EP1211655A2 - Verfahren zur Funkübertragung von Daten - Google Patents

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EP1211655A2
EP1211655A2 EP01124180A EP01124180A EP1211655A2 EP 1211655 A2 EP1211655 A2 EP 1211655A2 EP 01124180 A EP01124180 A EP 01124180A EP 01124180 A EP01124180 A EP 01124180A EP 1211655 A2 EP1211655 A2 EP 1211655A2
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EP
European Patent Office
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center
terminal
main
communication
radio
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EP01124180A
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EP1211655A3 (de
EP1211655B1 (de
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Horst Prof. Dr. Ziegler
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Prof Dr Horst Ziegler und Partner GbR
Original Assignee
Individual
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Publication of EP1211655A3 publication Critical patent/EP1211655A3/de
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    • G—PHYSICS
    • G08—SIGNALLING
    • G08C—TRANSMISSION SYSTEMS FOR MEASURED VALUES, CONTROL OR SIMILAR SIGNALS
    • G08C17/00—Arrangements for transmitting signals characterised by the use of a wireless electrical link
    • G08C17/02—Arrangements for transmitting signals characterised by the use of a wireless electrical link using a radio link
    • G—PHYSICS
    • G08—SIGNALLING
    • G08C—TRANSMISSION SYSTEMS FOR MEASURED VALUES, CONTROL OR SIMILAR SIGNALS
    • G08C2201/00—Transmission systems of control signals via wireless link
    • G08C2201/40—Remote control systems using repeaters, converters, gateways
    • G—PHYSICS
    • G08—SIGNALLING
    • G08C—TRANSMISSION SYSTEMS FOR MEASURED VALUES, CONTROL OR SIMILAR SIGNALS
    • G08C2201/00—Transmission systems of control signals via wireless link
    • G08C2201/40—Remote control systems using repeaters, converters, gateways
    • G08C2201/41—Remote control of gateways

Definitions

  • the invention relates to a method for transmitting data between a Main control and communication center (main center) and a terminal, in particular a sensor or actuator, the main center and the Terminal each have a transmitting unit and a receiving unit.
  • the (radio) information flows from and to these end devices in an apartment or a single-family house are usually star-shaped from and to their respective main central apartment unit.
  • the respective data transmission which is usually in Data telegrams take the form of the end device to its main apartment center or vice versa from the respective receiver by outputting a received signal acknowledged. If the initiator of the communication does not receive one Acknowledgment, he repeats the communication several times if necessary.
  • Radio links of fixed devices one observes typical ones in buildings Ranges from 20 to 50 m.
  • individual radio links can also have significantly smaller ranges of less than 10 m because of the Multipath propagation of radio waves in buildings results in destructive interference can, so that the reception amplitudes at individual locations close to zero could be. This can lead to even geometrically close neighbors Radio components cannot communicate with each other.
  • the path capable of interference allows the location of a radio hole, its extent can be a few cm to 1 m, can not predict reliably. If one poses such a radio hole when commissioning the radio components fixed, you can try to avoid this by moving the installation site.
  • the installation location of many components is functional (e.g. Heat cost allocator, alarm sensor) or ergonomic or aesthetic (e.g. Central apartment unit) and therefore not very flexible. Besides, can the displacement of a component to eliminate the dead zone Communication link this component into a new radio hole for another Drop the route.
  • repeaters are sometimes used in such cases received radio telegrams delayed, so that none Interference with the primary radio communication can take place more. Also is the use of other end devices for such a repeater function known. Repeaters, which pass on all radio telegrams with a delay, load the radio channel very strongly, so that there is an increase in collisions with other radio telegrams and thus to deteriorate the response time of the system comes because messages have to be repeated very often. There is also the danger of circular communication, in which telegrams alternate from Repeaters can be repeated. Therefore, one often limits the transfer of Telegrams through repeaters on telegrams of certain devices and shares the List of telegrams to be forwarded to the repeater during commissioning With. However, the dead spots in busy buildings are often time-dependent that a forwarding table that is optimal during commissioning is then incorrect and still break off communication over certain radio links can.
  • the object of the invention is therefore to provide more reliable communication between to reach a central office and its end devices.
  • This object is essentially achieved with the invention in that especially in the event of a disturbance in the direct radio communication between The main control center and the terminal transmit data via at least one secondary control and communication center (secondary center), which both Make radio contact with the main control center as well as with the end device can.
  • secondary center secondary control and communication center
  • Central apartment unit can be used as an alternative diversion. In this First of all, direct communication and if there is no acknowledgment then one or more alternate paths of redirection communication in turn be tried.
  • the successful Checked transmission of a data telegram in that the main center, the secondary center (s) and the terminals receive a data telegram acknowledge by transmitting a received signal.
  • test counter is reset according to the invention.
  • the main control center determines for which value ranges of the experimental counter, the main control center itself or the individual secondary control centers carries out the radio communications to the end devices. Thereby becomes an elaborate reorganization of the redirection, which is usually self has a high need for radio communication avoided.
  • the main and secondary centers acknowledge to further reduce radio communication preferably only data transfers where the trial counter lies in the range of values assigned to them.
  • the main control center communicates with a terminal device via a secondary control center, it divides the secondary center according to the invention the maximum number of of these communication attempts to be carried out. After (unsuccessful) Carrying out these experiments can, if necessary, a further sub-center with the Transmission of the radio telegrams can be commissioned.
  • the secondary center here conducts a received signal received from the terminal to the head office, so that no further communication attempts regarding the acknowledged data transmission have to.
  • auxiliary centers are used for radio diversion for a specific end device could take over.
  • To determine these possible alternative paths is determined by multiple transmission of test telegrams, if necessary, which neighboring central apartment units receive a specific telegram Can receive terminal and which neighboring central apartment units with the main central apartment unit functionally assigned to the respective end device to be able to communicate.
  • the quality of the radio transmission between the main and secondary centers and terminal devices is according to the invention based on the received field strength. Alternatively, you can based only on the receipt or non-receipt of the test telegrams be placed.
  • the selection the secondary control center to be used for a specific diversion communication not determined statically during initial commissioning, but dynamically after is adapted to every unsuccessful attempt to communicate.
  • the invention also provides that the main control center will transfer to one at the next data transfer Terminal directly contacts this when it is in the last communication received a reception signal directly from the terminal while it otherwise the next data transmission is initiated via the secondary center, which you the receive signal of the terminal at the last data transmission acknowledged.
  • the only drawing shows schematically the communication between the main center, secondary centers and end devices.
  • the sensors required for this e.g. temperature or alarm sensors, and actuators, e.g. electronic thermostatic valves, via Controlled by radio from a main central apartment unit H assigned to them.
  • the main central apartment unit H receives data from terminal devices HE1, for example. about the temperature prevailing in the respective room, the temperature in a Main apartment center H provided data processing device processed and the control of other end devices and saved if necessary become.
  • the main central apartment unit H uses neighboring central apartment units M, N, ... with which it is in radio communication and which in turn can establish radio contact with the respective end devices HE1, HE2.
  • the central apartment units H, M, N are able to measure the reception field strength (RSSI) of other system components HE1, HE2, ..., ME1, ME2, ..., NE1, ... within radio range and thus have a measure of the quality of the radio links.
  • RSSI reception field strength
  • a main central apartment unit H can determine a neighboring central apartment unit (secondary center) M, N, which is able to receive a specific terminal device with a high degree of probability.
  • the main central apartment unit H then assigns diversion rights for certain terminal devices HE2 to the neighboring central apartment units M, N.
  • the terminal devices themselves do not know anything about diversion communication, but merely repeat their radio telegrams until they are acknowledged by a central apartment unit H, M, N. As a result, the devices that are critical for cost and power requirements are not burdened with keeping tables of possible diversion paths.
  • each telegram initiated by a terminal contains an attempt and retry counter V, which is sent after each unsuccessful, i.e. unacknowledged, attempt to send is incremented.
  • the main central apartment unit H assigned to the respective terminal HE1, HE2 defines the range of values of this test counter V for the main central apartment unit H itself and the other value ranges for the neighboring central apartment units M, N.
  • the main central apartment unit H thus assigns the diversion rights in the form of value ranges of the test counter to selected neighboring central apartment units M, N.
  • the main center H wants a radio telegram via a secondary center M.
  • Send terminal device then the data telegram also contains the address of the commissioned Redirection secondary center M.
  • the secondary center M receives and saves the conditionally redirected data telegram.
  • the main control center H could still get a receipt received by the terminal for their last attempt to communicate. In In this case, communication with the end device is successfully ended.
  • the Head office H knows that in the future direct communication in principle is possible. Nevertheless, the main center H still has the receipt from that of Wait for your assigned central office M until you get a new message to this Can initiate terminal.
  • the secondary center M now receives the acknowledgment from the terminal, it repeats it this again for safety.
  • the main center H thereby experiences on this Detour routes from the successful transmission to the end device.
  • Has the Sub-center M received no receipt from the terminal it repeats the intercepted message from the main center in the next reception time slot of the terminal.
  • the main control center H now receives this receipt directly of the terminal device is operated as described above.
  • the secondary center If there is no acknowledgment from the terminal device, M will do the maximum number of attempts specified in the redirection initiation.
  • the main central apartment unit can change this diversion assignment during operation, of course, if, for example, it detects that the diversion communication is via a Commissioning suitable first diversion center rarely works successfully.
  • the main center H evaluates the receipt of the receipt directly from the terminal in the first conditional diversion attempt via an auxiliary center M, N as Indicator of a direct communication with your Terminal. In this case, it will start with communication initiated by it in the future again with a direct attempt to communicate. Otherwise instructed the next radio telegram to the end device for acceleration the most recently successful secondary center M, N with the conditional diversion.
  • the main central apartment unit H is, for example, a terminal HE1 and another terminal HE2 functionally assigned. While to the terminal HE1 there is a good bidirectional radio connection, the end device is located HE2 regarding the communication with the main central apartment unit H in one Dead zone.
  • the main central apartment unit H is technically adjacent to two more Neighboring apartment centers M, N, which themselves have their own devices ME1 and ME2 or NE1 are assigned. Both neighboring apartment centers M, N can communicate with the main central apartment unit H and also with each other communicate. M can also use the HE2 terminal of the main central apartment unit H communicate and therefore principally for diversion communication be used for this terminal.
  • the redirection communication according to the invention makes it reliable Data transmission from the main central apartment unit H to those assigned to it Terminal devices HE1, HE2 are reached, when the direct communication redirection is impossible due to a permanent or temporary radio hole is carried out via the neighboring apartment centers M or N.

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Abstract

Es wird ein Verfahren zur Funkübertragung von Daten zwischen einer Haupt-Steuer- und Kommunikationszentrale und einem Endgerät beschrieben. Um sicher zu stellen, dass die Funkkommunikation auch bei dauerhaften oder temporären Funklöchern zwischen der Hauptzentrale und dem Endgerät ermöglicht wird, ist vorgesehen, dass bei einer Störung der direkten Funkkommunikation zwischen Hauptzentrale und Endgerät die Datenübertragung über wenigstens eine Neben-Steuer- und Kommunikationszentrale erfolgt, welche sowohl mit der Hauptzentrale als auch mit dem Endgerät in Funkkontakt treten kann.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Übertragung von Daten zwischen einer Haupt-Steuer- und Kommunikationszentrale (Hauptzentrale) und einem Endgerät, insbesondere einem Sensor oder Aktor, wobei die Hauptzentrale und das Endgerät jeweils eine Sendeeinheit und eine Empfangseinheit aufweisen.
Die Steuerung und Regelung von elektrischen Geräten in Wohn- und Geschäftsgebäuden wird in jüngerer Zeit zunehmend automatisiert. Hierbei erfolgt die Kommunikation mit den häufig eingebauten Elementen zur Erhöhung von Komfort oder Sicherheit, wie Heizungssteuerungen, Alarmanlagen oder dgl., über in Gebäude verlegte Leitungen oder zunehmend auch über Funk. Letzteres lässt sich insbesondere bei der Nachrüstung von Altbauten kostengünstig implementieren. Bei der Gebäude-Automatisierung mit Funkkommunikation wird je Wohneinheit meist eine Wohnungszentrale verwendet, die gleichzeitig als Benutzerschnittstelle mit Anzeige- und Eingabemöglichkeiten und als Schnittstelle zu anderen Wohnungen, zu gebäudezentralen Funktionen und zu Fernkommunikationssystemen über Modem, Funk usw. dienen kann. Mit Hilfe von Sensoren (bspw. Temperatursensoren oder Alarmsensoren) und Aktoren (bspw. elektronische Thermostat-Ventile oder Alarmsirenen) werden dann von der jeweiligen Wohnungszentrale die gewünschten Sicherheits- und Komfort-Funktionen realisiert. Die (Funk)-Informationsströme von und zu diesen Endgeräten einer Wohnung oder eines Einfamilienhauses verlaufen dementsprechend meist sternförmig von und zu ihrer jeweiligen Haupt-Wohnungszentrale. Zur Erhöhung der Funktionssicherheit wird die jeweilige Datenübertragung, die üblicherweise in Form von Datentelegrammen erfolgt, vom Endgerät zu dessen Hauptwohnungszentrale bzw. umgekehrt vom jeweiligen Empfänger durch Ausgabe eines Empfangssignals quittiert. Empfängt der Initiator der Kommunikation keine solche Quittung, so wiederholt er die Kommunikation ggf. mehrfach.
Bei den Funkstrecken von ortsfesten Geräten beobachtet man in Gebäuden typische Reichweiten von 20 bis 50 m. Einzelne Funkstrecken können aber auch deutlich kleinere Reichweiten von weniger als 10 m haben, da sich durch die Mehrwegausbreitung der Funkwellen in Gebäuden destruktive Interferenzen ergeben können, so dass die Empfangsamplituden an einzelnen Orten nahe Null sein können. Dies kann dazu führen, dass selbst geometrisch nah benachbarte Funkkomponenten nicht miteinander kommunizieren können. Bei der Vielzahl der interferenzfähigen Pfade lässt sich die Lage eines Funkloches, dessen Ausdehnung wenige cm bis 1 m betragen kann, nicht zuverlässig vorhersagen. Stellt man bei der Inbetriebnahme der Funkkomponenten ein solches Funkloch fest, so kann man dies durch Verschieben des Montageortes zu vermeiden versuchen. Allerdings ist der Montageort vieler Komponenten funktionell (bspw. Heizkostenverteiler, Alarmsensor) oder ergonomisch bzw. ästhetisch (bspw. Wohnungszentrale) vorgegeben und daher nur wenig flexibel. Außerdem kann die Ortsverschiebung einer Komponente zur Elimination des Funkloches einer Kommunikationsstrecke diese Komponente in ein neues Funkloch für eine andere Strecke fallen lassen.
Aus diesen Gründen setzt man in solchen Fällen gelegentlich Repeater ein, die empfangene Funktelegramme verzögert verstärkt weitergeben, so dass keine Interferenz mit der primären Funkkommunikation mehr stattfinden kann. Auch die Mitnutzung von anderen Endgeräten für eine solche Repeaterfunktion ist bekannt. Repeater, die alle Funktelegramme verzögert weitergeben, belasten den Funkkanal sehr stark, so dass es vermehrt zu Kollisionen mit anderen Funktelegrammen und damit zur Verschlechterung der Reaktionszeit des Systems kommt, weil Botschaften sehr oft wiederholt werden müssen. Außerdem besteht die Gefahr einer Zirkelkommunikation, bei der Telegramme wechselseitig von Repeatern wiederholt werden. Daher beschränkt man oft die Weitergabe von Telegrammen durch Repeater auf Telegramme bestimmter Geräte und teilt die Liste der weiterzugebenden Telegramme bei der Inbetriebnahme dem Repeater mit. Allerdings sind die Funklöcher in belebten Gebäuden oft zeitabhängig, so dass eine bei der Inbetriebnahme optimale Weiterleitungstabelle dann falsch wird und die Kommunikation über bestimmte Funkstrecken trotzdem abbrechen kann.
Schließlich muss man berücksichtigen, dass eine Reihe von Geräten mit Batterien einer Lebensdauer von üblicherweise 3 bis 10 Jahren arbeitet. Da die Funkaussendung aber auch schon die Funkempfangsbereitschaft einen hohen Strombedarf hat, muss man bei diesen Geräten die Empfangsbereitschaftszeit und die Zahl der Sendetelegramme minimieren.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine zuverlässigere Kommunikation zwischen einer Hauptzentrale und ihren Endgeräten zu erreichen.
Diese Aufgabe wird mit der Erfindung im Wesentlichen dadurch gelöst, dass insbesondere bei einer Störung der direkten Funkkommunikation zwischen Hauptzentrale und Endgerät die Datenübertragung über wenigstens eine Neben-Steuer- und Kommunikationszentrale (Nebenzentrale) erfolgt, welche sowohl mit der Hauptzentrale als auch mit dem Endgerät in Funkkontakt treten kann.
Mit der Erfindung werden somit im Falle eines stationären oder temporären Funkloches bei der Kommunikation zwischen der Haupt-Wohnungszentrale und ihren Endgeräten die Wohnungszentralen benachbarter Wohnungen zur Wiederholung herangezogen. Dadurch fallen in der Regel Repeater als zusätzliche Geräte weg. Benachbarte Wohnungszentralen haben zwar meist größere Funkentfernungen zu überbrücken als Repeater innerhalb der Wohnungen, doch ist für den Erfolg die Unwahrscheinlichkeit gleichliegender Funklöcher bei beiden Wegen wichtiger als die reine Entfernungsdämpfung.
In Erweiterung des Erfindungsgedankens können auch mehr als eine benachbarte Wohnungszentrale als alternative Umleitung benutzt werden. In diesem Fall können zunächst die direkte Kommunikation und bei ausbleibender Quittierung danach der Reihe nach eine oder mehrere alternative Pfade der Umleitungskommunikation versucht werden.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird die erfolgreiche Übermittlung eines Datentelegramms dadurch überprüft, dass die Hauptzentrale, die Nebenzentrale(n) und die Endgeräte den Empfang eines Datentelegramms durch Übermittlung eines Empfangssignals quittieren.
In Weiterbildung dieses Erfindungsgedankens ist vorgesehen, dass bei der Datenübertragung ein Versuchs- oder Wiederholungszähler mitübermittelt wird, der nach jedem erfolglosen Sendeversuch (fehlende Quittierung) inkrementiert wird. Dadurch lässt sich feststellen, wie oft das Endgerät versucht hat, Funkkontakt zu der jeweiligen Haupt- oder Nebenzentrale aufzunehmen. Nach Empfang eines Quittierungssignales wird der Versuchszähler erfindungsgemäß wieder zurückgesetzt.
Erfindungsgemäß wird in der Hauptzentrale festgelegt, für welche Wertebereiche des Versuchszählers die Hauptzentrale selbst bzw. die einzelnen Nebenzentralen die Funkkommunikationen zu den Endgeräten durchführt. Dadurch wird eine aufwendige Reorganisation der Umleitung, die normalerweise selbst einen hohen Bedarf an Funkkommunikation hat, vermieden.
Um die Funkkommunikation weiter zu reduzieren, quittieren die Haupt- und Nebenzentralen vorzugsweise nur Datenübertragungen, bei denen der Versuchszähler in dem ihnen zugewiesenen Wertebereich liegt.
Kommuniziert die Hauptzentrale mit einem Endgerät über eine Nebenzentrale, so teilt sie der Nebenzentrale erfindungsgemäß die maximale Anzahl der von dieser durchzuführenden Kommunikationsversuche mit. Nach (erfolgloser) Durchführung dieser Versuche, kann ggf. eine weitere Nebenzentrale mit der Übermittlung der Funktelegramme beauftragt werden.
Die Nebenzentrale leitet hierbei ein von dem Endgerät erhaltenes Empfangssignal an die Hauptzentrale weiter, so dass dann keine weiteren Kommunikationsversuche hinsichtlich der quittierten Datenübertragung unternommen werden müssen.
In Ausgestaltung der Erfindung wird bei der Funkinbetriebnahme festgestellt, welche Nebenzentralen funktechnisch die Umleitung für ein bestimmtes Endgerät übernehmen könnten. Zur Bestimmung dieser möglichen Alternativpfade wird durch ggf. mehrfache Übermittlung von Test-Telegrammen festgestellt, welche benachbarten Wohnungszentralen Funktelegramme eines bestimmten Endgerätes empfangen können und welche benachbarten Wohnungszentralen mit der dem jeweiligen Endgerät funktionell zugeordneten Haupt-Wohnungszentrale kommunizieren können.
In Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Reihenfolge der für die Umleitungskommunikation einzusetzenden Nebenzentralen in Abhängigkeit von der Qualität der Funkübertragung zwischen den Nebenzentralen und der Hauptzentrale sowie dem jeweiligen Endgerät festgelegt wird. Die Qualität der Funkübertragung zwischen Haupt- und Nebenzentralen sowie Endgeräten wird erfindungsgemäß auf der Basis der Empfangsfeldstärke festgelegt. Alternativ kann auch lediglich der Empfang oder Nichtempfang der Test-Telegramme zugrunde gelegt werden.
Im Rahmen der Erfindung kann weiterhin vorgesehen sein, dass die Auswahl der für eine bestimmte Umleitungskommunikation einzusetzenden Nebenzentrale nicht statisch bei der Erstinbetriebnahme festgelegt, sondern dynamisch nach jedem erfolglosen Kommunikationsversuch angepasst wird.
Zur Beschleunigung der Datenübertragung ist zudem erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Hauptzentrale bei der nächsten Datenübertragung zu einem Endgerät direkt Kontakt zu diesem aufnimmt, wenn sie bei der letzten Kommunikation ein Empfangssignal direkt von dem Endgerät erhalten hat, während sie ansonsten die nächste Datenübertragung über diejenige Nebenzentrale initiiert, welche ihr bei der letzten Datenübertragung das Empfangssignal des Endgerätes quittierte.
Die Verwendung von Repeatern wird durch das erfindungsgemäße Verfahren nicht ausgeschlossen. Vielmehr können zusätzlich zu den oder anstelle der Nebenzentralen Repeater zur Durchführung der Umleitungskommunikation herangezogen werden.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen und der Zeichnung näher beschrieben.
Die einzige Zeichnung zeigt hierbei schematisch die Kommunikation zwischen der Hauptzentrale, Nebenzentralen und Endgeräten.
Bei der automatisierten Steuerung insbesondere von Heizungsanlagen in Wohngebäuden, werden die hierzu erforderlichen Sensoren, bspw. Temperatur- oder Alarmsensoren, und Aktoren, bspw. elektronische Thermostat-Ventile, über Funk von einer ihnen zugeordneten Haupt-Wohnungszentrale H angesteuert. Die Haupt-Wohnungszentrale H empfängt von Endgeräten HE1 Daten, bspw. über die in dem jeweiligen Raum herrschende Temperatur, die in einer in der Haupt-Wohnungszentrale H vorgesehenen Datenverarbeitungseinrichtung verarbeitet und der Steuerung weiterer Endgeräte zugrunde gelegt und ggf. gespeichert werden.
Da in dem Gebäude ggf. Funklöcher auftreten, die eine direkte Kommunikation zwischen der Haupt-Wohnungszentrale H und den ihr zugeordneten Endgeräten HE1, HE2 beeinträchtigen, ist eine Umleitungskommunikation vorgesehen, die es der HauptWohnungszentrale H ermöglicht, mit Endgeräten zu kommunizieren, die außerhalb ihrer eigenen Funkreichweite liegen. Die Haupt-Wohnungszentrale H bedient sich hierzu benachbarter Wohnungszentralen M, N, ..., mit denen sie in Funkverbindung steht, und die wiederum Funkkontakt zu den jeweiligen Endgeräten HE1, HE2 aufnehmen können. Die Wohnungszentralen H, M, N sind in der Lage die Empfangsfeldstärke (RSSI) anderer in Funkreichweite befindlicher Systemkomponenten HE1, HE2,..., ME1, ME2,..., NE1,... zu messen und haben damit ein Maß für die Güte der Funkstrecken. Durch den gegenseitigen Austausch von RSSI-Werten zwischen den Wohnungszentralen H, M, N kann eine Haupt-Wohnungszentrale H eine Nachbar-Wohnungszentrale (Nebenzentrale) M, N bestimmen, die in der Lage ist, ein bestimmtes Endgerät mit hoher Wahrscheinlichkeit zu empfangen. Die Haupt-Wohnungszentrale H vergibt daraufhin Umleitungsrechte für bestimmte Endgeräte HE2 an die Nachbar-Wohnungszentralen M, N. Die Endgeräte selbst wissen nichts von einer Umleitungskommunikation, sondern wiederholen lediglich ihre Funktelegramme, solange bis sie von einer Wohnungszentrale H, M, N quittiert werden. Dadurch werden die kosten- und strombedarfskritischen Endgeräte nicht mit der Führung von Tabellen über mögliche Umleitungspfade belastet. Um aber trotzdem sicherzustellen, dass nicht mehrere Wohnungszentrale H, M, N gleichzeitig versuchen, die Umleitungskommunikation durchzuführen (und so Datenkollisionen hervorrufen), enthält jedes von einem Endgerät initiierte Telegramm einen Versuchs- und Wiederholungszähler V, der nach jedem erfolglosen, d.h. nicht quittierten Sendeversuch inkrementiert wird. Von der dem jeweiligen Endgerät HE1, HE2 zugeordneten Haupt-Wohnungszentrale H wird definiert, für welchen Wertebereich dieses Versuchszählers V die Haupt-Wohnungszentrale H selbst und für welche weiteren Wertebereiche die benachbarten Wohnungszentralen M, N zuständig sind. Die Haupt-Wohnungszentrale H vergibt somit die Umleitungsrechte in Form von Wertebereichen des Versuchszählers an ausgewählte Nachbar-Wohnungszentralen M, N. Die Umleitungsrechte können bspw. wie folgt vergeben werden:
Wohnungszentrale Kriterium für Vergabe Versuchszählerbereich
Hauptzentrale H    - V < n1
Nebenzentrale M Bester RSSI-Wert n1 <= V < (n2-1)
Nebenzentrale N Zweitbester RSSI-Wert n2 <= V < (n3-1)
   ...    ...    ...
Nebenzentrale Z Schlechtester RSSI-Wert V < nmax
Nach einer derartigen Vergabe der Umleitungsrechte würde die Haupt-Wohnungszentrale H nur noch Funktelegramme ihres Endgerätes im Bereich V < n1 quittieren. Empfängt entweder die Haupt-Wohnungszentrale H das Funktelegramm ihres Endgerätes nicht oder empfängt das Endgerät die Quittung der Haupt-Wohnungszentrale H nicht, führt dies dazu, dass das Endgerät das Funktelegramm mit einem um 1 erhöhten Versuchszähler V = V + 1 wiederholt. Nach n1 Versuchen fällt die Sendung des Endgerätes mit V = n1 in die Zuständigkeit der Nebenzentrale M. Gelingt auch hier weder Empfang noch Quittierung durch die Nebenzentrale M, erhöht sich der Versuchszähler in den Sendungen des Endgeräts weiter bis nach n2 Versuchen das Endgerät in die Zuständigkeit der Nebenzentrale N fällt, usw..
Wurde das Funktelegramm durch die Haupt-Wohnungszentrale H oder eine beauftragte Umleitungszentrale M, N quittiert, dann wird der Versuchszähler V zurückgesetzt, da eine erfolgreiche Kommunikation stattgefunden hat. Wurde das Funktelegramm durch eine mit Umleitung beauftragte Nebenzentrale M, N empfangen, wird es von dieser an die Hauptzentrale H weitergeleitet.
Will die Hauptzentrale H ein Funktelegramm über eine Nebenzentrale M an ein Endgerät senden, dann enthält das Datentelegramm auch die Adresse der beauftragten Umleitungs-Nebenzentrale M. Gleichzeitig wird die maximale Anzahl der Versuche mitgeteilt, die diese Nebenzentrale M durchführen soll. Die Nebenzentrale M empfängt und speichert das bedingt umzuleitende Datentelegramm. Zwischenzeitlich könnte die Hauptzentrale H doch noch eine Quittung vom Endgerät für ihren letzten Kommunikationsversuch empfangen haben. In diesem Fall ist die Kommunikation zum Endgerät damit erfolgreich beendet. Die Hauptzentrale H weiß, dass in Zukunft eine direkte Kommunikation im Prinzip möglich ist. Trotzdem muss die Hauptzentrale H noch die Quittung von der von ihr beauftragten Nebenzentrale M abwarten, bis sie eine neue Botschaft an dieses Endgerät initiieren kann.
Empfängt die Nebenzentrale M nun die Quittung vom Endgerät, wiederholt sie dieses zur Sicherheit nochmals. Dadurch erfährt die Hauptzentrale H auf diesem Umleitungswege von der erfolgreichen Übertragung an das Endgerät. Hat die Nebenzentrale M keine Quittung vom Endgerät empfangen, wiederholt sie die aufgefangene Botschaft von der Hauptzentrale im nächsten Empfangszeitschlitz des Endgerätes. Empfängt die Hauptzentrale H nun doch noch direkt diese Quittung des Endgerätes, wird wie oben beschrieben verfahren. Die Nebenzentrale M unternimmt bei einer ausbleibenden Quittung vom Endgerät maximal die bei der Umleitungsinitiierung angegebene Zahl der Versuche. Hat die Hauptzentrale H nach einer entsprechenden Zahl von Versuchen noch keine Quittung von der von ihr beauftragten Nebenzentrale M erhalten, beauftragt sie anschließend weitere Nebenzentralen N, ... (sofern vorhanden) mit einer vorgegebenen Maximalzahl von Versuchen.
Auf diese Weise entfällt trotz dynamischer Umschaltung auf einen oder mehreren mögliche Umleitungspfade jeder zusätzliche Kommunikationsaufwand für das dynamische Umleitungsmanagement. Die Haupt-Wohnungszentrale kann diese Umleitungszuordnung natürlich auch während des Betriebes noch ändern, wenn sie bspw. feststellt, dass die Umleitungskommunikation über eine bei der Inbetriebnahme geeignete erste Umleitungszentrale nur selten erfolgreich funktioniert.
Die Hauptzentrale H wertet das Empfangen der Quittung direkt vom Endgerät beim ersten bedingten Umleitungsversuch über eine Nebenzentrale M, N als Indikator für eine in Zukunft wieder mögliche Direktkommunikation mit ihrem Endgerät. In diesem Fall startet sie in Zukunft bei einer von ihr initiierten Kommunikation wieder mit einem direkten Kommunikationsversuch. Andernfalls beauftragt sie beim nächsten Funktelegramm an das Endgerät zur Beschleunigung gleich die zuletzt erfolgreiche Nebenzentrale M, N mit der bedingten Umleitung.
In der einzigen Figur sind die Möglichkeiten der Umleitungskommunikation dargestellt. Hierbei sind der Haupt-Wohnungszentrale H bspw. ein Endgerät HE1 und ein weiteres Endgerät HE2 funktionell zugeordnet. Während zu dem Endgerät HE1 eine gute bidirektionale Funkverbindung besteht, liegt das Endgerät HE2 bezüglich der Kommunikation zu der Haupt-Wohnungszentrale H in einem Funkloch. Der Haupt-Wohnungszentrale H technisch benachbart sind zwei weitere Nachbar-Wohnungszentralen M, N, denen selbst wieder eigene Endgeräte ME1 und ME2 bzw. NE1 zugeordnet sind. Beide Nachbar-Wohnungszentralen M, N können funktechnisch mit der Haupt-Wohnungszentrale H und auch untereinander kommunizieren. M kann außerdem mit dem Endgerät HE2 der Haupt-Wohnungszentrale H kommunizieren und damit prinzipiell zur Umleitungskommunikation zu diesem Endgerät herangezogen werden. Zum Endgerät HE1 gibt es neben dem funktionierenden Direktkommunikationsweg H zwei potentielle Umleitungswege einerseits über M und andererseits über N. Damit könnten dann von der Haupt-Wohnungszentrale H die entsprechenden Umleitungsalternativen für jedes Endgerät formuliert und jedem der Umleitungspfade dann ein Wertebereich des Wiederholungs-Versuchszählers V zugeordnet werden. Natürlich kann auch entsprechend die Nachbar-Wohnungszentrale M die Wohnungszentralen H oder N zur Umleitungskommunikation zu ihrem Endgerät ME 2 nutzen.
Durch die erfindungsgemäße Umleitungskommunikation wird eine zuverlässige Datenübertragung von der Haupt-Wohnungszentrale H zu den ihr zugeordneten Endgeräten HE1, HE2 erreicht, wobei dann, wenn die direkte Kommunikation durch ein dauerhaftes oder temporäres Funkloch unmöglich ist, eine Umleitung über die Nachbar-Wohnungszentralen M oder N durchgeführt wird.

Claims (15)

  1. Verfahren zur Übertragung von Daten zwischen einer Haupt-Steuer- und Kommunikationszentrale (Hauptzentrale) und einem Endgerät, insbesondere einem Sensor oder Aktor, wobei die Hauptzentrale und das Endgerät jeweils eine Sendeeinheit und eine Empfangseinheit aufweisen, dadurch gekennzeichnet, dass insbesondere bei einer Störung der direkten Funkkommunikation zwischen Hauptzentrale und Endgerät die Datenübertragung über wenigstens einen Neben-Steuer- und Kommunikationszentrale (Nebenzentrale) erfolgt, welche sowohl mit der Hauptzentrale als auch mit dem Endgerät in Funkkontakt treten kann.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Hauptzentrale, die Nebenzentrale(n) und die Endgeräte den Empfang der Daten durch Übermittlung eines Empfangssignals quittieren.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Datenübertragung ein Versuchszähler mitübermittelt wird, der nach jedem erfolglosen Sendeversuch (fehlende Quittierung) inkrementiert wird.
  4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Versuchszähler nach Empfang eines Quittierungssignals zurückgesetzt wird.
  5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass in der Hauptzentrale festgelegt wird, für welchen Wertebereich des Versuchszählers die Hauptzentrale selbst bzw. die Nebenzentrale(n) die Funkkommunikation zu den Endgeräten durchführt.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Haupt- und Nebenzentralen nur Datenübertragungen durch Abgabe eines Empfangssignals quittieren, bei denen der Versuchszähler in dem ihnen zugewiesenen Wertebereich liegt.
  7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Hauptzentrale bei der Kommunikation mit einem Endgerät über eine Nebenzentrale dieser Nebenzentrale die maximale Anzahl der von ihr durchzuführenden Kommunikationsversuche mitteilt.
  8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Nebenzentrale ein von dem Endgerät erhaltenes Empfangssignals an die Hauptzentrale weiterleitet.
  9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Hauptzentrale, die Nebenzentrale(n) und die Endgeräte nach Erhalt eines Quittierungssignals keine weiteren Kommunikationsversuche hinsichtlich der quittierten Datenübertragung unternehmen.
  10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Funkinbetriebnahme festgestellt wird, welche Nebenzentralen funktechnisch die Umleitung für ein bestimmtes Endgerät übernehmen könnten.
  11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Reihenfolge der für die Umleitungskommunikation einzusetzenden Nebenzentralen in Abhängigkeit von der Qualität der Funkübertragung zwischen den Nebenzentralen und der Hauptzentrale sowie dem jeweiligen Endgerät festgelegt wird.
  12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Qualität der Funkübertragung zwischen Haupt- und Nebenzentrale(n) sowie Endgeräten auf der Basis der Empfangsfeldstärke bestimmt wird.
  13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswahl der für eine bestimmte Umleitungskommunikation einzusetzenden Nebenzentrale dynamisch nach jedem erfolglosen Kommunikationsversuch angepasst wird.
  14. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Hauptzentrale bei der nächsten Datenübertragung zu einem Endgerät direkt Kontakt zu diesem aufnimmt, wenn sie bei der letzten Kommunikation ein Empfangssignal direkt von dem Endgerät erhalten hat, und dass sie ansonsten die nächste Datenübertragung über diejenigen Nebenzentrale initiiert, welche ihr bei der letzten Datenübertragung das Empfangssignal des Endgerätes quittierte.
  15. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich zu den oder anstelle der Nebenzentralen Repeater zur Durchführung der Umleitungskommunikation verwendet werden.
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