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Die
Erfindung geht aus von einem Verfahren zur Übertragung von Daten über Funkkanäle über einen
Bus nach der Gattung des unabhängigen
Patentanspruchs.
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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). Aus Karl,
Dr. M.; Schalamun, H.: The EIB-Radio Frequency System ist eine Systembeschreibung
des europäischen
Installationsbus RF bekannt. 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.
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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.
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Vorteile der
Erfindung
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Schließlich ist
es auch von Vorteil, dass eine Busstation und eine Datenquelle mit
Sender verwendet werden, die das erfindungsgemäße Verfahren anwenden.
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Zeichnung
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Ausführungsbeispiele
der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der
nachfolgenden Beschreibung näher
erläutert.
Es zeigt 1 eine Konfiguration von sendenden
und empfangenden Stationen und 2 ein Flußdiagramm
des erfindungsgemäßen Verfahrens.
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Beschreibung
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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.
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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.
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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.
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In 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.
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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.
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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-/Empfangsstation 11 ist
mit der Auswerteeinheit 12 verbunden. Ein Datenausgang
der Auswerteeinheit 12 ist an den Aktor 13 angeschlossen.
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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-/Empfangsstation 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.
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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.
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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-/Empfangsstation 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.
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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.
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In 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.
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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.
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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.