CN110336648A - 一种基于nb-iot的数据处理装置及其方法 - Google Patents

一种基于nb-iot的数据处理装置及其方法 Download PDF

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Abstract

一种基于NB‑IOT的数据处理装置及其方法，涉及电子设备数据处理的技术领域。本发明在一个传输周期内，将首次检测到电子设备发送至NB‑IOT基站的传输异常数据存入缓冲区的存储器；按照预设重传周期，对存储器中的待传输数据进行检查，若正确则重传；若重传失败，则将所述待传输数据与下一个传输周期的待传输数据同时发送至NB‑IOT基站；根据预设值，将存储器中的历史传输周期中传输失败的待传输数据导出。本发明能减少大规模的建设投资，使供水、供电、供气网络更加安全稳定的运行和优化调度；具有较好的经济效益和社会效益。

Description

一种基于NB-IOT的数据处理装置及其方法
技术领域
本发明涉及电子设备数据处理的技术领域。
背景技术
智能水表是用于家庭、工厂中的设备，在智能水表领域相关的公司和部门需要高速率的数据传输、频繁的通信和低延迟。由于水表是由电源供电的，具有超低功耗和长电池使用寿命的需求；并且还需要对线网进行实时监控以便发现隐患时及时处理。传统的无线传输技术由于穿透性有限，在地下的信号很难有保证，所以数据丢失的情况层出不穷。
LoRaWAN的ClassC可以实现低延迟，但是对于高传输速率和频繁通信的需求NB-IOT是更适合于智能水表的选择。并且水表一般安装在人口密集的地区的固定位置，所以对于运营商部网也较为容易。
同步的通信协议在较短的下行延迟方面具有优势，同时NB-IOT可以为需要大量数据吞吐量的应用提供快速的数据传输速率。而LoRaWAN的Class B通过定期地(编程实现)唤醒终端以收取下行消息而缩短了下行通信的延迟。所以对于需要频繁通信、较短的延迟或者较大数据量的应用来说NB-IOT或许是更好的选择，而对于需要较低的成本、较高的电池寿命和通信并不频繁的场景来说LoRa更好。
基于蜂窝的窄带物联网(Narrow Band Internet of Things,NB-IOT)成为万物互联网络的一个重要分支。NB-IOT构建于蜂窝网络，只消耗大约180KHz的带宽，可直接部署于GSM网络、UMTS网络或LTE网络，以降低部署成本、实现平滑升级。NB-IOT是IoT领域一个新兴的技术，支持低功耗设备在广域网的蜂窝数据连接，也被叫作低功耗广域网(LPWAN)。NB-IOT支持待机时间长、对网络连接要求较高设备的高效连接。NB-IOT(基于蜂窝的窄带物联网)作为一个全新的窄带物联网项目，给整个社会带来的全新变化是不言而喻的，对全中国乃至全世界必将产生深远的影响。在智能水表及其相关领域，NB-IOT比LoRa更为适用于移动性支持不强的应用场景(如智能抄表、智能停车等)，同时简化终端的复杂度、降低终端功耗。
目前使用的NB-IOT的无线传输技术可以基本上解决水表的数据丢失问题，然而信号问题还是偶尔会出现。此外在传输过程中服务器若是不在线，则也会导致数据的丢失。并且NB-IOT的基站只能同时允许12台设备连接传输，如果大于12路设备，即使NB-IOT网络信号强度很好，也会出现设备连不上基站的问题。
发明内容
本发明提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的基于NB-IOT的数据传输方法及装置，其能减少大规模的建设投资，使供水表网络更加安全稳定的运行和优化调度；具有较好的经济效益和社会效益。
一种基于NB-IOT的数据处理装置，包括:
用于传输数据并接收反馈信号的电子设备；
用于接收电子设备数据并接收反馈信号的NB-IOT基站；
用于接收NB-IOT基站数据并发送反馈信号至NB-IOT基站的中心服务器；
用于存储数据的存储器。
基于本发明的基于NB-IOT的数据处理装置的处理方法，包括如下步骤：
S100，在一个传输周期内，若首次检测到电子设备发送至NB-IOT基站的待传输数据发生传输异常，则将所述待传输数据存入缓冲区的存储器；
S200，按照预设重传周期，对存储器中的所述待传输数据进行检查，若正确则重传；
S300，若在当前传输周期内对存储器中的所述待传输数据进行重传发生失败，则将所述待传输数据与下一个传输周期的待传输数据同时发送至NB-IOT基站。
本发明的电子设备在发送待传输设备后首次检测到传输失败，则将待传输数据存缓冲区入存储器。若在执行后续步骤进行重传后仍然出现失败，则不需要再一次存入存储器。在检测到数据传输失败后，对存入存储器的待传输数据进行重传；那么重传需要依据一定的重传周期。在一个传输周期内，按照预设重传周期对传输失败的数据进行重传。具体的，预设重传周期可以根据实际需求而设置，解决现有的信号不稳定导致数据丢失的问题。
本发明的电子设备向NB-IOT基站发送数据失败，则先将传输失败的数据存入存储器，再按照预设重传周期(定时任务)对数据进行重传，确保了数据传输不丢失，设备发送的数据都可以发送至NB-IOT基站直至中心服务器。
本发明利用NB-IOT基站实现数据的传输和控制，可应用于智能水表、智能电表、智能气表等领域，具有较好的经济效益和社会效益。
附图说明
图1是本发明基于NB-IOT的数据传输结构示意图。
图2是本发明基于NB-IOT的数据传输方法的流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的技术方案进行详细说明：
图1为本发明实施例基于NB-IOT的数据传输网络示意图，所述基于NB-IOT的数据传输网络包括至少一个电子设备、存储器、NB-IOT基站和中心服务器。信号传输成功的完整过程是：电子设备发送数据到NB-IOT基站，NB-IOT基站将数据转发至中心服务器，中心服务器接收数据后再传回一个反馈信号给NB-IOT基站，NB-IOT基站再将反馈信号发送到电子设备。
图2为本发明基于NB-IOT数据传输方法的流程示意图，包括：
S100，在当前传输周期内，若首次检测到发送至NB-IOT基站的待传输数据发生传输异常，则将所述待传输数据存入缓冲区存储器；
本发明实施例的执行主体为基于NB-IOT网络进行通信的电子设备，包括智能水表、智能电表、智能气表等。若电子设备在发送待传输设备后首次检测到传输失败，则将待传输数据存缓冲区入存储器。若在执行后续步骤进行重传后仍然出现失败，则不需要再一次存入存储器。
S200，按照预设重传周期，对存储器中的所述待传输数据进行检查，若正确则重传。
本发明为了解决现有的信号不稳定导致数据丢失的问题，在检测到数据传输失败后，对存入存储器的待传输数据进行重传；那么重传需要依据一定的重传周期。在一个传输周期内，按照预设重传周期对传输失败的数据进行重传。具体的，预设重传周期可以根据实际需求而设置，本发明实施例对此不做限定。
本发明实施例提出的基于蜂窝的窄带物联网NB-IOT的数据传输方法，若设备向NB-IOT基站发送数据失败，则先将传输失败的数据存入存储器，再按照预设重传周期(定时任务)对数据进行重传，确保了数据传输不丢失，设备发送的数据都可以发送至NB-IOT基站直至中心服务器。
S300，若在当前传输周期内对存储器中的所述待传输数据进行重传发生失败，则将所述待传输数据与下一个传输周期的待传输数据同时发送至NB-IOT基站。
具体的，设备在每个传输周期中都有需要传输的数据，当一个传输周期中传输失败的数据经过重传仍然没有成功，而下一个传输周期已经到来，则将传输失败的数据与下一个传输周期需要传输的数据同时发送。即，在每一个传输周期内，设备除了发送当前传输周期内的待传输数据，还会同时发送上一个传输周内传输失败的数据。
本发明通过上述机制，可以保证传输失败的数据会一直尝试传输，直至成功发送至NB-IOT基站以及中心服务器，并接收到正确的反馈信号。
在一个可选的实施例中，本发明的数据处理方法还包括：
S400，根据预设时间周期或预设数据量阈值，将所述存储器中的历史数据导出，所述历史数据为历史传输周期中传输失败的待传输数据。
具体的，可以根据预设时间周期将存储器中的历史数据导出，比如以一天为周期或一个星期为周期等等进行导出；或者可以根据预设数据量阈值将存储器中的历史数据导出，比如当存储器中的数据量达到一定存储量时，进行导出。因为存储器的容量是有限的，适时进行导出，可以适时降低存储器的存储容量，保证存储器可以长期正常使用。
具体的，预设时间周期或预设数据量阈值可以根据实际需求和存储器容量而定，本发明实施例对此不做限定。
本发明实施例设计了一套基于NB-IOT的传输机制，将无法一次顺利传输的数据存储下来，进行重传补发；同时还可以将历史数据导出，所述历史数据中包括不能正确发送的原因，通过导出的历史数据可以分析传输失败的原因，以便进行改进。
在一个可选的实施例中，步骤S100，所述在当前传输周期内，若首次检测到发送至NB-IOT基站的待传输数据发生传输失败，则将所述待传输数据存入存储器，具体包括：
若检测到接入NB-IOT基站失败，则将所述待传输数据存入存储器；或者向NB-IOT基站发送所述待传输数据，若在预设时长内、未检测到相应的反馈信号，则将所述待传输数据存入存储器。
本发明的数据传输失败主要包括两大类，一类是设备无法接入NB-IOT基站而导致传输失败；另一类是设备可以接入NB-IOT基站，设备也发送了数据，但在数据传输过程中发生了失败，在传输的整个回路中只要有一处出现了问题就会导致数据传输失败。具体的，所述传输失败包括：接入NB-IOT基站失败、NB-IOT基站发送至中心服务器失败、中心服务器未正确发送接收数据的反馈信号，以及设备未收到中心服务器发送的反馈信号等。
具体的，设备是通过检查中心服务器的反馈信号来判断是否传输失败。若在预设时长内接收到中心服务器的反馈信号，则确认数据传输成功；若在预设时长内没有接收到中心服务器的反馈信号，则确认数据传输失败。预设时长是设备检测反馈信号的超时时间，可根据数据传输速率等具体因素而定，本发明实施例对此不作限定。
基于上述实施例，步骤S200，所述按照预设重传周期，对存储器中的所述待传输数据进行重传，具体包括：
若接入所述NB-IOT基站失败，则重连所述NB-IOT基站成功后，获取所述存储器中的所述待传输数据，并向所述NB-IOT基站发送所述待传输数据；或者若在预设时长内、未检测到相应的反馈信号，则按照所述预设重传周期，获取所述存储器中的所述待传输数据，并向所述NB-IOT基站发送所述待传输数据。
本发明实施例针对传输失败的两类情况进行重传，若是设备接入所述NB-IOT基站失败，则首先进行设备与NB-IOT基站的连接，连接成功后进行重传，重传的数据来自首次传输失败后存储在存储器中的待传输数据；若是传输过程中的失败，则按照所述预设重传周期进行重复发送，直至成功或者在当前传输周期结束后重传仍然失败，重传的数据来自首次传输失败后存储在存储器中的待传输数据。
基于上述实施例，步骤S200，所述按照预设重传周期，对存储器中的所述待传输数据进行重传，在当前传输周期内，若重传失败，最多进行N次重传，其中N为正整数，且N>5。
本发明实施例提供一种多次重传机制，在一个传输周期内，如果一次重传失败，则进行第二次重传；若第二次重传，则进行第三次重传；若第三次重传，则进行第四次重传；若第四次重传，则进行第五次重传等等。
优选的，本发明实施例在单个传输周期内，最多进行4次重传；若4次重传均不成功则与下一传输周期的数据同时发送。
综上所述，本发明实施例提供了一中基于NB-IOT的数据传输方法，将无法一次顺利传输的数据存储下来，进行重传补发；同时可以通过存储的历史数据来分析传输失败的原因，以便进行改进，具有良好的有益效果。
本发明还提供一种基于蜂窝的窄带物联网NB-IOT的数据传输装置，包括：
存储模块，用于在当前传输周期内，若首次检测到发送至NB-IOT基站的待传输数据发生传输失败，则将所述待传输数据存入存储器；
重传模块，用于按照预设重传周期，对存储器中的所述待传输数据进行重传。
在一个可选的实施例中，本发明的装置还包括同时发送模块，所述同时发送模块用于：若在当前传输周期内对存储器中的所述待传输数据进行重传发生失败，则将所述待传输数据与下一个传输周期的待传输数据同时发送至NB-IOT基站。
在一个可选的实施例中，本发明的装置还包括历史数据导出模块，所述历史数据导出模块用于：根据预设时间周期或预设数据量阈值，将所述存储器中的历史数据导出，所述历史数据为历史传输周期中传输失败的待传输数据。
本发明存储器的型号为威联通TS-1232XU-RP存储器。本发明中心服务器的型号为Dell R730机架式服务器。
本发明实施例的装置，可用于执行图2所示的基于蜂窝的窄带物联网NB-IOT的数据传输方法实施例的技术方案，其实现原理和技术效果类似，此处不再赘述。

Claims (10)

1.一种基于NB-IOT的智能水表数据处理装置，其特征在于包括:
用于传输数据并接收反馈信号的智能水表；
用于接收智能水表数据并接收反馈信号的NB-IOT基站；
用于接收NB-IOT基站数据并发送反馈信号至NB-IOT基站的中心服务器；
用于存储数据的存储器。
2.根据权利要求1所述的基于NB-IOT的智能水表数据处理装置，其特征在于上述存储器的型号为威联通TS-1232XU-RP存储器。
3.根据权利要求1所述的基于NB-IOT的智能水表数据处理装置，其特征在于上述中心服务器的型号为DellR730机架式服务器。
4.基于权利要求1所述的基于NB-IOT的智能水表数据处理装置的处理方法，其特征在于包括如下步骤：
S100，在一个传输周期内，若首次检测到智能水表发送至NB-IOT基站的待传输数据发生传输异常，则将所述待传输数据存入缓冲区的存储器；
S200，按照预设重传周期，对存储器中的所述待传输数据进行检查，若正确则重传；
S300，若在当前传输周期内对存储器中的所述待传输数据进行重传发生失败，则将所述待传输数据与下一个传输周期的待传输数据同时发送至NB-IOT基站。
5.根据权利要求4所述的处理方法，其特征在于上述步骤S300具体包括，当一个传输周期中传输失败的数据经过重传仍然没有成功，而下一个传输周期已经到来，则将传输失败的数据与下一个传输周期需要传输的数据同时发送；即，在每一个传输周期内，设备除了发送当前传输周期内的待传输数据，还同时发送上一个传输周内传输失败的数据。
6.根据权利要求5所述的处理方法，其特征在于所述在当前传输周期内，若检测到接入NB-IOT基站失败，则将所述待传输数据存入存储器或者向NB-IOT基站发送所述待传输数据，若在预设时长内、未检测到相应的反馈信号，则将所述待传输数据存入存储器。
7.根据权利要求5所述的处理方法，其特征在于所述在当前传输周期内，若检测到接入NB-IOT基站失败，则重连所述NB-IOT基站成功后，获取所述存储器中的所述待传输数据，并向所述NB-IOT基站发送所述待传输数据或者若在预设时长内、未检测到相应的反馈信号，则按照所述预设重传周期，获取所述存储器中的所述待传输数据，并向所述NB-IOT基站发送所述待传输数据。
8.根据权利要求4所述的处理方法，其特征在于还包括S400，根据预设值，将所述存储器中的历史数据导出，所述历史数据为历史传输周期中传输失败的待传输数据。
9.根据权利要求8所述的处理方法，其特征在于上述步骤S400具体包括，根据预设时间周期将存储器中的历史数据导出。
10.根据权利要求8所述的处理方法，其特征在于上述步骤S400具体包括，根据预设数据量阈值将存储器中的历史数据导出。
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