通过高延迟通信系统进行回程的远程LPWAN网关技术方案

一种用于卫星通信的地面数据通信网关设备，包括：至少一个处理器；至少一个处理器可访问的存储器；LPWAN无线通信子系统，允许与多个远程设备进行无线通信；卫星通信子系统，以允许与至少一颗低地球轨道卫星进行无线通信。存储器存储处理器可执行的程序代码，以使处理器：执行与多个远程设备相关的服务器功能，以及配置边缘计算模块对LPWAN无线通信子系统接收的信号执行数据处理操作。数据处理操作包括压缩由LPWAN无线通信子系统接收的数据，以生成压缩有效载荷以供卫星通信子系统传输。存储器包括回程调度模块以调度所述卫星通信子系统到低地球轨道卫星的传输的通信，所述传输包括所述LPWAN无线通信子系统接收的数据。括所述LPWAN无线通信子系统接收的数据。括所述LPWAN无线通信子系统接收的数据。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】通过高延迟通信系统进行回程的远程LPWAN网关


[0001]实施例涉及为位于远程的边缘设备提供高延迟回程能力的网关设备。

技术介绍

[0002]远程环境中的定位传感器可以在各种经济或环境背景下提供有益的信息。例如，在远程采矿作业中，来自位于远程机械中的传感器的信息可以有利于管理和改进远程采矿作业。类似地，对于位于远程的农场，来自位于牲畜上的各种传感器或位于地面上的传感器的信息可以有益于管理和规划位于远程的农场的操作。
[0003]从远程环境访问信息存在若干技术挑战。在远程环境中，可能存在严重的连接和能源供给问题。由于缺乏连接和能源，先前的传感器网络和网关可能无法提供对位于远程环境中的传感器生成的信息的可靠和丰富的访问。如果连接是可能的，例如通过卫星上行链路，那么对于许多传感器部署场景来说，使用这种上行链路的成本通常高得令人望而却步。
[0004]对包含在本说明书中的文件、动作、材料、设备、文章等的任何讨论不应被视为承认任何或所有这些事项构成现有技术基础的一部分或者存在于本申请的每个权利要求的优先权日之前的与本公开相关的领域中的公知常识。
[0005]在整个说明书中，单词“包括”将被理解为暗示包含所陈述的元素、整数或步骤，或元素、整数或步骤的组，但不是排除任何其他元素、整数或步骤，或元素组、整数或步骤的组。

技术实现思路

[0006]一些实施例涉及一种用于卫星通信的地面数据通信网关设备，包括：至少一个处理器；该至少一个处理器可访问的存储器；低功率广域网(LPWAN)无线通信子系统，该低功率广域网(LPWAN)无线通信子系统响应于该至少一个处理器以允许与多个远程设备进行无线通信；卫星通信子系统，以允许与至少一颗轨道卫星进行无线通信；其中，该存储器存储程序代码，该程序代码可由该至少一个处理器执行，以使得该至少一个处理器执行与该多个远程设备相关的服务器功能。
[0007]一些实施例涉及一种网关服务器设备，包括至少一个处理器、存储器和通信子系统，它们被配置用于低功率广域网(LPWAN)地面通信和卫星通信，以实现多个远程设备和远程服务器之间经由卫星的高延迟通信。
[0008]一些实施例涉及一种网关设备，包括：至少一个处理器；该至少一个处理器可访问的存储器；边缘设备通信接口；
卫星通信接口；其中，该存储器包括可执行模块，该可执行模块包括指令，当该指令由该至少一个处理器执行时，该指令使该至少一个处理器：通过低功率广域网上的边缘设备通信接口接收来自至少一个或多个边缘设备的信号；处理接收到的信号以确定从该至少一个边缘设备接收到的数据；以及经由该卫星通信接口，使用高延迟协议将确定的数据传输到至少一颗卫星。
[0009]经由该卫星通信接口向至少一颗卫星的、对所确定的数据的传输可以包括高延迟传输。高延迟传输可以包括存储转发传输。高延迟传输可以包括短突发数据传输。
[0010]LPWAN可以使用LoRaWAN协议或Sigfox协议来实现。
[0011]该网关设备和该边缘或远程设备可以被配置为使用相同的网络密钥对该网关设备与该多个边缘或远程设备中的每一个之间的通信进行加密和解密。
[0012]一些实施例涉及包括彼此通信的网关设备、一个或多个边缘设备和一个或多个卫星系统的通信系统。
[0013]在一些实施例中，该多个远程或边缘设备中的每一个远程或边缘设备可以包括至少一个传感器，以确定相应边缘或网关设备的本地环境的环境属性。
[0014]在一些实施例中，该边缘或远程设备中的每一个边缘或远程设备可以被配置为将编码所确定的该环境属性的数据包传输到该网关设备。
[0015]在一些实施例中，边缘或远程设备，该卫星通信子系统可以实现回程网络的一部分，以使所发送的编码所确定的该环境属性的数据包可通过位于远程的客户端设备访问。
[0016]在一些实施例中，该远程或边缘设备中的每一个远程或边缘设备可以包括至少一个致动器以控制远程机器组件。
[0017]在一些实施例中，该远程或边缘设备可以被配置为接收数据包编码指令以控制该远程机器组件并基于接收到的指令来驱动该远程机器组件。
[0018]在一些实施例中，该卫星通信子系统可以实现回程网络的一部分以从位于远程的客户端设备传送该数据包编码指令以控制该远程机器组件。
[0019]一些实施例涉及一种在一个或多个边缘设备和网关设备之间或在网关设备和一个或多个卫星系统之间进行通信的方法，该网关设备处理要在一个或多个该边缘设备和该卫星系统之间通信的消息，以削减在发送这些消息之前来自消息的消息数据费用。该方法涉及使用网关设备作为消息服务器，该网关设备使用LPWAN协议与该一个或多个边缘设备进行通信；并且其中该网关设备使用高延迟回程链路与该一个或多个卫星系统通信。一些实施例涉及一种方法，在一种用于卫星通信的地面数据通信网关设备中，该网关设备具有至少一个处理器和该至少一个处理器可访问的存储器，该方法包括：操作低功率广域网(LPWAN)无线通信子系统，该低功率广域网(LPWAN)无线通信子系统响应于该至少一个处理器以允许与多个远程设备进行无线通信；操作卫星通信子系统，以允许与至少一颗轨道卫星进行无线通信；以及操作该至少一个处理器以执行与该多个远程设备相关的服务器功能。
[0020]一些实施例涉及一种用于卫星通信的地面数据通信网关设备，包括：至少一个处理器；该至少一个处理器可访问的存储器；响应于该至少一个处理器以允许与多个远程设
备进行无线通信的低功率广域网(LPWAN)无线通信子系统；卫星通信子系统，以允许与至少一颗低地球轨道卫星进行无线通信；并且其中，该存储器存储程序代码，该程序代码可由该至少一个处理器执行，以使得该至少一个处理器：执行与多个远程设备相关的服务器功能的程序代码，以及配置边缘计算模块，对该LPWAN无线通信子系统接收到的信号进行数据处理操作，该数据处理操作包括对该LPWAN无线通信子系统接收到的数据进行压缩以生成压缩有效载荷以供该卫星通信子系统传输。
[0021]一些实施例涉及一种用于卫星通信的地面数据通信网关设备，包括：至少一个处理器；该至少一个处理器可访问的存储器；响应于该至少一个处理器以允许与多个远程设备进行无线通信的低功率广域网(LPWAN)无线通信子系统；卫星通信子系统，以允许与至少一颗低地球轨道卫星进行无线通信；并且其中，该存储器存储程序代码，该程序代码可由该至少一个处理器执行，以使得该至少一个处理器配置回程调度模块以调度该卫星通信子系统到低地球轨道卫星的传输的通信，该传输包括该LPWAN无线通信子系统接收的数据。
[0022]在一些实施例中，该存储器被配置为，在该卫星通信子系统传输之前，在该存储器中缓冲从该多个远程设备接收的数据。
[0023]在一些实施例中，由该回程调度模块调度的传输包括存储在该存储器中的缓冲区中的数据。
[0024]在一些实施例中，与多个远程设备相关的服务器功能包括以下一项或多项：向网关设备注册多个远程设备；为每个远程设备分配通本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于卫星通信的地面数据通信网关设备，其特征在于，包括：至少一个处理器；所述至少一个处理器可访问的存储器；低功率广域网(LPWAN)无线通信子系统，所述LPWAN无线通信子系统响应于所述至少一个处理器以允许与多个远程设备进行无线通信；卫星通信子系统，以允许与至少一个低地球轨道卫星进行无线通信；和其中，所述存储器存储程序代码，所述程序代码可由所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器：进行与所述多个远程设备相关的服务器功能，以及配置边缘计算模块，以对所述LPWAN无线通信子系统接收到的信号进行数据处理操作，所述数据处理操作包括对所述LPWAN无线通信子系统接收到的数据进行压缩以生成压缩有效载荷，以供所述卫星通信子系统传输。2.一种用于卫星通信的地面数据通信网关设备，其特征在于，包括：至少一个处理器；所述至少一个处理器可访问的存储器；低功率广域网(LPWAN)无线通信子系统，所述LPWAN无线通信子系统响应于所述至少一个处理器以允许与多个远程设备进行无线通信；卫星通信子系统，以允许与至少一个低地球轨道卫星进行无线通信；和其中，所述存储器存储程序代码，所述程序代码可由所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器：进行与所述多个远程设备相关的服务器功能，以及配置回程调度模块以调度所述卫星通信子系统传输到所述低地球轨道卫星的通信，所述传输包括所述LPWAN无线通信子系统接收到的数据。3.根据权利要求1或2所述的网关设备，其特征在于，所述存储器被配置为，在所述卫星通信子系统传输之前，在所述存储器中缓冲从所述多个远程设备接收到的数据。4.根据从属于权利要求2的权利要求3所述的网关设备，其特征在于，由所述回程调度模块调度的所述传输包括存储在所述存储器中的缓冲区中的数据。5.根据权利要求1至4中任一项所述的网关设备，其特征在于，与所述多个远程设备相关的所述服务器功能包括以下一个或多个：向所述网关设备注册所述多个远程设备；为每个远程设备分配通信频率；对从所述多个远程设备接收到的数据进行重复数据删除；以及在MAC(媒体访问控制)层实施前导码、报头和循环冗余校验，以与所述多个远程设备进行无线通信。6.根据权利要求1至5中任一项所述的网关设备，其特征在于，所述程序代码可由处理器执行以将加密模块配置为：在所述LPWAN无线通信子系统传输之前对数据进行加密；和解密所述LPWAN无线通信子系统接收到的信号中的数据。7.根据权利要求1至6中任一项所述的网关设备，其特征在于，所述LPWAN无线使用
LoRaWAN协议或Sigfox协议进行通信。8.根据权利要求1至7中任一项所述的网关设备，其特征在于，所述卫星通信子系统被配置用于从所述低地球轨道卫星接收第一边缘计算代码模块，并将接收到的所述第一边缘计算代码模块存储在存储器中，其中，所述第一边缘计算代码模块可由所述处理器执行，以对所述LPWAN无线通信子系统接收到的数据进行数据处理操作，以确定第一边缘计算代码模块输出。9.根据权利要求8所述的网关设备，其特征在于，所述卫星通信子系统被配置为从所述低地球轨道卫星接收第一配置参数，将接收到的所述第一配置参数存储在存储器中，以及所述第一配置参数可由所述处理器访问，以确定所述第一边缘计算代码模块的执行。10.根据权利要求8或权利要求9所述的网关设备，其特征在于，所述卫星通信子系统被配置为从所述低地球轨道卫星接收第二边缘计算代码模块，并将接收到的所述第二边缘计算代码模块存储在存储器中，其中，所述第二边缘计算代码模块可由所述处理器执行，以对所述LPWAN无线通信子系统接收到的数据进行数据处理操作，以确定第二边缘计算代码模块输出。11.根据权利要求10所述的网关设备，其特征在于，所述卫星通信子系统被配置为接收用于所述第二边缘计算代码模块的第二配置参数，将接收到的所述第二配置参数存储在存储器中，以及所述第二配置参数可由所述处理器访问，以确定所述第二边缘计算代码模块的执行，以及确定所述第一边缘计算代码模块与所述第二边缘计算代码模块之间的关系。12.根据权利要求10所述的网关设备，其特征在于，所述处理器被配置为基于所述第一边缘计算代码模块和所述第二边缘计算代码模块之间的所述关系来确定边缘数据处理函数，以对所述LPWAN无线通信子系统接收到的数据进行处理，以确定边缘数据处理函数输出。13.根据权利要求8至12中任一项所述的网关设备，其特征在于，所述边缘计算代码模块包括可由所述处理器以所述LPWAN无线通信子系统接收到的数据作为输入而执行的逻辑、算术、统计或科学运算中的一个或多个。14.根据权利要求8至13中任一项所述的网关设备，其特征在于，所述卫星通信子系统将确定的所述第一边缘计算代码模块输出、或所述第二边缘计算代码模块输出、或所述边缘数据处理函数输出传输给所述低地球轨道卫星。15.根据权利要求9所述的网关设备，其特征在于：所述第一边缘计算代码模块是地理围栏代码模块，所述第一配置参数包括地理围栏的范围的限定，所述无线通信子系统从所述多个远程设备接收位置数据，以及所述第一边缘计算代码模块可由所述处理器执行，以确定可由所述卫星通信子系统对于所述地理围栏的越界发出的警报。16.根据权利要求1至15中任一项所述的网关设备，其特征在于，所述卫星通信子系统的传输被配置用于高延迟通信的延长持久性。17.一种通信系统，其特征在于，包括相互通信的根据权利要求1至16中任一项所述的网关设备、多个边缘或远程设备以及一个或多个卫星系统，其中，所述网关设备充当一个或
多个所述边缘设备与一个或多个所述卫星通信系统之间的中间服务器。18.根据权利要求17所述的通信系统，其特征在于，所述多个远程或边缘设备中的每一个远程或边缘设备包括至少一个传感器，以确定相应边缘或网关设备的本地环境的环境属性。19.根据权利要求18所述的通信系统，其特征在于，所述边缘或远程设备中的每一个边缘或远程设备被配置为将编码所确定的所述环境属性的数据包传输到所述网关设备。20.根据从属于权利要求1的权利要求19所述的通信系统，其特征在于，所述卫星通信子系统实施回程网络的一部分，以使所传输的编码所确定的所述环境属性的所述数据包可通过位于远程的客户端设备访问。21.根据权利要求17所述的通信系统，其特征在于，所述远程或边缘设备中的每一个远程或边缘设备包括至少一个致动器以控制远程机器组件。22.根据权利要求12所述的通信系统，其特征在于，所述远程或边缘设备被配置为接收编码指令的数据包以控制所述远程机器组件，并基于接收到的所述指令来致动所述远程机器组件。23.根据权利要求22所述的通信系统，其特征在于，所述卫星通信子系统实施回程网络的一部分，以从位于远程的客户端设备传送编码指令的所述数据包以控制所述远程机器组件。24.根据权利要求17至23中任一项所述的通信系统，其特征在于，还包括核心服务器，所述核心服务器包括：至少一个核心服务器处理器；所述至少一个核心服务器处理器可访问的核心服务器存储器；其中，所述核心服务器存储器包括存储一个或多个边缘计算代码模块的边缘计算代码模块库，并且所述核心服务器存储器存储程序代码，所述程序代码可由所述至少一个核心服务器处理器执行以配置边缘计算管理模块，以将所述一个或多个边缘计算代码模块传输到所述网关设备。25.根据权利要求24所述的通信系统，其特征在于，所述边缘计算管理模块被配置为从客户端设备接收程序代码，以纳入所述边缘计算代码模块库中。26.根据权利要求25所述的通信系统，其特征在于，所述边缘计算管理模块在将程序代码纳入所述边缘计算代码模块库中之前，进行程序代码的发布前验证。27.根据权利要求24至26中任一项所述的通信系统，其特征在于，所述核心服务器存储器中的所述程序代码可由所述至少一个核心服务器处理器执行以配置用户信用和配额管理应用，所述用户信用和配额管理应用跟踪所述通信系统中所述网关设备访问的与存储在所述核心服务器存储器中的用户账户相关的数据的量和频率。28.根据权利要求25中任一项所述的通信系统，其特征在于，所述核心服务器存储器中的所述程序代码可由所述至少一个核心服务器处理器执行以配置数据呈现和应用编程接口应用(API)，以使数据对所述客户端设备所述网关设备可用。29.一种使用网关设备进行边缘计算的方法，...

【专利技术属性】
技术研发人员：弗拉维雅，
申请(专利权)人：舰队空间私人有限公司，
类型：发明
国别省市：