DE10025282A1 - Verfahren zur Synchronisation von Kommunikationsteilnehmern in voneinander unabhängigen PLC-Netzwerken - Google Patents

Abstract

Es wird ein Verfahren zur schnellen Synchronisation von voneinander unabhängigen PLC-Netzwerken angehörenden Kommunikationsteilnehmern ohne eine Verringerung einer Nutzdatenrate vorgeschlagen. Danach führen die jeweiligen Kommunikationsteilnehmer ein Senden bzw. Empfangen von Basisinformationen jeweils zu einem gleichen Zeitpunkt, bezogen jeweils auf eine Periode der Netzfrequenz des jeweils dem jeweiligen Kommunikationsteilnehmer zugeordneten PLC-Netzwerks und jeweils in einem gleichen Rhytmus, bezogen jeweils auf eine Folge von Perioden der Netzfrequenz des jeweils dem jeweiligen Kommunikationsteilnehmer zugeordneten PLC-Netzwerks, durch.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Synchronisation von Kommunikationsteilnehmern in voneinander unabhängigen PLC- Netzwerken gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Es ist bekannt, Informationsaustauschvorgänge, seien sie sprachlicher, bildlicher, datentechnischer usw. Art, mit Hilfe entsprechender Anschlussgeräte, die in dieser Form Kom­ munikationsteilnehmer bilden, über das den jeweiligen Kommu­ nikationsteilnehmern zu Grunde liegende Energieversorgungs­ netz (Stromnetz; Powerline) abzuwickeln. Für diese Art der technischen Kommunikation ist der Begriff "Powerline Communi­ cation" (PLC) geprägt worden.

Die einzelnen Kommunikationsteilnehmer können Teil eines je­ weils eigenständigen, auf der PLC-Technik basierenden Kommu­ nikationsnetzwerks sein, das beispielsweise einer Firma A oder einer Firma B usw. zugeordnet ist. Beide Kommunikati­ onsnetzwerke arbeiten dabei auf der Basis von Energieversor­ gungsnetzen, die unter anderem eine Netzfrequenz zugeordnet haben.

In den folgenden Abschnitten wird ein auf der PLC-Technik ba­ sierendes Kommunikationsnetzwerk kurz auch als PLC-Netzwerk bezeichnet.

Als Beispiel für ein erstes unabhängiges PLC-Netzwerk seien ein erster Personal Computer (PC) und ein Drucker genannt, die beispielsweise in einem Arbeitszimmer stehen und jeweils über ein entsprechendes PLC-Modem jeweils der gleichen Firma A an das zugehörige Energieversorgungsnetz angeschlossen sind. Die PLC-Modems der Firma A und die Leitungen des Energieversorgungsnetzes ermöglichen einen datentechnischen In­ formationsaustausch zwischen dem PC und dem Drucker.

Als Beispiel für ein zweites unabhängiges PLC-Netzwerk seien ein zweiter PC und ein Scanner genannt, die beispielsweise in einem Wohnzimmer stehen und jeweils über ein entsprechendes PLC-Modem jeweils der gleichen Firma B an das zugehörige Energieversorgungsnetz angeschlossen sind.

Möchte beispielsweise der zweite PC des zweiten unabhängigen PLC-Netzwerkes einen Ausdruck über den Drucker des ersten PLC-Netzwerkes steuern, muss eine Synchronisation zwischen dem besagten PC und dem Drucker als jeweilige Kommunikations­ teilnehmer hergestellt werden.

Zur Synchronisation ist es beispielsweise möglich, zwischen den besagten Kommunikationsteilnehmern jeweils einen zeitauf­ wendigen Anforderungs- und Quittungsbetrieb zu starten und zu absolvieren und dann weiter entsprechende Basisinformationen auszutauschen, anhand denen die Synchronisation durchgeführt wird. Durch den erhöhten Zeitaufwand für die Synchronisation wird auch eine Nutzdatenrate verringert, mit der die eigent­ lichen Nutzdaten bei der eigentlichen Kommunikation zwischen den Kommunikationsteilnehmern übertragen werden. Grund hier­ für ist, dass die Synchronisation immer mal wieder durchge­ führt werden muss.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zur Synchronisation von voneinander unabhängigen PLC-Netzwerken angehörenden Kommunikationsteilnehmern ohne eine Verringerung einer Nutzdatenrate anzugeben, das eine schnelle Synchronisa­ tion der Kommunikationsteilnehmer ermöglicht.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren ge­ löst, das die Merkmale des kennzeichnenden Teils des An­ spruchs 1 aufweist.

Danach werden zur Synchronisation von voneinander unabhängi­ gen PLC-Netzwerken mit einer jeweils zu Grunde liegenden Netzfrequenz angehörenden Kommunikationsteilnehmern zu glei­ chen festgelegten Zeitpunkten Basisinformationen gesendet bzw. empfangen, mit denen die Synchronisation durchgeführt wird. Das Senden bzw. Empfangen der Basisinformationen er­ folgt dabei jeweils zu einem gleichen Zeitpunkt bezogen je­ weils auf eine Periode der Netzfrequenz des jeweils dem je­ weiligen Kommunikationsteilnehmer zugeordneten PLC-Netzwerks und außerdem jeweils in einem gleichen Rhythmus bezogen je­ weils auf eine Folge von Perioden der Netzfrequenz des je­ weils dem jeweiligen Kommunikationsteilnehmer zugeordneten PLC-Netzwerks.

Damit wird zur Synchronisation der angesprochenen Kommunika­ tionsteilnehmer die Tatsache ausgenutzt, dass den betreffen­ den PLC-Netzwerken der Kommunikationsteilnehmer eine Netzfre­ quenz zu Grunde liegt, aus der Zeitabhängigkeiten ableitbar sind. Mit der Netzfrequenz steht daher schon ein erstes Syn­ chronisationsmittel zur Verfügung, das zur Festlegung von Zeitpunkten verwendbar ist. Sind solche Zeitpunkte festge­ legt, kann sehr schnell eine Übereinstimmung zwischen Senden und Empfangen von beispielsweise Basisinformationen zu Syn­ chronisationszwecken zwischen den Kommunikationsteilnehmern erzielt werden. Es brauchen keine Anforderungs- und Quit­ tungssequenzen durchgeführt werden, die viel Zeit in Anspruch nehmen. Die Synchronisation kann daher schnell abgewickelt werden.

Wird nicht zu jeder Periode der Netzfrequenz ein Senden und Empfangen von Basisinformationen vereinbart sondern in einer Art, die einem vorgegebenen Rhythmus entspricht, kann auf diese Weise auch sichergestellt werden, dass Zeitpunkte auf­ treten, zu denen ein Kommunikationsteilnehmer sendet während ein betreffender anderer empfängt. Es wird damit aber er­ reicht, dass zusätzlich Zeit zur Verfügung steht für die Übertragung von Nutzdaten. Damit ist auch eine schnelle Abwicklung von Synchronisationsvorgängen gewährleistet, gleich­ zeitig kann dadurch aber die Nutzdatenrate für die Übertra­ gung von Nutzdaten bei der eigentlichen Datenübertragung er­ höht werden.

Gemäß der Erfindung nutzt ein jeweiliger Kommunikationsteil­ nehmer eines PLC-Netzwerks zur Synchronisation die jeweils dem PLC-Netzwerk zu Grunde liegende Netzfrequenz als "Syn­ chronisationsuhr" und nicht mehr wie bisher eine für das be­ treffende PLC-Netzwerk spezifische "Uhr", beispielsweise einen Zeitschlitz, wie das bei TDD-Verfahren (TDD: Time De­ vision Duplex) der Fall ist.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist Gegenstand eines Unteranspruchs.

Danach ist die rhythmische Wiederkehr von Senden und Empfan­ gen von Basisinformationen zur Synchronisation der PLC-Teil­ nehmer durch einen für die PLC-Teilnehmer gleichen Algorith­ mus gesteuert. Die Steuerung durch einen Algorithmus hat den Vorteil, dass durch Ändern des Algorithmus der besagte Rhyth­ mus geändert bzw. an geänderte Verhältnisse angepasst werde kann. Hierdurch kann in einem bestehenden System eine Opti­ mierung zwischen dem Zeitaufwand für die Synchronisation und einer hohen Nutzdatenrate erzielt werden.

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen

Fig. 1 ein bekanntes PLC-Netzwerk mit mehreren möglichen Kommunikationsteilnehmern,

Fig. 2 ein Beispiel für ein Zeitfenster für die Übertra­ gung von Basisinformationen für Synchronisations­ zwecke gemäß der Erfindung, und

Fig. 3 ein Beispiel für den Synchronisationsmechanismus gemäß der Erfindung unter Verwendung von Zeitfens­ tern gemäß der Fig. 2.

Fig. 1 zeigt ein PLC-System mit 1 bis n Kommunikationsteil­ nehmern KT1 bis KTn, die an ein 230 V/50 Hz Energieversor­ gungsnetz mit einem Schutzleiter PE, einem Nullleiter N und einer Phase P angeschlossen sind.

Der erste Kommunikationsteilnehmer KT1 ist in dem dargestell­ ten System ein Sender S. der allgemein eine Sendeinformation TX an die im Sendebereich des Kommunikationsteilnehmer KT1 liegenden Kommunikationsteilnehmer KT2 und KTn verschickt. Die Kommunikationsteilnehmer KT2 und KTn sind in dem in der Fig. 1 dargestellten System jeweilige Empfänger E, die die vom Kommunikationsteilnehmer KT1 verschickte Sendeinformation TX als Empfangsinformation RX empfangen.

Der erste Kommunikationsteilnehmer KT1 ist Teil eines ersten PLC-Netzwerks NW1, das beispielsweise das Inhouse-PLC-Netz­ werk einer Firma A ist. Die Kommunikationsteilnehmer KT2 und KTn sind Teil eines zweiten PLC-Netzwerks NW2, das beispiels­ weise das Inhouse-PLC-Netzwerk einer Firma B ist. Beide In­ house-PLC-Netzwerke NW1, NW2 sind unabhängig voneinander. Den Netzwerken NW1, NW2 ist jeweils eine Netzfrequenz zugeordnet, die durch das Energieversorgungsnetz gegeben ist, an die die Kommunikationsteilnehmer KT1 bis KTn angeschlossen sind. Im vorliegenden Fall ist dies jeweils das gleiche Energieversor­ gungsnetz.

Für das Ausführungsbeispiel gemäß der Fig. 1 sei angenommen, dass es sich bei dem ersten Kommunikationsteilnehmer KT1 des ersten unabhängigen PLC-Netzwerks NW1 um einen PC handelt, der ein Dokument an die PCs KT2 bis KTn des zweiten unabhän­ gigen PLC-Netzwerks NW2 schickt.

Damit der Informationsaustausch funktioniert, müssen die je­ weiligen Kommunikationsteilnehmer KT1, KT2 und KTn synchroni­ siert sein. Dazu sendet der sendewillige Kommunikationsteil­ nehmer KT1 z. B. innerhalb jeder Periode der Netzspannung NS (Fig. 2) für die Synchronisation geeignete Basisinformatio­ nen zu einem festen Zeitpunkt an alle im Sendebereich des sendewilligen Kommunikationsteilnehmers liegenden Kommunika­ tionsteilnehmer. Im Ausführungsbeispiel gemäß der Fig. 1 sind dies die Kommunikationsteilnehmer KT2 und KTn.

In der Fig. 2 ist über die Zeit der Verlauf der Netzspannung NS gezeigt. Eine Periode ist dabei vergrößert herausgezeich­ net. Im Verlauf dieser Periode ist ein beispielhaftes Zeit­ fenster ZF markiert, das im vorliegenden Fall den oben ange­ sprochenen festen Zeitpunkt zum Senden von Basisinformationen definiert. Gemäß der Fig. 2 ist als ein solcher möglicher Zeitpunkt der Nulldurchgang in positiver Richtung des Ver­ laufs der Netzspannung NS gewählt.

Damit der Austausch der Basisinformationen nicht in jeder Pe­ riode wiederholt werden muss und somit zu einer unnötigen Re­ duktion der Nutzdatenrate für das Netzwerk führt, ist es mög­ lich, einen Algorithmus zu definieren, gemäß dem Zeitpunkte zum Senden von Basisinformationen ausgewählt werden. In der Fig. 3 ist ein solcher Algorithmus gezeigt. Nach diesem Al­ gorithmus werden vom sendewilligen Kommunikationsteilnehmer KT1 nur in jeder dritten, zweiten und ersten Periode Basis­ informationen gesendet und in gleicher Weise von den zu emp­ fangenden Kommunikationsteilnehmer KT2 und KTn empfangen. Entscheidend ist, dass der Algorithmus in der Weise definiert ist, dass innerhalb eines zu definierenden Zeitfensters die Basisinformationen in jedem Fall für alle zu empfangenden Kommunikationsteilnehmer zur Verfügung stehen.

Im konkreten Ausführungsbeispiel gemäß der Fig. 3 sendet der erste Kommunikationsteilnehmer KT1 zu Zeitpunkten 3, 6 und 8, 9, 12 und 14, 15, 18 und 20, 21 usw. jeweils bei den Null­ durchgängen der Netzspannung NS in positiver Richtung Basis­ informationen als eine Sendeinformation TX.

Die empfangenden Kommunikationsteilnehmer KT2 und KTn versu­ chen bei den Nulldurchgängen der Netzspannung NS in positiver Richtung bei einer entsprechenden Zeitpunktverteilung über mehrere Perioden hinweg gemäß dem Rhythmus des Kommunikati­ onsteilnehmer KT1 Basisinformationen zu lesen. Die Startzeit­ punkte der einzelnen zu empfangenden Kommunikationsteilnehmer KT2 und KTn sind möglicherweise unterschiedlich, wie das auch in der Fig. 3 zum Ausdruck kommt. Der Kommunikations­ teilnehmer KT2 startet zum Lesen der Basisinformationen gemäß der Fig. 3 mit den Zeitpunkten 5 und 7, und fährt dann weiter mit den Zeitpunkten 8, 11 und 13, dann 14, 17 und 19, dann 20 usw. fort. Für den empfangenden Kommunikations­ teilnehmer KTn sind die Zeitpunkte 3, dann 4, 7 und 9, dann 10, 13 und 15, dann 16, 19 und 21 usw. relevant. Damit er­ geben sich für den empfangenden Kommunikationsteilnehmer KT2 gemäß der Fig. 3 die Zeitpunkte 8, 14 und 20 als gemeinsame Zeitpunkte, in denen die vom sendenden Kommunikationsteil­ nehmern KT1 gesendeten Basisinformationen in Form der Sendeinformation TX von dem Kommunikationsteilnehmer KT1 als Empfangsinformationen RX empfangen werden können. Entspre­ chendes gilt für den Kommunikationsteilnehmer KTn, bei dem es gemäß der Fig. 3 die Zeitpunkte 3, 9, 15 und 21 sind, in de­ nen die betreffenden Informationen des Kommunikationsteil­ nehmers KT1 vom Kommunikationsteilnehmer KTn empfangen werden können.

Claims (2)

1. Verfahren zur Synchronisation von Kommunikationsteilneh­ mern in voneinander unabhängigen PLC-Netzwerken mit einer je­ weiligen Netzfrequenz durch Senden bzw. Empfangen von Basis­ informationen, anhand denen die Synchronisation bewerkstel­ ligt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die jewei­ ligen Kommunikationsteilnehmer ein Senden bzw. Empfangen der Basisinformationen jeweils zu einem gleichen Zeitpunkt bezo­ gen jeweils auf eine Periode der Netzfrequenz des jeweils dem jeweiligen Kommunikationsteilnehmer zugeordneten PLC-Netz­ werks und jeweils in einem gleichen Rhythmus bezogen jeweils auf eine Folge von Perioden der Netzfrequenz des jeweils dem jeweiligen Kommunikationsteilnehmer zugeordneten PLC-Netz­ werks durchführen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, dass der wiederkehrende Rhythmus von einem voreinge­ stellten Algorithmus gesteuert wird.