DE4337212A1 - Funkalarmanlage mit einer Vielzahl von nach dem Frequenz-Hopping-Verfahren gebildeten Nachrichtenkanälen - Google Patents
Funkalarmanlage mit einer Vielzahl von nach dem Frequenz-Hopping-Verfahren gebildeten NachrichtenkanälenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Funkalarmanlage gemäß dem
Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Die Security-(Sicherheits-)Electronic hat sich zu einer
wertvollen Hilfe entwickelt, um Brand, Raub, Diebstahl,
Einbruch, Überfall und Entführung sofort zu melden. Im
wesentlichen haben die verschiedenen Komponenten einer
Alarmanlage folgende Aufgaben zu erfüllen:
Erkennen, Auswerten, Alarmieren.
Erkennen, Auswerten, Alarmieren.
Das Erkennen eines Einbruchsvorgangs erfolgt mit
automatischen Detektoren (Meldern) die je nach
Anwendungszweck nach verschiedenen Prinzipien arbeiten.
Die Auswertung der Meldungen geschieht in einer
Zentraleinheit, abhängig von unterschiedlichen
Zustandsbedingungen, und die Alarmierung erfolgt entweder
durch Weiterleitung des Alarms, etwa zu einer
Polizeidienststelle oder in Form eines örtlichen Alarms
durch Aktivieren von Alarmgebern wie Sirenen,
Alarm-Blitzleuchten oder dgl.
Moderne Alarmanlagen bestehen in der Regel aus einer
Zentraleinheit (einschließlich Stromversorgung),
Schalteinrichtungen zum Scharf-/Unscharfschalten,
automatischen Einbruchmeldern, manuell betätigbaren
Überfallmeldern, Übertragungseinrichtungen und/oder
örtlichen Alarmgebern und einem Leitungsnetz.
Als Melder werden je nach zu schützendem Objekt und
Aufwand einfache Riegel- oder Magnetkontakte oder
Ultraschallmelder der verschiedensten Varianten
eingesetzt. Unabhängig von ihrer Wirkungsweise kann man
die Melder in drei Gruppen einteilen: Melder für
Freigeländeüberwachung, Melder für Außenhautüberwachung
und Melder für Innenraum und Objektüberwachung.
Bei herkömmlichen Alarmanlagen sind die automatischen
Einbruchmelder über sogenannte Meldelinien mit der
Zentrale in Reihenschaltung verbunden und arbeiten nach
dem Ruhestromprinzip. Durch alle Melder fließt ständig ein
bestimmter Ruhestrom. Wird durch die Auslösung eines
Melders der Strom unterbrochen, so erfolgt Alarmmeldung.
Alarm wird ebenfalls ausgelöst bei Zerstörung oder
Kurzschluß der Meidelinie an einer beliebigen Stelle.
Verschiedene Komponenten, wie beispielsweise
Schalteinrichtungen, örtliche Alarmgeber usw. werden
zusätzlich über eine sogenannte Sabotagelinie geschützt,
d. h. es wird Alarm ausgelöst, wenn diese Komponenten
geöffnet oder beschädigt werden.
Damit erfüllen herkömmliche leitungsgebundene Alarmanlagen
die hohen Anforderungen vom Verband der Sachversicherer in
Bezug auf die Störsicherheit. Bei Verwendung von
Lichtwellenleitern werden folgende Vorteile erreicht: hohe
Störsicherheit gegen elektromagnetische Wellen, hohe
Übertragungskapazität und galvanische Trennung von Sender
und Empfänger. Nachteilig ist jedoch der hohe Aufwand für
die Verlegung des Leitungsnetzes, insbesondere wenn dies
nachträglich erfolgt.
Aus der DE-A-40 35 070 ist eine Funkalarmanlage bekannt,
welche eine hinreichende Sicherung gegen eine Störung
durch Blockierung der Funkstrecken sowie gegen eine
Manipulation von außen bietet. Die bekannte
Funkalarmanlage besteht aus einer Zentraleinheit mit einer
Empfängereinheit zum Empfangen von Funksignalen von
Meldern in Form von Datentelegrammen. Die
Empfängereinheiten sind so ausgelegt, daß nur
Datentelegramme von zu der Funkalarmanlage gehörige
Meldern verarbeitet werden, um einen Alarm oder eine
Funktion auszulösen. Insbesondere um eine Manipulation von
außen mit einem anlagegleichen Funksender zu verhindern,
sendet jeder Melder der Funkalarmanlage wenigstens zwei
Funksignale unterschiedlicher Trägerfrequenz aus, die
gleich oder unterschiedlich codiert (im Sinne einer
Kennung) sind. Dementsprechend empfängt die Zentraleinheit
mit ihrer Empfängereinheit mindestens zwei verschiedene
Funksignale von jedem Melder und überprüft die
Zugehörigkeit der die Funksignale abgebenden Melder durch
Überprüfung der Gültigkeit der Codierung (Kennung).
Außerdem wird bei der aus der DE-A-40 35 070 bekannten
Funkalarmanlage vorgeschlagen, daß die von den einzelnen
Meldern abgestrahlten Funksignale in einer Auswerteeinheit
einer Feldstärkenüberprüfung unterzogen werden, wodurch
die Störsicherheit noch weiter erhöht
werden kann. Zur Erfüllung der VdS-Richtlinien
(Richtlinien des Verbandes der Sachversicherer) werden bei
dieser Funkalarmanlage die Nachrichtenkanäle unter
Anwendung des Frequenzmultiplexverfahrens gebildet.
Weiterhin ist aus der EP-A1-02 93 627 ein
Funkübertragungsverfahren für eine Alarmanlage bekannt,
bei dem zur Übermittlung von Informationen zwischen einer
Zentraleinheit und den Komponenten der Alarmanlage jeweils
dieselbe Funkfrequenz verwendet wird. Die einzelnen
Nachrichtenkanäle werden dabei nach einem
Zeitmultiplexverfahren gebildet. Diese Nachrichtenkanäle
werden zyklisch, d. h. zeitlich getrennt nacheinander in
der Zentraleinheit dahingehend abgefragt, ob über den
jeweiligen Zeitkanal eine Nachrichtenübertragung erfolgt.
Um nun nutzlose und zeitraubende Abfragezyklen zu
vermeiden, wird beim Funkübertragungsverfahren gemäß der
EP-A1-02 93 627 ein Abfragezyklus nur dann durchlaufen,
wenn in einer vorangegangenen, sehr viel kürzeren
Summenabfrage, bei der alle Komponenten gleichzeitig
abgefragt werden, festgestellt worden ist, daß bei
wenigstens einer Komponente (z. B. einem Melder) eine In
formation angefallen ist.
Schließlich ist aus der EP-A1-03 16 853 eine
Funkalarmanlage bekannt, bei der zur Sicherung gegen
Sabotage zusätzliche Impulse, sogenannte Pseudoimpulse,
übertragen werden. Das zeitrichtige Eintreffen der
Zusatzimpulse wird in der Zentraleinheit erkannt und
entsprechend gewertet.
Prinzipiell sind zur Nachrichtenübertragung über ein von
einer Vielzahl von Einrichtungen gemeinsam benutztes
Übertragungsmedium (z. B. Leitung, Funkstrecke) drei
Grundverfahren bekannt, nämlich das
Zeitmultiplex-Verfahren., das Frequenzmultiplex-Verfahren
und das Codemultiplex-Verfahren.
Beim Zeitmultiplex-Verfahren steht jedem Einrichtung die
gesamte Bandbreite eines einzigen Funkkanals zur
Verfügung, welches von der Einrichtung aber nur für kurze
Zeitabschnitte benutzt werden darf. Die Zeichen oder
Zeichenfolgen verschiedener Einrichtungen sind ineinander
verschachtelt und werden mit entsprechend höherer Bitrate
im einzigen Funkkanal übertragen, wobei der jeweils einer
Einrichtung zugeordnete Zeitkanal (Nachrichtenkanal) sich
periodisch mit der Rahmenperiodendauer wiederholt.
Beim Frequenzmultiplex-Verfahren wird die zur
Nachrichtenübertragung zur Verfügung stehende
Gesamtbandbreite in schmale Frequenzbänder unterteilt,
welche jeweils einem Nachrichtenübertragungskanal
entsprechen. Für die Dauer der Funkübertragung steht jeder
Einrichtung ein solches schmales Frequenz band zur
Verfügung. In der Praxis werden bei Funkalarmanlagen zur
Nachrichtenübertragung Frequenzmultiplex- oder
Zeitmultiplex-Verfahren eingesetzt.
Zur störsicheren Funkübertragung ist weiterhin das
Frequenz-Hopping-Verfahren bekannt. Ein derartiges
Verfahren ist beispielsweise in der deutschen
Offenlegungsschrift DE-A-34 15 032 angegeben. Dort wird
die Trägerfrequenz in kurzen Intervallen pseudozufällig
innerhalb eines vorgegebenen Frequenzbandes verändert. In
den Sendeeinrichtungen der Funkstationen ist ein
Codegenerator angeordnet, welcher ein die Sendeeinrichtung
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.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, in einer
Funkalarmanlage die Bildung von Nachrichtenkanälen derart
vorzunehmen, daß auf einfache Art und Weise die
Störsicherheit erhöht und daß die gleichzeitige
störungsfreie Übertragung von Meldungen ermöglicht wird.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einer
Funkalarmanlage mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1
gelöst.
Die erfindungsgemäße Funkalarmanlage weist den Vorteil
auf, daß kein Aufwand für eine Zeitschlitzsynchronisierung
erforderlich ist, wie sie für ein TDMA-System (Time
Division Multiple Access) unverzichtbar ist. Erst dies
ermöglicht es, die zahlenmäßig überwiegenden Verbindungen
zwischen Meldern und Zentraleinheit als unidirektionale
Strecken auszubilden.
Weiterhin wird bei der erfindungsgemäßen Funkalarmanlage
sichergestellt, daß selbst im Fall einer Überlagerung
mehrerer Meldungen der momentan angewählte Sender sicher
empfangen wird.
Die kostengünstige Realisierung ergibt sich daraus, daß in
den Meldern nur ein Sender erforderlich ist. Der hohe
Empfängeraufwand entsteht nur in der/den (wenigen)
Zentraleinheit/einheiten; dort ist zumindest die
Stromversorgung kein Problem. Bei der erfindungsgemäßen
Funkalarmanlage werden die Nachrichtenkanäle nach dem
Frequenz-Hopping-Verfahren gebildet, so daß die Meldungen
asynchron gesendet werden können, andererseits müssen die
Meldungen in ausreichend kleinen Zeitabständen wiederholt
werden, da diese vom Empfänger asynchron abgehört werden.
Der Sender sendet das Telegramm asynchron aus und
wiederholt es eine vorgebbare Anzahl von Durchgängen. Die
Sendezeit wird dabei in Zeitschlitze (Chips) unterteilt
und für jeden Zeitschlitz wird pseudozufällig eine
Trägerfrequenz ausgewählt.
Im Empfänger werden die in den genannten Zeitschlitzen
übertragenen Signale empfangen und ausgewertet. Dabei muß
die Synchronisation des Empfängers auf die Zeitschlitze
mindestens so lange aufrechterhalten werden, bis ein
Telegramm einmal komplett empfangen wurde. Die Bildung der
Vielzahl der benötigten Einzelkanäle erfolgt, indem die
Meldungen mit einer charakteristischen Wiederholperiode
ausgestrahlt werden.
Die Ausgestaltung der Funkalarmanlage nach Patentanspruch
2 weist den Vorteil auf, daß es sich bei einer Blockade
des Funkkanals mit hoher Wahrscheinlichkeit um eine
Sabotage und nicht um ein natürliches" Ereignis (z. B.
Mitbenutzer des Frequenzbandes) handelt. Durch die
Spreizung mit z. B. pseudozufälligen Hoppfrequenzen sind
beliebige zeitliche Verschiebungen der Datentelegramme
möglich, trotzdem werden Symbolinterferenzen zuverlässig
vermieden. Der dabei verwendete Spreizfaktor ist ein
Kompromiß, um die Vorteile der Bandspreizung mit der
Forderung nach Frequenzökonomie zu vereinigen.
Wird gemäß der Ausführungsform nach Patentanspruch 3 zur
Übertragung von Informationen in Rückrichtung ein einziges
Funkübertragungsband benutzt, so kann bei der
Erst-Inbetriebnahme die Empfangsgüte der darin enthaltenen
Nachrichtenübertragungskanäle gemessen und eine
entsprechende Anpassung an die Kanaleigenschaften
(Einstellung der Sendefeldstärke) vorgenommen werden.
Dadurch kann auf einfache Art und Weise für alle
Nachrichtenübertragungskanäle die Übertragungssicherheit
erhöht werden. Es besteht auch die Möglichkeit, die
ermittelten Meßwerte abzuspeichern.
Als besonders vorteilhaft zur Erhöhung der
Übertragungssicherheit hat sich die Ausgestaltung nach
Patentanspruch 4 erwiesen, wenn jedes Datentelegramm
aufeinander folgende Blöcke mit gleich langen Codewörtern
umfaßt. Wird außerhalb von den gegebenen Codewörtern bzw.
Zeitabständen ein Signal empfangen, so ist dies ein erster
Hinweis auf Sabotage. Eventuell könnten bei
Routinemeldungen Sendepausen eingelegt werden, wenn dafür
von der Zentraleinheit die Störfeldstärke des Funkkanals
überwacht wird.
Die Ausführungsform der Funkalarmanlage nach
Patentanspruch 5 erfordert einen geringen
Schaltungsaufwand, ohne daß Einschränkungen in der
Betriebssicherheit der Alarmanlage hingenommen werden
müssen.
Die erfindungsgemäße Funkalarmanlage wird im folgenden
anhand einer in der Zeichnung dargestellten
Ausführungsform näher beschrieben und erläutert.
Es zeigt
Fig. 1 das Blockschaltbild einer bevorzugten
Ausführungsform der Erfindung.
Das Blockschaltbild nach Fig. 1 zeigt eine Funkalarmanlage
mit asynchroner Übermittlung von Meldungen über
gespreizte, einander überlagerte Nachrichtenkanäle, wobei
das dadurch erhaltene breitbandige Summensignal in einem
gemeinsamen Frequenzband übertragen wird.
Im einzelnen wird bei der erfindungsgemäßen
Funkalarmanlage eine Vielzahl von Nachrichtenkanälen zur
Übertragung von Meldungen in Form von Datentelegrammen
zwischen Meldern M1 . . . Mn, insbesondere
Glasbruchmeldern, Infrarotmeldern, kapazitiven Meldern,
Körperschallmeldern, Öffnungsmeldern, Mikrowellenmeldern,
Ultraschallmeldern usw., zwischen Schalteinrichtungen S,
insbesondere Blockschlössern, zeitgesteuerten
Schalteinrichtungen und elektronischen
Schalteinrichtungen, und zwischen Steuerorganen ST,
insbesondere automatischen Wählgeräten für
Alarmierungseinrichtungen, insbesondere Sirenen und
Blitzlampen oder dergl., und einer
mikroprozessorgesteuerter Zentraleinheit ZE gebildet.
In der Übertragungsrichtung von den Meldern M1 . . . Mn zur
Zentraleinheit ZE werden die Nachrichtenkanäle unter
Anwendung des Frequenz-Hopping-Verfahrens gebildet.
Anschließend werden die so gebildeten gespreizten
Nachrichtenkanäle einander überlagert und auf ein einziges
Trägerfrequenzband umgesetzt. Vorzugsweise werden zur
Spreizung pseudozufällige Hoppfrequenzen benutzt.
Zur Übertragung von Informationen in Rückrichtung ist ein
einziger gemeinsamer Funkübertragungsbereich vorgesehen,
wobei - wie auch in Hinrichtung - jedes Datentelegramm
Blöcke mit gleich langen Codewörtern aufweist. Diese
Übertragungen über die bidirektionalen
Funkübertragungskanäle können durch die Rücksendung einer
Quittierung zusätzlich abgesichert werden. Weiterhin
werden bei der erfindungsgemäßen Funkalarmanlage die
Datentelegramme von den Meldern M asynchron und wiederholt
gesendet.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der
erfindungsgemäßen Funkalarmanlage werden L = 200
Nachrichtenkanäle gebildet. Die Funkalarmanlage wird in
einem Frequenzbereich von zwei bis drei GHz betrieben. Bei
einer Sendeleistung von ca. 25 mW beträgt die Reichweite
(Funkstrecke) im Gebäude etwa 30 m und im Freifeld etwa
100 m. Im Normalbetrieb, d. h. wenn keine Störfeldstärke
(zum Beispiel von anderen Geräten, die im
Mikrowellenbereich arbeiten) detektiert wird, wird ein
Datentelegrammaustausch beispielsweise alle 20-30
Sekunden veranlaßt. Im Störbetrieb, d. h. wenn eine
Störfeldstärke detektiert wird, erfolgt der
Datentelegrammaustausch beispielsweise alle 4-5
Sekunden, wie dies in einer nicht vorveröffentlichten
Anmeldung mit dem amtlichen Aktenzeichen P 42 39 702.2
vorgeschlagen wird. Die Systemverzögerung Ts vom
Ansprechen eines Melders M bis zur Alarmauslösung liegt
(ebenso wie für Sabotageerkennung) bei 10s. Mit einer
Netto-Datenmenge von 32 bit (4 Byte pro Telegramm) und
einer Anzahl von 2²⁴ (16 Millionen) verschiedenen
Codierungen kann weniger als ein Fehlalarm in 100 Jahren
erwartet werden. Durch die hohe Übertragungssicherheit
werden die vom Verband der Sachversicherer gestellten
Forderungen an die Betriebssicherheit mehr als erfüllt.
Bei der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform weist die
Zentraleinheit ZE eine Synchronisiereinrichtung K auf,
welche auf den auszuwertenden Spreizcode mittels
Mikroprozessor MP und einer mit diesem verbundenen
Auswerteeinheit AE und anhand eines beispielsweise in
einem Speicher SP abgespeicherten Hoppschemas eingestellt
wird.
Claims (5)
1. Funkalarmanlage mit einer Vielzahl von
Nachrichtenkanälen zur Übertragung von Meldungen in Form
von Datentelegrammen zwischen Meldern, Schalteinrichtungen
sowie Steuerorganen, insbesondere automatischen
Wählgeräten für Alarmierungseinrichtungen, und einer
mikroprozessorgesteuerten Zentraleinheit,
dadurch gekennzeichnet, daß
in der Übertragungsrichtung von den Meldern (M) zur
Zentraleinheit (ZE) die Bildung der Nachrichtenkanäle
unter Anwendung des Frequenz-Hopping-Verfahrens erfolgt,
wobei die Meldungen mit einer vorgebbaren Wiederholperiode
ausgestrahlt werden und anschließend die so gebildeten
gespreizten Nachrichtenkanäle einander überlagert und auf
ein Frequenzband umgesetzt werden.
2. Funkalarmanlage nach Anspruch 1
dadurch gekennzeichnet, daß
zur Spreizung pseudozufällige Hoppfrequenzen benutzt
werden.
3. Funkalarmanlage nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß
zur Übertragung von Informationen in Rückrichtung ein
einziges gemeinsames Funkübertragungsband benutzt wird.
4. Funkalarmanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, daß
jedes Datentelegramm Blöcke mit gleich langen Codewörtern
aufweist und daß die Datentelegramme von den Meldern (M)
zur Zentraleinheit bzw. von der Zentraleinheit zu dem oder
den Alarmgebern asynchron und wiederholt gesendet werden.
5. Funkalarmanlage nach einem oder mehreren der Ansprüche
1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Zentraleinheit (ZE) einen Synchronisator (K) aufweist,
welcher auf den auszuwertenden Spreizcode mittels
Mikroprozessor (MP) und einer mit diesem verbundenen
Auswerteeinheit (AE) und anhand des in einem Speicher (SP)
abgespeicherten Spreizcodes eingestellt wird.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
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Owner name: GRUNDIG E.M.V. ELEKTRO-MECHANISCHE VERSUCHSANSTALT |
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Owner name: GRUNDIG AG, 90762 FUERTH, DE |
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