DE102009010918A1 - Vorrichtung zum Einrichten eines Datenübertragungsnetzes - Google Patents

Vorrichtung zum Einrichten eines Datenübertragungsnetzes Download PDF

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Abstract

Die Erfindung schafft eine Vorrichtung zum Einrichten eines Datenübertragungsnetzes über eine Leitung, die mindestens zwei Leiter aufweist, wobei die Vorrichtung (302) derart gestaltet ist, dass sich dieselbe an einer Tragschiene (313) befestigen lässt. Die Vorrichtung (302) weist vorzugsweise einen Adapter gemäß dem Home-Plug-Standard auf. Die Tragschiene (313) ist vorzugsweise eine Hutschiene.

Description

  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Vorrichtung zum Einrichten eines Datenübertragungsnetzes über eine Leitung, die mindestens zwei Leiter aufweist, wie zum Beispiel eine Stromleitung.
  • In Gebäuden und Räumen wird in jüngster Zeit zunehmend das vorhandene Stromleitungsnetz zum Aufbau von Lokalbereichsnetzen (LAN; LAN = Local Area Network) oder anderen Netzen für Computer oder andere vernetzbare Geräte verwendet. Dies erspart den Aufbau eines gesonderten Leitungsnetzes oder eines drahtlosen Netzes, das elektromagnetische Strahlung erzeugt. Ein gesondertes Leitungsnetz ist zum Beispiel ein Ethernet (IEEE 802.3), das aus einer 10/100/1000-Base-T-Verkabelung mit entsprechenden Registration-Jack-(RJ-)Steckverbindungen (RJ48 8P8C etc.) besteht.
  • 1 zeigt schematisch den Aufbau eines Lokalbereichsnetzes über ein vorhandenes Stromleitungsnetz.
  • Das Stromleitungsnetz besitzt u. a. Stromsteckdosen 100, die über eine mindestens 2-adrige Stromleitung 101 miteinander verbunden sind. In die Stromsteckdosen 100 sind zum Teil Adapter 102 gesteckt, mit denen Computer 103 oder andere vernetzbare Geräte, wie Telefone, Kameras etc. (nicht gezeigt), über ein jeweiliges Netzwerkkabel 104 verbunden sind. Die Adapter 102 führen eine entsprechende Anpassung bzw. wechselseitige Umsetzung zwischen dem unter den Computern 103 üblicherweise verwendeten Netzwerkstandard bzw. Datenübertragungsstandard, zum Beispiel Ethernet mit Übertragungssteuerungsprotokoll/Internetprotokoll-(TCP/IP-; TCP = Transmission Control Protocol)Protokollstapel, und dem zur Datenübertragung über das Stromleitungsnetz verwendeten Datenübertragungsstandard, zum Beispiel dem Home-Plug-Standard der Home-Plug-Power-Alliance, durch und richten über das Stromleitungsnetz ein Lokalbereichsnetz ein. Die Funktion des Stromleitungsnetzes wird dabei nicht beeinträchtigt, da die Datenübertragung in dem Stromleitungsnetz in einem Frequenzbereich beispielsweise oberhalb einer Frequenz einer Stromwechselspannung durchgeführt wird.
  • Die EP 1 667 339 A1 beschreibt ein Beispiel eines Adapters, der bei dem in 1 gezeigten Lokalbereichsnetz anwendbar ist.
  • 2 zeigt ein Blockdiagramm eines bekannten in der EP 1 667 339 A1 beschriebenen Adapters.
  • Der Adapter 202 weist eine RJ-Steckdose 205, ein erste Schnittstelle 206 in der physikalischen Schicht (PHY) des OSI-(= Open System Interconnect)Schichtenmodells, eine integrierte Schaltung 207 und einen Koppler 208 auf. Die integrierte Schaltung 207 weist eine zweite Schnittstelle 209, eine Zugriffssteuerung 210 und ein Eingangsschaltung 211 (engl.: Frontend) auf.
  • Die erste Schnittstelle 206 ist mit der RJ-Steckdose 205 und der integrierten Schaltung 207 verbunden. In der ersten Schnittstelle 206 ist hier die physikalische Übertragungstechnik nach dem IEEE-802.3/802.3u-Standard implementiert. Die erste Schnittstelle 206 definiert ferner eine MII-(= Media Independent Interface)Schnittstelle zur Kommunikation mit der integrierten Schaltung 207. Die integrierte Schaltung 207 ist in der EP 1 667 339 A1 als Home-Plug-Chip bezeichnet, der die Funktionen des jeweils aktuellen Home-Plug-Standards der Home-Plug-Powerline Alliance realisiert. Die zweite Schnittstelle 209 in der integrierten Schaltung 207 ist mit der ersten Schnittstelle 206 und der Zugriffssteuerung 210 verbunden. Die zweite Schnittstelle 209 steuert die Kommunikation mit der ersten Schnittstelle 206. Die Zugriffssteuerung 210 steuert in der Medienzugriffssteuerungsschicht (MAC-Schicht; MAC = Media Access Control) den Zugriff von Netzwerkgeräten auf die physikalische Schicht (PHY) bzw. das Übertragungsmedium, das hier eine 2-Draht-Leitung ist. Die Eingangsschaltung 211 ist mit der Zugriffssteuerung 210 und dem Koppler 208 verbunden. Die Eingangsschaltung 211 führt die Funktionen eines Tiefpassfilters, eines Digital-/Analog- und Analog-/Digitalwandlers sowie eines Verstärkers aus. Der Koppler 208 ist mit einer jeweiligen Stromsteckdose 200 verbunden und ist ein Transformator zum Ein- bzw. Auskoppeln von Hochfrequenzsignalen in ein bzw. aus einem Stromleitungsnetz (nicht gezeigt), mit dem die Stromsteckdose 200 verbunden ist.
  • Der gezeigte Adapter 202 erlaubt die Integration von Netzwerkgeräten, die dem IEEE 802.3u-Standard (MII Host/DTE (= Data Terminal Equipment)) entsprechen, wie zum Beispiel von Ethernet- oder internetprotokollfähigen(IP-)Computern, Druckern, Kameras etc. Der bekannte Home-Plug-1.0-Standard erreicht theoretisch eine Übertragungsrate von bis zu 14 Mbit/s und eine maximale Reichweite von 200–300 m innerhalb eines Stromnetzes. Bei dem neueren Home-Plug-AV-(Audio/Video)Standard wird eine Bandbreite von max. 200 MBit/s oder sogar bis 400 MBit/s erreicht. Dieser Standard ermöglicht beispielsweise ein Video-Streaming in DVD-(= Digital Versatile Disc)Qualität.
  • Bei dem Home-Plug-Standard werden einer vorhandenen Netzspannung, wie zum Beispiel von 230 V, Trägerfrequenzen von beispielsweise 4,5 bis 27 MHz, die mit dem Nutzsignal mit einem OFDM-(= Orthogonal Frequency Division Multiplexing)Verfahren moduliert sind, überlagert. Zur Erhöhung der Sicherheit einer Datenübertragung kann eine Verschlüsselung verwendet sein.
  • Bei dem in dem Adapter 202 verwendeten OFDM-Verfahren werden die zu übertragenden Nutzinformationen mit hoher Datenrate zunächst auf mehrere Teildatenströme mit niedriger Datenrate aufgeteilt, diese Teildatenströme werden jeder für sich mit einem herkömmlichen Modulationsverfahren, wie zum Beispiel allgemein der Phasenumtastung (engl.: Phase Shift Keying; PSK), der binären Phasenumtastung (engl.: Binary Phase Shift Keying; BPSK), der Quadraturphasenumtastung (engl.: Quadrature Phase Shift Keying; QPSK bzw. 4-PSK) oder der Quadraturamplitudenmodulation (QAM) etc., mit geringer Bandbreite moduliert, und anschließend werden die einzelnen Trägersignale addiert. Um die einzelnen Trägersignale bei dem Empfänger zur Demodulation unterscheiden zu können, ist es notwendig, dass die Trägersignale orthogonal zueinander stehen. Dies bewirkt, dass sich die Trägersignale unwesentlich gegenseitig beeinflussen.
  • Der Vorteil des OFDM-Verfahrens besteht darin, dass damit die Datenübertragung auf die Besonderheiten eines Übertragungskanals, wie beispielsweise eines Funkkanals, durch eine feine Granulierung einfach angepasst werden kann. Kommt es innerhalb des OFDM-Signalspektrums zu einer schmalbandigen Störung, können jene Trägersignale, welche von der Störungen betroffen sind, von der Datenübertragung ausgenommen werden. Die gesamte Datenübertragungsrate sinkt damit nur wenig ab.
  • Ein Nachteil des Adapters in 1 und 2 besteht darin, dass dieser lediglich bei vorhandenen Stromsteckdosen einsetzbar ist und somit nur beschränkt verwendbar ist. Es ist daher keine optimale Konfiguration eines Datenübertragungsnetzes möglich.
  • Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Vorrichtung zu schaffen, die eine flexiblere und ausgedehntere Konfiguration eines Datenübertragungsnetzes auf der Basis einer Leitung mit mindestens zwei Leitern ermöglicht.
  • Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung nach Anspruch 1 gelöst.
  • Die Erfindung schafft eine Vorrichtung zum Einrichten eines Datenübertragungsnetzes über eine Leitung, die mindestens zwei Leiter aufweist, wobei die Vorrichtung derart gestaltet ist, dass sich dieselbe an einer Tragschiene befestigen lässt.
  • Ein Vorteil der Erfindung besteht darin, dass auf eine einfache Weise eine vorhandene Infrastruktur, wie zum Beispiel Verteilerkästen, Sicherungskästen etc., eines Stromnetzes oder einer anderen 2-Draht-Leitung genutzt werden kann, um ein weitreichendes Datenübertragungsnetz aufzubauen.
  • In den Unteransprüchen finden sich vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der in Anspruch 1 angegebenen Vorrichtung.
  • Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung weist die Vorrichtung einen Adapter gemäß dem Home-Plug-Standard auf.
  • Ein Vorteil dieser bevorzugten Weiterbildung besteht darin, dass Adapter gemäß dem Home-Plug-Standard von vielen Herstellern zur Verfügung gestellt werden und auch als kompakte einbaubare Module vorliegen.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist die Tragschiene eine Hutschiene.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist die Leitung eine Stromleitung.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung der Erfindung weist die Vorrichtung einen Klingeltransformator auf.
  • Ein Vorteil dieser bevorzugten Weiterbildung besteht darin, dass die Vorrichtung nicht nur zum Beispiel den Aufbau eines Datenübertragungsnetzes über eine Stromleitung sondern auch über eine vorhandene Verkabelung für eine Türklingel, Türsprechanlage etc. ermöglicht bzw. auch eine Erweiterung eines Datenübertragungsnetzes auf solche Verkabelungen gestattet. Damit können über vorhandene Leitungen auch Hausteuerungsaufgaben besser integriert werden.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung der Erfindung weist die Vorrichtung einen Phasenkoppler zum Koppeln der Phasen in einem Mehrphasenstromsystem zur Datenübertragung auf.
  • Ein Vorteil dieser bevorzugten Weiterbildung besteht darin, dass die Vorrichtung kompakt mehrere Funktionen erfüllen kann.
  • Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung sind nachfolgend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
  • 1 schematisch den Aufbau eines Lokalbereichsnetzes über ein vorhandenes Stromleitungsnetz;
  • 2 ein Blockdiagramm eines bekannten beschriebenen Adapters; und
  • 3 schematisch ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung gemäß die Erfindung.
  • 3 zeigt schematisch ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung gemäß der Erfindung. Die Vorrichtung 302 ist mit einem Endteil 312 derselben an einer Tragschiene 313 zur mechanischen und gegebenenfalls elektrischen Verbindung befestigt.
  • Die Vorrichtung 302 dient zum Einrichten eines Datenübertragungsnetzes in einem Leitungsnetz bzw. einer Leitung mit mindestens 2 Leitern oder Drähten, wie zum Beispiel einem Stromleitungsnetz eines Raums oder eines Gebäudes oder einem Leitungsnetz für Haussteuerungsgeräte und/oder Türsprechanlagen.
  • Die Vorrichtung 302 weist vorzugsweise einen Adapter 202, der in 2 gezeigt ist, auf. Der Adapter 202 ist vorzugsweise ein Adapter, bei dem ein OFDM-Verfahren mit 1155 Trägern und mehreren Modulationsarten (1024/256/64-QAM, QPSK, und BPSK) eingesetzt wird. Es wird eine asynchrone Kommunikation mit einer Verschlüsselung von 128 Bit AES bevorzugt.
  • Die Vorrichtung 302 besitzt zur Verbindung mit dem Leitungsnetz vorzugsweise Klemmen (nicht gezeigt) und optional eine RJ-Steckdose 305.
  • Die Tragschiene 313 weist einen Mittelteil 314, zu dem Mittelteil 314 senkrechte erste Schenkel 315, die an Querenden des Mittelteils 314 vorgesehen sind, und zu den ersten Schenkeln 315 im Wesentlichen senkrechte zweite Schenkel 316, die sich an die ersten Schenkel 315 anschließen, auf. Die Tragschiene 313 hat somit einen U-förmigen Querschnitt und wird auch als Hutschiene bezeichnet.
  • Die Tragschiene 313 wird vorzugsweise zum Befestigen von Bauelementen in Verteilerkästen, Sicherungskästen, Schaltschränken, Anschlusskästen und ähnlichem verwendet. Solche Bauelemente sind beispielsweise Relais, Sicherungen, Fehlerstromschutzschalter, Zeitschaltuhren, Reihenklemmen, Klingeltransformatoren, Stromzähler, Phasenkoppler etc. Die Tragschiene 313 ist vorzugsweise eine Hutschiene nach der deutschen Industrienorm DIN EN 60715 mit einer Hutbreite von 35 mm und einer Huthöhe von 5 bis 15 mm. Die Tragschiene 313 besteht vorzugsweise aus einem leitfähigen Material, wie zum Beispiel Stahl, Kupfer oder Aluminium, und wird vorzugsweise auch als Schutzleiter verwendet.
  • An der Tragschiene 313 werden üblicherweise Bauelemente mit unterschiedlichen Breiten 317 befestigt, wobei dabei die Breiten einer Teilungseinheit oder dem Vielfachen einer Teilungseinheit entsprechen. Eine Teilungseinheit entspricht einer Breite von 18 mm.
  • Der Endteil 312 der Vorrichtung 302 kann auf eine im Folgenden durch Bezugnahmen umrissene bekannte Art und Weise gestaltet sein, um eine mechanische und, wenn die Tragschiene 313 beispielsweise als Schutzleiter oder Erde verwendet wird, eine elektrische Verbindung mit der Tragschiene 313 herzustellen. Dabei wird die Vorrichtung 302 auf die Tragschiene 313 seitlich aufgeschoben, aufgesteckt, aufgerastet und arretiert etc.
  • Die DE 32 25 855 A1 ist hierin durch Bezugnahme aufgenommen und beschreibt eine Schutzleiter-Reihenklemme, die mittels einer Spannschraube und einer Spannmutter verschwenkbaren Klemmhebeln auf einer hutförmigen Tragschiene verspannt wird.
  • Die DE 37 32 267 C1 ist hierin durch Bezugnahme aufgenommen und beschreibt eine elektrische Reihenklemme mit einem Quersteg, der die Charakteristik einer Blattfeder hat und auf einen Schenkel der Tragschiene federnd aufrastbar ist und zwei Schenkel der Tragschiene klemmend umfasst.
  • Die DE 42 03 184 A1 ist hierin durch Bezugnahme aufgenommen und beschreibt eine Schutzleiterklemme, die zwei Hakenelemente mit einer Federwirkung besitzt und auf eine Tragschiene aufgesetzt werden kann.
  • Die DE 44 09 206 C1 ist hierin durch Bezugnahme aufgenommen und beschreibt einen Fuß für eine elektrische Schutzleiterklemme mit zwei Fußenden, die zum Untergreifen eines jeweiligen Schenkels einer Tragschiene ausgebildet sind.
  • Die DE 197 09 811 A1 ist hierin durch Bezugnahme aufgenommen und beschreibt ein anreihbares Gerät mit einer Basis, das unter Federkraft stehende Halteschieber aufweist, die durch einen Lösehebel zurückgezogen werden können. In einer Haltestellung hintergreifen die Halteschieber die Ränder einer Tragschiene.
  • Bei weiteren Ausführungsbeispielen weist die in 3 gezeigte Vorrichtung 302 einen anderen Adapter gemäß dem Home-Plug-Standard, oder einen Adapter, der das OFDM-Verfahren oder ein anderes für eine Datenübertragung über eine Zwei-Draht-Leitung, wie ein Stromleitungsnetz, geeignetes Verfahren verwendet und eine entsprechende Umsetzung zwischen Datenübertragungsstandards durchführt, auf.
  • Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung weist die Vorrichtung 302 ferner einen Phasenkoppler zum Überbrücken der Außenleiter eines Drehstromsystems oder der Leiter eines anderen Mehrstromphasensystems in einem bestimmten Frequenzbereich, der zur Datenübertragung vorgesehen ist, auf. Ein solcher Frequenzbereich kann beispielsweise der durch ein OFDM-Verfahren verwendete Frequenzbereich sein. Im einfachsten Fall erfolgt die Phasenkopplung durch Kondensatoren.
  • Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung weist die Vorrichtung 302 ferner einen Klingeltransformator auf. Der Klingeltransformator dient zur Stromversorgung von Türklingeln, Türsprechanlagen, Ruf- und Signalanlagen etc. Der Klingeltransformator wandelt beispielsweise eine Netzspannung von 220 V auf eine Ausgangsspannung von 4, 8 oder 12 V um.
  • Die EP 0 860 839 A1 und die DE 100 45 511 C2 zeigen Beispiele von bekannten Klingeltransformatoren.
  • Mit der beschriebenen Vorrichtung 302 sind in Gebäuden Verteilerkästen etc. ebenfalls zum Aufbau eines Datenübertragungsnetzes verwendbar. Es sind ferner andere 2-Draht-Leitungen, wie zum Beispiel für Türsprechanlagen, zur Bildung oder Einbindung in ein Datenübertragungsnetz nutzbar. Somit lassen sich beispielsweise funktionsreiche Türsprechanlagen, die über das Internet-Protokoll (IP) kommunizieren, über einen Adapter, wie zum Beispiel in 1 oder 2 gezeigt, in ein Datenübertragungsnetz oder speziell ein IP-Telefonnetz einbinden. Auf der Türseite ist dann beispielsweise ein Adapter angebracht, der aus der 2-Draht-Leitung wieder eine Ethernet-Schnittstelle und einen Anschluss für die Speisespannung der Türsprechanlage bzw. eines Relais zur Verfügung stellt.
  • Die Darstellung in 3 ist lediglich eine schematische Darstellung. Die Vorrichtung hat bei Ausführungsbeispielen eine Breite 317 von 140 mm oder etwa 8 Teilungseinheiten und eine Höhe von etwa 70 bis 90 mm.
  • Obwohl die vorliegende Erfindung vorstehend anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele beschrieben ist, ist dieselbe darauf nicht beschränkt, sondern auf vielfältige Art und Weise modifizierbar.
  • 100, 200
    Stromsteckdose
    101
    Stromleitung
    102, 202
    Adapter
    103
    Computer
    104
    Netzwerkkabel
    205, 305
    RJ-Steckdose
    206
    erste Schnittstelle
    207
    integrierte Schaltung
    208
    Koppler
    209
    zweite Schnittstelle
    210
    Zugriffsteuerung
    211
    Eingangsschaltung
    302
    Vorrichtung
    312
    Endteil
    313
    Tragschiene
    314
    Mittelteil
    315
    erste Schenkel
    316
    zweite Schenkel
    317
    Breite
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • - EP 1667339 A1 [0005, 0006, 0008]
    • - DE 3225855 A1 [0039]
    • - DE 3732267 C1 [0040]
    • - DE 4203184 A1 [0041]
    • - DE 4409206 C1 [0042]
    • - DE 19709811 A1 [0043]
    • - EP 0860839 A1 [0047]
    • - DE 10045511 C2 [0047]
  • Zitierte Nicht-Patentliteratur
    • - IEEE-802.3/802.3u-Standard [0008]
    • - IEEE 802.3u-Standard [0009]
    • - Home-Plug-1.0-Standard [0009]
    • - DIN EN 60715 [0036]

Claims (6)

  1. Vorrichtung (302) zum Einrichten eines Datenübertragungsnetzes über eine Leitung, die mindestens zwei Leiter aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (302) derart gestaltet ist, dass sich dieselbe an einer Tragschiene (313) befestigen lässt.
  2. Vorrichtung (302) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (302) einen Adapter (202) gemäß dem Home-Plug-Standard aufweist.
  3. Vorrichtung (302) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Tragschiene (313) eine Hutschiene ist.
  4. Vorrichtung (302) nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitung eine Stromleitung (101) ist.
  5. Vorrichtung (302) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (302) einen Klingeltransformator aufweist.
  6. Vorrichtung (302) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (302) einen Phasenkoppler zum Koppeln der Phasen in einem Mehrphasenstromsystem zur Datenübertragung aufweist.
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