DE10026928A1 - PLC-System - Google Patents

Abstract

Es wird ein PLC-System vorgeschlagen, das zur Vermeidung von Störungen beim Datenaustausch von Teilnehmern unter Aufrechterhaltung einer hohen Übertragungsleistung eines eigens eingerichteten, für die kommunikationswilligen Teilnehmer allgemein zugänglichen, wenigstens im wesentlichen Verständigungszwecken für einen Verbindungsauf- und/oder -abbau zwischen den kommunikationswilligen Teilnehmern sowie der Synchronisation der Teilnehmer aufeinander dienenden Verständigungskanal (Broadcast-Kanal) neben den für den Datenaustausch zwischen den kommunikationswilligen Teilnehmern zuständigen Arbeitskanälen ("Chimnies") hat.

Description

Die Erfindung betrifft ein PLC-System nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Es ist bekannt, Datenaustauschvorgänge zwischen an den Daten­ austauschvorgängen beteiligten Teilnehmern mit Hilfe geeigne­ ter Mitteln über das elektrische Energieversorgungsnetz der von den Datenaustauschvorgängen betroffenen Teilnehmer abzu­ wickeln. Für diese Datenaustauschtechnik ist der Begriff "Po­ werline Communication" (PLC) geprägt worden.

Die Powerline Communication wird insbesondere von den Strom­ netzbetreibern genutzt, um Dienste zu steuern oder Zähler ab­ zulesen. Für diese Dienste bzw. Anwendungen sind jedoch keine großen Datenmengen zu verarbeiten.

In der neueren Zeit wird im Zuge des Fortschritts der Technik versucht, bei Datenaustauschvorgängen das Übertragungsmedium Energieversorgungsnetz für die Übertragung größerer Datenmen­ gen zu nutzen. Die Nutzdaten werden dabei durch verschiedene Verfahren auf entsprechende Träger aufmoduliert und über das Energieversorgungsnetz geschickt.

In Europa gibt es einen leitenden Ausschuss namens CENELEC (Comité Européen de Normalisation Electrotechnique), der ein Frequenzband von 3 kHz bis 148,5 kHz für die PLC freigegeben hat, wobei innerhalb dieses Frequenzbandes wiederum eine Spe­ zifizierung von Bändern A bis D für unterschiedliche Dienste gemacht worden ist. Die Frequenzen und Sendepegel sind in ei­ ner Norm EN 50065 (Signalübertragung auf elektrischen Nieder­ spannungsnetzen im Frequenzbereich 3 kHz bis 148,5 kHz) fest­ gehalten.

In den USA und Japan gibt es Ähnliches. In diesen Ländern ist jedoch ein Frequenzbereich bis ca. 500 kHz freigegeben wor­ den.

Das Energieversorgungsnetz als Übertragungsmedium ist sehr störanfällig. Es müssen aufwendige Techniken eingesetzt wer­ den, um eine einwandfreie Kommunikation zwischen den Teilneh­ mern von Datenaustauschvorgängen zu ermöglichen. Jedoch auch neue Techniken schaffen im CENELEC Band in Europa nur maximal 155 kbps (Kilobits pro Sekunde). Aus diesem Grund wird der­ zeit versucht, in einem größeren Frequenzbereich (bis 30 MHz) die Nutzdaten zu übertragen. Diese Neuerung muss jedoch noch von den Regulierungsbehörden genehmigt werden.

Besonders die Stromnetzbetreiber haben ein großes Interesse daran, die sogenannte "letzte Meile" zu überbrücken und auch hier Internet aus der Steckdose anzubieten. Die "letzte Mei­ le" ist die Strecke von einem letzten Hochspannungstrans­ formator zu einem Verbraucher, der allerdings kein Einzelver­ braucher zu sein braucht. Zum Beispiel ist unter einem sol­ chen Verbraucher auch ein größerer Zusammenschluss von Ein­ zelverbrauchern zu verstehen, wie sie beispielsweise von Fir­ men oder zusammengefassten Hauseinheiten gestellt werden. Der Bereich der "letzten Meile" wird auch als sogenannter Access- bzw. Outdoor-Bereich bezeichnet. Dem steht der sogenannte In­ house- bzw. Indoor-Bereich gegenüber, der der Bereich in­ nerhalb eines oben definierten Verbrauchers ist.

Im Inhouse-Bereich können mittels der PLC Datennetze für so­ genannte SOHO-Bereiche aufgebaut werden. SOHO-Bereiche sind im übertragenen Sinn Inselbereiche, die für die Übertragung spezieller Daten optimiert sind. Als Beispiele können hier Bereiche genannt werden, die auf Video-, und/oder Telefonie-, und/oder Daten- und/oder Telemetrie-Übertragungen speziali­ siert sind. Jeder Bereich muss eigenen Leistungskriterien ge­ nügen. Jeder dieser Bereiche bildet daher ein eigenes Über­ tragungssystem. Weiter muss nicht nur zwischen den einzelnen Übertragungssystemen unterschieden werden sondern auch zwi­ schen dem Inhouse- und Outdoor-Bereich an sich, denen ver­ schiedene Frequenzen zugeordnet sind.

Die PLC hat den Vorteil, dass keine neuen Leitungen gelegt werden müssen und dass gegenüber Funklösungen größere Daten­ raten bei der Übertragung erzielbar sind.

Problematisch ist jedoch, dass beim gleichzeitigen Betreiben und Zusammenspielen unterschiedlicher und/oder gleicher Über­ tragungssysteme bzw. des Inhouse- und des Outdoor-Bereichs sich keine Störungen innerhalb der einzelnen Systeme bzw. Be­ reiche ergeben.

Zur Vermeidung solcher Störungen ist für die Amateurfunkbän­ der und Rundfunksender vom Fachmann der sogenannte "Chimney Approach" vorgeschlagen worden, gemäß dem in unterschiedli­ chen Bändern ("Chimnies") störungsfreies senden möglich ist. Beim Chimney Approach ist eine insgesamt mögliche Sendefre­ quenzbandbreite in kleinere Frequenzbandbereiche unterteilt. Kommunikationswillige Teilnehmer bewerkstelligen ihren Daten­ austausch in einem vereinbarten Frequenzbandbereich dieser kleineren Frequenzbandbereiche und stören auf diese Weise nicht kommunikationswillige Teilnehmer, die in einem anderen dieser kleineren Frequenzbandbereiche ihren Datenaustausch bewerkstelligen. Einzelne der kleineren Frequenzbandbereiche können alleine oder zusammen mit anderen kleineren Frequenz­ bandbereiche vorwiegend oder hauptsächlich für bestimmte Übertragungssysteme verwendet sein. Auf welchem oder welchen tatsächlichen Frequenzbandbereichen ein Datenaustausch zwi­ schen kommunikationswilligen Teilnehmern erfolgt, ist zu Be­ ginn eines Datenaustauschvorganges, wie oben schon angespro­ chen, von den am Datenaustausch beteiligten Teilnehmern vorab zu vereinbaren.

Damit eine Vorabvereinbarung zustande kommen kann, müssen die Partner aber zunächst einmal in Verbindung miteinander treten. Die Abläufe für eine erstmalige Kontaktaufnahme von an einer Kommunikation beteiligten Teilnehmern sind umfangreich und erfolgen derzeit parallel zu den Abläufen bestehender Verbindungen in dem gleichen Frequenzbandbereich, in dem die jeweiligen Verbindungen bestehen. Die bestehenden und auch die neu aufzubauenden Verbindungen können sich daher gegen­ seitig stören.

Je umfangreicher die Abläufe für einen Verbindungsaufbau sind, um so größer ist die Gefahr der gegenseitigen Störung. Müssen sich kommunikationswillige Teilnehmer erst gegenseitig synchronisieren, ist das Störungspotential besonders groß. Auch der Abbau einer Verbindung trägt zum Störungspotential bei. Das Störungspotential vermindert die Leistungsfähigkeit des PLC-Systems.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein PLC-System der eingangs genannten Art anzugeben, in dem das Störungspoten­ tial reduziert und damit die Leistungsfähigkeit des PLC-Sys­ tems erhöht ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Durch die Einführung eines Broadcast-Kanals, über dem quasi die um eine Datenaustauschverbindung herum nötigen admini­ strativen Vorgänge abgehandelt werden, d. h. unabhängig von den Vorgängen des reinen Datenaustausches auf anderen Kanälen (Arbeitskanälen; "Chimnies") diejenigen Vorgänge, die nötig sind, damit sich zwei Teilnehmer verständigen können, bleiben die Arbeitskanäle von weiteren Belastungen verschont und es reduziert sich das Störungspotential zwischen den kom­ munikationswilligen Teilnehmern. Weiter können die einzelnen Kanäle jeweils für sich optimiert werden. Insgesamt ergibt sich eine hohe Leistungsfähigkeit des PLC-Systems.

Weiter vorteilhaft ist, dass mit der Einführung des Broadcast-Kanals sich jedes System auf ein existierendes Sy­ stem aufsynchronisieren kann, so dass ein Zusammenspiel aller PLC-Systeme möglich ist. Es besteht daher die Möglichkeit der Einteilung in Klassen (z. B. Video, Audio, Inhouse, Outdoor, Telefonie, Telemetrie usw.). Nach der Synchronisation kann auf das vor dem eigentlichen Datenaustausch ermittelte Sy­ stem, die Frequenz oder die Modulationsart umgeschaltet wer­ den. Eine aufwendige Datensicherung ist erst nach dem Um­ schalten auf einen Übertragungskanal notwendig.

Jeder z. B. sogenannte Client (-Teilnehmer), der eingeschaltet wird, prüft, ob auf dem Broadcast-Kanal gesendet wird. Wird auf dem Broadcast-Kanal nicht gesendet, kann eine Sende-An­ forderung abgeschickt werden. Erfolgt beispielsweise inner­ halb einer vereinbarten Zeit keine Antwort, ist weder ein so­ genannter Master (-Teilnehmer) noch ein Client (-Teilnehmer) im Einsatz. Der anfordernde Teilnehmer kann sich dann als Ma­ ster (-Teilnehmer) anmelden. Erfolgt eine Antwort müssen sich die Teilnehmer über einen Protokollmechanismus, eine Fre­ quenz, eine Master/Clientzuordnung usw. einig werden. An­ schließend kann beispielsweise im gesicherten Modus mit den vereinbarten Protokollmechanismen weitergearbeitet werden.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand von Unteransprüchen.

Danach ist der Broadcast-Kanal in einem solchen Frequenzband­ bereich installiert, in dem bereits Protokollmechanismen ein­ gesetzt sind. Es können dann diese Protokollmechanismen ver­ wendet werden und es nicht nötig, neue Protokollmechanismen einzuführen.

Im Detail kann für einen solchen Broadcast-Kanal beispiels­ weise das CENELEC C oder D Band verwendet werden, weil dieses Frequenzband den angegebenen Kriterien entspricht. Andere Frequenzbänder können aber auch herangezogen werden.

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

In der Zeichnung zeigt die einzige Figur ein Blockschaltbild, das ein Beispiel des Prinzips der Anmeldung eines kommunika­ tionswilligen Teilnehmers über einen Broadcast-Kanal ist.

Die Anmeldung beginnt mit einem ersten Zeitabschnitt 1. In einem nachfolgenden zweiten Zeitabschnitt 2 erfolgt eine Prü­ fung darauf, ob der Broadcast-Kanal belegt ist, d. h., ob auf dem Broadcast-Kanal gesendet wird.

In einem dritten Zeitabschnitt erfolgt eine Entscheidung da­ rüber, ob der Broadcast-Kanal belegt ist oder nicht. Ist der Broadcast-Kanal belegt, wird der Anmeldungsvorgang mit den Maßnahmen ab dem ersten Zeitabschnitt 1 neu gestartet. Ist der Broadcast-Kanal frei, erfolgt in einem vierten Zeitab­ schnitt 4 das Senden des Anmeldungswunsches auf den Broadcast-Kanal.

In einem fünften Zeitabschnitt 5 wird gewartet, ob ein ge­ wünschter Partner auf dem Broadcast-Kanal antwortet. Wird nicht innerhalb einer festgelegten Zeitspanne eine Antwort gesendet, wird der Anmeldungsvorgang entweder ganz abgebro­ chen, zu einem späteren Zeitpunkt oder sofort neu begonnen, die Anmeldung zu wiederholen.

Geht innerhalb der festgelegten Zeitspanne eine Antwort ein, erfolgt in einem sechsten Zeitabschnitt 6 ein gegenseitiger Austausch der jeweiligen Autentisierungen und anschließend für einen durchzuführenden Datenaustausch ein Wechsel vom Broadcast-Kanal in einen gemeinsam abgesprochenen Arbeitska­ nal ("Chimney").

Claims (3)

1. PLC-System mit Merkmalen gemäß dem "Chimney Approach", dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein für kommunikationswillige Teilnehmer des PLC-Systems allgemein zugänglicher, wenigstens im wesentlichen Verständigungs­ zwecken für einen Verbindungsauf- und/oder abbau zwischen kommunikationswilligen Teilnehmern sowie für die Synchronisa­ tion der Teilnehmer aufeinander dienender Verständigungskanal (Broadcast-Kanal) neben den für den Datenaustausch zwischen den kommunikationswilligen Teilnehmern zuständigen Ar­ beitskanälen ("Chimnies") vorgesehen ist.

2. PLC-System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, dass der Verständigungskanal in einem bereits beste­ henden Frequenzbandbereich mit bereits bestehenden Protokoll­ mechanismen installiert ist.

3. PLC-System nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich­ net, dass der Verständigungskanal im CENELEC Band instal­ liert ist.