DE4337211C1 - Funkalarmanlage mit einer Funkstrecke zwischen den Außenstationen und der Zentraleinheit einer Alarmanlage - Google Patents
Funkalarmanlage mit einer Funkstrecke zwischen den Außenstationen und der Zentraleinheit einer AlarmanlageInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Funkalarmanlage mit einer
Funkstrecke zwischen den Außenstationen und der
Zentraleinheit einer Alarmanlage nach dem Oberbegriff des
Anspruches 1 (DE 40 35 070 A1).
Zur Überwachung von Gewerbe- oder Privatgebäuden werden
in der Regel Alarmanlagen installiert, die eine
Innenraumüberwachung und eine Außenhautsicherung
ermöglichen. Bereits bei vergleichsweise kleinen Gebäuden
ist eine Vielzahl von einzelnen Sensoren notwendig, um
die einzelnen Räume und deren Zugangsmöglichkeiten,
beispielsweise Fenster, zu überwachen.
Um den Installationsaufwand, der durch das Verlegen von
Leitungen, die die einzelnen Sensoren und die
Zentraleinheit verbinden, zu verringern, wird in der
europäischen Patentanmeldung EP 0 253 156 A1
vorgeschlagen, in jedem Raum eine Kommunikationseinheit
anzubringen. Diese Kommunikationseinheit wird mit der
Zentraleinheit über eine Meldeleitung verbunden. Die
einzelnen Überwachungssensoren sind mit einer Sende- und
Empfangseinrichtung ausgestattet, so daß sie mit der
Kommunikationseinheit drahtlos verbunden werden können.
Bei dieser Ausführung einer Alarmanlage verringert sich
der Installationsaufwand zwar beträchtlich, es müssen
aber immer noch Leitungen in die einzelnen Räume gelegt
werden.
Eine verbesserte Alarmanlage ist aus der deutschen
Offenlegungsschrift DE 40 35 070 A1 bekannt. Bei dieser
Alarmanlage werden alle Meldeeinheiten, die aus Sensoren
und Sende-/Empfangseinheiten bestehen, direkt über eine
Funkstrecke mit der Zentraleinheit drahtlos verbunden.
Bei einer derartigen Anlage entfallen sämtliche
Installationsarbeiten. Um die vom Verband der
Sachversicherer gestellten bzw. zu erwartenden
Forderungen an die Betriebssicherheit zu erfüllen, werden
Vorkehrungen getroffen, die eine Fehlalarmauslösung und
eine Blockierung des Alarms verhindern.
Dies wird erreicht, indem die Meldeeinheiten mindestens zwei
Funksignale abstrahlen, die eine unterschiedliche
Trägerfrequenz aufweisen und in Datentelegrammen fest
vorgegebener Codierung verschlüsselt sind. Weiterhin wird
die Feldstärke der empfangenen Signale der Meldeeinheiten
überprüft und bei Überschreiten eines vorgegebenen
Feldstärkewertes über einen bestimmten Zeitraum wird eine
Warnanzeige ausgelöst.
Mit einer derartigen Alarmanlage können Störungen zwar
gut erkannt werden, so daß sie zur Alarmgabe führen, eine
Störung der Funkstrecke kann damit aber nicht verhindert
werden.
Zur störsicheren Funkübertragung ist aus der
Nachrichtenübertragung weiterhin das
Frequenz-Hopping-Verfahren bekannt. Ein derartiges
Verfahren ist beispielsweise in der deutschen
Offenlegungsschrift DE 34 15 032 A1 angegeben. Gemäß
diesem Verfahren werden die Nachrichten oder Daten, die
über Funk zwischen zwei miteinander synchronisierten
Stationen übertragen werden, blockweise aufgeteilt und
übertragen. Dabei wird die Trägerfrequenz in kurzen
Intervallen pseudozufällig innerhalb eines vorgegebenen
Frequenzbandes verändert. In den Sende- und
Empfangseinrichtungen der Funkstationen ist ein
Codegenerator angeordnet, welcher ein die
Übertragungseinrichtung kennzeichnendes Hoppschema
erzeugt.
Zur weiteren Erhöhung der Übertragungssicherheit werden
die Sprungfrequenzen auf Interferenzstörungen hin
überwacht und die Frequenzen, bei denen häufig Störungen
auftreten, werden zur Übertragung nicht mehr benutzt.
Zur Verbesserung der Übertragungssicherheit und der
Erhöhung der Signalübertragungsrate wird in der deutschen
Offenlegungsschrift DE 41 28 167 A1 vorgeschlagen, bereits
während eines gerade übertragenen Blockes oder Rahmens
den Sendeempfänger durch den Steuerprozessor auf die
bevorstehende Kanalumschaltung vorzubereiten. Im Modem
wird am Ende des jeweils laufenden Rahmens ein von der
Testsignalfolge dieses Rahmens abgeleitetes Schaltsignal
erzeugt und an den Sendeempfänger weitergeleitet. Nach
der Detektion dieses Schaltsignales
durch den Sendeempfänger wird dort die Kanalumschaltung
vorgenommen. Auf diese Weise können die Pausen zwischen
den Rahmen bei gleichbleibender Übertragungssicherheit
verkürzt werden.
Das Frequenz-Hopping-Verfahren, wie es aus der
Nachrichtentechnik bekannt ist, ist aber für den Einsatz
im Bereich der Sicherheitstechnik zu aufwendig, da Sender
und Empfänger synchronisiert sein müssen.
Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, eine
Funkalarmanlage mit einer Funkstrecke zwischen den
Außenstationen und der Zentraleinheit einer Alarmanlage
anzugeben, bei dem Störungen der Funkübertragungsstrecke
bei vertretbarem Aufwand reduziert werden können.
Diese Aufgabe wird, ausgehend vom Oberbegriff des
Anspruches 1, erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden
Merkmale des Anspruches 1 gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den
abhängigen Ansprüchen angegeben.
Gemäß der Erfindung wird die Sendefrequenz, auf der die
Außenstationen ihre Meldungen an die Zentrale senden,
nach dem Absetzen eines oder mehrerer Informationsblöcke
verändert. Jeder Informationsblock wird dabei mehrfach
gesendet, um den Empfang in der Zentrale sicherzustellen.
In der Zentrale wird das verfügbare Übertragungsspektrum
gescannt. Es findet weiterhin eine Auswertung statt, ob
alle gemeldeten Sensoren innerhalb eines vorgegebenen
Zeitintervalles eine Meldung abgesetzt haben und ob die
Fehlerrate der abgegebenen Meldungen einen vorgegebenen
Wert nicht überschreitet.
Der Vorteil der erfindungsgemäßen Funkalarmanlage
resultiert aus der wiederholten Übertragung einer
Nachricht unter Verwendung verschiedener Sendefrequenzen.
Durch die Verwendung verschiedener Sendefrequenzen werden
bandbegrenzte Störer umgangen sowie eine gezielte
Sabotage erschwert. Weiterhin werden Fading-Einbrüche
durch Reflexionen, die bei schmalbandigen Systemen zur
Auslöschung bestimmter Frequenzen führen, durch die
Verwendung der verschiedenen Sendefrequenzen umgangen.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wird innerhalb
der zur Verfügung stehenden Übertragungsbandbreite eine
vorgebbare Anzahl von Trägerfrequenzen bestimmt, auf
denen die Informationsblöcke übertragen werden. Die
Zeitdauer, innerhalb der auf einer Trägerfrequenz
übertragen wird, entspricht der Übermittlungsdauer eines
Informationsblockes oder eines Vielfachen davon.
Auf diese Weise werden jeweils ein gesamter oder mehrere
gesamte Informationsblöcke auf einer Frequenz
übertragen, bevor auf die nächste Übertragungsfrequenz
umgestellt wird, und die übertragenen Informationen
werden nicht gleichzeitig auf mehrere Frequenzen verteilt
übertragen.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der
Erfindung enthalten die einzelnen übertragenen
Informationsblöcke einen Synchronisationsblock, einen
Nutzinformationsblock und einen Fehlerkorrekturblock.
Mit Hilfe des Fehlerkorrekturblockes erfolgt in der
Zentraleinheit eine Auswertung der empfangenen
Information im Hinblick auf Übertragungsfehler. Diese
Übertragungsfehler können zumindest teilweise korrigiert
werden. Weiterhin kann aus den Fehlern auf eine gezielte
Störung geschlossen werden. Auf diese Weise kann also auf
die bei Funkalarmanlagen sonst übliche Überwachung der
Empfangsfeldstärke verzichtet werden. Die Fehlerkorrektur
kann durch einen Prozessor implementiert werden, der zur
Dekodierung der Empfangssignale ohnehin erforderlich ist.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der
Erfindung werden in der Zentrale alle möglichen
Übertragungskanäle seriell überwacht. Dadurch kann mit
einem Einkanalempfang sukzessive das gesamte
Übertragungsband empfangen werden.
Eine weitere Möglichkeit ist der Parallelempfang mehrerer
oder aller möglichen Übertragungsfrequenzen, wodurch die
Übertragungssicherheit der Funkalarmanlage weiter erhöht
wird.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung
sieht vor, daß die Abfolge des Überwachungsvorganges für
die möglichen Sendefrequenzen nach dem Zufallsprinzip
festgelegt wird, um eine noch höhere Störsicherheit der
Funkübertragung zu erreichen.
Im weiteren wird die Erfindung an Hand der Fig. 1
beispielhaft erläutert. Die Fig. 1 zeigt den Aufbau
eines Informationsblockes (Fig. 1a) sowie die Aufteilung
des Kanals im Zeit- und Frequenzbereich (Fig. 1b).
In Fig. 1a ist ein Informationsblock dargestellt, der
aus einem ersten Synchronisationsblock Sync, einem
nachfolgenden Block mit der Nutzinformation und einem
dritten Block mit einem Korrekturcode besteht.
Ein Informationsblock für Funkalarmanlagen, der von den
jeweiligen Alarmgebern abgestrahlt wird, kann aus weniger
als 100 bit bestehen. Bei dem dargestellten
Informationsblock kann beispielsweise der
Synchronisationsblock Sync aus 24 bit bestehen, der
Nutzinformationsblock aus 32 bit, wobei beispielsweise 24
bit des Nutzinformationsblockes für die Melderadresse und
8 bit für die Statusmeldung vorgesehen werden.
Schließlich werden noch 31 bits für den Fehlererkennungs-
und Korrekturcode zur Verfügung gestellt.
Fig. 1b zeigt die Aufteilung eines Kanals im Zeit- und
Frequenzbereich.
Für die Übertragung steht ein Übertragungskanal der
Bandbreite B zur Verfügung. Die Bandbreite B beträgt
beispielsweise im 2,4 GHz-Band etwa 100 MHz. Mit
einfachen Modulationsverfahren sind so etwa 100 Mbit/s
übertragbar. Innerhalb dieser Bandbreite B wird auf
verschiedenen Trägerfrequenzen übertragen, die in der
Figur mit f1-fn bezeichnet sind.
Geht man davon aus, daß die Trägerfrequenzen durch
deutliche Lücken voneinander getrennt sind und
beispielsweise ein Faktor 10 zwischen genutzter und
verfügbarer Bandbreite liegt, können immer noch 10 Mbit/s
übertragen werden. Mit einem Informationsblock der Länge
100 bit sind somit 100 000 Informationsblöcke, also
100 000 Slots pro Sekunde übertragbar.
Werden innerhalb der vorgegebenen Bandbreite
beispielsweise 10 unterschiedliche Trägerfrequenzen
vorgesehen und die einzelnen Träger kontinuierlich
genutzt, dann wäre pro Träger ein Informationsfluß von 1
Mbit/sec möglich. Bei einer Länge von 100 bit für einen
Informationsblock sind somit pro Träger 10 000
Informationsblöcke übertragbar.
Die Auswahl, zu welchem Zeitpunkt und auf welcher
Trägerfrequenz ein Informationsblock übertragen wird,
wird im Alarmgeber nach dem Zufallsprinzip ausgewählt. In
der Fig. 1b wird beispielsweise mit Slot x ein
Informationsblock auf der Trägerfrequenz f4 übertragen
und ein Slot y auf der Trägerfrequenz fn-1. Zur
Übertragung wird in vorteilhafter Weise ein Algorithmus
gewählt, bei dem im Schnitt k Meldungen pro Sekunde auf
zufällig gewählten Slots ausgesendet werden.
Die Wahrscheinlichkeit, daß bei Parallelempfang in der
Zentrale eine Meldung eines Sensors verlorengeht, ist
dadurch gegeben, daß ein weiterer Melder gleichzeitig auf
der selben Trägerfrequenz eine Meldung abgibt. Bei 10
Meldern ergibt sich im ungünstigsten Fall eine
Verlustwahrscheinlichkeit von:
p = 2*k*10-4
Geht man davon aus, daß in der Umgebung 10 Alarmanlagen
mit jeweils 10 Meldern vorhanden sind, ergibt sich eine
Verlustwahrscheinlichkeit von:
p10 = 2*k*10-3
Die Wahrscheinlichkeit, daß alle Meldungen eines Sensors
verlorengehen ergibt sich zu:
pa = (2*k*10-4)k bzw. pa10 = (2*k*10-3)k
Werden also pro Sensor 10 Meldungen pro Sekunde abgegeben
und enthält die Alarmanlage 10 Melder, ergibt sich ein
Verlust aller Meldungen eines Melders alle 1016 Sekunden,
das entspricht in etwa 317 Millionen Jahren, wenn im
Umkreis der Alarmanlage weitere 10 Alarmanlagen aktiv
sind.
Diese Berechnung zeigt, daß ein sicheres Funktionieren
der Alarmanlage auch bei dichter Belegung gewährleistet
ist, zumal die heutigen Richtlinien nicht wie im
Rechenbeispiel eine Meldung pro Sekunde, sondern nur eine
Meldung in 10 Sekunden vorsehen. Es sind also genügend
Sicherheitsreserven vorhanden, die zur Vereinfachung der
Zentrale genutzt werden können. Insbesondere kann auf den
Parallelempfang verzichtet werden und ein Einkanalempfang
zur Anwendung kommen, d. h. die Trägerfrequenzen werden in
der Zentrale nacheinander gescannt.
Claims (6)
1. Funkalarmanlage mit einer Funkstrecke zwischen den
Außenstationen und der Zentraleinheit der Alarmanlage,
wobei die Außenstationen in einem vorgegebenen
Übertragungsspektrum auf mehreren Frequenzen senden und
die Funksignale Datentelegramme enthalten, die jeweils
ein Ereignis repräsentieren und die Zentraleinheit auf
die Funksignale der zur Alarmanlage gehörenden
Außenstationen abgestimmt ist,
dadurch gekennzeichnet, daß
- - die Sendefrequenz der Außenstationen jeweils nach dem Absetzen eines oder mehrerer Informationsblöcke verändert wird, wobei jeder Informationsblock mehrfach gesendet wird,
- - in der Zentrale das verfügbare Übertragungsspektrum gescannt wird und ausgewertet wird, ob alle gemeldeten Sensoren innerhalb eines vorgegebenen Zeitintervalls eine Meldung abgesetzt haben,
- - in der Zentrale weiterhin überprüft wird, ob die Fehlerrate der abgegebenen Meldungen einen vorgegebenen Wert nicht überschreitet.
2. Funkalarmanlage nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß
innerhalb der zur Verfügung stehenden Bandbreite eine
vorgegebene Anzahl von Trägerfrequenzen bestimmt wird,
auf denen die Informationsblöcke übertragen werden, und
die Zeitdauer, innerhalb der auf einer Trägerfrequenz
übertragen wird, der Übermittlungsdauer eines
Informationsblockes oder eines Vielfachen davon
entspricht.
3. Funkalarmanlage nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß
die einzelnen Informationsblöcke jeweils einen
Synchronisationsblock, einen Nutzinformationsblock und
einen Fehlerkorrekturblock enthalten.
4. Funkalarmanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, daß
in der Zentrale alle möglichen Kanäle nacheinander
überwacht werden.
5. Funkalarmanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, daß
in der Zentrale mehrere oder alle Übertragungskanäle
parallel überwacht werden.
6. Funkalarmanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 5
dadurch gekennzeichnet, daß
die Änderung der Sendefrequenzen in den Außenstationen
und die Abfolge des Überwachungsvorganges nach dem
Zufallsprinzip festgelegt werden.
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Owner name: GRUNDIG E.M.V. ELEKTRO-MECHANISCHE VERSUCHSANSTALT |
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8327 | Change in the person/name/address of the patent owner |
Owner name: GRUNDIG AG, 90762 FUERTH, DE |
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8320 | Willingness to grant licences declared (paragraph 23) | ||
8327 | Change in the person/name/address of the patent owner |
Owner name: GRUNDIG AG, 90471 NUERNBERG, DE |
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8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |