DE10062074A1 - Verfahren zur Übertragung von Daten über Funkkanäle über einen Bus - Google Patents

Abstract

Es wird ein Verfahren zur Übertragung von Daten über Funkkanäle über einen Bus vorgeschlagen, das dazu dient, Nachrichten als den Daten mit einer seriellen Adresse von empfangenden Busstationen einer Gruppenadresse zuzuordnen und dann diese Nachrichten mit den Gruppenadressen erneut zu versenden. Eine Signalisierung des erneuten Versendens und einer Verschlüsselung werden den Nachrichten jeweils hinzugefügt. Die Nachrichten mit den Gruppenadressen werden von den Busstationen entweder zeitsynchron oder asynchron versendet. Bei einer asynchronen Versendung überprüft die Busstation, ob andere Busstationen diese Nachrichten schon versendet haben. Der Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens ist, dass unidirektionale Geräte in einem EIB RF-System eingesetzt werden können.

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zur Übertragung von Daten über Funkkanäle über einen Bus nach der Gattung des unabhängigen Patentanspruchs.

Der europäische Installationsbus (EIB) wurde für die Haustechnik entworfen und ist insbesondere für die Systemintegration geeignet. Neben einem leitungsgebundenen EIB-System gibt es auch ein EIB-System als Funkbus, das sogenannte EIB Radio Frequency (RF). Die EIB RF-Technik zeichnet sich durch ein besonderes Acknowledge-Protokoll aus, die Retransmittertechnik. Die Retransmitter empfangen eine Nachricht und senden sie sofort wieder aus. Durch diese Sendewiederholung wird eine höhere Wahrscheinlichkeit des korrekten Empfangs garantiert. Das erneute Versenden durch die Retransmitter wird von dem ursprünglichen Sender als Quittierung des Empfangs der Nachricht interpretiert. Ein Bussystem, wie das EIB-System verwendet zur Unterscheidung der Nachrichten individuelle Adressen oder Gruppenadressen. Während die Werte der individuellen Adressen vorrangig von der Netztopologie des Bussystems charakterisiert werden, hängen die Gruppenadressen von den am Netz angeschlossenen Geräten und deren Konfiguration ab. Sowohl individuellen Adressen als auch den Gruppenadressen ist gemeinsam, daß sie von dem Netz und den am Netz angeschlossenen Geräten bestimmt werden.

Im Gegensatz dazu sind die hier als serielle Adressen bezeichneten Formen der Adressierung vom Netz und den daran angeschlossenen Geräten unabhängig. Solche seriellen Adressen werden beispielsweise bei der Fertigung der Geräte vorgegeben und eignen sich daher besonders für unidirektionale, das heißt nur sendende Geräte. Eine Ausprägung dieser seriellen Adressierung ist die Wechselcodierung.

Vorteile der Erfindung

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Übertragung von Daten über Funkkanäle über einen Bus mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, dass die Busstationen, die als Retransmitter wirken, serielle Adressen in Gruppenadressen übersetzen, so dass im EIB RF-Bus auch serielle Adressen mit den Nachrichten versendet werden können, was die Flexibilität des Systems erhöht. Damit können insbesondere im EIB RF-System unidirektional sendende Geräte, also Geräte, die insbesondere für Datenquellen, beispielsweise Schalter, verwendet werden, eingesetzt werden. Diese unidirektionalen Geräte werden hauptsächlich aufgrund einer Einsparung von Kosten und Bauvolumen verwendet. Das liegt insbesondere daran, dass der Kosten- und Materialaufwand für den Empfangsteil einer Sende-/Empfangsstation mehr als die Hälfte des Hochfrequenzteils ausmacht. Ähnliches gilt bezüglich der erforderlichen Rechenleistung. Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird daher ein EIB RF-System erheblich vereinfacht und kostengünstiger gestaltet.

Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen und Weiterbildungen sind vorteilhafte Verbesserungen des im unabhängigen Patentanspruch angegebenen Verfahrens zur Übertragung von Daten über Funkkanäle über einen Bus möglich.

Besonders vorteilhaft ist, dass die von den Busstationen mit den Gruppenadressen versendeten Nachrichten sowohl von anderen Busstationen als auch von reinen Empfängern empfangen werden können. Dabei führt der Empfang von anderen Busstationen, die vorher bereits diese Nachricht übertragen hatten, zu einer Quittierung des Empfangs. Außerdem können andere Busstationen damit feststellen, dass sie die Nachricht nicht selbst erneut versenden, da dies eine unerwünschte Wiederholung darstellen würde.

Weiterhin ist es von Vorteil, dass durch eine Verschlüsselung der Nachrichten ein Fremdzugriff vermieden wird. Dabei wird in den Nachrichten angezeigt, welche Art der Verschlüsselung verwendet wurde, beispielsweise eine Wechselkodierung. Der Vorteil von Wechselkodierung besteht darin, dass eine von einem Fremdgerät empfangene Nachricht nicht durch ein erneutes Aussenden durch dieses Fremdgerät zur Manipulation eines Systems verwendet werden kann. Der Wechselkode erfordert jedoch, dass ein Zielgerät nahezu alle Nachrichten eines Ursprungsgeräts empfangen muß, wenn ein ausreichender Sabotageschutz gewährleistet werden soll. Dies ist jedoch beim Einsatz des EIB leicht zu realisieren.

Darüber hinaus ist es von Vorteil, dass die Busstationen, die als Retransmitter wirken, zeitsynchron die Nachricht wiederholen, dadurch stören sich die Retransmitter nicht gegenseitig, denn die Busstationen müssen dann nicht hören, was die anderen Busstationen senden, um zu erkennen, ob ein anderer Retransmitter die gleiche Nachricht nun bereits gesendet hat, die die Busstation demnächst selbst senden möchte. Ist das jedoch der Fall, liegt also ein asynchrones wiederholtes Aussenden von Nachrichten vor, dann ist in den Nachrichten ein entsprechendes Signal zu senden, dass es sich um eine Wiederholung handelt. Es wird also eine Bewertung der versendeten Nachrichten erreicht.

Es ist weiterhin von Vorteil, dass als der Bus, der über Funkkanäle realisiert wird, der EIB-Bus verwendet wird. Dieser Bus ist für die Anwendung in der Haustechnik besonders geeignet und findet dort eine weite Verbreitung.

Schließlich ist es auch von Vorteil, dass eine Busstation und eine Datenquelle mit Sender verwendet werden, die das erfindungsgemäße Verfahren anwenden.

Zeichnung

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigt Fig. 1 eine Konfiguration von sendenden und empfangenden Stationen und Fig. 2 ein Flußdiagramm des erfindungsgemäßen Verfahrens.

Beschreibung

Der EIB RF wird entweder als alleinstehendes System oder als ein Teilnetz eines komplexen EIB-Systems realisiert, wobei im zweiten Fall der EIB-RF mit drahtgebundenen Formen des EIB-Systems zusammen arbeiten wird. Das EIB RF-System weist die Fähigkeit auf, Kollisionen von Daten auf dem Bus zu erkennen und zu detektieren. Ein Empfänger sendet bei einem korrekten Empfang von Nachrichten als den Daten eine Bestätigung zu dem Sender. Die Übertragung zwischen den EIB- RF-Komponenten geschieht in Rahmen, wobei ein Teil des Rahmens für die eigentlichen Nutzdaten und weitere Teile des Rahmens für Synchronisation, Steuerung, Adressierung und Signalisierung sowie Fehlerkorrektur vorgesehen sind.

Um unidirektional sendende Geräte im EIB-RF-System zu verwenden, werden erfindungsgemäß die von diesen unidirektional sendenden Geräten ausgesandten Nachrichten durch Busstationen empfangen, wobei diese Busstationen den seriellen Adressen, mit denen die unidirektional sendenden Geräte die Nachrichten versehen haben, in Gruppenadressen übersetzen. Diese Übersetzung geschieht anhand von in den Busstationen abgespeicherten Daten, also insbesondere Tabellen. Die Busstationen versenden dann erneut die Nachrichten mit diesen Gruppenadressen, wobei dann andere Busstationen oder Empfänger, die diesen Gruppenadressen zugeordnet sind, diese Nachrichten als für sich relevant erkennen und auswerten. Durch eine wiederholte Aussendung dieser Nachrichten wird eine erhöhte Übertragungszuverlässigkeit erreicht. Durch eine Verschlüsselung wird ein Fremdzugriff erschwert. Entweder werden die Nachrichten von Busstationen zeitsynchron erneut versendet oder asynchron. Liegt eine asynchrone Versendung vor, dann müssen die Busstationen überprüfen, ob von anderen Busstationen gesendete Nachrichten den Nachrichten entsprechen, die diese Busstationen selbst versenden möchten. Ist das der Fall, dann wird diese Busstation die Nachricht dann nicht mehr versenden. Dieser Vergleich wird anhand der in den Nachrichten enthaltenen Gruppenadressen vorgenommen.

Serielle Adressen sind jeweils für ein Gerät charakteristisch und bezeichnen nur dieses Gerät und kein anderes. Gruppenadressen bezeichnen dagegen eine Gruppe von Geräten. Eine Nachricht mit einer Gruppenadresse wird also von mehreren Geräten, die dieser Gruppenadresse zugeordnet sind, ausgewertet.

In Fig. 1 ist eine Konfiguration eines EIB-RF-Netzes dargestellt. Ein Lichtsensor 21 weist ein Sensorelement 1, einen Sender 2 und eine Antenne 3 auf. Das Sensorelement 1 liefert Daten an den Sender 2, die der Sender 2 mittels der Antenne 3 über einen Funkkanal 4 versendet. Das Sensorelement 1 als Helligkeitssensor wandelt empfangenes Licht in ein elektrisches Signal um und vergleicht dieses Signal mit einem Schwellwert, so dass bei einem Überschreiten oder einem Unterschreiten eines oder mehrerer Schwellwerte ein entsprechendes Signal an den Sender 2 übertragen wird, so dass der Sender 2 mittels der Antenne 3 eine Nachricht versendet, die besagt, dass das Licht in dem Raum, in dem sich der Lichtsensor 21 befindet, entsprechend angepasst werden muß. Ist beispielsweise die Helligkeit in dem Raum zu gering, dann unterschreitet das elektrische Signal des Sensorelements 1 einen vorgegebenen Schwellwert. Der Sender 2 sendet dann mittels der Antenne 3 die Nachricht, dass die Lichtquellen in betreffenden dem Raum mehr Helligkeit abgeben sollen.

Über den Funkkanal 4 ist der Lichtsensor 21 mit dem Retransmitter 22 verbunden. Der Retransmitter 22 weist eine Antenne 5, eine Sende-/Empfangsstation 6, eine Auswerteeinheit 7 und einen Aktor 8 auf. Die Antenne 5 ist an einen Ein-/Ausgang der Sende-/Empfangsstation 6 angeschlossen. Die Sende-/Empfangsstation 6 ist über ihren Datenein-/-ausgang mit der Auswerteeinheit 7 verbunden. Ein Datenausgang der Auswerteeinheit 7 führt an den Aktor 8. Der Aktor 8 ist hier ein Lichtrelais, mittels dessen die Helligkeit einer Lichtquelle, also einer Lampe, gesteuert werden kann, also ein Dimmer.

An einem Funkkanal 9 ist der Retransmitter 22 mit einem weiteren Retransmitter 23 verbunden. Der Retransmitter 22 weist eine Antenne 10, eine Sende-/Empfangsstaion 11, eine Auswerteeinheit 12 und einen Aktor 13 auf. Die Antenne 10 ist an einen Ein-/Ausgang der Sende-/Empfangsstation 11 angeschlossen. Ein Datenein-/-ausgang der Sende-/Em­ pfangsstation 11 ist mit der Auswerteeinheit 12 verbunden. Ein Datenausgang der Auswerteeinheit 12 ist an den Aktor 13 angeschlossen.

Der Retransmitter 22 wertet die vom Lichtsensor 21 gesendete Nachricht aus, indem er die serielle Adresse, die der Lichtsensor 21 der versendeten Nachricht mitgegeben hat, einer Gruppenadresse zuordnet. Diese Zuordnung nimmt der Prozessor 7 vor, nachdem die Nachricht mittels der Antenne 5 und der Sende-/Empfangsstation 6 empfangen wurde. Die Sende-/Em­ pfangsstation 6 verstärkt, filtert und setzt die empfangenen Signale in eine Zwischenfrequenz um. Weiterhin werden die Signale in der Sende-/Empfangsstation 6 digitalisiert. Mit den digitalisierten Daten nimmt die Sende-/Empfangsstation 6 eine Fehlerkorrektur vor. Diese Daten werden dann an die Auswerteeinheit 7 übertragen. Die Auswerteeinheit 7 nimmt die Zuordnung der seriellen Adresse zu der entsprechenden Gruppenadresse vor. Diese Gruppenadresse wird anstatt der seriellen Adresse der Nachricht hinzugefügt. Die so veränderte Nachricht wird dann von der Sende-/Empfangsstation 6 mittels der Antenne 5 weiter versendet. Dabei wird der Nachricht die Signalisierung hinzugefügt, dass es sich um ein wiederholtes Signal handelt. Hier wird dabei ein sogenanntes Repeat-Flag gesetzt.

Weiterhin führt die Auswerteeinheit 7 eine Auswertung der Nachricht durch, ob diese Nachricht auch den Retransmitter 22 als Busstation betrifft, d. h. in diesem Fall muß die Busstation 22 den Inhalt der Nachricht befolgen. Da die Busstation 22 als den Aktor 8 den Dimmer aufweist und die Helligkeit in dem Raum angepasst werden soll, wird entsprechend der Nachricht der Aktor 8 gestellt.

Die Nachricht wird dann über den Funkkanal 9 von dem Retransmitter (Busstation) 23 empfangen. Die Nachricht wird mittels der Antenne 10 empfangen und von der Sende-/Em­ pfangsstation 11 ausgewertet. Die Nachricht wird dann in digitaler Form, wie oben beschrieben, an die Auswerteeinheit 12 übertragen, die erkennt, ob die Gruppenadresse die Busstation 23 betrifft oder nicht.

Ist das der Fall, dann führt die Busstation 23 den Inhalt der Nachricht aus, also die Anpassung der Helligkeit der Lichtquelle, die mit dem Dimmer 13 gesteuert wird. Die Busstation 23 kann die Nachricht weiter versenden, falls dies im vorliegenden EIB-System vorgesehen ist. Dabei ist vorgegeben, wie oft eine Nachricht wiederholt ausgesendet werden soll. Das heißt einerseits, wie oft soll eine Busstation die Nachricht wiederholen und andererseits, ob eine empfangende Busstation erneut diese Nachricht versenden soll. Diese Vorgaben können während der Installation des EIB-Systems eingegeben werden. Beispielhaft sind hier drei Elemente dargestellt, der Lichtsensor 21 und die Busstationen 22 und 23. Es ist jedoch möglich, weitere Busstationen und Lichtsensoren in dem EIB RF-System zu verwenden. Weiterhin ist es möglich, reine Empfänger, die mit Aktoren gekoppelt sind, zu verwenden. Durch eine Verschlüsselung der übertragenen Nachrichten, wobei Wechselcodes eingesetzt werden, kann ein Fremdzugriff erschwert werden. Wechselcodes sind entweder Hopping Codes oder zyklische Codes. Bei der Wechselcodierung wechseln die vom Ursprungsgerät verwendeten Adressen nach einem des Empfangsgeräts bekannten Verfahren, also in Abhängigkeit von der Zeit. Der Wechselcode erfordert, dass ein Empfänger nahezu alle Nachrichten des Ursprungsgeräts empfangen muß, wenn ein ausreichender Sabottageschutz gewährleistet werden soll. Ein Adreßfeld bei Wechselcode weist zumeist eine Länge von 32 bis 64 binären Symbolen auf.

In Fig. 2 ist das erfindungsgemäße Verfahren als Flußdiagramm dargestellt. In Verfahrensschritt 14 erkennt der Lichtsensor 21, dass die Helligkeit einen vorgegebenen Schwellwert unterschritten hat. Daher ist es notwendig, dass die Helligkeit in dem Raum, in dem sich der Lichtsensor 21 befindet, mittels Lichtquellen erhöht wird. Dazu versendet der Lichtsensor 21 in Verfahrensschritt 15 eine Nachricht, dass diese Lichtquellen ihre Helligkeit erhöhen. Diese Nachricht versendet der Lichtsensor 21 mit einer seriellen Adresse.

Die Busstation 22 empfängt in Verfahrensschritt 16 diese Nachricht und ordnet die serielle Adresse einer Gruppenadresse zu. Dazu weist die Busstation 22 eine Tabelle auf, die die seriellen Adressen Gruppenadressen zuordnet. Gruppenadressen ermöglichen, dass mit einer Adresse mehrere Geräte gleichzeitig adressiert werden. In Verfahrensschritt 17 wertet die Busstation 22 die empfangene Nachricht aus. Sie wertet hierbei die empfangene Nachricht neben der Adreßübersetzung auch dahingehend aus, ob der Inhalt der Nachricht auch die Busstation 22 selbst betrifft. Dies erkennt die Busstation 22 anhand der zugeordneten Gruppenadresse, denn auch die Busstation 22 ist selbst einer bestimmten Gruppenadresse zugeordnet. Stimmt die der seriellen Adresse zugeordneten Gruppenadresse mit der der Busstation 22 zugeordneten Gruppenadresse überein, dann betrifft der Inhalt der Nachricht die Busstation 22. Ist das der Fall, dann führt die Busstation 22 entsprechend dem Inhalt der Nachricht diese Aktion aus, also hier die Erhöhung der Helligkeit, die mittels des Dimmers 8 durchgeführt wird.

In Verfahrensschritt 16 versendet die Busstation 22 die Nachricht erneut, wobei signalisiert wird, dass es sich um eine erneut ausgesandte Nachricht handelt. Die Busstation 23 empfängt diese Nachricht und wertet sie aus. Da es sich um eine Gruppenadresse handelt, überprüft die Busstation 23 in Verfahrensschritt 19, ob die Busstation 23 dieser Gruppenadresse zugeordnet ist. Ist das der Fall, dann führt die Busstation 23 die in der übertragenen Nachricht enthaltene Anweisung aus, also die Erhöhung der Helligkeit mittels des Dimmers 23. In der empfangenen Nachricht ist auch die Information enthalten, ob die Busstation 23 diese Nachricht erneut versenden soll. Dies kann auch im EIB RF- System vorgegeben sein. Wenn also eine Nachricht das Repeat- Flag aufweist, dann wird diese Nachricht nicht mehr erneut versendet. Dies kann aber auch durch einen Zähler realisiert sein, der anzeigt, wie oft diese Nachricht erneut versendet wurde. Weiterhin ist in der Nachricht enthalten, ob diese Nachricht nach einem einmaligen Aussenden durch eine Busstation erneut durch diese Busstation ausgesendet werden soll. In Verfahrensschritt 20 führt also die Busstation 23 die in der Nachricht enthaltene Aktion aus, also die Helligkeit zu erhöhen.

Claims (11)

1. Verfahren zur Übertragung von Daten über Funkkanäle über einen Bus, wobei Datenquellen (1) jeweils einem Sender (2) und einer seriellen Adresse zugeordnet werden, wobei Busstationen (22, 23) jeweils ein Empfänger (6, 11) und ein Sender (6, 11) zugeordnet wird, wobei die Daten mit den seriellen Adressen von den Sendern (2) der Datenquellen (1) versendet werden, dadurch gekennzeichnet, dass die Daten mit den seriellen Adressen von den Busstationen (22, 23) empfangen werden, dass den seriellen Adressen Gruppenadressen von den Busstationen (22, 23) zugeordnet werden, wobei die an den Bus angeschlossenen Geräte, die Daten empfangen, Gruppenadressen zugeordnet sind, und dass dann die Daten mit den Gruppenadressen versendet werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Daten mit den Gruppenadressen entweder von Busstationen (22, 23) oder von Empfängern empfangen werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Wiederholung des Versendens der Daten mit den Gruppenadressen vorgegeben wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Adressen in Abhängigkeit von der Zeit verschlüsselt werden.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Daten mit den Gruppenadressen von den Busstationen (22, 23) zeitsynchron versendet werden.

6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Daten mit den Gruppenadressen von dem empfangenden Busstationen (22, 23) mit zu sendenden Daten mit Gruppenadressen verglichen werden, um eine Wiederholung des Versendens zu vermeiden.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass den versendeten Daten mit den Gruppenadressen eine Signalisierung zugeordnet wird, falls es sich um ein erneutes Versenden der Daten handelt.

8. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass den versendeten Daten eine Signalisierung bezüglich der Verschlüsselung hinzugefügt wird.

9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Verschlüsselung Wechselcodierung verwendet wird.

10. Busstation zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 9.

11. Sender zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 9.