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Dokumentenidentifikation DE102004039026B3 08.06.2006
Titel Verfahren zur Funkübertragung in einem Gefahrenmeldesystem
Anmelder Siemens AG, 80333 München, DE
Erfinder Schreyer, Karlheinz, 82515 Wolfratshausen, DE
DE-Anmeldedatum 11.08.2004
DE-Aktenzeichen 102004039026
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 08.06.2006
Veröffentlichungstag im Patentblatt 08.06.2006
IPC-Hauptklasse G08B 25/10(2006.01)A, F, I, 20051017, B, H, DE
IPC-Nebenklasse G08C 17/02(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, DE   H04Q 7/38(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, DE   H04L 29/02(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, DE   H04L 12/403(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, DE   G08B 29/16(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, DE   
Zusammenfassung In einem Gefahrenmeldesystem mit einer Hauptstation (1) und mehreren Nebenstationen (S1...S9), die jeweils eine Sende- und Empfangseinrichtung aufweisen und die einzelnen Nebenstationen (S1...S9) als Zwischenstationen für die Kommunikation zwischen der Hauptstation und anderen Nebenstationen dienen, wird in der Hauptstation die Route abgespeichert, über welche die Zwischenstationen die Nebenstationen (S1...S9) erreichen können. In der Hauptstation wird eine neue Route (2, 3) berechnet, falls eine in vorgegebenen zeitlichen Abständen erfolgende Integritätsüberprüfung ergibt, dass die Kommunikation zu einer Nebenstation (S1...S9) gestört ist.

Beschreibung[de]

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Funkübertragung in einem Gefahrenmeldesystem mit einer Hauptstation und mehreren Nebenstationen, wobei die Hauptstation und die Nebenstation jeweils eine Sende- und Empfangseinrichtung aufweisen.

Gefahrenmeldesysteme, bei denen Meldungen über Funk übertragen werden, bieten dem Anwender viele Vorteile. Die Gefahrenmeldesysteme umfassen dabei Meldesensoren als Nebenstationen, die im Fall einer detektierten Gefahr (Brand, Einbruch) eine Gefahrenmeldung über eine Funkverbindung an eine Zentrale oder Hauptstation (worunter auch Repeater und Router verstanden werden sollen) übermitteln, in der zur Beseitigung der Gefahr weitere Maßnahmen (Alarmierung der Feuerwehr bzw. der Polizei) eingeleitet werden. Die Meldesensoren umfassen dabei jeweils eine Sende- und Empfangseinrichtung und sollen für einen Einsatz an unzugänglichen Orten möglichst autark, d.h. mit einer Batterie, betrieben werden.

Aus EP 1 244 081 ist beispielsweise ein Verfahren zur Funkübertragung in einem Gefahrenmeldesystem bekannt, bei dem jede Nebenstation versucht, Daten über Funk direkt an die Hauptstation zu senden. Falls die direkte Funkübertragung zwischen der Hauptstation und einer der Nebenstationen gestört ist, sendet diese Nebenstation ihre Daten an eine weitere Nebenstation und diese weitere Nebenstation sendet die Daten an die Hauptstation. Die Nebenstationen und die Hauptstation versuchen, in vorgegebenen zeitlichen Abständen im Rahmen einer Integritätsüberprüfung miteinander zu kommunizieren. Falls diese Integritätsüberprüfung nicht funktioniert, meldet die die Hauptstation nicht erreichende Nebenstation über die weitere Nebenstation an die Hauptstation, dass sie funktionsfähig ist und eine Kommunikation über die weitere Nebenstation zu erfolgen hat.

Aus EP 1 282 095 A2 ist ein Verfahren zur Funkübertragung in einem Gefahrenmeldesystem bekannt, wobei die einzelnen Teilnehmer des Gefahrenmeldesystems jeweils Sende- und Empfangseinrichtungen aufweisen und in jedem Teilnehmer eine Liste hinterlegt ist, in der für direkt erreichbare, für den Empfang vorgesehene Teilnehmer, deren Adresse und für nicht direkt erreichbare Teilnehmer die Adresse eines vermittelnden Teilnehmers abgespeichert wird.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein solches Verfahren weiter zu verbessern und flexibler auszugestalten.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren zur Funkübertragung in einem Gefahrenmeldesystem mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Dabei wird in der Hauptstation die Route abgespeichert, über welche als Zwischenstationen fungierenden Nebenstationen, die für den Empfang bestimmten Nebenstationen erreichbar sind und mit welchen weiteren Zwischenstationen bzw. Nebenstationen die jeweiligen Zwischenstationen in direktem Kontakt stehen. Schlägt nun eine Integritätsüberprüfung in vorgegebenen zeitlichen Abständen fehl, so wird in der Hauptstation anhand der abgespeicherten Netzinformationen eine andere als die ursprüngliche Route ausgewählt und auf dieser mittels eines Telegramms die Kontaktaufnahme mit der Nebenstation versucht. In vorteilhafter Weise bestimmt hier die Hauptstation die neue Route. Die Effektivität eines solchen Verfahrens hängt nämlich entscheidend von den zur Verfügung gestellten Ressourcen des eine neue Route suchenden Elementes ab. Aus Kostengründen unterliegen die Ressourcen in den Nebenstationen aber immer einem erheblichen Kostendruck. Nicht nur die Rechenleistung und der verfügbare Speicher sind limitiert, auch der notwendige Funkverkehr unterliegt engen Beschränkungen. Zum einen gelten in bestimmten Bändern Duty Cycle-Vorschriften und zum anderen bedeutet ein hohes Datenverkehrsaufkommen eine hohe Stromentnahme aus der Batterie. Die in einer Hauptstation zur Verfügung stehenden höheren Ressourcen können leichter alle prinzipiell im System steckenden Möglichkeiten der Routenfindung ausschöpfen. Die Hauptstation greift dafür auf Informationen zurück, die im voraus aus dem Netz gewonnen wurden und als abgespeicherte Daten vorliegen. Die Hauptstation besitzt demnach ein Abbild des Netzes mit allen Nebenstationen und Verbindungsattributen. Diese Informationen können in bekannter Weise zur Optimierung der Routenwahl benutzt werden. Das verwendete Optimierungsverfahren kann dabei sämtliche Netzinformationen nutzen und ist nicht auf einzelne Möglichkeiten – beispielsweise die Verbindung mit den wenigsten Zwischenstationen – angewiesen. Ein kleiner Umweg kann durchaus mehr Sicherheit bringen.

In der vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens nach Patentanspruch 2 ist vorgesehen, dass die neu ermittelte Route in der Hauptstation abgespeichert wird und auf dieser Route weitere Integritätsüberprüfungen und eine eventuelle Datenkommunikation erfolgen. Auf diese Weise kann eine einmal gestörte Route vermieden werden und es wird versucht, statt dessen eine bessere Route zu verwenden.

Gemäß der bevorzugten Ausgestaltung des Verfahrens nach Patentanspruch 3 ist vorgesehen, dass in der Hauptstation und/oder den Nebenstationen die Feldstärken bei der Kommunikation mit den Nebenstationen ermittelt werden, diese in der Hauptstation abgespeichert und bei der Ermittlung der neuen Route berücksichtigt werden. Die Feldstärke ist dabei ein Maß für den Empfangspegel, wobei davon auszugehen ist, dass bei einer hohen Feldstärke eine bessere Kommunikation erzielt wird.

Zur Verringerung der vorzuhaltenden Ressourcen in den Nebenstationen ist gemäß Anspruch 4 vorgesehen, dass die Hauptstation im Telegramm an die Nebenstation die zu wählende Route mit überträgt, die Zwischenstationen das Telegramm answerten und entsprechend der enthaltenen Routeninformation das Telegramm weiterleiten. Die Neben-/Zwischenstationen können somit entsprechend günstig ausgelegt werden.

Eine noch flexiblere Ausgestaltung des Verfahrens ist gemäß Anspruch 5 dadurch gekennzeichnet, dass die Hauptstation an die Zwischenstationen Routinglisten übermittelt, aus dem die Routen zum Erreichen der Nebenstationen hervorgehen. Die Zwischenstationen speichern diese Routinglisten ab. und verwenden sie für die Kommunikation mit weiteren Nebenstationen. Dadurch sinkt der Rechenaufwand in der Hauptstation.

Gemäß Anspruch 6 ist in vorteilhafter Weise vorgesehen, dass die Zwischenstationen unabhängig von der Hauptstation die eigenen Routinglisten selber ermitteln, abspeichern und gegebenenfalls aktualisieren, wodurch das System weiter flexibilisiert wird. So lassen sich Fehler, die in der Kommunikation zwischen einer Zwischenstation und einer Nebenstation aufgetreten sind, von dieser selbst geeignet lösen, was die Kommunikation zwischen der Hauptstation und weiteren Zwischenstationen nicht beeinträchtigt.

Gemäß Anspruch 7 ist weiter vorgesehen, dass die Hauptstation nur eine geeignete Zwischenstation zur Kontaktaufnahme ermittelt und an diese den Auftrag zur Kontaktaufnahme übermittelt und die Zwischenstation dann selbst anhand ihrer gespeicherten Routingliste den besten Weg zur Nebenstation ermittelt. Auf diese Weise wird das System dezentral optimiert und es sind die Elemente mit der Optimierung beauftragt, die näher an einem wahrscheinlichen Fehler im System liegen.

Anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele wird die Erfindung näher erläutert. Dabei zeigt

1 eine schematische Darstellung der Kommunikation zwischen einer Hauptstation und mehreren Nebenstationen und

2 ein Beispiel für die in einer Hauptstation bzw. Zwischenstation abgespeicherten Tabelle mit den Kommunikationseigenschaften zu bestimmten Nebenstationen.

In 1 ist dargestellt, wie eine Hauptstation 1 mit mehreren Nebenstationen S1 bis S9 kommuniziert. Die Nebenstation S6 wird dabei normalerweise über die Zwischenstationen S4 und S5 auf einem ersten Weg 2 erreicht. In vorgegebenen Zeitabständen wird regelmäßig eine Integritätsüberprüfung vorgenommen, während der die zu überwachende Nebenstation S6 mit dem Master 1 auf dem Weg 2 kommuniziert. Treten nun beispielsweise aufgrund von Fadinglöchern Kommunikationsprobleme auf, so ermittelt die Hauptstation 1 einen neuen Weg zur Nebenstation S6 (beispielsweise den Weg 3 über die Nebenstationen S1 und S2).

Dazu ist in der Hauptstation eine Matrix abgespeichert, in der die Eigenschaften der Kommunikation zu den einzelnen Nebenstationen S1 bis S9 verzeichnet sind. Mögliche Tabelleneinträge sind dabei in 2 dargestellt: das sind die Anzahl der Zwischenstationen, die für die Kommunikation von der Nebenstation bis zur Hauptstation benötigt werden in einer ersten Zeile, die Feldstärke, mit der das Signal der einzelnen Nebenstationen in der Hauptstation empfangen wird in einer zweiten Zeile, die Bitfehlerrate in der Kommunikation der einzelnen Nebenstationen mit der Hauptstation in einer dritten Zeile und beispielsweise die Anzahl misslungener Verbindungen in der Kommunikation in einer vierten Zeile. Die entsprechenden Daten werden im Rahmen der Integritätsüberprüfung ständig ermittelt und gegebenenfalls aktualisiert. Die erste Füllung der Tabelle kann dabei während der Installation des Netzes direkt vorgegeben werden, oder von der Hauptstation im Zusammenspiel mit den Nebenstationen in einer Initialisierungsphase selbst ermittelt werden.

Eine solche Matrix lässt sich auch in den Nebenstationen S1...S9 abspeichern, die als Zwischenstation fungieren. Auch in den Zwischenstationen kann dann während der Integritätsüberprüfung eine solche Matrix aktualisiert werden und für zukünftige Routingaufgaben benutzt werden. Als Wert für die Feldstärke wird dabei jeweils die Feldstärke eingetragen, die in der Kommunikation zwischen zwei direkt ohne Zwischenstation kommunizierenden Nebenstationen, bzw. zwischen Haupt- und Nebenstation gemessen wird. Eine solche direkte Verbindung wird auch als Hop bezeichnet, d.h. eine über mehrere Zwischenstationen laufende Verbindung hat eine entsprechende Anzahl Hops, beispielsweise läuft die Verbindung zwischen der Hauptstation 1 und der Nebenstation S6 über 3 Hops.

Tritt nun eine Kommunikationsstörung zwischen der Hauptstation 1 und der Nebenstation S6 auf, so kann in der Hauptstation 1 anhand der abgespeicherten Informationen eine weitere Route ermittelt werden, die sich gegenüber anderen möglichen Routen beispielsweise durch eine kürzere Verbindung zur Nebenstation S6, oder durch eine höhere Feldstärke in der Kommunikation mit der Nebenstation S6, durch eine geringere Bitfehlerrate oder durch eine geringere Anzahl misslungener Verbindungen hervorhebt. Auf dieser neu ermittelten Route läuft dann zukünftig die Kommunikation zwischen der Hauptstation 1 und der Nebenstation S6. Dabei sind Ausführungsformen vorstellbar, bei denen die Hauptstation 1 die gesamte Ermittlung der optimalen Route in bekannter Weise vornimmt, oder auch Ausführungsbeispiele, bei denen die Hauptstation 1 nur die nächstbeste Zwischenstation (beispielsweise die Nebenstation S4) ermittelt und an diese den Kommunikationswunsch an die Nebenstation S6 übermittelt. In der Zwischenstation S4 lässt sich dann anhand einer dort abgespeicherten Matrix der beste Weg zur Zwischenstation S6 ermitteln.

Auf die beschriebene Weise ergibt sich ein System mit flexiblen Möglichkeiten im Falle einer Kommunikationsstörung Alternativrouten zu ermitteln und auf diesen einen sicheren Datenverkehr zu übertragen.

In die Matrix können natürlich auch andere, dem Fachmann geläufige, die Qualität einer Funkverbindung charakterisierenden Merkmale abgespeichert werden.


Anspruch[de]
  1. Verfahren zur Funkübertragung in einem Gefahrenmeldesystem mit einer Hauptstation (1) und mehreren Nebenstationen (S1...S9), wobei die Hauptstation (1) und die Nebenstationen (S1...S9) jeweils eine Sende- und Empfangseinrichtung aufweisen und die einzelnen Nebenstationen (S1...S9) als Zwischenstationen für die Kommunikation zwischen der Hauptstation (1) und anderen Nebenstationen (S1...S9) dienen können, bei dem

    • in der Hauptstation (1) die Route (2, 3) abgespeichert wird, über welche als Zwischenstationen fungierenden Nebenstationen die für den Empfang bestimmten Nebenstatio nen (S1...S9) zu erreichen sind, und mit welchen weiteren Nebenstationen (S1...S9) die als Zwischenstationen fungierenden Nebenstationen in direktem Kontakt stehen,

    • dass die Hauptstation (1) und Nebenstationen (S1...S9) in vorgegebenen zeitlichen Abständen miteinander im Rahmen einer Integritäts-Überprüfung versuchen, miteinander zu kommunizieren,

    • dass im Falle einer fehlgeschlagenen Integritäts-Überprüfung die Hauptstation (1) anhand ihrer abgespeicherten Netzinformationen eine andere als die ursprüngliche Route (2, 3) selbsttätig auswählt und versucht auf dieser mittels eines Telegramms zur Kontaktaufnahme die Integritäts-Überprüfung durchzuführen

    • dass im Falle einer auf der neuen Route (2, 3) erfolgreichen Integritäts-Überprüfung diese neue Route (2, 3) auch für die Datenkommunikation verwendet wird.
  2. Verfahren zur Funkübertragung in einem Gefahrenmeldesystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die neue Route (2, 3) in der Hauptstation (1) abgespeichert wird und für weitere Integritäts-Überprüfungen und Datenkommunikation verwendet wird.
  3. Verfahren zur Funkübertragung in einem Gefahrenmeldesystem nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in der Hauptstation (1) und/oder den Nebenstationen die Feldstärken, die bei der direkten Kommunikation mit den weiteren Nebenstationen (S1...S9) auftreten, gemessen werden, in der Hauptstation (1) bzw. den Nebenstationen (S1...S9) abgespeichert und für die Ermittlung der neuen Route (2, 3) berücksichtigt werden.
  4. Verfahren zur Funkübertragung in einem Gefahrenmeldesystem nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 3,

    dadurch gekennzeichnet, dass

    die Hauptstation (1) in einem Telegramm an eine als Zwischenstation fungierende Nebenstation (S1...S9) die zu wählende Route mit überträgt,

    dass diese als Zwischenstation fungierende Nebenstation das Telegramm auswertet und entsprechend der enthaltenen Routeninformation das Telegramm weiterleitet.
  5. Verfahren zur Funkübertragung in einem Gefahrenmeldesystem nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 3,

    dadurch gekennzeichnet, dass

    die Hauptstation (1) an die als Zwischenstationen fungierenden Nebenstationen Routinglisten übermittelt, aus denen die Routen zum Erreichen der Nebenstationen (S1...S9) hervorgehen,

    dass die als Zwischenstationen fungierenden Nebenstationen die Routinglisten abspeichern und für die Kommunikation mit den weiteren Nebenstationen verwenden.
  6. Verfahren zur Funkübertragung in einem Gefahrenmeldesystem nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die als Zwischenstationen fungierenden Nebenstationen unabhängig von der Hauptstation (1) eigene Routinglisten, aus denen die Routen zum Erreichen der weiteren Nebenstationen hervorgehen, selbst ermitteln, abspeichern und ggf. aktualisieren.
  7. Verfahren zur Funkübertragung in einem Gefahrenmeldesystem nach Anspruch 5 oder 6,

    dadurch gekennzeichnet, dass

    die Hauptstation (1) zur Kontaktaufnahme mit einer bestimmten Nebenstation eine als Zwischenstation geeignete Nebenstation ermittelt und an diese das Telegramm zur Kontaktaufnahme übermittelt,

    dass die als Zwischenstation fungierende Nebenstation anhand ihrer gespeicherten Routingliste den besten Weg zur weiteren Nebenstation (S1...S9) ermittelt und auf diesem das Telegramm zur Kontaktaufnahme weiterleitet.
Es folgt ein Blatt Zeichnungen






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