CZ20013967A3

CZ20013967A3 - Způsob přenosu dat

Info

Publication number: CZ20013967A3
Application number: CZ20013967A
Authority: CZ
Inventors: Horst Prof. Dr. Ziegler
Original assignee: Horst Prof. Dr. Ziegler
Priority date: 2000-11-30
Filing date: 2001-11-05
Publication date: 2002-07-17
Also published as: HU0105202D0; HUP0105202A2; EP1211655A3; EP1211655A2; DE10059868A1; EP1211655B1; PL350528A1; SK14652001A3

Description

Způsob přenosu dat

Oblast techniky

Vynález se týká způsobu přenosu dat mezi hlavní, řídicí a komunikační ústřednou (hlavní ústřednou) a terminálem, zvláště čidlem nebo aktuátorem, přičemž hlavní ústředna a terminál obsahují vždy vysílací a přijímací jednotku.

Dosavadní stav techniky

Řízení a regulace elektrických zařízení v obytných a obchodních budovách se poslední dobou stále více automatizuje. Komunikace se přitom provádí pomocí často zabudovaných prvků ke zvýšení komfortu nebo bezpečnosti, jako ovládání topení, poplašných zařízení nebo podobných pomocí vedení položených v budově nebo stále více bezdrátově. Bezdrátová komunikace se dá zvláště při dodatečném vybavení starších staveb ekonomicky výhodně implementovat. Pří automatizaci spojení na radiových vlnách se používá většinou pro každou bytovou jednotku bytová ústředna, která současně může sloužit jako uživatelské rozhraní s indikací, s možností vkládání dat a jako rozhraní k ostatním bytům, pro centrální funkce budovy a pro dálkové komunikační systémy přes modem, radiové spojení a podobně. Pomocí čidel (např. teplotních a poplachových čidel) a aktuátorů (např. elektronických termostatických ventilů a poplachových sirén) se pak realizují z určité bytové ústředny požadované bezpečnostní funkce a funkce zvyšující komfort. (Rozhlasové) informační toky od a k těmto terminálům bytu nebo rodinného domku probíhají obvykle tomu odpovídajícím způsobem, hvězdicově od a k jejich příslušné hlavní bytové ústředně. Ke zvýšení funkční bezpečnosti probíhající přenos dat, který probíhá obvykle ve formě datových telegramů od koncového zařízení k jeho hlavní bytové ústředně nebo obráceně, potvrzuje přijímač, který je právě funkční, vydáním přijímacího signálu. Nepřijme-li iniciátor spojení žádné takové potvrzení, opakuje se spojení popřípadě vícekrát.

U radiových tras pevných zařízení jde obvykle v budovách o typický dosah od 20 do 50 m. Jednotlivé radiové trasy mohou mít ale také značně kratší dosah, menší než 10 m, protože při vícenásobném šíření vln v budovách mohou vzniknout destruktivní

-2··· interference, takže příjmové amplitudy v jednotlivých místech mohou být téméř nulové. To může vést k tomu, že i geometricky blízko sebe umístěné radiové prvky mezi sebou nemohou komunikovat. Pří množství tras schopných interference se nedá poloha „díry“ ve spojení, jejíž rozměry mohou být několik cm až 1 m, spolehlivě předpovědět. Když se při uvádění do provozu komunikujících dílů taková díra ve spojení zjistí, je možné ji posuvem místa montáže zkusit odstranit Místo montáže je ovšem u mnoha dílů dáno funkčně (např. rozdělovač topných nákladů, poplachový senzor), ergonomicky nebo esteticky (např. bytová ústředna) a proto je jen málo flexibilní. Kromě toho místní posunutí jedné složky za účelem likvidace díry ve spojení může působit vznik nové díry radiového spojení pro jinou trasu.

Z těchto důvodů se používají v takových případech opakovače, které přijaté radiogramy se zpožděním zesilují a posílají dále, takže už nemůže nastat interference s primární radiovou komunikací. Je známo také využití jiných terminálů pro tuto opakovači funkci. Opakovače, které všechny radiogramy se zpožděním posílají dále, zatěžují radiový kanál tak silně, že to vede ve zvýšené míře ke kolizi s jinými radiogramy a tím ke zhoršení reakční doby systému, protože se zprávy musí velmi často opakovat. Kromě toho vzniká nebezpečí cirkulační komunikace, u níž opakovače střídavě telegramy opakují. Proto se často omezuje opakování telegramů opakovači jen na telegramy určitých zařízení a opakovačům se při uvádění do provozu sděluje seznam telegramů, které se mají dále posílat. Komunikační díry jsou ovšem v oživených budovách často časově závislé, takže rozdělovači tabulka, která je při uvedení do provozu optimální, může být později špatná a komunikace určitých radiových tras se přesto může přerušit.

Nakonec jej třeba uvážit, že celá rada zařízení používajících baterie pracuje běžně 3 až 10 let. Protože ale radiové vysílání, ale i „radiová připravenost k příjmu“ má velkou spotřebu proudu, musí se u těchto zařízení doba připravenosti k příjmu a počet vyslaných telegramů minimalizovat.

Úkolem vynálezu je proto dosáhnout spolehlivé komunikace mezi hlavní ústřednou a jejími terminály.

-3Podstata vynálezu

Tuto úlohu řeší vynález v podstatě tím, že zvláště při rušení přímé radiové komunikace mezi hlavní ústřednou a terminálem se provádí přenos dat přes nejméně jednu vedlejší řídicí a spojovací ústřednu (vedlejší ústřednu), která může být v radiovém spojení jak s hlavní ústřednou, tak i s terminálem.

Pomocí vynálezu tedy v případě stacionární nebo dočasné radiové díry v komunikaci mezi hlavní bytovou ústřednou a jejími terminály provádí opakování pomocí bytové ústředny sousedních bytů. Tím odpadnou v zásadě opakovače jako dodatečná zařízení. Sousedící bytové ústředny sice většinou musí překlenout větší radiové vzdálenosti než opakovače uvnitř bytů, ale nepravděpodobnost stejně ležících radiových děr u obou tras je důležitější, než čistý útlum vzniklý vzdáleností.

Rozšířením myšlenky vynálezu je možné využít i více než jednu sousední bytovou ústřednu jako alternativní bypas. V tomto případě je možno zkusit napřed přímou komunikaci a nedojde-li k potvrzení, pak v pořadí zkusit jednu nebo více alternativních tras přesměrovaného spojení.

Podle jednoho přednostního vytvoření vynálezu se úspěšné předání datového telegramu kontroluje tím, že příjem datového telegramu potvrzuje předáním přijatého signálu hlavní ústředna, vedlejší ústředna (y) a terminály.

Další vytvoření této vynálezecké myšlenky předpokládá, že pň přenosu dat se účastní pokusný nebo opakovači čítač, který se po každém neúspěšném pokusu o vysílání (chybějícím potvrzení) inkrementuje. Tak se dá zjistit, jak často se terminál pokoušel navázat radiové spojení se stávající hlavní nebo vedlejší ústřednou. Po přijetí potvrzujícího signálu se čítač pokusů podle vynálezu opět nastaví zpět.

Podle vynálezu se v hlavní ústředně určí, pro které rozsahy hodnot pokusného čítače provede komunikaci k terminálům sama hlavní ústředna, nebo jednotlivé vedlejší ústředny. Tím se zamezí nákladné reorganizaci přesměrování, které normálně samo má vysoké nároky na radiovou komunikaci.

-4« · • A ·*» • · · • · A ·· • · · · Σ a A · · • * * «·· ·· *·*

Za účelem dalšího omezení radiové komunikace potvrzují hlavní a vedlejší ústředny pouze ty datové přenosy, u nichž se čítač pokusů nachází vjemu přiděleném rozsahu hodnot.

Komunikuje-li hlavní ústředna s terminálem přes vedlejší ústřednu, oznámí vedlejší ústředně podle vynálezu maximální počet spojovacích pokusů, které má provést. Po (neúspěšném) provedení těchto pokusů, může být do přenosu radiogramů popřípadě zapojena další vedlejší ústředna.

Vedlejší ústředna přitom přijímací signál, který obdržela od terminálu přenáší dále do hlavní ústředny, takže se už nemusí provádět žádné další komunikační pokusy s potvrzeným přenosem dat.

Ve vytvoření vynálezu se při uvedení do provozu určí, které vedlejší ústředny by mohly radiově technicky převzít přesměrování pro určitý terminál. K určení těchto možných alternativních tras se popřípadě pomocí vícenásobného přenosu testovacích telegramů zjistí, které sousedící bytové ústředny mohou přijmout radiogramy určitého terminálu a které sousedící bytové ústředny mohou komunikovat s aktuálním terminálem funkčně přiřazeným hlavní bytové ústředně.

Další vytvoření vynálezu předpokládá, že pořadí vedlejších ústředen, které mají být použity pro přesměrovanou komunikaci bude záviset na kvalitě radiového přenosu mezi vedlejšími ústřednami a hlavní ústřednou, jakož i na aktuálním terminálu. Jakost radiového přenosu mezi hlavními a vedlejšími ústřednami jakož i terminály se podle vynálezu stanoví podle síly pole v místě příjmu. Alternativně je možné příjem či nepřijetí testovacích telegramů zrušit.

V rámci vynálezu je dále možné plánovat, aby volba vedlejší ústředny pro určitou přesměrovanou komunikaci nebyla určena staticky při prvním uvedení do provozu, ale byla přizpůsobena dynamicky po každém neúspěšném pokusu o spojení.

K urychlení přenosu dat se dále podle vynálezu plánuje, že hlavní ústředna při nejbližším přenosu dat k terminálu s ním přímo naváže kontakt, jestliže při poslední komunikaci dostala přímo od terminálu příjmový signál; jinak dá podnět k nejbližšímu

-5přenosu dat přes tu vedlejší ústřednu, která jí při posledním přenosu dat příjmový signál terminálu potvrdila.

Použití opakovačů způsob podle vynálezu nevylučuje. Mnohem spíše mohou být opakovače použity dodatečně, přídavně, nebo místo vedlejších ústředen k provádění přesměrované komunikace.

Přehled obrázků na výkresech

Vynález bude v dalším blíže vysvětlen na základě příkladů provedení a obrázku. Jediný obrázek přitom vysvětluje schematicky spojení mezi hlavní ústřednou, vedlejšími ústřednami a terminály.

Přiklad provedení vynálezu

Při automatizovaném ovládání zvláště topných zařízení v obytných budovách se ovládají ktomu potřebná čidla, popřípadě teplotní nebo poplachová čidla a aktivátory, popřípadě elektronické termostatické ventily pomocí radiových vln z jedné jim přiřazené hlavní bytové ústředny H. Hlavní bytová ústředna H přijímá od terminálů HE1 data, například od teploty panující v aktuálním prostoru, která jsou zpracována v zařízení ke zpracování dat v hlavní bytové ústředně H a která jsou základem pro ovládání dalších terminálů a která mohou být např. uložena do paměti.

Protože se v budově mohou popřípadě vyskytovat v radiovém spojení díry, které ovlivňují přímou komunikaci mezí hlavní bytovou ústřednou H a jí přiřazenými terminály HE1. HE2. předpokládá se přesměrovaná komunikace, která umožní hlavní bytové ústředně H spojení s terminály, které jsou mimo dosah jejího vlastního vysílání. Hlavní bytová ústředna H používá k tomu sousedící bytové ústředny Μ, N,... s nimiž je v radiovém spojení a ty opět mohou navázat radiové spojení s terminály HE1. HE2. Bytové ústředny Η, Μ, N jsou schopny měřit intenzitu pole v místě příjmu (RSSI) jiných systémových komponent HE1, HE2....ME1, ME2.....NE1....které jsou v dosahu radiového příjmu a mají tak měřítko jakosti radiových tras. Oboustrannou výměnou hodnot RSSI mezi bytovými ústřednami Η, Μ, N může hlavní bytová ústředna H určit sousední bytovou ústřednu (vedlejší ústřednu) Μ, N, která je schopna přijímat určitý terminál s vysokou pravděpodobností. Hlavní bytová ústředna H nato zadá „přesměrovací práva“ pro určité terminály HE2 sousedním bytovým

-64 4 ·· · ústřednám Μ, N. Terminály samy nevědí nic o přesměrovaném spojení, ale pouze opakují své radiogramy tak dlouho, dokud je nepotvrdí některá bytová ústředna Η, M, N. Tak nejsou kriticky nákladové a proudově zatěžované terminály zatěžovány vedením tabulek o možných přesměrovacích trasách. Aby se ale přesto zajistilo, aby se více bytových ústředen Η, Μ, N současně nepokoušelo provádět přesměrovaná spojení (a tak mohlo vyvolat kolizi dat), obdrží každý terminál iniciující radiogram čítač pokusů a opakovači čítač V, který inkrementuje po každém neúspěšném, tj. nepotvrzeném pokusu o vysílání. Hlavní bytová ústředna H přiřazená vždy terminálu HE1. HE2 definuje, pro který rozsah hodnot tohoto čítače pokusů V je příslušná sama hlavní bytová ústředna H a pro které další rozsahy hodnot jsou příslušné sousední bytové ústředny Μ, N. Hlavní bytová ústředna H tak přiděluje přesmérovací práva ve formě rozsahových hodnot čítače pokusů vybraným sousedním bytovým ústřednám Μ, N. Přesmérovací práva mohou být přidělena například takto:

Bytová ústředna	Kriterium zadání	Rozsah čítače pokusů
Hlavní ústředna H	-	V< m
Vedlejší ústředna M	Nej lepší hodnota RSSI	m < = V<{Π2-1)
Vedlejší ústředna N	Druhá nejlepší hodnota RSSI	n₂< = V< (n₃-1)
...		...
Vedlejší ústředna Z	Nejhorší hodnota RSSI	V < n_max

Po takovém přidělení přesměrovacích práv by hlavní bytová ústředna H potvrzovala jen radiogramy svého terminálu v rozsahu V < m. Jestliže hlavní bytová ústředna H nepřijme radiogram svého terminálu, nebo terminál nepřijme potvrzení hlavní bytové ústředny H, vede to k tomu, že terminál opakuje radiogram s hodnotou pokusného čítače zvýšenou o 1 (V = V + 1). Po m pokusech připadne vysílání terminálu s V = m do kompetence vedlejší ústředny M. Jestliže i tady se příjem ani potvrzení vedlejší ústřednou nepovede, zvýší se hodnota pokusného čítače v relacích terminálu dále o 1, až po Π2 pokusech připadne terminál do kompetence vedlejší ústředny N, atd.

Po přijetí radiogramu hlavní bytovou ústřednou H nebo po potvrzení pověřené vedlejší ústředny Μ, N, se nastaví čítač pokusů zpět, protože došlo k úspěšnému • *

-7• 9 • ·

999

999 •

• 99 «99 ·

·

99· spojení. Byl-li radiogram přijat vyžádanou vedlejší ústřednou Μ, N přes přesměrování, předá se z ní do hlavní bytové ústředny H.

Chce-li hlavní ústředna H vyslat radiogram přes vedlejší ústřednu M do terminálu, obsahuje datový telegram rovněž adresu vyžadované přesměrovací vedlejší ústředny M. Současně je sdělen maximální počet pokusů, které má tato vedlejší ústředna M provést. Vedlejší ústředna M přijme a zapamatuje podmíněně přesměrovaný datový telegram. Mezitím by mohla hlavní ústředna H ještě přijmout potvrzení od terminálu, že přijala poslední pokus o spojení. V tomto případě je tím spojení k terminálu úspěšně skončeno. Hlavní ústředna H ví, že v budoucnu je přímé spojení v zásadě možné. Přesto musí hlavní ústředna H ještě počkat na potvrzení od jí pověřené vedlejší ústředny M, aby mohla tomuto terminálu zainiciovat novou zprávu.

Jestliže vedlejší ústředna M přijme nyní potvrzení od terminálu, opakuje je pro jistotu ještě jednou. Tak se dozví hlavní ústředna H touto přesměrovanou trasou o úspěšném přenosu do terminálu. Nedostane-li vedlejší ústředna M žádné potvrzení z terminálu, opakuje přijatou zprávu od hlavní ústředny v nejbližší časové mezeře terminálu. Přijme-li hlavní ústředna H přece jen přímo toto potvrzení terminálu, postupuje se jak popsáno výše. Vedlejší ústředna M převezme při vynechaném potvrzení z terminálu maximální počet pokusů uvedený při iniciaci přesměrování. Jestliže hlavní ústředna H po příslušném počtu pokusů ještě neobdrží žádné potvrzení od jí pověřené vedlejší ústředny M, pověří pak další vedlejší ústředny N,...(pokud existují) předem zadaným maximálním počtem pokusů.

Tímto způsobem odpadnou i přes dynamické přepínání na jednu nebo více možných přesměrovacích tras dodatečné náklady na spojení pro dynamický management přesměrování. Hlavní bytová ústředna může samozřejmě toto přesměrované přiřazení změnit i za provozu, pokud například zjistí při uvádění do provozu, že přesměrované spojení přes první vhodnou přesměrovací ústřednu funguje úspěšně jen sporadicky.

Hlavní ústředna H vyhodnotí příjem potvrzení přímo od terminálu při prvním podmíněném pokusu o přesměrování přes vedlejší ústřednu Μ, N jako indikátor pro možné přímé spojení v budoucnu se svým terminálem. V tomto případě nastartuje

-8v budoucnu při jí iniciovaném spojení opět přímý pokus o spojení. V opačném případě pověří při příštím radiogramu na terminál za účelem urychlení hned posledně úspěšnou vedlejší ústřednu Μ, N podmíněným přesměrováním.

Na jediném obrázku jsou znázorněny možnosti přesměrovaného spojení. Zde jsou hlavní bytová ústředna H, například terminál HE1 a další terminál HE2 funkčně přiřazeny. Zatím co k terminálu HE1 je dobré dvoustranné radiové spojení, nachází se terminál HE2 při spojení s hlavní bytovou ústřednou H v díře radiového spojení. Technicky blízko hlavní bytové ústředně H jsou dvě další sousední bytové ústředny Μ, N, kterým jsou přiřazeny opět vlastní terminály ME1 a ME2. popř. NE1. Obě sousední bytové ústředny Μ, N mohou radiově komunikovat s hlavní bytovou ústřednou H a rovněž mezi sebou. M může kromě toho komunikovat s terminálem HE2 hlavní bytové ústředny H a tím v principu může být použita k přesměrovanému spojení s tímto terminálem. K terminálu HE1 vedou kromě fungující přímé spojové trasy H dvě možné trasy přesměrované přes M a rovněž přes N. Tak může hlavní bytová ústředna H formulovat pro každý terminál odpovídající přesměrovací alternativy a přiřadit každé přesměrované trase hodnotový rozsah opakovacího čítače pokusů_V. Přirozeně může použít i sousední bytová ústředna M bytovou ústřednu H nebo N k přesměrovanému spojení ke svému terminálu ME2.

Přesměrované spojení podle vynálezu umožní spolehlivý přenos dat z hlavní bytové ústředny H k jejím přiřazeným terminálům HE1. HE2. přičemž v případě, že přímé spojení je znemožněno trvalou nebo dočasnou dírou radiové komunikace, se provede přesměrování přes sousední vedlejší bytové ústředny M nebo N.

Claims

Patentové nároky

1. Způsob přenosu dat mezi hlavní řídicí a komunikační ústřednou (hlavní ústřednou) a terminálem, zvláště čidlem nebo aktivátorem, přičemž hlavní ústředna a terminál obsahují vždy vysílací a přijímací jednotku, vyznačený t í m, že zvláště při rušení přímého radiového spojení mezi hlavní ústřednou a terminálem se provádí přenos dat přes nejméně jednu vedlejší řídicí a komunikační ústřednu (vedlejší ústřednu), která může navázat radiové spojení jak s hlavní ústřednou, tak i s terminálem.
2. Způsob podle nároku 1,vyznačený tím, že hlavní ústředna, vedlejší ústředna(y) a terminály potvrzují příjem dat předáním příjmového signálu.
3. Způsob podle nároku 2, vyznačený tím, že přenosu dat se účastní čítač pokusů, který po každém neúspěšném vysílacím pokusu (chybějícím potvrzení) inkrementuje.
4. Způsob podle nároku 3, v y z n a č e n ý t í m, že se čítač pokusů po přijetí potvrzujícího signálu uvede do původního stavu.
5. Způsob podle nároku 3 nebo 4, vyznačený tím, že se v hlavní ústředně určí, pro který rozsah hodnot čítače pokusů provede sama hlavní ústředna nebo vedlejší ústředna (y) radiové spojení s terminály.
6. Způsob podle nároku 5, vyznačený tím, že hlavní a vedlejší ústředny potvrzují jen ty přenosy dat vydáním přijímacího signálu, u nichž čítač pokusů leží v jim přiděleném rozsahu hodnot.
7. Způsob podle některého z předchozích nároků, vyznačený tím, že hlavní ústředna při spojení s terminálem přes vedlejší ústřednu sdělí této vedlejší ústředně maximální počet pokusů o spojení, které má provést.

-108. Způsob podle některého z předchozích nároků, vyznačený tím, že vedlejší ústředna předá dále hlavní ústředně příjmový signál, který obdržela od terminálu.
9. Způsob podle některého z předchozích nároků, vyznačený tím, že hlavní ústředna, vedlejší ústředna(y) a terminály po obdržení potvrzujícího signálu neprovádí žádné další pokusy o spojení, protože obdržely potvrzení o přenosu dat.
10. Způsob podle některého z předchozích nároků, vyznačený t í m, že se při uvádění do radiového provozu určí, které vedlejší ústředny by mohly převzít v radiově-technickém smyslu přesměrování pro určitý terminál.
11. Způsob podle některého z předchozích nároků, vyznačený tím, že pořadí vedlejších ústředen, které mají být použity k přesměrování spojení se učí podle jakosti radiového přenosu mezi vedlejšími ústřednami a hlavní ústřednou, jakož i mezi stávajícím terminálem.
12. Způsob podle nároku 11,vyznačený tím, že jakost radiového přenosu mezi hlavní a vedlejší(mi) ústřednou(nami) se určí na základě intenzity pole v místě příjmu.
13. Způsob podle některého z předchozích nároků, vyznačený tím, že se výběr vedlejších ústředen určených k určitému přesměrovanému spojení přizpůsobuje dynamicky po každém neúspěšném pokusu o spojení.
14. Způsob podle některého z předchozích nároků, vyznačený tím, že hlavní ústředna při nejbližším přenosu dat do terminálu s ním přímo naváže spojení, pokud při posledním spojení od terminálu dostala přímo signál o spojení a že v opačném případě nejbližší přenos dat zahájí přes tu vedlejší ústřednu, která jí při posledním přenosu dat potvrdila příjmový signál terminálu.

- 11 15. Způsob podle některého z předchozích nároků, vyznačený 11 m, že se přídavné k uskutečnění přesměrovaného spojení místo vedlejších ústředen použijí opakovače.