本發(fā)明涉及通信管理，尤其涉及一種基于4gcat1技術的智能水表穩(wěn)定通信系統(tǒng)。

背景技術：

1、通信管理技術領域專注于調整和優(yōu)化信息在設備間的傳輸過程，確保數(shù)據(jù)通信的可靠性、安全性和效率。此領域包括網絡流量和帶寬管理、錯誤檢測與糾正、信號增強、數(shù)據(jù)壓縮與解壓縮，以及協(xié)議轉換。通信管理技術應用于多種通信媒介，如有線、無線、光纖和衛(wèi)星通信系統(tǒng)，旨在提升數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆€(wěn)定性，減少延遲，優(yōu)化網絡負載，從而支持從簡單的家庭網絡到復雜的企業(yè)和全球通信網絡的高效運作。

2、其中，智能水表穩(wěn)定通信系統(tǒng)是一種專為智能水表設計的通信技術解決方案，旨在提升水表數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃耘c效率。系統(tǒng)通過優(yōu)化水表與中央監(jiān)控系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)交互，確保水消耗數(shù)據(jù)的準確記錄和實時傳輸。智能水表系統(tǒng)通常應用于水資源管理和計費，使水務公司能夠遠程讀取數(shù)據(jù)，實現(xiàn)自動化的賬單生成和消費監(jiān)控。系統(tǒng)的穩(wěn)定通信技術支持網絡管理，提供有效的數(shù)據(jù)支持以優(yōu)化水資源配置和消費者服務。

3、傳統(tǒng)通信系統(tǒng)在高動態(tài)變化的通信場景時仍顯示出明顯的局限性。例如，傳統(tǒng)技術在面對突發(fā)的網絡擁堵和信號質量波動時，無法及時準確地調整數(shù)據(jù)傳輸策略，導致數(shù)據(jù)傳輸效率降低，甚至發(fā)生數(shù)據(jù)丟失的情況，缺乏有效的多頻段并發(fā)傳輸支持，使得在多信號覆蓋區(qū)域內的數(shù)據(jù)傳輸難以優(yōu)化，容易受到單一頻段負載過重或信號弱的影響，從而影響整體通信的穩(wěn)定性和效率，增加了通信的運維成本。

技術實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是解決現(xiàn)有技術中存在的缺點，而提出的一種基于4gcat1技術的智能水表穩(wěn)定通信系統(tǒng)。

2、為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了如下技術方案：一種基于4gcat1技術的智能水表穩(wěn)定通信系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括：

3、信號質量實時評估模塊基于水表的工作環(huán)境，通過水表的4gcat1通信部件，接收4gcat1信號，根據(jù)網絡波動情況，評估網絡當前的穩(wěn)定性指數(shù)，并結合信號強度與網絡擁堵信息，對當前4gcat1的信號質量進行評估，得到信號質量評分；

4、智能流量調度模塊基于水表數(shù)據(jù)傳輸任務的內容類型和內容量，評估水表數(shù)據(jù)傳輸任務的重要性，并根據(jù)水表數(shù)據(jù)傳輸任務的緊急程度，對水表數(shù)據(jù)傳輸任務進行優(yōu)先級排序，調整水表數(shù)據(jù)傳輸任務在4gcat1網絡環(huán)境下的傳輸順序，得到調度優(yōu)化信息；

5、優(yōu)化信號管理模塊基于所述信號質量評分和調度優(yōu)化信息，動態(tài)調節(jié)水表數(shù)據(jù)傳輸任務的傳輸速率，并根據(jù)水表數(shù)據(jù)傳輸任務的任務量，分析傳輸時間，調整傳輸頻率，得到優(yōu)化通信傳輸信息；

6、多頻段并發(fā)傳輸模塊基于所述優(yōu)化通信傳輸信息，通過4gcat1網絡的多頻段進行水表數(shù)據(jù)傳輸，根據(jù)差異化頻段特性，調節(jié)多頻段負載，優(yōu)化水表數(shù)據(jù)在多個頻段中均衡傳輸，得到并行傳輸優(yōu)化信息。

7、本發(fā)明改進有，所述評估網絡當前的穩(wěn)定性指數(shù)的方法為：

8、基于水表的工作環(huán)境，通過水表的4gcat1通信部件，接收4gcat1信號，包括每個時間點的延遲和數(shù)據(jù)丟包率，得到延遲和丟包數(shù)據(jù)；

9、基于所述延遲和丟包數(shù)據(jù)，通過公式：

10、

11、計算當前網絡的穩(wěn)定性指數(shù)s，根據(jù)穩(wěn)定性指數(shù)s值的大小，評估網絡的穩(wěn)定性：

12、其中，dd，i是第i個時間點的延遲，dl，i是第i個時間點的丟包率，i代表時間點的序號，λ、μ和τ分別是延遲、丟包率和時間點的權重，s表示網絡穩(wěn)定性指數(shù)，n是數(shù)據(jù)點的總數(shù)。

13、本發(fā)明改進有，所述信號質量評分的獲取步驟為：

14、基于水表的工作環(huán)境，通過水表的4gcat1通信部件，收集信號強度數(shù)據(jù)和網絡擁堵數(shù)據(jù)；

15、基于所述穩(wěn)定性指數(shù)s、信號強度數(shù)據(jù)和網絡擁堵數(shù)據(jù)，通過公式：

16、

17、計算信號質量指標q，根據(jù)信號質量指標q值的大小，評估信號質量狀態(tài)，得到信號質量評分；

18、其中，z表示信號強度，c表示網絡擁堵程度，s表示網絡穩(wěn)定性指數(shù)，α、β和γ為權重系數(shù)，q為信號質量指標。

19、本發(fā)明改進有，所述評估水表數(shù)據(jù)傳輸任務的重要性的方法為：

20、基于水表數(shù)據(jù)傳輸任務，收集水表數(shù)據(jù)傳輸任務的內容類型t和內容量v；

21、基于所述內容類型t和內容量v，獲取每種內容類型的基礎重要性評分p(t)，基礎重要性評分p(t)基于行業(yè)標準和歷史緊急響應數(shù)據(jù)進行預設；

22、基于所述基礎重要性評分p(t)和內容量v，通過公式：

23、

24、計算每個任務的重要性評分i，評估每個水表數(shù)據(jù)傳輸任務的重要性；

25、其中，p(t)表示基礎重要性評分，v是任務的內容量，β是非線性調節(jié)因子，α和θ分別是斜率參數(shù)和偏移參數(shù)，i是重要性評分，e是自然對數(shù)的底數(shù)。

26、本發(fā)明改進有，所述調度優(yōu)化信息的獲取步驟為：

27、基于所述重要性評分i，根據(jù)水表數(shù)據(jù)傳輸任務的緊急程度，通過公式：

28、

29、計算每個傳輸任務的優(yōu)先級值y；

30、其中，y表示每個傳輸任務的優(yōu)先級值，i表示重要性評分，j表示傳輸任務的緊急程度，α為重要性系數(shù)，β為緊急程度系數(shù)，θ為緊急程度閾值，e為自然對數(shù)的底數(shù)；

31、基于所述每個傳輸任務的優(yōu)先級值y，根據(jù)y值的大小，對水表數(shù)據(jù)傳輸任務進行排序，調整水表數(shù)據(jù)傳輸任務在4gcat1網絡環(huán)境下的傳輸順序，得到調度優(yōu)化信息。

32、本發(fā)明改進有，所述動態(tài)調節(jié)水表數(shù)據(jù)傳輸任務的傳輸速率的方法為：

33、基于所述信號質量評分和調度優(yōu)化信息，提取信號質量指標q和每個傳輸任務的優(yōu)先級值y；

34、基于所述信號質量指標q和優(yōu)先級值y，通過公式：

35、

36、計算每個任務的傳輸速率r；

37、其中，r是任務的傳輸速率，r0是基線傳輸速率，λ是動態(tài)調整系數(shù)，q是信號質量指標，y是每個傳輸任務的優(yōu)先級值，γ是信號質量的敏感度調節(jié)因子。

38、本發(fā)明改進有，。

39、本發(fā)明改進有，所述優(yōu)化通信傳輸信息的獲取步驟為：

40、基于所述任務的傳輸速率r，結合水表數(shù)據(jù)傳輸任務的數(shù)據(jù)量v，通過公式：

41、

42、計算預計的傳輸時間t；

43、其中，t為預計的傳輸時間，β是調節(jié)系數(shù)，v是水表數(shù)據(jù)傳輸任務的數(shù)據(jù)量，r是任務的傳輸速率，q是信號質量指標；

44、基于所述預計的傳輸時間t，通過公式：

45、

46、計算調整后的傳輸頻率f，得到優(yōu)化通信傳輸信息；

47、其中，f為調整后的傳輸頻率，y是傳輸任務的優(yōu)先級值，t為預計的傳輸時間。

48、本發(fā)明改進有，所述并行傳輸優(yōu)化信息的獲取步驟為：

49、收集4gcat1網絡中每個頻段當前的數(shù)據(jù)傳輸負載li，并提取每個頻段的傳輸特性ci，特性包括頻段的帶寬容量和信號穿透力；

50、基于所述數(shù)據(jù)傳輸負載li和傳輸特性ci，通過公式：

51、

52、計算每個頻段的理想負載分配比例pi；根據(jù)每個頻段的理想負載分配比例pi，調節(jié)每個頻段的負載，得到并行傳輸優(yōu)化信息；

53、其中，α是負載調節(jié)系數(shù)，pi是第i個頻段的理想負載分配比例，li是第i個頻段當前的數(shù)據(jù)傳輸負載，ci是第i個頻段的傳輸特性，e是自然對數(shù)的底數(shù)，n是頻段總數(shù)，i和j是索引。

54、與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的優(yōu)點和積極效果在于：

55、本發(fā)明中，通過實時監(jiān)測通信信號質量并據(jù)此優(yōu)化數(shù)據(jù)流量調度，能夠根據(jù)實際網絡狀況動態(tài)調整傳輸速率和頻率，降低了數(shù)據(jù)傳輸過程中的延遲和錯誤率，采用多頻段并發(fā)傳輸技術，使得數(shù)據(jù)在不同網絡條件下能夠更加平滑和均衡地傳輸，有效避免了因網絡擁堵造成的數(shù)據(jù)丟失和傳輸失敗，提高了通信的可靠性，也優(yōu)化了網絡資源的使用效率，同時利用4gcat1技術，4g?cat1基于現(xiàn)有的lte網絡，完全復用現(xiàn)有l(wèi)te資源，無需增加額外投資，成本低廉，能夠達到高的收益效果。