DE10114313C2 - Verfahren zur Funkübertragung in einem Gefahrenmeldesystem - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Funkübertra­ gung in einem Gefahrenmeldesystem mit einer Hauptstation und mehreren Nebenstationen, wobei die Hauptstation und die Ne­ benstation jeweils eine Sende- und Empfangseinrichtung auf­ weisen.

Gefahrenmeldesysteme, bei denen Meldungen über Funk übertra­ gen werden, bieten dem Anwender viele Vorteile. Die Gefahren­ meldesysteme umfassen dabei Meldesensoren als Nebenstationen, die im Fall einer detektierten Gefahr (Brand, Einbruch) eine Gefahrenmeldung über eine Funkverbindung an eine Zentrale oder Hauptstation (worunter auch Repeater verstanden werden sollen) übermitteln, in der zur Beseitigung der Gefahr weite­ re Maßnahmen (Alarmierung der Feuerwehr bzw. der Polizei) eingeleitet werden. Die Meldesensoren umfassen dabei jeweils eine Sende- und Empfangseinrichtung und sollen für einen Ein­ satz an unzulänglichen Orten möglichst autark, d. h. mit einer Batterie, betrieben werden.

Aus EP 0 911 775 ist beispielsweise ein Gefahrenmeldesystem und ein Verfahren zur Funkübertragung in einem solchen System bekannt, welches bidirektional aufgebaut ist und dessen Kom­ ponenten energiesparend ausgelegt sind. Störungen in einem solchen System können in weniger als 100 s sicher erkannt werden, allerdings führen sog. Fading-Löcher zu unnötigen Störungsmeldungen.

Für kleine Anlagen sind diese Phänomene fast bedeutungslos. Zum einen gilt für sie eine Vorschrift, die statt 100 s vier Stunden zuläßt. Zum anderen stört es nicht sehr, wenn bei zum Beispiel drei Meldern im System alle drei Jahre eine von selbst vorübergehende Störung, wie sie bei Fading-Löchern auftritt, vorhanden ist.

Aus DE 199 20 128 A1 ist ein tragbares Notrufsystem mit einer satellitengestützten Ortungseinrichtung und einer damit funk­ tionell zusammengeschlossenen, mobilen Telekommunikationsein­ richtung bekannt, bei welchem ein zentrales Rechenzentrum zur permanenten interaktiven Verbindung mit den jeweils aktiven Bausteinen unterschiedlicher Zielobjekte eingerichtet ist, wobei die Bausteine jeweils mit einem eine gegenseitige Da­ tenübertagung ermöglichenden Kommunikationsmodul versehen sind, um eine mittelbare Verbindung zwischen einem dem Ziel­ objekt zugeordneten Baustein mit dem Rechenzentrum unter Ein­ beziehung eines weiteren Bausteins eines anderen Zielobjekts als Host-Funktion herzustellen.

Eine Teillösung wird erzielt durch eine Steigerung der Emp­ findlichkeit des Empfängers. Damit sinkt die Störungswahr­ scheinlichkeit ab, verschwindet aber nie ganz. Somit ver­ bleibt gerade bei großen Anlagen immer eine bestimmte Stö­ rungswahrscheinlichkeit.

Eine weitere Lösung des Problems besteht darin, die Empfangs­ stationen zu verdoppeln oder zu verdreifachen. Diese, als Empfänger- oder Raumdiversity bezeichnete Variante ist ohne Zweifel wirkungsvoll. Sie zieht jedoch einen erheblichen Auf­ wand nach sich und kommt deshalb nur in Frage, wenn die Gerä­ te- und Montagekosten von untergeordneter Bedeutung sind.

Aus DE 195 39 312 A1 ist ein Verfahren zur Erhöhung der Über­ tragungssicherheit bei Funkalarmanlagen bekannt, welches vor­ sieht, daß in fest vorgegebenen Zeitabständen spezielle Da­ tentelegramme als Statusmeldung von Außeneinheiten an Zen­ traleinheiten gesendet werden sowie daß ein Mehrwegeempfang durch eine räumlich versetzte Positionierung der Antennen ei­ ner Einheit beseitigt wird.

Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Funkübertragung in Gefahrenmeldesystemen anzugeben, welches kostengünstig arbeitet und dennoch die Störungsquote wegen des Auftretens von Fading-Löchern reduziert.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1.

In der Regel beeinträchtigen Fading-Löcher nur die Kommunika­ tion zwischen zwei Sende- und Empfangseinrichtungen. Ist nun die Kommunikation zwischen einer Hauptstation und einer Ne­ benstation gestört, so sind in der Regel die Kommunikationen zwischen der Hauptstation und anderen Nebenstationen wie auch zwischen einzelnen Nebenstationen untereinander dennoch pro­ blemlos möglich. In diesem Fall kann eine Nebenstation daher ihre Daten über eine weitere Nebenstation an die Hauptstation senden.

Dabei wird ein solches Fading-Loch zwischen einer Hauptstati­ on und einer Nebenstation im Rahmen einer Routineprüfung er­ kannt, die Nebenstation kann dann über die weitere Nebensta­ tion an die Hauptstation melden, daß diese - die Hauptstation nicht direkt erreichende - Nebenstation nach wie vor funkti­ onsfähig ist und eine Kommunikation über die weitere Neben­ station erfolgt.

Gemäß Anspruch 2 wird eine solche, nicht direkt, aber über Umwege erreichbare Nebenstation als nicht gestört geführt, so daß sich die Anzahl der Störungsmeldungen entscheidend redu­ zieren läßt.

Versuchen die Hauptstation und die nicht erreichbare Neben­ station in vorgegebenen Zeitabständen wieder, die direkte Funkübertragung aufzunehmen, so ist gemäß Anspruch 3 in vor­ teilhafter Weise sichergestellt, daß erneut auftretende Fa­ ding-Löcher dann flexible überwunden werden können.

Nach Anspruch 4 sendet die Nebenstation ihre Daten so lange über die weitere Nebenstation an die Hauptstation, so lange die direkte Verbindung zur Hauptstation gestört ist. Dadurch läßt sich ein solcher Umweg nicht nur einmalig, sondern stän­ dig zur Kommunikation zwischen Haupt- und Nebenstation ver­ wenden.

Bei einer gestörten Übertragung zwischen Haupt- und Nebensta­ tion erhält die Nebenstation bei einer Integritäts- Überprüfung kein Quittungssignal. Sollte die Hauptstation das Quittungssignal aber dennoch ausgesendet haben, ist in der Hauptstation der Fehler nicht erkannt worden. Daher ist gemäß Anspruch 5 in vorteilhafter Weise vorgesehen, dass die Neben­ station in diesem Fall zu einem festgesetzten Zeitpunkt an die Hauptstation eine Meldung sendet, dass die Integritäts- Überprüfung fehlerhaft war, wonach die Hauptstation die Um­ leitung über die weitere Nebenstation auslöst.

Sollte die Kommunikation zwischen der Haupt- und der Neben­ station nicht über einen Umweg über eine weitere Nebenstation erreicht werden können, so ist gemäß Anspruch 6 in vorteil­ hafter Weise vorgesehen, daß die Sende- und/oder Empfangsan­ tennen der Haupt- und/oder der nicht erreichbaren Nebenstati­ on beeinflußt werden, da sich dadurch die Ausbreitungsver­ hältnisse zwischen Haupt- und nicht erreichbarer Nebenstation verändern und somit ein Fading-Loch überwunden werden kann. Vor allem in Gebäude, wo es keine Sichtverbindungen zwischen Haupt- und Nebenstation gibt, gewinnen Reflexionen einen ent­ scheidenden Einfluß. Diese immer mehrfach auftretenden Refle­ xionen führen dazu, daß sich deren Signale am Ort der Emp­ fangsantenne so interferieren, daß sich diese auslöschen. Än­ dern sich nun am Sender oder am Empfänger die Phasenverhält­ nisse, so ändern sich die Ausbreitungswege, d. h. die Länge der einzelnen Umwege durch Reflexionen. Daraus resultieren dann andere Empfangspegel.

In der vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens nach An­ spruch 7 wird dazu die Richtcharakteristik von mindestens ei­ ner der Antennen verändert.

Dies kann in einfacher Weise durch Zu- oder Abschalten ein­ zelnen Antennenteile gemäß Anspruch 8, oder durch Variation der Abgleichelemente der Antenne gemäß Anspruch 9 geschehen.

Ein weiteres einfach zu realisierendes Verfahren gemäß An­ spruch 10 besteht darin, daß am Ort des Empfängers und oder des Senders auf eine weitere Antenne umgeschaltet wird, die gemäß Anspruch 11 um mehr als die Hälfte der Wellenlänge von der ursprünglichen Antenne versetzt angeordnet, gemäß An­ spruch 12 durch eine andere Ausrichtung als die ursprüngliche Antenne oder gemäß Anspruch 13 durch eine gegenüber der er­ sten Antenne gedrehte Polarisationsrichtung gekennzeichnet ist.

Besonders gravierend sind die Veränderungen der Ausbreitungs­ verhältnisse, wenn die weitere Antenne gemäß Anspruch 14 im wesentlichen senkrecht zur ursprünglichen Antenne ausgerich­ tet ist.

Da eine Frequenzänderung häufig die effektivste Methode ist, eine Verbindung zwischen Haupt- und Nebenstation herzustel­ len, ist es gemäß Anspruch 15 in vorteilhafter Weise vorgese­ hen, zunächst die Frequenz der Übertragung zwischen Haupt- und Nebenstation zu verändern und erst bei einem Fehlschlagen dieser Methode die Umleitung über eine weitere Nebenstation einzusetzen.

Eine zusätzliche Veränderung der Ausbreitungsverhältnisse zwischen Sender und Empfänger läßt sich gemäß Verfahren gemäß der vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens nach Anspruch 16 dadurch erzielen, daß die Frequenz der Übertragung geän­ dert wird. Dadurch verändern sich die Wege der Wellen etwas und diese werden anders interferiert. Eine Variation inner­ halb des 2 MHz breiten SRD-Bandes (868 MHz bis 870 MHz) reicht aus, um die Phase um mehr als 10° auf dem Übertra­ gungsweg zu schieben.

Das Frequenzänderungsverfahren kann gemäß Anspruch 16 zusätz­ lich zur Umwegübertragung über weitere Nebenstationen, als auch gemäß Anspruch 17 zusätzlich zur Umwegübertragung über weitere Nebenstationen und zusätzlich zur Beeinflussung der Antenne vorgesehen sein.

Um von vornherein den Einfluß der Frequenzveränderung zu nut­ zen, ist es ebenfalls sinnvoll, die Frequenz der Übertragung in vorgegebenen Zeitabständen zu verändern gemäß Anspruch 18, ohne vorher auf das Auftreten von Fading-Löchern zu warten.

Anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele wird die Erfindung näher erläutert. Dabei zeigt

Fig. 1 eine schematische Darstellung der Kommunikation zwi­ schen einer Hauptstation und mehreren Nebenstationen,

Fig. 2 schematisch die Kommunikation zwischen einer Haupt­ station und einer Nebenstation mit mehreren Antennen und

Fig. 3 die Kommunikation zwischen einer Hauptstation und ei­ ner Nebenstation durch die Nutzung mehrerer Frequenzen.

In Fig. 1 ist dargestellt, wie eine Hauptstation M, bei­ spielsweise die Zentrale eines Gefahrenmeldesystems, mit ins­ gesamt vier Nebenstationen S1, S2, S3 und S4 kommuniziert. Die Nebenstationen S1, S2, S3 und S4 können dabei beispiels­ weise Intrusions- oder Brandmeldesensoren umfassen. Die Hauptstation M und die Nebenstationen S bis S4 weisen dabei jeweils nicht dargestellte Sende- und Empfangseinrichtungen auf, die eine drahtlose Kommunikation zunächst zwischen Hauptstation M und den Nebenstationen S1 bis S4 gewährlei­ sten. Ist nun die Kommunikation zwischen einer Hauptstation M und der Nebenstation S1 gestört, was schematisch in Fig. 1 durch eine gepunktete Verbindung zwischen der Nebenstation S1 und der Hauptstation M dargestellt ist, so kommuniziert die Nebenstation S1 ihre Daten an die weitere Nebenstation S2 und diese übermittelt die Daten der Nebenstation S1 dann an die Hauptstation M. Die Hauptstation M kann somit über den Umweg über die weitere Nebenstation S2 mit der nicht erreichbaren Nebenstation S1 kommunizieren und Daten austauschen. Die Ne­ benstation S1 ist daher in der Hauptstation M nicht als ge­ stört gekennzeichnet. Somit läßt sich die Anzahl der Stö­ rungsmeldungen entscheidend reduzieren.

In Fig. 2 ist dargestellt, daß die Nebenstation S1 neben ei­ ner ersten Antenne 1 eine weitere Antenne 3 aufweist, die im bezeichneten Beispiel räumlich versetzt und senkrecht zur er­ sten Antenne 1 angeordnet ist. Falls nun die Kommunikation zwischen der ersten Antenne 1 und der Antenne 2 der Hauptsta­ tion M gestört ist, was wiederum durch die gepunktete Verbin­ dung dargestellt ist, so kann in der Nebenstation S1 auf die weitere Antenne 3 umgeschaltet werden, die dann die Kommuni­ kation mit der Antenne 2 der Hauptstation M ermöglicht. Na­ türlich kann die weitere Antenne auch an der Hauptstation M angeordnet sein und durch eine entsprechende Steuerung können die den jeweiligen Stationen zugeordneten Antennen nicht nur wechselweise, sondern auch gleichzeitig betrieben werden, wo­ durch sich die Ausbreitungsbedingungen noch flexibler verän­ dern lassen.

In Fig. 3 ist dargestellt, wie die Nebenstation S1 und die Hauptstation M über eine erste Frequenz F1 nicht miteinander kommunizieren können, was wiederum durch die gepunktete Linie dargestellt ist, während die Kommunikation über eine zweite Frequenz S2 problemlos möglich ist. Ein solcher Frequenzwech­ sel kann beispielsweise vorgesehen sein, wenn die Kommunika­ tion mit der ersten Frequenz S1 gestört ist, aber es kann auch eine in vorgegebenen Zeitabständen kontinuierliche Fre­ quenzänderung vorgesehen sein.

Die Umwegschaltung über eine weitere Nebenstation, die Ände­ rung der Antennen sowie die Frequenzänderung können nun so kombiniert werden, daß, falls einer der Wege nicht funktio­ niert, automatisch einer der anderen angewendet wird. Bei bi­ direktionalen Systemen ist es empfehlenswert, zunächst einen Frequenzwechsel vorzunehmen. Nutzt dieser Frequenzwechsel nichts, dann sollte der Umweg über die weitere Nebenstation gewählt werden, um die Ausbreitungsverhältnisse der anderen Kommunikationen zwischen der Hauptstation M und den weiteren Nebenstationen S2, S3 und S4 nicht zu beeinflussen.

Zusätzlich ist zu beachten, dass die Kommunikation zwischen der Hauptstation und der Nebenstation unterschiedlich gestört sein kann. Empfängt die Hauptstation beispielsweise im Rahmen der Integritäts-Überprüfung zum vorgegebenen Zeitpunkt kein Signal von der Nebenstation, dann versuchen Haupt- und Neben­ station auf einer anderen Frequenz miteinander zu kommunizie­ ren. Gelingt eine Kommunikation über Frequenzwechsel nicht, dann kann die Hauptstation die Kommunikation über die Umlei­ tung über die weitere Nebenstation auslösen.

Schwieriger ist der Fall, dass die Hauptstation das Signal von der Nebenstation zur Integritäts-Überprüfung empfängt und ihr Quittungssignal aussendet, welches nicht von der Neben­ station empfangen wird. In diesem Fall wird die Nebenstation versuchen, die Hauptstation auf einem anderen Weg zu errei­ chen, während die Hauptstation davon ausgeht, die Kommunika­ tio sei ordnungsgemäß abgeschlossen. Für diesen Fall ist ein Extra-Zeitschlitz vorgesehen, in dem eine Nebenstation, die kein Quittungssignal empfangen hat und auch sonst keine Kom­ munikation mit der Hauptstation aufbauen konnte, ein Tele­ gramm an die Hauptstation übermittelt. Diese empfängt dieses Telegramm im dafür vorgesehenen Zeitschlitz, erfährt somit, dass die Integritäts-Überprüfung nicht abgeschlossen war und kann zusätzliche Maßnahmen einleiten, beispielsweise die Kom­ munikation über eine weitere Nebenstation.

Claims (18)

1. Verfahren zur Funkübertragung in einem Gefahrenmeldesystem mit einer Hauptstation (M) und mehreren Nebenstationen (S1, S2, S3, S4), wobei die Hauptstation (M) und die Nebenstatio­ nen (S1, S2, S3, S4) jeweils eine Sende- und Empfangseinrich­ tung aufweisen, bei dem
jede Nebenstation (S1, S2, S3, S4) versucht, Daten über Funk direkt an die Hauptstation (M) zu senden,
falls die direkte Funkübertragung zwischen der Hauptstation (M) und einer der Nebenstationen (S1) gestört ist, diese - die Hauptstation (M) nicht direkt erreichende - Nebenstation (S1) ihre Daten an eine weitere Nebenstation (S2) sendet und diese Daten von dieser weiteren Nebenstation (S2) an die Hauptstation (M) übermittelt werden,
wobei die Hauptstation (M) und die Nebenstationen (S1, S2, S3, S4) in vorgegebenen zeitlichen Abständen miteinander im Rahmen einer Integritäts-Überprüfung versuchen, miteinander zu kommunizieren,
dass die die Hauptstation (M) nicht direkt erreichende Neben­ station (S1), für die die Integritäts-Überprüfung nicht funk­ tioniert hat, über die weitere Nebenstation (S2) an die Hauptstation (M) meldet, dass sie funktionsfähig ist und eine Kommunikation über die weitere Nebenstation (S2) zu erfolgen hat.

2. Verfahren zur Funkübertragung in einem Gefahrenmeldesystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Hauptstation (M) die die Hauptstation (M) nicht di­ rekt erreichende Nebenstation (S1) als nicht gestört führt.

3. Verfahren zur Funkübertragung in einem Gefahrenmeldesystem nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Hauptstation (M) und die die Hauptstation (M) nicht direkt erreichende Nebenstation (S1) in vorgegebenen Zeitab­ ständen versuchen, die direkte Funkübertragung wieder aufzu­ nehmen.

4. Verfahren zur Funkübertragung in einem Gefahrenmeldesystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die die Hautstation (M) nicht erreichende Nebenstation (S1) ihre Daten solange über die weitere Nebenstation (S2) an die Hauptstation (M) sendet, solange die direkte Verbindung zur Hauptstation (M) gestört ist.

5. Verfahren zur Funkübertragung in einem Gefahrenmeldesystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet,
dass jede Nebenstation (S1, S2, S3, S4) zu einem vorgegebenen Zeitpunkt ein Integritäts-Überprüfungstelegramm an die Haupt­ station (M) sendet und eine vorgegebene Zeit auf den Empfang eines Quittungssignals von der Hauptstation (M) wartet,
dass im Falle eines Nichtempfangs des Quittungssignals durch die betroffene - die Hauptstation (M) nicht direkt erreichen­ de - Nebenstation (S1) zu einem späteren festgelegten Zeit­ punkt ein Störungstelegramm an die Hauptstation (M) gesendet wird,
dass die Hauptstation (M) nach dem Empfang des Störungstele­ gramms die Kommunikation mit der die Hauptstation (M) nicht direkt erreichende Nebenstation (S1) über die weitere Neben­ station (S2) startet.

6. Verfahren zur Funkübertragung in einem Gefahrenmeldesystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass Sende- und/oder Empfangseigenschaften von Antennen (1, 2, 3) der Sende- und Empfangseinrichtungen der Hauptstation (M) und/oder der die Hauptstation (M) nicht direkt erreichen­ den Nebenstation (S1) beeinflusst werden, falls keine Funk­ übertragung über die weitere Nebenstation (S2) an die Haupt­ station (M) erfolgt.

7. Verfahren zur Funkübertragung in einem Gefahrenmeldesystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Richtcharakteristik von mindestens einer der Anten­ nen (1, 2, 3) verändert wird.

8. Verfahren zur Funkübertragung in einem Gefahrenmeldesystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Veränderung der Richtcharakteristik durch Zu- oder Abschalten einzelner Antennenteile (1, 2, 3) erreicht wird.

9. Verfahren zur Funkübertragung in einem Gefahrenmeldesystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Veränderung der Richtcharakteristik durch Variation der Abgleichelemente der Antenne (1, 2, 3) geschieht.

10. Verfahren zur Funkübertragung in einem Gefahrenmeldesy­ stem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass am Ort des Empfängers und/oder des Senders auf eine wei­ tere Antenne (3) umgeschaltet wird.

11. Verfahren zur Funkübertragung in einem Gefahrenmeldesy­ stem nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die weitere Antenne (3) räumlich um mehr als die Hälfte der Wellenlänge von der ursprünglichen Antenne (1) versetzt angeordnet wird.

12. Verfahren zur Funkübertragung in einem Gefahrenmeldesy­ stem nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die weitere Antenne (3) in eine andere Richtung weist als die ursprüngliche Antenne (1).

13. Verfahren zur Funkübertragung in einem Gefahrenmeldesy­ stem nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die weitere Antenne (3) eine gegenüber der ersten Anten­ ne (1) gedrehte Polarisationsrichtung aufweist.

14. Verfahren zur Funkübertragung in einem Gefahrenmeldesy­ stem nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die weitere Antenne (3) im wesentlichen senkrecht zur ursprünglichen Antenne (1) ausgerichtet wird.

15. Verfahren zur Funkübertragung in einem Gefahrenmeldesy­ stem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass zunächst versucht wird, die Übertragung zwischen der Ne­ benstation (S1) und der Hauptstation (M) durch Frequenzwech­ sel über eine vorgegebene Anzahl von Frequenzkanälen herzu­ stellen, bevor die Umleitung über die weitere Nebenstation (S2) eingeleitet wird.

16. Verfahren zur Funkübertragung in einem Gefahrenmeldesy­ stem nach einem der Ansprüche 6 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Frequenz der Übertragung von einer ersten Frequenz (f1) auf eine zweite Frequenz (f2) geändert wird, falls mit der ersten Frequenz (f1) keine Übertragung über die weitere Nebenstation (S1) erfolgt.

17. Verfahren zur Funkübertragung in einem Gefahrenmeldesy­ stem nach einem der Ansprüche 6 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Frequenz der Übertragung von einer ersten Frequenz (f1) auf eine zweite Frequenz (f2) geändert wird, falls mit der ersten Frequenz (f1) weder eine Übertragung über die wei­ tere Nebenstation (S1) noch über die Beeinflussung der Anten­ ne (1, 2, 3) erfolgt.

18. Verfahren zur Funkübertragung in einem Gefahrenmeldesy­ stem nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Frequenz der Übertragung in vorgegebenen Zeitabstän­ den von einer ersten Frequenz (f1) auf eine zweite Frequenz (f2) verändert wird.