EP0293627A1 - Funkübertragungsverfahren - Google Patents

Abstract

Bei einem Funkübertragungsverfahren zur Uebermittlung von Informationen zwischen einer Zentrale (1) und einer Mehrzahl von Aussenstationen (S1,..,Sn), bei dem nur ein Funkkanal zur Verfügung steht, wird die Information (INF) von den Aussenstationen (S1,..,Sn) zu der Zentrale (1) durch eine Abfrage übermittelt. Die Abfrage teilt sich auf in eine kurze Summenabfrage (SA), bei der festgestellt wird, ob überhaupt bei irgendeiner Aussenstation (S1,..,Sn) eine Information (INF) vorliegt, und einen vergleichsweise langen Abfragezyklus (AZ), in dem die Aussenstationen (S1,..,Sn) zeitlich getrennt nacheinander abgefragt werden.

Description

Technisches Gebiet
• Die Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Funktechnik. Sie betrifft insbesondere ein Funkübertragungsverfahren zur Ueber­mittlung von Informationen zwischen einer Zentrale und einer Mehrzahl von Aussenstationen, wobei für die Uebertragung zwischen der Zentrale und jeder Aussenstation jeweils dieselben Funkfre­quenzen verwendet werden.
Stand der Technik
• Funkübertragungsverfahren der eingangs genannten Art werden häu­fig beim Betrieb von Sprechfunknetzen verwendet, für die wegen der geringen Anzahl von Teilnehmern nur eine (Simplexbetrieb) oder zwei (Duplexbetrieb) Funkfrequenzen zur Verfügung gestellt werden (siehe z.B. Brown Boveri Mitt. 7 (1980), S. 415-418).
• Bei solchen Sprechfunknetzen ist zu einer bestimmten Zeit nur jeweils eine Funkverbindung zwischen der Zentrale und einer der Aussenstationen möglich. Die Zuteilung des einzigen Funkkanals erfolgt dabei entweder von der Zentrale aus durch Anrufen einer bestimmten Aussenstation, oder von einer der Aussenstationen durch Anrufen der Zentrale, vorausgesetzt, dass der Funkkanal noch frei ist.
• Da in den Aussenstationen üblicherweise Bedienpersonal vorhanden ist, kann die Funkverbindung jederzeit gezielt hergestellt wer­den, sobald Informationen zwischen der Zentrale und einer Aussen­station ausgetauscht werden sollen. Damit ist sichergestellt, dass sowohl die Aussenstationen energiesparend betrieben werden, als auch die Funkverbindung nur zu den Zeiten besteht, in denen tatsächlich Information übertragen wird.
• Anders liegt der Fall, wenn es sich bei den Aussenstationen nicht um bediente Sprechfunkstellen handelt, sondern um autonome, auto­matisch arbeitende Stationen, die bestimmte Zustandsmeldungen an die Zentrale übermitteln sollen.
• Dienen die Aussenstationen beispielsweise dem Objektschutz, d.h. haben sie die Funktion, irgendwelche Alarmmeldungen an die Zen­trale abzusetzen, sobald an dem überwachten Objekt eine nicht zu­lässige Aenderung eintritt, ergibt sich das Problem, bei nur ei­nem Funkkanal die möglicherweise bei verschiedenen Aussenstatio­nen gleichzeitig auftretenden Alarme in geeigneter Weise an die Zentrale zu übermitteln.
• Da die Alarme darüberhinaus während der gesamten Betriebszeit ei­nes solchen Systems nur selten auftreten, wäre es wünschenswert, die Aussenstationen nur dann zur Funkübertragung heranzuziehen, wenn tatsächlich eine Alarmmeldung übermittelt werden muss, um den Energieverbrauch (der z.B. durch Solarzellen gedeckt wird) zu minimieren und eine unnötige Belegung des Funkkanals zu vermei­den.
Darstellung der Erfindung
• Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Funkübertragungsverfahren zu schaffen, welches bei autonomen, automatisch arbeitenden Aussenstationen die Belegung des Funkkanals auf einen minimalen Zeitraum reduziert und gleichzeitig einen energiesparenden Be­trieb der Aussenstationen ermöglicht.
• Die Aufgabe wird bei einem Funkübertragungsverfahren der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass
  - alle Aussenstationen ausgeschaltet sind, solange bei ihnen keine an die Zentrale zu übermittelnden Informationen an­fallen;
  - eine Aussenstation selbsttätig eingeschaltet wird, sobald eine solche Information bei ihr anfällt;
  - die Sender der Aussenstationen jeweils nur getastet werden, wenn die Aussenstationen eingeschaltet sind und von der Zen­trale abgefragt werden;
  - zu bestimmten Zeiten in einer Summenabfrage alle Aussensta­tionen von der Zentrale gleichzeitig abgefragt werden;
  - die Zentrale in einem Abfragezyklus die Aussenstationen zeitlich getrennt nacheinander abfragt, wenn bei der voran­gegangenen Summenabfrage wenigstens eine der Aussenstationen eingeschaltet war und als Antwort ihren Sender getastet hat; und
  - diejenigen Aussenstationen, welche bei Beginn des Abfragezy­klus eingeschaltet waren, nach dem Absetzen ihrer Informa­tion an die Zentrale wieder ausgeschaltet werden.
• Der Kern der Erfindung besteht darin, eine Abfrage der Aussensta­tionen durchzuführen, die sich aufteilt in eine zeitlich kurze Summenabfrage und einem längeren Abfragezyklus, wobei der längere Abfragezyklus nur dann gestartet wird, wenn die vorangegangene Summenabfrage ergeben hat, dass wenigstens eine der Aussenstatio­nen Informationen zu übermitteln hat, und wobei die Aussenstatio­nen nur dann in einen für die Uebertragung geeigneten Betriebszu­stand versetzt werden, wenn tatsächlich Informationen angefallen sind.
• Gemäss einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung um­fasst jede Aussenstation einen Sendeteil, einen Empfangsteil und einen Datenteil, deren Speisung im ausgeschalteten Zustand der Aussenstation abgeschaltet ist.
• Weitere Ausführungsbeispiele ergeben sich aus den Unteransprü­chen.
Kurze Beschreibung der Zeichnung
• Die Erfindung soll nun nachfolgend anhand von Ausführungsbeispie­len im Zusammenhang mit der Zeichnung näher erläutert werden. Es zeigen:
• Fig. 1 den schematischen Aufbau eines Funkübertragungssystems, wie es beim erfindungsgemässen Verfahren Verwendung findet;
• Fig. 2 das Zeitschema eines Abfragezyklus gemäss einem Ausfüh­rungsbeispiel der Erfindung; und
• Fig. 3 das Zeitschema für die Abfolge von Summenabfrage und Abfragezyklus am Beispiel einer ausgewählten Aussensta­tion.
Wege zur Ausführung der Erfindung
• Das Funkübertragungssystem, auf welches sich die Erfindung be­zieht, ist schematisch in Fig. 1 dargestellt. Es umfasst eine Zentrale 1 und eine Anzahl von räumlich verteilten Aussenstationen S1,..,Sn.
• Sowohl die Zentrale 1 als auch die Aussenstationen S1,..,Sn haben Sende- und Empfangsmöglichkeiten über eine oder zwei Funkfrequen­zen, welche für alle Funkverbindungen zwischen einer Aussensta­ tion und der Zentrale 1 gleich sind (die Funkverbindungen sind in Fig. 1 durch Doppelpfeile angedeutet).
• Da für jede Funkverbindung zwischen einer Aussenstation S1,..,Sn und der Zentrale 1 derselbe Funkkanal verwendet wird, können ge­genseitige Störungen bei der Uebermittlung von Informationen von den Aussenstationen S1,..,Sn zu der Zentrale 1 nur vermieden werden, wenn nicht zwei Aussenstationen gleichzeitig ihre Sender tasten.
• Aus diesem Grund werden, wenn Anlass dazu besteht, die Aussensta­tionen S1,..,Sn zyklisch, d.h. zeitlich getrennt nacheinander von der Zentrale abgefragt. Das Zeitschema eines solchen beispielhaf­ten Abfragezyklus AZ ist in Fig. 2 wiedergegeben.
• In der Fig. 2 sind auf verschiedenen untereinander angeordneten Zeitachsen in Form von Rechtecken diejenigen Zeitperioden darge­stellt, in denen die Sender der Zentrale 1 (obere Zeitachse) und der verschiedenen Aussenstationen S1,..,Sn (übrige Zeitachsen) getastet werden (Sendertastung ST). Der Austausch von Informatio­nen INF zwischen der Zentrale 1 und den Aussenstationen S1,..,Sn ist für jede bestehende Funkverbindung durch entsprechende verti­kale Pfeile markiert.
• Zu Beginn des Abfragezyklus AZ wird zunächst der Sender der Zen­trale 1 getastet. Nach einem Zeitabschnitt, welcher einer Modem­synchronisation MS vorbehalten ist, wird eine geeignet adres­sierte Einzelabfrage A1 als Information an die erste Aussensta­tion S1 abgesendet.
• Ob diese Einzelabfrage A1 von der abgefragten Aussenstation S1 tatsächlich empfangen und beantwortet wird, hängt nun davon ab, ob diese Aussenstation zum Zeitpunkt der an sie gerichteten Ein­zelabfrage überhaupt eingeschaltet ist (im Beispiel der Fig. 2 ist angenommen, dass alle dargestellten Aussenstationen S1, S2 und Sn eingeschaltet sind).
• Ist die Aussenstation S1 eingeschaltet, empfängt sie die Ein­zelabfrage A1, tastet dann als Antwort ihren Sender und übermit­telt die bei ihr angefallenen Informationen INF an die Zentrale 1, die in dieser Zeitspanne ihren Sender abgeschaltet lässt.
• Ist die Aussenstation S1, anders als in Fig. 2, nicht eingeschal­tet, kann sie die Einzelabfrage A1 nicht empfangen, tastet ihren Sender nicht und gibt damit auch keine Antwort an die Zentrale 1.
• Nach der für die Antwort der Aussenstation S1 vorbehaltenen Zeit­spanne sendet die Zentrale 1 die zweite Einzelabfrage A2 aus, die sich an die Aussenstation S2 richtet. Auch hier hängt eine Ant­wort wieder davon ab, ob die Aussenstation S2 eingeschaltet ist oder nicht.
• Auf die beschriebene Weise werden innerhalb des Abfragezyklus AZ nacheinander sämtliche Aussenstation S1,..,Sn durch entspre­chende Einzelabfragen A1,..,An abgefragt.
• Sind die Aussenstationen S1,..,Sn gemäss einem bevorzugten Ausführungsbeispiel zum Objektschutz eingesetzt, enthalten die von ihnen zur Zentrale 1 übermittelten Informationen INF im we­sentlichen Alarmmeldungen.
• Als Beispiel sei angenommen, dass n = 120 sei, d.h. 120 Aussen­stationen S1,..,Sn der Zentrale 1 zugeordnet seien, wobei jede Aussenstation bis zu 8 verschiedene Alarmmeldungen übermitteln kann. Bei einer Uebertragungsgeschwindigkeit von 300 Baud ergeben sich Tastperioden in den Aussenstationen von jeweils 100 ms Länge, auf Seiten der Zentrale 1 von jeweils 35 ms Länge (pro Einzelabfrage), wobei für die erste Tastperiode mit der Modem­synchronisation MS etwa 300 ms zu veranschlagen sind. Man er­reicht bei diesen Vorgaben eine Zykluszeit für einen Abfrage­zyklus von etwa 17 s. Die Uebertragung der Informationen kann dabei z.B. mittels Frequenzmodulation (FSK) erfolgen.
• Aus dem o.g. Beispiel ist zu ersehen, dass der bei nur einem Funkkanal wichtige Abfragezyklus AZ vergleichsweise eine lange Zeit in Anspruch nimmt. Dies macht sich besonders dann negativ bemerkbar, wenn ein solcher Abfragezyklus AZ gestartet und durch­laufen wird, ohne dass bei irgendeiner Aussenstation S1,..,Sn eine an die Zentrale 1 zu übermittelnde Information UNF angefal­len ist.
• Um solche nutzlosen und zeitraubenden Abfragezyklen zu vermeiden, wird beim erfindungsgemässen Verfahren ein Abfragezyklus AZ nur dann durchlaufen, wenn in einer vorangegangenen, sehr viel kürze­ren Summenabfrage SA (Fig. 3), bei der alle Aussenstationen S1,..,Sn gleichzeitig (summarisch) abgefragt werden, festgestellt worden ist, dass bei wenigstens einer Aussenstation eine Informa­tion angefallen ist.
• Am Zeitschema der Fig. 3, bei dem beispielhaft die Aussenstation S21 herausgegriffen worden ist, kann die Abfolge von Summenab­frage SA und Abfragezyklus AZ wie folgt erläutert werden:
• Wenn bei keiner der Aussenstationen S1,..,Sn eine zu übermitteln­de Information INF vorliegt, sind alle Aussenstationen S1,..,Sn ausgeschaltet. Bei Aussenstationen mit einem Sendeteil, einem Empfangsteil und einem Datenteil geschieht die vorzugsweise da­durch, dass die Speisung dieser Teile abgeschaltet ist.
• Fällt nun irgendwann bei wenigstens einer der Aussenstationen S1,..,Sn (im Beispiel der Fig. 3 der Aussenstation S21) eine Information, z.B. in Form eines Alarmes AL, an (dritte Zeitachse in Fig. 3), wird die Speisung SP der og. Teile dieser Station und damit die Station selbst eingeschaltet (vierte Zeitachse in Fig. 3).
• Wenn nun die Zentrale 1 zu einem späteren Zeitpunkt eine Summen­abfrage SA durchführt, d.h. alle Aussenstationen gleichzeitig mit einer einzigen Abfrage abfragt, empfangen alle eingeschaltetet Aussenstationen, darunter auch die Aussenstation S21 diese Ab­frage und antworten gleichzeitig mit einer kurzen Sendertastung ST (fünfte Zeitachse in Fig. 3).
• Die Zentrale 1 detektiert die von den getasteten Aussenstationen gesendete Frequenz (Frequenzdetektion FD auf der ersten Zeitachse in Fig. 3) und weiss nun trotz der bei mehreren getasteten Aus­senstationen auftretenden Interferenzen, dass bei wenigstens ei­ner Aussenstation eine Information angefallen ist.
• Sie startet dann für die eigentliche Informationsübertragung einen Abfragezyklus AZ gemäss Fig. 2 (zweite Zeitachse in Fig. 3), in dessen Verlauf irgendwann die Einzelabfrage A21 an die Aussenstation 21 gerichtet wird. Die Aussenstation übermittelt auf diese Einzelabfrage hin ihre Information INF an die Zentrale 1 (letzte Zeitachse in Fig. 3) und schaltet sich dann selbständig wieder aus.
• Das beschriebene Verfahren hat den Vorteil, dass die Aussensta­tionen mit ihren wesentlichen Teilen nur dann eingeschaltet wer­den und Energie verbrauchen, wenn eine anfallende Information (Alarm) dies notwendig macht, dass insbesondere nur dann Sende­leistung abgegeben wird, wenn tatsächlich Informationen übermit­telt werden, und dass der relativ lange Abfragezyklus nur dann durchgeführt wird, wenn sicher ist, dass an irgendeiner Aussen­station eine Information angefallen ist.
• Für den speziellen Anwendungsfall des Objektschutzes können die Aussenstationen durch entsprechende Alarmkontakte eingeschaltet werden, welche mit dem zu schützenden Objekt in Verbindung ste­hen.

Claims (4)

1. Funkübertragungsverfahren zur Uebermittlung von Informatio­nen zwischen einer Zentrale (1) und einer Mehrzahl von Aus­senstationen (S1,..,Sn), wobei für die Uebertragung zwischen der Zentrale (1) und jeder Aussenstation (S1,..,Sn) jeweils dieselben Funkfrequenzen verwendet werden, dadurch gekenn­zeichnet, dass

a) alle Aussenstationen (S1,..,Sn) ausgeschaltet sind, so­lange bei ihnen keine an die Zentrale (1) zu übermittelnden Informationen anfallen;

b) eine Aussenstation (S1,..,Sn) selbsttätig eingeschaltet wird, sobald eine solche Information bei ihr anfällt;

c) die Sender der Aussenstationen (S1,..,Sn) jeweils nur ge­tastet werden, wenn die Aussenstationen (S1,..,Sn) einge­schaltet sind und von der Zentrale (1) abgefragt werden;

d) zu bestimmten Zeiten in einer Summenabfrage (SA) alle Aussenstationen (S1,..,Sn) von der Zentrale (1) gleichzeitig abgefragt werden;

e) die Zentrale (1) in einem Abfragezyklus (AZ) die Aussen­stationen (S1,..,Sn) zeitlich getrennt nacheinander abfragt, wenn bei der vorangegangenen Summenabfrage (SA) wenigstens eine der Aussenstationen (S1,..,Sn) eingeschaltet war und als Antwort ihren Sender getastet hat; und

f) diejenigen Aussenstationen, welche bei Beginn des Abfra­gezyklus (AZ) eingeschaltet waren, nach dem Absetzen ihrer Information an die Zentrale (1) wieder ausgeschaltet werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass

a) die Zentrale (1) innerhalb eines Abfragezyklus (AZ) nach­einander eine Anzahl von Einzelabfragen (A1,..,An) absetzt, welche der Anzahl der Aussenstationen (S1,..,Sn) entspricht;

b) jeder Aussenstation (S1,..,Sn) eine Einzelabfrage (A1,..,An) zugeordnet ist; und

c) jede Aussenstation, die eingeschaltet ist, und an die eine Einzelabfrage gerichtet ist, ihre Information an die Zentrale (1) absetzt, bevor die nächste Einzelabfrage an die nächste Aussenstation gerichtet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass

a) jede Aussenstation (S1,..,Sn) einen Sendeteil, einen Emp­fangsteil und einen Datenteil umfasst; und

b) die Speisung dieser Teile im ausgeschalteten Zustand der Aussenstation (S1,..,Sn) abgeschaltet ist.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass

a) die Aussenstationen (S1,..,Sn) für den Objektschutz ein­gesetzt werden;

b) die an die Zentrale (1) zu übermittelnden Informationen aus Alarmmeldungen bestehen; und

c) die Aussenstationen (S1,..,Sn) durch Alarmkontakte einge­schaltet werden, welche mit dem zu schützenden Objekt in Verbindung stehen.

Images