Technisches Gebiet
[0001] Die Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Funktechnik. Sie betrifft insbesondere
ein Funkübertragungsverfahren zur Uebermittlung von Informationen zwischen einer
Zentrale und einer Mehrzahl von Aussenstationen, wobei für die Uebertragung zwischen
der Zentrale und jeder Aussenstation jeweils dieselben Funkfrequenzen verwendet werden.
Stand der Technik
[0002] Funkübertragungsverfahren der eingangs genannten Art werden häufig beim Betrieb
von Sprechfunknetzen verwendet, für die wegen der geringen Anzahl von Teilnehmern
nur eine (Simplexbetrieb) oder zwei (Duplexbetrieb) Funkfrequenzen zur Verfügung gestellt
werden (siehe z.B. Brown Boveri Mitt. 7 (1980), S. 415-418).
[0003] Bei solchen Sprechfunknetzen ist zu einer bestimmten Zeit nur jeweils eine Funkverbindung
zwischen der Zentrale und einer der Aussenstationen möglich. Die Zuteilung des einzigen
Funkkanals erfolgt dabei entweder von der Zentrale aus durch Anrufen einer bestimmten
Aussenstation, oder von einer der Aussenstationen durch Anrufen der Zentrale, vorausgesetzt,
dass der Funkkanal noch frei ist.
[0004] Da in den Aussenstationen üblicherweise Bedienpersonal vorhanden ist, kann die Funkverbindung
jederzeit gezielt hergestellt werden, sobald Informationen zwischen der Zentrale
und einer Aussenstation ausgetauscht werden sollen. Damit ist sichergestellt, dass
sowohl die Aussenstationen energiesparend betrieben werden, als auch die Funkverbindung
nur zu den Zeiten besteht, in denen tatsächlich Information übertragen wird.
[0005] Anders liegt der Fall, wenn es sich bei den Aussenstationen nicht um bediente Sprechfunkstellen
handelt, sondern um autonome, automatisch arbeitende Stationen, die bestimmte Zustandsmeldungen
an die Zentrale übermitteln sollen.
[0006] Dienen die Aussenstationen beispielsweise dem Objektschutz, d.h. haben sie die Funktion,
irgendwelche Alarmmeldungen an die Zentrale abzusetzen, sobald an dem überwachten
Objekt eine nicht zulässige Aenderung eintritt, ergibt sich das Problem, bei nur
einem Funkkanal die möglicherweise bei verschiedenen Aussenstationen gleichzeitig
auftretenden Alarme in geeigneter Weise an die Zentrale zu übermitteln.
[0007] Da die Alarme darüberhinaus während der gesamten Betriebszeit eines solchen Systems
nur selten auftreten, wäre es wünschenswert, die Aussenstationen nur dann zur Funkübertragung
heranzuziehen, wenn tatsächlich eine Alarmmeldung übermittelt werden muss, um den
Energieverbrauch (der z.B. durch Solarzellen gedeckt wird) zu minimieren und eine
unnötige Belegung des Funkkanals zu vermeiden.
Darstellung der Erfindung
[0008] Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Funkübertragungsverfahren zu schaffen, welches
bei autonomen, automatisch arbeitenden Aussenstationen die Belegung des Funkkanals
auf einen minimalen Zeitraum reduziert und gleichzeitig einen energiesparenden Betrieb
der Aussenstationen ermöglicht.
[0009] Die Aufgabe wird bei einem Funkübertragungsverfahren der eingangs genannten Art dadurch
gelöst, dass
- alle Aussenstationen ausgeschaltet sind, solange bei ihnen keine an die Zentrale
zu übermittelnden Informationen anfallen;
- eine Aussenstation selbsttätig eingeschaltet wird, sobald eine solche Information
bei ihr anfällt;
- die Sender der Aussenstationen jeweils nur getastet werden, wenn die Aussenstationen
eingeschaltet sind und von der Zentrale abgefragt werden;
- zu bestimmten Zeiten in einer Summenabfrage alle Aussenstationen von der Zentrale
gleichzeitig abgefragt werden;
- die Zentrale in einem Abfragezyklus die Aussenstationen zeitlich getrennt nacheinander
abfragt, wenn bei der vorangegangenen Summenabfrage wenigstens eine der Aussenstationen
eingeschaltet war und als Antwort ihren Sender getastet hat; und
- diejenigen Aussenstationen, welche bei Beginn des Abfragezyklus eingeschaltet waren,
nach dem Absetzen ihrer Information an die Zentrale wieder ausgeschaltet werden.
[0010] Der Kern der Erfindung besteht darin, eine Abfrage der Aussenstationen durchzuführen,
die sich aufteilt in eine zeitlich kurze Summenabfrage und einem längeren Abfragezyklus,
wobei der längere Abfragezyklus nur dann gestartet wird, wenn die vorangegangene Summenabfrage
ergeben hat, dass wenigstens eine der Aussenstationen Informationen zu übermitteln
hat, und wobei die Aussenstationen nur dann in einen für die Uebertragung geeigneten
Betriebszustand versetzt werden, wenn tatsächlich Informationen angefallen sind.
[0011] Gemäss einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung umfasst jede Aussenstation
einen Sendeteil, einen Empfangsteil und einen Datenteil, deren Speisung im ausgeschalteten
Zustand der Aussenstation abgeschaltet ist.
[0012] Weitere Ausführungsbeispiele ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Kurze Beschreibung der Zeichnung
[0013] Die Erfindung soll nun nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen im Zusammenhang
mit der Zeichnung näher erläutert werden. Es zeigen:
Fig. 1 den schematischen Aufbau eines Funkübertragungssystems, wie es beim erfindungsgemässen
Verfahren Verwendung findet;
Fig. 2 das Zeitschema eines Abfragezyklus gemäss einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;
und
Fig. 3 das Zeitschema für die Abfolge von Summenabfrage und Abfragezyklus am Beispiel
einer ausgewählten Aussenstation.
Wege zur Ausführung der Erfindung
[0014] Das Funkübertragungssystem, auf welches sich die Erfindung bezieht, ist schematisch
in Fig. 1 dargestellt. Es umfasst eine Zentrale 1 und eine Anzahl von räumlich verteilten
Aussenstationen S1,..,Sn.
[0015] Sowohl die Zentrale 1 als auch die Aussenstationen S1,..,Sn haben Sende- und Empfangsmöglichkeiten
über eine oder zwei Funkfrequenzen, welche für alle Funkverbindungen zwischen einer
Aussensta tion und der Zentrale 1 gleich sind (die Funkverbindungen sind in Fig.
1 durch Doppelpfeile angedeutet).
[0016] Da für jede Funkverbindung zwischen einer Aussenstation S1,..,Sn und der Zentrale
1 derselbe Funkkanal verwendet wird, können gegenseitige Störungen bei der Uebermittlung
von Informationen von den Aussenstationen S1,..,Sn zu der Zentrale 1 nur vermieden
werden, wenn nicht zwei Aussenstationen gleichzeitig ihre Sender tasten.
[0017] Aus diesem Grund werden, wenn Anlass dazu besteht, die Aussenstationen S1,..,Sn
zyklisch, d.h. zeitlich getrennt nacheinander von der Zentrale abgefragt. Das Zeitschema
eines solchen beispielhaften Abfragezyklus AZ ist in Fig. 2 wiedergegeben.
[0018] In der Fig. 2 sind auf verschiedenen untereinander angeordneten Zeitachsen in Form
von Rechtecken diejenigen Zeitperioden dargestellt, in denen die Sender der Zentrale
1 (obere Zeitachse) und der verschiedenen Aussenstationen S1,..,Sn (übrige Zeitachsen)
getastet werden (Sendertastung ST). Der Austausch von Informationen INF zwischen
der Zentrale 1 und den Aussenstationen S1,..,Sn ist für jede bestehende Funkverbindung
durch entsprechende vertikale Pfeile markiert.
[0019] Zu Beginn des Abfragezyklus AZ wird zunächst der Sender der Zentrale 1 getastet.
Nach einem Zeitabschnitt, welcher einer Modemsynchronisation MS vorbehalten ist,
wird eine geeignet adressierte Einzelabfrage A1 als Information an die erste Aussenstation
S1 abgesendet.
[0020] Ob diese Einzelabfrage A1 von der abgefragten Aussenstation S1 tatsächlich empfangen
und beantwortet wird, hängt nun davon ab, ob diese Aussenstation zum Zeitpunkt der
an sie gerichteten Einzelabfrage überhaupt eingeschaltet ist (im Beispiel der Fig.
2 ist angenommen, dass alle dargestellten Aussenstationen S1, S2 und Sn eingeschaltet
sind).
[0021] Ist die Aussenstation S1 eingeschaltet, empfängt sie die Einzelabfrage A1, tastet
dann als Antwort ihren Sender und übermittelt die bei ihr angefallenen Informationen
INF an die Zentrale 1, die in dieser Zeitspanne ihren Sender abgeschaltet lässt.
[0022] Ist die Aussenstation S1, anders als in Fig. 2, nicht eingeschaltet, kann sie die
Einzelabfrage A1 nicht empfangen, tastet ihren Sender nicht und gibt damit auch keine
Antwort an die Zentrale 1.
[0023] Nach der für die Antwort der Aussenstation S1 vorbehaltenen Zeitspanne sendet die
Zentrale 1 die zweite Einzelabfrage A2 aus, die sich an die Aussenstation S2 richtet.
Auch hier hängt eine Antwort wieder davon ab, ob die Aussenstation S2 eingeschaltet
ist oder nicht.
[0024] Auf die beschriebene Weise werden innerhalb des Abfragezyklus AZ nacheinander sämtliche
Aussenstation S1,..,Sn durch entsprechende Einzelabfragen A1,..,An abgefragt.
[0025] Sind die Aussenstationen S1,..,Sn gemäss einem bevorzugten Ausführungsbeispiel zum
Objektschutz eingesetzt, enthalten die von ihnen zur Zentrale 1 übermittelten Informationen
INF im wesentlichen Alarmmeldungen.
[0026] Als Beispiel sei angenommen, dass n = 120 sei, d.h. 120 Aussenstationen S1,..,Sn
der Zentrale 1 zugeordnet seien, wobei jede Aussenstation bis zu 8 verschiedene Alarmmeldungen
übermitteln kann. Bei einer Uebertragungsgeschwindigkeit von 300 Baud ergeben sich
Tastperioden in den Aussenstationen von jeweils 100 ms Länge, auf Seiten der Zentrale
1 von jeweils 35 ms Länge (pro Einzelabfrage), wobei für die erste Tastperiode mit
der Modemsynchronisation MS etwa 300 ms zu veranschlagen sind. Man erreicht bei
diesen Vorgaben eine Zykluszeit für einen Abfragezyklus von etwa 17 s. Die Uebertragung
der Informationen kann dabei z.B. mittels Frequenzmodulation (FSK) erfolgen.
[0027] Aus dem o.g. Beispiel ist zu ersehen, dass der bei nur einem Funkkanal wichtige Abfragezyklus
AZ vergleichsweise eine lange Zeit in Anspruch nimmt. Dies macht sich besonders dann
negativ bemerkbar, wenn ein solcher Abfragezyklus AZ gestartet und durchlaufen wird,
ohne dass bei irgendeiner Aussenstation S1,..,Sn eine an die Zentrale 1 zu übermittelnde
Information UNF angefallen ist.
[0028] Um solche nutzlosen und zeitraubenden Abfragezyklen zu vermeiden, wird beim erfindungsgemässen
Verfahren ein Abfragezyklus AZ nur dann durchlaufen, wenn in einer vorangegangenen,
sehr viel kürzeren Summenabfrage SA (Fig. 3), bei der alle Aussenstationen S1,..,Sn
gleichzeitig (summarisch) abgefragt werden, festgestellt worden ist, dass bei wenigstens
einer Aussenstation eine Information angefallen ist.
[0029] Am Zeitschema der Fig. 3, bei dem beispielhaft die Aussenstation S21 herausgegriffen
worden ist, kann die Abfolge von Summenabfrage SA und Abfragezyklus AZ wie folgt
erläutert werden:
[0030] Wenn bei keiner der Aussenstationen S1,..,Sn eine zu übermittelnde Information INF
vorliegt, sind alle Aussenstationen S1,..,Sn ausgeschaltet. Bei Aussenstationen mit
einem Sendeteil, einem Empfangsteil und einem Datenteil geschieht die vorzugsweise
dadurch, dass die Speisung dieser Teile abgeschaltet ist.
[0031] Fällt nun irgendwann bei wenigstens einer der Aussenstationen S1,..,Sn (im Beispiel
der Fig. 3 der Aussenstation S21) eine Information, z.B. in Form eines Alarmes AL,
an (dritte Zeitachse in Fig. 3), wird die Speisung SP der og. Teile dieser Station
und damit die Station selbst eingeschaltet (vierte Zeitachse in Fig. 3).
[0032] Wenn nun die Zentrale 1 zu einem späteren Zeitpunkt eine Summenabfrage SA durchführt,
d.h. alle Aussenstationen gleichzeitig mit einer einzigen Abfrage abfragt, empfangen
alle eingeschaltetet Aussenstationen, darunter auch die Aussenstation S21 diese Abfrage
und antworten gleichzeitig mit einer kurzen Sendertastung ST (fünfte Zeitachse in
Fig. 3).
[0033] Die Zentrale 1 detektiert die von den getasteten Aussenstationen gesendete Frequenz
(Frequenzdetektion FD auf der ersten Zeitachse in Fig. 3) und weiss nun trotz der
bei mehreren getasteten Aussenstationen auftretenden Interferenzen, dass bei wenigstens
einer Aussenstation eine Information angefallen ist.
[0034] Sie startet dann für die eigentliche Informationsübertragung einen Abfragezyklus
AZ gemäss Fig. 2 (zweite Zeitachse in Fig. 3), in dessen Verlauf irgendwann die Einzelabfrage
A21 an die Aussenstation 21 gerichtet wird. Die Aussenstation übermittelt auf diese
Einzelabfrage hin ihre Information INF an die Zentrale 1 (letzte Zeitachse in Fig.
3) und schaltet sich dann selbständig wieder aus.
[0035] Das beschriebene Verfahren hat den Vorteil, dass die Aussenstationen mit ihren wesentlichen
Teilen nur dann eingeschaltet werden und Energie verbrauchen, wenn eine anfallende
Information (Alarm) dies notwendig macht, dass insbesondere nur dann Sendeleistung
abgegeben wird, wenn tatsächlich Informationen übermittelt werden, und dass der relativ
lange Abfragezyklus nur dann durchgeführt wird, wenn sicher ist, dass an irgendeiner
Aussenstation eine Information angefallen ist.
[0036] Für den speziellen Anwendungsfall des Objektschutzes können die Aussenstationen durch
entsprechende Alarmkontakte eingeschaltet werden, welche mit dem zu schützenden Objekt
in Verbindung stehen.
1. Funkübertragungsverfahren zur Uebermittlung von Informationen zwischen einer Zentrale
(1) und einer Mehrzahl von Aussenstationen (S1,..,Sn), wobei für die Uebertragung
zwischen der Zentrale (1) und jeder Aussenstation (S1,..,Sn) jeweils dieselben Funkfrequenzen
verwendet werden, dadurch gekennzeichnet, dass
a) alle Aussenstationen (S1,..,Sn) ausgeschaltet sind, solange bei ihnen keine an
die Zentrale (1) zu übermittelnden Informationen anfallen;
b) eine Aussenstation (S1,..,Sn) selbsttätig eingeschaltet wird, sobald eine solche
Information bei ihr anfällt;
c) die Sender der Aussenstationen (S1,..,Sn) jeweils nur getastet werden, wenn die
Aussenstationen (S1,..,Sn) eingeschaltet sind und von der Zentrale (1) abgefragt
werden;
d) zu bestimmten Zeiten in einer Summenabfrage (SA) alle Aussenstationen (S1,..,Sn)
von der Zentrale (1) gleichzeitig abgefragt werden;
e) die Zentrale (1) in einem Abfragezyklus (AZ) die Aussenstationen (S1,..,Sn) zeitlich
getrennt nacheinander abfragt, wenn bei der vorangegangenen Summenabfrage (SA) wenigstens
eine der Aussenstationen (S1,..,Sn) eingeschaltet war und als Antwort ihren Sender
getastet hat; und
f) diejenigen Aussenstationen, welche bei Beginn des Abfragezyklus (AZ) eingeschaltet
waren, nach dem Absetzen ihrer Information an die Zentrale (1) wieder ausgeschaltet
werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass
a) die Zentrale (1) innerhalb eines Abfragezyklus (AZ) nacheinander eine Anzahl von
Einzelabfragen (A1,..,An) absetzt, welche der Anzahl der Aussenstationen (S1,..,Sn)
entspricht;
b) jeder Aussenstation (S1,..,Sn) eine Einzelabfrage (A1,..,An) zugeordnet ist; und
c) jede Aussenstation, die eingeschaltet ist, und an die eine Einzelabfrage gerichtet
ist, ihre Information an die Zentrale (1) absetzt, bevor die nächste Einzelabfrage
an die nächste Aussenstation gerichtet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass
a) jede Aussenstation (S1,..,Sn) einen Sendeteil, einen Empfangsteil und einen Datenteil
umfasst; und
b) die Speisung dieser Teile im ausgeschalteten Zustand der Aussenstation (S1,..,Sn)
abgeschaltet ist.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass
a) die Aussenstationen (S1,..,Sn) für den Objektschutz eingesetzt werden;
b) die an die Zentrale (1) zu übermittelnden Informationen aus Alarmmeldungen bestehen;
und
c) die Aussenstationen (S1,..,Sn) durch Alarmkontakte eingeschaltet werden, welche
mit dem zu schützenden Objekt in Verbindung stehen.