-
Stand der Technik
-
Die Erfindung geht aus von einem Verfahren bzw. einer Zentralstation nach der Gattung der unabhängigen Ansprüche. Es sind bereits Funknetzwerke bzw. Zentralstationen für Funknetzwerke bekannt, bei dem eine Zentralstation und Peripheriestationen bekannt sind. Einzelne dieser Peripheriestationen können dabei auch als Repeater verwendet werden, wobei eine derart als Repeater verwendete Peripheriestationen, Funksignale der Zentralstationen wiederholt.
-
Aus der
WO 2009/113 556 A1 und der
US 2014/0 301 381 A1 sind jeweils Funknetzwerke und Verfahren zur Konfiguration eines Funknetzwerks bekannt.
-
Offenbarung der Erfindung
-
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Konfiguration eines Funknetzwerks bzw. die Zentralstation für ein Funknetzwerk nach der Gattung der unabhängigen Ansprüche, haben demgegenüber den Vorteil, dass eine Auslegung einer Peripheriestation als Repeater automatisiert durch die Zentralstation erfolgt. Es ist daher nicht notwendig von vorneherein einen Aufbau des Funknetzwerks mit einer Zentralstation, mindestens einem Repeater und weiteren Peripheriestationen zu planen, sondern der Aufbau dieses Funknetzwerks kann automatisiert erfolgen. Es wird so ermöglicht, dass ein Benutzer der Funknetzwerks dieses unmittelbar in Betrieb nehmen kann und sich nicht oder nur minimal mit der Auslegung bzw. Konfiguration des Netzwerkes beschäftigen muss. Weiterhin wird so die Möglichkeit geschaffen, dass bei einer Veränderung der einzelnen Stationen, insbesondere bei einer Veränderung der Position der einzelnen Stationen automatisch eine erneute Konfiguration des Funknetzwerks vorgenommen wird.
-
Weitere Vorteile und Verbesserungen ergeben sich durch die Merkmale der abhängigen Ansprüche. Durch die Festlegung bei der dauerhaften Konfiguration für und von welcher Peripheriestation Funksignale von dem Repeater wiederholt werden, kann die Anzahl an Funksignalen in dem Funknetzwerk gering gehalten werden. Insbesondere wird so eine potentielle Strahlenbelastung im Bereich des Funknetzwerks gering gehalten. Weiterhin kann eine für das Funknetzwerk zur Verfügung stehende Bandbreite optimal genutzt werden. Zur Ermittlung welche Peripheriestationen von einem Repeater erreicht werden, kann vorgesehen werden, dass bei der testweisen Konfiguration als Repeater, der Repeater Funksignale für und von einer Vielzahl von Peripheriestationen wiederholt. Die Auswahl der Peripheriestationen die testweise als Repeater konfiguriert werden, erfolgt zweckmäßiger Weise durch die Zentralstation. Weiterhin kann die Zentralstation die testweise Konfiguration einzelner Peripheriestationen als Repeater starten, wenn die Zentralstation feststellt, dass eine der Peripheriestationen, die von der Zentralstation erreichbar sein sollte, nicht erreicht wird. Für die Auswahl welche Peripheriestationen testweise als Repeater konfiguriert wird, kann die Signalstärke des Funksignals zwischen der Zentralstation und der Peripheriestation berücksichtigt werden. Alternativ ist auch eine zufällige Auswahl der Peripheriestation, die testweise als Repeater konfiguriert wird, möglich. Wenn eine Vielzahl von Peripheriestationen vorhanden sind, können unterschiedliche Konfigurationen von Repeatern ausprobiert werden, bis eine minimale Anzahl von Repeatern, die zum Erreichen aller Peripheriestationen erforderlich sind, ermittelt werden. Es kann so die Anzahl von Peripheriestationen, die als Repeater konfiguriert werden, minimiert werden. Es kann so die Nutzung der zur Verfügung stehenden Bandbreite des Funknetzwerkes optimal genutzt werden.
-
Zeichnungen
-
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
-
Es zeigen:
-
1 ein erstes Funknetzwerk,
-
2 ein weiteres Funknetzwerk und
-
3 Verfahrensschritte des erfindungsgemäßen Verfahrens.
-
Beschreibung
-
In der 1 wird ein Funknetzwerk mit einer Zentralstation 1 einer Peripheriestation 2 und einer weiteren Peripheriestation 3 dargestellt. Jede der gezeigten Stationen, d. h. die Zentralstation 1 und die Peripheriestation 2, 3, senden und empfangen Funksignale und tauschen so Daten untereinander aus. Die Reichweite dieses Datenaustausches, d. h. die Funkreichweite wird durch einen die jeweilige Station umgebenen Kreis dargestellt. Die Zentralstation 1 hat somit eine Reichweite 11, die Peripheriestation 2 eine Reichweite 12, und die Peripheriestation 3 eine Reichweite 13. Innerhalb dieser Reichweite können die von der jeweiligen Station ausgesendeten Funksignale empfangen werden. Wie in der 1 durch den Vergleich der jeweiligen Reichweiten der Funksignale der einzelnen Stationen zu erkennen ist, können nicht alle Stationen Daten miteinander austauschen. Innerhalb der Reichweite 11 der Funksignale der Zentralstation 1 ist die Peripheriestation 2 angeordnet. Dies bedeutet, dass die Peripheriestation 2 Funksignale der Zentralstation 1 empfangen kann. Weiterhin ist die Zentralstation 1 innerhalb der Reichweite 12 der Peripheriestation 2 angeordnet. Dies bedeutet, dass die Zentralstation 1 Funksignale empfangen kann, die von der Peripheriestation 2 ausgesendet werden. Die Peripheriestation 3 liegt nicht innerhalb der Reichweite 11 der Zentralstation 1. Daher kann die Peripheriestation 3 auch keine Funksignale von der Zentralstation 1 empfangen. Umgekehrt liegt die Zentralstation 1 nicht innerhalb der Reichweite 13 der Peripheriestation 3, so dass auch keine Signale, die von der Peripheriestation 3 ausgesandt werden, von der Zentralstation 1 empfangen werden können. Wie sich durch Vergleich der Positionen der Peripheriestationen 2 und 3 und der jeweiligen Reichweiten 12 und 13 ergibt, können die Peripheriestationen 2 und 3 jeweils die Funksignale, die von der anderen Station ausgesandt werden, empfangen. Zusammenfassen lässt sich die Situation der 1 wie folgt:
Station 1 und 2 können miteinander Daten austauschen, und Station 2 und 3 können miteinander Daten austauschen, aber Station 1 und 3 können keine Daten miteinander austauschen.
-
Die Erfindung befasst sich nun mit der Konfiguration eines derartigen Funknetzwerkes mit mindestens einer Zentralstation 1 und mindestens zwei Peripheriestationen 2, 3. Üblicherweise verhält es sich so, dass die Zentralstation 1 aufwendiger ausgestaltet ist, als die Peripheriestation 2, 3. Üblich ist, dass es sich bei der Zentralstation 1 um eine Zentralstation 1 mit einem Rechner handelt, der komplexe Steuerungsaufgaben vornehmen kann. Die Peripheriestation 2, 3 sind demgegenüber relativ einfach ausgebildet und können nur passiv auf Befehle der Zentralstation 1 reagieren. Eine derartige Konstellation liegt beispielsweise vor, wenn es sich bei der Station 1 um eine zentrale Steuerstation eines Kontrollnetzwerkes handelt und bei den Peripheriestationen 2 oder 3 um einzelne angesteuerte Stationen des Kontrollnetzwerkes. Beispielsweise können die Stationen in einem Haus eingebaut sein, wobei die Zentralstation 1 ein zentraler Steuerungsrechner ist und die Peripheriestationen 2 oder 3 einzelnen Steuerfunktionen in dem Haus, beispielsweise Steuerung einer Heizung, Steuerung eines einzelnen Heizkörpers, einer Beleuchtung, einer Waschmaschine, einer Spülmaschine oder eines Kühlschrankes handeln.
-
Die Erfindung befasst sich nun mit der Konfiguration eines derartigen Funknetzwerkes. In einem Startzustand sind dabei keine Beziehungen zwischen den einzelnen Stationen definiert. In der 3 werden die einzelnen Verfahrensschritte bezüglich einer Konfiguration des Funknetzwerkes beschrieben. In einem ersten Schritt 100 ermittelt die Zentralstation 1 zunächst welche Peripheriestationen innerhalb der Reichweite 11 der Zentralstation 11 liegen. Dazu sendet die Zentralstation 1 einen Befehl aus, mit dem die innerhalb der Reichweite 11 der Zentralstation 1 liegenden Peripheriestationen 2 dazu aufgefordert werden ihrerseits ein Signal an die Zentralstation 1 zu senden. Durch die Rücksendung dieses Signals von der Peripheriestation 2 zur Zentralstation 1 wird für die Zentralstation 1 ersichtlich, welche Peripheriestationen sich innerhalb der Funkreichweite 11 der Zentralstation 1 befinden. Durch diesen Schritt 100 erhält somit die Zentralstation 1 Kenntnis darüber, welche Peripheriestationen durch die Funksignale der Zentralstation 1 erreichbar sind.
-
Auf den Schritt 100 folgt dann ein Schritt 200, indem dann wenigstens eine der im Schritt 100 gefundenen Peripheriestationen testweise als Repeater konfiguriert wird. In der Konstellation der 1 kann dies nur die Peripheriestation 2 sein. Konfiguration bedeutet hierbei, dass zum Einen die Peripheriestation 2 als Repeater arbeitet, d. h. dass die Funksignale, die sie von der Zentralstation 1 erhält wiederholt und durch diese Wiederholung die Funkreichweite der ersten Station 11, um die Reichweite 12 der Peripheriestation 2 erweitert. Durch ein derartiges Wiederholen der Funksignale der Zentralstation 1 wird somit die Funkreichweite der Zentralstation 1 erhöht.
-
Da durch ein derartiges Wiederholen von Funksignalen zumindest in dem Bereich indem sich die Funkreichweiten 11 und 12 überlappen, die Anzahl an Funksignalen steigt, steigt das Ausmaß von elektromagnetischen Störungen in diesem Bereich bzw. die zur Verfügung stehende Bandbreite wird in diesem Bereich halbiert. Es ist daher vorteilhaft, wenn die Konfiguration nicht nur die Tatsache umfasst, dass die Peripheriestation Funksignale der Station 1 wiederholt, sondern dass die Peripheriestation 2 nicht generell alle Funksignale der Station 1 wiederholt, sondern nur eine Auswahl. Diese Auswahl an Funksignalen, die von der Peripheriestation 2 wiederholt werden, richten sich danach, welche Peripheriestationen, beispielsweise hier die Peripheriestation 3 nur im Bereich der Funkreichweite 12 der Peripheriestation 2 liegen und nicht im Bereich der Funkreichweite 11 der Zentralstation 1. Durch eine derartige genauere Konfiguration, bei der dann nur ein Teil der Funksignale der Zentralstation 1 wiederholt wird, lässt sich die Menge an Funksignalen in dem Netzwerk deutlich reduzieren. Um eine derartige Auswahl an Nachrichten zu treffen, die wiederholt werden, ist aber eine genauere Kenntnis der weiteren erreichbaren Peripheriestationen erforderlich. Wenn nun von der Zentralstation ein Befehl ausgesandt wird, durch den die Peripheriestation 3 zur Sendung eines Funksignals aufgefordert wird, so wird dieses Signal von der dem Schritt 200 als Repeater konfigurierten Peripheriestation 2 wiederholt. Durch diese Wiederholung erreicht dieser Befehl auch die Peripheriestation 3, die daraufhin ein entsprechendes Signal als Reaktion auf diesen Befehl aussendet. Da die Funkreichweite 13 der Peripheriestation 3 nicht bis zur Zentralstation 1 reicht, wird dieses Funksignal von der Peripheriestation 3 dann von der Peripheriestation 2 wiederholt und gelangt so auch zur Zentralstation 1. Auf diese Weise erhält somit die Zentralstation 1 Kenntnis davon, dass die Peripheristation 3 über die als Repeater konfigurierte Peripheriestation 2 erreicht werden kann. Zu diesem Zeitpunkt liegt somit in der Zentralstation 1 eine Kenntnis aller Peripheriestationen 2, 3 des Funknetzes vor, und weiterhin Informationen darüber, welche Stationen nur über einen Repeater erreichbar ist. Auf den Schritt 200 folgt dann der Schritt 300, in dem diese Kenntnis für eine endgültige Konfiguration des Funknetzwerkes verwendet wird. Dazu wird die Zentralstation 1 die Peripheriestation 2 dauerhaft als Repeater für die Peripheriestation 3 konfigurieren, da nur so die Peripheriestation 3 entsprechend von der Zentralstation 1 angesteuert werden kann bzw. Signale der Peripheriestation 3 empfangen kann. Mit der endgültigen dauerhaften Konfiguration der Peripheriestation 2 als Repeater für die Peripheriestation 3 wird somit das Verfahren beendet.
-
Wesentlich bei diesem Verfahren nach der 3 ist, dass die Zentralstation 1 von vornherein eine Kenntnis hat, welche Peripheriestationen 2, 3 sie dann erreichen will. Dazu ist es erforderlich, diese Information vor der Konfiguration der Funknetzwerkes in der Zentralstation 1 einzubringen. Alternativ sind auch andere Verfahren möglich, bei dem die Zentralstation 1 das in Erfahrung bringt, welche Peripheriestationen denn prinzipiell erreichbar sind. Dazu würde im ersten Schritt 100 zusätzlich noch eine Information benötigt werden, dass die Zentralstation 1 und die Peripheriestation 2 auch für einen Datenaustausch miteinander vorgesehen sind. Dies kann beispielsweise darin bestehen, dass die Peripheriestation 2 eine Kennung enthält, die sie als Peripheriestation die zur Kommunikation mit der Zentralstation 1 ausgebildet ist, auszeichnet. Dabei kann auch ein Verfahren vorgesehen werden, indem ein Benutzer dieses Funknetzwerkes zusätzliche Befehle eingibt, um einen Datenaustausch zwischen der Zentralstation 1 und der Peripheriestation 2 zu ermöglichen. Beispielsweise kann dem Benutzer an der Zentralstation 1 angezeigt werden, dass eine Peripheriestation 2 gefunden wurde und dass diese Peripheriestation als autorisiert zur Kommunikation mit der Zentralstation 1 angesehen wird, wenn von dem Benutzer unmittelbar an der Peripheriestation 2 eine Eingabe erfolgt. Dies kann beispielsweise auch auf einen kurzen Zeitraum, beispielsweise 1 oder 2 Minuten beschränkt werden. Wenn dann im Schritt 200 die Peripheriestation 2 als Repeater konfiguriert wird, erkennt die Zentralstation 1, dass im Bereich der Reichweite 12 des Repeaters 2 noch eine weitere Peripheriestation 3 gefunden wurde. Entsprechend kann dann ein Benutzer des Funknetzwerkes zur Eingabe von Autorisierungsinformationen an der Peripheriestation 3, wie beispielsweise einem Pin- oder einem Quittungssignal innerhalb eines kurzen Zeitraumes aufgefordert werden. Wenn diese Autorisierung durch den Benutzer dann erfolgt ist, ist in der Peripheriestation 1 entsprechend die Information gespeichert, dass die Peripheriestation 3 über den Repeater 2 erreicht werden kann. Es sind daher beide Verfahren möglich, wobei bei dem ersten Verfahren die Zentralstation 1 von vorneherein die Informationen enthält, welche Peripheriestationen 2, 3 erreichbar sein müsste. Beim anderen Verfahren kann diese Information bezüglich der erreichbaren Peripheriestationen 2, 3 durch zusätzliche Eingaben eines Benutzers während der Konfiguration ermittelt werden.
-
In der 2 wird nun ein weiteres Funknetzwerk gezeigt, welches im Vergleich zur 1 eine erhöhte Anzahl an Peripheriestationen aufweist. Gezeigt wird in der 2 eine Zentralstation 1 und die entsprechende Funkreichweite 11 der Zentralstation 1. Innerhalb der Funkreichweite 11 der Zentralstation 1 finden sich die Peripheriestationen 2 und 4. D. h. die Zentralstation 1 und die Peripheriestation 2 können Daten miteinander austauschen und die Zentralstation 1 und die Peripheriestation 4 können Daten miteinander austauschen. Die weiteren Funkreichweiten der Peripheriestationen 2, 4, 5, 6 ist in der 2 nicht graphisch dargestellt. Es verhält sich so, dass die Peripheriestation 2 Daten mit der Peripheriestation 5 austauschen kann. Weiterhin kann die Peripheriestation 4 Daten mit der Peripheriestation 5 und mit der Peripheriestation 6 austauschen. Es ergeben sich nun unterschiedliche Möglichkeiten der Konfiguration des Funknetzwerkes. Die Station 5 kann beispielsweise Daten mit der Zentralstation 1 austauschen, wenn die Peripheriestation 2 als Repeater konfiguriert wird. Weiterhin kann die Station 5 mit der Zentralstation 1 Daten austauschen, wenn die Peripheriestation 4 als Repeater konfiguriert wird. Die Peripheriestation 6 kann nur dann Daten mit der Zentralstation 1 austauschen, wenn die Peripheriestation 4 als Repeater konfiguriert wird.
-
Eine erste Konfiguration des Funknetzwerks der 2 kann also darin bestehen, dass die Peripheriestation 2 als Repeater für die Peripheriestation 5 dient. Die Peripheriestation 4 dient als Repeater für die Peripheriestation 6. Alternativ ist auch eine andere Konfiguration möglich, bei der die Peripheriestation 4 als Repeater für die Peripheriestationen 5 und 6 dient. Die Peripheriestation 2 würde dann nicht als Repeater dienen. Die zweite Konfiguration ist vorzuziehen, da so nur eine minimale Menge an Stationen als Repeater konfiguriert werden muss. Es kann so ein Aufkommen von Funknachrichten verringert werden und der Verwaltungsaufwand in dem gesamten Funksystem kann minimiert werden. Bei einer besonderen Konstellation, beispielsweise wenn die Station 4 nur als Repeater für eine andere Peripheriestation dienen kann, kann aber auch auf die andere Konfiguration ausgewichen werden.
-
Um alle möglichen Konfigurationen in dem Beispiel nach der 2 zu ermitteln, ist es wesentlich, dass es bei dem testweise Betrieb als Repeater jede Peripheriestation die testweise als Repeater konfiguriert ist, zunächst versucht alle möglichen Stationen zu erreichen. Dies bedeutet, dass bei der testweisen Konfiguration der Station 2 als Repeater versucht wird, alle noch weiteren Stationen 5 und 6 zu erreichen. Ebenso wird er bei der testweisen Konfiguration der Peripheriestation 4 versucht, alle Stationen 5, 6 zu erreichen, auch wenn beispielsweise in einem vorhergehenden Schritt bereits feststeht, dass die Station 5 über die Station 2 erreichbar ist. Beim testweisen Betrieb einer Station als Repeater wird somit die als Repeater konfigurierte Peripheriestation die Funksignale für und von einer Vielzahl von Peripheriestationen wiederholen.
-
Weiterhin muss die Zentralstation auswählen, welche Peripheriestationen testweise als Repeater konfiguriert werden, und in welcher Reihenfolge. Dazu kann dann beispielsweise auch die Stärke eines Funksignals mitberücksichtigt werden. Wenn beispielsweise eine Peripheriestation aufgrund der Stärke des Funksignals eher im Randbereich der Funkreichweite 11 der Zentralstation 1 vermutet wird, so ist sicherlich durch diese Station eher eine weiter außerhalb liegende Peripheriestation erreichbar, als durch eine Station, die in unmittelbarer Nähe der Zentralstation 1 angeordnet ist. Alternativ kann aber zu mindestens bei einer ersten Konfiguration versucht werden, alle Peripheriestationen nacheinander als Repeater zu konfigurieren. Wenn die Mängel der testweisen Konfigurationen von Peripheriestationen als Repeater begrenzt werden soll, können auch rein zufällig von Zeit zu Zeit einzelne Stationen herausgegriffen werden und testweise als Repeater konfiguriert werden.
