DE60305896T2

DE60305896T2 - Repeater für versorgungsleitungssystem

Info

Publication number: DE60305896T2
Application number: DE60305896T
Authority: DE
Inventors: Thomas Vollmer; Thomas DÜRBAUM; Carsten Deppe
Original assignee: Philips Intellectual Property and Standards GmbH
Current assignee: Philips Intellectual Property and Standards GmbH
Priority date: 2002-03-12
Filing date: 2003-03-03
Publication date: 2007-03-01
Anticipated expiration: 2023-03-04
Also published as: JP2005520390A; EP1486010A1; DE60305896D1; US20050220004A1; WO2003077443A1; EP1486010B1; AU2003207908A1; ATE329415T1; CN1640005A

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Anordnung zur Datenübertragung in einem Versorgungsnetzwerk.
Die Bezeichnung " Power Line Communication" (PLC) bezieht sich auf ein bekanntes Verfahren, durch das Daten über die elektrischen Leitungen eines Stromversorgungsnetzwerkes übertragen werden, das an sich zur Lieferung von Elektrizität gemeint ist. Der Vorteil einer Versorgungsleitungskommunikation dieser Art liegt in der Tatsache, dass in nahezu jedem Haushalt Leitungen, die zu dem Stromversorgungsnetzwerk gehören, in nahezu jedem Raum vorhanden sind, wodurch es ermöglicht wird, Geräte in verschiedenen Räumen ohne Neubekabelung miteinander zu verbinden. Während in dieser Hinsicht durch ältere gesetzlich festgelegte Vorkehrungen nur geringe Frequenzbereiche bisher in Versorgungsleitungen zur Übertragung von Signalen erlaubt worden sind, werden diese Begrenzungen in Zukunft geliftet werden, so dass Datenraten von über 10 Mbit/s möglich sind. Versorgungsleitungskommunikation kann in diesem Fall als Hauptanlage im Sinne von "letzte Meile" zum Einspeisen vom Internet über das Versorgungsnetzwerk, und auch im Aufsatz eines Heimnetzwerkes. Unter Anwendung der genannten hohen Datenraten wäre es beispielsweise möglich, das Signal von einem Videorecorder aus dem Wohnzimmer direkt einem Fernseher in einem anderen Raum zuzuführen, und zwar ohne zusätzliche Kabel.
Aber die Verwendung von Versorgungsleitungen für Datenkommunikation stößt auf eine Anzahl technischer Probleme, wie:

– hohe Dämpfung als Ergebnis von Umwegen der Leitungsisolation (auch wo Steckdosen in manchen Fällen dicht beisammen vorgesehen sind),
– mangelhafte Übertragung zwischen Leitungen mit verschiedenen Phasen des Versorgungsnetzwerkes. Entsprechend dem Stand der Technik werden passive Phasenkoppler in dem Verteilungskasten verwendet zur Übertragung zwischen Leitungen mit verschiedenen Phasen, wodurch aber die Übertragungsleistung über die jeweiligen Leitungen verteilt und dadurch reduziert wird,
– das Vorhandensein vieler Störquellen, zu denen im Grunde jedes elektronische Gerät gehört,
– die niedrige erlaubte Übertragungsleistung.

Um einige der oben genannten Probleme zu lösen ist es aus WO 00/21212 bekannt, dass Repeater vorgesehen werden, die in einem Abstand voneinander liegen, und zwar längs eine Leitung eines Versorgungsnetzwerkes, wobei diese Repeater das Datensignal, das über die Leitung übertragen wird, mit Hilfe eines Empfängers empfangen können, dieses Signal decodieren und es danach verstärkt mit Hilfe eines Senders zu der Leitung zurück übertragen. US4642607 beschreibt ein Versorgungsleitungsträgerkommunikationssystem mit einem Transformator-Repeater, der es ermöglicht, dass Nachrichten, die über eine Phasenleitung übertragen werden, zu einem empfangenden Modul übertragen werden, das mit einer anderen Phasenleitung gekoppelt ist.
Gegen diesen Hintergrund war es u. a. ein Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Anordnung zu schaffen, das bzw. die eine Verbesserung der Versorgungsleitungskommunikation in Versorgungsnetzwerken mit vielen Phasenleitungen ermöglicht.
Diese Aufgabe wird erfüllt mit Hilfe eines Verfahrens mit den Merkmalen, wie in Anspruch 1 definiert, und durch eine Anordnung mit den Merkmalen, wie in Anspruch 5 definiert. Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen beschrieben.
Bei einem Verfahren zur Datenübertragung in einem Versorgungsnetzwerk nach der vorliegenden Erfindung (sog. Versorgungsleitungskommunikation) werden die über eine Phasenleitung des Versorgungsnetzwerkes übertragenen Daten empfangen und danach aufs neue übertragen. Das Verfahren ist gekennzeichnet durch die Tatsache, dass die Daten über wenigstens eine Phasenleitung, die anders ist als die Phasenleitung, von der die Daten empfangen wurden, neu übertragen werden. Die Neuübertragung der Daten erfolgt vorzugsweise mit der maximal erlaubten Leistung.
Ein Verfahren dieser Art gewährleistet die Übertragung von Daten zwischen verschiedenen Phasenleitungen eines Versorgungsnetzwerkes durch aktive Weiterleitung von Daten, die über eine Phasenleitung übertragen werden, zu wenigstens einer anderen Phasenleitung. Da insbesondere eine Verstärkung der Signale auch dadurch erfolgen kann, kann mit diesem Verfahren eine Reduktion der maximalen Dämpfung auf die Hälfte und eine Verdreifachung der effektiven Übertragungsleistung ja Phasenleitung erreicht werden. Auf diese Weise ist die Zuverlässigkeit der Versorgungsleitungskommunikation gewährleistet.
Unter Anwendung dieses Verfahrens können die von einer ersten Phasenleitung empfangenen Daten über wenigstens eine andere Phasenleitung, und außerdem, über die erste Phasenleitung neu übertragen werden. Auf diese Weise wird eine Repeaterfunktion über die erste Phasenleitung verwirklicht, wobei diese Repeaterfunktion zu der Verstärkung eines schwachen Signals führt. Insbesondere können die von einer ersten Phasenleitung empfangenen Daten daraufhin unter Anwendung dieses Verfahrens, vorzugsweise mit der maximal erlaubten Übertragungsleistung ("Standardrepeater") über alle Phasenleitungen des Versorgungsnetzwerkes neu übertragen werden. Eine Wiederholung dieser Art der Daten mit derselben Stärke in allen Phasenleitungen erfordert einen minimalen Betrag an Steuerung. Nach einer Entwicklung des Verfahrens können die Daten auch nur über die jenigen Phasenleitungen des Versorgungsnetzwerkes neu übertragen werden, in denen die ursprüngliche Signalstärke schwach war, d.h. unterhalb eines Schwellenwertes liegen. Auf diese Weise kann ein "adaptiver Repeater" erhalten werden, der das Signal nur über die Phasenleitungen wiederholt, in denen wahrscheinlich noch kein Empfang war.
Nach einer anderen Entwicklung des Verfahrens können die Daten auch über nur diejenigen Phasenleitungen des Versorgungsnetzwerkes neu übertragen werden, mit denen die Adressen der besonderen Daten verbunden sind. Im Falle eines "intelligenten Repeaters" dieser Art, wobei es, beispielsweise mit Hilfe einer Analyse von assoziierten Reaktionssignalen, bekannt sein soll, welche Phasenleitungen mit welchen Geräten verbunden sind. Wenn eines dieser Geräte danach durch Daten in einer Phasenleitung des Versorgungsnetzwerkes adressiert wird, können diese Daten spezifisch derjenigen Phasenleitung zugeführt werden, an der der Empfänger (das Gerät) sich befindet.
Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn bei diesem Verfahren auch Leitungsverwaltung durchgeführt wird, wobei Daten vorbereitet werden, bevor sie neu übertragen werden. Die Vorbereitung kann, insbesondere, Kanalausgleich und Kanalanpassung umfassen. Dazu wird vorzugsweise Zuflucht genommen zu einer vorher stattfindenden Kanalanalyse.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich weiterhin auf eine Anordnung zur Datenübertragung in einem Versorgungsnetzwerk (Versorgungsleitungskommunikation), wobei die Anordnung einen Empfänger aufweist zum Empfangen von Daten, die über eine erste Phasenleitung des Versorgungsnetzwerkes übertragen werden, und einen Sender zum Senden von Daten über eine zweite Phasenleitung des Versorgungsnetzwerkes. Die Anordnung weist das Kennzeichen auf, dass die erste und die zweite Phasenleitung verschiedene Leitungen sind. Dies bedeutet, dass die über die erste Phasenleitung übertragenen und von dem Empfänger empfangenen Daten mit Hilfe der Anordnung über den Sender zu einer anderen (zweiten) Phasenleitung weitergeleitet werden können, so dass die Anordnung im Kontext des oben erklärten Verfahrens eine Kopplung der verschiedenen Phasenleitungen bewerkstelligt.
Die Anordnung umfasst dazu vorzugsweise einen Empfänger und einen Sender für jede Phasenleitung des Versorgungsnetzwerkes, wobei alle Empfänger und Sender durch eine Steuereinheit der Anordnung miteinander gekoppelt werden. Auf diese Weise ist es möglich, Daten von jeder beliebigen Phasenleitung zu empfangen und diese Daten wenigstens zu jeder anderen Phasenleitung weiter zu leiten.
Die Anordnung und/oder die Steuereinheit derselben kann auch derart aufgesetzt werden, dass die Anordnung ein Verfahren der oben erläuterten Art durchführen kann. Das bedeutet, dass sie insbesondere die Funktionen des erläuterten Standard-Repeaters, eines adaptiven Repeaters, eines intelligenten Repeaters und/oder Leitungsverwaltung durchführen kann.
Weiterhin kann die Anordnung vorzugsweise eine (Bulk) Speicheranordnung aufweisen zur einstweiligen Speicherung von Daten, die über die Phasenleitungen des Versorgungsnetzwerkes übertragen worden sind. Mit Hilfe dieser Speicheranordnung ist es dann möglich, mit einer geeigneten Programmierung der Steuereinheit der Anordnung, dass die Anordnung zentral arbeitet um Bereitschaftsfunktionen für alle Geräte zu unternehmen, die mit dem Versorgungsnetzwerk verbunden sind, so dass diese Geräte völlig abgeschaltet werden können.
Weiterhin kann die Anordnung mit zusätzlichen Sende- und Empfangsmodulen versehen werden, die eine Verbindung und Kommunikation mit anderen Übertragungsmethoden und -netzwerken ermöglichen. Auf diese Weise kann die Anordnung als ein universelles oder adapatives Kopplungsmodul zwischen verschiedenen Übertragungsnetzwerken wirksam sein.
Weiterhin kann die Anordnung mit einem zusätzlichen Netzwerkfilter versehen sein, damit die Trennung eines "Heimnetzwerkes" von einem "Zugriffsnetzwerk" verbessert wird, was, beispielsweise, den Zugriff auf das Internet gewährleistet, und wodurch die mögliche Datenrate im Haus gesteigert wird. Dadurch kann ein weiterer Sender und Empfänger vorzugsweise an der Zugriffsseite integriert werden, und selektierte Daten können um das Filter herum geleitet werden.
Die vorliegende Erfindung wird weiterhin anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher beschrieben, auf das sich aber die vorliegende Erfindung nicht beschränkt.
Die Figur zeigt schematisch die Struktur einer Versorgungsleitungskommunikation mit einer Anordnung nach der vorliegenden Erfindung zur Kopplung verschiedener Phasenleitungen.
Der obere Teil der Figur zeigt ein Heimnetzwerk auf Basis einer Versorgungsleitungskommunikation, wobei mehrere Geräte 20–25 mit den drei Phasenleitungen 11, 12 und 13 einer Versorgungsleitung 1- verbunden sind. Diese Geräte können beispielsweise ein Fernseher 20, ein Videorecorder 21 und ein Videorecorder mit einer Festplatte (HD) 22 an einer ersten Phasenleitung 11, ein PC 23 an einer zweiten Phasenleitung 12 und eine Waschmaschine 24 und ein weiteres Gerät 25 an einer dritten Phasenleitung 13 sein, In einer Konfiguration dieser Art können Kommunikationsprobleme zwischen zwei Geräten (wie dem Videorecorder 21 und dem PC 23), die mit verschiedenen Phasenleitungen 11, 12 verbunden sind, auftreten.
Um dieses Problem zu lösen ist nach der vorliegenden Erfindung mit den Phasenleitungen 11, 12 und 13 ein Repeater 1 verbunden, wobei der Repeater 1 Vorzugsweise an einer zentralen Stelle in dem Zählerschrank 6 oder in einem Verteilungskasten untergebracht wird. Die einzig wichtige Erwägung aber ist, dass der Repeater 1 an einer Stelle vorgesehen werden kann, wo es Zugriff auf alle Phasen des Versorgungsnetzwerkes gibt, die in dem Gebäude oder in der Wohnung verwendet werden, wie der Küchenherdverbindung, die in nahezu jeder Wohnung vorhanden ist.
Für jede der Phasenleitungen 11, 12, 13 umfasst der Repeater einen Versorgungstransceiver 3, 4, 5, die je einen Empfänger zum Empfangen von Daten von einer Phasenleitung haben, und einen Sender zum Übertragen von Daten über (dieselbe) Phasenleitung. Wie dargestellt ist der Transceiver 3 mit der Phasenleitung 11 verbunden, der Transceiver 4 ist mit der Phasenleitung 12 verbunden und der Transceiver 5 ist mit der Phasenleitung 13 verbunden.
Weiterhin sind die drei Transceiver 3, 4, 5 mit einer Steuereinheit 2 gekoppelt. Die Steuereinheit 2 kann verschiedenartig entworfen sein, damit Funktionen verschie dener Komplexität verwirklicht werden können. In dem einfachsten Fall, als Standard-Repeater, kann er auf einheitliche Weise das Signal, das von der einen Leitung, beispielsweise von der Phasenleitung 11 empfangen worden ist, zu allen Phasenleitungen 11, 12, 13 weiterleiten. Im Falle aber, dass er als adaptiver Repeater wirksam ist, wird das aufbereitete Signal nur zu denjenigen Phasenleitungen weiter geleitet, in denen das ursprüngliche Signal schwach war, d.h. wo wahrscheinlich kein Empfang war. Im Falle von Betrieb als intelligenter Repeater analysiert die Steuereinheit 2 zusätzlich auf Basis der assoziierten Reaktionssignale, mit welchen Phasenleitungen welche Geräte verbunden werden. Die neu übertragene Information wird danach nur jeweils über diejenigen Leitungen übertragen, in denen die spezielle Adresse sich befindet. Zum Schluss kann im Falle von Leitungsverwaltung der Repeater 1 auch gleichzeitig die Funktion von Kanalanalyse annehmen und, womöglich und wo erforderlich, die Funktion der Kompensation und Anpassung.
Die zentrale Anordnung des Repeaters 1 löst zugleich die Probleme der Dämpfung, der Phasenkopplung und des Rauschabstandes. Durch Nachrüstung bestehender Installationen mit einem Repeater 1 können höchste Zuverlässigkeit und hohe Datenraten gewährleistet werden, sogar in Problemfällen.

1: Repeater nach der vorliegenden Erfindung
2: Steuereinheit
3, 4, 5: Versorgungsleitungstransceiver
6: Zählerkasten
10: Versorgungsleitung
11, 12, 13: Phasenleitungen
20: Fernseher
21: Videorecorder
22: HD-Videorecorder
23: PC
24: Waschmaschine
25: Gerät

Claims

Verfahren zur Datenübertragung in einem Versorgungsnetzwerk, wobei über eine bestimmte Phasenleitung (11) des Versorgungsnetzwerkes übertragene Daten empfangen und danach neu übertragen werden, und die Daten über wenigstens eine Phasenleitung (12, 13), die anders ist als die Phasenleitung (11) neu übertragen werden, dadurch gekennzeichnet, dass die Daten über die Phasenleitungen (11–13) übertragen werden, in denen die ursprüngliche Signalstärke unterhalb eines Schwellenwertes liegt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Daten über alle Phasenleitungen (11–13) übertragen werden.
Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Daten nur über die Phasenleitungen (11–13) übertragen werden, mit denen die Adressen (20–25) der Daten verbunden sind.
Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine Vorbereitung, insbesondere ein Kanalausgleich und eine Kanalanpassung, vor der Neuübertragung durchgeführt wird.
Anordnung (1) zur Datenübertragung in einem Versorgungsnetzwerk, mit einem Empfänger (3–5) zum Empfangen über eine erste Phasenleitung (11–13) des Versorgungsnetzwerkes übertragener Daten, und einem Sender (3–5) zum Aussenden von Daten über eine zweite Phasenleitung (12–13) des Versorgungsnetzwerkes, wobei die erste und die zweite Phasenleitung anders sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Anordnung dazu vorgesehen ist, die Daten über die Phasenleitungen (11–13), in denen die ursprüngliche Signalstärke unterhalb eines Schwellenwertes liegt, übertragen werden.
Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass diese einen Empfänger und einen Sender (3–5) für jede Phasenleitung (11–13) des Versorgungs netzwerkes aufweist, und dass alle Empfänger und Sender mit Hilfe einer Steuereinheit (2) miteinander gekoppelt sind.
Anordnung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass diese eine Speicheranordnung zur zeitweiligen Speicherung über die Phasenleitungen (11–13) des Versorgungsnetzwerkes übertragener Daten aufweist.
Anordnung nach wenigstens einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass diese mit zusätzlichen Sende- und Empfangsmodulen zur Verbindung mit anderen Netzwerken mit anderen Übertragungsverfahren versehen ist.
Anordnung nach wenigstens einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass diese mit einem zusätzlichen Netzwerkfilter zum Trennen einen Eigennetzwerkes von einem externen Netzwerk versehen ist, wobei ein weiterer Sender und Empfänger vorzugsweise an der externen Seite integriert sind und selektierte Daten an dem Filter entlang geleitet werden.