,然而主通信单元202或辅助通信单元204随后不能接收来自控制和监控服务器102的任何空中信号。因此，设备200的时间响应会给具有严格运行时序要求的任务关键型应用造成问题。
[0055]因此相应地，本实施例的设备200被配置成当它处于〃低功率待机模式〃时处理器单元208控制主通信单元202进入非激活状态，而辅助通信单元204被指令进入嗅探状态(即只有射频接收机被定期上电)以保留一种手段，通过该手段，设备200可与其它设备在通信上联系。
[0056]总之，与主和辅助通信单元202、204的不同状态的各种排列组合引起的设备200的对应模式，被清晰的列在图3中的图表中。
[0057]图4是包括通信设备200的通信网络400，该通信设备200安装在远离控制和监控站102的地方，并且还可以通过双向副通信信道402经由接口 I/O单元206与多个传感器单元或者数据采集设备302 (有线和/或无线)可通信地耦合。副通信信道402可以使用技术人员认为合适的任何已知方式实现。为说明简单起见，图中只显示一个数据采集设备302。通信网络400包括控制和监控站102、辅助卫星网关304、辅助地球站306，辅助通信卫星308和设备200之间基于卫星的辅助通信信道。辅助通信信道包括控制和监测站102和辅助卫星网关304之间的第一地面链路1000a，在辅助卫星网管和辅助地球站306之间的第一内部辅助链路1000b，在辅助地球站306和辅助通信卫星308之间的第一辅助卫星链路1000c，在辅助通信卫星308和设备200之间的第二辅助卫星链路1000d。应当理解，在此实施例中，在控制和监测站102和辅助卫星网关304之间的通信链路100a可以是无线链路或有线链路，或者两者皆有。进一步应当理解，辅助通信信道包括无线链路(例如第二辅助卫星链路100d)和有线(例如第一地面链路1000a)链路的组合，虽然辅助通信信道可能完全是无线的。
[0058]通信网络400进一步包括:在设备200、主通信卫星310、主地球站312、主卫星网关314和控制和监控站102之间形成的主通信信道。主通信信道包括在设备200和主通信卫星310之间的第一主卫星链路2000a，在主通信卫星310和主地球站312之间的第二主卫星链路2000b，在主地球站312和主卫星网关314之间的第一内部主链路2000c，以及在主卫星网关314和控制和监控站102之间的第二地面链路2000d。应当理解，在这个实施例中，主通信信道还包括无线链路(例如主卫星链路2000a)和有线(例如第二地面链路2000d)链路的组合，虽然主通信信道可能完全是无线的。
[0059]应当理解，设备200位于距离控制和监控站102很远的地点，从而需要大量的通信基础设施，以使得设备200与控制和监控站102之间能够通信。如前面所解释，设备200耦合到为控制和监控站102获取数据的大量数据采集设备302。尤其是，对于本实施例，数据采集设备302产生的遥测数据符合SCADA(监督、控制和数据采集)标准。因此，这些遥测数据以标准的分组格式呈现，并且在需要的时候(例如在一天中不同的预定义时间)经由接口 I/O单元206可被设备200检索。控制和监控站102可请求数据采集设备302发送某些所需数据(例如，油井的状态报告)或者数据采集设备302可能不得不将数据发送到控制和监测站102 (例如，当检测到异常读取时)并且需要通知控制和监控站102。由于具有更高的带宽，来自数据采集设备302的数据传输主要通过主通信信道(即，使用主通信单元202)。然而，当主通信单元202或者主通信信道有故障时，或者当数据量太小以致用主通信信道传送不经济并且所传送数据本质上时间要求不严格时，也可以采用辅助通信信道传送数据到控制和监控站102。
[0060]因此，设备200可能不需要连续地与控制和监控站102通信，并且为节省功率，设备200通常运行在〃低功率待机模式〃，其中主通信单元202被配置为非激活状态，而辅助通信单元204被配置为嗅探状态，以保持设备200和控制和监控站102之间的通信链路。在这个实施例中，设备200被配置在定义为配置处理器单元208对(本地/远程)的事件做出反应和响应的“事件驱动模式”中运行。在这个实例中，对应于触发信号(例如，唤醒分组)的事件传送自控制和监控站102远程，或者被数据采集设备302发起。
[0061]当控制和监控站102 (经编程的或当管理员发起时)需要传送执行命令到数据采集设备302，或者从数据采集设备302检索数据(例如，轮询请求)，触发信号经由辅助通信信道发送给辅助通信单元204，辅助通信信道最好采用天波IsatData Pro的卫星服务建立。这通过建立第一地面链路100a完成，触发信号通过该链路发送到辅助卫星网关304，并通过第个内部辅助链路100b发送到辅助地球站306，用于通过辅助卫星第卫星链路100c到辅助通信卫星308的传输。随后，辅助通信卫星308，通过第二辅助卫星链路100d把触发信号中继到设备200的辅助通信单元204的，其使用天波IsatData Pro的卫星服务建立。
[0062]一收到触发信号，辅助通信单元204就将触发信号转发到处理器单元208。因此，处理器单元208使主通信单元202从非激活状态离开进入激活状态，以建立与控制与监控站102的主通信信道。
[0063]如果触发信号中包含其他命令，处理器单元208执行的命令中指定的任务。例如，如果触发信号包含用于数据采集设备302的执行命令(例如，切换阀门)，它们在接口 I/O单元206上被传送给数据采集设备302，并被执行。随后，执行命令后，由数据采集设备302生成确认信号，并将其返回给处理器单元208处理成输出数据。另一方面，如果触发信号是对于来自数据采集设备302的任何特定数据(如温度测量数据)的轮询请求，在数据被处理成合适的输出数据格式之前，处理器单元208通过接口 I/O单元206检索从数据采集设备302请求的数据。
[0064]通过已建立的主通信信道，输出数据被中继给控制和监控站102。具体来说，这包括:经由第一主卫星链路2000a，将输出数据从主通信单元202发送到主通信卫星310。接下来，经由第二主卫星链路2000b，主通信卫星310将输出数据转发给主地球站312。从那里，经由第一内部主链路2000c，输出数据被发送到主卫星网关314且在此处在被经由第二地面链路2000d传送给控制和监控站102之前受到信号处理(例如解调/协议转换)。在这个实施例中，通信信道优选地使用国际海事卫星BGAN卫星服务建立。
[0065]当控制和监控站102已成功收到输出数据时，在控制和监控站102和设备200各自端口拆除主通信信道(例如释放相关的链路状态信息)。随后，在设备200端，主通信单元202将主通信单元202切换回非激活状态以节省功率，同时辅助通信单元204继续处于嗅探状态，监控由控制和监控站102传送的其它触发信号。重复以上有关设备200响应触发信号的操作，用于通过辅助通信信道被辅助通信单元204接收到的任何未来的触发信号。
[0066]与图4、图5和图6相关，展现用于促成设备200和控制和监控站102彼此通信的相应方法。特别是，图5描绘勾勒出通过控制和监控站102与设备200通信的方法500步骤的流程图。在步骤502，控制和监控站102通过辅助通信信道，向设备200的辅助通信单元204传送触发信号。控制和监控站102等待设备200以通过主通信单元202发起主通信信道的建立，信道建立在步骤504完成。再接下来的步骤506，控制和监控站102开始接收设备200在主通信信道上传送的输出数据。最后，在步骤508，当输出数据被成功收到时，由控制和监控站102拆除(通过释放其上保存的相关链路状态信息)主通信信道。
[0067]相应地，图6描绘勾勒出用于通过设备200与控制和监控站102通信的方法600步骤的另一流程图。在步骤602，设备200在辅助通信单元204检测触发信号，该信号由控制和监控站102通过辅助通信信道传送。在接下来的步骤604，设备200激活主通信单元202，以使得它一旦检测到触发信号，就从非激活状态切换至激活状态。此外，在步骤606中，设备200还通过主通信单元202，开始建立与控制和监控站102的通信信道。并发地，设备200执行触发信号中指定的任务，或者向数据采集设备302发送执行命令，或从数据采集设备302检索所需数据。从数据采集设备302检索的数据被格式化成输出数据，并在下一步骤608中通过主通信信道传送给控制和监控站102。当控制和监控站102已经成功收到所有输出数据时，设备200实现拆除主通信信道(通过释放存储在主通信单元202上的相关链路状态信息)，而且在最终步骤610中，处理器单元208把主通信单元202切换回非激活状态。辅助通信单元204维持在嗅探状态以监视新的触发信号。
[0068]以下将描述本发明更多实施例。为简洁起见，不会重复各实施例中共有的相似元素、功能性和运行的描述；取而代之将参照相关实施例的相似部分。
[0069]现在描述第二个实施例。此实施例中的设备200和第一个实施例的不同仅在于与通信单元204建立的辅助通信信道包括窄带地面广播，而不是基于卫星的通信链路。主通信单元202仍然提供宽带基于卫星的通信链路作为主通信信道。其结果是，辅助通信单元204可用通信模块(包括基带处理器)实现，该通信模块模块使用任何已知的基于地面的通信标准或等效标准(如，GSM/GPRS、CDMA.3G和4G-LTE蜂窝通信，或诸如WiF1、WiMax、Zigbee的无线局域网标准，或类似的标准)运行。
[0070]参考图4，与第一实施例中阐述的相对，触发信号由控制和监控站102经由第二辅助通信信道传送。更具体地说，控制和监控站102启动到辅助地面网关316的连接，建立触发信号通过其发送的第三地面链路3000a。因此，在经由第二内部辅助链路3000b转发给相关地面网络318之前，在辅助地面网关316处对触发信号进行信号处理。随后，触发信号从地面网络318传送，并经由辅助地面链路3000c在辅助通信单元204处被设备200接收。因此，在这个实施例中，第二辅助通信信道包括第三地面链路3000a，第二内部辅助链路3000b，和辅助地面链路3000c。对于技术人员显见的是辅助通信单元204使用公共的无线电标准与地面网络318通信。
[0071]从此到设备200经由主通信信道(B卩，第一主卫星链路2000a、第二主卫星链路2000b、第一内部主链路2000c和第二个地面链路2000d)的输出数据的传送，触发信号的接收和处理遵循在第一实施例中的描述。图5和图6的说明也等效适用，除了辅助通信信道现在改为当前包括第三地面链路3000a、第二内部辅助链路3000b和辅助地面链路3000c的信道。
[0072]然而进一步，根据第三个实施例的设备200是这样，主和辅助通信单元202、204两者都被配置为使用地面无线电通信链路。特别是，主通信单元202被安排提供宽带地面无线电双向通信链路。由此，主通信单元202被安排使用遵守(但不限于)以下任何通信标准来运行的通信模块(包括基带处理器):3G和4G-LTE蜂窝通信或任何未来先进的蜂窝宽带标准，或基于WiMax的联网标准。关于辅助通信单元204，其系统安排同样遵循之前在第二个实施例中的描述。也即，它被配置为提供窄带地面无线电通信链路。
[0073]参考图4，按照第二个实施例中描述的方式，设备200接收来自控制和监控站102的触发信号。这意味着触发信号的经由包括第三地面链路3000a、第二内部辅助链路3000b和辅助地面链路3000c的第二辅助通信信道传送。为生成输出数据对触发信号的接收和后续处理，和在第一个实施例中描述的相同。
[0074]在这个实施例中，按照第一个实施例中的描述，生成的输出数据经由第二主通信信道，被传送到控制和监控站102。注意到，类似之前实施例中的安排，当在辅助通信单元204较早收到触发信号时第二主通信信道被预先建立。具体来说，输出数据首先经由主地面链路4000a发送到主地面网络320，在那里输出数据通过第二内部主链路4000b，被转发给主地面网关322。在主地面网关322处，输出数据经过信号处理和/或协议转换，并且最终通过第四个地面链路4000c传送给的控制和监控站102。因此，第二主通信信道包括:主地面链路4000a，第二内部主链路4000b，和第四地面链路4000c。
[0075]图5和图6的说明可以做相同理解，伴随改变有如下影响:主通信信道将被解读为包括主地面链路4000a、第二内部主链路4000b，和第四地面链路4000c ;并且辅助通信信道包括:第三地面链路3000a，第二内部辅助链路3000b和辅助地面链路3000c。
[0076]在第四个实施例中，设备200包括这样的安排，其中主通信单元202被配置为提供宽带地面无线电双向通信链路，而辅助通信单元204被配置为提供窄带基于卫星的双向通信链路。由此，主通信单元202的安排遵循第三个实施例中的描述，而辅助通信单元204的安排被理解为和第一个实施例中的描述一致。
[0077]关于图4，控制和监控站102经由辅助通信信道向设备200发送触发信号，辅助通信信道包括:第一地面链路1000a、第一内部辅助链路1000b，第一辅助卫星链路100c和第二辅助卫星链路1000d。此后，触发信号的接收、处理和设备200对输出数据的生成和第一个实施例中描述的相同。随后，输出数据经由通过主地面链路4000a、第二内部主链路4000b和第四地面链路4000c路由的第二主通信信道被被传送到控制和监控站102。
[0078]进一步，图5和图6的描述经过必要修正，并被解释为具有如下对应改变:现在的主通信信道目前包括:主地面链路4000a、第二内部主链路4000b，和第四地面链路4000c ；辅助通信信道包括:第地面链路1000a、第一内部辅助链路1000b，第一辅助卫星链路1000c，和第二辅助卫星链路1000d。
[0079]根据第五个实施例，主和辅助通信单元202、204中每个都被配置为在基于卫星的通信链路和地面无线电通信链路之间切换。换句话说，这个实例中的设备200，是第一个和第三个实施例中描述的系统配置的组合。更具体而言，主通信单元202被配置用于宽带信道中的基于卫星的通信和地面无线电双通信的双重通信。因此，基于实时更新的第一组网络统计数据(例如，网络的可用性，链路信号强度等)，处理器单元208传送输出数据到控制和监控站102，经由通过第一主卫星链路2000a、第二主卫星链路2000b、第一内部主链路2000c和第二地面链路2000d的主通信信道，或者经由包括主地面链路4000a、第二内部主链路4000b和第四地面链路4000c的替代信道。
[0080]同样，辅助通信单元204被配置用于窄带信道中的基于卫星的通信和地面无线电通信的双重通信。根据上述相似概念，基于第二组网络统计数据，处理器单元208适当确定应当监视哪个辅助通信信道上的触发信号和通过哪个辅助通信信道接收触发信号。辅助通信信道(即控制信道)或者包括第一地面链路1000a、第一内部辅助链路1000b、第一辅助卫星链路1000c和第二辅助卫星链路1000d，或者替代地包括第三个面链路3000a、第二内部辅助链路3000b和辅助地面链路3000c。应当理解，在链路建立阶段中，设备200关于特定路线更新控制和监控站102 (例如，使用信号分组)，在此路线上将建立辅助通信信道。
[0081]基于第六个实施例，设备200是能独立运行的传感器单元或者数据采集设备(即没有连接到图4中的数据采集设备302或者任何其它外部设备)。尽管如此，主和辅助通信单元202、204可被配置为采用任何上述实施例中描述的安排。因此，用于运行设备200的相关的关联方法适用。
[0082]在上述实施例中，显然从控制和监控站102到主卫星网关314、主地面网关322、辅助地面网关316和辅助卫星网关304的连接(即分别第二地面链路2000d、第四地面链路4000c、第三地面链路3000a和第一地面链路1000a)可以基于被技术人员理解的任何合适的通信方式，被有线或者无线地建立。
[0083]实施例不受束缚于或受限制于所公开的特征；还可能有被该领域技术人员所理解的其它变体。在一个不同的变体中，辅助通信单元204被配置为在嗅探状态下以100%占空比工作(即持续地上电)。可选地，设备200也可以被配置成使其包括公共存储单元(未示出)以便补充/替换分别配置在主和辅助通信单元202、204每一个中的存储单元。这个公共的存储单元可在逻辑上进行分区，以便为单元202、204中的每个提供独立的数据缓冲区。进一步，这里可提供可供主和辅助通信单元202、204两者使用公共的射频发射机和接收机模块(未示出)，而不是像在第一个实施例中描述的为每个通信单元分别配置一个。
[0084]而且，设备200可以任选地安装具通过处理器单元208可运行的合适的嵌入式实时操作系统(RTOS)，并且包括各种软件组件和/或用于控制、管理实时系统任务的驱动(例如，存储器管理、设备控制、功率管理等)，并且促成设备200的各种硬件和软件组件之间的内部通信。嵌入式RTOS的一个例子是VxWorks。
[0085]此外，可使用通过公共的通信卫星(未示出)而不是通过运行用于每个信道的不同的专用卫星的来交替地建立主通信信道和辅助通信信道。换言之，必需通过单独的卫星(即主和辅助通信卫星310、308)建立每个信道不是一个严格的要求。
[0086]虽然主通信单元202和辅助通信单元204都被作为单独的独立模块进行了解说，设想两个模块可以合并成具有分别用于与主和辅助通信信道通信的独立功能集成模块(例如，集成芯片)。
[0087]此外，在事件驱动模式下，触发可能由数据采集设备302经由I/O单元206发起，并由处理器单元208获取。同样，处理器单元208切换主通信单元202到激活状态，以便在“传送模式”下运行设备200。
[0088]然而此外，主和辅助通信单元202、204也可以作为彼此的替代故障转移单元，用于在其中任意一个遭受硬件/网络故障或任何意外的技术故障时建立与控制和监控站102的通信链路。此外，虽然传输速度较慢，如果处理器单元208确定更合理(即成本效益)，可任选地经由辅助通信信道而非主通信信道传送输出数据给控制和监控站102。
[0089]设备200的优势包括:具有配置设备200使用最小功率运行以实现节省功率的方式，这对于接入电源不容易的边远地区进行部署尤其重要。而且，通过较便宜的窄带链路，而不是较贵的宽带链路，可以在全天候(即7天，24小时)的基础上保持对设备的通信接入。采用窄带链路的好处(即成本和投入)胜过为设备200安装昂贵的电源(这本身在偏远的地方就是具有挑战性的任务)。而且，与主通信单元202相比，辅助通信单元204也可被更便宜的实现，因为它采用被认为更多的是入门级基础的通信标准。
[0090]此外，作为仅在必须时运行(即上电)的结果，由于减少了昂贵的主通信单元202的设备退化，设备200的长期维护费用有可能被较低，其结果是。总而言之，它意味着用于远程监视或等同目的的多个设备200的部署和传统部署相比将具有更多成本优势。
[0091]尽管本发明已通过附图和前文描述进行了详细的解说和描述，这些解说和描述应被视为是解说性或示例的，而不是限制性的；本发明并不局限于所公开的实施例。所公开实施例的其它变体可以在实践所要求保护的发明中，被该领域中技术人员理解和实现。
【权利要求】
1.一种通信设备包括: 主通信单元，其能够在其中能够建立主通信信道以供与远程控制站通信的运行状态和其中所述主通信单元不能与所述远程控制站通信的非运行状态之间运行，所述主通信信道包括主无线电链路； 辅助通信单元，其可被配置处于运行状态以供建立辅助通信信道用于与所述远程控制站通信，所述辅助通信信道包括辅助无线电链路；以及 控制器，其用于根据触发信号在所述非运行状态和所述运行状态之间切换所述主通信单元； 其中处于所述运行状态的辅助通信单元相 比处于运行状态的主通信单元需要更少的运行功率。
2.权利要求1所述的通信设备，其中主无线电链路和/或辅助无线电链路包括基于地面的链路。
3.权利要求1所述的通信设备，其中主无线电链路和/或辅助无线电链路包括基于卫星的链路。
4.前面任意权利要求所述的通信设备，其中主通信信道和/或辅助通信信道包括地面链路。
5.前面任意权利要求所述的通信设备，其中所述触发信号经由辅助无线电链路从所述远程控制站接收。
6.根据前面任意权利要求所述的通信设备，进一步包括用于和至少一个数据采集设备通信的副通信信道。
7.根据权利要求6所述的通信设备，其中所述触发信号经由所述副通信信道接收。
8.根据权利要求6或者7所述的通信设备，其中所述副通信信道是有线通信信道和无线通信信道中的至少一种。
9.根据权利要求6至8中任意一个所述的通信设备，其中主通信单元被配置为经由所述副通信信道接收遥测数据以供经由所述主通信信道传输至远程控制站。
10.根据权利要求6所述的通信设备，其中控制器被配置为对所述触发信号作出响应，经由副通信信道从至少一个数据采集设备检索遥测数据。
11.根据前面任意权利要求所述的通信设备，其中主通信单元的运行状态包括:其中所述主通信单元能够在任何时间向所述远程控制站传送数据或从所述远程控制站接收数据的激活状态；以及其中所述主通信单元只被间隔地供电以供与所述远程控制站通信的嗅探状态。
12.根据前面任意权利要求所述的通信设备，其中所述辅助通信单元的运行状态包括:其中所述辅助通信单元能够在任何时间向所述远程控制站传送数据或从所述远程控制站接收数据的激活状态，以及其中所述辅助通信单元只被间隔的供电以供与所述远程控制站通信的嗅探状态。
13.根据权利要求12所述的通信设备，其中所述辅助通信单元被配置为通常处于所述嗅探状态。
14.一种通信网络，包括: 主通信信道，其包括主无线电链路；辅助通信信道，其包括辅助无线电链路； 通信设备；和 位于所述通信设备远处的远程控制站；其中 所述通信设备包括: (i)主通信单元，其能够在其中能够建立所述主通信信道以供与远程控制站通信的运行状态和其中所述主通信单元不能与所述远程控制站通信的非运行状态之间运行， (ii)辅助通信单元，其可被配置处于运行状态，以供建立所述辅助通信信道用于与所述远程控制站通信，和 (iii)控制器，其用于根据触发信号在所述非运行状态和所述运行状态之间切换所述主通信单元； 其中，处于所述运行状态的辅助通信单元相比处于所述运行状态的主通信单元需要更少的运行功率。
15.权利要求14所述的通信设备，其中所述主无线电链路包括电信卫星。
16.权利要求15所述的通信设备，其中所述辅助无线电链路使用与所述主无线电链路相同的电信卫星。
17.—种通信设备与远程控制站之间的通信方法，所述通信设备包括可运行于运行状态和非运行状态之间的主通信单元，以及可配置在运行状态的辅助通信单元，其中所述辅助通信单元处于所述运行状态，所述方法包括: 在所述辅助通信单元与远程控制站之间建立辅助通信信道，所述辅助通信信道包括辅助无线电链路； 接收触发信号； 将主通信单元从其中所述主通信单元不能与远程控制站通信的非运行状态切换到运行状态；和 通过所述主通信单元处于所述运行状态， 在所述主通信单元与远程控制站之间建立主通信信道，所述主通信信道包括主无线电链路； 其中处于所述运行状态的辅助通信单元相比处于所述运行状态的主通信单元需要更少的运行功率。
18.根据权利要求17所述的通信方法，其中所述触发信号经由所述辅助通信信道接收。
19.根据权利要求17或18所述的一种通信方法，进一步包括经由所述主通信信道发送数据到所述远程控制站。
20.一种通信设备与远程控制站之间的通信方法，所述通信设备包括在其中能够建立主通信信道以供与远程控制站通信的运行状态和其中主通信信道不能与所述远程控制站通信的非运行状态之间运行的主通信单元和辅助通信单元，所述方法包括: 在所述辅助通信单元与远程控制站之间建立辅助通信信道，所述辅助通信信道包括辅助无线电链路； 通过所述辅助通信信道传送触发信号到所述通信设备； 在所述主通信单元与远程控制站之间建立所述主通信信道，所述主通信信道包括主无线电链路；和通过所述主通 信信道从所述通信设备接收数据。
【文档编号】H04L12/00GK104081717SQ201280068387
【公开日】2014年10月1日 申请日期:2012年11月22日 优先权日:2011年12月1日
【发明者】陈开邦, K·卡来瓦南, 林伟铭 申请人:创值创新私人有限公司