CN107000973B - 电梯中的无线通信 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于电梯的数据通信布置。在布置中，使用定向天线(12)以从电梯发射数据。相应地，在电梯井道的端部中的相对天线(13)与定向天线发射。在电梯中，使用另一全向天线来与属于乘客的终端设备通信。可以基于电梯轿厢的速度和位置来调整天线的特性。除了天线的特性之外，还可以基于相同的信息来调整其他传输性质。

Description

电梯中的无线通信

技术领域

本发明涉及一种用于通过提供用于无线局域网的增强布置来促进无线数据传输的电梯中的布置。

背景技术

无线局域网在各种应用中使用，而不是有线连接。一个示例是移动电话和其他移动设备。这些设备已经变得非常流行，因此，广泛地提供无线网络。许多移动设备用户喜欢无线局域网而不是诸如3G或LTE网络的移动通信，因为无线局域网通常能够提供更高的传输速率，并且许多时候他们被提供成免费的，而移动通信常常被额外的费用限制。无线局域网的已知问题是它们不支持移动的移动站(mobile station)以及移动通信网络，移动的移动站以及移动通信网络被设计为具有特定的标准化移交功能。换句话说，移动设备的用户不移动但是在数据传输中需要高带宽时，它们经常是优选的选择。

即使无线局域网通常工作的非常良好，但是仍有需要特殊目的解决方案的多个特殊情况。例如，在快速列车或汽车中提供网络连接包括与高速和缺少有线电缆相关的问题。本申请解决电梯领域中的相应问题。电梯包括特殊的特征，因为它在电梯井道中移动并且从不离开电梯井道。当建筑物不高时，有可能仅提供移动设备可以连接到的普通无线局域路由器或基站。无线局域网基站的覆盖范围取决于各个方面，然而，在城市环境中覆盖范围通常不多于50米，并且在大多数情况下，它比20米小得多。除了长距离，电梯在高建筑物中快速移动，而这导致进一步的问题。

当建筑物变得更高时，意味着必须增加路由器的覆盖区域。这通常通过提高功率来实现，这导致多个问题。当路由器的功率提高时，越来越多的移动站试图连接到它，它可能在请求的负担下受到扼制。在非常高的建筑物中，对功率提高的需求可能超过移动设备能力。换句话说，即使可能提高路由器的发射功率以便发射到移动站，移动站可能不能足够强大以响应，并且通信不成功。

常规的路由器的进一步的问题由例如在公知问题中的以及在类似的公知问题中的移动电梯轿厢的多普勒效应、电梯井道中的多径传播、金属结构和墙壁引起。

因此，显而易见的是，常规的无线局域网络布置具有缺点，特别是在包括快速移动电梯的高建筑中提供高质量服务方面。因此，需要为电梯中的数据传输提供增强的解决方案。

通常，电梯系统中的数据和远程通信已经通过使用有线连接来布置，然而，适于高速数据传输的电缆，特别是光纤，由于其性质，不适于与电梯绳索一起使用。此外，有线连接涉及额外的重量。额外的重量的问题在于移动它需要能量以及更强的支撑结构。因此，只要可能，任何额外的重量需要被避免。此外，如果电线损坏，修复过程可能不容易。因此，在电梯中使用有线通信存在多个缺点。

发明内容

本发明公开了一种用于电梯的数据通信布置。在布置中，使用定向天线以从电梯发射数据。相应地，在电梯井道的端部中的对应天线与定向天线发射。在电梯中，使用另一全向天线来与属于乘客的终端设备通信。可以基于电梯轿厢的速度和位置来调整天线的特性。除了天线的特性之外，还可以基于相同的信息来调整其他传输性质。

在一实施例中，本发明实现为用于提供电梯轿厢中的无线局域网络的方法。该方法包括通过使用在电梯中的无线基站与使用无线局域网络连接的至少一个终端设备通信。该方法还包括通过使用电梯处的定向天线，利用位于所述电梯井道的与所述定向天线相对的端部中的收发器收发至少一个终端设备和无线基站之间的通信。

在另一实施例中，该方法还包括确定位于电梯轿厢上的天线与位于电梯井道与定向天线相对的端部中的接收器之间的距离，并且根据所确定的距离调整在收发中的发射特性。在另一实施例中，该方法还包括确定电梯轿厢的速度；以及根据电梯轿厢的速度选择数据传输速度。

在另一实施例中，该方法还包括将收发从定向天线切换到与位于停止位置附近的收发器通信的全向天线；以及当电梯轿厢再次开始移动时，将收发切换回到定向天线。在另一实施例中，切换通过调整天线的传输特性来执行。

在另一实施例中，通信通过布置在网状网络中的多个基站来布置。在另一实施例中，调整下述特性中的至少一个特性：传输功率、天线的方向性、传输的方向、传输的源的位置和数据传输速率。

在本发明的一实施例中，提供了用于提供电梯轿厢中的无线局域网络的系统。该系统包括：无线局域基站，其被配置成与电梯轿厢中的至少一个终端设备通信；以及定向天线，其被配置成通过使用电梯处的定向天线，利用位于电梯井道的与定向天线相对的端部中的收发器收发至少一个终端设备和无线基站之间的通信。

在一实施例中，该系统还包括电梯控制系统和控制器(14)，其被配置成根据上述方法调整发射特性。

本发明的益处包括对在电梯轿厢中的数据通信服务质量的提高。本发明通过各种手段提高质量。本发明的益处在于，可以在整个电梯行程期间提供服务，而不会引起对建筑物中的其他无线局域网络的干扰。此外，服务被提供，使得使用服务的人不需要对他们的设备进行任何改变，因为他们可以连接到位于电梯中的本地基站。此外，本发明的益处在于，可以降低由安装在高层建筑物中的电梯的高速引起的错误率。除了上述益处之外，另一个益处是，本发明可以用在用于多于一个电梯的开放式电梯井道中，因为传输参数可以被调整，使得由其它电梯和传输造成的干扰最小化。

附图说明

附图被包括以提供对本发明的进一步理解并且构成本说明书的一部分，附图示出了本发明的实施例，并且与描述一起帮助解释本发明的原理。在附图中：

图1是本发明的示例实施例的框图。

图2是本发明的示例实施例的流程图。

具体实施方式

关于的本发明的实施例的参考现在将被详细地给出，实施例的示例在附图中被示出。

在图1中公开了本发明的实施例的框图。在该实施例中，电梯轿厢10在电梯井道11中行进。用于移动电梯的绳索和牵引装置在图中未示出，因为示出它们对于理解本发明是不必要的，并且本领域技术人员知道绳索和牵引装置必须在其位置。在下面的示例中，作为示例提供了移动设备用户，然而，除了向移动设备用户提供网络连接之外，本发明可以用于向永久地位于电梯轿厢中的设备提供网络连接。这样的设备的示例是向乘客提供信息的显示面板。网络连接可以被优先化，使得永久设备获得较高的优先级，并且移动设备获得较低的优先级。此外，对于本领域技术人员显而易见的是，连接可以限于永久设备。这可能是期望的，例如，在电梯不具有任何其它通信装置并且电梯操作者希望保证来自电梯的传输的情况下，所述来自电梯的传输可以是例如任何控制信息、紧急电话等。

电梯轿厢配备有用于向电梯乘客提供网络连接的无线局域网基站16。通常足够的是，基站16的覆盖范围仅覆盖电梯轿厢10。因此，仅需要低传输功率。基站16可以是通常用于无线连接的任何已知的基站。基站16可以被配置成进一步无线地发射接收的数据。这通过使用定向天线12来实现。图1中所示的天线12是具有可调节的方向性的天线。因此，当需要时，方向性的程度可以非常高，而当不需要方向性时，可以是全向的。在定向模式中，天线被配置为与相对收发器天线13通信，所述相对收发器天线13也是定向或可调节天线。定向收发器天线13联接到网络元件，所述网络元件通常连接到固定的网络，并且配置为作为无线网络和有限网络之间的桥或到有限因特网的通道。天线12和13的定向传输的布置作为无线基站12和固定网络之间的桥。桥接通信还可以使用除了在电梯轿厢中提供的局域网之外的其他网络技术，然而，常见的解决方案是使用与定向天线相同的技术。定向天线12和13可以联接到网络元件，例如中继器，其被配置为使得定向天线12和13不接受除它们之间的传输之外的任何其他传输。因此，即使它们覆盖长距离，它们也不会引起与具有高发射功率的传统基站类似的问题。即使天线12位于电梯轿厢的屋顶上和在电梯井道的顶部的相对天线上，本领域技术人员理解的是，该配置不必须在电梯轿厢之上，而是也可以在电梯轿厢之下，在这种情况下，相对天线自然地在电梯井道的底部。这种布置的一个益处是从定向天线发射的信号的大部分通常保持在电梯井道中。因此，与常规全向天线相比，信号在井道外引起更少的干扰。

在另一实施例中，系统包括电梯控制系统15和控制器14。控制器14在电梯轿厢中并且联接到网络元件控制天线12。由于电梯控制系统15知道电梯的位置，可以计算两个天线12和13之间的距离。基于所计算的距离，可以调整传输功率或传输的其他性质。例如，可以基于距离来调整天线的方向性，使得当距离大时天线的方向性的程度高，并且当距离小时，天线可以被调整为均衡的全向。除了方向性之外，可以调节其他性质，例如传输源的方向和位置，这在包括多个电梯和收发器的开放式井道中可以尤其是有益的。此外，当距离减小时，传输功率也可以减小，并且反之亦然。所使用的功率可以在应用的基础上被估计或者测量。此调整的目的在于提供具有尽可能小的干扰的可靠通信。这通过在两个天线之间的距离小时使用较低的传输功率来实现。

在进一步的调整中，电梯控制系统15向控制器14提供电梯的速度。电梯的运动降低了电梯中的服务的质量，例如，由于多普勒效应。这些问题可以通过降低两个定向天线之间的数据传输速率来减少。较低的数据速率是鲁棒的，并且比高速数据传输更好地容忍错误。因此，当电梯以全速行进时，期望降低数据传送速率，并且当电梯再次减速以停止时，可以再次增加数据传输速率。

在另一实施例中，电梯轿厢包括两个定向或可调节的天线，具有在电梯井道两端的相应的相对物。电梯可以总是使用到相对物具有较小的距离的天线。这在非常高的建筑物中尤其有用。

在另一实施例中，至少一些楼层配备有无线网络基站，当电梯在覆盖区内停止时，所述无线网络基站可以用于接收和发射。因此，当电梯停在目的楼层时，天线12和13不以定向模式使用于数据通信，而是将连接切换到全向模式，使得可以避免长距离无线电通信。这将在较高的数据传输速率下提供更可靠的连接。系统可以以这样的方式实现，即：即使在行进期间数据被不同地路由，其移动设备连接到基站16的人也不会注意到任何差异。

上述特征使得电梯控制系统事先知道变化。例如，系统知道电梯将在哪些楼层停止，并且电梯是否将加速到全速。因此，例如，可以就在电梯开始移动之前提前进行从本地通信回到长距离定向天线的改变。相应地，可以提前调整方向性和传输功率。因此，在该实施例中，在基站之间的切换以与在移动通信网络中执行移交类似的方式执行，并且通信不使用多个路径。

在电梯井道中使用多于一个的收发器的系统也可以以这样的方式配置，即：这些收发器连续接收和发射并且通信使用多个路径。例如，当电梯在具有基站的楼层停止时，可以同时使用长距离和本地通信两者，以提高传输的质量，相应地，电梯轿厢可以具有多于一个的天线，使得所有天线正在接收和发射，使得电梯和井道中的站通过使用例如网状网络技术连续参与通信，在所述网状网络技术中，在井道中的基站的所有或至少部分与数据传输协作。

图2公开了根据本发明一实施例的方法。在该方法中，使用与图1的系统类似的系统。在图1中，仅示出了定向天线，然而，图2的方法从电梯轿厢已经停止到一楼层并且以全向模式使用天线的情况开始。然后，控制网络通信量(traffic)的设备接收电梯轿厢将开始移动的指示，步骤20。该指示通常被接收，使得传输天线可以从全向模式改变为定向模式，或者如果使用两个单独的天线，则使得传输天线从全向天线改变到定向天线。这通常在电梯轿厢开始移动之前进行。然后，基于该指示，进行实际改变，步骤21。

当电梯轿厢移动时，电梯轿厢的速度以及发射和接收天线之间的距离被监视并传送到接收该信息的网络控制器，步骤22。基于该信息，该网络控制器确定是否需要改变参数并相应地来调整，步骤23。可以动态地选择参数，或者可以存在相应地被应用的许多预先选择。预先选择，例如特定的速度和在电梯井道中的特定的位置上使用哪个数据传输速率，可以在应用的基础上选择，并且稍后可以修改。重复监视步骤，步骤24，直到接收到停止的指示，步骤25。然后，网络控制器被配置为从定向模式改变为全向模式，并连接到位于电梯轿厢停止的楼层的局域网基站。

在本发明的实施例中，电梯轿厢包括用于显示利用上面讨论的数据通信布置接收的直播流的公共显示器。为了进一步提高显示流的质量，显示被延迟，使得在错误的情况下，系统具有请求重新传输未被正确接收的数据包的可能性。延迟时段可以被缓冲，使得即使当出现数据传输问题时也可能继续显示。

对于本领域技术人员显而易见的是，随着技术的进步，本发明的基本概念可以以各种方式实现。本发明及其实施例不限于上述示例，而是其可以在权利要求的范围内变化。

Claims (12)

1.一种用于在电梯轿厢中提供局域无线网络的方法，包括：

通过使用在所述电梯轿厢中的无线基站，与使用无线局域网络连接的至少一个终端设备通信；

通过使用所述电梯轿厢处的定向天线和位于电梯井道的与所述定向天线相对的端部中的收发器，收发所述至少一个终端设备和所述无线基站之间的所述通信，

其中，所述方法还包括：

确定位于所述电梯轿厢上的所述定向天线与位于所述电梯井道的与所述定向天线相对的端部中的所述收发器之间的距离；以及

根据所述确定的距离调整所述收发中的发射特性，

其中，调整的发射特性包括定向天线的方向性。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述方法还包括：

确定所述电梯轿厢的速度；以及

根据所述电梯轿厢的所述速度选择数据传输速度。

3. 根据前述权利要求1至2中任一项所述的方法，其中，当所述电梯轿厢停止时，所述方法还包括：

将所述收发从所述定向天线切换到与位于停止位置附近的收发器通信的全向天线；以及

当所述电梯轿厢再次开始移动时，将所述收发切换回所述定向天线。

4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述切换通过调整定向天线的传输特性来执行。

5.根据前述权利要求1至2中任一项所述的方法，其中，所述通信通过布置在网状网络中的多个无线基站来布置。

6.根据前述权利要求1至2中任一项所述的方法，其中，调整下述特性中的至少一个特性：传输功率、传输的方向、传输的源的位置和数据传输速率。

7. 一种用于在电梯轿厢（10）中提供局域无线网络的系统，所述用于在电梯轿厢（10）中提供局域无线网络的系统包括：

无线基站（16），其被配置成与所述电梯轿厢（10）中的至少一个终端设备通信；以及

定向天线（12），其被配置成通过使用所述电梯轿厢处的定向天线和位于电梯井道的与所述定向天线相对的端部中的收发器（13），收发所述至少一个终端设备和所述无线基站之间的所述通信，

其中，所述用于在电梯轿厢（10）中提供局域无线网络的系统还包括：

电梯控制系统（15）；以及

控制器（14），其被配置成调整发射特性，

其中，

所述电梯控制系统（15）被配置成确定位于所述电梯轿厢（10）上的所述定向天线（12）与位于所述电梯井道的与所述定向天线（12）相对的端部中的所述收发器（13）之间的距离；以及

所述控制器（14）被配置成根据所述确定的距离调整在所述收发中的发射特性，其中，调整的发射特性包括定向天线的方向性。

8. 根据权利要求7所述的用于在电梯轿厢（10）中提供局域无线网络的系统，其中：

所述电梯控制系统（15）还被配置成确定所述电梯轿厢（10）的速度，以及

所述控制器（14）被配置成根据所述电梯轿厢（10）的所述速度选择数据传输速度。

9. 根据前述权利要求7或8所述的用于在电梯轿厢（10）中提供局域无线网络的系统，其中，所述控制器（14）还被配置成：

将所述收发从所述定向天线切换到与位于停止位置附近的收发器通信的全向天线；以及

当所述电梯轿厢再次开始移动时，将所述收发切换回所述定向天线。

10.根据权利要求9所述的用于在电梯轿厢（10）中提供局域无线网络的系统，其中，所述控制器还被配置成通过调整定向天线的传输特性执行所述切换。

11.根据前述权利要求7所述的用于在电梯轿厢（10）中提供局域无线网络的系统，其中，所述通信通过布置在网状网络中的多个无线基站来布置。

12.根据前述权利要求7或8所述的用于在电梯轿厢（10）中提供局域无线网络的系统，其中，所述控制器被配置成调整下述特性中的至少一个特性：传输功率、传输的方向、传输的源的位置和数据传输速率。

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