DE102011118077B4

DE102011118077B4 - Überwachung der Hochfrequenzumgebungsparameter mittels drahtlosen Netzwerks in einem Flugzeug

Info

Publication number: DE102011118077B4
Application number: DE102011118077.3A
Authority: DE
Inventors: Jan Müller; Uwe Schwark
Original assignee: Airbus Operations GmbH
Current assignee: Airbus Operations GmbH
Priority date: 2011-11-04
Filing date: 2011-11-04
Publication date: 2019-08-01
Anticipated expiration: 2031-11-05
Also published as: DE102011118077A1; WO2013064637A1; CN104025474A; CN104025474B; US20140241282A1; US10243677B2

Abstract

System zur Ermittlung von Störquellen (40) eines in einem Transportmittel vorgesehenen drahtlosen Kommunikationsnetzwerks, wobei das System aufweist:- zumindest einen Netzwerkknoten (100, 200) zur Ermittlung von Störquellen (40) eines in einem Transportmittel vorgesehenen drahtlosen Kommunikationsnetzwerks, wobei der Netzwerkknoten (100, 200) aufweist:- eine Störleistungs-Ermittlungskomponente (140, 240) zur Ermittlung einer Vielzahl von Störleistungen einer Vielzahl von Störstrahlungen, die von einer Vielzahl von Störquellen (40) abgegeben werden, und- eine Sendekomponente (160, 260) zur drahtlosen und/oder drahtgebundenen Übertragung der ermittelten Vielzahl von Störleistungen an eine Steuereinrichtung (300); und- die Steuereinrichtung (300), wobei die Steuereinrichtung (300) eine Empfangskomponente (320) zum Empfangen der von der Sendekomponente (160, 260) übertragenen Vielzahl von Störleistungen und eine Störquellen-Bestimmungskomponente (340) zur Bestimmung von Positionen der Vielzahl von Störquellen (40) basierend auf den empfangenen Störleistungen und zur Ermittlung der räumlichen Verteilung der Vielzahl von Störstrahlungen aus der Vielzahl von Störleistungen aufweist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Netzwerkknoten eines in einem Transportmittel, insbesondere in einem Flugzeug, vorgesehenen drahtlosen Kommunikationsnetzwerks zur Ermittlung von Störquellen, ein System mit einem solchen Netzwerkknoten, ein zugehöriges Verfahren zur Ermittlung von Störquellen eines in einem Transportmittel, insbesondere in einem Flugzeug, vorgesehenen drahtlosen Kommunikationsnetzwerks sowie ein Computerprogramm zur Ausführung des Verfahrens.
Es ist beabsichtigt, zunehmend drahtlose Kommunikationsnetzwerke (auch drahtlose Kommunikationsnetze genannt) in Transportmitteln, wie z.B. Flugzeugen, Schiffen, Bussen oder Zügen, einzusetzen, um elektronische Geräte miteinander zu vernetzen. Zu diesen elektronischen Geräten (in Zusammenhang mit drahtloser Kommunikation oftmals auch als elektronische Endgeräte bezeichnet) zählen unter anderem Sensoren, Anzeigeelemente, wie Warn- und Kontrollleuchten, Displays (z.B. für das sogenannte In-Flight Entertainment) und Aktoren (wie Elektromotoren, Leuchten und Beleuchtungssysteme). Um eine zuverlässige Informationsübertragung zwischen den Netzwerkknoten des Kommunikationsnetzwerks, wie z.B. zwischen den elektronischen Geräten selbst oder zwischen einem zentralen Netzwerkknoten und den elektronischen Geräten, zu gewährleisten, ist es von Bedeutung, möglicherweise auftretende Störeinflüsse zu berücksichtigen.
Die WO 2010/092152 A1 betrifft ein Sensornetzwerk in einem Luftfahrzeug, welches mehrere Sensorknoten aufweist, die über eine Funkübertragungsstrecke mit einer zentralen Datensammel- und Auswerteeinheit kommunizieren. Die Datenübertragung kann auf verschiedene Arten erfolgen. Beispielsweise sind verschiedene Frequenzbereiche vorgesehen, von denen jeweils derjenige Frequenzbereich gewählt wird, der die beste Datenübertragungsqualität ermöglicht.
Die DE 10 2010 020 536 A1 betrifft einen GSM-Blocker, umfassend mindestens eine GSM-Störquelle und mindestens eine An-Ausschaltvorrichtung, der zum Fernbetrieb mit Hilfe eine An-Ausschaltvorrichtung von der GSM-Störquelle örtlich entfernt angeordnet hat und mit dieser in Verbindung steht, wobei mindestens eine GSM-Störquelle von diesem von der GSM-Störquelle örtlich entfernten Ort nach Belieben Ein bzw. ausschaltbar ist.
Die DE 197 04 763 A1 betrifft ein Verfahren und Einrichtung zur Feststellung hochfrequenter elektromagnetischer Störstrahlung aus dem Luftfahrzeuginnenraum. Dadurch wird es ermöglicht, die Ausstrahlung hochfrequenter elektromagnetischer Leistung im Innenraum von Luftfahrzeugen, z. B. aus der Passagierkabine eines Flugzeuges, festzustellen. In einem modernen Luftfahrzeug sind zahlreiche Navigations-, Kommunikations- und Steuerungseinrichtungen sowie andere lebenswichtige Geräte potentiell durch elektromagnetische Störstrahlung gefährdet. Neben anderen Schutzmaßnahmen ist insbesondere die willkürliche Ausstrahlung im Innenraum von Luftfahrzeugen, wie sie z. B. von Funktelefonen und anderen tragbaren Geräten erfolgen kann, zu unterbinden. Es wird vorgeschlagen, dass die elektromagnetische Strahlung außerhalb der Luftfahrzeughülle mit wenigstens einem Außensensor (1) erfasst wird, dass die elektromagnetische Strahlung innerhalb der Luftfahrzeughülle (3) mit wenigstens einem Innensensor (2) erfasst wird, dass die dem Außensensor zugeordneten Ausgangswerte mit den dem Innensensor zugeordneten Ausgangswerten verglichen werden und ein Vergleichswert gebildet wird, und dass anhand des Vergleichswertes auf eine Emission einer Störstrahlung innerhalb der Luftfahrzeughülle geschlossen und ein entsprechendes Meldesignal erzeugt wird. Die erfindungsgemäße Lösung erhöht als Bestandteil eines Warnsystems die Flugsicherheit.
Die DE 10 2008 042 208 A1 betrifft eine Testvorrichtung und ein Verfahren zur Durchführung eines Funktionstests eines Kommunikationssystems. Die Testvorrichtung beinhaltet eine Übertragungsstrecke, welche zumindest eine in der Flugzeugkabine angeordnete Leckleitungsantenne aufweist, eine mit der Übertragungsstrecke gekoppelte Steuervorrichtung, welche eine Generierungseinrichtung zum Generieren eines breitbandigen Rauschsignals und eine Übertragungseinrichtung zum Einspeisen eines HF-Signals auf die Leckleitungsantenne aufweist, wobei das eingespeiste HF-Signal einen vorbestimmten Leistungspegel hat und zumindest das generierte breitbandige Rauschsignal enthält, zumindest eine an einer vorbestimmten Koppelstelle mit der Übertragungsstrecke gekoppelte Messeinrichtung zum Messen des Leistungspegels des HF-Signals an der Koppelstelle und zum Bereitstellen eines zu dem gemessenen Leistungspegel proportionalen Messsignals und Auswertemittel zum Bereitstellen eines Testergebnisses mittels eines Vergleiches zwischen dem bereitgestellten Messsignal und einem von dem Leistungspegel des eingespeisten HF-Signals abhängigen Sollsignal.
Die US 2010/0014571 A1 betrifft ein Verfahren zum Zugreifen auf einen Interferenzpfadverlust in einem Flugzeug. Eine Vielzahl von Funkfrequenzsignalen, die gestuft werden über eine Vielzahl von Frequenzen in einem Frequenzbereich, wird von einer Vielzahl von Orten im Inneren des Flugzeugs übertragen. An einer Empfangsantenne vorhandene Funkfrequenzsignale werden empfangen in Antwort auf das Übertragen der Vielzahl von Radiofrequenzsignalen, um eine Vielzahl von Messungen zu bilden. Ein Durchschnitt von Durchschnittskurven wird aus der Vielzahl von Messungen erzeugt. Ein Spitze-zu-Durchschnitt-Verhältnis wird identifiziert. Eine Felduniformität wird identifiziert. Ein Standardfehler für den Durchschnitt von Durchschnittskurven wird ermittelt. Eine obere Grenze für den Interferenzpfadverlust in dem Flugzeug wird vorhergesagt unter Verwendung des Durchschnitts der Durchschnittskurven, dem Spitze-zu-Durchschnitt-Verhältnis, der Felduniformität und dem Standardfehler.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Netzwerkknoten sowie ein Verfahren zur Ermittlung von Störquellen eines in einem Transportmittel, insbesondere in einem Flugzeug, vorgesehen drahtlosen Kommunikationsnetzwerks, ein System mit einem solchen Netzwerkknoten und ein Computerprogramm zur Ausführung des Verfahrens bereitzustellen, mittels welcher eine zuverlässige Kommunikation in dem drahtlosen Kommunikationsnetzwerk gewährleistet wird.
Diese Aufgabe wird durch ein System gemäß Anspruch 1, ein Verfahren gemäß Anspruch 6 sowie ein Computerprogramm gemäß Anspruch 11 gelöst. Besondere Ausführungsformen ergeben sich jeweils aus den abhängigen Ansprüchen.
Der beispielhafte Netzwerkknoten zur Ermittlung von Störquellen eines in einem Transportmittel, insbesondere in einem Flugzeug, vorgesehenen drahtlosen Kommunikationsnetzwerks weist eine Störleistungs-Ermittlungskomponente und eine Sendekomponente auf. Die Störleistungs-Ermittlungskomponente ist dazu ausgebildet, eine Störleistung einer von einer Störquelle abgegebenen Störstrahlung zu ermitteln. Die Sendekomponente ist dazu ausgebildet, die ermittelte Störleistung an eine Steuereinrichtung zur Bestimmung einer Richtung der Störstrahlung und/oder eines Abstandes der Störquelle, insbesondere der Position der Störquelle, basierend auf der ermittelten Störleistung, drahtlos und/oder drahtgebunden zu übertragen.
Bei dem drahtlosen Kommunikationsnetzwerk (Kommunikationsnetz) kann es sich um jede erdenkliche Art von Netzwerk zur drahtlosen Vernetzung elektronischer Geräte in einem Transportmittel, wie in einem Flugzeug, handeln, insbesondere um ein drahtloses Funk-Kommunikationsnetzwerk. In dem drahtlosen Kommunikationsnetzwerk kommuniziert zumindest ein Teil der Netzwerkknoten (Netzwerkelemente) drahtlos miteinander, es können jedoch auch manche der Netzwerkknoten zusätzlich oder alternativ drahtgebunden miteinander kommunizieren. So kann z.B. ein Netzwerkknoten, wie eine zentrale Steuereinrichtung, des Kommunikationsnetzwerks drahtgebunden mit anderen Netzwerkknoten, wie sogenannten Datenkonzentratoren, verbunden sein, welche wiederum drahtlos mit weiteren Netzwerkknoten, wie drahtlosen Endgeräten, kommunizieren können.
Zur drahtlosen Kommunikation in dem Kommunikationsnetzwerk wird bevorzugt ein fest vorgegebener oder veränderbarer Frequenzbereich oder Kanal, ein fest vorgegebenes oder veränderbares Modulationsverfahren und ein fest vorgegebenes oder veränderbares Kanalkodierungsverfahren verwendet. So kann beispielsweise als Frequenzbereich das 2,45 GHz ISM-Band (2400-2500 MHz) verwendet werden. Auch kommt als Frequenzband z.B. das für die kommerzielle Fliegerei genutzte Radar-Höhenmesserband (4200-4400 MHz) in Frage. Die genannten Frequenzbänder sind als rein beispielhaft zu verstehen, d.h. das hierin beschriebene Kommunikationsnetzwerk ist nicht auf diese Beispiele beschränkt sondern kann auch andere Frequenzbereiche verwenden. Es ist ferner denkbar, dass für unterschiedliche Anwendungen unterschiedliche Modulationsverfahren zum Einsatz kommen. Beispielsweise können für niederratige Anwendungen Einträger (auf englisch: single-carrier) Modulationsverfahren und für hochratige Anwendungen Mehrträger (multi-carrier) Modulationsverfahren verwendet werden. Für die Kanalkodierung kommen z.B. Block- und Faltungscodes in Frage. Auch die genannten Modulationsverfahren und Kanalkodierungsverfahren sind als rein beispielhaft zu verstehen, d.h. das hierin beschriebene Kommunikationsnetzwerk ist nicht auf die Verwendung dieser Beispiele beschränkt.
Bei der Störquelle kann es sich um jede erdenkliche Quelle handeln, welche das drahtlose Kommunikationsnetzwerk beeinflussen oder stören kann, insbesondere um eine elektromagnetische Störquelle. Die Störquelle kann in dem Transportmittel, wie dem Flugzeug, selbst vorhanden sein. Sie kann sich jedoch auch außerhalb des Transportmittels, wie des Flugzeugs, befinden und dennoch die Informationsübertragung in dem Kommunikationsnetzwerk beeinflussen oder stören. Letzteres kann beispielsweise dann auftreten, wenn die Störquelle physisch zwar außerhalb des Transportmittels, wie des Flugzeugs, liegt, die von der Störquelle abgegebene Störstrahlung jedoch innerhalb des Transportmittels, wie innerhalb des Flugzeugs, messbar ist.
Bei der Störquelle kann es sich um einen fehlerhaften Netzwerkknoten in dem Kommunikationsnetzwerk selbst, wie ein fehlerhaftes in das Netzwerk integriertes elektronisches Gerät, oder um ein fehlerhaftes elektronisches Gerät handeln, das in dem Flugzeug von einem Passagier mitgeführt wird (ein sogenanntes Passenger Electronic Device (PED)). Ferner kann es sich bei der Störquelle auch um ein fehlerhaftes elektronisches Gerät handeln, welches nicht in das Kommunikationsnetzwerk integriert ist (welches z.B. gar nichts mit dem Netzwerk zu tun hat), aber dennoch Störungen im Frequenzbereich, der vom Netzwerk verwendet wird, verursacht. Das von einem Passagier mitgeführte Gerät (PED) muss zudem nicht zwangsläufig fehlerhaft sein, um das Kommunikationsnetzwerk zu stören. Es ist auch möglich, dass insbesondere für den Fall der Nutzung von ISM-Bändern gegenseitige Störungen (beispielsweise von PEDs und dem Netzwerk) auftreten, auf die das Flugzeugnetzwerk entsprechend wie hierin beschrieben reagieren kann. Auch kann es sich bei der Störquelle um ein elektronisches Gerät oder das Kommunikationssystem eines anderen Flugzeugs handein. In diesem Zusammenhang kann es sich bei der Störquelle z.B. um Komponenten des drahtlosen Kommunikationsnetzes eines in der Nähe befindlichen Flugzeugs handeln, das in einem Frequenzbereich arbeitet, der mit dem Frequenzbereich des Kommunikationsnetzwerks zumindest überlappt, womöglich sogar übereinstimmt. Es ist auch denkbar, dass es sich bei der Störquelle um ein elektronisches Gerät handelt, das Teil der Flughafen-Infrastruktur ist. Ferner sind als Störquelle auch Geräte denkbar, die Hochfrequenzfunkstörsignale zur Störung des Kommunikationsnetzwerks erzeugen (sogenannte Jammer).
Unabhängig von der genauen Art der Störquelle, kann die Störquelle entweder bezüglich des Kommunikationsnetzwerks stationär sein, z.B. wenn sie Teil des Netzwerks ist, oder beweglich sein, z.B. wenn sie Teil eines anderen Netzwerks ist. Insbesondere ist die Störquelle ferner unabhängig von ihrer genauen Art dazu geeignet, hochfrequente Störstrahlung auszusenden. Da eine solche Störquelle, insbesondere dann wenn sie von einem örtlich diskreten Gerät oder einer Antenne ausgeht, als punktförmig angenommen werden kann, und sich die Störstrahlung der punktförmigen Störquelle für gewöhnlich als elektromagnetische Strahlung von dem Einbauort des Geräts oder der Antenne kugelförmig (omni-direktional) ausbreitet, fällt die messbare Störleistung der Störstrahlung mit dem Quadrat des Abstandes (der Entfernung) zwischen dem Ort der Störquelle und dem Ort der Beobachtung ab.
Dies nutzt der vorgeschlagene Netzwerkknoten aus, indem er mit Hilfe seiner Störleistungs-Ermittlungskomponente die Störleistung der Störstrahlung an dem Ort ermittelt, an dem er sich befindet (Messort). Insbesondere kann die Störleistungs-Ermittlungskomponente den Störleistungspegel (den Wert der Störleistung) an ihrem Installationsort ermitteln. Aus der ermittelten Störleistung kann dann zumindest auf die Richtung der Störstrahlung (die Richtung der Störquelle aus Sicht des für die Messung verantwortlichen Netzwerkknotens) und/oder den Abstand der Störquelle von dem für die Messung verantwortlichen Netzwerkknoten (die Entfernung des die Störleistungs-Messung durchführenden Netzwerkknotens von der Störquelle) geschlossen werden. Gemäß einer Weiterbildung kann aus der ermittelten Störleistung die Position der Störquelle (die relative Position der Störquelle in Bezug auf den für die Messung verantwortlichen Netzwerkknoten und/oder die absolute Position der Störquelle in oder um das Netzwerk) abgeleitet werden. Zur Bestimmung der Richtung der Störstrahlung und/oder zur Bestimmung der Entfernung der Störquelle, oder gemäß der Weiterbildung zur Bestimmung der Position der Störquelle, überträgt die Sendekomponente des für die Störleistungsmessung verantwortlichen Netzwerkknotens die ermittelte Störleistung drahtlos und/oder drahtgebunden an eine Steuereinrichtung des Kommunikationsnetzwerks. In der Steuereinrichtung kann dann durch Auswertung der von dem Netzwerkknoten ermittelten Störleistung und ggf. von weiteren Netzwerkknoten ermittelten Störleistungen auf die Richtung der Störstrahlung und/oder die Entfernung der Störquelle (gemäß der Weiterbildung auf die Position der Störquelle) geschlossen werden, wie dies nachfolgend noch beschrieben werden wird.
Bei dem Netzwerkknoten kann es sich beispielsweise um jedes erdenkliche Netzwerkelement handeln, das in dem Kommunikationsnetzwerk angeordnet werden und Informationen mit anderen Netzwerkknoten des Kommunikationsnetzwerks austauschen kann. Gemäß einer ersten Variante ist der Netzwerkknoten als drahtloses Endgerät des drahtlosen Kommunikationsnetzwerks ausgebildet. Unter einem drahtlosen Endgerät kann prinzipiell jedes Gerät verstanden werden, das sich in das Kommunikationsnetzwerk einbinden lässt. So können sich beispielsweise prinzipiell sämtliche herkömmlich per drahtgebundener Kommunikation angebundene Sensoren oder Aktuatoren als drahtlose Endgeräte auch drahtlos in das Kommunikationsnetzwerk einbinden oder an die zugehörigen Systeme (wie drahtlose Datenkonzentratoren) anbinden lassen. Als Beispiele für solche drahtlosen Endgeräte können rein exemplarisch und nicht einschränkend Temperatursensoren, Drucksensoren, Näherungsschalter, Drehzahlsensoren, Luftstrommesser, Positionsmesser, Anzeigeelemente, Elektromotoren, Leuchten und Beleuchtungssysteme genannt werden.
Gemäß einer zweiten Variante ist der Netzwerkknoten als drahtloser Datenkonzentrator des drahtlosen Kommunikationsnetzwerks ausgebildet, der mit mindestens einem drahtlosen Endgerät, beispielsweise mit einer Vielzahl von drahtlosen Endgeräten, des drahtlosen Kommunikationsnetzwerks in drahtloser Verbindung steht. Der drahtlose Datenkonzentrator ist vorzugsweise so ausgebildet, dass er mit all den drahtlosen Endgeräten in Verbindung steht, die sich in seinem Versorgungsbereich befinden. Solche Datenkonzentratoren können an unterschiedlichen Orten des Kommunikationsnetzwerks angeordnet sein. Zur Redundanzbildung können manche Datenkonzentratoren auch co-lokalisiert, d.h. an der gleichen Stelle, angeordnet sein. Gemäß einer dritten Variante ist der Netzwerkknoten weder als drahtloses Endgerät noch als drahtloser Datenkonzentrator, sondern als von diesen Einheiten unabhängiges Netzwerkelement ausgebildet. Beispielsweise kann es sich bei einem solchen Netzwerkknoten um ein Überwachungsgerät handeln. All die genannten Varianten sind miteinander insofern kombinierbar, dass in dem Kommunikationsnetzwerk nicht nur ein Netzwerkknoten einer dieser Varianten, sondern eine Vielzahl von Netzwerkknoten mehrerer, z.B. auch aller, dieser Varianten vorhanden sein kann. So ist es nicht nur denkbar, dass in dem Kommunikationsnetzwerk entweder ein oder mehrere derartiger drahtloser Endgeräte oder ein oder mehrere derartiger Datenkonzentratoren angeordnet sind, sondern beispielsweise ein oder mehrere solcher Endgeräte und ein oder mehrere solcher Datenkonzentratoren.
Es ist also denkbar, die erste, zweite und dritte Variante zumindest teilweise oder vollständig zu kombinieren. So können in dem Kommunikationsnetzwerk zumindest ein Teil der drahtlosen Endgeräte und/oder zumindest ein Teil der Datenkonzentratoren eine Störleistungs-Ermittlungskomponente zur Ermittlung einer Störleistung der von der Störquelle abgegebenen Störstrahlung aufweisen. Zusätzlich oder alternativ hierzu können ferner ein oder mehrere separate Überwachungsgeräte in das Kommunikationsnetzwerk integriert werden, die mit der Störleistungs-Ermittlungskomponente die Störleistung ermitteln. Auch ist es denkbar, dass in einer Vielzahl (z.B. in allen) der drahtlosen Endgeräte und/oder in einer Vielzahl der (z.B. in allen) Datenkonzentratoren eine Störleistungs-Ermittlungskomponente zur Ermittlung der Störleistung vorgesehen ist.
Unabhängig von der genauen Ausgestaltung des Netzwerkknotens kann mit dessen Hilfe die am jeweiligen Ort des Netzwerkknotens auftretende oder herrschende Leistung der vorzugsweise hochfrequenten Störstrahlung ermittelt werden. Der Netzwerkknoten kann insbesondere auf die Messung der hochfrequenten Störstrahlung in einem bestimmten (relevanten) Frequenzbereich ausgelegt oder eingerichtet sein. Beispielsweise kann der Netzwerkknoten darauf eingestellt sein oder werden, einen Frequenzbereich auf Störstrahlung zu überwachen, der mit dem von dem Kommunikationsnetzwerk verwendeten Frequenzband zumindest teilweise überlappt oder vollständig übereinstimmt. Der von einem Netzwerkknoten überwachte Frequenzbereich kann jedoch auch verändert werden, beispielsweise abhängig davon, welches Frequenzband durch das Kommunikationsnetzwerk verwendet wird.
Ist der Netzwerkknoten als drahtloses Endgerät oder drahtloser Datenkonzentrator ausgebildet, so kann beispielsweise in bestimmten Zeitabständen die Störleisungs-Ermittlungskomponente die Störleistung ermitteln oder messen. Vorzugsweise kann die Störleistungs-Ermittlungskomponente die Störleistung zu den Zeiten ermitteln, in denen das drahtlose Endgerät bzw. der drahtlose Datenkonzentrator weder sendet noch empfängt. Die Störleistungs-Ermittlungskomponente kann hierfür auf die ohnehin existierenden Funksender und Funkempfänger in dem Endgerät oder Datenkonzentrator zurückgreifen. Alternativ hierzu, kann in dem Endgerät oder Datenkonzentrator eine zusätzliche Einheit, z.B. ein separater Leistungsdetektor, zur Störleistungsmessung vorgesehen sein.
Unabhängig von der genauen Ausgestaltung und Funktionen des Netzwerkknotens kann die Störleistungsermittlung oder Störleistungsmessung durch die Störleistungs-Ermittlungskomponente periodisch oder ereignisbasiert ausgeführt werden. Auf diese Weise kann die Störleistung in regelmäßigen Zeitabständen überwacht werden oder nur dann überwacht werden, wenn die Störleistungs-Ermittlungskomponente dazu angewiesen wird. Diese Anweisung kann der Netzwerkknoten beispielsweise von der noch genauer zu beschreibenden Steuereinrichtung, insbesondere einer zentralen Steuereinrichtung, wie einem zentralen Netzwerk-Koordinator, des Kommunikationsnetzwerks erhalten. Alternativ dazu können auch die Netzwerkknoten selbst oder andere Netzwerkknoten des Kommunikationsnetzwerks die Störleistungsermittlung auslösen oder anweisen. Beispielsweise kann ein drahtloses Endgerät oder ein Überwachungsgerät selbst die Ermittlung der Störleistung anweisen, oder es kann von einem anderen drahtlosen Endgerät oder Überwachungsgerät des Kommunikationsnetzwerks hierzu angewiesen werden.
Unabhängig von der genauen Ausgestaltung und Funktion des die Störleistung ermittelnden Netzwerkknotens, weist der Netzwerkknoten die Sendekomponente auf, mittels derer das Messergebnis (d.h. die ermittelte Störleistung) drahtlos und/oder drahtgebunden an die Steuereinrichtung übertragen wird. Ist der Netzwerkknoten beispielsweise als Datenkonzentrator ausgebildet, so überträgt der Datenkonzentrator vorzugsweise drahtgebunden das Messergebnis (die ermittelte Störleistung) an die Steuereinrichtung. Ist der Netzwerkknoten als drahtloses Endgerät ausgebildet, so überträgt die Sendekomponente des drahtlosen Endgeräts das Messergebnis (die ermittelte Störleistung) insbesondere drahtlos an einen drahtlosen Datenkonzentrator, der dem Endgerät zugeordnet ist (in dessen Versorgungsbereich sich das Endgerät befindet), welcher dann die ermittelte Störleistung z.B. drahtgebunden an die Steuereinrichtung weiterreicht. Im Falle eines Überwachungsgeräts als Netzwerkknoten überträgt die Sendekomponente des Überwachungsgeräts vorzugsweise drahtlos das Messergebnis (die ermittelte Störleistung) an den ihm zugeordneten Datenkonzentrator, welcher dann insbesondere drahtgebunden die ermittelte Störleistung an die Steuereinrichtung weiterreicht.
Das beispielhafte System zur Ermittlung von Störquellen eines in einem Transportmittel, insbesondere in einem Flugzeug, vorgesehenen drahtlosen Kommunikationsnetzwerks, weist zumindest einen Netzwerkknoten, wie er hierin beschrieben wird/wurde und die Steuereinrichtung auf, wie sie hierin beschrieben wird/wurde. Die Steuereinrichtung umfasst eine Empfangskomponente zum Empfangen der von der Sendekomponente übertragenen Störleistung und eine Störquellen-Bestimmungskomponente zur Bestimmung einer Richtung der Störstrahlung und/oder eines Abstandes der Störquelle basierend auf der von der Sendekomponente empfangenen (erhaltenen) Störleistung (Störleistungspegel). Insbesondere kann die Störquellen-Bestimmungskomponente nicht nur dazu ausgebildet sein, die Richtung der Störstrahlung und/oder den Abstand der Störquelle, sondern ferner die Position der Störquelle zu bestimmen.
Die Steuereinrichtung kann ferner dazu ausgebildet sein, Maßnahmen gegen die Störquelle einzuleiten. Beispielsweise kann die Steuereinrichtung dazu ausgebildet sein, die von der Sendekomponente des Netzwerkknotens empfangene Störleistung, d.h. die von der Störleistungs-Ermittlungskomponente des Netzwerkknotens ermittelte Störleistung, mit einem vorbestimmten Grenzwert zu vergleichen. Bei Überschreiten des Grenzwerts kann die Steuereinrichtung eine Warnung ausgeben, wie eine Warnung für die Flugzeugbesatzung, die anzeigt, dass sich eine Störquelle innerhalb oder in der Nähe des Transportmittels, insbesondere des Flugzeugs, befindet, die den Betrieb des drahtlosen Kommunikationsnetzwerks einschränkt. Alternativ oder zusätzlich zu der Warnung, kann die Steuereinrichtung bei Überschreiten des Grenzwerts dazu ausgebildet sein, ein oder mehrere Übertragungsparameter des Kommunikationsnetzwerks zu ändern. Hierfür können ein in dem Kommunikationsnetzwerk verwendeter Frequenzbereich oder Kommunikationskanal, ein in dem Kommunikationsnetzwerk verwendetes Modulationsverfahren und/oder ein in dem Kommunikationsnetzwerk verwendetes Kanalkodierungsverfahren geändert werden. Das bedeutet, die jeweiligen Maßnahmen können unabhängig voneinander oder beliebig miteinander kombiniert ausgeführt werden. Es ist z.B. denkbar, nur den Kommunikationskanal oder den Frequenzbereich des Kommunikationsnetzwerks so zu ändern, dass die Beeinflussung durch die Störleistung verringert, minimiert oder beseitigt wird. Haben sich z.B. vor der Änderung der Frequenzbereich des Kommunikationsnetzwerks und der Frequenzbereich der ermittelten Störleistung zumindest überlappt, kann der von dem Kommunikationsnetzwerk verwendete Frequenzbereich beispielsweise so geändert werden, dass eine geringere oder keine Überlappung mehr gegeben ist. Alternativ oder zusätzlich hierzu ist es möglich, das in dem Kommunikationsnetzwerk verwendete Modulationsverfahren und/oder Kanalkodierungsverfahren zu wechseln.
Wie bereits ausgeführt, kann die Steuereinrichtung dazu ausgebildet sein, die Störleistungs-Ermittlungskomponente des Netzwerkknotens zur Ermittlung der Störleistung der von der Störquelle abgegebenen Störstrahlung anzuweisen.
Das beispielhafte Verfahren zur Ermittlung von Störquellen eines in einem Transportmittel, insbesondere in einem Flugzeug, vorgesehenen drahtlosen Kommunikationsnetzwerks, weist die folgenden Schritte auf: Ermitteln einer Störleistung einer von einer Störquelle abgegebenen Störstrahlung, und Bestimmen einer Richtung der Störstrahlung und/oder eines Abstandes der Störquelle basierend auf der ermittelten Störleistung.
Beispielsweise kann der Abstand (die Entfernung) der Störquelle von dem das Verfahren ausführenden Netzwerkknoten (z.B. einem Endgerät, Datenkonzentrator oder Überwachungsgerät) durch Auswertung der ermittelten Störleistung daraus abgeleitet werden, dass die gemessene Störleistung mit dem Quadrat des Abstandes zwischen dem Netzwerkknoten und der Störquelle abnimmt. Wird ferner noch die Richtung der eintreffenden Störstrahlung festgestellt, so kann aus der Richtung der einfallenden Störstrahlung und dem Abstand der Störquelle auf die Position der Störquelle in oder um das Transportmittel, insbesondere das Flugzeug, geschlossen werden.
Die Richtung der eintreffenden Störstrahlung kann auf verschiedene Weise festgestellt werden. Beispielsweise kann aus mehreren Messungen an unterschiedlichen Orten (wie an unterschiedlichen Netzwerkknoten) die Richtung, aus der die Störstrahlung einfällt, zumindest näherungsweise ermittelt werden. Diese Vorgehensweise funktioniert insbesondere dann, wenn die Signalausbreitung zwischen der Störquelle und allen Messknoten (allen die Ermittlung der Richtung durchführenden Netzwerkknoten) ähnlichen Gesetzmäßigkeiten folgt (z.B. bei Freifeldausbreitung). Alternativ sind auch komplexere Verfahren denkbar, die mittels mehrerer Empfangsantennen und räumlichen Prozessierungsmethoden die Einfallsrichtung der Störstrahlung ermitteln.
Die Störleistung kann periodisch in z.B. festen oder veränderbaren Zeitabständen im Bereich von Millisekunden oder Sekunden ermittelt werden. Die Störleistungsermittlung kann beispielsweise in Abständen von ca. 100 Millisekunden erfolgen. Das Messintervall (von beispielsweise 100 Millisekunden) kann fest oder auch veränderbar sein. So ist es denkbar, das Messintervall z.B. flugphasenabhängig zu verändern, indem beispielsweise kürzere Abstände zwischen Messungen verwendet werden, wenn sich das Flugzeug am Boden in der Nähe vieler Störer oder anderer Flugzeuge befindet, die ein ähnliches Funknetzwerk im selben Frequenzband betreiben. Hingegen könnten beispielsweise längere Abstände zwischen Messungen vorgesehen werden, wenn sich das Flugzeug in der sogenannten „Cruise“-Phase oberhalb einer gewissen Mindesthöhe befindet. Alternativ hierzu ist es auch möglich, dass die Störleistungsermittlung ereignisbasiert ausgeführt wird. Hierzu kann beispielsweise die Steuereinrichtung (z.B. eine zentrale Steuereinrichtung, wie ein zentraler Netzwerk-Koordinator), die Ausführung der Störleistungsermittlung anweisen. Auch kann die Anweisung nicht durch die Steuereinrichtung sondern durch Netzwerkknoten, wie drahtlose Endgeräte oder Überwachungsgeräte, selbst erfolgen. So ist es denkbar, dass ein Netzwerkknoten das prinzipielle Vorhandensein einer Störleistung auffindet und daraufhin sich selbst oder einen anderen Netzwerkknoten anweist, den Störleistungspegel genauer zu ermitteln. Die ermittelte Störleistung (der ermittelte Störleistungspegel), kann dann mit einem vorbestimmten Grenzwert verglichen werden. Bei Überschreiten des Grenzwerts kann eine Warnung ausgegeben werden. Zusätzlich oder alternativ hierzu können ein oder mehrere Übertragungsparameter des Kommunikationsnetzwerks, wie ein in dem Kommunikationsnetzwerk verwendeter Frequenzbereich oder Kommunikationskanal, ein in dem Kommunikationsnetzwerk verwendetes Modulationsverfahren und/oder ein in dem Kommunikationsnetzwerk verwendetes Kanalkodierungsverfahren, geändert werden.
Es ist denkbar, dass nicht nur eine Störquelle sondern eine Vielzahl von gleichartigen oder verschiedenen Störquellen das Kommunikationsnetzwerk beeinflusst. Diese Vielzahl von Störquellen kann zumindest teilweise in dem oder um das (z.B. in der Nähe von dem) Transportmittel, wie dem Flugzeug angeordnet sein. In diesem Fall können ein oder mehrere der Netzwerkknoten eine Vielzahl von Störleistungen der Vielzahl von den Störquellen abgegebenen Störstrahlungen ermitteln. Die ermittelten Störleistungen oder Störleistungspegel können dann jeweils von den ein oder mehreren Netzwerkknoten mit Hilfe ihrer zugehörigen Sendekomponente drahtlos und/oder drahtgebunden an die Steuereinrichtung, wie den zentralen Netzwerk-Koordinator, übertragen oder weitergeleitet werden. Die Steuereinrichtung kann dann die beispielsweise an mehreren Orten erhaltenen Messwerte auswerten und auf die Richtungen der Vielzahl von Störstrahlungen und/oder die Entfernungen der Vielzahl von Störquellen von den jeweiligen für die Messung verantwortlichen Netzwerkkomponenten schließen. Insbesondere kann die Steuereinrichtung die Positionen der Vielzahl von Störquellen basierend auf den ermittelten Störleistungen bestimmen. Auf diese Weise ist es möglich, dass die Steuereinrichtung die räumliche Verteilung der Störquellen und der zugehörigen Störstrahlungen in und um das Transportmittel, wie das Flugzeug, erstellen kann.
Beispielsweise kann die Steuereinrichtung auch bildlich die räumliche Verteilung der Störstrahlung und/oder Störquellen darstellen, ausgeben und auswerten. Ferner kann die Steuereinrichtung ein Bild der Störleistungsverteilung erstellen und insbesondere auch durch Beobachtung dieser Verteilung über einen gewissen, vorgegebenen oder veränderbaren Zeitraum Prognosen über in Zukunft auftretende Störungen in Teilen des Netzwerks treffen und gegebenenfalls die oben beschriebenen Gegenmaßnahmen zur Verringerung oder Beseitigung der Störung einleiten.
Des Weiteren bezieht sich die Erfindung auf ein Computerprogramm mit Programmcodemitteln, das, wenn es in einen Computer oder einen Prozessor (beispielsweise einen Mikroprozessor oder Mikrocontroller) geladen ist, oder auf einem Computer oder Prozessor (z.B. einem Mikroprozessor oder Mikrocontroller) läuft, den Computer oder Prozessor (z.B. den Mikroprozessor oder Mikrocontroller) dazu veranlasst, das zuvor beschriebene Verfahren auszuführen. Zudem betrifft die Erfindung ein Programmspeichermedium oder Computerprogrammprodukt mit dem genannten Computerprogramm.
Auch wenn einige der voranstehend beschriebenen Aspekte in Bezug auf die Netzwerkkomponenten, die Steuereinrichtung oder das System beschrieben wurden, so können diese Aspekte auch als Verfahren oder als ein das Verfahren ausführendes Computerprogramm implementiert sein. Genauso können in Bezug auf das Verfahren beschriebene Aspekte durch geeignete Einheiten in den Netzwerkkomponenten, der Steuereinrichtung und dem System realisiert sein oder durch das Computerprogramm ausgeführt werden.
Nachfolgend werden bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung anhand der beigefügten schematischen Figuren erläutert. Es stellen dar:

1 eine schematische Darstellung einer prinzipiellen Architektur eines drahtlosen Kommunikationsnetzwerks für ein Flugzeug;
2 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform eines drahtlosen Daten konzentrators;
3 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform eines zentralen Netzwerk-Koordinators;
4 eine schematische Darstellung eines Systems zur Ermittlung von Störquellen gemäß einer ersten Ausführungsform;
5 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform eines drahtlosen Endgeräts;
6 eine schematische Darstellung eines Systems zur Ermittlung von Störquellen gemäß einer zweiten Ausführungsform;
7 eine schematische Darstellung eines Systems zur Ermittlung von Störquellen gemäß einer dritten Ausführungsform; und
8 eine schematische Darstellung eines Systems zur Ermittlung von Störquellen gemäß einer vierten Ausführungsform.

Beispielhaft wird im Folgenden angenommen, dass es sich bei den in den Figuren gezeigten Kommunikationsnetzwerken um Netzwerke eines Flugzeugs handelt. Die Kommunikationsnetzwerke sind jedoch nicht hierauf beschränkt, sondern können auch in anderen Transportmitteln, wie Zügen, Bussen oder Schiffen angeordnet sein.
Die 1 zeigt die grundsätzliche Architektur eines drahtlosen Funk-Kommunikationsnetzwerks für ein Flugzeug.
In dem Kommunikationsnetzwerk sind als dessen Netzwerkknoten herkömmliche drahtlose Datenkonzentratoren, herkömmliche drahtlose Endgeräte sowie ein herkömmlicher zentraler Netzwerk-Koordinator gezeigt. Beispielhaft zeigt 1 drei herkömmliche drahtlose Datenkonzentratoren 10a, 10b, 10c, es kann jedoch jede Vielzahl von Datenkonzentratoren in dem Kommunikationsnetzwerk angeordnet sein. Ferner zeigt 1 beispielhaft zwölf herkömmliche drahtlose Endgeräte 20a bis 201, es kann jedoch jede Vielzahl von drahtlosen Endgeräten in dem Kommunikationsnetzwerk angeordnet sein. Zudem ist nach dem Beispiel aus 1 jedem Datenkonzentrator 10a, 10b, 10c eine Untergruppe der drahtlosen Endgeräte 20a bis 20) zugeordnet, d.h. es befinden sich mehrere der drahtlosen Endgeräte 20a bis 201 in dem Versorgungsbereich 12a, 12b, 12c jedes Datenkonzentrators 10a, 10b, 10c. Es kann jedoch auch der Fall eintreten, dass nur ein oder kein drahtloses Endgerät in dem Versorgungsbereich eines Datenkonzentrators liegt. Die Versorgungsbereiche verschiedener Datenkonzentratoren 10a, 10b, 10c können sich auch überlappen oder sogar vollständig deckungsgleich sein (z.B. für den Fall von co-lokalisierten Datenkonzentratoren zu Zwecken der Redundanzbildung). Ferner ist als Steuereinrichtung in 1 ein herkömmlicher zentraler Netzwerk-Koordinator 30 gezeigt. Anstelle eines einzigen zentralen Netzwerk-Koordinators 30 können jedoch auch mehrere Netzwerk-Koordinatoren in dem Kommunikationsnetzwerk vorhanden sein.
Der zentrale Netzwerk-Koordinator 30 ist mit jedem der drahtlosen Datenkonzentratoren 10a, 10b, 10c drahtgebunden verbunden. Jeder der drahtlosen Datenkonzentratoren 10a, 10b, 10c ist mit den in seinem Versorgungsbereich befindlichen drahtlosen Endgeräte 20 bis 201 drahtlos verbunden. Beispielsweise befinden sich in dem Versorgungsbereich 12a des drahtlosen Datenkonzentrators 10a die drahtlosen Endgeräte 20a, 20b, 20c, 20d, 20e. Ferner befinden sich in dem Versorgungsbereich 12b des drahtlosen Datenkonzentrators 10b die drahtlosen Endgeräte 20d, 20e, 20f, 20g, 20h. Das bedeutet, die drahtlosen Endgeräte müssen nicht streng jeweils nur einem drahtlosen Datenkonzentrator 10a, 10b, 10c zugeordnet sein, sondern können auch mehr als einem, wie einer Teilzahl oder allen, Datenkonzentratoren 10a, 10b, 10c zugeordnet sein. In 1 ist beispielhaft das drahtlose Endgerät 20h sowohl dem drahtlosen Datenkonzentrator 10b als auch dem drahtlosen Datenkonzentrator 10c zugeordnet.
Der zentrale Netzwerk-Koordinator 30 kann beispielsweise den drahtlosen Datenkonzentrator 10a mit Hilfe eines Anweisungssignals dazu anweisen, ein bestimmtes oder eine Untermenge oder alle der in seinem Versorgungsbereich 12a vorhandenen drahtlosen Endgeräte 20a bis 20e zu instruieren, durch das Anweisungssignal bestimmte Funktionen auszuführen. Beispielhaft sind für solche Funktionen das Bereitstellen von Licht, das Auslösen des Sauerstoffsystems, das Bereitstellen von bestimmten Audio- oder Videoinformation oder andere Funktionen zu nennen, die von einem drahtlosen Endgerät in dem Flugzeug ausführbar sind. Prinzipiell lassen sich sämtliche per drahtgebundener Kommunikation angebundene Sensoren oder Aktuatoren auch drahtlos an das/die jeweilige/n zugehörige/n System/e anbinden oder in das drahtlose Kommunikationsnetzwerk einbinden. Als weitere durch das Anweisungssignal bestimmte Funktionen können beispielhaft von Temperatursensoren, Drucksensoren, Näherungsschaltern, Drehzahlsensoren, Luftstrommessern, Positionsmessern, etc. auszuführende Funktionen genannt werden.
2 zeigt schematisch eine Ausführungsform eines drahtlosen Datenkonzentrators 100, der als Netzwerkknoten des Kommunikationsnetzwerks eines Flugzeugs einsetzbar ist und ein oder mehrere der in 1 gezeigten Datenkonzentratoren 10a, 10b, 10c ersetzen kann. Der drahtlose Datenkonzentrator 100 weist eine Antenne 120, eine Störleistungs-Ermittlungskomponente 140 sowie eine Sendekomponente 160 auf. Die Antenne 120 ist in 2 beispielhaft als Sende- und Empfangsantenne ausgebildet, welche sowohl Daten senden als auch empfangen kann. Dies ist jedoch nur als beispielhaft zu verstehen und es können anstelle der Sende-Empfangsantenne 120 auch ein oder mehrere Sendeantennen und ein oder mehrere Empfangsantennen an dem drahtlosen Datenkonzentrator 100 angeordnet sein. Die von der Antenne 120 empfangenen Informationen können dann von der Störleistungs-Ermittlungskomponente 140 verarbeitet werden und an die Sendekomponente 160 weitergegeben werden. Ferner kann, wie schematisch in 2 angedeutet, die Störleistungs-Ermittlungskomponente 140 auch drahtgebunden Daten von dem zentralen Netzwerk-Koordinator erhalten. Die genaue Funktionsweise des drahtlosen Datenkonzentrators 100 wird nachfolgend in Bezug auf 4 bis 8 genauer beschrieben.
3 zeigt schematisch eine Ausführungsform eines zentralen Netzwerk-Koordinators 300, der als Steuereinrichtung des Kommunikationsnetzwerks einsetzbar ist und den in 1 gezeigten Datenkonzentratoren 30 ersetzen kann. Der zentrale Netzwerk-Koordinator 300 weist eine Empfangskomponente 320 und eine Störquellen-Bestimmungskomponente 340 auf. Die Empfangskomponente 320 ist drahtgebunden, wie in Bezug auf 1 hinsichtlich der herkömmlichen Architektur schematisch dargestellt, mit den Datenkonzentratoren des Kommunikationsnetzwerks verbunden, unabhängig davon, ob es sich um herkömmliche Datenkonzentratoren 10a, 10b, 10c oder um Datenkonzentratoren 100 gemäß der Ausführungsform handelt. Mit Hilfe der Empfangskomponente 320 kann der zentrale Netzwerk-Koordinator 300 die von dem Datenkonzentrator 100 übertragenen Informationen empfangen. Die Störquellen-Bestimmungskomponente 340 kann diese Informationen von der Empfangskomponente 320 erhalten und verarbeiten, um Informationen über in dem Netzwerk vorhandene Störstrahlung und/oder Störquellen zu bestimmen, wie dies nachfolgend in Bezug auf 4 bis 8 weiter erläutert wird.
4 zeigt ein System zur Ermittlung von Störquellen gemäß einer ersten Ausführungsform, bei dem nur Datenkonzentratoren 100 gemäß der in 2 gezeigten Ausführungsform verwendet werden. Alternativ können jedoch auch ein oder mehrere der Datenkonzentratoren als herkömmliche Datenkonzentratoren 10a, 10b, 10c ausgebildet sein. Ferner wird als Netzwerk-Koordinator der Netzwerk-Koordinator gemäß der in 3 gezeigten Ausführungsform verwendet. Das Kommunikationsnetzwerk aus 4 zeigt beispielhaft als Netzwerkknoten des Kommunikationsnetzwerks sieben Datenkonzentratoren 100a bis 100g, neunzehn herkömmliche drahtlose Endgeräte 20a bis 20s und einen zentralen Netzwerk-Koordinator 300. Ferner ist eine Störquelle 40 und deren kugelförmiger Störbereich in 4 gezeigt. Bei den Endgeräten 20a bis 20s handelt es sich um herkömmliche Endgeräte, die in einem Flugzeug zum Einsatz kommen und wie sie auch in 1 gezeigt sind. Bei den Datenkonzentratoren 100a bis 100g und bei dem zentralen Netzwerk-Koordinator 300 handelt es sich hingegen nicht um gewöhnliche Datenkonzentratoren 10 bzw. einen gewöhnlichen zentralen Netzwerk-Koordinator 30, wie sie in 1 gezeigt sind. Die in 4 gezeigten Datenkonzentratoren 100a bis 100g sind so ausgebildet wie der in 2 gezeigte Datenkonzentrator 100. Ebenso ist der in 4 vorhandene zentrale Netzwerk-Koordinator 300 so ausgebildet wie der in 3 gezeigte Netzwerk-Koordinator 300.
Die Funktionsweise des auf diese Weise gebildeten Systems soll nachfolgend erläutert werden.
In dem in 4 gezeigten System ermitteln lediglich die drahtlosen Datenkonzentratoren (nicht die drahtlosen Endgeräte) innerhalb des Funk-Kommunikationsnetzwerks, den Störleistungspegel der von der Störquelle 40 abgegebenen Störstrahlung an ihren jeweiligen Installationsorten mit Hilfe ihrer Störleistungs-Ermittlungskomponenten 140 und übermitteln die ermittelten Pegel drahtgebunden an den zentralen Netzwerk-Koordinator 300. Ferner ermitteln in dem Beispiel aus 4 nur die Datenkonzentratoren 100c, 100d, 100e mit Hilfe ihrer Ermittlungskomponente 140 den Pegel der Störstrahlung, die tatsächlich Störungen erfassen/erfasst haben. Die weiteren Datenkonzentratoren 100a, 100b, 100f, 100g, an denen keine Störleistung im messbaren Bereich vorliegt, versuchen auch nicht, den Störleistungspegel zu messen. Das bedeutet, dass in dem gezeigten Beispielfall von ereignisbasierter Störungserfassung gesprochen werden kann, da nur die Datenkonzentratoren den an ihrem Installationsort auftretenden Störleistungspegel messen, bei denen überhaupt Störstrahlung messbar ist. Alternativ ist es jedoch auch denkbar, dass alle gezeigten Datenkonzentratoren 100a bis 100g z.B. periodisch versuchen, Störungen zu erfassen, wobei in dem gezeigten Beispielfall die Datenkonzentratoren 100a, 100b, 100f, 100g keine Störungen erfassen, da sie nicht im, nach den Figuren kugelförmigen, Störbereich der Störquelle 40 liegen. Hingegen erfassen nur die Datenkonzentratoren 100c, 100d, 100e eine Störstrahlung und ermitteln mit Hilfe ihrer Störleistungs-Ermittlungskomponente 140 den Pegel der erfassten Störstrahlung. Die ermittelten Störleistungspegel werden dann jeweils von der entsprechenden Sendekomponente 160 der Datenkonzentratoren 100c, 100d, 100e drahtgebunden an den zentralen Netzwerk-Koordinator 300 übertragen. Zusätzlich zu dem Störleistungspegel kann jeder Datenkonzentrator Informationen übertragen, anhand derer der Netzwerk-Koordinator 300 erkennen kann, von welchem Datenkonzentrator die Daten stammen. Alternativ kann der Netzwerk-Koordinator 300 auch anhand der übertragenen Daten selbst ermitteln, von welchem Datenkonzentrator die Daten stammen.
Die Empfangskomponente 320 des Netzwerk-Koordinators 300 empfängt die Informationen von den entsprechenden Datenkonzentratoren 100c, 100d, 100e und leitet die Daten an die Störquellen-Bestimmungskomponente 340 weiter. In der Störquellen-Bestimmungskomponente 340 wertet der Netzwerk-Koordinator 300 die Störleistungspegel der Datenkonzentratoren 100c, 100d, 100e aus und schließt aus den Störleistungspegeln auf die Richtung und/oder die Entfernung (den Abstand) der jeweiligen Datenkonzentratoren 100c, 100d, 100e bezüglich der Störquelle 40. Zusätzlich zu der Richtung und/oder der Entfernung der Störquelle kann der Netzwerk-Koordinator 300 die Position der Störquelle 40 bestimmen. In dem gezeigten Beispiel aus 4 ermittelt der Datenkonzentrator 100d aufgrund seiner geringsten Entfernung zu der Störquelle 40 den höchsten Störleistungspegel. Die Datenkonzentratoren 100c, 100e ermitteln auf Grund ihrer ähnlichen Entfernung von der Störquelle 40 jeweils einen zumindest nahezu gleichgroßen Störleistungspegel, der jedoch geringer ist als der von dem Datenkonzentrator 100d ermittelte Störleistungspegel. Dies liegt daran, dass die von der als punktförmig anzunehmenden Störquelle 40 abgegebene Störleistung mit dem Quadrat des Abstandes von der Störquelle 40 abnimmt. Die Datenkonzentratoren 100c, 100d, 100e leiten die von ihnen ermittelten Störleistungspegel an den Netzwerk-Koordinator 300 weiter, der dann die Störleistungspegel auswertet. So kann die Bestimmungskomponente 340 aus den Informationen über die Störleistungspegel und den Informationen über die Datenkonzentratoren 100c, 100d, 100e, beispielsweise über die Positionen der Datenkonzentratoren 100c, 100d, 100e, auf die Position der Störquelle 40 schließen und beispielsweise ermitteln, dass sich die Störquelle 40 außerhalb des Flugzeugs befindet (und an welcher Stelle außerhalb des Flugzeugs sie sich zumindest nahezu befindet).
Mit dem in 4 gezeigten System zur Ermittlung von Störquellen können elektromagnetische Störquellen 40 aufgefunden werden, ohne dass Energie für das Ausmessen der elektromagnetischen Störumgebung in den Endgeräten benötigt wird. Dies ist insbesondere bei energieautarken Endgeräten, welche z.B. durch Batterien oder Energy-Harvester (abgeleitet von dem Begriff „Energy-Harvesting“, zu deutsch „Energie-Ernten“: Erzeugung von Strom aus Quellen wie Umgebungstemperatur, Vibration oder Luftströmungen), versorgt werden, von Vorteil.
5 zeigt eine Ausführungsform eines drahtlosen Endgeräts 200. Das drahtlose Endgerät 200 weist eine Störleistungs-Ermittlungskomponente 240 und eine Sendekomponente 260 auf, die ebenso ausgebildet sind wie die Störleistungs-Ermittlungskomponente 140 und die Sendekomponente 160 des Datenkonzentrators 100 aus 2. Ferner entspricht die Antenne 220 des Endgeräts 200 der Antenne 120 des Datenkonzentrators 100. Die Funktionsweise des in 5 gezeigten drahtlosen Endgeräts 200 wird nun in Bezug auf 6 weiter erläutert.
Ebenso wie 4, zeigt 6 ein Funk-Kommunikationsnetzwerk mit Datenkonzentratoren, Endgeräten und einem Netzwerk-Koordinator. Ebenso wie in 4 handelt es sich bei dem Netzwerk-Koordinator um den Netzwerk-Koordinator 300 aus 3. Im Gegensatz zu 4 handelt es sich in dem Netzwerk aus 6 bei den Datenkonzentratoren 10a bis 10g um herkömmliche Datenkonzentratoren und bei den drahtlosen Endgeräten um drahtlose Endgeräte 200, die dem aus 5 entsprechen. Somit sind die drahtlosen Endgeräte 200a bis 200s mit einer Störleistungs-Ermittlungskomponente 240 ausgestattet, die Datenkonzentratoren 10a bis 10g jedoch nicht.
In dem in 6 gezeigten Beispiel ermitteln lediglich die drahtlosen Endgeräte 200 bis 200s innerhalb des Funk-Kommunikationsnetzwerks den Störleistungspegel an ihren jeweiligen Installationsorten. Nach 6 ermitteln die drahtlosen Endgeräte 200e, 200f, 200g, 200h, 200i, 200j, 200k, 200o, 200q, 200s einen Störleistungspegel der Störstrahlung, wobei bei den übrigen drahtlosen Endgeräten keine Störstrahlung mehr messbar ist oder keine nennenswerte Störstrahlung mehr messbar ist. Alternativ ist es jedoch auch denkbar, dass alle Endgeräte versuchen, eine Störstrahlung zu erfassen, unabhängig davon, ob tatsächlich an ihren Installationsorten Störstrahlung messbar ist oder nicht. Die drahtlosen Endgeräte 200e, 200f, 200g, 200h, 200i, 200j, 200k, 200o, 200q, 200s leiten nach der erfolgten Messung den gemessenen Störleistungspegel per Funk (drahtlos) an ihren jeweils zugehörigen Datenkonzentrator, d.h. nach 6 die Datenkonzetratoren 10c, 10d, 10e, 10g weiter, die daraufhin sämtliche ihnen übermittelten Störleistungspegel an den zentralen Netzwerk-Koordinator 300 per drahtgebundener Übertragung weiterleiten. Der zentrale Netzwerk-Koordinator 300 kann dann auf gleiche Weise, wie in Bezug auf 4 beschrieben, die von den jeweiligen drahtlosen Endgeräten ermittelten Störleistungspegel auswerten und daraus und unter Berücksichtigung dessen, welche drahtlosen Endgeräte die Störleistungspegel an ihren Installationsorten erfasst haben, Rückschlüsse auf die Richtungen und Entfernungen und damit die Position der Störquelle 40 ziehen.
Nach 6 leiten beispielhaft nur diejenigen Datenkonzentratoren 10c, 10d, 10e, 10g Messwerte an den zentralen Netzwerk-Koordinator 300 weiter, in deren Versorgungsbereich Störungen durch Endgeräte erfasst (gemeldet) wurden, so dass man von ereignisbasierter Störungserfassung sprechen kann. Alternativ können jedoch auch periodisch alle Datenkonzentratoren die ihnen durch die zugehörigen Endgeräte übermittelten Messwerte (auch wenn sie gleich Null sind) an den Netzwerk-Koordinator 300 weiterleiten.
Mit Hilfe des in 6 gezeigten Kommunikationsnetzwerks und Systems können elektromagnetische Störquellen 40 in weiten Bereichen des Netzwerks erfasst werden.
7 zeigt ein System zur Erfassung von Störquellen in einem Kommunikationsnetzwerk gemäß einer dritten Ausführungsform. Das System gemäß der dritten Ausführungsform kombiniert das System gemäß der ersten Ausführungsform aus 4 mit dem System gemäß der zweiten Ausführungsform aus 6. Das bedeutet, in dem System gemäß der dritten Ausführungsform sind als Netzwerkknoten sowohl die drahtlosen Endgeräte als auch die drahtlosen Datenkonzentratoren zumindest teilweise mit einer Störleistungs-Ermittlungskomponente 140, 240 ausgestattet. In 7 sind alle drahtlosen Endgeräte 200a bis 200s wie das in 5 gezeigte Endgerät 200 mit einer Störleistungs-Ermittlungskomponente 240 ausgestattet und es sind alle drahtlosen Datenkonzentratoren 100a bis 100e wie der in 2 gezeigte Datenkonzentrator 100 mit einer Störleistungs-Ermittlungskomponente 140 ausgestattet. Das hat zur Folge, dass die elektromagnetische Störumgebung sowohl von den drahtlosen Endgeräten als auch von den drahtlosen Datenkonzentratoren erfasst wird, sowohl von den Datenkonzentratoren als auch von den Endgeräten ein Störleistungspegel jeweils ermittelt wird und sämtliche gemessene Störleistungspegel dem zentralen Netzwerk-Koordinator 300 übermittelt werden. Dies hat zur Folge, dass eine Erfassung von elektromagnetischen Störquellen 40 im gesamten Abdeckungsbereich des Funk-Kommunikationsnetzwerks möglich ist.
8 zeigt ein System gemäß einer vierten Ausführungsform zur Ermittlung von Störquellen eines Kommunikationsnetzwerks. Das Kommunikationsnetzwerk umfasst zumindest teilweise, in dem gezeigten Beispiel ausschließlich, herkömmliche drahtlose Datenkonzentratoren 10a bis 10e und herkömmliche drahtlose Endgeräte 20a bis 20s, wie sie in Bezug auf 1 beschrieben wurden. Ferner umfasst das Netzwerk einen zentralen Netzwerk-Koordinator 300, wie er in Bezug auf 3 beschrieben wurde. Zusätzlich sind drahtlose Überwachungsgeräte 400a bis 400g als Netzwerkknoten vorhanden, die keine Endgeräte darstellen, sondern nur zur Überwachung von Störquellen dienen und ansonsten keine weitere Funktion ausführen. Die speziellen Überwachungsgeräte 400a bis 400g, die, wie in 6 zu sehen, beispielhaft an den Extremitäten der Flugzeugstruktur angebracht sind (z.B. an den Flügelspitzen, Triebwerkskanzeln, Außenkanten des Seiten- und Höhenleitwerks, Fahrwerk, etc.) ermitteln den Störleistungspegel an ihren jeweiligen Installationsorten und übermitteln diesen per drahtloser Kommunikation an ihren jeweiligen drahtlosen Datenkonzentrator 10a bis 10e. Diese leiten die empfangenen Messwerte wiederum an den zentralen Netzwerk-Koordinator 300 drahtgebunden weiter. Die Überwachungsgeräte 400 bis 400g können prinzipiell so aufgebaut sein, wie die in 5 gezeigte Ausführungsform des Endgeräts 200, d.h. eine Antenne 220, eine Störleistungs-Ermittlungskomponente 240 und eine Sendekomponente 260 aufweisen.
Durch die geringe Komplexität der Überwachungsknoten (Überwachungsgeräte) können diese aufwandsgünstig auch an Orten installiert werden, an denen weder ein Endgerät, noch ein Datenkonzentrator für gewöhnlich notwendig ist. Eine Installation an den äußersten Extremitäten womöglich auch außerhalb des Abdeckungsbereichs des Funk-Kommunikationsnetzwerks ermöglicht ein frühzeitiges Erkennen von Störern 40 bevor die Kommunikation im Netzwerk beeinträchtigt wird und ein entsprechendes proaktives Handeln des zentralen Netzwerk-Koordinators 300.
Selbstverständlich ist es auch möglich, die in Bezug auf 4, 6, 7 und 8 beschriebenen Systeme geeignet miteinander zu kombinieren. Auch ist es jeweils möglich, nur einen Teil der Netzwerkknoten (z.B. nur einen Teil der drahtlosen Endgeräte oder Datenkonzentratoren) mit der Messfunktion auszustatten. Beispielsweise kann auf die Messfunktion bei Netzwerkknoten (Netzwerkgeräten) verzichtet werden, die in einem geschlossenen oder von elektromagnetischer Strahlung gut abgeschirmten Raum installiert sind. Das Ermitteln der elektromagnetischen Störumgebung kann in allen beschriebenen Ausführungsformen ereignisbasiert (z.B. bei Überschreiten eines definierten Störleistungspegels) oder periodisch wiederkehrend erfolgen. Durch die örtlich verteilte Messwerterfassung im gesamten Abdeckungsbereich des Netzwerks, kann der zentrale Netzwerk-Koordinator 300 ein Bild der Störleistungsverteilung erstellen und durch Beobachtung dieser Verteilung über einen gewissen Zeitraum auch Prognosen über in Zukunft auftretende Störungen in Teilen des Netzwerks treffen und in entsprechender Weise reagieren. Zum Beispiel kann der Netzwerk-Koordinator 300 anweisen, dass Übertragungsparameter des Funk-Kommunikationssystems, wie der Frequenzbereich oder Kanal, das Modulationsverfahren oder das Kanalkodierungs-Verfahren geändert werden.

Claims

System zur Ermittlung von Störquellen (40) eines in einem Transportmittel vorgesehenen drahtlosen Kommunikationsnetzwerks, wobei das System aufweist: - zumindest einen Netzwerkknoten (100, 200) zur Ermittlung von Störquellen (40) eines in einem Transportmittel vorgesehenen drahtlosen Kommunikationsnetzwerks, wobei der Netzwerkknoten (100, 200) aufweist: - eine Störleistungs-Ermittlungskomponente (140, 240) zur Ermittlung einer Vielzahl von Störleistungen einer Vielzahl von Störstrahlungen, die von einer Vielzahl von Störquellen (40) abgegeben werden, und - eine Sendekomponente (160, 260) zur drahtlosen und/oder drahtgebundenen Übertragung der ermittelten Vielzahl von Störleistungen an eine Steuereinrichtung (300); und - die Steuereinrichtung (300), wobei die Steuereinrichtung (300) eine Empfangskomponente (320) zum Empfangen der von der Sendekomponente (160, 260) übertragenen Vielzahl von Störleistungen und eine Störquellen-Bestimmungskomponente (340) zur Bestimmung von Positionen der Vielzahl von Störquellen (40) basierend auf den empfangenen Störleistungen und zur Ermittlung der räumlichen Verteilung der Vielzahl von Störstrahlungen aus der Vielzahl von Störleistungen aufweist.
System nach Anspruch 1, wobei der Netzwerkknoten (100, 200) als drahtloses Endgerät (200) des drahtlosen Kommunikationsnetzwerks oder als drahtloser Datenkonzentrator (100) des drahtlosen Kommunikationsnetzwerks ausgebildet ist, der mit mindestens einem drahtlosen Endgerät (200) des drahtlosen Kommunikationsnetzwerks in drahtloser Verbindung steht.
System nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Steuereinrichtung (300) ferner dazu ausgebildet ist, die empfangene Störleistung mit einem vorbestimmten Grenzwert zu vergleichen und bei Überschreiten des Grenzwerts eine Warnung auszugegeben und/oder ein oder mehrere Übertragungsparameter des Kommunikationsnetzwerks zu ändern.
System nach Anspruch 3, wobei die Steuereinrichtung (300) dazu ausgebildet ist, den einen oder die mehreren Übertragungsparameter derart zu ändern, dass ein in dem Kommunikationsnetzwerk verwendeter Frequenzbereich oder Kommunikationskanal, ein in dem Kommunikationsnetzwerk verwendetes Modulationsverfahren und/oder ein in dem Kommunikationsnetzwerk verwendetes Kanalcodierungsverfahren geändert wird.
System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Steuereinrichtung (300) ferner dazu ausgebildet ist, die Störleistungs-Ermittlungskomponente (140, 240) zur Ermittlung der Störleistung der von der Störquelle (40) abgegebenen Störstrahlung anzuweisen.
Verfahren zur Ermittlung von Störquellen (40) eines in einem Transportmittel vorgesehenen drahtlosen Kommunikationsnetzwerks, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist: - Ermitteln einer Vielzahl von Störleistungen einer Vielzahl von Störstrahlungen, die von Störquellen (40) abgegeben werden; - Bestimmen von Positionen der Vielzahl von Störquellen (40) basierend auf den ermittelten Störleistungen; und - Ermitteln der räumlichen Verteilung der Vielzahl von Störstrahlungen aus der Vielzahl von Störleistungen.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei das Verfahren weiter aufweist das Bestimmen der Position der Störquelle (40) basierend auf der ermittelten Richtung und/oder des ermittelten Abstandes.
Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, wobei die Ermittlung der Störleistung periodisch oder ereignisbasiert ausgeführt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8, wobei die ermittelte Störleistung mit einem vorbestimmten Grenzwert verglichen wird und bei Überschreiten des Grenzwerts eine Warnung ausgegeben wird und/oder ein oder mehrere Übertragungsparameter des Kommunikationsnetzwerks geändert werden.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei der Schritt des Änderns der ein oder mehreren Übertragungsparameter umfasst das Ändern eines in dem Kommunikationsnetzwerk verwendeten Frequenzbereichs oder Kommunikationskanals, das Ändern eines in dem Kommunikationsnetzwerk verwendeten Modulationsverfahrens und/oder das Ändern eines in dem Kommunikationsnetzwerk verwendeten Kanalcodierungsverfahrens.
Computerprogramm mit Programmcodemitteln, das, wenn es in einen Computer oder einen Prozessor geladen ist oder auf einem Computer oder Prozessor läuft, den Computer oder Prozessor dazu veranlasst, ein Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 10 auszuführen.
Programmspeichermedium oder Computerprogrammprodukt mit dem Computerprogramm nach dem vorhergehenden Anspruch.