DE69212732T2

DE69212732T2 - Verfahren und System zum Übertragen von Nachrichten und Steuerdaten in einem Hausnetz

Info

Publication number: DE69212732T2
Application number: DE69212732T
Authority: DE
Inventors: Van Suu Maurice Le
Original assignee: SGS Thomson Microelectronics SA
Current assignee: STMicroelectronics SA
Priority date: 1991-06-24
Filing date: 1992-06-23
Publication date: 1996-12-05
Anticipated expiration: 2012-06-24
Also published as: US5410292A; FR2678084B1; JPH05191412A; EP0520876B1; DE69212732D1; FR2678084A1; EP0520876A1; DE520876T1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Übertragen von Nachrichten und Befehlen in einer Wohnung oder einem Gebäude. Sie zielt außerdem auf ein System für dessen Ausführung und dessen Anwendung auf eine automatisierte Verwaltungsanlage einer Hausanlage.
Unter Gebäude wird jede Konstruktion oder jede Gesamtheit von Konstruktionen verstanden, die dazu vorgesehen ist, Wohnungen und/oder Bereiche mit kommerzieller oder beruflicher Nutzung zu enthalten.
Die beträchtliche Entwicklung von Automatisierungsprojekten der Wohnung und allgemeiner des häuslichen Bereichs hat. die. Entwurfsingenieure dieser Projekte dazu geführt, das Problem der Übertragung von Nachrichten und Befehlen zwischen den verschiedenen Komponenten einer Hausanlage zu stellen.
Es sind bereits mehrere Bus-Übertragungskonzepte entwikkelt worden, insbesondere die Konzepte BATI BUS und EIBUS, die als Übertragungskanal für die Beförderung von Nachrichten von einem Punkt zu einem anderen ein Paar von verdrillten Drähten verwenden.
Dieser Bustyp erfordert die Installation von spezifischen Kabeln, um die Verbindungen zwischen mehreren Geräten sicherzustellen, was zu hohen Infrastrukturkosten führt, sobald zahlreiche Anlagen vorgesehen sind oder sobald ein oder mehrere Geräte in einem Haussystem verschoben werden müssen. Diese Busse zielen im wesentlichen auf neue Gebäude, die integriert sind und hauptsächlich Dienstleistungsaktivitäten dienen.
Es sind auch Verfahren zum Übertragen von Nachrichten und Befehlen durch Trägerströme bekannt, die Nachrichten in das einphasige oder dreiphasige Stromnetz einer Wohnung mittels wohlbekannter und weitverbreiteter Modulationstechniken einspeisen. Es kann die Anwendung von Trägerströmen für die Fernsteuerungsrelais der Energieversorgungsunternehmen Frankreichs erwähnt werden, die zwei verschiedene Modulationsfrequenzen (175/188 Hz) verwenden.
Die Patentanmeldung WO-A8 606 890 beschreibt ein Steuersystem zur Stromeinspeisung über das Schicken von Nachrichten auf dem Versorgungsnetz ausgehend von einer Steuereinrichtung mit einer gegebenen, einzigen Übertragungsgeschwindigkeit.
Vor noch kürzerer Zeit hat die Notwendigkeit, eine Übertragungsnorm für Trägerströme in der Wohnung festzulegen, dazu geführt, den Modulationstyp, die Übertragungsgeschwindigkeit und die Spektralbreite einer solchen Übertragung zu definieren und ein zugehöriges Protokoll vorzuschlagen, das eine Struktur von Rahmen spezifiziert, die in ein Haushaltsstromnetz eingespeist werden, an dem sämtliche Geräte angeschlossen ist, die ebenso viele Kommunikationsstationen bilden. Unter Rahmen wird eine Folge von binären Elementen oder Bits verstanden, die eine kohärente Gesamtheit von codierten Nachrichten darstellen.
Daher erhält eine derzeit vorgeschlagene Rahmenstruktur:
- eine Präambel (16 Bits) für die Synchronisation der Stationen
- einen Vorsatz (16 Bits), der jeder Nutznachricht vorhergeht;
- eine Adresse (28 Bits), die jeder Steuernachricht vorhergeht;
- eine Wechselfolge aus einem Übertragungssteuercode des Typs CRC und aus Daten.
Ein solches Protokoll weist indessen, obwohl es die effektive Übertragung von digitalen Nachrichten auf dem Netz, mit dem eine Wohnung ausgerüstet ist; ermöglicht, den Nachteil auf, daß es verhältnismäßig komplex und zu allgemein ist, indem es global sämtliche Geräte einbezieht, die von einer Übertragung innerhalb der Wohnung betroffen sind. Daraus ergeben sich am Ende Schwierigkeiten bei der praktischen Ausführung und Verwaltung der Übertragungen zwischen den Geräten von wesentlich verschiedener Natur innerhalb desselben Netzes.
Insbesondere ermöglicht ein solches Protokoll in diesem Stadium nicht, verschiedene Übertragungsgeschwindigkeiten je nach Gerätetyp in Betracht zu ziehen, was notwendigerweise zur Verwendung eines Nachrichtendurchsatzes führt, der durch das langsamste Gerät vorgegeben ist, und somit zu Leistungen, die angesichts der Kosten des Übertragungssystems als unzureichend angesehen werden können.
Das Ziel der vorliegenden Erfindung ist, diese Nachteile zu beseitigen, indem sie ein Verfahren zum Übertragen von Nachrichten und Befehlen innerhalb einer Wohnung zwischen mehreren elektrischen Geräten vorschlägt, welche mit einem Stromversorgungsnetz verbunden sind, über das diese Wohnung versorgt wird, indem in das Versorgungsnetz Trägerströme eingespeist werden, die die Nachrichten und Befehle transportieren.
Gemäß der Erfindung enthält das Verfahren ein hierarchisiertes Übertragungsprotokoll zwischen einerseits Geräten, die Master-Kommunikationsstationen bilden, die für das Senden von Nachrichten ausgerüstet sind, und andererseits Geräten, die Master-Slave-Kommunikationsstationen bilden, die für den Empfang von von Master-Stationen ausgegebenen Nachrichten und für das Senden von Nachrichten zu Gerätegruppen ausgerüstet sind, die Slave- Stationen bilden, die für den Empfang von Befehlen oder Anweisungen ausgerüstet sind, die von einer oder mehreren der Master-Slave-Stationen ausgegeben werden, wobei dieses Übertragungsprotokoll für jede Übertragungssituation zwischen Stationen ähnlicher oder verschiedener Art Übertragungsparameter, insbesondere eine Geschwindigkeit der digitalen Übertragung, definiert, die in Abhängigkeit von den Stationen bestimmt werden.
Daher sind bei dem Verfahren gemäß der Erfindung die elektrischen Geräte in der Weise organisiert daß eine globale Übertragungsstrategie zu einer Optimierung des Flusses der ausgetauschten Nachrichten führt. Anstatt nämlich der Gruppe von Geräten einen äquivalenten Status zuzuweisen und eine gleichmäßige Geschwindigkeit für die digitale Übertragung zu definieren, werden physikalische Schichten mit unterschiedlichen Hierarchien vorgesehen, ferner sind in jeder Schicht spezifische Übertragungsparameter vorgesehen. Es handelt sich somit darum, die bestimmten Familien von elektrischen Geräten eigentümlichen Eigenschaften zu berücksichtigen, insbesondere was die Geschwindigkeit der digitalen Übertragung anbelangt, und für jedes Gerät die Möglichkeit vorzuschlagen, eine Strategie zu entwickeln, die für seine Familie von Produkten eigentümlich ist, welche in einer Hausanlage gesteuert werden sollen, wobei der "Brückenkopf" seiner Produktfamilie durch eine oder mehrere Master-Slave- Stationen gebildet sein kann.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung gestattet das hierarchisierte Übertragungsprotokoll den Nachrichtenaustausch zwischen einerseits mindestens einer der Master-Stationen und andererseits außerhalb der Wohnung liegenden Geräten über ein Übertragungsglied, wobei dieser Austausch gemäß einem externen Übertragungs protokoll ausgeführt werden kann, das vom hierarchisierten Übertragungsprotokoll verschieden ist. Dieses Merkmal ermöglicht einer Hausanlage, mit der äußeren Umgebung zu kommunizieren, indem ein externes Übertragungsprotokoll zwischen mehreren Wohneinheiten und zwischen einer Wohnung und einem beliebigen Kommunikationsnetz ausgeführt wird; dieser Kommunikationstyp durchläuft notwendig eine Master-Station, wodurch eine Verwaltung der Nachrichtenflüsse und eine wirksame Umverteilung der Nachrichten, die für jede Gerätefamilie bestimmt sind, sichergestellt sind.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung werden die Informationen im Rahmen des hierarchisierten Übertragungsprotokolls in Form eines Rahmens aus einer Gruppe von Feldern übertragen, wovon jedes aus einer codierten Folge mit einer festgelegten Anzahl von Bits gebildet ist, wobei eines dieser Felder ein die folgenden Informationen umfassendes Identifikationsfeld ist:
- Adresse der Wohnung,
- Adresse der angesprochenen Station in der Wohnung und
- Art der Station.
Das Identifikationsfeld, das von der Erfindung vorgeschlagen wird, läßt viele verschiedene Weisen der Auswahl von Stationen zu, die von einer gegebenen Nachricht betroffen sind. Insbesondere ist es mittels bekannter Maskierungstechniken möglich, eine Befehlsnachricht sehr einfach an eine Gruppe von Slave-Stationen zu leiten.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist das System zum Übertragen von Nachrichten und Befehlen in einer Wohnung, das das Verfahren gemäß der Erfindung ausführt, dadurch gekennzeichnet, daß es enthält:
- Master-Kommunikationsstationen, die sich in einer ersten Gruppe von Geräten befinden und so beschaffen sind, daß sie Nachrichten und Befehle erzeugen und in das Stromversorgungsnetz senden,
- Master-Slave-Kommunikationsstationen, die sich in einer zweiten Gruppe von Geräten befinden und so beschaffen sind, daß sie Befehle von den Master- Stationen empfangen und ausführen sowie Befehle erzeugen und in das Stromnetz zu
- einer dritten Gruppe von Geräten senden, die Slave- Kommunikationsstationen aufweist, die für den Empfang und die Ausführung der Befehle der Master-Slave- Stationen und für das Senden von Nachrichten über ihren Zustand ausgerüstet sind, und daß jeder definierten Familie von Geräten eine Gruppe von spezifizischen Übertragungsparametern, insbesondere eine Übertragungsgeschwindigkeit, zugeordnet ist.
Weitere Besonderheiten und Vorteile der Erfindung werden deutlich in der folgenden Beschreibung. In den beigefügten Zeichnungen, die anhand eines nichtbeschränkenden Beispiels gegeben sind:
- ist Fig. 1 ein vereinfachtes Schema eines Übertragungssystems gemäß der Erfindung,
- ist Fig. 2 ein Blockschaltbild, das die hierarchische Struktur des Übertragungsverfahrens gemäß der Erfindung veranschaulicht,
- ist Fig. 3 eine Ansicht, die Beispiele von Geräten zeigt, die von einem Übertragungssystem gemäß der Erfindung gesteuert werden können,
- veranschaulicht Fig. 4 die Struktur eines Rahmens, der mit dem Verfahren gemäß der Erfindung erzeugt wird,
- ist Fig. 5 ein Flußdiagramm eines Abhörablaufs, der in dem Verfahren gemäß der Erfindung ausgeführt wird,
- ist Fig. 6 ein Flußdiagramm eines elementaren Sendeablaufs, der in dem Verfahren gemäß der Erfindung ausgeführt wird.
Nun wird mit Bezug auf die Fig. 1 bis 6 eine bevorzugte Ausführungsform des Übertragungssystems gemäß der Erfindung gleichzeitig mit dem Verfahren, das in diesem System ausgeführt wird, beschrieben.
Ein Haushalts-Übertragungssystem 1 gemäß der Erfindung ist durch das Blockschaltbild von Fig. 1 anhand funktionaler Module veranschaulicht.
Eine Master-Station M, Master-Slave-Stationen ME1 und ME2 sowie Slave-Stationen E1, E2 sind sämtlich mit dem Stromnetz S einer Wohnung verbunden, wobei dieses Stromnetz S zwei Leitungen enthält, die eine einphasige (Phase- Neutralleiter) oder dreiphasige (Phase-Phase) Installation bilden.
Die Master-Station M enthält ein Protokoll-Steuermodul (CP), ein Mikroprozessormodul MP, eine Leitungs- Befehlsschaltung DL und eine Leistungs-Befehlsschaltung DP sowie eine Modulator-Demodulator-Schaltung MO, die die Übertragung von Nachrichten zwischen der Master-Station M und einem Telephonnetz R ermöglicht und mit einem Telephon TE verbunden ist.
Die Master-Station M ist über den Mikroprozessor MP mit einem zu steuernden Element OC verbunden. Das zu steuernde Element OC kann sämtliche Arten von Haushaltsvorrichtungen, beispielsweise eine Klimaanlage oder ein Fernalarmsystem repräsentieren.
Die Leitungs-Steuerschaltungen DL und die Leistungs- Steuerschaltungen DP sind direkt mit dem Stromnetz S verbunden, das erstere in einem bidirektionalen Modus und das letztere in einem unidirektionalen Modus, und ermöglichen eine Energienentnahme aus dem Stromnetz S. Die Leitungs-Steuerschaltung DL ist für die Übertragung von Informationen auf dem Stromnetz S vorgesehen, während die Leistungs-Steuerschaltung DP für die Steuerung der vom Stromnetz S entnommenen Energie und für die Versorgung der Master-Station M vorgesehen ist.
Jede Leitungs-Steuerschaltung DL ist mit Sperr- und Resonanzfiltern ausgerüstet, die eine perfekte Isolation zwischen den Gerätegruppen ermöglichen. Die Resonanzschaltungen begünstigen in jeder Gruppe die Rückgewinnung der Nachricht. Sie sind gemäß Übertragungstechniken verwirklicht, die insbesondere im Gebiet der Eisenbahnen wohlbekannt sind.
Außerdem sind Sperr- und Resonanzfilter FR an geeigneten Punkten des Stromversorgungsnetzes S angeordnet, um eine Isolation zwischen Gerätegruppen F, F', siehe Fig. 3, sicherzustellen und insbesondere ein gleichzeitiges Vorhandensein mehrerer Übertragungsbetriebsarten auf dem Netz, beispielsweise Modulationen des Typs ASK oder des Typs FSK, zu ermöglichen.
Beispielsweise können für ein einphasiges Stromversorgungsnetz Filter entweder zwischen der Phase und dem Neutralleiter oder zwischen den zwei Phasen angeordnet werden.
Die Master-Slave-Station ME1 enthält ebenfalls ein Protokoll-Steuermodul CP, ein Mikroprozessor- oder Mikrocontroller-Modul µP, Leistungs-Steuerschaltungen DP und Leitungs-Steuerschaltungen DL, die jeweils einerseitsmit dem Stromnetz S und andererseits mit dem Mikroprozessor- Modul uP bzw. mit dem Protokoll-Steuermodul CP, der mit einem Oszillator OS versehen sein kann, verbunden sind.
Die Leistungs-Steuerschaltung stellt die Steuerung der an ein Steuerelement OC3 gelieferten elektrischen Energie sicher, wobei das Steuerelement OC3 beispielsweise ein Betätigungselement oder ein beliebiges Haushaltsgerät sein kann. Es empfängt die Nachrichten, die von der Master-Station M auf das Stromnetz S gesendet werden.
In einer anderen Ausführungsform der Master-Slave-Station ME2 sind das Protokoll-Steuermodul und das Mikroprozessor-Modul in einer einzigen integrierten Schaltung CI gruppiert und steuern die Versorgung eines Steuerelements OC3 über die Leistungs-Steuerschaltung DP.
Es ist anzumerken, daß die Master-Slave-Stationen ME1, ME2 so beschaffen sind, daß sie Befehlsnachrichten an die Slave-Stationen senden.
Jede Slave-Station E1, E2 enthält eine Protokoll- Steuerschaltung CL, die mit dem Stromnetz S über eine Leitungs-Steuerschaltung DL1, DL2 verbunden ist, und einen Leistungskommutator TP, der einerseits mit dem Stromnetz S und andererseits mit einem zu steuernden Element OC1, OC2 verbunden ist und durch Signale gesteuert wird, die von der Protokoll-Steuerschaltung CL ausgegeben werden.
Die Slave-Stationen E1, E2 können nur Nachrichten empfangen, die durch das Stromnetz S laufen, und/oder in den empfangenen Rahmen eine Rückkehrnachricht einfügen. Beispielsweise könnte eine Slave-Station, die einen elektrischen Türöffner steuert, der Master-Slave-Station, von der sie abhängt, den Zustand des Schließhakens (geschlossen oder geöffnet) melden. Diese Nachricht, die von der Slave-Station gesendet wird, kann eine Nachricht für die Erkennung ihres einwandfreien Funktionszustands oder ihres Vorhandenseins oder aber der Ausführung einer Anweisung bilden.
Die hierarchisierte Struktur 10 des Übertragungssystems gemäß der Erfindung ist vereinfacht in Fig. 2 gezeigt, in der die möglichen Übertragungen zwischen den verschiedenen Stationen und der Nachrichtenaustausch zwischen diesen Stationen dargestellt sind, während die physikalischen Verbindungen, die keinesfalls direkt zwischen den Stationen verlaufen, nicht dargestellt sind, weil das Stromnetz S den einzigen physikalischen Träger für die zwischen den Stationen ausgetauschten Nachrichten bildet.
Beispielsweise enthält die dargestellte Struktur zwei Master-Stationen Ma, Mb in der Wohnung, wobei eine der Stationen mit einem äußeren Kommunikationsnetz über eine Modulations/Demodulations-Einheit MO verbunden ist und die andere mit den äußeren Kommunikationssystemen (nicht gezeigt) über eine Sende/Empfangs-Einheit ER, beispielsweise des HF-Typs (Hochfrequenz) in Verbindung steht.
Die zwei Master-Stationen Ma, Mb bilden die erste Schicht des Systems, während die zweite Schicht des Systems aus Master-Slave-Stationen MEa1, MEa2 und MEb1 und MEb2 gebildet ist, die untereinander, mit der Master-Station Ma, Mb, von der jede abhängt, und mit einer Gruppe von Slave-Stationen E1, E2, E3, E4, die von jeder Master- Slave-Station abhängen und die die dritte Schicht des Systems bilden, kommunizieren können.
Jeder Master-Station Ma, Mb ist eine Gruppe von Master- Slave-Stationen MEa1, MEa2; MEb1, MEb2 zugeordnet, wobei jede Master-Slave-Station eine Gruppe von Slave-Stationen steuern kann, die auch von einer anderen Master-Slave- Station ME gesteuert werden kann.
Es ist auf den bidirektionalen Charakter der Kommunikationen einerseits zwischen den Master-Stationen und andererseits zwischen den Master-Stationen und den Master-Slave-Stationen sowie auf die intrinsisch unidirektionale Natur der Kommunikationen zwischen den Master- Slave-Stationen und den Slave-Stationen (im Sinne des ausschließlichen Sendens von Befehlen) hinzuweisen.
Außerdem können die herkömmlichen Modulationstechniken von Trägerströmen problemlos verwendet werden, insbesondere die Modulationen des Typs FSK oder ASK.
Konkret ist jede Station durch eine Schaltung gebildet, deren Struktur und Komplexität von der Art der Station abhängt, die sich entweder direkt in zu steuernden Geräten oder aber in spezifischen Programmodulen oder aber in einer Station zum Steuern des Hausübertragungssystems gemäß der Erfindung befindet.
Bezugnehmend auf Fig. 3 enthält somit das Übertragungssystem 2 eine Steuerstation PC, in die eine Master-Station M integriert ist und die einerseits über einen genormten Stecker FS mit dem Stromnetz S, beispielsweise dem einphasigen Stromnetz, und andererseits über einem Telephonstecker FT mit dem Telephonnetz verbunden werden kann, wobei die Strom- und Telephonstecker FS bzw. FT dazu vorgesehen sind, in entsprechende Stromsteckdosen PS bzw. Telephonsteckdosen PT gesteckt zu werden, die mit dem Stromversorgungsnetz S bzw. mit einem (nicht gezeigten) Telephonnetz verbunden sind.
In Fig. 3 sind außerdem eine Familie F von Geräten, die für die Klimatisierung der Wohnung bestimmt sind, eine Familie F' von Alarm- und Sicherheitsgeräten sowie eine Familie F" von Elektro-Haushaltsgeräten, die beispielsweise einen Mikrowellenherd 11, eine Kaffeemaschine 10 und eine Waschmaschine 12 umfassen, gezeigt.
Jede Gerätefamilie F, F', F" enthält eine Master-Slave- Station ME, ME', ME", die in einer Steuer- und Programmierungsstation M, M' enthalten sein kann.
Jedes Klimatisierungselement R&sub1;, R&sub2;, R&sub3; ist mit dem Stromnetz S verbunden und enthält eine Slave-Station E&sub1;, E&sub2;, E&sub3;, die in der in Fig. 1 beschriebenen Weise angeordnet sind. Beispielsweise sind gemauerte Konvektionsöfen R&sub1;, R&sub2; sowie ein bewegliches Heizgerät R&sub3; dargestellt.
Die Familie F' von Alarmgeräten enthält eine Steuer- und Programmierungs station M', die die Master-Slave-Station ME' enthält, eine Gruppe von elektrischen Schließhaken oder Schlössern 6, die die Slave-Stationen E&sub6; enthalten, eine Radar-Erfassungsvorrichtung 5, die eine Slave- Station E5 enthält, Beleuchtungsvorrichtungen wie etwa eine Nachttischlampe 4, die in ihrem Stecker eine eine Slave-Station E4 bildende Schaltung aufweist, und eine Außenbeleuchtung 3, in die ebenfalls eine Slave-Station E&sub3; integriert ist.
Es ist anzumerken, daß jede Gerätefamilie, die Stationen des Slave-Typs oder des Master-Slave-Typs definiert, kraft des Vorhandenseins der Resonanz- und Sperrfilter eine ihr eigentümliche Übertragungsgeschwindigkeit aufweisen kann. Beispielsweise können die Übertragungsgeschwindigkeiten zwischen 2400 Baud und 300 Baud gewählt sein. Hierzu definiert das Protokoll für jede Übertragungssituation zwischen den Stationen ähnlichen oder unterschiedlichen Typs Übertragungsparameter insbesondere eine Geschwindigkeit der digitalen Übertragung, die in Abhängigkeit von Stationen festgelegt werden.
Die Organisation der Gesamtheit der aütomatisierten Geräte einer Wohnung in Familien oder Gruppen von Geräten, die einer spezifischen Funktion dienen, ermöglicht eine bessere Verwaltung des Haussystems, mit dem diese Wohnung ausgerüstet ist. Die Übertragung von Nachrichten und von Befehlen auf dem bereits vorhandenen physikalischen Träger, der durch das Stromnetz gebildet ist, führt in Kombination mit der hierarchisierten Organisation, die eben beschrieben worden ist, zu einem leistungsfähigen und einfach erweiterbaren Haushaltskommunikationssystem.
Darüber hinaus bietet die Verwirklichung eines solchen Systems den Konstrukteuren von Geräten, die dazu vorgesehen sind, einen Teil einer Hausanlage zu bilden, die Möglichkeit, kohärente Bereiche von Produkten zu entwikkeln, die direkt über Schnittstellen an das Stromnetz angeschlossen werden können.
Bezugnehmend auf Fig. 4 enthält jeder übertragene Rahmen eine Präambel P und die im folgenden angegebene Folge von Feldern:
- Identifikationsfeld CI
- Kontrollfeld CC
- Datenbegrenzungsfeld CL
- Datenfeld CD
- Codierungsfeld CRC
- Datenendefeld CFD
- Wiedererkennungsfeld CACK
- Rahmenendefeld CT.
Das Identifikationsfeld CI enthält seinerseits:
- eine Adresse des Hauses ADM
- eine Adresse der Station im Haus ADS
- einen Zugriffscode CA
- einen den Typ der Station repräsentierenden Code TS.
In einem Haushaltssystem, in dem das erfindungsgemäße Verfahren ausgeführt wird, etwa dasjenige, das in den Fig. 1 und 3 beschrieben worden ist, befindet sich jede Master-Slave-Station oder jede Slave-Station ständig in der Situation des Abhörens des Stromnetzes, wie durch das Flußdiagramm von Fig. 5 veranschaulicht ist.
Sobald auf dem Stromnetz das Vorhandensein eines überlagerten Rahmens erfaßt wird, erfolgt eine Erfassung des Adressenfeldes ADM. Falls diese Adresse genau die Adresse des Hauses ist, in der sich die abhörende Station befindet, erfolgt eine Erfassung des Adressenfeldes der Station ADS mit dem Ziel der Erfassung eines Befehls, der für die hörende Station bestimmt ist. Falls dies der Fall ist, erfolgt eine Erfassung des Zugriffscodes CA, die die Sicherung der Übertragung einer Anweisung an das Gerät sicherstellt. Die folgende Erfassung des Typs der Station ist eine zusätzliche Identifizierungsprozedur.
Am Ende der Verarbeitung des Identifikationsfeldes führt die Analyse des Befehisfeldes CC und des Datenfeldes CD zur Ausführung der befohlenen Aufgabe. Nach dem Empfang des Erkennungsfeldes CACK ist die Übertragung des Rahmens beendet.
In dem erfindungsgemäßen Verfahren stellen die Stationen des Systems, die so beschaffen sind, daß sie Rahmen und allgemeiner Nachrichten auf dem Stromnetz senden, d. h. die Master-Stationen und die Master-Slave-Stationen, das Senden dieser Nachrichten gemäß einer Prozedur sicher, die eine Kollisionserfassung beinhaltet, wie in Fig. 6 gezeigt ist.
Nach einer anfänglichen Initialisierungsstufe wird jedes Bit des Rahmens in das Stromnetz gesendet, wobei sein Echo empfangen wird und mit dem gesendeten Bit verglichen wird, bis sämtliche Bits des Rahmens gesendet sind. Wenn die Anzahl der Folgen, die der Gesamtzahl der Bits des Rahmens entspricht, gezählt worden ist, erfolgt eine Stufe des Sendens des Rahmenendes. Falls der Vergleich eine Differenz zwischen dem gesendeten Bit und dem als Echo empfangenen Bit ergibt, wird eine Stufe der Verwaltung der in dieser Weise erfaßten Kollision ausgeführt. Sie führt zu einem Abhören während einer vorgegebenen Verzögerungszeit, die die Erfassung des Belastungszustands des Stromnetzes ermöglicht. Wenn die Leitung wieder frei ist, erfolgt ein neues Senden des Rahmens.
Die Kollisionsverwaltung, die in dem Übertragungsverfahren gemäß der Erfindung ausgeführt wird, bildet den Gegenstand einer Patentanmeldung, die gemeinsam und gleichzeitig mit der vorliegenden Anmeldung eingereicht worden ist.
Als Beispiel einer häuslichen Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann ein Tagesprogramm angegeben werden, das die folgenden Abläufe enthält:
a) Verriegeln von Türen
b) Überwachen eines Alarmsystems
c) Verringern der Heizleistung
d) Ablesen des Brennstoffverbrauchs
e) Empfangen eines Telephonanrufs
f) Einschalten eines Geräts.
Die obengenannten Abläufe a, b, c und d werden durch spezifische Master-Slave-Stationen geleitet. Der Empfang und die Verarbeitung von Telephonanrufen erfolgt durch die Master-Station, die mit einem Modem verbunden ist.
Jedes elektrische Schloß bildet eine Slave-Station. Gleiches gilt für jeden Aufnehmer des Alarmsystems, für die verschiedenen Elemente des Heizsystems und für sämtliche oder einige der zu steuernden Haushaltsgeräte.
Befehle können selbstverständlich an Master-Slave- Stationen über Infrarot- oder Hochfrequenzwege übertragen werden.
Selbstverständlich ist die Erfindung nicht auf die beschriebenen Beispiele eingeschränkt, außerdem können an diesen Beispielen viele Abwandlungen vorgenommen werden, ohne vom Rahmen der Erfindung abzuweichen.
Somit können andere Modulationstypen als die aktuellen Modulationen von Trägerströmen des Typs FSK oder ASK in Betracht gezogen werden, beispielsweise Modulationen des Typs DPSK.
Außerdem kann die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens auf die Verwaltung von Nachrichten in Betracht gezogen werden, welche für die Kunden einer Verkaufszone bestimmt sind, insbesondere für die Aktualisierung von Nachrichten in den Wirkungsbereichen der Verkaufsflächen.

Claims

1. Verfahren zum Übertragen von Nachrichten und Befehlen in einer Wohnung oder einem Gebäude zwischen mehreren elektrischen Geräten (M, ME1, ME2, E1, E2), die mit einem Stromversorgungsnetz (5) verbunden sind, mit dem diese Wohnung ausgestattet ist, durch Einspeisen von die Nachrichten und Befehle befördernden Trägerströmen in das Stromversorgungsnetz (5), gekennzeichnet durch ein hierarchisiertes Übertragungsprotokoll zwischen einerseits Geräten, die Master-Kommunikationsstationen (M) bilden, die für das Senden von Nachrichten ausgerüstet sind, und andererseits Geräten, die Master-Slave-Kommunikationsstationen (ME1, ME2) bilden, die für den Empfang von von Master-Stationen ausgegebenen Nachrichten und für das Senden von Nachrichten zu Gerätegruppen ausgerüstet sind, die Slave-Stationen (E1, E2) bilden, die für den Empfang von Befehlen oder Anweisungen ausgerüstet sind, die von einer oder mehreren der Master-Slave-Stationen (ME1, ME2) ausgegeben werden, wobei das hierarchisierte Übertragungsprotokoll für jede Übertragungssituation zwischen Stationen ähnlicher oder verschiedener Art Übertragungsparameter, insbesondere eine Geschwindigkeit der digitalen Übertragung, definiert, die in Abhängigkeit von den Stationen bestimmt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das hierarchisierte Übertragungsprotokoll den Nachrichtenaustausch zwischen einerseits mindestens einer der Master-Stationen (M) und andererseits außerhalb der Wohnung liegenden Geräten über ein Übertragungsglied (R) gestattet, wobei dieser Austausch gemäß einem externen Übertragungsprotokoll ausgeführt werden kann, das vom hierarchisierten Übertragungsprotokoll verschieden ist.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Nachrichten im Rahmen des hierarchisierten Übertragungsprotokolls in Form eines Rahmens (T) aus einer Gruppe von Feldern übertragen werden, wovon jedes aus einer codierten Folge mit einer festgelegten Anzahl von Bits (binäre Elemente) gebildet ist, wobei eines dieser Felder ein die folgenden Informationen umfassendes Identifikationsfeld (CI) ist:

- Adresse der Wohnung (ADM)

- Adresse der angesprochenen Station (ADS) in der Wohnung und

- Art der Station (TS)

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Identifikationsfeld außerdem eine Zugangscode-Information (CA) umfaßt.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß jede Station ständig in einen Zustand versetzt wird, in dem sie eine Folge von im Stromversorgungsnetz zirkulierenden Nachrichten mithört, wobei das Verfahren die folgenden Identifikationsschritte aufweist:

- Test der Rahmenerfassung durch Detektion einer Präambel,

- im Fall der Detektion einer Präambel Erfassung der Adresse (ADM) der durch die Übertragung angesprochenen Wohnung im Identifikationsfeld,

- im Fall der Identifizierung einer tatsächlich an das Haus adressierten Übertragung, zu dem die mithörende Station gehört, Erfassung der Adresse (ADS) der durch die Übertragung angesprochenen Station,

- im Fall der Identifizierung dieser Station Erfassung des Zugangscodes (CA) zu dieser Station und Identifizierung der Art der Station (TS),

- wobei diesen Identifikationsschritten ein Schritt folgt, bei dem nach Ablesen eines im Rahmen enthaltenen Kontrollfelds (CC) und eines Datenfelds (CD) die von der Station auszuführende Aufgabe ausgeführt wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Master- und Master-Slave- Stationen Nachrichten in einer Bit-für-Bit-Sendefolge senden, die folgende Schritte umfaßt:

- Senden eines Bits nach Codierung, Modulation und Einspeisung in das Stromversorgungsnetz,

- Empfangen des Echos und dessen Verarbeitung, um daraus ein empfangenes Bit abzuleiten,

- Vergleichen des gesendeten Bits mit dem empfangenen Bit, im Fall der Identität gefolgt von einer Sendefolge des folgenden Bits, bis der gesamte Rahmen gesendet ist,

- im Fall eines Unterschieds zwischen dem gesendeten Bit und dem empfangenen Bit Detektion einer Kollision zwischen zwei Nachrichten, gefolgt von einem Mithörzustand während einer vorgegebenen Dauer, um das Fehlen von im Stromversorgungsnetz zirkulierenden Nachrichten festzustellen.

7. System (1) zum Übertragen von Nachrichten und Befehlen in einer Wohnung oder einem Gebäude zwischen mehreren Geräten, die mit einem Stromversorgungsnetz verbunden sind, mit dem diese Wohnung ausgestattet ist, durch Einspeisen von diese Nachrichten und Befehle befördernden Trägerströmen (5) in das Stromversorgungsnetz, wobei das System das Verfahren nach den vorhergehenden Ansprüchen durchführt, dadurch gekennzeichnet, daß sie enthält:

- Master-Kommunikationsstationen, die sich in einer ersten Gruppe von Geräten befinden und so beschaffen sind, daß sie Nachrichten und Befehle erzeugen und in das Stromversorgungsnetz senden,

- Master-Slave-Kommunikationsstationen, die sich in einer zweiten Gruppe von Geräten befinden und so beschaffen sind, daß sie Befehle von den Master- Stationen empfangen und ausführen sowie Befehle erzeugen und in das Stromversorgungsnetz zu

- einer dritten Gruppe von Geräten senden, die Slave-Kommunikationsstationen aufweist, die für den Empfang und die Ausführung der Befehle der Master-Slave-Stationen und für das Senden von Informationen über ihren Zustand ausgerüstet sind, und daß jeder definierten Familie von Geräten eine Gruppe von spezifischen Übertragungsparametern, insbesondere eine Übertragungsgeschwindigkeit, zugeordnet ist.

8. System nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß jede Master-Station eine Einrichtung (MP) zur Kontrolle und zur Verarbeitung sowie eine Einrichtung (CP) zum Überprüfen des Übertragungsprotokolls aufweist, die mit dem Stromversorgungsnetz (S) über eine Einrichtung (DP) zur Leistungssteuerung bzw. eine Einrichtung (DL) zur Leitungssteuerung verbunden sind, wobei die Einrichtung zur Kontrolle und zur Verarbeitung so beschaffen ist, daß sie Nachrichten und Befehle mit Steuereinrichtungen austauscht, wobei die Einrichtung zur Überprüfung des Protokolls über Schnittstellenmittel, insbesondere ein Modem, mit externen Kommunikationseinrichtungen verbunden ist.

9. System nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß jede Master-Slave-Station (ME1, ME2) eine Einrichtung zur Kontrolle und zur Verarbeitung, insbesondere einen Mikrosteuerbaustein, und eine Einrichtung (CP) zum Überprüfen des Protokolls aufweist, die über eine Einrichtung (DP) zur Leistungssteuerung bzw. eine Einrichtung (DL) zur Leitungssteuerung mit dem Stromversorgungsnetz verbunden sind, wobei die Einrichtung (DP) zur Leistungssteuerung so beschaffen ist, daß sie die elektrische Versorgung eines oder mehrerer, direkt von der Master-Slave-Station gesteuerter Geräte steuert.

10. System nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß jede Slave-Station (E1, E2) eine Einrichtung (CL) zur Überprüfung des Protokolls aufweist, die mit dem Stromversorgungsnetz (S) über eine Einrichtung (DL1, DL2) zur Leitungssteuerung und eine Einrichtung (TP) zur Leistungsumschaltung verbunden ist, die von der Einrichtung (CL) zur Überprüfung des Protokolls gesteuert wird, um die elektrische Versorgung der Einrichtungen und Geräte zu steuern, die der Slave-Station zugeordnet sind.

11. System nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß bei allen oder einem Teil der Master- Slave-Stationen die Einrichtung zur Kontrolle und zur Verarbeitung und die Einrichtung zur Überprüfung des Protokolls in einem einzigen integrierten Schaltkreis angeordnet sind.

12. System nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß bei allen oder einem Teil der Stationen die Baugruppe der Einrichtung zur Kontrolle und der Einrichtung zur Steuerung in einem einzigen Signal- und Leistungs-IC angeordnet ist.

13. System nach einem dar Ansprüche 8 bis 12, gekennzeichnet durch mehrere Sperr- und Resonanzfilter (PR), die an festgelegten Punkten des Stromversorgungsnetzes (S) angeordnet sind, um mehrere Gruppen von Geräten (F, F') im System voneinander-zu trennen.

14. Anwendung des Übertragungssystems nach den vorhergehenden Ansprüchen auf eine Hausanlage mit verschiedenen spezifischen Familien von zu steuernden Geräten, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Familie von Geräten eine Master-Slave-Station zugeordnet ist, die eine Gruppe von jeweils einem Gerät zugeordneten Slave-Stationen steuert, und daß jeder Familie von Geräten eine Gruppe von spezifischen Übertragungsparametern, insbesondere eine Übertragungsgeschwindigkeit, zugeordnet ist.