WO2015082119A1

WO2015082119A1 - System und verfahren zur rückwirkungsfreien kommunikation

Info

Publication number: WO2015082119A1
Application number: PCT/EP2014/072532
Authority: WO
Inventors: Jens-Uwe Busser; Rainer Falk; Volker FUSENIG
Original assignee: Siemens Aktiengesellschaft
Priority date: 2013-12-06
Filing date: 2014-10-21
Publication date: 2015-06-11
Also published as: DE102013225101A1; EP3025509A1

Abstract

System und Verfahren zur rückwirkungsfreien Kommunikation zwischen einem ersten Kommunikationsnetz (2) und einem zweiten Kommunikationsnetz (3) umfasst als ersten Verfahrensschritt das Modulieren einer Nachricht durch Erzeugen einer variierenden Last in einer sendenden Vorrichtung (4) im ersten Kommunikationsnetz (2). Der zweite Verfahrensschritt umfasst das Übertragen der Nachrichten durch Detektieren eines von der variierenden Last abhängigen variierenden Wertes einer Zustandsgröße einer elektronischen Komponente der sendenden Einheit (4) mit einer Sensoreinheit (6) einer empfangenden Vorrichtung (5). Der letzte Verfahrensschritt ist das Weiterleiten der Nachricht an das zweite Kommunikationsnetz. System umfasst eine Steuerungseinheit (7), eine sendende Vorrichtung (4) und eine empfangende Vorrichtung (5). Die Steuerungseinheit (7) ist derart ausgebildet, eine variierende Last in der sendenden Vorrichtung (4) im ersten Kommunikationsnetz (2) zu erzeugen und dadurch eine Nachricht zu modulieren. Die empfangende Vorrichtung (5) umfasst eine Sensoreinheit (6), die derart ausgebildet ist, die Nachricht durch Detektieren eines von der variierenden Last abhängigen, variierenden Wertes einer Zustandsgröße einer elektronischen Komponente der sendenden Einheit zu detektieren und die Nachricht an das zweite Kommunikationsnetz (3) weiterzuleiten.

Description

Beschreibung

System und Verfahren zur rückwirkungsfreien Kommunikation

Die Erfindung bezieht sich auf ein System und ein Verfahren zur rückwirkungsfreien Kommunikation zwischen einem ersten Kommunikationsnetz und einem zweiten Kommunikationsnetz .

In industriellen Automatisierungssystemen, z. B. in einer Bahnautomatisierung zur Steuerung beispielsweise eines Stellwerks oder eines Zuges, in der Fertigungsautomatisierung zur Steuerung von beispielsweise Produktionshallen oder auch in der Prozessautomatisierung, beispielsweise für Raffinerien oder Brauereien, werden sicherheitskritische Automatisierungsnetze mit allgemeinen Netzen, z. B. einem Büronetzwerk gekoppelt. Dazu werden üblicherweise Sicherheitsübergangsvorrichtungen wie Firewalls eingesetzt und so konfiguriert, dass nur zugelassener Datenverkehr passieren kann. Dabei wird der Datenverkehr gemäß konfigurierbaren Filterregeln geprüft und gefiltert. Fehlkonfigurationen der Firewall bzw. Fehler in den Firewalls können aber dazu führen, dass trotzdem nicht legitimierter Verkehr durchgelassen wird.

Des Weiteren muss sichergestellt werden, dass durch eine Sicherheitsübergangsvorrichtung keine zusätzlichen Daten in das sicherheitskritische Netz eingebracht werden, beispielsweise Daten, die in der Sicherheitsübergangsvorrichtung selbst generiert wurden. Werden keine solchen zusätzlichen Daten in das sicherheitskritische Netzwerk eingebracht, wird eine solche Kommunikation als rückwirkungsfrei bezeichnet.

In vielen Fällen ist lediglich eine Einwegkommunikation gewünscht bzw. zulässig, z. B. um Diagnosedaten oder Systemzustände vom sicherheitskritischen Kommunikationsnetz, beispielsweise einem Zugsteuerungsnetz oder Kraftwerkssteuerungsnetz, in ein unkritisches Netz, beispielsweise ein Büronetz zu senden. Eine Einwegkommunikation kann im Gegensatz zu Filtertechniken, wie beispielsweise in einer Firewall imple- mentiert, die Rückwirkungsfreiheit einer Netzwerkkopplung garantieren .

Eine bekannte Variante der Einwegkommunikation wird durch sogenannte Daten-Dioden realisiert. In diesem Fall wird die Einwegkommunikation physikalisch erzwungen, indem auf Senderseite keine Hardware zum Empfangen von Daten vorhanden ist und auf Empfängerseite keine Hardware zum Senden von Daten vorhanden ist. Das Hauptproblem von Daten-Dioden sind in erster Linie die hohen Kosten, die einen breiten Einsatz unattraktiv machen. Bekannte Daten-Dioden verwenden als physikalischen Effekt für die Einwegkommunikation eine optische Übertragung z. B. über einen internen Lichtwellenleiter, der die einzige Verbindung zwischen einer Sendebaugruppe und einer Empfangsbaugruppe der Daten-Diode darstellt.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine einfach und kostengünstig realisierbare Einwegkommunikation zu ermöglichen. Des Weiteren soll eine technische Alternative zu einer durch eine optische Übertragung realisierte Einwegkommunikation geschaffen werden.

Die Aufgabe wird durch die in den unabhängigen Ansprüchen beschriebenen Maßnahmen gelöst. In den Unteransprüchen sind vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung dargestellt.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur rückwirkungsfreien Kommunikation zwischen einem ersten Kommunikationsnetz und einem zweiten Kommunikationsnetz umfasst als ersten Verfahrensschritt das Modulieren einer Nachricht durch Erzeugen einer variierenden Last in einer sendenden Vorrichtung im ersten Kommunikationsnetz. Der zweite Verfahrensschritt umfasst das Übertragen der Nachrichten durch Detektieren eines von der variierenden Last abhängigen variierenden Wertes einer Zu- standsgröße einer elektronischen Komponente der sendenden Einheit mittels einer Sensoreinheit einer empfangenden Vorrichtung. Der letzte Verfahrensschritt ist das Weiterleiten der Nachricht an das zweite Kommunikationsnetz . Es wird damit eine rückwirkungsfreie Kommunikation sichergestellt, da vom empfangenden Gerät keine Daten bzw. keine Steuerbefehle an das sendende Gerät übertragen werden können. Es wird lediglich auf der Seite des ersten Kommunikationsnetzes eine variierende Last und somit eine Nachricht erzeugt. Bei der Last kann es sich insbesondere um eine elektrische Last, z.B. einen variablen elektrischen Widerstand, der sendenden Einheit handeln. Andererseits ist eine Sensoreinrichtung zum empfangen der Nachricht lediglich im empfangenden Gerät im zweiten Kommunikationsnetz vorgesehen. Das vorgeschlagene Verfahren ist insbesondere zur Übertragung geringer Datenmengen wie z. B. Statusmeldungen geeignet. In diesem Fall sind beispielsweise Daten-Dioden aus Kostengründen nicht attraktiv .

In einer vorteilhaften Ausführungsform ist die detektierte Zustandsgröße eine Spannung oder ein Stromverbrauch oder eine Leistungsaufnahme der elektronischen Komponente.

In einer weiteren Ausführungsform ist die detektierte Zustandsgröße eine Temperatur bzw. eine Wärmeemission.

In einer weiteren Ausführungsvariante ist die detektierte Standsgröße eine Lautstärke.

Die Lautstärke kann z.B. durch einen Lüfter mit variabler Drehzahl als Last der sendenden Einheit beeinflusst werden. Dies hat den Vorteil, dass eine Leistungsaufnahme sowie eine Wärmeemission und auch eine Lautstärke mit einfachen Sensoren, die auf dem Markt einfach und kostengünstig verfügbar sind, detektiert werden können. Solche Sensoren können des Weiteren auch bei bereits existierenden Komponenten eines ersten Kommunikationsnetzes nachträglich angebracht bzw. installiert werden. Dies hat weiterhin den Vorteil, dass ein Übertragen einer Nachricht durch eine sendende Einheit mit einfachen Mitteln möglich ist, wie z.B. einem variablen elektrischen Widerstand, einem variablen Lüfter, oder einer Recheneinheit mit variablem Stromverbrauch.

In einer vorteilhaften Ausführungsform wird die variierende Last durch rechenintensive Operationen in einer elektronischen Komponente oder durch Zugriffe auf eine elektrische oder elektronische Komponente erzeugt.

Das sendende Gerät benötigt somit nicht zwangsläufig zusätzliche Hardware, die zu einer Beeinflussung des Geräts bzw. deren elektronischer Komponente führen, sondern kann durch Ausnutzung von Standardfunktionalitäten, wie dem Erzeugen von Prozessorlast oder Festplattenzugriffe, seine Leistungsaufnahme variieren und dadurch Nachrichten modulieren und an das empfangende Gerät senden. Bei bestehenden Anlagen kann gegebenenfalls durch Anpassung der Software auf der sendenden Vorrichtung die bereits installierte Hardware weiter genutzt werden. Zusätzlich muss in diesem Fall lediglich die Empfängerhardware inklusive der Sensoreinheit angebracht werden.

In einer vorteilhaften Ausführungsform wird die Nachricht als Spreizband-Signal moduliert.

Dies ermöglicht eine robuste Übertragungsform, bei der auch bei hohem Rauschpegel oder anderen Störungen ein Signal zuverlässig detektierbar ist.

In einer vorteilhaften Ausführungsform ist die elektronische Komponente eine Datenspeichereinheit und/oder eine Hauptplatine und/oder eine Stromversorgungseinheit und/oder eine Prozessoreinheit .

Das erfindungsgemäße System zur rückwirkungsfreien Kommunikation zwischen einem ersten Kommunikationsnetz und einem zweiten Kommunikationsnetz umfasst eine Steuerungseinheit, eine sendende Vorrichtung und eine empfangende Vorrichtung. Die Steuerungseinheit ist derart ausgebildet, eine variierende Last in der sendenden Vorrichtung im ersten Kommunikations- netz zu erzeugen und dadurch eine Nachricht zu modulieren. Die empfangende Vorrichtung umfasst eine Sensoreinheit, die derart ausgebildet ist, die Nachricht durch Detektieren eines von der variierenden Last abhängigen, variierenden Wertes einer Zustandsgröße einer elektronischen Komponente der sendenden Einheit zu detektieren und die Nachricht an das zweite Kommunikationsnetz weiterzuleiten .

Durch ein solches System kann eine rückwirkungsfreie Kommunikation sichergestellt werden, da von der empfangenden Vorrichtung keine Daten bzw. Nachrichten an das Sendegerät übertragen werden können. Die sendende Vorrichtung benötigt dazu nicht zwangsläufig zusätzliche Komponenten, die zu einer Beeinflussung des Gerätes führen, sondern eine variierende Last kann durch Ausnutzung von Standardfunktionalitäten, wie beispielsweise die Erzeugung von Prozessorlast oder zusätzliche Festplattenzugriffe seine Leistungsaufnahme variieren und dadurch Nachrichten an das empfangende Gerät senden.

In einer vorteilhaften Ausführungsform sind die Sensoreinheit und die empfangende Vorrichtung über eine Kommunikationsverbindung miteinander verbunden und die Sensoreinheit und die empfangende Vorrichtung umfassen jeweils eine Spreizband- Modulationseinheit zur Übertragung der detektierten Nachricht .

Eine solche Spreizband-Modulationseinheit und ein damit übertragenes Spreizband-Signal sind besonders robust und kann auch bei suboptimalen Übertragungsbedingungen noch decodiert werden. Zum Anderen besteht dadurch die Möglichkeit, die möglichen empfangenden Vorrichtungen auf diejenigen empfangenden Vorrichtungen zu beschränken, die den sendeseitig verwendeten Spreiz-Code kennen und somit das Signal demodulieren können.

In einer vorteilhaften Ausführungsform umfasst die Sensoreinheit der empfangenden Vorrichtung mindestens eine Spannungs- Strom-Leistungs-Messeinheit und/oder mindestens einen Temperatursensor und/oder mindestens einen Akustiksensor. In einer vorteilhaften Ausführungsform ist die Spannungs- Strom-Leistungs-Messeinheit derart ausgebildet, eine Spannungsänderung durch Messen eines elektrischen Feldes und/oder eines magnetischen Feldes zu detektieren.

Dies erlaubt eine berührungslose Messung einer Spannungsänderung. Ein direkter Kontakt zwischen der Spannungs-Strom- Leistungs-Messeinheit und der elektronischen Komponente ist damit nicht notwendig. Damit ist kein direkter Kontakt zwischen der Sensoreinheit und der sendenden Vorrichtung notwendig. Eine solche kontaktlose Spannungs-Strom-Leistungs- Messeinheit kann insbesondere zur Messung der Spannung an einer Stromversorgungsleitung eingesetzt werden.

In einer vorteilhaften Ausführungsform detektiert die Span- nungs-Strom-Leistungs-Messeinheit die Leistungsaufnahme an einem externen Netzgerät oder an einer Stromversorgungsleitung außerhalb der sendenden Vorrichtung.

Dies hat den Vorteil, dass kein Gerät oder keine Komponente im ersten Kommunikationsnetz selbst verändert werden muss. Es reicht aus, die Stromversorgungsleitung bzw. ein zusätzliches externes Netzgerät zu überwachen.

In einer vorteilhaften Ausführungsform detektiert die Span- nungs-Strom-Leistungs-Messeinheit ein Steuersignal einer Lüftereinheit, die an die elektronische Komponente angeschlossen ist.

In einer Ausführungsform ist die elektronische Komponente eine an die sendende Vorrichtung angeschlossene separate Einheit, deren Leistungsaufnahme und/oder Wärmeemission durch die sendende Vorrichtung oder die Steuervorrichtung steuerbar ist und die Leistungsaufnahme und/oder Wärmeemission der separaten Einheit von der empfangenden Vorrichtung detektiert wird . Dies hat den Vorteil, dass eine Veränderung innerhalb des sendenden Gerätes vermieden, wenn nicht sogar ausgeschlossen werden kann. In einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems umfasst die sendende Vorrichtung einen programmierbaren Eingangs- und Ausgangsport, an dem eine Widerstandseinheit anschließbar ist.

Durch den programmierbaren Eingangs- und Ausgangsport, der mehrere einzelne Ports umfasst, können die verschiedenen Ports aktiv geschaltet werden und somit ein Widerstand als Verbraucher entsprechend der gewünschten Modulation zu- und ausgeschlossen werden.

Ein erfindungsgemäßes Computerprogrammprodukt umfasst Programmbefehle zur Durchführung des Verfahrens gemäß den Ansprüchen 1 bis 7. Ein erfindungsgemäßer Datenträger speichert das Computerprogrammprodukt nach Anspruch 16.

Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Verfahrens bzw. des erfindungsgemäßen Systems sind in den Zeichnungen beispielhaft dargestellt und werden anhand der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:

Figur 1 eine Kommunikationsumgebung mit einem ersten Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Systems in schematischer Darstellung; Figur 2A ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Systems in schematischer Darstellung;

Figur 2B ein zweites Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Systems in Blockdarstellung;

Figur 2C ein drittes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Systems in Blockdarstellung; Figur 2D ein viertes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Systems in Blockdarstellung;

Figur 3 ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen

Verfahrens als Ablaufdiagramm .

Alle beschriebenen und/oder gezeichneten Merkmale können im Rahmen der Erfindung vorteilhaft miteinander kombiniert werden. Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt.

Figur 1 zeigt eine Kommunikationsumgebung 1, in der ein erstes Kommunikationsnetz 2, beispielsweise ein sicherheitskritisches Automatisierungsnetz, mit unterschiedlichen Steuerungsgeräten rückwirkungsfrei Daten bzw. Information an ein zweites Kommunikationsnetz, beispielsweise einem Büronetz oder dem Internet, übermitteln möchte. Rückwirkungsfrei bedeutet dabei, dass durch diese Datenübertragung keine zusätzlichen Daten in das erste Kommunikationsnetz 2 gesendet werden. Bei einem Datenaustausch zwischen einem ersten Kommunikationsnetz 2 und einem zweiten Kommunikationsnetz 3 der durch eine Überwachungseinheit, beispielsweise einer Firewall, nach vorgegebenen Filterregeln überprüft wird, kann es vorkommen, dass die Überwachungseinheit Nachrichten erzeugt, die in das erste Kommunikationsnetz 2 ausgegeben werden. Eine solche Einbringung von neuen Daten ist unerwünscht.

Um rückwirkungsfrei Daten bzw. Information von einem ersten Kommunikationsnetz 2 in ein zweites Kommunikationsnetz 3 zu übertragen, wird erfindungsgemäß an einer sendenden Vorrichtung 4 eine Nachricht durch das Erzeugen einer variierenden Last moduliert und durch Detektieren eines von der variierenden Last abhängigen variierenden Wertes einer Zustandsgröße einer elektronischen Komponente der sendenden Vorrichtung 4 mit einer Sensoreinheit 6 einer empfangenden Vorrichtung 5, die Nachricht übertragen und in einer Demodulationseinheit 9 demoduliert. Eine sendende Vorrichtung 4 ist beispielsweise ein Steuergerät oder ein zentraler Überwachungsrechner in ei- nem Automatisierungsnetz. Danach wird die Nachricht an das zweite Kommunikationsnetz 3 weitergeleitet.

Das System 10 zur rückwirkungsfreien Kommunikation umfasst außerdem eine Steuerungseinheit 7, die die variierende Last erzeugt bzw. steuert. Die Steuerungseinheit 7 muss dabei nicht notwendigerweise als zusätzliche Hardware ausgebildet sein, die zu einer Beeinflussung des sendenden Gerätes führt, sondern kann als zusätzliche Software unter Ausnutzung von Standardfunktionalität, wie beispielsweise der Erzeugung von Prozessorlast oder durch Festplattenzugriffe ausgebildet sein. Bei bestehenden Anlagen kann beispielsweise durch Anpassung einer Software auf der sendenden Vorrichtung 4 die bereits installierte Hardware weiter genutzt werden. Es muss lediglich die empfangende Vorrichtung 5 mit einer Sensoreinheit 6 an der sendenden Vorrichtung 4 angebracht werden. Die Sensoreinheit 6 und die empfangende Vorrichtung 5 sind dabei über eine Kommunikationsverbindung 8 miteinander verbunden. Diese Kommunikationsverbindung 8 kann sowohl eine drahtgebundene Verbindung als auch eine Funkverbindung sein.

Das Verfahren ist insbesondere für sicherheitskritische Steuerungssysteme anwendbar, die hier dem ersten Kommunikationsnetz 2 entsprechen, die keine Netzwerkverbindung zu einem System bzw. zweiten Kommunikationsnetz 3 außerhalb des ersten Kommunikationsnetzes 2 aufweisen dürfen. Das Verfahren ist des Weiteren dann anwendbar, wenn kleinere Datenmengen übertragen werden sollen. Nachrichten die durch ein solches System 10 übertragen werden, können insbesondere eine Statusinformationen wie beispielsweise "betriebsbereit" oder ein Fehlercode sein.

Das Verfahren ist auch anwendbar für elektronische Komponenten ohne Diagnoseschnittstelle oder Anzeigevorrichtung. So kann z.B. ein Lüfter mit einer Steuereinheit eine Status- Information zum Lüfter aufmodulieren. Bei der Information kann es sich z.B. um eine Identifizierungsinformation, eine Betriebsdauerinformation oder eine Ausfallinformation han- dein. Wenn z.B. die Steuereinheit einen Lagerschaden detek- tiert, kann sie eine entsprechende Information auf den Stromverbrauch durch gezielte Variation der Lüfterdrehzahl übertragen .

Dabei ist besonders vorteilhaft, wenn die Nachrichten als Spreizband-Signale moduliert und somit robust übertragen werden. Des Weiteren kann die empfangende Vorrichtung 5 auf solche Vorrichtungen eingeschränkt werden, die einen in der sendenden Vorrichtung 4 verwendeten Spreizungs-Code kennen. Dazu umfasst sowohl die Sensoreinheit 6 als auch die empfangende Vorrichtung 5 jeweils eine Spreizband-Modulationseinheit 30.

Die sendende Einheit 4 variiert beispielsweise ihren Stromverbrauch, indem z.B. rechenintensive Operationen ausgeführt werden oder häufig auf eine interne Hardware, wie beispielsweise eine Datenspeichereinheit, zugegriffen wird, und moduliert somit die zu sendende Nachricht. Dabei resultiert aus der hohen Auslastung beispielsweise des Hauptprozessors ein höherer Stromverbrauch als unter Standardlast. Der erhöhte Stromverbrauch wird durch die Sensoreinheit 6 gemessen und an die empfangende Einheit gemeldet wird. Die empfangende Einheit 5 extrahiert die gesendeten Daten aus den Schwankungen der Leistung und sendet diese an ein anderes System, beispielsweise das zweite Kommunikationsnetz 3. Dies kann beispielsweise ein Rechner im Büronetz eines Unternehmens sein.

Die variierende Last, die in einer sendenden Vorrichtung 4 erzeugt wird, führt aber auch zu Temperaturschwankungen an seiner Hardware, beispielsweise einer oder mehrerer seiner elektronischen Komponenten. Diese Temperaturschwankung kann zur Modulation einer Nachricht verwendet werden und durch eine Temperatur-Sensoreinheit 6.2 der empfangenden Vorrichtung 5 detektiert werden, siehe Fig. 2B. Die empfangende Einheit 5 extrahiert wiederum die gesendeten Daten bzw. Nachrichten aus den Temperaturschwankungen und sendet diese an beispielsweise ein zweites Kommunikationsnetz 5. Die empfangende Vorrichtung 5 muss dazu lediglich einen Temperatursensor 6.2 in der Nähe der sendenden Vorrichtung 4 vorsehen. Zu einer berührungslosen Temperaturmessung können beispielsweise Infrarot-Temperatursensoren oder ein Wärmebildsensor verwendet werden. Solche Sensoren werden z. B. bei digitalen Fieberthermometern verwendet und sind kostengünstig verfügbar. Der Temperatursensor 6.2 kann aber auch vor Ort an oder in einer elektronischen Komponente der sendenden Vorrichtung 4 angebracht werden. Beispielsweise kann ein Platin- Messwiderstand direkt auf einer elektronischen Komponente oder Platine oder einem Prozessor angebracht sein. Auch Kaltleiter, sogenannte PTC-Widerstände, die bei tieferen Temperaturen Strom besser leiten können als bei hohen, oder Heißleiter, sogenannte NTC-Widerstände, die einen umgekehrten Temperaturkoeffizienten haben, können direkt auf einer elektronischen Komponente oder Platine angebracht sein.

Die variierende Last, die in einer sendenden Vorrichtung 4 erzeugt wird, führt aber auch zu einem Anstieg der Lautstärke durch einsetzende Lüfter, die die wärmer werdenden elektronischen Komponenten kühlen. Es können somit auch akustische Sensoren 6.3, siehe Fig. 2D zur Detektion einer Nachricht verwendet werden .

In den Figuren 2A bis 2D sind verschiedene mögliche Ausführungsbeispiele des Systems 10 mit verschiedenen elektronischen Komponenten bzw. Sensoreinheiten dargestellt. Die sendende Vorrichtung 4 umfasst in jedem der dargestellten Systeme 10.1, 10.2, 10.3 und 10.4 mehrere elektronische Komponenten, wie beispielsweise eine Datenspeicherkomponente 11, eine Hauptplatine 12, ein Netzgerät 13 oder eine Prozessoreinheit 14. In allen dargestellten sendenden Einheiten 4 ist weiter eine Steuereinheit integriert, die der Übersicht halber jedoch nicht dargestellt ist. Die sendende Vorrichtung 5 umfasst eine Sensoreinheit 6, die beispielsweise als Spannungs- Strom-Leistungs-Messeinheit 6.1 oder als Temperatursensor 6.2 oder auch als akustischer Sensor 6.3 ausgebildet sein kann. Die Sensoreinheit 6 ist dabei jeweils über eine Kommunikationsverbindung 8 mit der empfangenden Vorrichtung 5 verbunden.

Die Sensoreinheit 6 kann ebenso eine Kombination aus mehreren Sensoren, beispielsweise mehreren Spannungs-Strom-Leistungs- Messeinheiten 6.1 oder mehreren Temperatursensoren 6.2 oder mehreren akustischen Sensoren sein. Die Sensoreinheit 6 kann aber auch eine Kombination aus einem oder mehreren verschiedenen Sensortypen, also Spannungs-Strom-Leistungs-Messeinheit 6.1, Temperatursensor 6.2 und akustischem Sensor 6.3 sein, siehe Fig. 2B, 2C, 2D. Durch die Kombination mehrerer Sensoren kann eine höhere Genauigkeit der Messung erzielt werden.

Fig. 2A zeigt eine Spannungs-Strom-Leistungs-Messeinheit 6.1, die beispielsweise an einer Datenspeicherkomponente 11 den Stromverbrauch misst.

Der Stromverbrauch kann beispielsweise auch durch einen in eine Stromversorgungsleitung eingefügten Messwiderstand gemessen werden, an dem der Spannungsabfall entweder einer oder mehrere Komponenten oder auch der gesamten sendenden Vorrichtung 4, gemessen wird. Eine weitere Möglichkeit ist es, den Strom bzw. die Leistungsaufnahme durch eine berührungslose Messung des elektrischen und/oder magnetischen Feldes der Stromversorgungsleitung zu detektieren. Der Stromverbrauch kann auch durch ein externes Netzgerät oder Messgerät der Stromversorgungsleitung gemessen werden, die nicht innerhalb der sendenden Vorrichtung 4 angeordnet sind. Dadurch kann die sendende Vorrichtung unberührt bleiben. Es muss lediglich außerhalb des Geräts eine Modifikation stattfinden.

Bei elektronischen Komponenten mit aktiver Kühlungsregelung kann statt des Stromverbrauchs der elektronischen Komponente das Steuersignal und insbesondere die Pulsbreiten-Modulation oder auch die Pulsdauer-Modulation, eines angeschlossenen Lüfters einer elektronischen Komponente, beispielsweise des Lüfters der Prozessoreinheit 14 mit einem Spannungs-Strom- Leistungs-Messeinheit 6.1 abgegriffen und detektiert werden, siehe Fig . 2. B .

Statt das Steuersignal des Lüfters der elektronischen Komponente zu detektieren, kann auch über einen akustischen Sensor 6.3, beispielsweise ein Mikrofon, die ansteigende Lautstärke beim Anlaufen des Lüfters detektiert und die Variation der Lautstärke durch unterschiedliche Last der Prozessoreinheit 14 zur Modulation der Nachricht verwendet werden, siehe Fig. 2D. Mithilfe eines akustischen Sensors 6.3 können insbesondere Änderungen in der Rate der Festplattenzugriffe leicht und zeitnah erfasst werden, die sich kaum und dann auch nur sehr langsam auf die Temperatur der Festplatte 11 auswirken und mittels Temperatursensor 6.2 kaum zu erfassen wären.

Wie in Figur 2D dargestellt, kann ebenso eine separate Einheit 15 an die sendende Vorrichtung 4 angeschlossen sein, deren Leistungsaufnahme und/oder Wärmeemission durch die sendende Vorrichtung bzw. die Steuervorrichtung steuerbar ist und die Leistungsaufnahme und/oder die Wärmeemission und/oder die Lautstärke der separaten Einheit 15 von der empfangenden Vorrichtung 5 detektiert wird. Beispielsweise kann eine Dum- my-Datenspeichereinheit angeschlossen werden, auf die im normalen Betrieb nicht zugegriffen wird. Die Variation des Stromverbrauchs dient in diesem Fall immer dem Senden von Daten durch die sendende Vorrichtung 4 und ist weniger fehleranfällig als die Variation des Stromverbrauchs einer integrierten elektronischen Komponente, die auch für andere Zwecke, insbesondere den Normalbetrieb, verwendet wird. Beispielsweise wird ein Temperatursensor 6.2 auf der separaten Komponente 15 angebracht.

In System 10.3 in Figur 2C umfasst die sendende Vorrichtung 4 einen allgemeinen Eingangs- und Ausgangsanschluss 16, auch als GPIO-Port bezeichnet, an dem eine Widerstandseinheit 17 anschließbar ist. Es kann auch ein Widerstandsarray angeschlossen werden, bei dem Widerstände einzeln ansteuerbar sind . In einer Variante verfügt die sendende Vorrichtung 4 über un- terschiedliche Betriebsarten, beispielsweise einen Stromspar- modus und einen regulären Modus. Zur Übertragung einer Nachrieht erfolgt ein Wechsel der Betriebsarten abhängig von der zu übermittelnden Information.

In Figur 3 ist das Verfahren zur rückwirkungsfreien Kommunikation als Ablaufdiagramm dargestellt. Das Verfahren startet im Ausgangszustand 21. Soll nun eine Nachricht, beispielsweise eine Statusinformation der sendenden Vorrichtung 4 an ein zweites Kommunikationsnetz 3 übermittelt werden, wird durch Erzeugen einer variierenden Last, beispielsweise an einer Prozessoreinheit 14 der sendenden Vorrichtung 4, eine Nachricht moduliert, siehe Verfahrensschritt 22. Die sendende Vorrichtung 4 befindet sich dabei in einem Kommunikationsnetz 2. Die Nachricht wird durch Detektieren eines von der variierenden Last abhängigen variierenden Wertes einer Zustandsgrö- ße einer elektronischen Komponente, beispielsweise der Prozessoreinheit 14, der sendenden Vorrichtung 4 mit einer Sensoreinheit 6 an die empfangende Vorrichtung 5 übertragen, siehe Schritt 23.

In der empfangenden Vorrichtung 5 wird die Nachricht an das zweite Kommunikationsnetz 3 weitergeleitet, siehe Schritt 24. Dazu wird die Nachricht in der empfangenden Vorrichtung 5 demoduliert und interpretiert. Zur Interpretation der Nachricht müssen zwischen sendender Vorrichtung 4 und empfangender Vorrichtung 5 Regeln bzw. Codes vereinbart sein. Im Schritt 25 ist die Übertragung beendet.

Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zur rückwirkungsfreien Kommunikation zwischen einem ersten Kommunikationsnetz (2) und einem zweiten Kommunikationsnetz (3) mit den Verfahrensschritten:

- Modulieren einer Nachricht durch Erzeugen einer variierenden Last in einer sendenden Vorrichtung (4) im ersten Kommunikationsnetz (2)

- Übertragen der Nachricht durch Detektieren eines von der variierenden Last abhängigen variierenden Wertes einer Zu- standsgröße einer elektronischen Komponente (11, 12, 13, 14) der sendenden Einheit (4) mittels einer Sensoreinheit (6) einer empfangenden Vorrichtung (5) und

- Weiterleiten der Nachricht an das zweite Kommunikationsnetz (3) .

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die detektierte Zustands- größe eine Spannung und/oder ein Stromverbrauch und/oder eine Leistungsaufnahme ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die detektierte Zustandsgröße eine Temperatur bzw. eine Wärmeemission ist.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die detektierte Zustandsgröße eine Lautstärke ist.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die variierende Last durch rechenintensive Operationen in einer elektronischen Komponenten (11, 12, 13, 14) oder durch Zugriffe auf eine elektronische Komponenten (11, 12, 13, 14) erzeugt wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Nachricht als Spreizband-Signal moduliert wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6 wobei die elektronische Komponente (11, 12, 13, 14) eine Datenspeichereinheit (11) und/oder eine Hauptplatine (12) und/oder eine Stromversorgungseinheit (13) und/oder eine Prozessoreinheit (14) ist.

8. System (10) zur rückwirkungsfreien Kommunikation zwischen einem ersten Kommunikationsnetz (2) und einem zweiten Kommunikationsnetz (3) umfassend eine Steuerungseinheit (7), eine sendende Vorrichtung (4) und eine empfangende Vorrichtung

(5) , wobei

- die Steuerungseinheit (7) derart ausgebildet ist, eine va- riierenden Last in der sendenden Vorrichtung (4) im ersten

Kommunikationsnetz (2) zu erzeugen und dadurch eine Nachricht zu modulieren,

- die empfangende Vorrichtung (5) eine Sensoreinheit (6) um- fasst, die derart ausgebildet ist, die Nachricht durch Detek- tieren eines von der variierenden Last abhängigen variierenden Wertes einer Zustandsgröße einer elektronischen Komponente (11, 12, 13, 14) der sendenden Vorrichtung (4) zu detek- tieren, und die Nachricht an das zweites Kommunikationsnetz (3) weiterzuleiten.

9. System nach Anspruch 8, wobei die Sensoreinheit (6) und die empfangenden Vorrichtung (5) über eine Kommunikationsverbindung (8) miteinander verbunden sind und die Sensoreinheit und die empfangende Vorrichtung jeweils eine Spreizband- Modulationseinheit (30) zur Übertragung der detektierten Nachricht umfassen.

10. System nach Anspruch 8 oder 9, wobei die Sensoreinheit

(6) der empfangenden Vorrichtung (5) mindestens eine Span- nungs-Strom-Leistungs-Messeinheit (6.1) und/oder mindestens einen Temperatursensor (6.2) und/oder mindestens einen Akustiksensor (6.3) umfasst.

11. System nach Anspruch 10, wobei die Spannungs-Strom- Leistungs-Messeinheit (6.1) derart ausgebildet ist, eine

Spannungsänderung durch Messen eines elektrischen Feldes und/oder eines magnetischen Feldes zu detektieren.

12. System nach einem der Ansprüche 10 bis 11, wobei die Spannungs-Strom-Leistungs-Messeinheit (6.1) die Leistungsaufnahme an einem externen Netzgerät oder an einer Stromversorgungsleitung außerhalb der sendenden Vorrichtung (4) detek- tiert.

13. System nach einem der Ansprüche 10 bis 11, wobei die Spannungs-Strom-Leistungs-Messeinheit (6.1) ein Steuersignal einer an die elektronische Komponente (11, 12, 13, 14) ange- schlossenen Lüftereinheit detektiert.

14. System nach Anspruch 8, wobei die elektronische Komponente eine an die sendende Vorrichtung (4) angeschlossene separate Einheit (15) ist, deren Leistungsaufnahme und/oder Wär- meemission und/oder Lautstärke durch die sendende Vorrichtung (4) oder die Steuervorrichtung (7) steuerbar ist und die Leistungsaufnahme und/oder die Wärmeemission und/oder die Lautstärke der separaten Einheit (15) von der empfangenden Vorrichtung (5) detektiert wird.

15. System nach einem der Ansprüche 8 bis 14, wobei die sendende Vorrichtung (4) einen programmierbaren Eingangs- und Ausgangs-Port (16) umfasst, an dem eine Widerstandseinheit (17) anschließbar ist.

16. Computerprogrammprodukt mit Programmbefehlen zur Durchführung des Verfahrens gemäß den Ansprüchen 1-7.

17. Datenträger, der das Computerprogrammprodukt nach An- spruch 16 speichert.