本發(fā)明涉及無線集抄系統(tǒng)，尤其是涉及無線集抄系統(tǒng)中移動網絡表計上行連接管理的方法。

背景技術：

在現有的無線集抄系統(tǒng)中，諸如電表之類的移動網絡表計的上行通訊普遍采用gprs/cdma/3g/4g移動網絡直接或者采用plc/rf/rs485借助集中器間接間接地采用gprs/cdma/3g/4g移動網絡與主站進行通訊。移動網絡的gprs/cdma/3g/4g的按流量收費的特性特別適合遠程抄表系統(tǒng)。

現有的移動網絡表計與主站的連接建立和通訊過程有以下幾種模式：

1、動態(tài)ip模式，長在線，表計為客戶端方式主動連接前置機，主站詢問設備名，雙方通過心跳來保持連接；其適用場合為：公、私有apn網絡都可以，集中器、少量移動網絡表計數量在10000只以下；其實時性最高，但是存在一些缺陷：設備數很大時，需要擴展服務器，大致為10000只/服務器；并且，心跳維持需要耗費一定流量。

2、喚醒+動態(tài)ip模式，移動網絡表計平常gprs網絡不工作，要通過短信或撥號喚醒后主動連接前置機，主站詢問設備名，任務完成后空閑超時斷開應用層及物理連接(push)；其適用場合為：私有apn網絡，大量gprs移動網絡表計，公共資源、服務器資源消耗較少，但是存在一些缺陷：流程繁瑣，通訊程序不容易控制狀態(tài)。

3、靜態(tài)ip模式，移動網絡表計作為服務端一直保持gprs網絡偵聽，主站按需請求連接，任務完成后斷開應用層及物理連接；其適用場合為：私有apn網絡，大量gprs移動網絡表計；實時性高，程序簡單、穩(wěn)健，服務器資源消耗較少，但是存在一些缺陷：由于長期在線，消耗較多公共gprs資源。

4、喚醒+靜態(tài)ip模式，移動網絡表計作為服務端，平常gprs網絡不工作，要通過短信或撥號喚醒后啟動網絡偵聽，任務完成后斷開應用層及物理連接；其適用場合為：私有apn網絡，大量gprs移動網絡表計；公共資源、服務器資源消耗較少，服務器資源消耗較少，但是存在一些缺陷：流程繁瑣，通訊程序不容易控制狀態(tài)。

以上提到的幾種模式各有優(yōu)缺點，當普通居民的移動網絡表計采用上述第1種連接方式時，移動網絡表計直接與主站長時間連接與通訊，由于普通居民的移動網絡表計數量巨大，一個城市可能有100萬只以上，需要主站配置100臺前置通訊機才能管理，硬件成本、管理成本都很高，再加上該模式需要定期的心跳維持，需要耗費大量的流量，并且長期占用移動網絡也是對公共資源的一種負擔和浪費，所以對于大量移動網絡表計的情形，這種模式是不適合的；上述第2、3、4種連接方式，需要移動網絡表計有局域網ip才能通訊，局域網ip需要使用私有apn網絡，私有apn網絡需要另外支付一筆費用給isp，增加了管理的成本。可見，為了減少服務器設備的投入，降低網絡方面的費用，希望設計一種連接方式，在保證功能不減少的前提下，它既不需要長期連接前置通訊機，又不需要使用私有apn網絡很有必要。

另外，由于諸如gprs或者cdma之類的移動網絡可能存在不能通訊的情況，這時，一個備用的通訊方案是必要的，可以起到診斷、容災的作用，可以大大減少現場維護的次數；表計固件的遠程升級，如果采用協議包斷點續(xù)傳，非常耗時，主站如果對100萬只表進行升級，這種速度是不可想象的，因此一個快速的升級方案是非常重要的；地理信息在抄表系統(tǒng)上的應用越來越廣泛，由于目前大多數系統(tǒng)是通過人工記錄設備的經、緯度與表計的對應關系，工作量不小，所以需要一種簡便易行的方案來管理表計的地理信息；整個系統(tǒng)的步調一致是靠系統(tǒng)同步設備的時鐘來完成的，對于100萬只表計，設置一次時鐘的工作量也是相當大的。

可見，實有必要對無線集抄系統(tǒng)中移動網絡表計上行連接管理的方法進行改進。

技術實現要素：

本發(fā)明所要解決的技術問題在于克服上述現有技術所存在的不足，而提出一種移動網絡表計上行連接管理的方法，能夠全面地、經濟地構建無線集抄系統(tǒng)，以適用于具有大規(guī)模移動網絡表計的情形。

本發(fā)明針對上述技術問題提出一種移動網絡表計上行連接管理的方法，包括：采用表計側定時喚醒機制，使得移動網絡表計按照設定的周期上線移動網絡連接主站一次，在設定時長內維持與主站的連接，然后自動下線；以及采用表計側主動喚醒機制，使得移動網絡表計在有重要事件發(fā)生需要實時上報主站時，移動網絡表計上線移動網絡連接主站，上報事件，報完后自動下線。

在一些實施例中，在采用表計側定時喚醒機制時，使每個移動網絡表計的上線時間錯開。

在一些實施例中，在采用表計側定時喚醒機制時，使所有移動網絡表計的上線時間在該設定的周期內或者該設定的周期的特定區(qū)域內是均勻分布的。

在一些實施例中，該設定的周期為24小時，該設定時長以分鐘計。

在一些實施例中，還包括：采用表計側短消息的備用通道機制，使得在移動網絡表計無法連接主站時，能夠通過移動網絡表計主動向主站發(fā)送短消息來起到應急、容災的作用。

在一些實施例中，還包括：采用主站側短消息/撥號呼叫的喚醒機制，使得主站能夠通過短消息/撥號呼叫的方式主動連接移動網絡表計。

在一些實施例中，還包括：采用安全機制，使得主站管理密鑰，并且主站能夠通過短消息命令功能進行加密傳輸能夠更換移動網絡表計的密鑰。

在一些實施例中，還包括：采用地理信息管理機制，使得移動網絡表計在主動上連接過程中，把自身的地理位置信息通知給主站。

在一些實施例中，還包括：采用遠程升級機制，使得移動網絡表計能夠通過ftp/tftp方式下載升級包，在通過設定的規(guī)則校驗升級包合格后，移動網絡表計根據該升級包進行固件的升級。

在一些實施例中，還包括：采用時間同步機制，使得主站發(fā)布ntp時間服務，移動網絡表計按照一定的周期，在上線后使用ntp同步自己的時間。

與現有技術相比，本發(fā)明的移動網絡表計上行連接管理的方法，通過巧妙地采用表計側定時喚醒機制，可以確保大規(guī)模表計的日常的上行連接，通過巧妙地采用表計側主動喚醒機制，可以確保大規(guī)模表計的突發(fā)的上行連接，能夠全面地、經濟地構建無線集抄系統(tǒng)，以適用于具有大規(guī)模移動網絡表計的情形。

附圖說明

圖1是采用本發(fā)明的移動網絡表計上行連接管理的方法構成的無線集抄系統(tǒng)的框圖示意。

圖2是本發(fā)明的表計側定時喚醒機制的激活時段的狀態(tài)轉換示意。

圖3是本發(fā)明的表計側定時喚醒機制的流程示意。

圖4是本發(fā)明的表計側主動喚醒機制的模式狀態(tài)轉換示意。

圖5是本發(fā)明的表計側主動喚醒機制的上報實現模型的示意。

圖6是本發(fā)明的表計側主動喚醒機制的流程示意。

圖7是本發(fā)明的主站側撥號喚醒機制的流程示意。

具體實施方式

以下結合本說明書的附圖，對本發(fā)明的較佳實施例予以進一步地詳盡闡述。

參見圖1，圖1是采用本發(fā)明的移動網絡表計上行連接管理的方法構成的無線集抄系統(tǒng)的框圖示意。本發(fā)明的無線集抄系統(tǒng)100大致包括：大量的移動網絡表計110、主站150以及用于輔助主站150與這些移動網絡表計110通信連接的若干前置機130。其中，主站150與移動網絡表計110之間的移動網絡通信連接，遵照本發(fā)明提出的一種移動網絡表計上行連接管理的方法190。

本發(fā)明提出的一種移動網絡表計上行連接管理的方法190大致包括：

1、采用表計側定時喚醒機制191，使得移動網絡表計按照設定的周期上線移動網絡連接主站一次，在設定時長內維持與主站的連接，然后自動下線。其中，使每個移動網絡表計的上線時間錯開。使所有移動網絡表計的上線時間在設定的一個周期內/一個周期的特定區(qū)域內是均勻分布的。該設定的周期為24小時，該設定時長以分鐘計。采用這種機制1911，移動網絡表計110上線后，前置機130觸發(fā)后臺任務進行讀寫操作，移動網絡表計110一天的數據通過gprs傳遞一般一分鐘內可以傳完，如此一來，對于100萬只表的應用而言，每分鐘只有695只的移動網絡表計110連線前置機130，大大低于10000并發(fā)連接/前置機130的管理能力，從而配置1臺前置機130即可滿足100萬只移動網絡表計110的管理。

2、采用表計側主動喚醒機制192，使得移動網絡表計在有重要事件發(fā)生需要實時上報主站時，移動網絡表計上線移動網絡連接主站，上報事件，報完后自動下線。

3、采用主站側短消息/撥號呼叫的喚醒機制193，使得主站能夠通過短消息/撥號呼叫的方式主動連接移動網絡表計。

4、采用表計側短消息的備用通道機制194，使得在移動網絡表計無法連接主站時，能夠通過移動網絡表計主動向主站發(fā)送短消息來起到應急、容災的作用。具體而言，短消息通信的功能包括：喚醒、連接前置機、密鑰傳輸等；以及應急、容災命令。

5、采用安全機制195，使得主站管理密鑰，并且主站能夠通過短消息命令功能進行加密傳輸能夠更換移動網絡表計的密鑰。具體而言，在硬件方面可采用sim卡白名單，sim卡號通配符合度來控制，在協議方面，可設置與前置機之間的連接采用交換由對稱密鑰加密的隨機數來進行認證控制，主站負責管理密鑰，可以利用短信命令功能進行加密傳輸更換設備的密鑰，從而達到安全的目的。

6、采用地理信息管理機制196，使得移動網絡表計在主動上連接過程中，把自身的地理位置信息通知給主站。具體而言，在主動上連接過程中，表計把地理位置信息（x經度、y緯度）字段通知前置機，地理位置信息可用于主站進行設備定位、能效分布、用電管理等智能電網的應用。

7、采用遠程升級機制197，使得移動網絡表計能夠下載升級包，在通過設定的規(guī)則校驗升級包合格后，移動網絡表計根據該升級包進行固件的升級。具體而言，采用ftp/tftp方式，主站下發(fā)升級命令給表計，模塊先用ftp/tftp將升級包高速下載到模塊中，通過一定的規(guī)則校驗升級包正確后，即可以使用通信協議分包傳輸給表計主體，這種方法能夠大大提高升級的速度。

8、采用時間同步機制198，使得主站發(fā)布ntp（networktimeprotocol，網絡時間協議）時間服務，移動網絡表計按照一定的周期，在上線后使用ntp同步自己的時間。具體而言，當表計的時間漂移0.5秒/天左右，考慮采用ntp協議來同步表計時間，服務器發(fā)布ntp時間服務，表計按照一定的周期，在上線后使用ntp同步自己的時間，如果偏差不大（300秒以內），則校正自己的時間，不需要上報校時事件。

采用本發(fā)明的方法190帶來的有益效果包括：公共apn、私有apn網絡都可以采用；不需要部署特別多的前置機130，非常適合大規(guī)模移動網絡表計110的應用；由于移動網絡表計110絕大多數時間不登陸移動網絡，可大大節(jié)省公共網絡的資源的占用和心跳維持的流量；可以大大減少服務器設備的投入，降低了網絡方面的費用；通過短信息作為備用通信通道，可以起到應急、容災的作用；通過記錄經、緯度等地理信息到移動網絡表計110中，便于主站管理地理信息；通過ftp遠程升級方式，可大大縮短升級時間，提高了整個系統(tǒng)的可維護性；通過ntp網絡校時，可減少后臺任務的工作壓力。

以下，對本發(fā)明的方法190的各個方面予以詳細說明。

參見圖2，圖2是本發(fā)明的表計側定時喚醒機制的激活時段的狀態(tài)轉換示意。由于普通居民的表計數量巨大，結算數據、負荷曲線數據抄讀實時性要求不高，一般24小時之內抄回數據即可。針對這一特點，本發(fā)明設計了一種移動網絡表計在24小時的設定周期之內只主動上線連接前置機一次，其余時間段移動網絡表計不上線的連接機制。這種機制大大減少了前置機的并行連接數，同時也節(jié)省了公共網絡的資源的占用，且不需要運行在私有apn網絡。值得一提的是，在本實施例中，每個表計可以理解為由一個負責計量的表計主體和一個負責移動網絡通信的模塊組成。

具體而言，模塊上電，并正常運行后平時處于空閑狀態(tài)，允許設置一天中的某些時段激活模塊的網絡連接。其中，1)在當前時間=時間窗的開始時間時,激活時段處于活動狀態(tài)210，此時開始建立連接，連接成功或失敗后狀態(tài)處于鎖定狀態(tài)220，若連接成功但空閑超時，斷開連接后由于處于鎖定狀態(tài)220，將不會再次激活連接；2)當前時間=時間窗的結束時間時，由鎖定狀態(tài)220變?yōu)椴换顒訝顟B(tài)230，模塊將一直工作于不活動狀態(tài)230，等待下次激活時段處于活動狀態(tài)210；3)為了避免大量表計同時連接前置機，導致擁塞，采用算法錯開每個表的上線時間，使上線時間平均分布于一天中的24個小時（也可以設置一天中某時段為上線時間段，比如00:00-08:00）。

參見圖3，圖3是本發(fā)明的表計側定時喚醒機制的流程示意。其中，空閑狀態(tài)下，若模塊320當前時鐘處于激活時段內，且該時段內未被喚醒過，則將會觸發(fā)模塊320上線主動連接前置機330，若在該時段內曾經被喚醒過則不再響應觸發(fā)信號，為避免多設備同時訪問沖突，模塊320隨機延時主動連接遠程前置機，在激活時間內若首次喚醒上線失敗，則延時一定時間后再重新嘗試上線，若激活時間內多次重試失敗則放棄連接，待下個激活時段或通過其他方式來嘗試連接。

參見圖4，圖4是本發(fā)明的表計側主動喚醒機制的模式狀態(tài)轉換示意。上電后處于空閑狀態(tài)410，等待觸發(fā)并喚醒420激活連接，若喚醒420則開始建立連接上線430，完成任務后等待超時自動斷開連接回到空閑狀態(tài)410。通過表計側主動喚醒機制可以實現事件驅動主動上報。當有事件發(fā)生并通過下行連接發(fā)送上報請求給模塊時，之后根據上線注冊與否，來決定事件主動上報至主站的時機。事件發(fā)生時，可以規(guī)定三種場景：1、模塊已在線注冊；2、模塊未上線注冊但嘗試上線成功；3、模塊未上線，且嘗試上線注冊失敗。

參見圖5，圖5是本發(fā)明的表計側主動喚醒機制的上報實現模型的示意。當處于以上某個場景時，事件上報需要不同的處理方式。對于模塊已在線，事件請求并響應后，直接將事件上報至服務器一側；對于模塊未上線，連接上線后服務器成功請求設備地址，再上報事件到服務器一側；當多次嘗試上線不成功時，采用其它方式上報事件（如短消息）。

參見圖6，圖6是本發(fā)明的表計側主動喚醒機制的流程示意。大致包括以下步驟：1)表計主體610一側發(fā)生事件將會發(fā)送上報請求至模塊620；2)若當前處于連接空閑狀態(tài)時，則觸發(fā)模塊620上線，確認連接建立之后，主站請求模塊620的設備地址，模塊620應答設備地址，轉至3）；若當前已處于在線狀態(tài)時，直接轉至4）；3)前置機630在確認tcp連接建立并收到模塊620發(fā)送的報文后，解析報文知道終端設備的基本信息，此時前置機630處于接收數據狀態(tài)，并打開數據空閑超時定時，若空閑超時則將主動關閉tcp連接；4)確認在線注冊后返回上報請求應答，表計主體610將緩存的主動上報事件經模塊620轉發(fā)至前置機630，之后處于數據空閑狀態(tài)，空閑超時后關閉模塊620與前置機630的連接。

參見圖7，圖7是本發(fā)明的主站側撥號喚醒機制的流程示意。當主站請求實時操作表計，表計不在線，可以應用短信/撥號呼叫等方式請求表計上線。當主站需要與移動網絡表計通信時，撥號或發(fā)送短信給終端設備，若設備收到來電或短信時匹配電話號碼在允許訪問白名單中，則上線連接前置機。對于來電，根據振鈴次數執(zhí)行不同動作；對于短信，則解析短信若符合指定的幀格式和內容，之后主動連接遠程數據中心，等待遠程數據訪問，并將接收短信刪除。若否，對于來電則直接掛斷，對于短信則不處理直接刪除。值得一提的是，由于移動網絡信號、占用信道等因素的影響，對于來電撥號和短信接收存在一定的延遲，短信比來電的延遲更大，且短信可能由于網絡問題造成丟失，撥號可能由于占線、忙音等原因無法撥通，當主站一側長時間沒有收到回應，需要在一定時間內進行重試。

具體而言，主站側撥號喚醒機制的流程包括：1)當需要實時采集數據時，前置機730發(fā)起撥號后（規(guī)定振鈴次數及自動掛斷時間），直到模塊720收到來電振鈴；2)若前置機730在發(fā)起撥號后，振鈴時間超過規(guī)定時間時前置機730一側自動掛斷撥號，此時因為語音鏈路或模塊一側忙無法收到振鈴或響應，前置機730需要等待一段時間后在嘗試發(fā)起撥號請求；3)模塊720收到來電振鈴指示后（不要設置自動應答），判斷來電號碼是否匹配，且來電振鈴指示達到規(guī)定限值（2-3次）時主動掛斷后開始建立tcp/udp連接；4)連接建立后，當網絡中無數據交換，空閑超時的時候，斷開模塊720與前置機730間的tcp/udp連接。

與現有技術相比，本發(fā)明的移動網絡表計上行連接管理的方法，通過巧妙地采用表計側定時喚醒機制，可以確保大規(guī)模表計的日常的上行連接，通過巧妙地采用表計側主動喚醒機制，可以確保大規(guī)模表計的突發(fā)的上行連接，能夠全面地、經濟地構建無線集抄系統(tǒng)，以適用于具有大規(guī)模移動網絡表計的情形。

值得一提的是，本發(fā)明的移動網絡表計可以是水、電、氣、熱表計，其所采用的移動網絡可以是gprs/cdma/3g/4g。

上述內容僅為本發(fā)明的較佳實施例，并非用于限制本發(fā)明的實施方案，本領域普通技術人員根據本發(fā)明的主要構思和精神，可以十分方便地進行相應的變通或修改，故本發(fā)明的保護范圍應以權利要求書所要求的保護范圍為準。