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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf Vorrichtung zum Einrichten
eines Datenübertragungsnetzes über eine Leitung,
die mindestens zwei Leiter aufweist, wie zum Beispiel eine Stromleitung.
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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.
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1 zeigt
schematisch den Aufbau eines Lokalbereichsnetzes über ein
vorhandenes Stromleitungsnetz.
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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.
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Die
EP 1 667 339 A1 beschreibt
ein Beispiel eines Adapters, der bei dem in
1 gezeigten
Lokalbereichsnetz anwendbar ist.
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2 zeigt
ein Blockdiagramm eines bekannten in der
EP 1 667 339 A1 beschriebenen
Adapters.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Diese
Aufgabe wird durch eine Vorrichtung nach Anspruch 1 gelöst.
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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.
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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.
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In
den Unteransprüchen finden sich vorteilhafte Weiterbildungen
und Verbesserungen der in Anspruch 1 angegebenen Vorrichtung.
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Gemäß einer
bevorzugten Weiterbildung der Erfindung weist die Vorrichtung einen
Adapter gemäß dem Home-Plug-Standard auf.
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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.
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Gemäß einer
weiteren bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist die Tragschiene
eine Hutschiene.
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Gemäß einer
weiteren bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist die Leitung
eine Stromleitung.
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Gemäß einer
weiteren bevorzugten Weiterbildung der Erfindung weist die Vorrichtung
einen Klingeltransformator auf.
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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.
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Gemäß einer
weiteren bevorzugten Weiterbildung der Erfindung weist die Vorrichtung
einen Phasenkoppler zum Koppeln der Phasen in einem Mehrphasenstromsystem
zur Datenübertragung auf.
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Ein
Vorteil dieser bevorzugten Weiterbildung besteht darin, dass die
Vorrichtung kompakt mehrere Funktionen erfüllen kann.
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Bevorzugte
Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung sind nachfolgend
unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher
erläutert. Es zeigen:
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1 schematisch
den Aufbau eines Lokalbereichsnetzes über ein vorhandenes
Stromleitungsnetz;
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2 ein
Blockdiagramm eines bekannten beschriebenen Adapters; und
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3 schematisch
ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung gemäß die
Erfindung.
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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.
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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.
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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.
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Die
Vorrichtung 302 besitzt zur Verbindung mit dem Leitungsnetz
vorzugsweise Klemmen (nicht gezeigt) und optional eine RJ-Steckdose 305.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Obwohl
die vorliegende Erfindung vorstehend anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele
beschrieben ist, ist dieselbe darauf nicht beschränkt, sondern
auf vielfältige Art und Weise modifizierbar.
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- 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
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen
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Zitierte Patentliteratur
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- - 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
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- - IEEE-802.3/802.3u-Standard [0008]
- - IEEE 802.3u-Standard [0009]
- - Home-Plug-1.0-Standard [0009]
- - DIN EN 60715 [0036]