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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zur Funkübertragung in einem Gefahrenmeldesystem
mit einer Mehrzahl von Teilnehmern, die jeweils einen Sender und
einen Empfänger
aufweisen, wobei die Empfänger
der einzelnen Teilnehmer zyklisch in vorgegebenen Abfrageintervallen
eingeschaltet werden, wobei ferner sendewillige Teilnehmer vor Aussendung eines
Datentelegramms eine Präambel
senden, deren Länge
zumindest dem Intervall zwischen zwei Abfragezeitpunkten der Empfänger entspricht
und die zumindest die Adresse eines für einen Datenaustausch gewünschten
Teilnehmers und einen Startzeitpunkt für den Datenaustausch enthält, und
wobei der Empfänger
des jeweils gewünschten
Teilnehmers nach Erhalt der Präambel
bis zudem Startzeitpunkt eingeschaltet bleibt, um das Datentelegramm von
dem sendewilligen Teilnehmer zu empfangen.
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Ein
derartiges Verfahren ist bereits in der
EP 1282094 A2 beschrieben.
In derartigen Funkanlagen, in denen sich die Empfänger in
einem quasi kontinuierlichen Betrieb befinden, erfordern die Übertragungsprozeduren
eine relativ lange Präambel
vor dem eigentlichen Daten-Telegramm, bedingt durch die Abfrageintervalle.
Denn der Empfänger
muß sich innerhalb
der durch die Präambel
gegebenen Vorlaufzeit mindestens einmal einschalten, um den Kommunikationswunsch
der Gegenstation zu erkennen. Diese langen Präambeln, die beispielsweise etwa
0,5 s lang sind, machen routende Systeme relativ träge. Das
gilt insbesondere dann, wenn die Information über mehrere Zwischenstationen
zu einer entfernten Gegenstation geschickt oder von dort abgefragt
werden soll.
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Bei
der normalen Alarmübertragung
fällt dieser
Zeitverlust in der Regel nicht auf, und er hat auch keine Rückwirkung
auf die Sicherheit des Meldesystems. Sobald jedoch von Hand betätigte Bedienteile in
dem System betrieben werden, beispiels weise zur Aktivierung bzw.
Deaktivierung von Alarmanlagen, können die Antwortzeiten des
Systems bereits bei einigen wenigen Zwischenstationen undiskutabel
lang werden. Deshalb wird bisher in solchen Systemen darauf verzichtet,
von Hand betätigte
Bedienteile über
längere
Funkstrecken zu betreiben.
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Ziel
der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zur Funkübertragung
der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, daß der Zeitverlust durch
lange Präambeln
vermindert und insbesondere lange Wartezeiten für eine Rückmeldung, beispielsweise bei
Bedienteilen, vermieden werden.
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Erfindungsgemäß wird dieses
Ziel dadurch erreicht, daß die
Empfänger
der jeweils empfangenden Teilnehmer nach dem Empfang des Datentelegramms
für eine
vorgegebene Zeitspanne in erhöhter Empfangsbereitschaft
bleiben, um weitere Datentelegramme ohne vorausgehende lange Präambel empfangen
zu können,
und daß die
sendenden Teilnehmer in dieser Zeitspanne jeweils Datentelegramme ohne
oder mit verkürzter
Präambel
senden.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren
arbeitet also in der bekannten Weise damit, daß der Sender einer Nachricht
zunächst
eine lange Präambel
vorausschickt, damit die Empfänger
aus Energiespargründen
nur selten in den Funkkanal hören
müssen und
sich trotzdem einsynchronisieren können. Allerdings schalten bei
der Erfindung die Empfänger
der an einem Datenaustausch beteiligten Teilnehmer nicht sofort
nach Abschluß des
Datenaustausches wieder in den Stromsparmodus, sondern sie hören für eine vorbestimmte
Zeit mit ihrer Empfangseinrichtung weiterhin den Funkkanal ab, damit
für ein
folgendes weiteres Telegramm auf die lange Präambel verzichtet werden kann.
Dabei kann das Folgetelegramm sowohl von dem Ziel der ersten Nachricht
in Form einer Antwort, zum Beispiel auf eine Bedienfeldabfrage,
oder von der Quelle der Nachricht, zum Beispiel als Information über mehrere
Telegramme, oder auch von irgendeiner anderen Station ausgehen.
Diejenigen Sender, die in dieser nachfolgenden Zeitspanne eine Nachricht übertragen wollen,
bauen dabei ihr Telegramm so auf, daß die lange Präambel nicht
zum Tragen kommt.
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Die
erhöhte
Empfangsbereitschaft kann dabei dadurch erreicht werden, daß die Empfänger über die
vorgegebene Zeitspanne ständig
eingeschaltet bleiben. Es ist aber auch denkbar, daß die Empfänger über diese
vorgegebene Zeitspanne in kürzeren Abständen als
den vorgegebenen Abfrageintervallen immer wieder eingeschaltet werden.
Dementsprechend werden in diesem Zeitraum die Datentelegramme ganz
ohne Präambel
oder mit einer erheblich verkürzten
Präambel
gesendet.
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In
vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist weiterhin vorgesehen,
daß in
einem Funknetzwerk nach einer Datenübertragung zwischen einem sendenden
Teilnehmer über
mindestens eine Zwischenstation zu einem empfangenden Teilnehmer
alle an der Datenübertragung
beteiligten Stationen für
die vorgegebene Zeitspanne in der erhöhten Empfangsbereitschaft verbleiben.
Diese erhöhte
Empfangsbereitschaft kann zusätzlich
auch alle Teilnehmer einschließen,
welche in Funkreichweite der an der Datenübertragung beteiligten Teilnehmer
liegen.
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In
einer vorteilhaften weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen,
daß die
Funktelegramme jeweils derart aufgebaut sind, daß zunächst ein Datentelegramm für empfangsbereite
Partner ohne Präambel
mit einer anschließenden
Antwortzeit ausgesendet wird und daß dann für gewünschte weitere Partner, die
im Ruhezustand verharren, eine Präambel mit einem nochmals folgenden
Datentelegramm ausgesendet wird. Damit werden sowohl Teilnehmer angesprochen,
die sich im aktiven Betriebszustand befinden, als auch Teilnehmer,
die aus dem inaktiven Zustand sozusagen noch geweckt werden müssen.
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In
dem Funksystem werden die jeweiligen Zeiten so abgestimmt, daß sowohl
Teilnehmer mit als auch Teilnehmer ohne die erfindungsgemäße erhöhte Empfangsbereitschaft
nach einem Datenaustausch betrieben werden können. Damit ist es möglich, bei
be sonders kostengünstigen
Teilnehmern auf die Funktion der längeren Bereitschaft zu verzichten und
so Rechnerressourcen zu sparen, während andere Teilnehmer, wie
vorzugsweise handbetätigte Bedienteile,
durch diese Funktion lange Antwortzeiten vermeiden.
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Die
Erfindung wird nachfolgend an Ausführungsbeispielen anhand der
Zeichnung näher
erläutert.
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Es
zeigt
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1 ein Zeitschema mit den
jeweiligen Einschaltzeiten von Sendern und Empfängern zweier Funkteilnehmer
bei einem herkömmlichen
Verfahren mit langer Präambel,
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2 ein 1 entsprechendes, erfindungsgemäßes Zeitschema
mit den Einschaltzeiten von Sendern und Empfängern mit erhöhter Empfangsbereitschaft
nach einem ersten Datenaustausch, wobei die Empfänger kontinuierlich eingeschaltet
bleiben,
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3 ein 2 entsprechendes Zeitschema nach dem
erfindungsgemäßen Verfahren,
wobei nach einem ersten Datenaustausch die Empfänger jeweils in kurzen Zeitabständen eingeschaltet
werden,
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4 eine schematische Darstellung
eines Funknetzwerkes, wobei alle an einem Nachrichtenpfad zwischen
einem sendenden Teilnehmer und einem Ziel-Teilnehmer beteiligten
Zwischenstationen nach dem Datenaustausch in erhöhter Empfangsbereitschaft verbleiben,
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5 eine schematische Darstellung
eines Funknetzwerks entsprechend 4,
wobei zusätzlich
zu den an der Nachrichtenübermittlung
beteiligten Zwischenstationen auch alle in deren Funkreichweite
befindlichen Teilnehmer in erhöhte
Empfangsbereitschaft versetzt werden, und
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6 das Schema eines Funktelegramms, bei
dem vor dem Aussenden einer Präambel
und zusätzlich
nach der Präambel
jeweils das Datentelegramm gesendet wird.
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1 zeigt in einem Zeitschema
die Ein- und Ausschaltzeiten von Empfängern und Sendern in einem
erfindungsgemäß betriebenen
Funknetzwerk. Dargestellt sind schematisch eine erste Teilnehmerstation
TST1 und eine zweite Teilnehmerstation TST2 mit jeweils einem Empfänger E1
bzw. E2 und einem Sender S1 und S2, welche miteinander in Funkverkehr
treten. Um bei den einzelnen Teilnehmerstationen Energie zu sparen,
werden die Empfänger
nicht kontinuierlich eingeschaltet, sondern lediglich in vorgegebenen
Abfrageintervallen AIV. Somit wird der Empfänger E1 der Teilnehmerstation TST1
jeweils zu den Zeitpunkten t11, t12... jeweils kurzzeitig eingeschaltet.
Dies wird in der Zeichnung als ein Impuls dargestellt, bei dem der
Leistungswert P kurzzeitig auf 1 steigt und dann wieder auf 0 zurückfällt. In
gleicher Weise wird auch der Empfänger E2 der Teilnehmerstation
TST2 in den Abfrageintervallen AIV zu den Zeitpunkten t21, t22 ...
jeweils kurzzeitig eingeschaltet. Erkennen die Empfänger kein
an sie gerichtetes Funktelegramm, schalten sie sofort wieder aus.
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Wenn
nun der Sender S1 eine Nachricht übermitteln will, so sendet
er, beispielsweise zum Zeitpunkt tp zunächst eine Präambel P,
deren Länge zumindest
dem Abfrageintervall AIV entspricht, so daß sie auf jeden Fall von den
Empfängern
der übrigen
Teilnehmerstationen an einem ihrer Einschaltzeitpunkte empfangen
wird. Der Empfänger
E2 empfängt
also die Präambel
zum Zeitpunkt t25 und bleibt dann eingeschaltet, um zum Zeitpunkt
td das nach der Präambel
P von dem Sender S1 ausgesendete Datentelegramm D zu empfangen.
Nach Abgabe des Datentelegramms schaltet die Teilnehmerstation TST1
ihren Empfänger
E1 wieder ein, um ein Bestätigungstelegramm
BST von der Teilnehmerstation 2 zu empfangen. Dies geschieht innerhalb
des Empfangsintervalls EIV1. Danach wird der Empfänger E1 in
den Abfrageintervallen jeweils wieder nur kurzzeitig eingeschaltet,
also zu den Zeitpunkten t17, t18 usw. Wenn nun die Teilnehmerstation
TST2 ein Antworttelegramm senden will, muß sie zunächst wieder eine Präambel P
mit dem anschließenden
Datentelegramm D abgeben. Der Empfänger E1 empfängt zum Zeitpunkt t18
die Präambel
und bleibt dann eingeschaltet, bis er das Datentelegramm D empfangen hat.
Der Empfänger
E2 wird nach Abgabe des Datentelegramms D wieder eingeschaltet,
um während
eines Empfangsintervalls EIV2 ein Bestätigungstelegramm BST von der
Teilnehmerstation TST1 zu empfangen. Danach schalten beide Teilnehmerstationen ihre
Empfänger
E1 bzw. E2 wieder nur in den vorgegebenen Abfrageintervallen zu
den Zeitpunkten t19, t20 bzw. t26, t27 usw. ein.
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2 zeigt einen entsprechenden
Zeitablauf für
das erfindungsgemäße Verfahren.
Die Teilnehmerstationen TST1 und TST2 schalten ihre Empfänger E1
und E2 wie im Fall der 1 jeweils
in den vorgegebenen Abfrageintervallen AIV zu den Zeitpunkten t11,
t12... bzw. t21, t22... ein. Wie im vorhergehenden Fall will nun
die Teilnehmerstation TST1 über
ihren Sender S1 ein Funktelegramm abgeben und schaltet deshalb zum
Zeitpunkt tp den Sender S1 ein, um zunächst eine Präambel P
und dann ein Datentelegramm zu senden. Der Empfänger E2 in der Teilnehmerstation
TST2 empfängt
die Präambel
zum Zeitpunkt t25 und bleibt eingeschaltet, bis er das Datentelegramm
D empfangen hat. Danach sendet er zum Zeitpunkt ts21 ein Bestätigungstelegramm
BST, das von dem Empfänger
E1 in dem Empfangsintervall EIV11 erwartet und empfangen wird. Nach
diesem Datenaustausch wird jedoch der Empfänger E1 nach einem kürzeren Intervall
als dem vorgegebenen Abfrageintervall AIV, nämlich zum Zeitpunkt te1, wieder
auf Empfang geschaltet und er empfängt zum Zeitpunkt ts22 das
ohne Präambel
gesendete Antworttelegramm AT von dem Sender S2 der Teilnehmerstation
TST2. Der Sender S1 bestätigt
mit dem Bestätigungstelegramm
BST, das während
eines Empfangsintervalls EIV22 von dem Empfänger E2 empfangen wird. Danach
schalten beide Empfänger E1
und E2 für
ein vorgegebenes Empfangsintervall EIV13 bzw. EIV23 auf Empfang,
um im Bedarfsfall weitere Telegramme ohne Präambel sofort empfangen zu können.
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3 zeigt einen gegenüber 2 leicht abgewandelten Verfahrensablauf.
Auch in diesem Fall sendet der Sender S1 zunächst ein Funktelegramm mit
einer Präambel
P und einem Datentelegramm D, das von dem Empfänger E2 zum Zeitpunkt t25 während eines
Empfangsintervalls EIV21 empfangen wird. Wie im vorhergehenden Fall
wird auch hier der Empfang mit dem Bestätigungstelegramm BST bestätigt, welches
in dem Empfangsintervall EIV 11 von dem Empfänger E1 empfangen wird. Danach
wird jedoch der Empfänger
E1 nicht für
ein längeres
Empfangsintervall dauernd eingeschaltet, sondern er wird in kurzen
Zeitabständen
jeweils kurzzeitig auf Empfang geschaltet, also für den Zeitpunkt
te11, te12, te13 usw., bis von dem Sender 52 ein (Antwort-)Telegramm
ANT mit einer verkürzten
Präambel
PK und einem Datentelegramm D empfangen wird. Dies erfolgt in dem
Empfangsintervall EIV14. Danach gibt der Sender S1 ein Bestätigungstelegramm
BST ab, welches während
eines Empfangsintervalls EIV24 von dem Empfänger E2 empfangen wird. Danach
gehen beide Empfänger
E1 und E2 wiederum in kurzen Zeitabständen für eine vorgegebene Zeitspanne
auf Empfang, so daß jeweils
Empfangsintervalle EIV15 bzw. EIV25 bis zum Ende dieser Zeitspanne
zum Zeitpunkt tee1 bzw. tee2 bereitstehen. Erst wenn in dieser Zeitspanne
kein weiteres Telegramm ankommt, schalten beide Empfänger wieder
in den Ruhebetrieb, in welchem die Empfänger lediglich zu den vorgegebenen
Abfrageintervallen eingeschaltet werden.
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4 zeigt schematisch ein
Funknetzwerk mit einer großen
Zahl von Teilnehmerstationen TST. Wird nun hier von einem Quellenteilnehmer
QT zu einem Zielteilnehmer ZT eine Nachricht über mehrere Zwischenstationen
ZWT übertragen,
so kann nach der Erfindung vorgesehen werden, daß alle an dem durch Pfeile
MP gekennzeichneten Nachrichtenpfad beteiligten Zwischenstationen
ebenso wie die Quellenstation QT und die Zielstation ZT nach der
ersten Datenübertragung
für eine
vorgegebene Zeitspanne in der beschriebenen erhöhten Empfangsbereitschaft verbleiben.
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In 5 ist wiederum das Schema
von 4 für ein Funknetzwerk
mit einer großen
Zahl von Teilnehmerstationen TST gezeigt. Dabei ist schematisch
angedeutet, daß neben
den unmittelbar an einer Nachrichtenübertragung zwischen einem Quellenteilnehmer
QT und einem Zielteilnehmer ZT beteiligten Zwischenstationen ZWT
auch alle weiteren Teilnehmerstationen für eine vorgegebene Zeitspanne
in erhöhter
Empfangsbereitschaft verbleiben, welche jeweils in Funkreichweite
FR der an der Nachrichtenübertragung
beteiligten Stationen liegen. In 5 ist
jeweils die Funkreichweite der verschiedenen Teilnehmerstationen
QT, ZT bzw. ZWT in Form von gestrichelten Kreisen FR angedeutet.
Alle in diesen Funkreichweiten FR liegenden Teilnehmerstationen
TST, die entsprechend der beschriebenen Funktion nach dem ersten
Datenaustausch in einer erhöhten
Empfangsbereitschaft verbleiben, sind in 5 dunkel gezeigt, während die im Ruhezustand verharrenden
Teilnehmerstationen weiß bleiben.
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6 zeigt den beispielhaften
Aufbau eines Funktelegramms für
die Anwendung bei dem erfindungsgemäßen Übertragungsverfahren. Ein solches Telegramm
enthält
zu Anfang ohne vorausgehende Präambel
ein Datentelegramm D, welches von Partnern, die in aktiver Empfangsbereitschaft
sind, sofort empfangen werden kann. Auf das Datentelegramm D folgt
eine kurze Antwortzeit AZ, um ein Bestätigungstelegramm von dem entsprechenden
Partner empfangen zu können.
Ist in dieser Antwortzeit AZ die Antwort auf das Datentelegramm
eingetroffen, kann der Sendevorgang bereits beendet werden. Im anderen
Fall folgt nun auf die Antwortzeit AZ eine Präambel für solche Partner, welche sich
nicht in Empfangsbereitschaft befinden, und danach folgt noch einmal das
Datentelegramm D mit einer nachfolgenden Antwortzeit AZ, um den
Datenaustausch mit den nunmehr erst eingeschalteten Teilnehmerstationen
auszuführen.
In 6 sind beispielshalber
Zeiten für
die einzelnen Telegrammabschnitte gezeigt. So ist für das anfängliche
Datentelegramm D und die zugehörige
Antwortzeit AZ beispielsweise ein Zeitabschnitt von etwa 50 ms typisch,
während
die Präambel
P in dem Beispiel eine Länge
von 500 ms besitzen kann. Das nachfolgende Datentelegramm D mit
Antwortzeit AZ kann dann beispielshalber wieder 50 ms dauern. Aus
diesen Vergleichsangaben läßt sich
ersehen, daß durch
den erfindungsgemäßen Betrieb
die Antwortzeiten erheblich verkürzt
werden können,
wenn für
ein Antworttelegramm keine neue Präambel erforderlich ist. In
dem in 6 gezeigten Beispiel
können in
diesem Fall sowohl die Präambel
P mit beispielsweise 500 ms und die Zeit für das nachgeschaltete Datentelegramm
sowie eine zusätzliche
Antwortzeit AZ mit zusätzlich
50 ms, eingespart werden, was in diesem Beispiel eine Zeitersparnis
ZSP von 550 ms bedeuten würde.