CH695971A5 - Heim- und Gebäudeinformationssystem. - Google Patents

Description

  [0001] Die Erfindung bezieht sich auf ein Heim- und Gebäudeinformationssystem mit wenigstens je einem an eine elektrische Stromzuleitung angeschlossenen elektrischen Stromnetz und einem lokalen optischen Informationsnetz für den Informationsaustausch und die Speisung, Steuerung und Überwachung von Peripherie- und Endgeräten. Weiter betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Nutzung eines solchen Informationssystems.

[0002] Das ständig zunehmende Wachstum von Datenmengen und deren Übertragung mit hoher Geschwindigkeit stellen hohe Anforderungen an die Infrastruktur von Netzwerken und erfordern zukunftsorientierte Vernetzungskonzepte. Die Glasfaser hat sich dabei als einziges zukunftssicheres Übertragungsmedium mit hinreichend hohen Leistungsreserven herausgestellt. Schon heute werden mit Glasfasern Übertragungsraten über 10 Gbit/sec erreicht.

   Durch den Einsatz von Verfahren wie Wellenmultiplex-Systemen können diese Übertragungsraten noch um ein Vielfaches gesteigert werden.

[0003] Bei bekannten Heim- und Gebäudeinformationssystemen sind verschiedene getrennte Netzwerke in Betrieb, beispielsweise für den elektrischen Strom, Computer, Telefon und Fernseher. Dies bedingt nicht nur unverhältnismässig hohe Installationskosten, der resultierende Kabelsalat bietet dem Benutzer Probleme und macht die Systeme wenig attraktiv. Es ist auch versucht worden, mit Funknetzen Abhilfe zu schaffen, was grundsätzlich gut ist, jedoch nur beschränkte Übertragungsraten zulässt.

[0004] Die bestehende Diskussion zukunftsorientierter Vernetzungskonzepte betrifft vor allem die Erschliessung von Haushalten, Geschäftsbetrieben und Verwaltungen (last mile).

   Auch die Verbindung von Arbeitsplatz zu Arbeitsplatz erfolgt in gewohnter Weise zu kompliziert und aufwendig.

[0005] Der Erfinder hat sich die Aufgabe gestellt, ein Heim- und Gebäudeinformationssystem der eingangs genannten Art zu schaffen, in welchem ein einheitliches Informationsnetz auf der Basis von Glasfasern so einfach handhabbar werden soll, wie dies ein elektrisches Stromnetz ist. Eine einmalige Installation des Informationsnetzes soll einfach integrierbar sein, auch in ein bestehendes elektrisches Stromnetz.

   Weiter soll das Informationsnetz auch im Bereich sehr hoher Datenmengen vielseitig nutzbar sein.

[0006] Bezüglich des Heim- und Gebäudeinformationssystems wird die Aufgabe erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass die elektrischen Leiter des Stromnetzes und wenigstens eine Glasfaser des optischen Informationsnetzes in allen Komponenten parallel verlaufend angeordnet sind.

   Spezielle und weiterbildende Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand von abhängigen Patentansprüchen.

[0007] Die gemeinsamen Komponenten des elektrischen Strom- und Informationsnetzes mit integrierter Glasfaser sind festverlegte Installationsleitungen mit Steckdosen und variable Installationen, wie flexible Netzkabel, einfache Stecker, Vielfachstecker und Steckerleisten.

[0008] In der Praxis sind die Steckverbindungen normierte Komponenten des elektrischen Stromnetzes, insbesondere normierte Standardsteckdosen-Stecker, in welche zusätzlich zu den elektrischen Leitern Phase, Null und Erde eine Glasfaser mit entsprechenden Kontakten integriert ist.

   Bei Mehrfachanschlüssen weist die Glasfaser einen Strahlteiler üblicher Bauart auf.

[0009] In der Praxis sind die Glasfasern des optischen Informationsnetzes vorzugsweise über gesicherte, abschaltbare Geräte mit elektrischem Netzteil und optischem Interface an wenigstens eine externe Informationszuleitung angeschlossen, insbesondere über wenigstens einen an einer Steckdose angeschlossenen Transceiver (Transmitter-Receiver) oder wenigstens ein Modem. Dabei kann ein an einer Steckdose angeschlossener Transceiver mehrere lokale Informationsnetze versorgen.

   Beispiele für externe Informationszuleitungen sind Telefon-, Fernseh- und Internetleitungen, welche vorzugsweise ebenfalls Glasfasern sind.

[0010] Als externe Informationszuleitung kann jedoch auch ein festinstallierter elektrischer Stromleiter benutzt werden, die elektrischen Signale müssen über eine elektrooptische Kupplung in optische Signale umgewandelt werden. Diese Variante ist in der Regel nur für verhältnismässig niedrige Übertragungsraten geeignet.

[0011] Die handelsüblichen Glasfasern erlauben eine Kommunikation in immer höheren Übertragungsbandbreiten. Die übliche Kapazität beträgt pro Glasfaser etwa 1 Gbit/sec und verdoppelt sich jedes Jahr.

   Hochkanalige Wellenmultiplexsysteme lassen sich insbesondere mit NZDS-Fasern (Non-Zero-Dispersion-Shifted Fiber) realisieren.

[0012] Je breitbandiger Informationsnetze auf der Basis von Glasfasern sind, desto bedeutungsvoller ist ein Einsatz von optischen Verstärkern, welche Verluste im Glasfasernetz kompensieren und ausserdem über grössere Distanzen eine zusätzliche Leistungsverstärkung erbringen müssen. Die meisten Informationsnetze, insbesondere für Haushalte, benötigen keinen Verstärker.

[0013] Nach einer Variante kann eine Glasfaser ohne elektrische Steckkomponenten aus einem Netzkabel herausgeführt und extern mit einer Optokupplung an ein Interface eines Gerätes angeschlossen sein, falls dieses nicht an das elektrische Stromnetz angeschlossen ist.

   Weiter kann eine Glasfaser aus einem Netzkabel herausgeführt und extern an ein optisches Interface eines nicht entsprechend ausgerüsteten Gerätes angeschlossen sein.

[0014] In Bezug auf das Verfahren zur Nutzung eines Informationssystems wird die Aufgabe erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass es gleichzeitig mit verschiedenen Standards genutzt wird. Spezielle und weiterbildende Ausführungsformen des Verfahrens sind Gegenstand von abhängigen Patentansprüchen.

[0015] Die gleichzeitige Nutzung kann insbesondere mit verschiedenen Wellenlängen und/oder unterschiedlichen Übertragungsraten erfolgen. Die teurere Hochgeschwindigkeitsübertragung ist insbesondere für Computer, Multimedia und Kommunikation geeignet, die preisgünstigeren niedrigeren Übertragungsraten für ein Haushaltnetz zur Steuerung und Überwachung von Haushaltsgeräten und/oder für den Objektschutz.

   Der diesbezügliche Aufbau einer Infrastruktur mit optischen Monomodeglasfasern und die Nutzung mit zwei getrennten Wellenlängen für Senden und Empfangen gewährleistet nach den bisherigen Erkenntnissen eine optimale Betriebsweise.

[0016] Die Standards und Protokolle der Informationsübertragung werden bevorzugt durch die an den Steckdosen angeschlossenen Geräte bestimmt. Dadurch können diese Standards ohne Änderung der festen Installationen der technischen Entwicklung angepasst werden. Bereits heute sind Übertragungsraten bis 10 Gbit/sec möglich.

   Damit kann der Bedarf der lokalen Informationsübertragung auch für einen längeren Zeithorizont gewährleistet und die Investitionen für die nächsten Dekaden genutzt werden.

[0017] Ein erfindungsgemässes Heim- und Gebäudeinformationssystem kann auch allen heutigen und künftigen technischen und wirtschaftlichen Anforderungen gerecht werden.

   Es beinhaltet beispielsweise
 die Steuerung von Beleuchtung, Heizung, Beschattung, Türen, Fenster, Thermostaten, Druckmessern, Schadstoffmeldern, Kameras, der Zutrittskontrolle und Überwachung in Gebäuden
 die Vernetzung von PCs, Druckern, Scannern, Modems usw.
 die Übertragung von Ton, Bild und Daten, via Multimedia, Fernsehen, Radio und Internet.

[0018] Die spezifischen Vorteile der vorliegenden Erfindung können kurz wie folgt zusammengefasst werden:

  
 Die Stromversorgung und die Informationen können derselben Steckdose über dasselbe Netzkabel entnommen und die Informationen derselben Steckdose zugeführt werden.
 Fast alle Peripherie- und Endgeräte haben ein flexibles Netzkabel, dieses wird auch für die Übertragung von Information genutzt, es sind keine weiteren Kabel notwendig.
 Ein lokal begrenztes optisches Informationsnetz mit kontrolliertem Zugang ist nach aussen über Geräte und/oder dezidierte Leitungen abgeschlossen.

   Das Informationssystem ist eine Investition in die Zukunft, kann überall bei einer Neuverkabelung miteingerichtet, aber auch nachgerüstet werden, ist kompatibel zu allen bestehenden Technologien und offen für zukünftige Entwicklungen.

[0019] Das optische Informationsnetz ist eine preisgünstige, aus einfachen, passiven Bausteinen aufgebaute dauerhafte Installation, die so einfach wie das elektrische Stromnetz zu nutzen ist und eine sehr lange Lebensdauer hat.
 Das lokale Glasfaser-Informationsnetz ist sehr gut skalierbar, modular und flexibel verwendbar.

   Schon eine einfache Mehrfachsteckdose mit integriertem Informations-Glasfasernetz bildet ein kleines Netzwerk, das von allen daran angeschlossenen Peripherie- und Endgeräten benutzt werden kann.
 Es sind gemischte Netzwerke möglich, alle Normkomponenten des elektrischen Stromnetzes ohne Glasfasern können integriert werden.
 An jeder beliebigen Steckdose kann eine WLAN-Basisstation (Wire Local Area Network) angeschlossen und so auch mobile Geräte über Funk in das Informationsnetz integriert werden.

[0020] Die Erfindung wird anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen, welche auch Gegenstand von abhängigen Patentansprüchen sind, näher erläutert. Es zeigen schematisch:
<tb>Fig. 1<sep>eine Frontansicht eines elektrischen Standardsteckers mit integrierter Glasfaser,


  <tb>Fig. 2<sep>eine Seitenansicht des Steckers gemäss Fig. 1,


  <tb>Fig. 3<sep>eine Seitenansicht einer Steckdose für einen Stecker gemäss Fig. 1 und 2,


  <tb>Fig. 4<sep>einen Querschnitt durch ein flexibles Netzkabel mit integrierter Glasfaser,


  <tb>Fig. 5<sep>die festverlegten Installationsleitungen eines elektrischen Strom- und lokalen Installationsnetzes,


  <tb>Fig. 6<sep>eine variable Installation zum Anschluss an die Installationsleitungen von Fig. 5, und


  <tb>Fig. 7<sep>die Verbindung mehrerer Strom- und Informationsnetze.

[0021] Fig. 1 und 2 zeigen einen elektrischen Stecker 10, Fig. 3 eine Steckdose 12, beide ausgebildet als Standardkomponenten nach schweizerischer Norm. Isolierte elektrische Leiter 14, ausgebildet als Kupferdrähte oder -litzen, führen zu den Kontaktstiften Phase 16, Null 18 und Erde 20 bzw. den entsprechenden Buchsen Phase 22, Null 24 und Erde 26.

[0022] Diese üblich ausgebildeten Steckkomponenten 10, 12 enthalten erfindungsgemäss zusätzlich eine zu einer Optokupplung 28 führende Glasfaser 30. Bei in die Steckdose 12 gestecktem Stecker 10 sind nicht nur die drei elektrischen Leiter 14, sondern auch die Glasfasern 30 miteinander verbunden.

   Die elektrische Speisung und der Informationsschluss werden gleichzeitig hergestellt.

[0023] Offensichtlich kann auch ein normaler Standardstecker 10 ohne Glasfaser 30 bzw. Optokupplung 28 gesteckt werden, dabei wird lediglich die elektrische Versorgung, jedoch nicht der Informationsfluss über eine Glasfaser hergestellt. Entsprechend kann ein Stecker 10 mit Glasfaser 30 und Optokupplung 28 in eine normale Standardsteckdose 12 ohne Glasfaser gesteckt werden, wobei die Optokupplung 28 bündig versenkt ist. In beiden Fällen wird von einem gemischten System gesprochen.

[0024] Selbstverständlich kann die dargestellte Normausführung durch jede in anderen Ländern übliche Standardausführung problemlos ersetzt werden.

[0025] Fig. 4 zeigt einen Querschnitt IV/IV durch ein flexibles Netzkabel 32 gemäss Fig. 2.

   Neben den drei elektrischen Leitern 14 ist eine Glasfaser 30 in das Netzkabel 32 integriert, alle Leiter sind von einem Schutzmantel 34 umhüllt.

[0026] Ein in Fig. 5 angedeuteter Grundriss einer wenigstens teilweise dargestellten Gebäudeetage 36 mit mehreren Räumen, welche mit einem elektrischen Stromnetz 38 und einem Informationsnetz 40 ausgestattet sind.

[0027] Das über eine Stromzuleitung 39 durch eine Gebäudeaussenwand 42 gespeiste elektrische Stromnetz 38 umfasst normale elektrische Leiter 14 aus Kupferdrähten für eine Hausinstallation, kann jedoch auch in üblicher Weise als lokales Busnetz ausgebildet sein. Die elektrischen Leiter 14 führen zu kombinierten Steckdosen 12 gemäss Fig. 3, welche an Aussen- 42 und/oder Innenwänden 58 montiert sind.

   Die Verzweigungen 44 der elektrischen Leiter 14 sind in üblicher Weise als Klemmverbindungen in einer Installationsdose ausgebildet.

[0028] Parallel zum elektrischen Stromnetz 38 ist ein lokales Informationsnetz 40 mit wenigstens einer fest installierten Glasfaser 30 verlegt und zu den Steckdosen 12 geführt. Verzweigungen im Informationsnetz erfolgen mit Strahlteilern 46.

   Die Informationen können zusammen mit dem elektrischen Strom an allen Steckdosen 12 bezogen bzw. eingespeist werden.

[0029] Der in Fig. 5 dargestellte festisolierte Teil des elektrischen Stromnetzes 38 und des Informationsnetzes 40 ist unter Putz verlegt, kann jedoch insbesondere bei Nachrüstungen auch auf Putz in Installationsrohren erfolgen.

[0030] In Ergänzung zu den festverlegten Installationsleitungen 38, 40 gemäss Fig. 5 zeigt Fig. 6 eine variable Installation 48, welche über einen Stecker 10 und ein flexibles Netzkabel 32 an eine Steckdose 12 angeschlossen ist. Das Netzkabel 32 ist andernends mit einem Vielfachstecker 50 verbunden, welcher auch als Steckerleiste ausgebildet sein kann.

   Die Verzweigungen 44 der elektrischen Leiter 14 und die Strahlteiler 46 der Glasfaser/n 30 sind entsprechend Fig. 5 mit festverlegten Installationsleitungen ausgebildet.

[0031] An der dreifach verzweigten Steckerleiste 50 gemäss Fig. 6 ist ein weiterer Stecker 10 mit einem flexiblen Netzkabel 32 angeschlossen. Dieses Netzkabel 32 führt zu einem Peripherie- oder Endgerät 52, welches ein von drei elektrischen Leitern 14 gespeistes Netzteil 54 und ein von der Glasfaser 30 des Informationsnetzes 40 gespeistes optisches Interface 56 umfasst.

   Wahlweise können am Vielfachstecker 50 auch Endgeräte 52 ohne integrierte Glasfaser 30 angeschlossen werden.

[0032] Die variable Installation 48 kann an jeder beliebigen Steckdose 12 einer Gebäudeaussen- 42 oder Innenwand 58 (Fig. 5) angeschlossen werden.

[0033] Die Gebäudeetage 36 gemäss Fig. 7 umfasst - wie Fig. 5 - festverlegte Installationsleitungen 14, 30 für das elektrische Stromnetz 38 mit einer Stromzuleitung 39 und für das mit einer Informationszuleitung 41 ausgestattete Informationsnetz 40. Die Informationszuleitung 41 ist vorliegend eine Telefon- und Kabelfernsehleitung.

[0034] Im Raum R1 ist an einer Steckdose 12 eine variable Installation in Form eines Transceivers 60 angeschlossen.

   Der Transceiver 60 ist, entsprechend einem Peripherie- oder Endgerät 52 (Fig. 6), an einer Steckdose 12 angeschlossen, versorgt über diese Steckdose 12 ein Netzteil 54 mit elektrischem Strom und verbindet die Informationszuleitung 41 über eine angebaute Elektronik und ein optisches Interface 56 mit dem lokalen Informationsnetz 40 aus Glasfasern 30.

[0035] Entsprechend ist im Raum R2 ein weiteres lokales Informationsnetz 40 für die Räume R3 und R4 abtrennbar angeordnet.

[0036] Das lokale Glasfaser-Informationsnetz 40 ist damit ein sicheres und abgekapseltes lokales Netz, das nur über einen kontrollierten Zugang, den Transceiver 60, an die Aussenwelt angeschlossen wird, und welches von dort auch jederzeit abgetrennt werden kann.

Claims (11)

1. Heim- und Gebäudeinformationssystem mit wenigstens je einem an eine elektrische Stromzuleitung (39) angeschlossenen elektrischen Stromnetz (38) und einem lokalen optischen Informationsnetz (40) für den Informationsaustausch und die Speisung, Steuerung und Überwachung von Peripherie- und Endgeräten (52), dadurch gekennzeichnet, dass die elektrischen Leiter (14) des Stromnetzes (38) und wenigstens eine Glasfaser (30) des optischen Informationsnetzes (40) in allen Komponenten parallel verlaufend angeordnet sind.

2. Informationssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Glasfasern (30) des optischen Informationsnetzes (40) über gesicherte, abschaltbare Geräte (60) mit elektrischem Netzteil (54) und optischem Interface (56) an wenigstens eine Informationszuleitung (41) angeschlossen sind.

3. Informationssystem nach Anspruch 1oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Komponenten des elektrischen Strom- (38) und Informationsnetzes (40) festverlegte Installationsleitungen (24, 30) mit Steckdosen (12) einerseits und variable Installationen (48), wie flexible Netzkabel (32), einfache Stecker (10), Vielfachstecker (50) und Steckerleisten, andrerseits sind.

4. Informationssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass in bevorzugt normierten Standardsteckdosen (12), -steckern (10), -vielfachsteckern (50) und -steckerleisten zusätzlich zu Phase (16, 22), Null (18, 24) und Erde (20, 26) eine Glasfaser (30) mit den entsprechenden Optokupplungen (28) integriert ist, wobei die Glasfaser (30) bei jeder Verzweigung (44) der elektrischen Leiter (14), in jedem Vielfachstecker (50) und in jeder Steckerleiste einen Strahlteiler (46) aufweist.

5. Informationssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das optische Informationsnetz (40) über ein an einer Steckdose (12) angeschlossenes optisches Interface (56), vorzugsweise wenigstens einen Transceiver (60) mit Netzteil (54) und optischem Interface (56), oder wenigstens einem Modem an die externe/n Informationszuleitung/en (41) angeschlossen ist.

6. Informationssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein an einer Steckdose (12) angeschlossener Transceiver (60) mehrere lokale Informationsnetze (40) versorgt.

7. Informationssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Informationszuleitung/en (41), Telefon-, Fernseh- und/oder Internetleitungen sind.

8. Informationssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Glasfaser (30) aus einem flexiblen Netzkabel (32) herausgeführt und extern an ein optisches Interface (56) eines nicht vom elektrischen Stromnetz (38) versorgten Peripherie- oder Endgerät (52) angeschlossen ist, oder die Glasfaser (30) aus einem flexiblen Netzkabel (32) herausgeführt und extern an ein optisches Interface eines nicht entsprechend ausgerüsteten Peripherie- oder Endgerätes (52) angeschlossen ist.

9. Verfahren zur Nutzung eines Informationssystems nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass es gleichzeitig mit verschiedenen Standards genutzt wird.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Standards und Protokolle der Informationsübertragung durch die an den Steckdosen (12) angeschlossenen Geräte (52) bestimmt werden.

11. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass Computernetzwerke, Multimedia- und Kommunikationsgeräte mit Hochgeschwindigkeitsübertragung, insbesondere bis etwa 10 Gbit/sec, Haushalt-, Büro- und Werkstattgeräte mit niedrigeren Übertragungsraten betrieben werden, vorzugsweise mit getrennten Wellenlängen für Senden und Empfangen.