WO2002049232A1 - Anordnung, vorrichtung und verfahren zur übertragung von daten - Google Patents

Anordnung, vorrichtung und verfahren zur übertragung von daten Download PDF

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WO2002049232A1
WO2002049232A1 PCT/CH2000/000664 CH0000664W WO0249232A1 WO 2002049232 A1 WO2002049232 A1 WO 2002049232A1 CH 0000664 W CH0000664 W CH 0000664W WO 0249232 A1 WO0249232 A1 WO 0249232A1
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WO
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transmission
data
transceiver
master
level
Prior art date
Application number
PCT/CH2000/000664
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English (en)
French (fr)
Inventor
James Aldis
Hanspeter Widmer
Weilin Liu
Andrew Lunn
Original Assignee
Ascom Powerline Communications Ag
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Publication date
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    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L5/00—Arrangements affording multiple use of the transmission path
    • H04L5/14—Two-way operation using the same type of signal, i.e. duplex
    • H04L5/1469—Two-way operation using the same type of signal, i.e. duplex using time-sharing
    • H04L5/1484—Two-way operation using the same type of signal, i.e. duplex using time-sharing operating bytewise
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04J—MULTIPLEX COMMUNICATION
    • H04J3/00—Time-division multiplex systems
    • H04J3/16—Time-division multiplex systems in which the time allocation to individual channels within a transmission cycle is variable, e.g. to accommodate varying complexity of signals, to vary number of channels transmitted
    • H04J3/1694—Allocation of channels in TDM/TDMA networks, e.g. distributed multiplexers

Definitions

  • the invention relates to an arrangement for transmitting data within a communication network with a higher-level and at least one subordinate transmission / reception device and an external transmission / reception device not integrated in the communication network, with all transmission / reception devices for transmission of the data to a line-bound transmission medium , in particular a power supply network, are connected to a plurality of transmission channels.
  • the invention further relates to a transmitting / receiving device for transmitting data within such a communication network and a method for transmitting data.
  • the number of available transmission channels is usually limited. If one and the same transmission network is used by different communication systems, for example by two or more different groups of transmitters or receivers, interference in data transmission can occur. These are caused in particular when the different groups use the same transmission protocols and the same transmission frequencies, for example due to interference.
  • the available transmission channels are typically divided between the different groups of transmitters or receivers, so that each group has its own transmission channels on which it does not interfere with the transmission of the other groups.
  • the bandwidth available for data transmission is also divided up among the various groups in this way, which results in a reduced bandwidth for each group.
  • the object of the invention is to provide an arrangement of the type mentioned at the outset, which makes it possible to avoid the disadvantages existing in the prior art and, in particular, to allow interference-reduced data transmission with increased bandwidth.
  • the arrangement For the transmission of data, the arrangement comprises a line-bound transmission medium, in particular a power supply network, with a plurality of transmission channels. About this transmission medium within a communication network transmit data between the various devices to a higher-level and at least one lower-level transceiver.
  • the arrangement has an external transceiver, which is not integrated in the communication network and which uses all or at least some of the same transmission channels as the communication network for transmitting or receiving.
  • the higher-level transceiver and the external transceiver are designed in such a way that they can determine at least one transmission channel that they only use to send data.
  • Such a synchronization of the superordinate transceiver and the external transceiver can prevent the superordinate transceiver from receiving data from its subordinate transceivers on the at least one transmission channel and the external transceiver simultaneously transmitting data on this transmission channel ,
  • the two transceivers on this transmission channel can no longer interfere with each other when receiving data.
  • the situation for the subordinate transceivers is as follows: They only send and receive data in the transmission channels assigned to them by the superordinate transceiver. For reception, this means that in the first case they either receive signals only from their parent or, in the second case, they also receive signals from the external transceiver. The first case is not a problem.
  • the subordinate transceiver receives signals from two different sources at the same time and it must be ensured that it recognizes which data or which signal originate from the superordinate transceiver and only processes them further , This is achieved, for example, with a special coding or an appropriately selected, local division of the transceivers.
  • the subordinate transceiver is in relation to the superordinate transceiver or the external transceiver For example, arranged such that the signal level of the signal from the higher-level transceiver is higher than the signal level of the signal from the external transceiver.
  • the transmission powers could also be selected such that the signals to be received by the target device arrive there with a higher signal level.
  • the higher-level transceiver takes on a kind of leadership role and specifies one or a plurality of transmit channels for the external transceiver, which it must accept.
  • the external transceiver can also reject the specification and in turn make a proposal.
  • the roles of the two devices can also be reversed.
  • both transmit / receive devices report their bandwidth requirement, i. H. their needs for transmission channels, whereby together they find a suitable compromise.
  • the communication between the external and the higher-level transceiver takes place in particular in a special transmission channel, for example in a control transmission channel.
  • Corresponding control signals are exchanged between the two in this channel, on the basis of which they agree on the at least one transmission channel.
  • the higher-level transceiver and the external transceiver are preferably designed such that they exclusively use the at least one specific transmission channel for transmitting data. That way Ensure that the external transceiver only transmits on another transmission channel if the higher-level transceiver also transmits on this transmission channel or, conversely, that it does not transmit simultaneously on a transmission channel on which the superordinate transceiver receives.
  • the communication network comprises a higher-level transceiver, hereinafter referred to as the master, and at least one, but typically a plurality of subordinate transceiver, which are referred to below as slaves.
  • the slaves are preferably synchronized with the master, i. H. the data is transmitted in precisely defined transmission channels, for example divided in the time or frequency domain.
  • the master is preferably designed in such a way that it can control the communication with its slaves by assigning them, for example depending on the bandwidth requirement, individual or a plurality of the available transmission channels for transmitting or receiving data.
  • the transceivers can also be designed in such a way that they are equal to one another and all have the same bandwidth, i. H. have the same number of transmission channels available for data transmission. Or they are designed in such a way that, without a higher control authority, they can determine among themselves who can use which transmission channels and when.
  • Power supply networks are an example of a transmission medium that can be used by the transceivers for data transmission.
  • each transceiver is connected to the power supply network via a coupler, for example a low-voltage power supply network known from the prior art for supplying power to a building.
  • the transmitting / receiving devices are accordingly equipped with a transmitting / receiving unit, via which data can be coupled into and out of the power supply network.
  • the data which, for example, from a computer connected to the transceiver ter originate, a high-frequency carrier signal is modulated onto it, which is coupled into the so-called Powerline via a crossover network.
  • An advantageous transmission frequency for example for data transmission via a power supply network, is in the range from 1 to approximately 40 MHz.
  • the transceivers are therefore preferably designed for data transmission in this frequency range.
  • the medium When connecting a transceiver, in particular a master of a communication network, to the transmission medium, the medium must first of all determine whether there may be disruptions in the data transmission from or to its slaves. That is, the master must somehow determine whether it is within the range of another master that does not belong to its communication network, so that it is ready to determine at least one transmission channel according to the invention with a possible interference device, on which both only transmit data.
  • This programming can be done both software and hardware, for example by means of dip switches or jumpers.
  • this information is programmed permanently, there is a problem with changes to the system, for example due to the omission or addition of additional masters or entire communication networks, that the already existing devices must be reprogrammed.
  • Each master is therefore preferably designed in such a way that it can react flexibly to such jamming transmitters, that is to say that on the one hand it can determine and use a common transmission channel with any jamming transmitter and on the other hand it can freely use the transmission channels available to it for data transmission if it uses it is not within range of a jammer.
  • the data can be modulated onto a carrier signal using any known type of modulation.
  • the data can optionally also be encoded. Frequency multiplexing is just as possible as time division multiplexing or spreading band technology.
  • a transmission method is therefore preferably used in which the transmission channels are made available by a time-division multiplex method.
  • a plurality of transmission frames hereinafter referred to as frames, are transmitted one after the other, each frame being divided into a plurality of time slots.
  • a transmission channel is formed by one or a plurality of time slots in one or a plurality of frames. That is, the data to be transmitted are divided into packets of a certain size can each be accommodated in one or more time slots of one or a plurality of successive frames.
  • the communication is controlled by the master, i. H. the allocation of each. Transmission channels to one slave each by assigning the different time slots. For example, the master allocates a time slot x for receiving data and another time slot y for sending data to a slave.
  • the master transmits the information as to which slave can or may use which time slots when, for example in the so-called frame header, a special time slot which is usually located at the beginning of each frame. Of course, several time slots can also be used as frame headers.
  • the allocation of the time slots is completely dynamic. That is, each slave can be assigned different time slots for sending and / or receiving in each frame.
  • time slot assignment of the slaves is dynamic.
  • the assignment of those time slots that the two masters may use for sending and receiving is also dynamic. That is, In each frame, the two masters can determine different, fewer or additional time slots, in which both can only send or only receive. This information is also transmitted between the two masters, for example in the frame header of a frame. It is possible to define the time slot assignment only for one frame, for example the next or the next but one, a plurality of frames or for example until a new assignment arrives.
  • the external transceiver now uses the same transmission method, ie if it uses, for example, the same frame structure and in turn sends data in one, a plurality or even all of the time slots of these frames, interference can occur which disrupt the data transmission between the master and its slaves. To avoid this, the master and the external transceiver can agree, as described, that they only use certain time slots for transmission.
  • the master and the external transceiver together define a point, a so-called switchover point, in the transmission frame, with all the time slots before this point only for transmission and all time slots after this point are used only to receive data.
  • this assignment can also be done in reverse.
  • the frame header mentioned above is also used, for example, as a control transmission channel in which the two masters transmit signals for determining the transmission channels, for example for determining the switchover point.
  • 1 shows a transmission system with two different communication groups connected to the same transmission medium
  • FIG. 3 shows a transmission frame from FIG. 2 with a plurality of time slots
  • FIG. 4 shows the transmission frame from FIG. 3 divided into transmit and receive channels
  • FIG. 5 divides the transmission frame from FIG. 3 into several areas of transmission and / or reception channels as well
  • Fig. 6 shows a plurality of masters connected to a power supply network in the
  • the first communication network 1 comprises a master 3.1 and a plurality of slaves 4.1, 4.2, 4.3, data being transmitted within the communication network 1 via a first branch 5.1 of a power supply network 5.
  • the second communication network 2 likewise comprises a master 3.2 and a plurality of slaves 4.4, 4.5, 4.6, the master 3.2 and the slaves 4.4, 4.5, 4.6 for data transmission with one another on one second branch 5.2 of the power supply network 5 are connected. Both communication networks 1, 2 use the same transmission protocols and frequencies.
  • FIG. 2 shows a plurality of such transmission frames, so-called frames 6.1, 6.2, 6.3, 6.4, which are transmitted one after the other on branch 5.1 of the power supply network 5.
  • the data transmission within the communication network 2 takes place with the same frames.
  • the frame 6.1 is shown in somewhat more detail in FIG. It is divided into a plurality of time slots 7.1, 7.2, 7.3, ..., 7.n, the division being exactly the same for each frame 6.1 to 6.4.
  • a synchronization sequence (not shown) is also sent in each frame 6.1 to 6.4 and / or in each time slot 7.1 to 7.n.
  • each slave 4.1-4.6 is synchronized with its master 3.1, 3.2 and is assigned one or a plurality of reception and one or a plurality of transmission time slots by the master.
  • a slave 4.1 - 4.6 may only send or receive in these time slots assigned to it.
  • the master 3.2 represents an external transmission device which uses the same transmission medium for data transmission.
  • the master 3.1 from the point of view of the second communication network 2. If, for example, the distance between the first and the second communication network 1, 2 or the attenuation between the two communication networks is so small that the signals from one of the devices of the others can be received, data transmission faults can occur within a communication network 1, 2, which are caused, for example, by interference. That is, The master 3.1 of the first communication network 1 receives signals from the master 3.2 or a slave, for example, in its reception time slots 4.4 - 4.6 of the second communication network 2, which accidentally send data in exactly the same transmission channel.
  • the main problem is typically that the master 3.2 is closer to the master 3.1 than (at least partially) its slaves 4.1 - 4.3. If the master 3.1 simultaneously receives data on a transmission channel, for example from its slave 4.3 and from the master 3.2, the signal of the master 3.2 has a higher signal level, which is why it is difficult for the master 3.1 to determine the signal of the slave 4.3.
  • the two communication networks 1, 2 are synchronized in a certain way. Since the slaves 4.1 - 4.6 are synchronized with their respective masters 3.1, 3.2, it is sufficient if the two masters 3.1, 3.2 are synchronized with one another. It is not enough that they transmit their frames at the same time, they have to assign the available time slots 7.1 - 7.n to their slaves 4.1 - 4.6 in such a way that the two masters receive or receive data in the same time slot 7.1 - 7.n . Send data.
  • the situation for master 3.1 when receiving signals from slaves 4.4 - 4.6 is less critical, since slaves 4.4 - 4.6 are typically further away than their own slaves 4.1 - 4.3. The signal levels are correspondingly lower. Since the master 3.1 also only receives on the transmission channels that it has assigned to its slaves 4.1 to 4.3 for transmission, it is ensured that it never receives signals that only come from the slaves 4.4 - 4.6. In other words: If he receives signals from these slaves 4.4 - 4.6, he will always receive signals from his own slaves 4.1 - 4.3, since he does not switch to reception if his slaves 4.1 - 4.3 do not transmit.
  • slaves 4.1 - 4.3 On the basis of the signal level or on the basis of other mechanisms, he can, as mentioned, determine the correct signals, ie the signals coming from his slaves 4.1 - 4.3. Since the transmission path from a slave 4.1 - 4.3 of the first Communication network 1 to its master 3.1 is generally smaller than the transmission path to the other master 3.2. Conversely, slaves 4.1 - 4.3 also ensure that the signal level of the signal from its own master 3.1 is greater than the signal level of the signal from the other master 3.2. This means that a slave 4.1 - 4.3 can always recognize and receive the correct signal, ie the signal intended for it.
  • a concrete example of a transmission frame 6.1 is shown in FIG. It comprises a total of 20 time slots 7.1 - 7.20 and is divided into a transmission area 8.1 with time slots 7.1 - 7.12, which (from the point of view of the master 3.1, 3.2) for transmission, and a reception area 8.2 with time slots 7.13 - 7.20, which are used to receive data.
  • one or more time slots are used as so-called frame headers, in which, regardless of the definition of the transmission or reception area 8.1, 8.2, data can be both sent and received.
  • the frame header includes, for example, information for the slaves in which future transmission frames they can use which time slots for sending and receiving.
  • the first time slot 7.1 or a certain number of time slots at the beginning of each transmission frame 6.1 are used as frame headers.
  • the changeover within the transmission frame 6.1 from transmission to reception takes place at the switchover point 9.
  • the synchronization of the two masters 3.1, 3.2 is very simple in this case.
  • the two only negotiate this switchover point 9 with one another and both know that the time slots before the switchover point 9 (with the exception of the frame header (s)) may only be used for sending and those after the switchover point 9 may only be used for receiving data.
  • the transmission area 8.1 and the reception area 8.2 can also be interchanged, so that the reception area lies at the beginning of the transmission frame 6.1.
  • several non-contiguous transmission and reception areas can also be agreed by the two masters. However, this increases the necessary communication effort as well as the corresponding storage space.
  • Time slot 7.1 is used, for example, by master 3.1 as frame header 7.1 1 for communication with its slaves 4.1 - 4.3 and time slot 7.2 by master 3.2 as frame header 7.21 for communication with its slaves 4.4 - 4.6.
  • the time slot 7.2 is therefore not used by the master 3.1 for communication with its slaves 4.1 - 4.3, but is reserved for the master 3.2.
  • the time slots 7.3 to 7.7 form the transmission area 8.4, the time slots 7.14 to 7.20 the reception area 8.6 and the time slots 7.8 to 7.13 form a variable area 8.5.
  • the time slots of the transmission area 8.4 or of the reception area 8.6 are each exclusively for transmission or. Receiving data is used, whereas the time slots of the variable area 8.5 can each be used for sending or receiving data.
  • the master 3.1 which assumes the leading role, determines, for example, in the frame header 7.1 1 for the frame after the next whether the variable area 8.5 is to be used for sending or receiving. This can be done very easily, as in the frame header 7.1 1, ie must be transmitted in the control transmission channel, only the information to which of the two existing switching points 9.1, 9.2 used in the next frame are '. That is, With 1-bit information, for example "0" for the first switchover point 9.1 and "1" for the second switchover point 9.2, it is possible to dynamically define the time slots to be used for sending and receiving individually for each frame.
  • FIG. 6 shows an application of the invention.
  • a transformer station 10 is shown, in which the voltage of a medium-voltage line 12 is transformed with a transformer 11 into a low voltage, which can be tapped from a busbar 13.
  • the low-voltage lines 14.1, 14.2, 14.3 each have an inductance 15.1, 15.2, 15.3.
  • a master 16.1, 16.2, 16.3 is closed on each low-voltage line 14.1, 14.2, 14.3, which each form a communication network with those slaves which are also connected to this low-voltage line.
  • the three masters 16.1, 16.2, 16.3 were not synchronized according to the invention, large interference would occur, since the three masters are only separated by the inductors 15.1, 15.2, 15.3 and the busbar 13.
  • the attenuation of the signals that spread from a master in both directions of the respective low-voltage line is correspondingly low, for example in the range from a few dB to a few dozen dB.
  • the signal attenuation is sometimes so low that the interference from the other masters would be so great that only one master could be used for all three low-voltage lines 14.1, 14.2, 14.3.
  • the synchronization of the masters 16.1, 16.2, 16.3 according to the invention makes it possible, however, to simultaneously transmit data from the respective master 16.1, 16.2, 16.3 to its slaves or in the opposite direction on all three low-voltage lines 14.1, 14.2, 1 .3. This results in a real increase in the transmission capacity.
  • the damping between the masters is too low, i. H.
  • the attenuation can be artificially increased, for example, by means of appropriate filters such as an inductor as a low-pass filter.
  • the invention on the one hand allows the interference or the susceptibility to interference of transmission systems to be reduced and on the other hand at the same time increases the bandwidth available for the transmission.
  • the invention enables closely spaced transmission systems to simultaneously use the same transmission channels for communication within their system.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
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Abstract

Bei zwei Übertragungssystemen mit jeweils einem Master und einer Mehrzahl von Slaves, welche zur Datenübertragung innerhalb ihres Systems an das gleiche Übertragungsmedium angeschlossen sind, erfolgt die Datenübertragung mit einer Rahmenstruktur, wobei zeitlich nacheinander eine Mehrzahl von Übertragungsrahmen (6.1) übertragen werden. Jeder Übertragungsrahmen ist in eine Mehrzahl von Übertragungskanälen (7.1 - 7.20) unterteilt, in denen Daten jeweils von einem Master zu seinen Slaves bzw. umgekehrt übertragen werden können. Zur Verminderung von Störungen und zur Erhöhung der zur Verfügung stehenden Übertragungskapazität werden die beiden Master derart miteinander synchronisiert, dass sie jeweils dieselben Übertragungskanäle zum Senden bzw. zum Empfangen verwenden. Zu diesem Zweck vereinbaren die beiden Master einen Umbschaltpunkt (9) innerhalb jedes Ubertragungsrahmens, wobei sämtliche Übertragungskanäle vor dem Umschaltpunkt (8.1) nur zum Senden und sämtliche Übertragungskanäle nach dem Umschaltpunkt (8.2) nur Empfangen von Daten verwendet werden.

Description

Anordnung, Vorrichtung und Verfahren zur Übertragung von Daten
Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Übertragung von Daten innerhalb eines Kommu- nikationsverbundes mit einem übergeordneten und zumindest einem untergeordneten Sende/Empfangsgerät sowie einem nicht in den Kommunikationsverbund eingebundenen, externen Sende/Empfangsgerät, wobei alle Sende/Empfangsgeräte zur Übertragung der Daten an ein leitungsgebundenes Übertragungsmedium, insbesondere ein Stromversorgungsnetz, mit einer Mehrzahl von Übertragungskanälen angeschlossen sind. Weiter be- trifft die Erfindung eine Sende/Empfangsvorrichtung zur Übertragung von Daten innerhalb eines derartigen Kommunikationsverbundes sowie ein Verfahren zur Übertragung von Daten. Stand der Technik
Bei der Übertragung von Daten über ein leitungsgebundenes Übertragungsnetz ist die Anzahl der verfügbaren Übertragungskanäle zumeist beschränkt. Wird ein und dasselbe Übertragungsnetz von unterschiedlichen Kommunikationssystemen, beispielsweise von zwei oder mehr verschiedenen Gruppen von Sendern bzw. Empfängern verwendet, können Störungen bei der Datenübertragung auftreten. Diese werden insbesondere wenn die verschiedenen Gruppen dieselben Übertragungsprotokolle und dieselben Übertragungsfrequenzen verwenden, beispielsweise durch Interferenzen verursacht.
In solchen Fällen werden die verfügbaren Übertragungskanäle typischerweise unter den verschiedenen Gruppen von Sendern bzw. Empfängern aufgeteilt, damit jede Gruppe ihre eigenen Übertragungskanäle hat, auf welchen sie die Übertragung der anderen Gruppen nicht stört.
Allerdings wird auf diese Weise auch die zur Verfügung stehende Bandbreite für die Datenübertragung auf die verschiedenen Gruppen aufgeteilt, was für jede Gruppe eine reduzierte Bandbreite zur Folge hat.
Darstellung der Erfindung
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Anordnung der eingangs genannten Art anzugeben, welche es erlaubt, die beim Stand der Technik vorhandenen Nachteile zu vermeiden und insbesondere eine störungsreduzierte Datenübertragung mit erhöhter Bandbreite zu ermög- liehen.
Die Lösung der Aufgabe ist durch die Merkmale des Anspruchs 1 definiert. Zur Übertragung von Daten umfasst die Anordnung ein leitungsgebundenes Übertragungsmedium, insbesondere ein Stromversorgungsnetz, mit einer Mehrzahl von Übertragungskanälen. Über dieses Übertragungsmedium werden innerhalb eines Kommunikationsverbundes mit einem übergeordneten und zumindest einem untergeordneten Sende/Empfangsgerät Daten zwischen den verschiedenen Geräten übertragen. Zudem weist die Anordnung ein nicht in den Kommunikationsverbund eingebundenes, externes Sende/Empfangsgerät auf, welches zum Senden bzw. Empfangen sämtliche oder zumindest einen Teil derselben Übertragungskanäle wie der Kommunikationsverbund verwendet. Erfindungsgemäss -sind das übergeordnete Sende/Empfangsgerät und das externe Sende/Empfangsgerät derart ausgebildet, dass sie zumindest einen Übertragungskanal bestimmen können, den sie nur zum Senden von Daten verwenden.
Durch eine derartige Synchronisation des übergeordneten Sende/Empfangsgerätes und des externen Sende/Empfangsgerätes kann vermieden werden, dass das übergeordnete Sende/Empfangsgerät auf dem zumindest einen Übertragungskanal Daten von seinen untergeordneten Sende/Empfangsgeräten empfängt und das externe Sende/Empfangsgerät auf diesem Übertragungskanal gleichzeitig Daten sendet.
Da das externe und das übergeordnete Sende/Empfangsgerät auf zumindest diesem Übertragungskanal nur Signale senden, können sich die beiden Sende/Empfangsgeräte auf diesem Übertragungskanal beim Empfangen von Daten nicht mehr gegenseitig stören.
Für die untergeordneten Sende/Empfangsgeräte sieht es folgendermassen aus: Sie senden und empfangen Daten jeweils nur in den ihnen vom übergeordneten Sende/Empfangsgerät zugewiesenen Übertragungskanälen. Für den Empfang hiesst das, dass sie im ersten Fall entweder Signale nur von ihrem übergeordneten oder, im zweiten Fall, zusätzlich auch Signale vom externen Sende/Empfangsgerät empfangen. Der erste Fall stellt kein Problem dar. Beim zweiten Fall empfängt das untergeordnete Sende/Empfangsgerät Signale von zwei verschiedenen Quellen gleichzeitig und es muss sichergestellt werden, dass es erkennt, welche Daten bzw. welches Signal vom übergeordneten Sende/Empfangsgerät stammen und nur diese weiter verarbeitet. Dies wird beispielsweise mit einer speziellen Codierung oder einer entsprechend gewählten, örtlichen Aufteilung der Sende/ Empfangsgeräte erreicht. Das untergeordnete Sende/Empfangsgerät ist in Bezug auf das übergeordnete Sende/Empfangsgerät bzw. das externe Sende/Empfangsgerät beispielsweise derart angeordnet, dass der Signalpegel des Signals vom übergeordneten Sende/Empfangsgerät höher ist als der Signalpegel des Signals vom externen Sende/Empfangsgerät. Bei einem leitungsgebundenen Übertragungssystem heisst dies beispielsweise, dass der Übertragungsweg vom externen Sende/Empfangsgerät zum untergeordneten Sende/ Empfangsgerät grösser sein muss als der Übertragungsweg vom übergeordneten zum untergeordneten Sende/Empfangsgerät, oder dass nicht der Signalweg, sondern beispielsweise die Signaldämpfung grösser ist. Selbstverständlich könnten auch die Sendeleistungen derart gewählt werden, dass die vom Zielgerät zu empfangenden Signale mit einem höheren Signalpegel dort eintreffen.
Zur Bestimmung dieses zumindest einen Sendekanals gibt es verschiedene Möglichkeiten. Beispielsweise übernimmt das übergeordnete Sende/Empfangsgerät eine Art Führungsrolle und gibt dem externen Sende/Empfangsgerät einen bzw. eine Mehrzahl von Sendekanälen vor, welche dieses akzeptieren muss. Bei einer anderen Möglichkeit kann das externe Sende/Empfangsgerät die Vorgabe jedoch auch ablehnen und seinerseits einen Vorschlag machen. Selbstverständlich können die Rollen der beiden Geräte auch vertauscht sein. Bei einer weiteren Möglichkeit, bei welcher die zur Verfügung stehende Bandbreite möglichst optimal genutzt werden kann, melden beispielsweise beide Sende/Empfangsgeräte ihren Bandbreitenbedarf, d. h. ihren Bedarf an Übertragungskanälen an, wobei sie gemeinsam einen geeigneten Kompromiss finden.
Die Kommunikation zwischen dem externen und dem übergeordneten Sende/Empfangsgerät, beispielsweise zur Bestimmung des zumindest einen Sendekanals, erfolgt insbesondere in einem speziellen Übertragungskanal, beispielsweise in einem Steuerungs- übertragungskanal. In diesem Kanal werden entsprechende Steuersignale zwischen den beiden ausgetauscht, aufgrund derer sie sich auf den zumindest einen Sendekanal einigen.
Um nicht nur das Senden auf dem bestimmten Übertragungskanal zu synchronisieren, sind das übergeordnete Sende/Empfangsgerät und das externe Sende/Empfangsgerät vorzugsweise derart ausgebildet, dass sie zum Senden von Daten ausschliesslich den zumindest einen bestimmten Übertragungskanal verwenden. Auf diese Weise kann sichergestellt werden, dass das externe Sende/Empfangsgerät auf einem anderen Übertragungskanal nur dann sendet, wenn auch das übergeordnete Sende/Empfangsgerät auf diesem Übertragungskanal sendet oder umgekehrt gesagt, dass es nicht gleichzeitig auf einem Übertragungskanal sendet, auf welchem das übergeordnete Sende/Empfangsgerät empfängt.
Der Kommunikationsverbund umfasst wie bereits erwähnt ein übergeordnetes Sende/Empfangsgerät, im Folgenden Master genannt, und zumindest ein, typischerweise jedoch eine Mehrzahl von untergeordneten Sende/Empfangsgeräten, welche im Folgenden als Slaves bezeichnet werden. Um eine korrekte Kommunikation zu gewährleisten, sind die Slaves vorzugsweise mit dem Master synchronisiert, d. h. die Übertragung der Daten erfolgt in genau definierten, beispielsweise im Zeit- oder im Frequenzbereich aufgeteilten Übertragungskanälen.
Der Master ist vorzugsweise derart ausgebildet, dass er die Kommunikation mit seinen Slaves steuern kann, indem er ihnen, beispielsweise je nach Bandbreitenbedarf, einzelne oder eine Mehrzahl der verfügbaren Übertragungskanäle zum Senden bzw. Empfangen von Daten zuteilt. Selbstverständlich können die Sende/Empfangsgeräte auch derart ausgebildet sein, dass sie untereinander gleichberechtigt sind und alle gleich viel Bandbreite, d. h. dieselbe Anzahl Übertragungskanäle zur Datenübertragung zur Verfügung haben. Oder sie sind derart ausgebildet, dass sie ohne eine höhere Steuerungsinstanz untereinander fest- legen können, wer wann welche Übertragungskanäle verwenden darf.
Ein Beispiel für ein Übertragungsmedium, das von den Sende/Empfangsgeräten für die Datenübertragung verwendet werden kann, sind Stromversorgungsnetze. Hierbei ist jedes Sende/Empfangsgerät über einen Koppler an das Stromversorgungsnetz, beispielsweise ein aus dem Stand der Technik bekanntes Niederspannungs-Stromversorgungsnetz zur Stromversorgung eines Gebäudes angeschlossen. Die Sende/Empfangsgeräte sind entsprechend mit einer Sende/Empfangseinheit ausgestattet, über welche Daten in das Stromversorgungsnetz ein- respektive daraus ausgekoppelt werden können. Die Daten, welche beispielsweise von einem an das Sende/Empfangsgerät angeschlossenen Compu- ter stammen, werden hierzu einem hochfrequenten Trägersignal aufmoduliert, welches über eine Frequenzweiche in die sogenannte Powerline eingekoppelt wird.
Die Eigenschaften eines solchen Übertragungsmediums sind in der Regel stark frequenzabhängig. Eine vorteilhafte Übertragungsfrequenz, beispielsweise für die Datenübertragung über ein Stromversorgungsnetz, liegt im Bereich von 1 bis etwa 40 MHz. Die Sende/Empfangsgeräte sind deshalb bevorzugt für eine Datenübertragung in diesem Frequenzbereich ausgebildet.
Beim Anschliessen eines Sende/Empfangsgerätes, insbesondere eines Masters eines Kommunikationsverbundes, an das Übertragungsmedium, muss dieses zunächst irgendwie feststellen, ob allenfalls Störungen bei der Datenübermittlung von bzw. zu seinen Slaves auftreten können. D. h. der Master muss irgendwie feststellen, ob er sich innerhalb der Reichweite eines anderen, nicht zu seinem Kommunikationsverbund gehörenden Masters befindet, damit er bereit ist, mit einem allfälligen Störgerät erfindungsgemäss zumindest einen Sendekanal zu bestimmen, auf welchem beide nur Daten senden.
Dies geschieht beispielsweise, indem bei oder vor der Installation diesbezügliche Messungen durchgeführt und der Master entsprechend programmiert wird. Diese Programmierung kann sowohl Software- wie auch hardwaremässig, beispielsweise mittels Dip-Schaltem oder Steckbrücken, erfolgen. Wird diese Information jedoch fest programmiert, besteht bei Änderungen des Systems, beispielsweise durch Wegfall bzw. Hinzufügen von weiteren Mastern bzw. ganzen Kommunikationsverbünden das Problem, dass die bereits vorhandenen Geräte neu programmiert werden müssen.
Vorzugsweise wird deshalb jeder Master derart ausgebildet, dass er flexibel auf derartige Störsender reagieren kann, d. h. dass er einerseits mit einem allfälligen Störsender einen gemeinsamen Sendekanal bestimmen und diesen benutzen kann und andererseits die ihm zur Datenübertragung zur Verfügung stehenden Übertragungskanäle frei nutzen kann, wenn er sich nicht innerhalb der Reichweite eines Störsenders befindet. Daraus ergibt sich ein bevorzugtes Verfahren beim Anschliessen eines Masters an ein Übertragungsmedium. Nach dem Anschliessen (bzw. nach dem Einschalten) des Masters verhält sich dieser zunächst ruhig und versucht, Signale eines anderen Masters zu empfangen. Er spielt eine Art Slave eines beliebigen anderen Masters und versucht, Steuerungssignale eines anderen Masters zu detektieren. Kann er derartige Signale eines anderen Masters empfangen, heisst das, dass die Signaldämpfung zwischen den beiden Mastern zu gering und demzufolge eine Synchronisation notwendig ist. Er nimmt also Kontakt mit dem anderen Master auf und vereinbart mit ihm zumindest einen Sendekanal, den sie beide nur zum Senden verwenden. Kann er jedoch keine Signale eines anderen Masters empfangen, heisst das entweder, dass kein anderer Master (und mithin auch kein anderer Kommunikationsverbund) an dieses Übertragungsmedium angeschlossen ist oder, falls doch einer angeschlossen ist, dass die Signaldämpfung zwischen ihnen genug gross ist, sodass sie sich gegenseitig nicht bei der Datenübertragung von bzw. zu ihren Slaves stören. Der neu angeschlossene Master kann also sämtliche Übertragungskanäle frei zum Senden oder Empfangen nutzen.
Zur Datenübertragung zwischen dem Master und seinen Slaves sind viele verschiedene, aus dem Stand der Technik bekannte, Datenübertragungsverfahren möglich. So können die Daten einem Trägersignal beispielsweise mit einer beliebigen, bekannten Modulationsart aufmoduliert werden. Die Daten können wahlweise auch codiert werden. Frequenzmul- tiplex ist genauso möglich wie Zeitmultiplex oder Spreizbandtechnik.
Wie sich herausgestellt hat, bietet die Datenübertragung mit einem Zeitmultiplexverfahren Vorteile gegenüber anderen Techniken, beispielsweise hinsichtlich der Übertragungsqualität oder der erreichbaren Datenraten. Es wird daher vorzugsweise ein Übertragungsverfahren verwendet, bei dem die Übertragungskanäle durch ein Zeitmultiplexverfahren zur Ver- fügung gestellt werden. Hierbei werden zeitlich nacheinander eine Mehrzahl von Ubertragungsrahmen, nachfolgend als Frames bezeichnet, übermittelt, wobei jeder Frame in eine Vielzahl von Zeitschlitzen aufgeteilt ist. Ein Übertragungskanal wird gebildet durch jeweils einen oder eine Mehrzahl von Zeitschlitzen in einem oder einer Mehrzahl von Frames. D. h. die zu übertragenden Daten werden in Pakete einer bestimmten Grosse aufgeteilt welche jeweils in einem oder mehreren Zeitschlitzen eines oder einer Mehrzahl aufeinanderfolgender Frames untergebracht werden.
Bei einem derartigen Übertragungsverfahren erfolgt die Steuerung der Kommunikation durch den Master, d. h. die Zuteilung der einzelnen . Übertragungskanäle zu jeweils einem Slave durch Zuteilung der verschiedenen Zeitschlitze. Der Master teilt einem Slave beispielsweise einen Zeitschlitz x zum Empfangen von Daten und einen anderen Zeitschlitz y zum Senden von Daten zu. Die Information, welcher Slave wann welche Zeitschlitze verwenden kann bzw. darf, wird vom Master beispielsweise im sogenannten Frameheader, einem speziellen Zeitschlitz, welcher sich zumeist am Anfang jedes Frames befindet, übertragen. Selbstverständlich können auch mehrere Zeitschlitze als Frameheader verwendet werden.
Bei dem weiter oben erwähnten Beispiel, wo ein neuer Master an ein Übertragungsmedium angeschlossen wird, heisst dies, dass der neue Master versucht, den bzw. die Frameheader eines anderen bereits an dieses Übertragungsmedium angeschlossenen Masters zu detektieren und auf diese Weise feststellt, ob er sich mit dem anderen Master synchronisieren muss.
Die Zuordnung der Zeitschlitze ist vollständig dynamisch. D. h. jedem Slave können in jedem Frame andere Zeitschlitze zum Senden und/oder Empfangen zugeteilt werden.
Aber nicht nur die Zeitschlitz-Zuordnung der Slaves ist dynamisch. Auch die Zuordnung derjenigen Zeitschlitze, welche von den beiden Mastern zum Senden bzw. Empfangen benutzt werden dürfen, ist dynamisch. D. h. in jedem Frame können von den beiden Mastern jeweils andere, weniger oder zusätzliche Zeitschlitze bestimmt werden, in welchen beide nur Senden oder nur Empfangen können. Auch diese Information wird zwischen den beiden Mastern beispielsweise im Frameheader eines Frames übertragen. Dabei ist es möglich, die Zeitschlitz-Zuordnung nur für einen Frame, beispielsweise den nächsten oder übernächsten, eine Mehrzahl von Frames oder beispielsweise bis zum Eintreffen einer neuen Zuordnung festzulegen. Benutzt nun das externe Sende/Empfangsgerät dasselbe Übertragungsverfahren, d. h. verwendet es beispielsweise dieselbe Rahmenstruktur und sendet seinerseits Daten in einem, einer Mehrzahl oder gar in sämtlichen Zeitschlitzen dieser Frames, können Interferenzen auftreten, welche die Datenübertragung zwischen dem Master und seinen Slaves stören. Um dies zu vermeiden, können der Master und das externe Sende/Empfangsgerät wie beschrieben vereinbaren, dass sie nur ganz bestimmte Zeitschlitze zum Senden verwenden.
Die Auswahl jener Zeitschlitze, welche nur zum Senden verwendet werden sollen, kann im Prinzip völlig willkürlich vorgenommen werden. Um jedoch eine möglichst einfache Defini- tion dieser ausgewählten Zeitschlitze zu ermöglichen und entsprechend den Kommunikationsaufwand zu minimieren, legen der Master und das externe Sende/Empfangsgerät zusammen einen Punkt, einen sogenannten Umschaltpunkt in den Ubertragungsrahmen fest, wobei sämtliche Zeitschlitze vor diesem Punkt nur zum Senden und sämtliche Zeitschlitze nach diesem Punkt nur zum Empfangen von Daten verwendet werden. Selbstverständlich kann diese Zuordnung auch umgekehrt erfolgen.
Der oben erwähnte Frameheader wird beispielsweise auch als Steuerungsübertragungska- nal verwendet, in welchem sich die beiden Master Signale zur Festlegung der Sendekanäle, beispielsweise zur Festlegung des Umschaltpunktes, übermitteln.
Aus der nachfolgenden Detailbeschreibung und der Gesamtheit der Patentansprüche ergeben sich weitere vorteilhafte Ausführungsformen und Merkmalskombinationen der Erfindung. Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die zur Erläuterung des Ausführungsbeispiels verwendeten Zeichnungen zeigen:
Fig. 1 Ein Übertragungssystem mit zwei verschieden, am gleichen Übertragungsmedium angeschlossenen Kommunikationsverbänden;
Fig. 2 eine Mehrzahl von zeitlich nacheinander zu sendende Ubertragungsrahmen;
Fig. 3 einen Ubertragungsrahmen aus Fig. 2 mit einer Mehrzahl von Zeitschlitzen;
Fig. 4 den Ubertragungsrahmen aus Fig. 3 unterteilt in Sende- und Empfangskanäle;
Fig. 5 den Ubertragungsrahmen aus Fig. 3 unterteilt in mehrere Bereiche von Sende- und/oder Empfangskanälen sowie
Fig. 6 eine Mehrzahl von Mastern angeschlossen an ein Stromversorgungsnetz im
Bereich einer Transformatorstation.
Grundsätzlich sind in den Figuren gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen.
Wege zur Ausführung der Erfindung
Figur 1 zeigt einen ersten sowie einen zweiten Kommunikationsverbund 1, 2. Der erste Kommunikationsverbund 1 umfasst einen Master 3.1 sowie mehrere Slaves 4.1, 4.2, 4.3, wobei Daten innerhalb des Kommunikationsverbundes 1 über einen ersten Zweig 5.1 eines Stromversorgungsnetzes 5 übertragen werden. Der zweite Kommunikationsverbund 2 umfasst ebenfalls einen Master 3.2 sowie eine Mehrzahl von Slaves 4.4, 4.5, 4.6, wobei der Master 3.2 und die Slaves 4.4, 4.5, 4.6 zur Datenübertragung untereinander an einem zweiten Zweig 5.2 des Stromversorgungsnetzes 5 angeschlossen sind. Beide Kommunikationsverbünde 1 , 2 verwenden dieselben Übertragungsprotokolle und -frequenzen.
Die Datenübertragung innerhalb eines Kommunikationsverbundes 1 , 2, beispielsweise zwischen dem Master 3.1 und seinen Slaves 4.1 , 4.2, 4.3, erfolgt mit einer Rahmenstruktur. Figur 2 zeigt eine Mehrzahl solcher Ubertragungsrahmen, sogenannte Frames 6.1 , 6.2, 6.3, 6.4, welche zeitlich nacheinander auf dem Zweig 5.1 des Stromversorgungsnetzes 5 übertragen werden. Die Datenübertragung innerhalb des Kommunikationsverbundes 2 erfolgt mit ebensolchen Frames.
In Figur 3 ist der Frame 6.1 etwas detaillierter dargestellt. Er ist unterteilt in eine Mehrzahl von Zeitschlitzen 7.1, 7.2, 7.3, ..., 7.n, wobei die Unterteilung für jeden Frame 6.1 bis 6.4 genau gleich ist. Zu Synchronisationszwecken wird in jedem Frame 6.1 bis 6.4 und/oder in jedem Zeitschlitz 7.1 bis 7.n beispielsweise eine (nicht dargestellte) Synchronisationssequenz mitgesendet.
Innerhalb eines Kommunikationsverbundes 1 , 2 wird die Datenübertragung vom jeweiligen Master 3.1 , 3.2 gesteuert. Hierzu ist jeder Slave 4.1 - 4.6 mit seinem Master 3.1, 3.2 synchronisiert und erhält von diesem einen oder eine Mehrzahl von Empfangs- sowie einen oder eine Mehrzahl von Sendezeitschlitzen zugewiesen. Ein Slave 4.1 - 4.6 darf jeweils nur in diesen ihm zugewiesenen Zeitschlitzen senden bzw. empfangen.
Aus der Sicht des ersten Kommunikationsverbundes 1 stellt der Master 3.2 ein externes Sendegerät dar, welches das gleiche Übertragungsmedium zur Datenübertragung verwendet. Gleiches gilt natürlich für den Master 3.1 aus der Sicht des zweiten Kommunikationsverbundes 2. Ist nun beispielsweise die Distanz zwischen dem ersten und dem zweiten Kommunikationsverbund 1 , 2 oder die Dämpfung zwischen den beiden Kommunikationsverbünden so gering, dass die Signale des einen auch von den Geräten des anderen emp- fangen werden können, können Störungen der Datenübertragung innerhalb eines Kommunikationsverbundes 1, 2 auftreten, welche beispielsweise durch Interferenzen verursacht werden. D. h. der Master 3.1 des ersten Kommunikationsverbundes 1 empfängt in seinen Empfangszeitschlitzen beispielsweise ungewollt Signale des Masters 3.2 oder eines Slaves 4.4 - 4.6 des zweiten Kommunikationsverbundes 2, welche zufälligerweise in genau demselben Übertragungskanal Daten senden. Das Hauptproblem besteht typischerweise darin, dass der Master 3.2 räumlich näher beim Master 3.1 liegt als (zumindest teilweise) dessen Slaves 4.1 - 4.3. Empfängt der Master 3.1 auf einem Übertragungskanal also gleichzeitig Daten beispielsweise von seinem Slave 4.3 und vom Master 3.2, weist das Signal- des Masters 3.2 einen höheren Signalpegel auf, weshalb es für den Master 3.1 schwierig ist, das Signal des Slaves 4.3 zu bestimmen.
Um solche Störungen zu verhindern, werden die beiden Kommunikationsverbünde 1, 2 auf eine bestimmte Art und Weise synchronisiert. Da die Slaves 4.1 - 4.6 mit ihren jeweiligen Mastern 3.1, 3.2 synchronisiert sind, reicht es, wenn die beiden Master 3.1 , 3.2 miteinander synchronisiert werden. Es reicht nun aber nicht, dass sie ihre Frames gleichzeitig übertragen, sondern sie müssen die zur Verfügung stehenden Zeitschlitze 7.1 - 7.n derart ihren Slaves 4.1 - 4.6 zuweisen, dass die beiden Master jeweils in demselben Zeitschlitz 7.1 - 7.n Daten empfangen bzw. Daten senden.
Auf diese Weise ist sichergestellt, dass beispielsweise der Master 3.1 in seinen Empfangszeitschlitzen niemals Daten vom anderen Master 3.2 empfängt, denn der andere Master 3.2 sendet in diesen Zeitschlitzen nicht.
Die Situation für den Master 3.1 beim Empfangen von Signalen der Slaves 4.4 - 4.6 ist weniger kritisch, da die Slaves 4.4 - 4.6 typischerweise weiter entfernt liegen als die eigenen Slaves 4.1 - 4.3. Die Signalpegel sind entsprechend geringer. Da der Master 3.1 überdies nur auf denjenigen Übertragungskanälen auf Empfang geht, welche er seinen Slaves 4.1 bis 4.3 zum Senden zugeordnet hat, ist sichergestellt, dass er niemals Signale empfängt, welche nur von den Slaves 4.4 - 4.6 stammen. Oder anders ausgedrückt: Wenn er Signale von diesen Slaves 4.4 - 4.6 empfängt, wird er auch immer Signale von seinen eigenen Slaves 4.1 - 4.3 empfangen, da er ja nicht auf Empfang schaltet, wenn seine Slaves 4.1 - 4.3 nicht senden. Anhand der Signalpegel oder anhand anderer Mechanismen kann er, wie erwähnt, die richtigen, d. h. die von seinen Slaves 4.1 - 4.3 stammenden Signale bestimmen. Da die Übertragungsstrecke von einem Slave 4.1 - 4.3 des ersten Kommunikationsverbundes 1 zu seinem Master 3.1 in der Regel kleiner ist als die Übertragungsstrecke zum anderen Master 3.2 ist umgekehrt auch für die Slaves 4.1 - 4.3 sichergestellt, dass der Signalpegel des Signals vom eigenen Master 3.1 grösser ist als der Signalpegel des Signals vom anderen Master 3.2. Damit ist es auch einem Slave 4.1 - 4.3 jederzeit möglich, das richtige, d. h. das für ihn bestimmte Signal zu erkennen und zu empfangen.
In Figur 4 ist ein konkretes Beispiel für einen Ubertragungsrahmen 6.1 dargestellt. Er um- fasst insgesamt 20 Zeitschlitze 7.1 - 7.20 und ist unterteilt in einen Sendebereich 8.1 mit den Zeitschlitzen 7.1 - 7.12, welche (aus der Sicht des Masters 3.1 , 3.2) zum Senden, und in einen Empfangsbereich 8.2 mit den Zeitschlitzen 7.13 - 7.20, welche zum Empfangen von Daten verwendet werden. Hierbei ist anzumerken, dass ein oder mehrere Zeitschlitze als sogenannte Frameheader verwendet werden, in denen, unabhängig von der Definition des Sende- bzw. Empfangsbereiches 8.1, 8.2, Daten sowohl gesendet als auch empfangen werden können. Der Frameheader umfasst beispielsweise Informationen für die Slaves, in welchen zukünftigen Ubertragungsrahmen sie welche Zeitschlitze zum Senden bzw. Empfangen verwenden dürfen. Typischerweise werden als Frameheader der erste Zeitschlitz 7.1 oder eine bestimmte Anzahl von Zeitschlitzen am Anfang jedes Ubertragungsrahmens 6.1 verwendet.
Die Umschaltung innerhalb des Ubertragungsrahmen 6.1 von Senden auf Empfangen er- folgt beim Umschaltpunkt 9. Die Synchronisation der beiden Master 3.1, 3.2 ist in diesem Fall sehr einfach. Die beiden handeln miteinander lediglich diesen Umschaltpunkt 9 aus und beide wissen, dass die Zeitschlitze vor dem Umschaltpunkt 9 (mit Ausnahme des bzw. der Frameheader) nur zum Senden und diejenigen nach dem Umschaltpunkt 9 nur zum Empfangen von Daten verwendet werden dürfen. Selbstverständlich können der Sendebereich 8.1 und der Empfangsbereich 8.2 auch vertauscht werden, sodass der Empfangsbereich am Anfang des Ubertragungsrahmens 6.1 liegt. Natürlich können von den beiden Mastern auch mehrere, nicht zusammenhängende Sende- bzw. Empfangsbereiche vereinbart werden. Dies erhöht allerdings den hierfür notwendigen Kommunikationsaufwand wie auch den entsprechenden Speicherplatz.
Eine Möglichkeit, wie der Ubertragungsrahmen 6.1 in mehrere Sende- und/oder Emp- fangsbereiche aufgeteilt werden kann, ist in Figur 5 dargestellt. Hierzu werden zwei verschiedene Umschaltpunkte 9.1, 9.2 definiert, beispielsweise von vornherein fest programmiert. Der Zeitschlitz 7.1 wird beispielsweise vom Master 3.1 als Frameheader 7.1 1 zur Kommunikation mit seinen Slaves 4.1 - 4.3 und der Zeitschlitz 7.2 vom Master 3.2 als Frameheader 7.21 zur Kommunikation mit seinen Slaves 4.4 - 4.6 verwendet. Der Zeitschlitz 7.2 wird daher vom Master 3.1 nicht für die Kommunikation mit seinen Slaves 4.1 - 4.3 verwendet, sondern für den Master 3.2 reserviert. Die Zeitschlitze 7.3 bis 7.7 bilden den Sendebereich 8.4, die Zeitschlitze 7.14 bis 7.20 den Empfangsbereich 8.6 und die Zeitschlitze 7.8 bis 7.13 bilden einen variablen Bereich 8.5. Die Zeitschlitze des Sendebereiches 8.4 bzw. des Empfangsbereichs 8.6 werden jeweils ausschliesslich zum Senden resp. Empfangen von Daten verwendet, wohingegen die Zeitschlitze des variablen Bereichs 8.5 jeweils zum Senden oder zum Empfangen von Daten verwendet werden können. Hierzu wird vom Master 3.1, welcher die Führungsrolle übernimmt, beispielsweise im Frameheader 7.1 1 für den übernächsten Frame festgelegt, ob der variable Bereich 8.5 zum Senden oder zum Empfangen verwendet werden soll. Dies kann auf sehr einfache Weise geschehen, da im Frameheader 7.1 1, d. h. im Steuerungsübertragungskanal lediglich die Information übertragen werden muss, welcher der beiden vorhandenen Umschaltpunkte 9.1 , 9.2 im übernächsten Frame verwendet'werden soll. D. h. mit einer 1 Bit Information, z.B. "0" für den ersten Umschaltpunkt 9.1 und "1" für den zweiten Umschaltpunkt 9.2, gelingt es, die zum Senden bzw. Empfangen zu verwendenden Zeitschlitze dynamisch für jeden Frame einzeln festzulegen.
Figur 6 zeigt eine Anwendung der Erfindung. Dargestellt ist eine Transformatorstation 10, in welcher die Spannung einer Mittelspannungsleitung 12 mit einem Transformator 1 1 in eine Niederspannung transformiert wird, welche von einer Stromschiene 13 abgegriffen werden kann. An der Stromschiene 13 sind drei Niederspannungsleitungen 14.1, 14.2, 14.3 angeschlossen, welche beispielsweise drei verschiedene (nicht dargestellte) Gebäude in einem Quartier mit Strom versorgen. Die Niederspannungsleitungen 14.1 , 14.2, 14.3 weisen je eine Induktivität 15.1 , 15.2, 15.3 auf.
An jeder Niederspannungsleitung 14.1, 14.2, 14.3 ist ein Master 16.1, 16.2, 16.3 ahge- schlössen, welcher mit denjenigen Slaves, welche ebenfalls an dieser Niederspannungsleitung angeschlossen sind, jeweils einen Kommunikationsverbund bilden.
Wären die drei Master 16.1 , 16.2, 16.3 nicht erfindungsgemäss synchronisiert, träten grosse Interferenzen auf, da die drei Master lediglich durch die Induktivitäten 15.1 , 15.2, 15.3 und die Stromschiene 13 getrennt sind. Die Dämpfung der Signale, die sich von einem Master aus in beide Richtungen der jeweiligen Niederspannungsleitung ausbreiten, ist entsprechend gering, sie liegt beispielsweise im Bereich von wenigen dB bis einige Dutzend dB. Die Signaldämpfung ist teilsweise derart gering, dass die Störungen durch die anderen Master so gross wären, dass nur ein Master für alle drei Niederspannungsleitungen 14.1 , 14.2, 14.3 eingesetzt werden könnte.
Durch die erfindungsgemässe Synchronisation der Master 16.1, 16.2, 16.3 ist es jedoch möglich, auf allen drei Niederspannungsleitungen 14.1 , 14.2, 1 .3 gleichzeitig Daten vom jeweiligen Master 16.1, 16.2, 16.3 zu seinen Slaves bzw. in umgekehrter Richtung zu übertragen. Dadurch ergibt sich eine reelle Erhöhung der Übertragungskapazität. Ist die Dämpfung zwischen den Mastern jedoch zu gering, d. h. ist das Verhältnis zwischen den Datensignalen und den Störsignalen zu klein, kann die Dämpfung beispielsweise mittels entsprechenden Filtern wie etwa einer Induktivität als Tiefpassfilter künstlich erhöht werden.
Zusammenfassend ist festzustellen, dass es die Erfindung einerseits erlaubt, die Störungen bzw. die Störungsanfälligkeit von Übertragungssystemen zu vermindern und andererseits gleichzeitig die für die Übertragung zur Verfügung stehende Bandbreite zu vergrössern. Zudem ermöglicht es die Erfindung, dass nahe beieinanderliegende Übertragungssysteme zur Kommunikation innerhalb ihres Systems gleichzeitig dieselben Übertragungskanäle verwenden können.

Claims

Patentansprüche
1. Anordnung zur Übertragung von Daten innerhalb eines Kommunikationsverbundes mit einem übergeordneten und zumindest einem untergeordneten Sende/Empfangsgerät sowie einem nicht in den Kommunikationsverbund eingebundenen, externen Sende/Empfangsgerät, wobei alle Sende/Empfangsgeräte zur Übertragung der Daten an ein leitungsgebundenes Übertragungsmedium, insbesondere ein Stromversorgungsnetz, mit einer Mehrzahl von Übertragungskanälen angeschlossen sind, dadurch gekennzeichnet, dass das übergeordnete Sende/Empfangsgerät und das externe Sende/Empfangsgerät derart ausgebildet sind, dass sie zumindest einen Übertragungskanal bestimmen können, den sie nur zum Senden von Daten verwenden.
2. Anordnung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das übergeordnete Sende/Empfangsgerät und das externe Sende/Empfangsgerät derart ausgebildet sind, dass sie zum Senden von Daten ausschliesslich den zumindest einen bestimmten Übertragungskanal verwenden können.
3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine untergeordnete Sende/Empfangsgerät mit dem übergeordneten Sende/Empfangsgerät synchronisiert ist.
4. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das übergeordnete Sende/Empfangsgerät derart ausgebildet ist, dass es die Übertragung der Daten zwischen ihm und dem zumindest einen untergeordneten Sende/Empfangsgerät mittels Zuteilung der Übertragungskanäle steuern kann. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Sende/Empfangsgeräte zur Übertragung von Daten in einem Frequenzbereich von 1 bis 40 MHz ausgebildet sind.
Verfahren, insbesondere zur Durchführung mit einer Anordnung nach Anspruch 1 , zur Übertragung von Daten innerhalb eines Kommunikationsverbundes über ein Übertragungsmedium mit einer Mehrzahl von Übertragungskanälen, dadurch gekennzeichnet, dass ein in den Kommunikationsverbund eingebundenes, insbesondere ein übergeordnetes, Sende/Empfangsgerät an das Übertragungsmedium angeschlossen wird, das Sende/Empfangsgerät feststellt, ob es Signale von einem ebenfalls an das Übertragungsmedium angeschlossenen, aber nicht in den Kommunikationsverbund eingebundenen, externen Sende/Empfangsgerät empfängt und, falls es entsprechende Signale empfängt, gemeinsam mit dem externen Sende/Empfangsgerät zumindest einen Übertragungskanal bestimmt, den beide nur zum Senden von Daten verwenden, oder, falls es keine entsprechenden Signale empfängt, Daten auf beliebigen Ubertragungskanalen sendet.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass zur Übertragung von Daten ein Zeitmultiplexverfahren verwendet wird, bei welchem zeitlich nacheinander eine Mehrzahl von Ubertragungsrahmen mit einer Mehrzahl von Zeitschlitzen übertragen werden, wobei das externe Sende/Empfangsgerät zumindest einen Zeitschlitz in jedem Ubertragungsrahmen als Frameheader zur Übertragung von Steuerungssigna-
- len verwendet und das Sende/Empfangsgerät mittels Detektion des Frameheaders feststellt, ob es Signale vom externen Sende/Empfangsgerät empfängt.
Verfahren, insbesondere zur Durchführung mit einer Anordnung nach Anspruch 1 , zur Übertragung von Daten innerhalb eines Kommunikationsverbundes mit einem überge- ordneten und einem untergeordneten Sende/Empfangsgerät sowie einem nicht in den Kommunikationsverbund eingebundenen, externen Sende/Empfangsgerät, wobei die Daten über ein Übertragungsmedium mit einer Mehrzahl von Übertragungskanälen übertragen werden, dadurch gekennzeichnet, dass das übergeordnete Sende/Emp- fangsgerät und das externe Sende/Empfangsgerät gemeinsam, insbesondere mittels Übermittlung von Steuerssignalen in einem Steuerungsübertragungskanal, zumindest einen Übertragungskanal bestimmen, den sie nur zum Senden von Daten verwenden.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das übergeordnete Sende/Empfangsgerät und das externe Sende/Empfangsgerät zum Senden von
Daten ausschliesslich den zumindest einen bestimmten Übertragungskanal verwenden.
Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass zur Übertragung von Daten ein Zeitmultiplexverfahren verwendet wird, bei welchem zeitlich nach- einander eine Mehrzahl von Ubertragungsrahmen mit einer Mehrzahl von Zeitschlitzen übertragen werden, wobei ein Übertragungskanal durch einen oder eine Mehrzahl von Zeitschlitzen eines oder einer Mehrzahl von Ubertragungsrahmen gebildet wird.
Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das übergeordnete Sende/Empfangsgerät und das externe Sende/Empfangsgerät, insbesondere mittels Übermittlung von Steuerssignalen in einem Steuerungszeitschlitz, einen Punkt innerhalb der Ubertragungsrahmen bestimmen, wobei sie zum Senden von Daten ausschliesslich Zeitschlitze vor oder ausschliesslich Zeitschlitze nach diesem Punkt verwenden.
Sende/ Empfangsvorrichtung zur Übertragung von Daten auf einer Mehrzahl von Über- tragungskanälen, insbesondere zur Verwendung in einer Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie derart ausgebildet ist, dass sie mit einem externen Sende/Empfangsgerät zumindest einen Übertragungskanal bestimmen kann, den sie nur zum Senden von Daten verwendet.
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