WO2004017682A1 - Kommunikationssystem für signalisierungsvorrichtungen eines flughafens - Google Patents

Kommunikationssystem für signalisierungsvorrichtungen eines flughafens

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Abstract

Kommunikationssystem für Signalisierungsvorrichtungen (3) eines Flughafens, bei dem die zur Stromversorgung der Signalisierungsvorrichtungen (3) dienenden Serien- bzw. Parallelstromkreise zur Kommunikation bzw. Signalübertragung zwischen einer Kontrollvorrichtung (1), einer zentralen Kommunikationsvorrichtung (2) und Signalisierungsvorrichtungen (3) genutzt werden, wobei zur Signalübertragung vorzugsweise das OFDM-Verfahren eingesetzt wird und den Signalisierungsvorrichtungen (3) zugeordnete dezentrale Kommunikationsvorrichtungen (5), die mit Vorteil Mittel zur Signalaufbereitung aufweisen, während des laufenden Systembetriebs durch eine zentrale Kommunikationsvorrichtung (2) adaptiv dynamisch konfiguriert werden.

Description

Beschreibung

Kommunikationssystem für Signalisierungsvorrichtungen eines Flughafens

Die Erfindung betrifft ein Kommunikationssystem für Signalisierungsvorrichtungen eines Flughafens wobei das Kommunikationssystem als Systembestandteile mindestens eine zentrale Kommunikationsvorrichtung und mehrere Signalisierungsvorrich- tungen aufweist.

Auf Flughäfen befinden sich eine Vielzahl von Signalisierungsvorrichtungen, wie z. B. Leuchteinrichtungen, die sich insbesondere an, auf oder in der Nähe von Rollfeldern, Vor- feidern, Taxi- oder Runways, beispielsweise aber auch an Gebäuden wie Hangars oder am Tower bzw. sonstigen Einrichtungen befinden können. Signalisierungsvorrichtungen können beispielsweise auch Radareinrichtungen oder Funkfeuer sein.

Gegenwärtig bekannt sind Flughafenbefeuerungsanlagen, die im Wesentlichen zur Überwachung der Lampenfunktion der einzelnen Flughafenfeuer dienen und hierbei einfache Steuer- und Regelsignale austauschen. Derartige bekannte Systeme sind in ihrem Leistungsumfang vor allem aufgrund gravierender Störfaktoren deutlich eingeschränkt. So z.B. durch wechselnde elektrische Eigenschaften der zur Kommunikation benutzten Kabel aufgrund der wechselnden Feuchtigkeit im Boden und Alterungserscheinungen sowie durch die besonders schwierigen Anforderungen im Flugplatzbetrieb. Gerade im Flughafenbetrieb treten Störungen durch Fremdsysteme in ungewohnter Häufigkeit, Stärke und Unregelmäßigkeit auf. Störende Einflüsse gehen beispielsweise auf Bordstromversorgungen, Bordradare, Platzradare, Bündelfunk oder andere mobile Funksysteme, Netzkommandoempfänger, parallelliegende Energie- und Steuerkabel, Armierungseisen in den Bodenbelägen, in den Belag eingebaute Treibstoffleitungen sowie auf statische Aufladungen, die durch den Flugbetrieb bedingt sind, zurück. Aufgabe der Erfindung ist es, ein Kommuni ationsSystem der eingangs genannten Art bereitzustellen, das den Bedingungen des Flugbetriebs in besonderer Weise Rechnung trägt und sowohl die vor allem anwendungsbedingte Störanfälligkeit und die Komplexität bestehender Flughafenbefeuerungssysteme verringert als auch die Kommunikation im Flughafenbodenbereich bei geringem Installationsaufwand signifikant verbessert.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass die Kommunikation zwischen den Systembestandteilen des Kommunikationssystems in einem abgegrenzten Frequenzbereich auf mehrere Frequenzbändern verteilt über einen oder mehrere Stromkreise erfolgt, mittels derer die Signalisierungsvorrichtungen mit Energie versorgt werden. Durch die erfindungsgemäße Verwendung mehrerer Frequenzbänder im Sinne eines Frequenz- Multiplexing erweist sich das Kommunikationssystem als besonders robust gegenüber insbesondere impulsförmigen Störungen von hoher Intensität. Eine aufwendige, breitbandige Kanalentzerrung kann vermieden werden, da jedes Frequenzband als ein- faches Dämpfungsglied mit fester Dämpfung und konstanter

Phase betrachtet werden kann. Die Robustheit des Kommunikationssystems wird so signifikant verbessert und erzielbare Übertragungsraten für Daten werden deutlich erhöht.

Mit Vorteil erfolgt die Kommunikation in Zeitscheiben untergliedert. Durch ein derartiges Zeit-Multiplexing in Verbindung mit der erfindungsgemäßen Nutzung mehrerer Frequenzbänder werden Probleme des Übersprechens zwischen einzelnen Kommunikationskanälen wirkungsvoll minimiert.

Vorteilhafterweise wird zur Kommunikation ein Frequenzbereich zwischen etwa ab 10 Khz und etwa bis 150 Khz genutzt. Dieser Frequenzbereich hat sich im Hinblick auf das Frequenzspektrum störender Fremdsysteme im Flughafenbereich wider Erwarten als besonders günstig erwiesen. Die zuvor beschriebenen erfindungsgemäßen Vorteile können noch weiter gesteigert werden wenn bis zu zehn verschiedene Frequenzbänder und / oder bis zu fünf verschiedene Zeitscheiben zur Kommunikation verwendet werden.

Vorteilhafterweise wird zur Kommunikation das Mehrträgerverfahren OFDM eingesetzt, das eine besonders schnelle, durchsatzstarke und zuverlässige Kommunikation ermöglicht. Die Un- empfindlichkeit des Kommunikationssystems gegenüber Störungen wird so weiter gesteigert und es werden Datenübertragungen mit Übertragungsraten von über 40kBaud und bis zu mindestens 1,5 Mbaud ermöglicht.

Mit Vorteil ist die zentrale Kommunikationsvorrichtung mit mehreren Signalisierungsvorrichtungen über einen Serienstromkreis verbunden. Der Einsatz von Serienstromkreisen ist günstig hinsichtlich des Verkabelungsaufwandes.

Mit Vorteil ist die zentrale KommunikationsVorrichtung mit mehreren Signalisierungsvorrichtungen über einen Parallelstromkreis verbunden, wodurch Baugruppen in der Signalisierungsvorrichtung, wie z.B. im Besonderen Lampentransformatoren, eingespart werden können.

Mit Vorteil ist mindestens einer Signalisierungsvorrichtung, mindestens eine dezentrale Kommunikationsvorrichtung zugeordnet, mittels derer die Empfangsgüte von Kommunikationssignalen messbar ist. Somit können wechselnde elektrische Eigenschaften und insbesondere auch lokal auftretende Störein- flüsse erfasst und behoben werden.

Derartigen Störeinflüssen und wechselnden elektrischen Eigenschaften wird mit Vorteil dadurch Rechnung getragen, dass mindestens einer Signalisierungsvorrichtung, mindestens eine dezentrale Kommunikationsvorrichtung zugeordnet ist, mittels derer Kommunikationssignale verstärkt werden können. Somit ist auch die Positionierung der Signalisierungsrichtungen nicht mehr von der Länge der Übertragungsstrecke abhängig.

Vorteilhafterweise bilden die dezentralen Kommunikationsvor- richtungen ein adaptives System. Dadurch wird vermieden, dass der Ausfall einer oder mehrerer dezentraler Kommunikationseinrichtungen den Ausfall eines größeren Teilsystemes nach sich zieht und es wird sichergestellt, dass trotz eines eventuellen Ausfalls einer oder mehrerer dezentraler Kommunikati- onseinrichtungen die Kommunikationsgüte und Robustheit des Systems in allen Teilen und weitestgehend zu jeder Zeit sichergestellt ist.

Mit Vorteil werden Kommunikationswege dynamisch unter Zuhil- fenahme der gemessenen Empfangsgüte ermittelt. Derart wird ein hochdynamisch arbeitendes Netzwerk-Managementsystem bereitgestellt, das ausgehend von vorhandenen Kommunikationsdaten insbesondere durch Messung der Empfangsgüte stets optimale Kommunikationswege zu den dezentralen Kommunikationsvor- richtungen ermittelt. Das Netzwerk-Managementsystem zeichnet sich dabei vor allem durch seine hohe Anpassungsfähigkeit und äußerst schnelle Reaktionszeiten aus.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbei- spielen, unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert .

Es zeigen:

FIG 1 ein vereinfachtes Beispiel für ein erfindungsgemäßes Kommunikationssystem mit einem Serienstromkreis,

FIG 2 eine Ausgestaltung einer Signalisierungsvorrichtung und

FIG 3 ein vereinfachtes Beispiel für eine erfindungsgemäßes Kommunikationssystem mit einem Parallelstromkreis. Figur 1 zeigt schematisch das Beispiel einer Flughafenbefeuerungsanlage auf, bei der mehrere Signalisierungsvorrichtungen 3, die im Beispiel als Flughafenfeuer ausgebildet sind, über einen Serienstromkreis mit einer zentralen Kommunikationsvorrichtung 2 und einer Kontrollvorrichtung 1 verbunden sind. Der Serienstromkreis dient dabei sowohl zur Kommunikation zwischen der Kontrollvorrichtung 1, der zentralen Kommunikationsvorrichtung 2 und den Signalisierungsvorrichtungen 3 als auch zur Energieversorgung der Signalisierungsvorrichtungen 3.

Signalisierungsvorrichtungen 3 können nicht nur, wie in Figur 2 dargestellt, Leuchteinrichtungen sein, sondern beispiels- weise auch Richtungsgeber und Sensoren zur Flugzeugerfassung und Flugzeugklassifizierung. Signalisierungsvorrichtungen 3 sind beispielsweise auch Einrichtungen zur Windrichtungs- und Windstärkenerfassung und deren Signalisierung sowie andersartige Erfassungs- und Signalisierungsvorrichtungen für Wetter- daten. Auch Sensoren zur Detektierung von Gas- und Wasser in Kabelschächten sowie visuelle Erfassungseinrichtungen, wie z.B. Videokameras, zur Überwachung von An- und Abflug, Star- tund Landebahnen und Taxiwegen insbesondere inklusive der Stopbars sind als Signalisierungsvorrichtungen 3 im Sinne der Erfindung zu verstehen.

Figur 2 zeigt eine Ausgestaltungsform der Signalisierungsvorrichtung 3. Dabei dienen die Anschlüsse 7a und 7b dazu, die Verbindung zu einem zur Energieversorgung und Kommunikation dienenden Stromkreis, wie er beispielsweise in Figur 1 bzw.

Figur 3 dargestellt ist, herzustellen. Zum Betrieb in Serienstromkreisen wird ein Lampentransformator 4 benötigt. Die dezentrale Kommunikationsvorrichtung 5 der Signalisierungsvorrichtung 3 dient dazu, die Leuchteinrichtung 6 ein- und aus- zuschalten, blinkende bzw. blitzende Signale der Leuchteinrichtung 6 zu generieren und sie liefert Daten über den Status der Leuchteinrichtung 6. Figur 3 zeigt ein erfindungsgemäßes Kommunikationssystem, bei dem die Kontrollvorrichtung 1 sowie die zentrale Kommunikationsvorrichtung 2 mit den Signalisierungsvorrichtungen 3 mittels eines Parallelstromkreises verbunden ist. Werden die Signalisierungsvorrichtungen 3 mittels eines Parallelstromkreises mit Strom versorgt, so muss nicht jede Signalisierungsvorrichtung 3 über einen Lampentransformator 4 (Figur 2) verfügen. Dies ist besonders vorteilhaft, da derartige Lam- pentransformatoren 4 für den Betrieb in Stromnetzen optimiert sind, die ausschließlich zur Energieübertragung dienen, und daher eine starke Dämpfung des Kommunikationssignals im Hochfrequenzbereich darstellen.

Es ist möglich, ein erfindungsgemäßes Kommunikationssystem auch komplexer als in den Figuren 1 und 3 dargestellt aufzubauen. So kann eine Kontrollvorrichtung 1 kann auch mit mehreren zentralen Kommunikationsvorrichtungen 2 verbunden sein. An eine zentrale Kommunikationsvorrichtung können Signalisie- rungsvorrichtungen 3 über mindestens einen Serienstromkreis, wie er in Figur 1 dargestellt ist und/oder mindestens einen Parallelstromkreis, wie er in Figur 3 dargestellt ist, mit Signalisierungsvorrichtungen 3 verbunden sein.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand der Figuren 1 und 3 näher beschrieben.

Die dezentralen Kommunikationsvorrichtungen 5 der Signalisierungsvorrichtungen 3 übermitteln neben dem Status der Leucht- einrichtung 6, also beispielsweise Ein, Aus oder Defekt, auch Größen wie beispielsweise die Stromstärke oder Spannung im System, an die zentrale Kommunikationsvorrichtung 2; die wiederum mit der Kontrollvorrichtung 1 verbunden ist. Die Kontrollvorrichtung 1 des Kommunikationssystems ist beispiels- weise als Rechenanlage ausgebildet und steuert mittels der Kommunikationsvorrichtungen 2 und 5 die Signalisierungs-vor- richtungen 3. Das erfindungsgemäße Kommunikationssystem ist insbesondere auch zur Erbringung von Leistungen eines Feldbus in ein Automatisierungssystem des Flugfelds einsetzbar.

Die dezentralen Kommunikationsvorrichtungen 5 der Signalisie- rungsvorrichtungen 3 weisen vorteilhafterweise sogenannte Re- peater zur Signalaufbereitung auf. Diese werden hochdynamisch durch das Netzwerkmanagement adaptiert. Die dezentralen Kommunikationsvorrichtungen 5 weisen zudem Mittel zur Messung der Empfangsgüte von Informationen auf. Die derart ermittelte Informationsgüte wird beispielsweise periodisch und/oder beim Überschreiten von Grenzwerten an die zentrale Kommuni ations- vorrichtung 2 gemeldet. Derart hält die zentrale Kommunikationsvorrichtung 2 stets ein Abbild der gesamten Kommunikationsfähigkeit des Gesamtsystems. Durch eine Auswertung der von den einzelnen Signalisierungsvorrichtungen 3 gemeldeten Informationsgüte ist die zentrale Kommunikationsvorrichtung 2 in der Lage, das Gesamtsystem dynamisch und in Echtzeit stets optimal für jeden einzelnen Übertragungsvorgang zu konfigurieren.

Die zentrale Kommunikationsvorrichtung 2 bestimmt also durch welche der dezentralen Kommunikationsvorrichtungen 5, die über den Stromkreis übermittelten Signale verstärkt werden. So wird stets sichergestellt, dass zum einen eine ausrei- chende Übertragungsqualität im Kommunikationssystem gewährleistet ist, die Kommunikationssignale also stets ausreichend verstärkt werden, gleichzeitig jedoch auch der dazu benötigte Aufwand an Energie und Kommunikationsvorgängen minimal gehalten wird, also eine möglichst geringe Anzahl von Repeatern die Kommunikationssignale verstärken.

Auch der Ausfall von Signalisierungsvorrichtungen 3 wird mittels der entsprechenden dezentralen Kommunikationsvorrichtung 5 an die zentrale Kommunikationsvorrichtung 2 gemeldet, die dann das Gesamtsystem neu konfiguriert. Auch nach dem Ausfall von einzelnen Signalisierungsvorrichtungen 3 wird bis zu deren Wiederinstandsetzung das Gesamtsystem stets so angepasst, dass die Übertragungsqualität von und zu allen Systembestandteilen 1 bis 3 stets ausreichend hoch ist und das Gesamtssystem optimal konfiguriert ist. Dazu passt die zentrale Kommunikationsvorrichtung 2 die Systemkonfiguration, also bei- spielsweise die Repeaterfunktion einzelner dezentraler Kommunikationsvorrichtungen 5, stets den aktuellen Gegebenheiten an, wobei die Signalgütemeldungen der dezentralen Kommunikationsvorrichtungen 5 berücksichtigt werden.

Die zentrale Kommunikationsvorrichtung 2 stellt in Verbindung mit den dezentralen Kommunikationsvorrichtungen 5 eine sichere und robuste Signalausbreitung sicher und führt dazu eine Fehlerkontrolle sowie eine Übersprechkontrolle durch. Durch die erfindungsgemäße Möglichkeit die dezentralen Kommu- nikationsvorrichtungen 5 während des laufenden Systembetriebs stets neu zu konfigurieren, werden bekannte statische Re- peatersysteme durch ein dynamisches und deutlich zuverlässigeres Repeatersystem ersetzt.

Die Übertragung von Informationen auf den Stromkreisen erfolgt mittels des OFDM-Verfahrens in einem Frequenzbereich zwischen etwa 10 und etwa 150 Khz unter Ausnutzung von beispielsweise bis zu zehn unterschiedlichen Frequenzbändern und unter Zuhilfenahme eines Verfahrens des Zeit-Multiplexings mit beispielsweise bis zu 5 Zeitscheiben, wodurch sich bis zu 50 verschiedene Kommunikationskanäle ergeben.

Das Kommunikationssystem kann auch derart ausgelegt werden, dass eine größere Anzahl von Zeitscheiben und / oder Frequenzbändern verwendet werden und sich somit mehr als 50

Kommunikationskanäl'e ergeben. Unabhängig davon oder aber auch zusätzlich kann der für die Kommunikation genutzte Frequenzbereich vergrößert und /oder verlagert werden.

Die bis zu zehn unterschiedlichen Frequenzbänder werden in

Form eines Frequenz-Multiplexingverfahrens genutzt. Die Frequenzbänder können dabei beispielsweise nicht überlappend ausgebildet sein und es ist möglich, dass unterschiedliche Frequenzbänder hinsichtlich ihres Frequenzbereichs nicht direkt aneinander angrenzen. So werden ÜberSprechprobleme besonders effektiv vermieden und es kann zudem auch anderen Störungen besser entgegengewirkt werden.

Das OFDM-Verfahren erweist sich nicht nur insgesamt als sehr robustes Modulationsverfahren sondern insbesondere als sehr unanfällig gegenüber im Flughafenbetrieb auftretenden insbe- sondere impulsförmigen Störsignalen. Das Modulationsverfahren wird verschiedensten extrem hohen Sicherheitsanforderungen des Flugbetriebs gerecht. Die Datenübertragungsrate des erfindungsgemäßen Kommunikationssystems im Vergleich zu gegenwärtig auf Flughäfen eingesetzten Systemen zur Steuerung von Befeuerungsanlagen erhöht sich um mehr als das Vierfache auf ca. 40 Kbaud und darüber hinaus auf bis zu ca. 1,5 Mbaud.

Claims

Patentansprüche
1. Kommunikationssystem für Signalisierungsvorrichtungen (3) eines Flughafens, wobei das Kommunikationssystem als System- bestandteile (2,3) mindestens eine zentrale Kommunikationsvorrichtung (2) und mehrere Signalisierungsvorrichtungen (3) aufweist, dadu r ch g e kenn z e i c hn e t , dass die Kommunikation zwischen den Systembestandteilen (2,3) in einem abge- grenzten Frequenzbereich auf mehrere Frequenzbänder verteilt über einen oder mehrere Stromkreise erfolgt, mittels derer die Signalisierungsvorrichtungen (3) mit Energie versorgt werden.
2. Kommunikationssystem gemäß Patentanspruch 1, da dur ch g e ke n n z e i c hn e t , dass die Kommunikation in Zeitscheiben untergliedert erfolgt.
3. Kommunikationssystem gemäß einem der vorstehenden Patent- ansprüche, d a du r c h g e k enn z e i ch net , dass zur Kommunikation ein Frequenzbereich zwischen 10 kHz und 150 KHz genutzt wird.
4. Kommunikationssystem gemäß einem der vorstehenden Patent- ansprüche, da du r ch g e kenn z e i c hn e t , dass zur Kommunikation bis zu zehn Frequenzbänder genutzt werden.
5. Kommunikationssystem gemäß einem der vorstehenden Patent- ansprüche, da du r ch g e ke nn z e i c hn e t , dass zur Kommunikation bis zu 5 ZeitScheiben genutzt werden.
6. Kommunikationssystem gemäß einem der vorstehenden Patent- ansprüche, da du r c h g e ke nn z e i c hn e t , dass zur Kommunikation das OFDM-Verfahren eingesetzt wird.
7. KommunikationsSystem gemäß einem der vorstehenden Patentansprüche, d adu r ch g e k enn z e i chn e t , dass mindestens eine zentrale Kommunikationsvorrichtung (2) und mehrere Sig- nalisierungsvorrichtungen (3) über einen Serienstromkreis verbunden sind.
8. Kommunikationssystem gemäß einem der vorstehenden Patentansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass mindestens eine zentrale Kommunikationsvorrichtung (2) und mehrere Signalisierungsvorrichtungen (3) über einen Parallelstromkreis verbunden sind.
9. Kommunikationssystem gemäß einem der vorstehenden Patentansprüche, d a du r ch g e k enn z e i chn e t , dass mindestens einer Signalisierungsvorrichtungen (3) mindestens eine dezentrale Kommunikationsvorrichtung (5) zugeordnet ist mittels derer die Empfangsgüte von Kommunikationssignalen messbar ist .
10. KommunikationsSystem gemäß einem der vorstehenden Patentansprüche, d a du r ch g e k enn z e i chn e t , dass mindestens einer Signalisierungsvorrichtungen (3) mindestens eine dezentrale Kommunikationsvorrichtung (5) zugeordnet ist mittels derer Kommunikationssignale aufbereitet werden können.
11. Kommunikationssystem gemäß einem oder mehreren der Patentansprüche , da du r ch g e k enn z e i chn e t , dass die dezentralen Kommunikationsvorrichtungen (5) ein adaptives System bilden.
12. Kommunikationssystem gemäß einem Patentansprüche 9 bis 11, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass Kommuni- kationswege dynamisch unter Zuhilfenahme der gemessenen Empfangsgüte ermittelt werden.
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