WO2009129852A1 - Verfahren und vorrichtung zur redundanzsteuerung von basisstationen sowie system umfassend die vorrichtung - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zur redundanzsteuerung von basisstationen sowie system umfassend die vorrichtung Download PDF

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WO2009129852A1
WO2009129852A1 PCT/EP2008/054993 EP2008054993W WO2009129852A1 WO 2009129852 A1 WO2009129852 A1 WO 2009129852A1 EP 2008054993 W EP2008054993 W EP 2008054993W WO 2009129852 A1 WO2009129852 A1 WO 2009129852A1
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WO
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base station
network
node
redundant
base stations
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PCT/EP2008/054993
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Kurt Hochleitner
Jaroslaw Kussyk
Johann Lichtnekert
Andreas Seiler
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Siemens Aktiengesellschaft
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    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W24/00—Supervisory, monitoring or testing arrangements
    • H04W24/04—Arrangements for maintaining operational condition
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L41/00—Arrangements for maintenance, administration or management of data switching networks, e.g. of packet switching networks
    • H04L41/06—Management of faults, events, alarms or notifications
    • H04L41/0654—Management of faults, events, alarms or notifications using network fault recovery
    • H04L41/0668—Management of faults, events, alarms or notifications using network fault recovery by dynamic selection of recovery network elements, e.g. replacement by the most appropriate element after failure
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y04—INFORMATION OR COMMUNICATION TECHNOLOGIES HAVING AN IMPACT ON OTHER TECHNOLOGY AREAS
    • Y04S—SYSTEMS INTEGRATING TECHNOLOGIES RELATED TO POWER NETWORK OPERATION, COMMUNICATION OR INFORMATION TECHNOLOGIES FOR IMPROVING THE ELECTRICAL POWER GENERATION, TRANSMISSION, DISTRIBUTION, MANAGEMENT OR USAGE, i.e. SMART GRIDS
    • Y04S40/00—Systems for electrical power generation, transmission, distribution or end-user application management characterised by the use of communication or information technologies, or communication or information technology specific aspects supporting them

Definitions

  • the invention relates to a method and a device for data processing and to a system comprising such a device.
  • a communication network for power lines preferably processes data from energy meters, various sensors, load switching devices, automation devices or other devices. This data will be between nodes of the
  • Communication network for example, where a group of nodes can be combined into a network cell and a node of the network cell performs a function of a central station or a base station.
  • the nodes of the network cell can communicate with the base station or are associated with it logically.
  • the base station has a connection to a backbone network, which enables the base stations to communicate with one another or with network components of the backbone network.
  • the nodes of a network cell are, for example, hierarchically coupled to the base station, so that each node of the network cell from the base station by means of at least one transmission section or
  • Transmission step (also referred to as "hop") can be achieved.
  • the hierarchical structure of Network cell can be reached nodes through other nodes of the network cell from the base station (in this case, several transmission sections or transmission steps are necessary).
  • a base station fails or is overloaded, the connection to one or more nodes of the network cell is interrupted.
  • interruptions due to switching or network extensions can often occur, e.g. due to service work in a transformer station or a base station or in the event of a short-circuit-related power cut-off.
  • the object of the invention is to avoid the above-mentioned disadvantages and, in particular, to provide an approach which reacts suitably to changes in a network and, in particular, largely maintains the functionality of the network network cells.
  • a method for data processing in a network is specified - in which the network comprises a base station and a redundant base station and at least one node; - In the case of a fault, the redundant
  • Base station is activated as a base station.
  • the service can be maintained in the network as it switches to the redundant base station.
  • the network is preferably a power grid or a power supply network (factory).
  • the base station or the redundant base station may be a node which has in particular a connection or a connection possibility to a backbone network.
  • the connection to the backbone network can be realized via at least one other node.
  • a node is advantageously suitable for forwarding data to at least one other node.
  • This at least one further node is thus indirectly connected to the base station.
  • a node may be connected to the base station via a plurality of further nodes.
  • the approach presented here allows a hierarchical organization of components of a network (base stations, redundant base stations and nodes).
  • the nodes connected to a base station or associated with this base station together with the base station form a network cell.
  • communication between base stations or redundant base stations is also possible directly or via at least one node of the network or of the network cell.
  • a network cell may also be implemented logically and / or physically separately from other network cells. It should be noted here that the base station or the redundant base station can have a functionality of a center in the network cell. In particular, the base station can be static or mobile.
  • Routing functionality may be provided in the base station or in the redundant base station. Also, the routing functionality may be distributed to at least one node of the network cell; In particular, multiple nodes may possibly enable routing in combination with the base station.
  • the base station and the redundant base station can be realized in different components and / or arranged at different locations within a network cell.
  • a further development is that the base station is deactivated, in particular temporarily, during the fault.
  • the network cell can preferably be subdivided into two or, if appropriate, a plurality of network cells, preferably the subdivided ones
  • Network cells use the same channel resources (e.g., frequency and / or channel number).
  • the network cell can be merged again.
  • the previous base station remains active and the redundant base station becomes (again) inactive.
  • the redundant base station could remain active and the previous base station become inactive and thus assume the role of a redundant base station.
  • individual nodes that have the functionality of a base station it is possible for individual nodes that have the functionality of a base station to be both a base station and a redundant base station.
  • the redundant base station is inactive as a base station.
  • the redundant base station can become inactive. Thus, it may be attempted (repeatedly) to recombine the previously partitioned network cell into a single network cell.
  • the base station is activated after the fault or after expiry of the predetermined period of time.
  • the previous base station was inactive or in the event of a failure in the previous base station, this can be activated again after removal of the fault or after expiry of the predetermined period of time.
  • the above example was based on a base station and a redundant base station. Accordingly, at least one base station and / or at least one redundant base station can be provided. Furthermore, it is a further development that, in the event of a fault, a plurality of redundant base stations are activated, in particular for a plurality of base stations.
  • the redundant base station if it is inactive as a base station, exercises the functionality of a node.
  • a next development is that a network cell is provided comprising at least one
  • Base station at least one redundant base station and at least one node.
  • An embodiment is that a plurality of network cells are provided in the network.
  • each base station and each redundant base station is connected to a backbone network.
  • a malfunction or failure of a component of the network in particular a base station or a redundant base station; - switching off the base station or part of the base station;
  • data via at least one node to at least one other node, with the at least one node is connected to be forwarded.
  • a development consists in that the at least one node is associated with the base station.
  • the at least one node may be connected directly to the base station or indirectly via at least one other node to the base station.
  • An additional embodiment is that the network is adapted for load distribution.
  • the data flow can be regulated in the network or within one (or more) network cells.
  • This regulation can preferably take place by coordinating nodes with base station functionality with one another and / or centrally via the backbone network.
  • An additional embodiment is that the network comprises a common wave network.
  • Suitable networks are wired and wireless networks, in particular combinations thereof.
  • the network may comprise a so-called single-frequency network.
  • Base station (s) may be used wireless or wireline information transmission systems, which in particular comprise a single frequency network ("single frequency network").
  • a common wave network In such a common wave network is a data unit or a data telegram (also referred to as "telegram") from one or more senders in all directions at the same time and at the same frequencies.
  • a node also referred to as a station or network station
  • receives the data unit it is correspondingly and if necessary sent to a destination via several stations or nodes in several retransmission steps or waves.
  • the single-frequency network allows a transmission process from a source (source station) to a destination (destination station) - possibly over several transmission sections (also referred to as Hops) or intermediate stations - merely by specifying the address of the destination station (s) and by specifying the number of retransmissions.
  • Transmission path (nabbalde) forward a data unit in the direction of destination. This results from the transmission channel as well as from different constellations of the common wave network.
  • the present approach is applicable to wireline or wireless networks, especially single-frequency networks, e.g. taking advantage of a common-wave transmission technology (Gleichwellenfunk or Gleichwellenrelaisfunk).
  • the single-frequency network referred to herein includes multiple ways of propagating messages between multiple nodes. At least one node sends a data unit to at least one other node. Accordingly, a plurality of transmitters may be provided, each one data unit to one or more Send to recipients. Such multiple transmitters transmit the data unit to at least one receiver essentially simultaneously, ie, in particular while maintaining predetermined or predefinable time tolerances. It should be noted that the transmitter does not have to be complicated to synchronize with each other.
  • a device comprising a processor unit and / or an at least partially hard-wired or logic circuit arrangement which is set up in such a way that the method can be carried out as described herein.
  • Said processor unit may be any necessary type of processor or computer or computer
  • Peripherals memory, I / O interfaces, I / O devices, etc.
  • Such a processor unit can in particular in one
  • Communication device may be provided, which in particular has a transmitter, receiver (receiver) or a transceiver.
  • a hardwired or logic circuit unit e.g. an FPGA or ASIC or other integrated circuit may be provided.
  • electronic, electromagnetic, acoustic or other elements may be provided to detect and / or process different signals.
  • the device may thus comprise a unit for parallel processing of signals and / or a unit for serial processing of signals.
  • the device may include or be embodied as: A measuring device, a diagnostic device, a counter, an information retrieval device, a control device, a direction finder and / or a corresponding system.
  • the device can be used in power engineering.
  • the signal comprises different physical quantities: an electrical quantity,
  • thermal quantity a mechanical (in particular a hydraulic or pneumatic) size
  • the device is a communication device, wherein the communication device exchanges signals with another communication device via a communication link which at least partially comprises a power network.
  • the communication device is associated with a node of the network or corresponds to such a node of the network.
  • Fig.l a network cell comprising a base station and a redundant base station and a plurality of nodes
  • the approach presented here allows a redundant operation of several base stations in a network cell.
  • two or more redundant base stations are provided as needed, which can be used as required as full base stations and preferably have a connection to a backbone network.
  • At least one of the redundant base stations functions as an active base station (BS).
  • BS active base station
  • the information about the possible or active base stations are the node of the network cell, for example, in advance or after activation of the
  • Base station (s) provided or transmitted.
  • Base stations act as normal network stations. Thus, it becomes effective especially in overload situations Data flow equalization achieved by multiple active base stations in the network cell.
  • a network cell with multiple active base stations is capable of efficiently enabling data flow balancing.
  • the redundant base stations are preferably placed or arranged in the network cell in such a way that if one base station or several of the alternating base stations fails, the remaining redundant base stations can reach as many network stations as possible (possibly over several hops).
  • the coordination of the redundant base stations with one another takes place, for example, via the higher-level backbone network and / or via a medium used in the network cell by means of special data units (for example so-called special telegrams).
  • special data units for example so-called special telegrams.
  • an active base station can inform the other redundant base stations of their activity by sending regular messages (e.g., ping broadcasts).
  • an active base station permanently fails or if the topology of the cell is changed such that not all nodes or redundant base stations can be reached by the active base station, at least one of the remaining redundant base stations is activated, e.g. that of the redundant base station with a highest or lowest link address.
  • At least one active base station is deactivated and thus, for example, becomes a redundant one Base station with the functionality of a common node in the network cell when two or more parts of a network cell are connected together.
  • Fig.l shows a network cell X in a network with other adjacent network cells N, Y and Z.
  • the network cell X comprises a base station BSO and a redundant base station RBSl and nodes 2 to 8.
  • the base station BSO is connected to the redundant base station RBSl, the node 6 and the node 8 and the node 6 is further connected to the node 7.
  • the redundant base station RBS1 is connected to the nodes 2 and 4, wherein the node 2 is further connected to the node 3 and the node 4 is further connected to the node 5.
  • Both the base station BSO and the redundant base station RBSl each have a connection to a backbone network.
  • the base station BSO is active and communicates directly or via multiple hops with the nodes of the network cell X including the redundant base station RBSl, which is inactive and only perceives the functionality of a node.
  • FIG. 2 shows the network cell X with a fault in the connection between the base station BSO and the redundant base station RBS1.
  • the disturbance may be, for example, a bad connection or a disconnected connection.
  • the redundant base station RBSl in addition to the base station BSl is active, the network cell X is divided into the two network cells X.l and X.2.
  • the nodes 6 to 8 are supplied by the base station BSO and the nodes 2 to 5 by the base station BSl.
  • the two network cells X1 and X.2 have the same channel resources (eg frequency or Channel number).
  • channel resources eg frequency or Channel number.
  • the redundant base station RBS1 becomes inactive and acts only as a node of the merged network cell X.
  • the approach proposed herein allows a significant improvement in the reliability of a network cell by the particular distributed placement of multiple redundant base stations.
  • the flow of data between the nodes and the backbone network can be better controlled or compensated. For example, in case of overload or failure of a
  • Base station and the response time to the renewed operability of the network cell can be reduced.
  • the forwarding of data units or data packets by the inactive redundant base stations also improves the accessibility of the nodes in the network cell.

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Abstract

Es werden ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Redundanzsteuerung von Basisstationen in einem Netzwerk angegeben, bei dem das Netzwerk eine Basisstation und eine redundante Basisstation sowie mindestens einen Knoten umfasst und bei dem bei einer Störung die redundante Basisstation als Basisstation aktiviert wird. Weiterhin wird ein System vorgestellt umfassend eine derartige Vorrichtung.

Description

VERFAHREN UND VORRICHTUNG ZUR REDUNDANZSTEUERUNG VON BASISSTATIONEN SOWIE SYSTEM UMFASSEND DIE VORRICHTUNG
Verfahren und Vorrichtung zur Datenverarbeitung sowie System umfassend die Vorrichtung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Datenverarbeitung sowie ein System umfassend eine derartige Vorrichtung.
In [1] ist ein Ansatz beschrieben, um sukzessive diverse Gebiete flächendeckend mittels zellularer Netzwerktopologien zu erschließen. In besagten Gebieten sind hierbei eine Vielzahl von Kommunikationsgeräten vorgesehen.
Ein Kommunikationsnetzwerk für Energieleitungen verarbeitet vorzugsweise Daten von Energieverbrauchszählern, diversen Sensoren, Lastschaltgeräten, Automatisierungsgeräten oder anderen Geräten. Diese Daten werden zwischen Knoten des
Kommunikationsnetzwerks ausgetauscht, wobei beispielsweise eine Gruppe von Knoten zu einer Netzwerkzelle zusammengefasst sein kann und ein Knoten der Netzwerkzelle eine Funktion einer Zentralstation oder einer Basisstation wahrnimmt. Insbesondere können die Knoten der Netzwerkzelle mit der Basisstation kommunizieren bzw. sind dieser logisch zugeordnet. Die Basisstation verfügt über einen Anschluss an ein Backbone-Netzwerk anhand dessen eine Kommunikation der Basisstationen untereinander bzw. mit Netzwerkkomponenten des Backbone-Netzwerks ermöglicht wird.
Die Knoten einer Netzwerkzelle sind beispielsweise hierarchisch an die Basisstation gekoppelt, so dass jeder Knoten der Netzwerkzelle von der Basisstation mittels mindestens eines Übertragungsabschnitts bzw.
Übertragungsschritts (auch bezeichnet als "Hop") erreicht werden kann. Gemäß dem hierarchischen Aufbau der Netzwerkzelle können Knoten über andere Knoten der Netzwerkzelle von der Basisstation erreicht werden (in diesem Fall sind mehrere Übertragungsabschnitte bzw. Übertragungsschritte nötig) .
Fällt beispielsweise eine Basisstation aus oder ist diese überlastet, wird die Verbindung zu einem oder zu mehreren Knoten der Netzwerkzelle unterbrochen. Insbesondere in Netzwerkzellen eines Energieverteilnetzes, das beispielsweise von mehreren Trafostationen gespeist wird, kann es häufig zu derartigen Unterbrechungen aufgrund von Umschaltungen bzw. Netzerweiterungen kommen, z.B. aufgrund von Servicearbeiten in einer Trafostation oder einer Basisstation bzw. bei einer kurzschlussbedingten Netzabschaltung.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, die vorstehend genannten Nachteile zu vermeiden und insbesondere einen Ansatz zu schaffen, der auf Veränderungen in einem Netzwerk geeignet reagiert und insbesondere die Funktionsfähigkeit der Netzwerkzellen des Netzwerks weitgehend aufrecht erhält .
Diese Aufgabe wird gemäß den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich auch aus den abhängigen Ansprüchen.
Zur Lösung der Aufgabe wird ein Verfahren zur Datenverarbeitung in einem Netzwerk angegeben - bei dem das Netzwerk eine Basisstation und eine redundante Basisstation sowie mindestens einen Knoten umfasst; - bei dem bei einer Störung die redundante
Basisstation als Basisstation aktiviert wird. Somit kann im Falle der Störung der Dienst in dem Netzwerk aufrechterhalten werden, da ein Umschalten auf die redundante Basisstation erfolgt.
Bei dem Netzwerk handelt es sich vorzugsweise um ein Energienetz bzw. ein Energieversorgungsnetz (werk) .
Hierbei sei angemerkt, dass es sich bei der Basisstation oder bei der redundanten Basisstation um einen Knoten handeln kann, der insbesondere über einen Anschluss bzw. eine Anschlussmöglichkeit zu einem Backbone-Netzwerk verfügt. Beispielsweise kann der Anschluss zu dem Backbone- Netzwerk über mindestens einen anderen Knoten realisiert sein .
Ein Knoten eignet sich vorteilhaft dazu, Daten an mindestens einen weiteren Knoten weiterzuleiten. Dieser mindestens eine weitere Knoten ist somit indirekt mit der Basisstation verbunden. Insbesondere kann ein Knoten mit der Basisstation über mehrere weitere Knoten verbunden sein .
Der hier vorgestellte Ansatz ermöglicht eine hierarchische Organisation von Komponenten eines Netzwerks (Basisstationen, redundante Basisstationen und Knoten) .
Vorteilhaft bilden die mit einer Basisstation verbundenen bzw. mit dieser Basisstation assoziierten Knoten zusammen mit der Basisstation eine Netzwerkzelle.
Insbesondere ist eine Kommunikation zwischen Basisstationen bzw. redundanten Basisstationen auch direkt bzw. über mindestens einen Knoten des Netzwerks bzw. der Netzwerkzelle möglich.
Eine Netzwerkzelle kann auch logisch und/oder physikalisch separat von anderen Netzwerkzellen ausgeführt sein. Hierbei sei angemerkt, dass die Basisstation oder die redundante Basisstation eine Funktionalität einer Zentrale in der Netzwerkzelle aufweisen kann. Insbesondere kann die Basisstation statisch oder beweglich ausgeführt sein.
Eine Routing-Funktionalität kann in der Basisstation oder in der redundanten Basisstation vorgesehen sein. Auch kann die Routing-Funktionalität auf mindestens einen Knoten der Netzwerkzelle verteilt sein; insbesondere können mehrere Knoten ggf. in Kombination mit der Basisstation ein Routing ermöglichen .
Insbesondere können die Basisstation und die redundante Basisstation in unterschiedlichen Komponenten realisiert sein und/oder an verschiedenen Orten innerhalb einer Netzwerkzelle angeordnet sein.
Eine Weiterbildung ist es, dass bei der Störung die Basisstation insbesondere vorübergehend deaktiviert wird.
Allerdings kann auch im Fall der Störung die bisherige Basisstation aktiv bleiben und eine redundante Basisstation zusätzlich aktiviert werden. Hierdurch kann vorzugsweise die Netzwerkzelle in zwei oder ggf. mehrere Netzwerkzellen unterteilt werden, wobei vorzugsweise die unterteilten
Netzwerkzellen die gleichen Kanalressourcen (z.B. Frequenz und/oder Kanalnummer) nutzen.
Ist die Störung beendet bzw. behoben, kann die Netzwerkzelle wieder zusammengeführt werden. Vorzugsweise bleibt die vorherige Basisstation aktiv und die redundante Basisstation wird (wieder) inaktiv. Alternativ könnte die redundante Basisstation aktiv bleiben und die bisherige Basisstation inaktiv werden und somit die Rolle einer redundanten Basisstation übernehmen. Insofern ist es möglich, dass einzelne Knoten, die über die Funktionalität einer Basisstation verfügen, sowohl eine Basisstation als auch eine redundante Basisstation sein können .
Eine andere Weiterbildung ist es, dass nach der Störung oder nach Ablauf einer vorgegebenen Zeitdauer die redundante Basisstation als Basisstation inaktiv wird.
Insbesondere kann nach Beheben der Störung oder nach Ablauf einer vorgegebenen Zeitdauer die redundante Basisstation inaktiv werden. Somit kann (wiederholt) versucht werden, die zuvor unterteilte Netzwerkzelle wieder zu einer einzelnen Netzwerkzelle zusammenzuführen.
Insbesondere ist es eine Weiterbildung, dass nach der Störung oder nach Ablauf der vorgegebenen Zeitdauer die Basisstation aktiviert wird.
Für den Fall, dass mit der Aktivierung der redundanten
Basisstation die vorherige Basisstation inaktiv wurde oder für den Fall einer Störung in der vorherigen Basisstation kann diese nach Beheben der Störung bzw. nach Ablauf der vorgegebenen Zeitdauer wieder aktiviert werden.
Auch ist es eine Weiterbildung, dass in dem Netzwerk eine Vielzahl von Basisstation aktiv sind. Auch ist es möglich, dass in dem Netzwerk eine Vielzahl von redundanten Basisstationen vorgesehen sind.
Hierbei sei angemerkt, dass vorstehend beispielhaft von einer Basisstation und einer redundanten Basisstation ausgegangen wurde. Entsprechend können mindestens eine Basisstation und/oder mindestens eine redundante Basisstation vorgesehen sein. Ferner ist es eine Weiterbildung, dass bei der Störung mehrere redundante Basisstationen insbesondere für mehrere Basisstationen aktiviert werden.
Im Rahmen einer zusätzlichen Weiterbildung übt die redundante Basisstation, sofern sie als Basisstation inaktiv ist, die Funktionalität eines Knotens aus.
Eine nächste Weiterbildung besteht darin, dass eine Netzwerkzelle vorgesehen ist umfassend mindestens eine
Basisstation, mindestens eine redundante Basisstation sowie mindestens einen Knoten.
Eine Ausgestaltung ist es, dass eine Vielzahl von Netzwerkzellen in dem Netzwerk vorgesehen sind.
Eine alternative Ausführungsform besteht darin, dass jede Basisstation und jede redundante Basisstation mit einem Backbone-Netzwerk verbunden ist.
Eine nächste Ausgestaltung ist es, dass die Störung umfassen kann:
- eine Unterbrechung einer Verbindung in dem Netzwerk; - eine Verschlechterung der Übertragungsqualität insbesondere über eine Verbindung in dem Netzwerk;
- eine Funktionsstörung oder ein Ausfall einer Komponente des Netzwerks, insbesondere einer Basisstation oder einer redundanten Basisstation; - ein Abschalten der Basisstation oder eines Teils der Basisstation;
- ein Abschalten eines Knotens;
- eine Überlastung der Basisstation oder eines Knotens .
Auch ist es eine Ausgestaltung, dass Daten über mindestens einen Knoten an mindestens einen weiteren Knoten, der mit dem mindestens einen Knoten verbunden ist, weitergeleitet werden .
Eine Weiterbildung besteht darin, dass der mindestens eine Knoten mit der Basisstation assoziiert ist. Insbesondere kann der mindestens eine Knoten direkt mit der Basisstation oder indirekt über mindestens einen anderen Knoten mit der Basisstation verbunden sein.
Eine zusätzliche Ausgestaltung ist es, dass das Netzwerk adaptiert wird zur Lastverteilung.
Insbesondere kann der Datenfluss in dem Netzwerk oder innerhalb einer (oder mehrerer) Netzwerkzellen geregelt werden. Diese Regelung kann vorzugsweise durch Koordination von Knoten mit Basisstation-Funktionalität untereinander und/oder zentral über das Backbone-Netzwerk erfolgen.
Eine zusätzliche Ausgestaltung ist es, dass das Netzwerk ein Gleichwellennetz umfasst.
Als Netzwerke eignen sich drahtgebundene sowie drahtlose Netzwerke, insbesondere Kombinationen derselben. Insbesondere kann das Netzwerk ein sogenanntes Gleichwellennetz umfassen.
Bei der Anbindung einer großen Anzahl von Energieverbrauchszählern, Sensoren, Lastschaltgeräten, Automatisierungsgeräten und/oder anderen Geräten bzw. Vorrichtungen an eine oder mehrere Zentrale (n) bzw.
Basisstation (en) können drahtlose oder leitungsgebundene Informationsübertragungssysteme eingesetzt werden, die insbesondere ein Gleichwellennetz (werk) (engl.: "single frequency network") umfassen.
In einem solchen Gleichwellennetz wird eine Dateneinheit oder ein Datentelegramm (auch bezeichnet als "Telegramm") von einem oder von mehreren Absendern in alle Richtungen zeitgleich und auf den gleichen Frequenzen übertragen. Empfängt ein Knoten (auch bezeichnet als Station oder Netzwerkstation) in dem Gleichwellennetz die Dateneinheit, wird diese entsprechend und bei Bedarf in mehreren Wiederaussendungsschritten bzw. -wellen über andere Stationen oder Knoten einem Ziel zugeführt.
Ein Vorteil der Gleichwellennetze ist es, dass das Routing (z.B. zum Zecke der Wegesuche oder Wartung) vereinfacht wird: So ermöglicht das Gleichwellennetz einen Übertragungsvorgang von einer Quelle (Quellstation) zu einem Ziel (Zielstation) - ggf. über mehrere Übertragungsabschnitte (auch bezeichnet als Hops) bzw. Zwischenstationen - lediglich durch eine Angabe der Adresse der Zielstation (en) und durch Angabe der Anzahl der Wiederaussendungen .
Hierbei ist es nicht entscheidend, welche Netzwerkstationen und/oder Netzwerknoten in welchen Teilen der
Übertragungsstrecke (nabschnitte) eine Dateneinheit in Richtung Ziel weiterleiten. Dies ergibt sich aus dem Übertragungskanal sowie aus verschiedenen Konstellationen des Gleichwellennetzes.
Der vorliegende Ansatz ist anwendbar bei leitungsgebundenen oder drahtlosen Netzen, insbesondere bei Gleichwellennetzen, z.B. unter Ausnutzung einer Gleichwellenübertragungstechnik (Gleichwellenfunk bzw. Gleichwellenrelaisfunk) .
Das hierin bezeichnete Gleichwellennetz umfasst mehrere Möglichkeiten zur Ausbreitung von Nachrichten bzw. Dateneinheiten zwischen mehreren Knoten. Mindestens ein Knoten sendet eine Dateneinheit zu mindestens einem weiteren Knoten. Demgemäß können mehrere Sender vorgesehen sein, die jeweils eine Dateneinheit zu einem oder mehreren Empfängern senden. Derartige mehrere Sender senden im wesentlichen gleichzeitig, d.h. insbesondere unter Einhaltung vorgegebener bzw. vorgebbarer zeitlicher Toleranzen, die Dateneinheit zu mindestens einem Empfänger. Hierbei sei angemerkt, dass die Sender nicht aufwändig miteinander synchronisiert werden müssen.
Weiterhin wird zur Lösung der vorstehend genannten Aufgabe eine Vorrichtung angegeben umfassend eine Prozessoreinheit und/oder eine zumindest teilweise festverdrahtete oder logische Schaltungsanordnung, die derart eingerichtet ist, dass das Verfahren wie hierin beschrieben durchführbar ist.
Besagte Prozessoreinheit kann jede Art von Prozessor oder Rechner oder Computer mit entsprechend notwendiger
Peripherie (Speicher, Input/Output-Schnittstellen, EinAusgabe-Geräte, etc.) sein oder umfassen. Eine solche Prozessoreinheit kann insbesondere in einem
Kommunikationsgerät vorgesehen sein, das insbesondere einen Sender, Empfänger (Receiver) oder einen Transceiver aufweist .
Weiterhin kann eine festverdrahtete oder logische Schaltungseinheit, z.B. ein FPGA oder ein ASIC oder eine sonstige integrierte Schaltung vorgesehen sein.
Insbesondere können elektronische, elektromagnetische, akustische oder sonstige Elemente vorgesehen sein, um unterschiedliche Signale zu erkennen und/oder zu verarbeiten .
Insbesondere kann die Vorrichtung somit eine Einheit zur parallelen Verarbeitung von Signalen und/oder eine Einheit zur seriellen Verarbeitung von Signalen umfassen.
Die Vorrichtung kann umfassen oder ausgeführt sein als: Ein Messgerät, ein Diagnosegerät, ein Zähler, ein Informationsgewinnungsgerät, ein Regelungsgerät, ein Peilgerät und/oder ein entsprechendes System.
Die Vorrichtung kann in der Energietechnik eingesetzt werden .
Es ist möglich, dass das Signal unterschiedliche physikalische Größen umfasst: - eine elektrische Größe,
- eine elektromechanische Größe,
- eine elektromagnetische Größe,
- eine akustische Größe,
- eine thermische Größe, - eine mechanische (insbesondere eine hydraulische oder pneumatische) Größe,
- eine chemische Größe,
- eine optische Größe.
Auch Kombinationen aus den vorgenannten Größen sind als Signal (e) möglich.
Es ist eine Weiterbildung, dass die Vorrichtung ein Kommunikationsgerät ist, wobei das Kommunikationsgerät mit einem weiteren Kommunikationsgerät Signale über eine Kommunikationsverbindung, die zumindest teilweise ein Stromnetz umfasst, austauscht.
Eine andere Weiterbildung ist es, dass das Kommunikationsgerät mit einem Knoten des Netzwerks assoziiert ist oder einem solchen Knoten des Netzwerks entspricht .
Weiterhin wird zur Lösung der Aufgabe ein System angegeben umfassend eine Vorrichtung wie hierin beschrieben. Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnungen dargestellt und erläutert.
Es zeigen:
Fig.l eine Netzwerkzelle umfassend eine Basisstation und eine redundante Basisstation sowie mehrere Knoten;
Fig.2 die Netzwerkzelle gemäß Fig.l mit einer Störung auf der Verbindung zwischen der Basisstation und der redundanten Basisstation, wobei aufgrund dieser Störung zusätzlich die redundante Basisstation als Basisstation aktiv wird und zumindest vorübergehend die Netzwerkzelle geteilt wird.
Der hier vorgestellte Ansatz erlaubt einen redundanten Betrieb mehrerer Basisstationen in einer Netzwerkzelle.
In einer Netzwerkzelle sind je nach Bedarf zwei oder mehrere redundante Basisstationen (RBS) vorgesehen, die bei Bedarf als vollwertige Basisstationen einsetzbar sind und bevorzugt eine Verbindung zu einem Backbone-Netzwerk aufweisen .
In einem Normalbetrieb fungiert zumindest eine der redundanten Basisstationen als aktive Basisstation (BS) .
Die Informationen über die möglichen bzw. aktiven Basisstationen werden den Knoten der Netzwerkzelle beispielsweise vorab oder nach Aktivierung der
Basisstation (en) bereitgestellt bzw. übermittelt.
Während des Betriebs der Netzwerkzelle kann ein Teil der redundanten Basisstationen abwechselnd die Funktion der Basisstation übernehmen. Die verbleibenden redundanten
Basisstationen agieren als normale Netzwerkstationen. Somit wird effektiv insbesondere in Überlastsituationen ein Datenflussausgleich erreicht durch mehrere aktive Basisstationen in der Netzwerkzelle.
Sind mehrere Basisstationen abwechselnd oder gleichzeitig in einer Netzwerkzelle aktiv, so koordinieren diese sich vorzugsweise untereinander ggf. über weitere Knoten oder werden zentral, z.B. über das Backbone-Netzwerk, koordiniert. Somit ist eine Netzwerkzelle mit mehreren aktiven Basisstationen in der Lage, effizient einen Datenflussausgleich zu ermöglichen.
Die redundanten Basisstationen werden in der Netzwerkzelle vorzugsweise so platziert oder angeordnet, dass bei einem Ausfall einer Basisstation oder mehrerer der sich abwechselnden Basisstationen die verbleibenden redundanten Basisstationen möglichst viele Netzwerkstationen dieser Zelle (gegebenenfalls über mehrere Hops) erreichen können.
Die Koordination der redundanten Basisstationen untereinander erfolgt beispielsweise über das übergeordnete Backbone-Netzwerk und/oder über ein in der Netzwerkzelle verwendetes Medium mittels besonderer Dateneinheiten (z.B. sog. Spezialtelegramme) . So kann beispielsweise eine aktive Basisstation die anderen redundanten Basisstationen über ihre Aktivität durch ein regelmäßiges Senden von Nachrichten (z.B. Ping-Broadcasts) informieren.
Fällt eine aktive Basisstation dauerhaft aus oder wird die Topologie der Zelle so verändert, dass nicht alle Knoten oder redundante Basisstationen von der aktiven Basisstation erreicht werden können, so wird mindestens eine der verbleibenden redundanten Basisstationen aktiviert, z.B. diejenige der redundanten Basisstation mit einer höchsten oder einer niedrigsten Linkadresse.
Umgekehrt wird mindestens eine aktive Basisstation deaktiviert und somit z.B. zu einer redundanten Basisstation mit der Funktionalität eines gewöhnlichen Knotens in der Netzwerkzelle, wenn zwei oder mehrere Teile einer Netzwerkzelle zusammengeschlossen werden.
Fig.l zeigt eine Netzwerkzelle X in einem Verbund mit weiteren benachbarten Netzwerkzellen N, Y und Z. Die Netzwerkzelle X umfasst eine Basisstation BSO und eine redundante Basisstation RBSl sowie Knoten 2 bis 8. Die Basisstation BSO ist mit der redundanten Basisstation RBSl, dem Knoten 6 und dem Knoten 8 verbunden und der Knoten 6 ist weiter mit dem Knoten 7 verbunden. Die redundante Basisstation RBSl ist mit den Knoten 2 und 4 verbunden, wobei der Knoten 2 weiter mit dem Knoten 3 und der Knoten 4 weiter mit dem Knoten 5 verbunden ist. Sowohl die Basisstation BSO als auch die redundante Basisstation RBSl weisen jeweils eine Verbindung zu einem Backbone-Netzwerk auf .
Im Normalbetrieb ist die Basisstation BSO aktiv und kommuniziert direkt oder über mehrere Hops mit den Knoten der Netzwerkzelle X einschließlich der redundanten Basisstation RBSl, die inaktiv ist und lediglich die Funktionalität eines Knotens wahrnimmt.
Fig.2 zeigt die Netzwerkzelle X mit einer Störung der Verbindung zwischen der Basisstation BSO und der redundanten Basisstation RBSl. Bei der Störung kann es sich beispielsweise um eine schlechte Verbindung oder um eine getrennte Verbindung handeln. In diesem Fall wird die redundante Basisstation RBSl zusätzlich zur Basisstation BSl aktiv, die Netzwerkzelle X wird in die beiden Netzwerkzellen X.l und X.2 unterteilt. Die Knoten 6 bis 8 werden von der Basisstation BSO und die Knoten 2 bis 5 von der Basisstation BSl versorgt.
Vorzugsweise weisen die beiden Netzwerkzellen X.l und X.2 die gleichen Kanalressourcen (z.B. Frequenz oder Kanalnummer) auf. Hierdurch wird effizient eine erneute Netz- bzw. Frequenzplanung vermieden.
Wird zu einem späteren Zeitpunkt die Verbindung zwischen der Basisstation BSO und der Basisstation RBSl wieder hergestellt, so wird die redundante Basisstation RBSl inaktiv und agiert nurmehr als Knoten der fusionierten Netzwerkzelle X.
Weitere Vorteile:
Der hierin vorgeschlagene Ansatz erlaubt eine deutliche Verbesserung der Ausfallsicherheit einer Netzwerkzelle durch die insbesondere verteilte Platzierung mehrerer redundanter Basisstationen.
Durch eine automatische Aktivierung redundanter Basisstationen kann die Kommunikation zu bzw. zwischen den Knoten und der/den Basisstation (en) auch bei einer Änderung der Topologie der Netzwerkzellen (auch im Falle einer Unterteilung oder Zusammenführung der Netzwerkzellen) aufrechterhalten werden ohne dass es eines manuellen Eingriffs oder einer erneuten Netzplanung durch den Netzwerkbetreiber bedarf.
Durch den abwechselnden Betrieb mehrerer redundanter Basisstationen in einer Netzwerkzelle kann der Datenfluss zwischen den Knoten und dem Backbone-Netzwerk besser gesteuert bzw. ausgeglichen werden. Beispielsweise kann im Falle einer Überlastung oder des Ausfalls einer
Basisstation auch die Reaktionszeit bis zur erneuten Funktionsfähigkeit der Netzwerkzelle verringert werden.
Durch die Eigenschaft des Datenflussausgleichs ist es möglich, eine von den benachbarten Netzwerkzellen weitgehend unabhängige Skalierbarkeit innerhalb einer Netzwerkzelle zu erreichen. Dies ist insbesondere von Vorteil, wenn einzelne (benachbarte) Netzwerkzellen ausgebaut werden sollen.
Auch die Weiterleitung von Dateneinheiten oder Datenpaketen durch die inaktiven redundanten Basisstationen verbessert die Erreichbarkeit der Knoten in der Netzwerkzelle.
Quelle (n) :
Haidine, A.; Lehnert, R.: "Analysis of the Channel Allocation Problem in Broadband Power Line Communications Access Networks", Proceedings of the 2007 IEEE International Symposium on Power-Line Communications and Its Applications, 26th - 28th March 2007, Pisa, Italy, 2007, pp . 192-197.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Datenverarbeitung in einem Netzwerk,
- bei dem das Netzwerk eine Basisstation und eine redundante Basisstation sowie mindestens einen
Knoten umfasst;
- bei dem bei einer Störung die redundante Basisstation als Basisstation aktiviert wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem bei der Störung die Basisstation insbesondere vorübergehend deaktiviert wird.
3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem nach der Störung oder nach Ablauf einer vorgegebenen Zeitdauer die redundante Basisstation als Basisstation inaktiv wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, bei dem nach der Störung oder nach Ablauf der vorgegebenen Zeitdauer die
Basisstation aktiviert wird.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem in dem Netzwerk eine Vielzahl von Basisstation aktiv sind.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem in dem Netzwerk eine Vielzahl von redundanten Basisstationen vorgesehen sind.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem bei der Störung mehrere redundante Basisstationen insbesondere für mehrere Basisstationen aktiviert werden .
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die redundante Basisstation, sofern sie als Basisstation inaktiv ist, die Funktionalität eines Knotens ausübt.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem eine Netzwerkzelle vorgesehen ist umfassend mindestens eine Basisstation, mindestens eine redundante Basisstation sowie mindestens einen Knoten.
10. Verfahren nach Anspruch 9, bei dem eine Vielzahl von Netzwerkzellen in dem Netzwerk vorgesehen sind.
11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem jede Basisstation und jede redundante Basisstation mit einem Backbone-Netzwerk verbunden sind.
12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Störung umfassen kann:
- eine Unterbrechung einer Verbindung in dem Netzwerk; - eine Verschlechterung der Übertragungsqualität insbesondere über eine Verbindung in dem Netzwerk;
- eine Funktionsstörung oder ein Ausfall einer Komponente des Netzwerks, insbesondere einer Basisstation oder einer redundanten Basisstation; - ein Abschalten der Basisstation oder eines Teils der Basisstation;
- ein Abschalten eines Knotens;
- eine Überlastung der Basisstation oder eines Knotens .
13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem Daten über mindestens einen Knoten an mindestens einen weiteren Knoten, der mit dem mindestens einen Knoten verbunden ist, weitergeleitet werden.
14. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der mindestens eine Knoten mit der Basisstation assoziiert ist.
15. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der mindestens eine Knoten direkt mit der Basisstation oder indirekt über mindestens einen anderen Knoten mit der Basisstation verbunden ist.
16. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Netzwerk adaptiert wird zur Lastverteilung.
17. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Netzwerk ein Energieversorgungsnetzwerk umfasst.
18. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Netzwerk ein Gleichwellennetz umfasst.
19. Vorrichtung umfassend eine Prozessoreinheit und/oder eine zumindest teilweise festverdrahtete oder logische Schaltungsanordnung, die derart eingerichtet ist, dass das Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche durchführbar ist.
20. Vorrichtung nach Anspruch 19, bei der die Vorrichtung ein Kommunikationsgerät, insbesondere ein Knoten eines Netzwerks ist.
21. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 19 oder 20, bei dem das Kommunikationsgerät mit einem weiteren
Kommunikationsgerät Signale über eine
Kommunikationsverbindung, die zumindest teilweise ein
Stromnetz umfasst, austauscht.
22. System umfassend eine Vorrichtung gemäß einem der
Ansprüche 19 bis 21.
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