DE10061584A1

DE10061584A1 - Anordnung und Verfahren zur Datenkommunikation in einem Energieverteilungsnetz

Info

Publication number: DE10061584A1
Application number: DE2000161584
Authority: DE
Inventors: Bernd Bienek; Xihe Tuo
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2000-12-11
Filing date: 2000-12-11
Publication date: 2002-06-20
Anticipated expiration: 2020-12-12
Also published as: DE10061584B4

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Anordnung und ein Verfahren zur Datenkommunikation in einem Energieverteilungsnetz mit Kommunikationseinheiten (1) für die Informationsverarbeitung und Koppeleinheiten (2), welche die Kommunikationseinheiten (1) an das Energieverteilungsnetz (3) ankoppeln, wobei einige der Kommunikationseinheiten (1) mittels einer Funkeinheit über eine Funkverbindung (4) an das Energieverteilungsnetz angekoppelt werden.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Anordnung und ein Verfahren zur Datenkommunikation in einem Energieverteilungs netz.

Die Technologie der Übertragung von Daten über das Energie verteilungsnetz ist grundsätzlich bekannt. So werden z. B. für die Steuerung von elektrischen Einrichtungen im Energiever teilungsnetz Steuerungsdaten direkt über die Netzleitung übertragen, wobei die zu sendenden Informationen auf die Wechselspannung des Energieverteilungsnetz aufmoduliert wer den. Im "Inhouse"-Bereich sind sogenannte "Babyphones" be kannt, die eine Übertragung von Sprachsignalen über die Netz leitung ermöglichen.

Bei der Power Line Communication (PLC) wird das Energiever teilungsnetz vom Mittelspannungsbereich bis zum "Inhouse"- Bereich für die Telekommunikation genutzt. Das Energievertei lungsnetz ist ab dem letzten Niederspannungstransformator, welcher durchschnittlich 150 bis 200 Haushalte versorgt, bis zu den Verbrauchern meist als Baum ausgelegt. Wie in Fig. 2 dargestellt, ist der Teilnehmers bzw. die Kommunikationsein heit 1a, 1b über Koppeleinheiten 2a, 2b zur Netztrennung fest mit der Netzleitung 3 verbunden. Die Datenübertragung ist durch die leitungsgebundene bzw. leitungsgeführte Übertragung eingeschränkt. Die Kommunikation zwischen den Kommunikations einheiten 1a und 1b erfolgt über einen Kanal, nämlich die Adern N und L1 der Netzleitung 3.

Die für die Power Line Communication (PLC) zur Verfügung ste hende Bandbreite ist bei höheren Frequenzen im wesentlichen durch die Leitungsdämpfung und die Anzahl der angeschlossenen Kommunikationseinheiten 1a, 1b begrenzt. Die Dämpfung ist von den verwendeten Kabeltypen und von der Art und Anzahl der Ab zweige, d. h. der Topologie des Netzes, abhängig.

Eine hochbitratige Datenkommunikation (z. B. in dem Frequenz bereich 2,2 MHz bis 9,4 MHz im "Access"-Bereich und 10,5 bis 24 MHz im "Inhouse"-Bereich) über die Leitungen des Energie verteilungsnetzes (Powerline) ist in der dafür benötigten Ka nalqualität jedoch schwierig oder nicht möglich.

Bei einer punktuellen Anschaltung von Koppeleinheiten 2a, 2b an eine Netzleitung 3 sendet und empfängt jede Kommunikati onseinheit 1a, 1b über ihre Koppeleinheit 2a, 2b Signale in bzw. aus allen Richtungen des Netzes.

Die der Erfindung zu Grunde liegende Aufgabe besteht darin, eine Anordnung bzw. ein Verfahren zu schaffen, daß die Daten kommunikation in einem Energieverteilungsnetz verbessert.

Diese Aufgabe wird gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 1 bzw. 5 gelöst. Somit werden Kommunikationseinheiten mittels Funkeinheiten über eine Funkverbindung an das Energievertei lungsnetz ankoppelt.

Die Funkeinheit kann in eine mobile Kommunikationseinheit in tegriert werden. Somit ist die Kommunikationseinheit lei tungsungebunden. Wird die Kommunikationseinheit durch eine Koppeleinheit erweitert, die mittels einer Steckverbindung mit dem Energieverteilungsnetz verbindbar ist, kann eine Kom munikation über das Energieverteilungsnetz auch an Orten mit gestörter Funkverbindung erfolgen.

Bei einer Kommunikation der Kommunikationseinheiten über eine direkte elektrische Verbindung und einer Funkverbindung steht ein weiterer Übertragungskanal zur Verfügung. Der Dynamikbe reich wird vergrößert. Die Sendeleistung der Kommunikations einheiten kann verringert werden. Die zu sendenden Informa tionen können über größere Entfernungen im Energieverteilungsnetz übertragen werden, wodurch die Abstände der Repea ter erhöht werden können. Dies reduziert die benötigten Hard warekomponenten, den Montageaufwand und somit die Kosten im Energieverteilungsnetz. Mit Hilfe der über zwei Übertragungs kanäle parallel übertragen Signale (Diversity) können sehr effektive Verfahren zur Fehlerkorrektur der empfangenen Si gnale durchführt werden.

Weiterhin ist es möglich eine direkte Funkverbindung zwischen benachbarten Kommunikationseinheiten über ihre Funkeinheiten aufzubauen und so das Energieverteilungsnetz zu entlasten. Die Funkeinheit kann so ausgelegt werden, daß sie Signale ge richtet in das Energieverteilungsnetz einstrahlt und/oder ge richtet aus dem Energieverteilungsnetz empfängt. Durch ein gerichtetes Senden wird die Sendeleistung in der Übertra gungsrichtung erhöht und durch ein gerichtetes Empfangen wird der Empfänger von Störungen z. B. von benachbarten Kommunika tionseinrichtungen aus anderen Richtungen des Energievertei lungsnetzes abgeschirmt. Das Signalstörverhältnis und somit die Empfindlichkeit am Empfänger wird verbessert.

Die Erfindung wird durch die Merkmale der abhängigen Ansprü che weitergebildet.

Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend an Hand von Bei spielen unter Bezug auf die beigefügten Zeichnungen näher er läutert, in denen zeigen

Fig. 1 ein Beispiel für das erfindungsgemäße Verfahren der Kommunikation über das Energieverteilungsnetz,

Fig. 2 schematisch die herkömmliche Vorgehensweise bei der Kommunikation über das Energieverteilungsnetz gemäß dem Stand der Technik,

Fig. 3 ein weiteres Beispiel für das erfindungsgemäße Verfah ren der Kommunikation über das Energieverteilungsnetz.

In der in Fig. 1 dargestellten Schaltungsanordnung sind zwei Kommunikationseinheiten 1a, 1b über eine dreiadrige Netzlei tung 3 verbunden. Während die Kommunikationseiheit 1a über die Koppeleinheit 2a mit einer Leitung elektrisch fest mit der Netzleitung 3 verbunden ist, wird die Kommunikationsei heit 1b, im Gegensatz zu der in der Fig. 2 gezeigten herkömm liche Schaltungsanordnung, mittels der Funkeinheit 4 über ei nen Funkkanal an die Netzleitung 3 angekoppelt. Die Kommuni kationseiheit 1b sendet und empfängt Informationen über die Funkeinheit 4, die in die Netzleitung 3 eingestrahlt bzw. über die Netzleitung 3 abgestrahlt werden. Die Kommunikati onseinheit 1a empfängt die eingestrahlten Informationen über die Netzleitung 3. Die von der Kommunikationseinheit 1a mit tels der Koppeleinheit 2a in die Netzleitung 3 eingekoppelten Informationen bzw. die eingekoppelten elektrischen Signale werden von der Netzleitung 3 abgestrahlt und von der Kommuni kationseinheit 1b über die Funkeinheit 4 empfangen.

Für PLC-Betrieb ist eine erhöhte Abstrahlung der Netzleitung zugelassen. Diese erhöhte Abstrahlung wird für die Funküber tragung zwischen Netzleitung 3 und der Funkeinrichtung 4 ge nutzt.

Als Antennen für den Funkbetrieb können alle bekannten Anten nen eingesetzt werden. Insbesondere für den Frequenzbereich der Power Line Communication von etwa 1 MHz bis 30 MHz sind Kurzwellenantennen Stand der Technik. Beispiele hierfür sind Loopantennen, Kurzwellenferritantennen, die für ein Frequenz band ausgelegt oder schaltbar gemacht werden können, aktive Kurzwellenantennen, die sehr breitbandig und durch die Ver wendung von Verstärkern sehr klein aufgebaut werden können und Dipolantennen, wobei ein Pol als Masse mit der Netzlei tung 3 verbunden wird und der andere Pol als Draht parallel zur Leitung angeordnet wird und dessen effektive Länge klei ner als ein viertel der Wellenlänge der höchsten Frequenz ist.

Die Antenne bzw. die Funkeinheit 3 kann so gestaltet werden, daß eine Einstrahlung in die Netzleitung 3 gerichtet in einer Richtung oder bidirektional erfolgt. Die Thematik der Rich tungseinkopplung von Signalen in Leitungen ist beschrieben in Zinke/Brunswig, Springer-Verlag, 1990, "Lehrbuch der Hochfre quenztechnik" und in Rothammel, Franckh-Kosmos, 1991, "Anten nenbuch". Eine Pageranwendung kann ebenfalls aufgebaut wer den.

Fig. 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel für die erfindungsgemäße Kommunikation dreier Kommunikationseinheit 1a, 1b, 1c über die Netzleitung 3a, 3b, 3c eines Energieverteilungsnetz. Die Kommunikationseinheit 1a und die Kommunikationseinheit 1c sind mit der Koppeleinheiten 2a bzw. 2c mit der Netzleitung 3a bzw. 3c elektrisch verbunden. Die Kommunikationseinheit 1b ist eine mobile Kommunikationseinheit. Für eine Kommunikation der Kommunikationseinheit 1b mit der Kommunikationseinheit 1c werden die Informationen von der Kommunikationseinheit 1b über die Funkeinheit 4b in die Netzleitung 3a und 3c einge strahlt. Die eingestrahlten Informationen gelangen über die Netzleitung 3a, 3b und 3c, der Koppeleinheit 2c und der Fun keinheit 4c zu der Kommunikationseinheit 1c. Die Kommunikati on der Kommunikationseinheit 1b mit der Kommunikationseinheit 1a ist analog. Jedoch kann hier eine direkte Funkverbindung zwischen den Kommunikationseinheiten 1a und 1b über die Fun keinheiten 4a und 4b erfolgen.

Mittels der Koppeleinheit 2b und einer Steckvorrichtung z. B. einem Netzstecker und einer Netzsteckdose (nicht gezeigt) kann die Kommunikationseinheit 1b ebenfalls elektrisch mit einer Netzleitungen 3a, 3b, 3c verbunden werden. Wie aus der Schaltungsanordnung ersichtlich, stehen den Kommunikations einheiten 3a, 3b und 3c mindestens je zwei Übertragungskanäle zur Verfügung.

Bezugszeichenliste

1

Kommunikationseinheit

2

Koppeleinheit

3

Netzleitung

4

Funkeinheit

Claims

1. Anordnung zur Kommunikation in einem Energieverteilungs netz mit Kommunikationseinheiten (1) für die Informationsver arbeitung und Koppeleinheiten (2), welche die Kommunikations einheiten (1) an das Energieverteilungsnetz ankoppeln, da durch gekennzeichnet, daß mindestens eine Kommunikationsein heit (1) mittels einer Funkeinheit über eine Funkverbindung (4) an das Energieverteilungsnetz ankoppelbar ist.

2. Anordnung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Funkeinheit in eine mobile Kommunikationseinheit (1) in tegriert ist.

3. Anordnung gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kommunikationseinheit (1) eine Koppeleinheit (2) enthält, die mittels einer Steckverbindung mit dem Energieverteilungs netz verbindbar ist.

4. Anordnung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch ge kennzeichnet, daß die Informationen mittels der Funkeinheit (4) gerichtet in das Energieverteilungsnetz einstrahlbar und/oder gerichtet aus dem Energieverteilungsnetz empfangbar sind.

5. Verfahren zur Übertragung von Informationen über ein Ener gieverteilungsnetz mit einer Kommunikationseinheit (1) für die Informationsverarbeitung und einer Koppeleinheit (2), welche die Kommunikationseinheit (1) an das Energievertei lungsnetz ankoppelt, dadurch gekennzeichnet, daß Kommunikati onseinheiten (1) mittels einer Funkverbindung (4) an das Energieverteilungsnetz ankoppelt werden.

6. Verfahren gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine Verbindung zwischen einer Koppeleinheit (2) und dem Energieverteilungsnetz mittels Steckverbindung geschaffen wird.

7. Verfahren gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß kennzeichnet, daß Informationen mittels der Funkverbindung (4) gerichtet in das Energieverteilungsnetz einstrahlt und/oder gerichtet aus dem Energieverteilungsnetz empfangen werden.