[0001] Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Funkübertragung in einem Gefahrenmeldesystem
mit einer Hauptstation und mehreren Nebenstationen, wobei die Hauptstation und die
Nebenstation jeweils eine Sende- und Empfangseinrichtung aufweisen.
[0002] Gefahrenmeldesysteme, bei denen Meldungen über Funk übertragen werden, bieten dem
Anwender viele Vorteile. Die Gefahrenmeldesysteme umfassen dabei Meldesensoren als
Nebenstationen, die im Fall einer detektierten Gefahr (Brand, Einbruch) eine Gefahrenmeldung
über eine Funkverbindung an eine Zentrale oder Hauptstation (worunter auch Repeater
verstanden werden sollen) übermitteln, in der zur Beseitigung der Gefahr weitere Maßnahmen
(Alarmierung der Feuerwehr bzw. der Polizei) eingeleitet werden. Die Meldesensoren
umfassen dabei jeweils eine Sende- und Empfangseinrichtung und sollen für einen Einsatz
an unzulänglichen Orten möglichst autark, d.h. mit einer Batterie, betrieben werden.
[0003] Aus EP 0 911 775 ist beispielsweise ein Gefahrenmeldesystem und ein Verfahren zur
Funkübertragung in einem solchen System bekannt, welches bidirektional aufgebaut ist
und dessen Komponenten energiesparend ausgelegt sind. Störungen in einem solchen System
können in weniger als 100 s sicher erkannt werden, allerdings führen sog. Fading-Löcher
zu unnötigen Störungsmeldungen.
[0004] Für kleine Anlagen sind diese Phänomene fast bedeutungslos. Zum einen gilt für sie
eine Vorschrift, die statt 100 s vier Stunden zuläßt. Zum anderen stört es nicht sehr,
wenn bei zum Beispiel drei Meldern im System alle drei Jahre eine von selbst vorübergehende
Störung, wie sie bei Fading-Löchern auftritt, vorhanden ist.
[0005] Aus DE 199 20 128 A1 ist ein tragbares Notrufsystem mit einer satellitengestützten
Ortungseinrichtung und einer damit funktionell zusammengeschlossenen, mobilen Telekommunikationseinrichtung
bekannt, bei welchem ein zentrales Rechenzentrum zur permanenten interaktiven Verbindung
mit den jeweils aktiven Bausteinen unterschiedlicher Zielobjekte eingerichtet ist,
wobei die Bausteine jeweils mit einem eine gegenseitige Datenübertagung ermöglichenden
Kommunikationsmodul versehen sind, um eine mittelbare Verbindung zwischen einem dem
Zielobjekt zugeordneten Baustein mit dem Rechenzentrum unter Einbeziehung eines weiteren
Bausteins eines anderen Zielobjekts als Host-Funktion herzustellen.
[0006] Eine Teillösung wird erzielt durch eine Steigerung der Empfindlichkeit des Empfängers.
Damit sinkt die Störungswahrscheinlichkeit ab, verschwindet aber nie ganz. Somit verbleibt
gerade bei großen Anlagen immer eine bestimmte Störungswahrscheinlichkeit.
[0007] Eine weitere Lösung des Problems besteht darin, die Empfangsstationen zu verdoppeln
oder zu verdreifachen. Diese, als Empfänger- oder Raumdiversity bezeichnete Variante
ist ohne Zweifel wirkungsvoll. Sie zieht jedoch einen erheblichen Aufwand nach sich
und kommt deshalb nur in Frage, wenn die Geräte- und Montagekosten von untergeordneter
Bedeutung sind.
[0008] Aus DE 195 39 312 A1 ist ein Verfahren zur Erhöhung der Übertragungssicherheit bei
Funkalarmanlagen bekannt, welches vorsieht, daß in fest vorgegebenen Zeitabständen
spezielle Datentelegramme als Statusmeldung von Außeneinheiten an Zentraleinheiten
gesendet werden sowie daß ein Mehrwegeempfang durch eine räumlich versetzte Positionierung
der Antennen einer Einheit beseitigt wird.
[0009] Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Funkübertragung in Gefahrenmeldesystemen
anzugeben, welches kostengünstig arbeitet und dennoch die Störungsquote wegen des
Auftretens von Fading-Löchern reduziert.
[0010] Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen des
Anspruchs 1.
[0011] In der Regel beeinträchtigen Fading-Löcher nur die Kommunikation zwischen zwei Sende-
und Empfangseinrichtungen. Ist nun die Kommunikation zwischen einer Hauptstation und
einer Nebenstation gestört, so sind in der Regel die Kommunikationen zwischen der
Hauptstation und anderen Nebenstationen wie auch zwischen einzelnen Nebenstationen
untereinander dennoch problemlos möglich. In diesem Fall kann eine Nebenstation daher
ihre Daten über eine weitere Nebenstation an die Hauptstation senden.
[0012] Dabei wird ein solches Fading-Loch zwischen einer Hauptstation und einer Nebenstation
im Rahmen einer Routineprüfung erkannt, die Nebenstation kann dann über die weitere
Nebenstation an die Hauptstation melden, daß diese - die Hauptstation nicht direkt
erreichende - Nebenstation nach wie vor funktionsfähig ist und eine Kommunikation
über die weitere Nebenstation erfolgt.
[0013] Gemäß Anspruch 2 wird eine solche, nicht direkt, aber über Umwege erreichbare Nebenstation
als nicht gestört geführt, so daß sich die Anzahl der Störungsmeldungen entscheidend
reduzieren läßt.
[0014] Versuchen die Hauptstation und die nicht erreichbare Nebenstation in vorgegebenen
Zeitabständen wieder, die direkte Funkübertragung aufzunehmen, so ist gemäß Anspruch
3 in vorteilhafter Weise sichergestellt, daß erneut auftretende Fading-Löcher dann
flexible überwunden werden können.
[0015] Nach Anspruch 4 sendet die Nebenstation ihre Daten so lange über die weitere Nebenstation
an die Hauptstation, so lange die direkte Verbindung zur Hauptstation gestört ist.
Dadurch läßt sich ein solcher Umweg nicht nur einmalig, sondern ständig zur Kommunikation
zwischen Haupt- und Nebenstation verwenden.
[0016] Bei einer gestörten Übertragung zwischen Haupt- und Nebenstation erhält die Nebenstation
bei einer Integritäts-Überprüfung kein Quittungssignal. Sollte die Hauptstation das
Quittungssignal aber dennoch ausgesendet haben, ist in der Hauptstation der Fehler
nicht erkannt worden. Daher ist gemäß Anspruch 5 in vorteilhafter Weise vorgesehen,
dass die Nebenstation in diesem Fall zu einem festgesetzten Zeitpunkt an die Hauptstation
eine Meldung sendet, dass die Integritäts-Überprüfung fehlerhaft war, wonach die Hauptstation
die Umleitung über die weitere Nebenstation auslöst.
[0017] Sollte die Kommunikation zwischen der Haupt- und der Nebenstation nicht über einen
Umweg über eine weitere Nebenstation erreicht werden können, so ist gemäß Anspruch
6 in vorteilhafter Weise vorgesehen, daß die Sende- und/oder Empfangsantennen der
Haupt- und/oder der nicht erreichbaren Nebenstation beeinflußt werden, da sich dadurch
die Ausbreitungsverhältnisse zwischen Haupt- und nicht erreichbarer Nebenstation verändern
und somit ein Fading-Loch überwunden werden kann. Vor allem in Gebäude, wo es keine
Sichtverbindungen zwischen Haupt- und Nebenstation gibt, gewinnen Reflexionen einen
entscheidenden Einfluß. Diese immer mehrfach auftretenden Reflexionen führen dazu,
daß sich deren Signale am Ort der Empfangsantenne so interferieren, daß sich diese
auslöschen. Ändern sich nun am Sender oder am Empfänger die Phasenverhältnisse, so
ändern sich die Ausbreitungswege, d.h. die Länge der einzelnen Umwege durch Reflexionen.
Daraus resultieren dann andere Empfangspegel.
[0018] In der vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens nach Anspruch 7 wird dazu die Richtcharakteristik
von mindestens einer der Antennen verändert.
[0019] Dies kann in einfacher Weise durch Zu- oder Abschalten einzelnen Antennenteile gemäß
Anspruch 8, oder durch Variation der Abgleichelemente der Antenne gemäß Anspruch 9
geschehen.
[0020] Ein weiteres einfach zu realisierendes Verfahren gemäß Anspruch 10 besteht darin,
daß am Ort des Empfängers und oder des Senders auf eine weitere Antenne umgeschaltet
wird, die gemäß Anspruch 11 um mehr als die Hälfte der Wellenlänge von der ursprünglichen
Antenne versetzt angeordnet, gemäß Anspruch 12 durch eine andere Ausrichtung als die
ursprüngliche Antenne oder gemäß Anspruch 13 durch eine gegenüber der ersten Antenne
gedrehte Polarisationsrichtung gekennzeichnet ist.
[0021] Besonders gravierend sind die Veränderungen der Ausbreitungsverhältnisse, wenn die
weitere Antenne gemäß Anspruch 14 im wesentlichen senkrecht zur ursprünglichen Antenne
ausgerichtet ist.
[0022] Da eine Frequenzänderung häufig die effektivste Methode ist, eine Verbindung zwischen
Haupt- und Nebenstation herzustellen, ist es gemäß Anspruch 15 in vorteilhafter Weise
vorgesehen, zunächst die Frequenz der Übertragung zwischen Hauptund Nebenstation zu
verändern und erst bei einem Fehlschlagen dieser Methode die Umleitung über eine weitere
Nebenstation einzusetzen.
[0023] Eine zusätzliche Veränderung der Ausbreitungsverhältnisse zwischen Sender und Empfänger
läßt sich gemäß Verfahren gemäß der vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens nach
Anspruch 16 dadurch erzielen, daß die Frequenz der Übertragung geändert wird. Dadurch
verändern sich die Wege der Wellen etwas und diese werden anders interferiert. Eine
Variation innerhalb des 2 MHz breiten SRD-Bandes (868 MHz bis 870 MHz) reicht aus,
um die Phase um mehr als 10° auf dem Übertragungsweg zu schieben.
[0024] Das Frequenzänderungsverfahren kann gemäß Anspruch 16 zusätzlich zur Umwegübertragung
über weitere Nebenstationen, als auch gemäß Anspruch 17 zusätzlich zur Umwegübertragung
über weitere Nebenstationen und zusätzlich zur Beeinflussung der Antenne vorgesehen
sein.
[0025] Um von vornherein den Einfluß der Frequenzveränderung zu nutzen, ist es ebenfalls
sinnvoll, die Frequenz der Übertragung in vorgegebenen Zeitabständen zu verändern
gemäß Anspruch 18, ohne vorher auf das Auftreten von Fading-Löchern zu warten.
[0026] Anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele wird die Erfindung näher
erläutert. Dabei zeigt
Figur 1 eine schematische Darstellung der Kommunikation zwischen einer Hauptstation
und mehreren Nebenstationen,
Figur 2 schematisch die Kommunikation zwischen einer Hauptstation und einer Nebenstation
mit mehreren Antennen und
Figur 3 die Kommunikation zwischen einer Hauptstation und einer Nebenstation durch
die Nutzung mehrerer Frequenzen.
[0027] In Figur 1 ist dargestellt, wie eine Hauptstation M, beispielsweise die Zentrale
eines Gefahrenmeldesystems, mit insgesamt vier Nebenstationen S1, S2, S3 und S4 kommuniziert.
Die Nebenstationen S1, S2, S3 und S4 können dabei beispielsweise Intrusions- oder
Brandmeldesensoren umfassen. Die Hauptstation M und die Nebenstationen S bis S4 weisen
dabei jeweils nicht dargestellte Sende- und Empfangseinrichtungen auf, die eine drahtlose
Kommunikation zunächst zwischen Hauptstation M und den Nebenstationen S1 bis S4 gewährleisten.
Ist nun die Kommunikation zwischen einer Hauptstation M und der Nebenstation S1 gestört,
was schematisch in Figur 1 durch eine gepunktete Verbindung zwischen der Nebenstation
S1 und der Hauptstation M dargestellt ist, so kommuniziert die Nebenstation S1 ihre
Daten an die weitere Nebenstation S2 und diese übermittelt die Daten der Nebenstation
S1 dann an die Hauptstation M. Die Hauptstation M kann somit über den Umweg über die
weitere Nebenstation S2 mit der nicht erreichbaren Nebenstation S1 kommunizieren und
Daten austauschen. Die Nebenstation S1 ist daher in der Hauptstation M nicht als gestört
gekennzeichnet. Somit läßt sich die Anzahl der Störungsmeldungen entscheidend reduzieren.
[0028] In Figur 2 ist dargestellt, daß die Nebenstation S1 neben einer ersten Antenne 1
eine weitere Antenne 3 aufweist, die im bezeichneten Beispiel räumlich versetzt und
senkrecht zur ersten Antenne 1 angeordnet ist. Falls nun die Kommunikation zwischen
der ersten Antenne 1 und der Antenne 2 der Hauptstation M gestört ist, was wiederum
durch die gepunktete Verbindung dargestellt ist, so kann in der Nebenstation S1 auf
die weitere Antenne 3 umgeschaltet werden, die dann die Kommunikation mit der Antenne
2 der Hauptstation M ermöglicht. Natürlich kann die weitere Antenne auch an der Hauptstation
M angeordnet sein und durch eine entsprechende Steuerung können die den jeweiligen
Stationen zugeordneten Antennen nicht nur wechselweise, sondern auch gleichzeitig
betrieben werden, wodurch sich die Ausbreitungsbedingungen noch flexibler verändern
lassen.
[0029] In Figur 3 ist dargestellt, wie die Nebenstation S1 und die Hauptstation M über eine
erste Frequenz F1 nicht miteinander kommunizieren können, was wiederum durch die gepunktete
Linie dargestellt ist, während die Kommunikation über eine zweite Frequenz S2 problemlos
möglich ist. Ein solcher Frequenzwechsel kann beispielsweise vorgesehen sein, wenn
die Kommunikation mit der ersten Frequenz S1 gestört ist, aber es kann auch eine in
vorgegebenen Zeitabständen kontinuierliche Frequenzänderung vorgesehen sein.
[0030] Die Umwegschaltung über eine weitere Nebenstation, die Änderung der Antennen sowie
die Frequenzänderung können nun so kombiniert werden, daß, falls einer der Wege nicht
funktioniert, automatisch einer der anderen angewendet wird. Bei bidirektionalen Systemen
ist es empfehlenswert, zunächst einen Frequenzwechsel vorzunehmen. Nutzt dieser Frequenzwechsel
nichts, dann sollte der Umweg über die weitere Nebenstation gewählt werden, um die
Ausbreitungsverhältnisse der anderen Kommunikationen zwischen der Hauptstation M und
den weiteren Nebenstationen S2, S3 und S4 nicht zu beeinflussen.
[0031] Zusätzlich ist zu beachten, dass die Kommunikation zwischen der Hauptstation und
der Nebenstation unterschiedlich gestört sein kann. Empfängt die Hauptstation beispielsweise
im Rahmen der Integritäts-Überprüfung zum vorgegebenen Zeitpunkt kein Signal von der
Nebenstation, dann versuchen Haupt- und Nebenstation auf einer anderen Frequenz miteinander
zu kommunizieren. Gelingt eine Kommunikation über Frequenzwechsel nicht, dann kann
die Hauptstation die Kommunikation über die Umleitung über die weitere Nebenstation
auslösen.
[0032] Schwieriger ist der Fall, dass die Hauptstation das Signal von der Nebenstation zur
Integritäts-Überprüfung empfängt und ihr Quittungssignal aussendet, welches nicht
von der Nebenstation empfangen wird. In diesem Fall wird die Nebenstation versuchen,
die Hauptstation auf einem anderen Weg zu erreichen, während die Hauptstation davon
ausgeht, die Kommunikatio sei ordnungsgemäß abgeschlossen. Für diesen Fall ist ein
Extra-Zeitschlitz vorgesehen, in dem eine Nebenstation, die kein Quittungssignal empfangen
hat und auch sonst keine Kommunikation mit der Hauptstation aufbauen konnte, ein Telegramm
an die Hauptstation übermittelt. Diese empfängt dieses Telegramm im dafür vorgesehenen
Zeitschlitz, erfährt somit, dass die Integritäts-Überprüfung nicht abgeschlossen war
und kann zusätzliche Maßnahmen einleiten, beispielsweise die Kommunikation über eine
weitere Nebenstation.
1. Verfahren zur Funkübertragung in einem Gefahrenmeldesystem mit einer Hauptstation
(M) und mehreren Nebenstationen (S1, S2, S3, S4), wobei die Hauptstation (M) und die
Nebenstationen (S1, S2, S3, S4) jeweils eine Sende- und Empfangseinrichtung aufweisen,
bei dem
jede Nebenstation (S1, S2, S3, S4) versucht, Daten über Funk direkt an die Hauptstation
(M) zu senden,
falls die direkte Funkübertragung zwischen der Hauptstation (M) und einer der Nebenstationen
(S1) gestört ist, diese -die Hauptstation (M) nicht direkt erreichende - Nebenstation
(S1) ihre Daten an eine weitere Nebenstation (S2) sendet
und diese Daten von dieser weiteren Nebenstation (S2) an die Hauptstation (M) übermittelt
werden,
wobei die Hauptstation (M) und die Nebenstationen (S1, S2, S3, S4) in vorgegebenen
zeitlichen Abständen miteinander im Rahmen einer Integritäts-Überprüfung versuchen,
miteinander zu kommunizieren,
dass die die Hauptstation (M) nicht direkt erreichende Nebenstation (S1), für die
die Integritäts-Überprüfung nicht funktioniert hat, über die weitere Nebenstation
(S2) an die Hauptstation (M) meldet, dass sie funktionsfähig ist und eine Kommunikation
über die weitere Nebenstation (S2) zu erfolgen hat.
2. Verfahren zur Funkübertragung in einem Gefahrenmeldesystem nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Hauptstation (M) die die Hauptstation (M) nicht direkt erreichende Nebenstation
(S1) als nicht gestört führt.
3. Verfahren zur Funkübertragung in einem Gefahrenmeldesystem nach einem der Ansprüche
1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Hauptstation (M) und die die Hauptstation (M) nicht direkt erreichende Nebenstation
(S1) in vorgegebenen Zeitabständen versuchen, die direkte Funkübertragung wieder aufzunehmen.
4. Verfahren zur Funkübertragung in einem Gefahrenmeldesystem nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet,
dass die die Hauptstation (M) nicht erreichende Nebenstation (S1) ihre Daten solange über
die weitere Nebenstation (S2) an die Hauptstation (M) sendet, solange die direkte
Verbindung zur Hauptstation (M) gestört ist.
5. Verfahren zur Funkübertragung in einem Gefahrenmeldesystem nach einem der Ansprüche
1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
dass jede Nebenstation (S1, S2, S3, S4) zu einem vorgegebenen Zeitpunkt ein Integritäts-Überprüfungstelegramm
an die Hauptstation (M) sendet und eine vorgegebene Zeit auf den Empfang eines Quittungssignals
von der Hauptstation (M) wartet,
dass im Falle eines Nichtempfangs des Quittungssignals durch die betroffene - die Hauptstation
(M) nicht direkt erreichende - Nebenstation (S1) zu einem späteren festgelegten Zeitpunkt
ein Störungstelegramm an die Hauptstation (M) gesendet wird,
dass die Hauptstation (M) nach dem Empfang des Störungstelegramms die Kommunikation mit
der die Hauptstation (M) nicht direkt erreichende Nebenstation (S1) über die weitere
Nebenstation (S2) startet.
6. Verfahren zur Funkübertragung in einem Gefahrenmeldesystem nach einem der Ansprüche
1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet,
dass Sende- und/oder Empfangseigenschaften von Antennen (1,2,3) der Sende- und Empfangseinrichtungen
der Hauptstation (M) und/oder der die Hauptstation (M) nicht direkt erreichenden Nebenstation
(S1) beeinflusst werden, falls keine Funkübertragung über die weitere Nebenstation
(S2) an die Hauptstation (M) erfolgt.
7. Verfahren zur Funkübertragung in einem Gefahrenmeldesystem nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Richtcharakteristik von mindestens einer der Antennen (1,2,3) verändert wird.
8. Verfahren zur Funkübertragung in einem Gefahrenmeldesystem nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Veränderung der Richtcharakteristik durch Zu- oder Abschalten einzelner Antennenteile
(1,2,3) erreicht wird.
9. Verfahren zur Funkübertragung in einem Gefahrenmeldesystem nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Veränderung der Richtcharakteristik durch Variation der Abgleichelemente der
Antenne (1,2,3) geschieht.
10. Verfahren zur Funkübertragung in einem Gefahrenmeldesystem nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet,
dass am Ort des Empfängers und/oder des Senders auf eine weitere Antenne (3) umgeschaltet
wird.
11. Verfahren zur Funkübertragung in einem Gefahrenmeldesystem nach Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet,
dass die weitere Antenne (3) räumlich um mehr als die Hälfte der Wellenlänge von der ursprünglichen
Antenne (1) versetzt angeordnet wird.
12. Verfahren zur Funkübertragung in einem Gefahrenmeldesystem nach Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet,
dass die weitere Antenne (3) in eine andere Richtung weist als die ursprüngliche Antenne
(1).
13. Verfahren zur Funkübertragung in einem Gefahrenmeldesystem nach Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet,
dass die weitere Antenne (3) eine gegenüber der ersten Antenne (1) gedrehte Polarisationsrichtung
aufweist.
14. Verfahren zur Funkübertragung in einem Gefahrenmeldesystem nach einem der Ansprüche
10 bis 13,
dadurch gekennzeichnet,
dass die weitere Antenne (3) im wesentlichen senkrecht zur ursprünglichen Antenne (1)
ausgerichtet wird.
15. Verfahren zur Funkübertragung in einem Gefahrenmeldesystem nach einem der Ansprüche
1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet,
dass zunächst versucht wird, die Übertragung zwischen der Nebenstation (S1) und der Hauptstation
(M) durch Frequenzwechsel über eine vorgegebene Anzahl von Frequenzkanälen herzustellen,
bevor die Umleitung über die weitere Nebenstation (S2) eingeleitet wird.
16. Verfahren zur Funkübertragung in einem Gefahrenmeldesystem nach einem der Ansprüche
6 bis 14,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Frequenz der Übertragung von einer ersten Frequenz (f1) auf eine zweite Frequenz
(f2) geändert wird, falls mit der ersten Frequenz (f1) keine Übertragung über die
weitere Nebenstation (S1) erfolgt.
17. Verfahren zur Funkübertragung in einem Gefahrenmeldesystem nach einem der Ansprüche
6 bis 16,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Frequenz der Übertragung von einer ersten Frequenz (f1) auf eine zweite Frequenz
(f2) geändert wird, falls mit der ersten Frequenz (f1) weder eine Übertragung über
die weitere Nebenstation (S1) noch über die Beeinflussung der Antenne (1,2,3) erfolgt.
18. Verfahren zur Funkübertragung in einem Gefahrenmeldesystem nach einem der Ansprüche
1 bis 17,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Frequenz der Übertragung in vorgegebenen Zeitabständen von einer ersten Frequenz
(f1) auf eine zweite Frequenz (f2) verändert wird.