CN110771052B

CN110771052B - 用于自动选择频带的方法

Info

Publication number: CN110771052B
Application number: CN201880041342.4A
Authority: CN
Inventors: H·特布勒; Z·罗特; K·拉扎齐安; R·达法里
Original assignee: Sagemcom Energy and Telecom SAS
Current assignee: Sagemcom Energy and Telecom SAS
Priority date: 2017-05-31
Filing date: 2018-05-22
Publication date: 2024-06-11
Anticipated expiration: 2038-05-22
Also published as: FR3067195A1; US20200112337A1; EP3631991B1; EP3631991A1; CN110771052A; US11031972B2; FR3067195B1; WO2018219715A1

Abstract

本发明具体地涉及一种由控制装置执行的用于网格通信网络的方法，所述方法允许选择最佳频带，所述方法包括以下步骤：确定一条网络质量信息，如果所述质量信息低于第一阈值，则：向所述网络中的每个装置传输包括执行频带质量测试的指令的消息；在所述质量测试结束时针对每个装置收集每个频带的质量数据；确定用于每个频带的质量指标；以及当作为与最佳指标相关联的频带的所谓的最佳频带与使用中的频带不同时，选择所述所谓的最佳频带，然后向每个装置传输使用所述所谓的最佳频带的指令。

Description

用于自动选择频带的方法

本发明涉及网格通信网络领域，即，网络中的各种电子装置对等连接的通信网络。本发明更具体地涉及电力线通信网络领域，具体地符合由G3-PLC联盟开发的G3-PLC(G3电力线通信)标准的通信网络。

符合G3-PLC标准的网格通信网络(下文称为“网络”)通常包括放置在网络根处的被称为数据集中器(下文称为“集中器”)的第一电子装置以及多个电子装置，例如通信电能表或智能电表(下文称为“电表”)。每个电子装置(集中器和电表两者)也被称为网络的节点。

图1展示了此网格通信网络100。数据集中器DC是通信网络中的特定节点，因为其通过通信网络110连接到操作网格通信网络100的操作者的信息系统的至少一个控制装置SC。通信网络110可以是例如根据GSM(全球移动通信系统)、UMTS(通用移动电信系统)或LTE(长期演进)标准的互联网或移动通信网络。网格通信网络100中的各个其它节点通常是通信电表M1、M2、M3、……、M15。所有节点或电子装置DC、M1、M2、M3、……、M15连接到相同的电网，并且根据例如G3-PLC标准的规范通过相同频带进行通信。这种频带是例如由欧洲电工技术标准化委员会(CENELEC)定义的频带(根据标准“CENELEC EN50065-1”，被称为“CENELEC A”或“CENELEC B”频带)、由日本无线工业及商贸联合会(ARIB)定义的频带或由美国联邦通信委员会(FCC)定义的频带。网格通信网络100中的每个节点(具体地通信电表M1、M2、M3、……、M15)可以与可能的多个频带兼容，并且因此与所述频带中的一个频带或其它频带一起使用。然而，出于优化制造电子装置的成本的原因，每个节点一次只能使用一个频带来在网格通信网络100上进行通信。能够一次使用若干个频带将要求节点具有更复杂的通信模块，例如包括两个调制解调器，并且因此更昂贵。更普遍地讲，G3-PLC标准目前不提供多个频带的同时使用。因此，网格通信网络100中的所有节点DC、M1、M2、M3、……、M15使用相同的单个预定义频带进行通信，所述频带被理想地选择以允许良好的性能。

然而，由于网络的环境条件可能例如随时间推移而变化，所以可能发生的是，最初选择的频带不再是最佳的，并且可能由网络100中的节点使用的另一个频带可能变得更合适并且允许更好的性能。G3-PLC标准没有描述使得可以设想从一个频带动态切换到另一频带的任何机制。网格通信网络100然后可能处于节点正在通过性能可能降级的非最佳频带进行通信的情况，并且没有自动使用将提供更好性能的另一个频带的任何可能性。

因此，有必要提出用于克服这些缺点的方法。

本发明涉及一种用于网格通信网络的系统，所述系统包括：多个电子装置，所述多个电子装置连接到共享介质并且使用来自多个频带中的第一频带来交换消息，每个电子装置适合于使用所述多个频带中的每个频带；以及控制装置。所述系统允许在所述多个频带中选择所谓的最佳频带，所述控制装置适用于：

-向每个电子装置发送第一消息，所述第一消息包括以预定顺序对所述多个频带的质量进行测试的指令和用于执行所述质量测试的第一条同步信息；

-在所述质量测试结束时，针对每个电子装置收集与每个频带相关联的质量数据；

-针对每个频带，根据所收集的质量数据确定与所述频带相关联的质量指标；以及

-在所述多个频带中选择所谓的最佳频带，所述所谓的最佳频带是与最大值的质量指标相关联的频带；

-当所述所谓的最佳频带对应于不同于所述第一频带的第二频带时，则：

-向每个电子装置发送第二消息，所述第二消息包括使用所谓的最佳第二频带而不是所述第一频带的指令。

在接收到所述第一消息之后，每个电子装置进一步适用于：

-根据第一同步信息确定所述质量测试的开始时刻；以及

-从所述开始时刻起，在与所使用的频带相关联的预定时间段内，以所述预定顺序连续使用所述多个频带中的每个频带；

-与所使用的每个频带相关联地记录与由所述电子装置在使用所述频带的每个预定时间段期间接收到的消息相关联的质量数据；

-向所述控制装置发送包括与每个频带相关联的所述质量数据的消息；以及

-当接收到第二消息时，使用所述所谓的最佳第二频带而不是所述第一频带来发送和接收消息。

有利地，所述系统允许自动选择所谓的最佳频带而不是由所述通信网络最初使用的频带。为此，在检测到所述网络的运行质量不令人满意的控制装置的控制下，各个电子装置可以以同步方式切换到潜在可用的所述频带中的每个频带上并收集质量数据。在恢复了所述质量数据之后，所述控制装置可以确定是否适当地切换到被称为最佳频带的新频带。在这种情况下，所述控制装置发送第一消息，从而使得可以将所述网络中的所有节点开始同步切换到所述所谓的最佳频带。

根据本发明的补充实施例，所述多个电子装置中的一个电子装置还适合在所述质量测试期间以及在使用频带的每个预定时间段期间向所有电子装置发送消息。

有利地，因此确保了每个电子装置在针对每个频带的所述质量测试期间接收消息。因此，所述方法保证了每个电子装置可以记录与每个频带相关联的质量数据。

根据本发明的补充实施例，所述第二消息包括第二条同步信息，当接收到第二消息时，每个电子装置适合于从根据所述第二条同步信息确定的时刻起使用所述最佳第二频带而不是所述第一频带来发送和接收消息。

有利地，所述网络中的所有电子装置的切换因此在根据所述第二条同步信息定义的同一时刻被同步。

根据本发明的补充实施例，所述第二消息包括第三条同步信息，当接收到第二消息时，每个电子装置适合于从根据所述第二条同步信息确定的时刻起使用所述最佳第二频带而不是所述第一频带来发送和接收消息，然后从根据所述第三条同步信息确定的时刻起再次使用所述第一频带来发送和接收消息。

有利地，在出现问题的情况下，为每个电子装置提供回溯到所述第一频带的机制。回溯时刻根据所述第三条同步信息在所有电子装置之间同步。

本发明还涉及一种用于网格通信网络的方法，所述网格通信网络包括：多个电子装置，所述多个电子装置连接到共享介质并且使用多个频带中的第一频带来交换消息，每个电子装置适合于使用所述多个频带中的每个频带；以及控制装置，所述方法允许从所述多个频带中选择所谓的最佳频带，所述方法由每个电子装置执行并且包括以下步骤：

-从所述控制装置接收第一消息，所述第一消息包括以预定顺序对所述多个频带执行质量测试的指令和用于执行所述质量测试的第一条同步信息；

-根据所述第一条同步信息确定所述质量测试的开始的时刻；以及

-当接收到包括切换到所谓的最佳第二频带的指令的第二消息时，使用所述所谓的最佳第二频带而不是所述第一频带来发送和接收消息。

根据本发明的补充实施例，所述第二消息包括第二条同步信息，使用所述最佳第二频带而不是所述第一频带来发送和接收消息的步骤从根据所述第二条同步信息确定的时刻起执行。

根据本发明的补充实施例，所述第二消息包括第三条同步信息，所述消息包括从根据所述第三条同步信息确定的时刻起再次使用所述第一频带来发送和接收消息的后续步骤。

根据本发明的补充实施例，在使用所述所谓的最佳第二频带的步骤之后，所述方法包括以下步骤：

-接收包括所述网络中的电子装置的标识符和所述多个频带中的第三频带的指示的消息；

-切换到所述第三频带；

-向对应于接收到的标识符的所述电子装置发送消息，所述消息包括使用所述所谓的最佳频带的指令和确认指令；

-在预定义的等待时间到期时或在接收到确认时，切换到所述所谓的最佳频带，然后

-向所述控制装置发送包括关于是否正确接收所述确认的信息的消息。

有利地，因此可以通过向邻近电子装置发送指令来将保持阻塞的任何电子装置切换到第三频带上。然后，所述邻近电子装置可以切换到所述第三频带，以便能够在所述第三频带上与所述被阻塞的电子装置进行通信，并且向其发送切换到用于所述网络中的所有其它电子装置的所述所谓的最佳频带的指令。所述邻近电子装置在返回到所述所谓的最佳频带之前等待确认，并且通知所述控制装置操作已经正确发生。

本发明还涉及一种用于网格通信网络的方法，所述网格通信网络包括：多个电子装置，所述多个电子装置连接到共享介质并且使用多个频带中的第一频带来交换消息，每个电子装置适合于使用所述多个频带中的每个频带；以及控制装置，所述方法使得可以在所述多个频带中选择所谓的最佳频带，所述方法由所述控制装置执行并且包括以下步骤：

-确定关于所述通信网络的运行质量的信息；

-如果所述关于所述通信网络的运行质量的信息低于第一阈值，则：

-向每个电子装置发送第一消息，所述第一消息包括以预定顺序对所述多个频带执行质量测试的指令和用于执行所述质量测试的第一条同步信息；

根据本发明的补充实施例，所述第二消息包括第二条同步信息和第三条同步信息，所述第二条同步信息使得可以定义每个电子装置使用所述第二频带的开始时刻，所述第三条同步信息使得可以定义每个电子装置返回使用所述第一频带的时刻，所述方法包括以下步骤：

-在开始使用所述第二频带的时刻与返回使用所述第一频带的时刻之间确定关于所述通信网络的运行质量的信息；以及

-在所述关于所述通信网络的运行质量的信息高于第二阈值时，则：

-向每个电子装置发送第三消息，所述第三消息包括用于在由所述第三条同步信息定义的时刻取消再使用所述第一频带的指令。

本发明还涉及一种网格通信网络的电子装置，所述网格通信网络包括多个电子装置，所述多个电子装置连接到共享介质并且使用多个频带中的第一频带来交换消息，所述电子装置适用于：

-从控制装置接收第一消息，所述第一消息包括以预定顺序对所述多个频带执行质量测试的指令和用于执行所述质量测试的第一条同步信息；

-根据所述第一条同步信息确定质量测试的开始时刻；以及

根据本发明的补充实施例，所述第二消息包括第二条同步信息，所述电子装置适合于从根据所述第二条同步信息确定的时刻起使用所述最佳第二频带而不是所述第一频带来发送和接收消息。

本发明还涉及一种用于网格通信网络的控制装置，所述网格通信网络包括多个电子装置，所述多个电子装置连接到共享介质并且使用多个频带中的第一频带来交换消息，所述控制装置适用于：

-确定关于所述通信网络的运行质量的信息；

-如果所述通信网络的运行质量低于第一阈值，则：

-根据所收集的质量数据确定用于每个频带的与所述频带相关联的质量指标；以及

根据本发明的补充实施例，所述第二消息包括第二条同步信息和第三条同步信息，所述第二条同步信息使得可以定义每个电子装置使用所述第二频带的开始时刻，所述第三条同步信息使得可以定义每个电子装置返回使用所述第一频带的时刻，所述控制装置进一步适用于：

本发明还涉及一种计算机程序，所述计算机程序包括指令，当所述计算机程序由网格通信网络的电子装置的处理器执行时，由所述处理器执行用于实施用于在多个频带中选择所谓的最佳频带的方法的所述指令，所述电子装置连接到共享介质并且使用所述多个频带中的第一频带来交换消息，所述电子装置适合于使用所述多个频带中的每个频带。

本发明还涉及一种计算机程序，所述计算机程序包括指令，当所述计算机程序由网格通信网络的控制装置的处理器执行时，由所述处理器执行用于实施允许在多个频带中选择所谓的最佳频带的方法的所述指令，所述网格通信网络包括多个电子装置，所述多个电子装置连接到共享介质并且使用所述多个频带中的第一频带来交换消息，所述电子装置适合于使用所述多个频带中的每个频带。

本发明还涉及一种记录介质，上述计算机程序中的一个计算机程序或其它计算机程序存储在所述记录介质上。

在阅读以下对示例实施例的描述之后，将更加清楚地呈现上文所提及的本发明的特征以及其它方面，所述描述参考附图给出，在附图中：

-图1示意性地展示了例如根据G3-PLC标准的网格通信网络，所述网格通信网络包括多个连接的电子装置和控制装置，

-图2示意性地展示了根据本发明的一个实施例的用于在网格通信网络的多个频带中选择所谓的最佳频带的方法，

-图3示意性地展示了根据本发明的一个实施例的网格通信网络的电子装置的硬件架构，所述电子装置适合于在多个频带中选择所谓的最佳频带，

-图4示意性地展示了根据本发明的一个实施例的网格通信网络的控制装置的硬件架构，所述控制装置适合于在多个频带中选择所谓的最佳频带。

图2示意性地展示了根据本发明的一个实施例的用于在网格通信网络100(下文称为“网络100”)的多个频带中选择所谓的最佳频带的方法。所述方法的步骤由网格通信网络100的节点DC、M1、M2、M3、……、M15以及控制装置SC执行。控制装置SC通常是电子装置(如托管在操作网络100的操作者的信息系统中的计算机服务器)。根据本发明的替代性实施例，控制装置SC的功能被集成在网格通信网络100的节点中的一个节点中，例如集成在数据集中器DC中。

以下所描述的方法适用于包括网络100的各个节点和控制装置SC的系统。在节点之间进行区分，一方面区分通信电表M1、M2、M3、……、M15，并且另一方面区分数据集中器节点DC。这种区别仅与用于与所述节点交互的消息、协议或指令的性质有关，操作原理保持相似。

最初，未示出，部署了网络100，所有节点DC、M1、M2、M3、……、M15使用相同的预定义频带进行通信。此频带的选择是网格通信网络100的操作者的事情，并且取决于节点与此频带的兼容性。在本说明书的其余部分中，认为每个节点DC、M1、M2、M3、……、M15(即数据集中器DC和所有通信电表M1、M2、M3、……、M15)都与相同的多个频带兼容。换句话说，每个节点可能使用多个频带中的一个或其它频带进行通信，即，接收消息或将所述消息发送到一个或多个节点。然而，在给定时刻只能使用多个频带中的一个频带。因此，节点DC、M1、M2、M3、……、M15必须从一个频带切换到另一个频带，以便能够使用后一个频带。

在第一步骤201中，控制装置SC确定关于网络100的运行质量的信息。这种质量信息可以是网络的各个节点M1、M2、M3、……、M15上的数据收集应用的性能指标。因此，质量信息可以是收集率，所述收集率表示收集数据(例如，测量通信电能表类型的节点的电力消耗的数据)确实已起作用的节点的百分比。质量信息可以是收集时间，所述收集时间表示在例如全部或预定数量的节点M1、M2、M3、……、M15上收集数据所需的时间。质量信息可以在预定义时间段(例如，二十四小时)内确定，从而典型地平均所述时间段内的性能指标。所述时间段可以是滑移时间段。

在此时间段结束时，在步骤202中，控制装置SC确定关于网络100的运行质量的信息是否低于第一预定阈值。如果关于网络100的运行质量的信息高于第一预定阈值，则这意味着网络100的运行质量令人满意，并且对用于网络100上的节点通信的频带进行的选择是合适的。因此，控制装置SC返回到观察网络100的运行质量的步骤201。另一方面，如果关于网络100的运行质量的信息低于第一预定阈值，则这意味着网络100的运行质量不令人满意。这可能意味着对用于网络100上的节点通信的频带进行的初始选择不是最佳选择，因为另一个频带可能更适合。在这种情况下，如下所述，将在网络100中的节点上启动测试程序，从而将控制装置SC转到所述方法的步骤203。

在步骤203中，控制装置SC向每个节点DC、M1、M2、M3、……、M15发送第一消息，所述第一消息包括以预定顺序对多个频带执行质量测试的指令和用于执行质量测试的第一条同步信息H。根据本发明的一个实施例，第一消息由控制装置SC直接发送到网络100中的每个节点。根据本发明的另一个实施例，控制装置SC将第一消息发送到数据集中器DC，所述DC将第一消息中继到网络100中的其它节点M1、M2、M3、……、M15。有待发送到网络100中的每个节点的第一消息可以以广播模式发送。可替代地，并且为了更好地确保正确地接收每条消息，第一消息可以以所谓的单播模式发送。执行质量测试的指令可以采用DLMS/COSEM(《配电线报文规范(Device Language Message Specification)》和《电能计量配套技术规范(Companion Specification for Energy Metering)》)类型的命令形式，其中对于COSEM属性：

-旨在针对通信电表类型的网络100中的节点的消息的“链路质量测试调度器.执行_时间(LineQualityTestScheduler.execution_time)”；以及

-旨在针对数据集中器DC的消息的“链路质量测试(LineQualityTest)(执行_时间(execution_time))”。

在此“执行时间”是第一条同步信息H。这种同步信息H可以以时间戳(即时间表)或实施时间的形式给出。

如以下所解释的，这种执行质量测试的指令使所有节点能够以同步方式执行所述质量测试。具体地，必须提前定义测试多个频带的顺序以及每个频带上的每个测试的持续时间。这种信息(测试顺序和每个测试的持续时间)必须提前配置在网络100中的每个节点中。可替代地，第一消息可以包括使每个接收所述消息的节点能够知道每个频带上的测试的执行顺序的信息。所述信息可以是有待测试的频带的有序列表，或是例如对每个节点已知的预定义列表的引用。类似地，信息可以对应于对每个频带进行测试的持续时间。

在步骤204中，网络100中的每个节点从控制装置SC接收第一消息，所述第一消息包括以预定顺序对多个频带执行质量测试的指令和用于执行所述质量测试的第一条同步信息。所述第一消息可能已经通过数据集中器DC或网络100中的其它节点传递，如网格通信网络中常规地那样。旨在针对数据集中器DC的第一消息可以不同于旨在针对通信电表的第一消息，通信标准和指令能够根据目标电子装置的类型而不同。可能地，网络100中的每个节点作为响应将确认第一消息的消息发送到控制装置SC。

在随后的步骤205中，网络100中的每个节点根据第一条同步信息H确定质量测试的开始时刻。应当注意，常规地，在网格通信网络中，具体地在根据G3-PLC标准的网络中，网络中的所有节点都以大约几秒钟的精度在时间上同步。根据本发明的一个实施例，第一条同步信息H对应于质量测试开始时刻的时间，所述时间处于发送第一消息的时刻之后约二十四小时。然后暂停所述方法，直到质量测试开始时刻为止。

在由第一条同步信息H定义的开始时刻，在步骤206中，网络100中的每个节点DC、M1、M2、M3、……、M15对多个频带执行质量测试。可能地，在质量测试时间段期间，控制装置SC、数据集中器DC和/或网络100中的每个节点首先停止除本方法所必需的通信之外的所有通信。测试的持续时间取决于有待测试的频带数量，每个频带能够在典型的一分钟时间段内进行测试。对于网络100中的每个节点DC、M1、M2、M3、……、M15，质量测试的执行包括以下步骤：

-在与所使用的频带相关联的预定时间段内，以所述预定顺序连续使用多个频带中的每个频带；以及

-与所使用的每个频带相关联地记录与由电子装置在使用所述频带的每个预定时间段期间接收到的消息相关联的质量数据。

因此，当测试开始时，网络100中的每个节点切换到第一频带，所述频带以预定义顺序被限定。切换到频带意味着节点开始使用所述频带，而不是使用在先前步骤期间所使用的频带。因此，多个频带中的每个频带被连续用于测试。在根据G3-PLC标准的网络100的情况下，执行到节点的新频带的每次切换而不执行所谓的G3自举步骤。因此，每个节点保持订阅G3-PLC网络和数据集中器DC，每个节点的路由表都被保留。取决于有待测试的频带，每个频带的测试持续时间或时间段可以相同或者可以不同。默认情况下，测试频带的每个时间段是预定义的并且具有相同的值。在测试频带的每个时间段期间，每个节点将质量数据记录在表(例如，由在2017年3月发布的G3-PLC标准定义的所谓的POS(个人操作空间)表)中，所述质量数据与由电子装置在使用频带的每个预定时间段期间接收到的消息相关联。质量数据可以对应于前向链路质量指标(例如在2015年4月或2017年3月发布的版本的G3-PLC标准第7.17.1.3部分中所定义的前向LQI)。在仅根据2015年4月发布的G3-PLC标准的节点的情况下，所述节点将数据质量记录在所述标准未提供的特定表中。

根据本发明的一个实施例，并且为了保证每个节点接收消息以便具有可用的质量数据，网络100中的至少一个预定义节点(例如，数据集中器DC)在测试频带的每个时间段期间发送至少一条优选地为广播类型的消息。这条消息优选地被发送到网络100中的所有节点。根据本发明的补充实施例，每个节点在每个测试时间段期间并且在每个测试时间段中的预定义时刻发送至少一条可能为广播类型的消息以便降低冲突的风险。

因此，在频带测试期间或时间段内，每个节点收集与所测试的频带相关联的质量数据(例如，LQI)。在每个测试时间段结束时，记录这些数据并且保持其与所测试的频带相关联。因此，在质量测试结束时，每个节点已经收集并且记录了与所测试的多个频带中的每个频带相关联的质量数据。如果质量数据记录在POS表中，则每个节点在转到下一个频带的测试之前拷贝其POS表，至少拷贝包含在所述POS表中的质量数据。因此，由每个节点保持针对每个所测试的频带的质量数据。

根据一个实施例，在质量测试结束时，每个节点重新切换到开始质量测试之前最初使用的频带。根据替代性实施例，每个节点在质量测试结束时切换到所有节点共用的预定义频带。

在质量测试结束时，控制装置SC、数据集中器DC和/或网络100中的每个节点重新启动所有先前停止的通信。

在随后的步骤210中，控制装置SC针对网络100中的每个节点DC、M1、M2、M3、……、M15收集与所测试的每个频带相关联的质量数据。根据本发明的一个实施例，收集在控制装置SC的控制下进行，所述SC向每个节点发送优选地为单播类型的消息并且作为响应接收包括质量数据的消息。根据本发明的替代性实施例，每个节点在质量测试步骤206结束时并且可能地在随机等待时间之后向控制装置SC发送包括与每个频带相关联的质量数据的消息。

根据本发明的一个实施例，每个节点DC、M1、M2、M3、……、M15可以发送旨在针对控制装置的消息，所述消息符合DLMS/COSEM规范并且使得属性COSEM等于：

-“链路质量测试结果.缓冲器(LineQualityTestResult.buffer)”，其采用矩阵形式，对于所测试的每个频带，所述矩阵包括从POS表(或包含等效信息的表)中提取的内容，所述POS表包括与发送节点相邻的节点的标识符以及针对每个相邻节点的至少一个相关联的LQI。

在随后的步骤211中，控制装置SC针对每个频带根据所收集的质量数据确定与所述频带相关联的质量指标。这是因为在收集质量数据的步骤210之后，对于每个频带，控制装置SC具有由每个节点产生的相关联的质量数据。

根据本发明的一个实施例，控制装置SC针对每个单向链路(由发送节点和与发送节点相邻的接收节点定义的单向链路，每个“发送方到接收方”和“接收方到发送方”方向定义不同的单向链路)并且针对所测试的多个频带中的每个频带确定质量指标(例如，LQI)。所述LQI可以等于所收集的LQI，或为平均值或最小值或最大值，这取决于当若干个LQI值可用于给定链路时的实施例。然后，质量数据在某些频带下可能不可用于某些链路。例如，如果对于所测试的频带(即所使用的频带)，两个节点之间不能进行通信，则情况就是如此。根据本实施例的第一变体，控制装置SC不考虑质量数据(例如，LQI)不与多个频带中的每个频带相关联的链路。换句话说，忽略不与至少一个频带相关联的质量数据的链路。然后，控制装置SC针对每个频带确定与质量数据(例如，LQI)高于预定义阈值的链路的百分比相等的质量指标。因此，例如，与每个频带相关联的质量指标被定义为等于LQI高于预定义LQI值的链路的百分比。根据本发明的本实施例的第二变体，控制装置SC考虑所有链路，无论质量数据是否与所述频带中的每个频带的这些链路相关联。然后，控制装置SC针对每个频带确定与质量数据(例如，LQI)高于预定义阈值的链路的百分比相等的质量指标，链路数量然后能够根据所考虑的频带而变化。根据本发明的第二实施例的第二变体的替代方案，控制装置SC通过针对每个频带确定质量数据(例如，LQI)高于预定义阈值的链路的数量而非百分比来确定质量指标。

可以根据与所收集的质量数据不同的方法来确定针对每个频带的质量指标。

最终，在步骤211结束时，将质量指标与多个频带中的每个频带相关联。按照惯例，将认为质量指标的高值对应于更好的质量(与LQI的较高值对应于更好质量的链路的事实相一致)。

在随后的步骤212中，控制装置SC从多个频带中选择被称为最佳频带的频带，所述所谓的最佳频带是与最大值的质量指标相关联的频带。换句话说，控制装置SC从多个频带中选择与质量指标的最高值相关联的频带。所述频带被称为是最佳频带，因为其对应于使得可以使节点之间的链路的整体质量最大化的频带。

当所谓的“最佳”频带对应于最初使用的频带(即由网络100中的节点在所述方法的步骤201到205中使用、然后可能在210到212中使用的频带)时，将网络100中的节点切换到另一个频带是不适当的。这是因为所使用的频带是最佳频带。在这种情况下，用于选择最佳频带的方法可能在预定义的等待时间之后在步骤210处重新开始。

在相反的情况下，当所谓的最佳频带对应于第二频带，所述第二频带不同于由网络100中的节点在所述方法的步骤201到205中最初使用、然后可能在210到212中使用的第一频带时，将网络100中的节点切换到此所谓的最佳第二频带是适当的。然后，控制装置SC转到步骤213。

在步骤213中，控制装置SC向网络100中的每个节点发送第二消息，所述第二消息包括使用所谓的最佳第二频带而不是最初使用的第一频带的指令。

根据本发明的一个实施例，所述第二消息包括第二条同步信息T。根据本发明的补充实施例，除了第二条同步信息T外，所述第二消息还包括第三条同步信息N。

因此，控制装置SC向网络100中的每个节点DC、M1、M2、M3、……、M15发送包括切换到所谓的最佳频带的指令的消息。这条消息优选地以单播模式发送，以便能够确保其正确接收。第二消息可能包括第二条同步信息T，使得可以在同一时刻将节点的切换同步到所谓的最佳频带。第二消息可能包括第三条同步信息N，所述第三条同步信息用于为每个节点定义在出现问题的情况下回溯到最初使用的第一频带的时间(“回退解决方案”)。

与发送的指令相对应的DLMS/COSEM命令为：

-对于通信电表类型的节点M1、M2、M3、……、M15：

οPlcG3Mac频带选择调度器.执行_时间(PlcG3MacBandSelectionScheduler.execution_time)(第二条同步信息)；以及

οPlcG3Mac频带选择超时.值(PlcG3MacBandSelectionTimeout.value)(第三条同步信息)；

-对于数据集中器类型的节点DC：

οPLC G3频带计划选择(PLC G3 Band Plan selection)(所谓的最佳频带)。

在步骤214中，网络100中的每个节点DC、M1、M2、M3、……、M15接收第二消息。根据本发明的一个实施例，在缺少第二条同步信息T的情况下，每个节点可以在接收到第二消息时切换到所谓的最佳频带。

如果第二消息包括第二条同步信息T，则网络100中的每个节点DC、M1、M2、M3、……、M15根据第二条同步信息T确定切换时刻。第二条同步信息T可以对应于预定义时刻或时间段。每个节点接下来等待所述时刻以切换到所谓的最佳频带，所述所谓的最佳频带允许在同一时刻(被称为切换时刻)整体切换网络100中的节点。因此，节点之间通信的中断在时间上受到限制。

在步骤216中，在步骤215中根据第二条同步信息T定义的切换时刻，网络100中的所有节点切换到所谓的最佳第二频带。换句话说，从此刻起，每个节点都使用所谓的最佳第二频带发送和接收消息。

如果第二消息中包含第三条同步信息N，或如果每个节点以预定义方式包括与第三条同步信息N类似的用于定义回溯时间的信息项，则网络中的每个节点通常使用所谓的最佳第二频带起作用，直到根据第三条同步信息N所定义的或预先定义的回溯时刻为止。在所述回溯时刻，并且在与此同时没有收到任何相反指令的情况下，每个节点自动重新切换到最初使用的第一频带。在步骤212和213中选择了不合适的第二频带的情况下，这种保护机制保证了恢复到正常情况。

在步骤220中，控制装置SC在切换时刻(即开始使用第二频带的时刻)与在使用根据第三条同步信息N定义的第一频带的回溯时刻之间确定关于通信网络的运行质量的信息项。换句话说，以与步骤201类似的方式，并且一旦执行了所有节点的切换，控制装置就确定关于网络100的运行质量的信息项。这种质量信息必须在对网络100中的所有节点进行任何回溯之前(即在根据第三条同步信息N确定的时刻之前)确定，以便能够及时发送回溯取消指令。

在步骤221中，如果质量信息高于第二阈值，则所谓的最佳频带的选择确实是适当的，并且可以取消网络100中的节点回溯到最初使用的第一频带。然后，控制装置SC转到发送回溯取消消息的步骤222。

可以在滑动时间窗口上连续确定关于网络100的运行质量的信息，然后连续地执行在步骤221中执行的测试。在步骤222中，一旦质量信息高于第二阈值，就发送回溯取消消息。

步骤222对应于由控制装置SC向网络100中的每个节点发送包括回溯取消指令的消息。取消指令可以由在步骤223中定义的回溯时刻重置为零组成。

第二阈值的值可以被预定义，例如，通过采用与在步骤202中使用的第一阈值相同的值。优选地，第二阈值的值被选择为至少等于在步骤201中确定的运行质量信息的值，即，当网络100使用第一频带时。因此，只有当在步骤220中确定的运行指标指示与使用最初使用的第一频带的网络100的功能相比，网络100的整体性能有所改善时，才保持所谓的最佳第二频带。

在步骤221中，如果在任何时刻，在步骤220中确定的质量信息不高于第二阈值，则控制装置SC不执行发送回溯取消消息的步骤222。

在这种情况下，网络100中的每个节点在步骤223中根据第三条同步信息N先前确定了回溯时刻，并且在步骤224中从回溯时刻起，网络100中的每个节点DC、M1、M2、M3、……、M15再次使用最初使用的第一频带而不是所谓的最佳频带来发送和接收消息。换句话说，从回溯时刻开始，每个节点重新切换到最初使用的频带。

在将切换消息发送到所谓的最佳频带的步骤213中，控制装置可以识别网络100中不响应切换指令的节点。在这种情况下，在切换到所谓的最佳第二频带时，所述节点仍在使用最初使用的第一频带。因此，从切换的时刻起并且假设然后不取消切换，被称为故障节点的这个节点完全与网络100中的其余节点断开。然后，控制装置SC可以实施用于将所谓的故障节点重新连接到网络100中的其它节点的方法。

在第一步骤中，伴随步骤213，控制装置识别被称为故障节点的节点，所述节点没有例如确认在步骤213中发送的切换指令。可能地，指令消息实际上由数据集中器DC发送，数据集中器DC识别故障节点并且将信息发送到控制装置SC。

控制装置SC接着通过先前在网络100的拓扑上收集的信息(例如，“路径发现”类型的命令的结果)确定与故障节点相邻的节点。相邻节点的选择使得可以保证两个节点之间的直接通信。

然后，控制装置SC通过数据集中器DC向所述相邻节点发送消息，所述消息包括网络中的所谓的故障节点的标识符和多个频带中的第三频带(可能地，最初使用的频带)的指示。在接收到这条消息之后，相邻节点执行以下步骤：

-切换到第三频带，即最初使用的并且故障节点可能保持配置的频带；

-向对应于接收到的标识符的所谓的故障节点发送消息，所述消息包括使用所谓的最佳频带的指令和确认指令；

-在预定义的等待时间到期时或在接收到确认时，重新切换到所谓的最佳频带，然后

-向控制装置SC发送包括关于是否正确接收所述确认的信息的消息。

此方法可以根据需要重复多次，直到故障节点确认正确接收到切换到所谓的最佳频带的命令为止。因此，所述方法可以用于错误地使用与由其它节点使用的频带不同的频带来切换网络100中的任何节点，第三频带然后相应地被选择成等于错误地使用的频带。

与发送到相邻节点的指令相对应的DLMS/COSEM命令为例如：

“频带调节(FrequencyBandAdjustment)”，其以由故障节点使用的所谓的最佳频带和故障节点的标识符作为参数。作为响应，控制装置接收包括关于操作成功与否的信息的消息。

应当注意，在替代性实施例中，由控制装置SC在本方法中执行的步骤中的全部或一些步骤可以由数据集中器DC执行。

图3示意性地展示了根据本发明的一个实施例的网格通信网络100的节点或电子装置300的硬件架构，所述电子装置300适合于从多个频带中选择所谓的最佳频带。电子装置300对应于网络100中的节点，更具体地对应于图1中的数据集中器DC或通信电表M1、M2、M3、……、M15中的一个通信电表。电子装置300适合于能够使用多个频带中的每个频带。电子装置300适合于：

-接收来自控制装置SC的第一消息，所述第一消息包括以预定顺序对多个频带执行质量测试的指令和用于执行所述质量测试的第一条同步信息H；

-根据第一条同步信息H确定质量测试的开始时刻；以及

-向控制装置SC发送包括与每个频带相关联的质量数据的消息；以及

-当接收到包括切换到所谓的最佳第二频带的指令的第二消息时，使用所谓的最佳第二频带而不是第一频带来发送和接收消息。

电子装置300包括通过通信总线连接的：处理器或中央处理单元(CPU)301；随机存取存储器(RAM)和/或只读存储器(ROM)类型的存储器MEM 302、网络模块NET 303、内部存储装置类型的存储模块STCK 304以及可能的各种性质的其它模块305到30N。存储模块STCK304可以属于硬盘类型的硬盘驱动器(HDD)或固态驱动器(SSD)，或者属于外部存储介质读取器类型，如安全数字(SD)卡读取器。处理器CPU 301可以将数据或信息记录在存储器MEM302或存储模块STCK 304中。处理器CPU 301可以读取记录在存储器MEM 302或存储模块STCK 304中的数据。这些数据可以对应于与所接收到的消息或例如在通过网络模块NET303(或在数据集中器DC的情况下，通过提供到网络110的连接的通信模块30N)接收到的消息中接收到的信息或指令相关的配置参数、指令、质量参数。网络模块NET 303通过共享介质(例如，电网)提供电子装置300到网格通信网络100的连接。网络模块NET 303可以例如通过电力线(PL)类型的技术提供电子装置300到电子装置(如数据集中器DC)的连接。网络模块NET 303使电子装置300能够向一个或多个相邻电子装置发送消息并且分别接收相应地来自所述一个或多个相邻电子装置的消息，所述电子装置通过共享介质连接到同一网格通信网络100。在数据集中器DC的情况下，电子装置300进一步包括通信模块，例如提供电子装置300到网络110的连接的模块30N。在电子装置300是通信电能表的情况下，模块30N可以对应于计量电力消耗的模块。

处理器CPU 301能够执行加载到存储器MEM 302中的指令，例如从存储模块STCK304或通过网络模块NET 303从通信网络或从另一通信模块(例如，30N)加载到所述MEM中的指令。当电子装置300上电时，处理器CPU 301能够从存储器MEM 302中读取指令并执行所述指令。这些指令形成计算机程序，所述计算机程序使得由处理器CPU 301实施如上所描述的方法和步骤中的全部或一些，特别是在图2的描述中。因此，通过可编程机器(如数字信号处理器(DSP)或微控制器)执行指令集来以软件形式实施如上所描述的方法和步骤中的全部或一些。在此所描述的方法和步骤中的全部或一些也可以通过机器或专用组件(如现场可编程门阵列(FPGA)或专用集成电路(ASIC))以硬件形式实施。电子装置300的功能可以通过更新软件(更新固件)集成在网格通信网络的通信电表或集中器中。

图4示意性地展示了根据本发明的一个实施例的与网格通信网络100的控制装置SC相对应的电子装置400的硬件架构，所述控制装置SC适合于从多个频带中选择所谓的最佳频带。

电子装置400或控制装置SC适合于：

-确定关于网格通信网络100的运行质量的信息；

-如果关于通信网络100的运行质量的信息低于第一阈值，则：

-向每个节点或电子装置M1、M2、M3、……、M15发送第一消息，所述第一消息包括以预定顺序对多个频带执行质量测试的指令和用于执行所述质量测试的第一条同步信息H；

-在质量测试结束时，针对每个电子装置M1、M2、M3、……、M15收集与每个频带相关联的质量数据；

-从多个频带中选择所谓的最佳频带，所述所谓的最佳频带是与最大值的质量指标相关联的频带；

-向每个电子装置M1、M2、M3、……、M15发送第二消息，所述第二消息包括使用所谓的最佳第二频带而不是第一频带的指令。

电子装置400包括通过通信总线连接的：处理器或中央处理单元(CPU)401；随机存取存储器(RAM)和/或只读存储器(ROM)类型的存储器MEM 402、网络模块NET 403、内部存储装置类型的存储模块STCK 404以及可能的各种性质的其它模块405到40N。存储模块STCK404可以属于硬盘的硬盘驱动器(HDD)或固态驱动器(SSD)类型，或者属于外部存储介质读取器类型，如安全数字(SD)卡读取器。处理器CPU 401可以将数据或信息记录在存储器MEM402或存储模块STCK 404中。处理器CPU 401可以读取记录在存储器MEM 402或存储模块STCK 404中的数据。这些数据可以对应于与接收到的消息或例如在通过网络模块NET 403或通过另一个通信模块40N接收到的消息中接收到的信息相关的配置参数、质量参数。网络模块NET 403提供电子装置400到例如互联网类型的通信网络110的连接。网络模块NET 403可以例如通过以太网类型的技术提供电子装置400到电子装置(如数据集中器DC)的连接。网络模块NET 403使电子装置400能够向一个或多个电子装置(通常是数据集中器DC)发送消息并且分别接收相应地来自所述一个或多个电子装置的消息。

处理器CPU 401能够执行加载到存储器MEM 402中的指令，例如从存储模块STCK404或通过网络模块NET 403从通信网络或从另一通信模块(例如，40N)加载到所述MEM中的指令。当电子装置400上电时，处理器CPU 401能够从存储器MEM 402中读取指令并执行所述指令。这些指令形成计算机程序，所述计算机程序使得由处理器CPU 401实施如上所描述的方法和步骤中的全部或一些，特别是在图2的描述中。因此，通过可编程机器(如数字信号处理器(DSP)或微控制器)执行指令集来以软件形式实施如上所描述的方法和步骤中的全部或一些。在此所描述的方法和步骤中的全部或一些也可以通过机器或专用组件(如现场可编程门阵列(FPGA)或专用集成电路(ASIC))以硬件形式实施。通过安装或更新软件项，电子装置400的功能可以集成在控制装置SC中，所述SC托管在网络100的操作者的信息系统中。

本文档中对G3-PLC标准(或协议)的引用适用于2015年4月和2017年3月发布的G3-PLC标准的版本。

举例来说，在图1中仅示出了十五个节点或电子装置M1、M2、M3、……、M15，这绝不是对网络100中的节点数量的限制。本发明可以用多个节点实施。

在本发明中，必须理解，当节点(从第一频带)切换到第二频带时，这意味着此节点使用所述第二频带(而不是第一频带)来发送和接收消息。

Claims

1.一种用于网格通信网络(100)的方法，所述网格通信网络包括：多个电子装置(DC，M1，M2，M3，……，M15)，所述多个电子装置连接到共享介质并且使用多个频带中的第一频带来交换消息，每个电子装置适合于使用所述多个频带中的每个频带，每个电子装置一次仅能够使用一个频带；以及控制装置(SC)，所述方法允许从所述多个频带中选择最佳频带，所述方法由每个电子装置执行并且包括以下步骤：

从所述控制装置接收(204)第一消息，所述第一消息包括以预定顺序对所述多个频带执行质量测试的指令和用于执行所述质量测试的第一条同步信息(H)；

根据所述第一条同步信息确定(205)所述质量测试的开始时刻；以及

从所述开始时刻起，在与所使用的频带相关联的预定时间段内，以所述预定顺序连续使用(206)所述多个频带中的每个频带；

与所使用的每个频带相关联地记录(206)与由所述电子装置在使用所述频带的每个预定时间段期间接收到的消息相关联的质量数据；

向所述控制装置发送(210)包括与每个频带相关联的所述质量数据的消息；以及

当接收到包括切换到最佳第二频带的指令的第二消息时，使用(216)所述最佳第二频带而不是所述第一频带来发送和接收消息。

2.根据权利要求1所述的方法，所述第二消息包括第二条同步信息(T)，所述使用(216)所述最佳第二频带而不是所述第一频带来发送和接收消息的步骤从根据所述第二条同步信息确定的时刻起执行。

3.根据权利要求1所述的方法，所述第二消息包括第三条同步信息(N)，所述消息包括随后的步骤：

从根据所述第三条同步信息确定的时刻起，再次使用(224)所述第一频带发送和接收消息。

4.根据权利要求1所述的方法，所述方法包括在所述使用(216)所述最佳第二频带的步骤之后的以下步骤：

接收包括所述网络中的电子装置的标识符和所述多个频带中的第三频带的指示的消息；

切换到所述第三频带；

向对应于接收到的标识符的所述电子装置发送消息，所述消息包括使用所述最佳频带的指令和确认指令；

在预定义的等待时间到期时或在接收到所述确认时，切换到所述最佳频带，然后

向所述控制装置发送包括关于是否正确接收所述确认的信息的消息。

5.一种用于网格通信网络(100)的方法，所述网格通信网络包括：多个电子装置(DC，M1，M2，M3，……，M15)，所述多个电子装置连接到共享介质并且使用多个频带中的第一频带来交换消息，每个电子装置适合于使用所述多个频带中的每个频带；以及控制装置(SC)，所述方法使得能够在所述多个频带中选择最佳频带，所述方法由所述控制装置执行并且包括以下步骤：

确定(201)关于所述通信网络的运行质量的信息；

如果所述关于所述通信网络的运行质量的信息低于第一阈值，则：

向每个电子装置发送(203)第一消息，所述第一消息包括以预定顺序对所述多个频带执行质量测试的指令和用于执行所述质量测试的第一条同步信息(H)；

在所述质量测试结束时，针对每个电子装置收集(210)与每个频带相关联的质量数据；

针对每个频带，根据所收集的质量数据确定(211)与所述频带相关联的质量指标；以及

在所述多个频带中选择(212)最佳频带，所述最佳频带是与最大值的质量指标相关联的频带；

当所述最佳频带对应于不同于所述第一频带的第二频带时，则：

向每个电子装置发送(213)第二消息，所述第二消息包括使用所述最佳第二频带而不是所述第一频带的指令。

6.根据权利要求5所述的方法，所述第二消息包括第二条同步信息(T)和第三条同步信息(N)，所述第二条同步信息使得能够定义每个电子装置使用所述第二频带的开始时刻，所述第三条同步信息使得能够定义每个电子装置返回使用所述第一频带的时刻，所述方法包括随后的步骤：

在使用所述第二频带的开始时刻与返回使用所述第一频带的时刻之间确定(220)关于所述通信网络的运行质量的信息；以及

在所述关于所述通信网络的运行质量的信息高于第二阈值时，则：

向每个电子装置发送(222)第三消息，所述第三消息包括用于在由所述第三条同步信息所定义的时刻取消再使用所述第一频带的指令。

7.一种网格通信网络(100)的电子装置(DC，M1，M2，M3，……，M15)，所述网格通信网络包括多个电子装置，所述多个电子装置连接到共享介质并且使用多个频带中的第一频带来交换消息，所述电子装置适合于使用所述多个频带中的每个频带，所述电子装置一次仅能够使用一个频带，所述电子装置适合于：

从控制装置(SC)接收(204)第一消息，所述第一消息包括以预定顺序对所述多个频带执行质量测试的指令和用于执行所述质量测试的第一条同步信息(H)；

向所有所述电子装置发送(206)消息；

8.根据权利要求7所述的电子装置，所述第二消息包括第二条同步信息(T)，所述电子装置适合于从根据所述第二条同步信息确定的时刻起使用(216)所述最佳第二频带而不是所述第一频带来发送和接收消息。

9.一种用于网格通信网络(100)的控制装置(SC)，所述网格通信网络包括多个电子装置(M1，M2，M3，……，M15)，所述多个电子装置连接到共享介质并且使用多个频带中的第一频带来交换消息，所述控制装置适合于使用所述多个频带中的每个频带，所述控制装置一次仅能够使用一个频带，所述控制装置适合于：

10.根据权利要求9所述的控制装置，所述控制装置进一步适合于：

确定(201)关于所述网格通信网络的运行质量的信息。

11.根据权利要求9或权利要求10所述的控制装置，所述第二消息包括第二条同步信息(T)和第三条同步信息(N)，所述第二条同步信息使得能够定义每个电子装置使用所述第二频带的开始时刻，所述第三条同步信息使得能够定义每个电子装置返回使用所述第一频带的时刻，所述控制装置进一步适合于：

12.一种用于网格通信网络(100)的系统，所述系统允许从多个频带中选择最佳频带，所述系统的特征在于，其包括：

根据权利要求7或权利要求8所述的多个电子装置(DC，M1，M2，

M3，……，M15)；

根据权利要求9到11中任一项所述的控制装置(SC)。

13.一种记录介质，计算机程序存储在所述记录介质上，其特征在于，所述计算机程序包括指令，当所述计算机程序由网格通信网络(100)的电子装置(DC，M1，M2，M3，……，M15)的处理器执行时，由所述处理器执行所述指令以用于实施根据权利要求1到4中任一项所述的用于用于网格通信网络的方法，所述电子装置连接到共享介质并且使用所述多个频带中的第一频带来交换消息，所述电子装置适合于使用所述多个频带中的每个频带。

14.一种记录介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序包括指令，当所述计算机程序由网格通信网络(100)的控制装置(SC)的处理器执行时，由所述处理器执行所述指令以用于实施根据权利要求5或权利要求6所述的用于网格通信网络的方法，所述网格通信网络包括多个电子装置(DC，M1，M2，M3，……，M15)，所述多个电子装置连接到共享介质并且使用所述多个频带中的第一频带来交换消息，每个电子装置适合于使用所述多个频带中的每个频带。