DE69429475T2 - Netzleitungsübertragungssystemadapter - Google Patents

Description

• Diese Erfindung betrifft, wie im Titel dieser Druckschrift festgestellt, einen Kommunikationsadapter zur Datenübertragung durch ein elektrisches Verteilungsnetz mit niedriger und mittlerer Spannung, wobei das Ziel ist, den Aufbau von Datenverbindungen über elektrische Verteilungsnetze mit niedriger und mittlerer Spannung in Systemen zu gestatten, die Protokolle und Übertragungsausrüstungen einsetzen, die an dieses Übertragungsmedium nicht angepasst sind.
• Folglich werden mittels der Erfindung Daten über die elektrischen Verteilungsnetze zu deren Anwendung in Fernbedienungssystemen, Steuer- und Datenerfassungssystemen und Fernsteuer- und Messsystemen für diese elektrischen Verteilungsnetze gesendet.
• Die normale Praxis bei Kommunikationen auf dem Gebiet von Fernbedienungs- und -steuersystemen setzte verschiedene Technologien und Übertragungsmedien ein, die jeweils eine Reihe von Vorteilen und Nachteilen bieten, von denen aber keine den anderen deutlich überlegen ist. Im Allgemeinen kann in Betracht gezogen werden, dass die eingesetzten Übertragungsmedien in jene, die ein körperliches Übertragungsmedium (z. B. reservierte Telefonverbindungsleitungen oder das öffentliche Vermittlungsnetz, optische Faser, Koaxialkabel, elektrische Verteilungsnetze usw.) und jene unterteilt werden können, die kein körperliches Medium verwenden (z. B. Funk- oder Satellitenverbindungen usw.). Die Vorteile und Nachteile einer jeden von diesen wurden in Vergleichstabellen beschrieben, die in dem Artikel mit dem Titel "Automating the power grid" von Dennis J. Gaushell, IEEE Spectrum, Oktober 1985, S. 39 bis 45, enthalten sind.
• Im Allgemeinen kann gesagt werden, dass auf Funk basierende Systeme einen größeren Bereich haben als jene, die körperliche Medien verwenden. Außerdem ist es offensichtlich, dass das Erweitern von Systemen, die keine körperlichen Medien verwenden, weniger kostspielig ist, da das Legen neuer Übertragungsleitungen immer teuer und kompliziert ist.
• Dennoch sind die Signalisierungsraten einer Übertragung bei Funksystemen immer geringer als die, die körperliche Medien verwenden.
• Es sollte auch bedacht werden, dass die Installation von Funkausrüstungen der Gesetzgebung unterliegen und in bestimmten Gebieten ihre Verwendung wegen der Frequenzsättigung unmöglich gemacht wird.
• Die Verwendung bestehender mittlerer und niedriger elektrischer Verteilungsnetze, wie der körperlichen Übertragungsmedien zur Ausführung von Fernbedienungs- und Messvorgängen and elektrischen Verteilungsnetzen, ist äußerst attraktiv, da die Elektrizitätsversorgungsbetriebe sie wirklich besitzen und außerdem eine vollständige Überdeckung gewährleistet ist, weil sie genau an die Orte Anschluss haben, an denen die Fernbefehle befolgt werden müssen. Der durch ihre Verwendung gebotene Hauptnachteil liegt in der Notwendigkeit, Protokolle und Übertragungsausrüstungen zu verwenden, die speziell an das Übertragungsmedium angepasst sind (spezieller Datenaufbau, spezielle Leitungsschnittstellen usw.), wobei diese für die Fälle von bereits im Dienst befindlichen Systemen und denen, die erweitert werden müssen, unvermeidlich sind.
• Die GB-A-2174273 offenbart eine Datenkommunikation entlang einer Verteilungsverkabelung oder eines -netzes mit Hauptleitungen mit geringer Spannung. Ein Kommunikationsadapter umfasst eine Schnittstelle an einem Ende für die Datenendgeräteausrüstung und einen Mikroprozessor am anderen Ende. Ein RS232-Bus trägt Daten in beide Richtungen und ein Modem ist über eine Leitungsschnittstelle an das Netz mit Verteilungshauptleitungen angeschlossen, um Datenpakete zu erfassen, die gesendet werden sollen, und Datenpakete wahrzunehmen, die von denselben her empfangen werden sollen. Diese Druckschrift offenbart keinerlei Verwendung von Wandlungsmitteln für analoge und digitale Signale.
• Die US-A-5,033,062 lehrt ein digitales Modem, das an eine computerisierte Nebenstellenanlage angeschlossen ist. Daten von Dateneinrichtungen, die an die computerisierte Nebenstellenanlage angeschlossen sind, werden zum digitalen Modem gesendet. Die Daten werden gemäß einem vorher ausgewählten Kommunikationsprotokoll in digital codierte Sprachdaten umgewandelt und unter Verwendung des Kanals für digitale Sprachdaten an die computerisierte Nebenstellenanlage zurückgegeben. Von der computerisierten Nebenstellenanlage werden die digitalen Sprachdaten zu einem CODEC gesendet, der an eine Telefon- Sprachleitung angebracht ist. Eingehende analoge Signale werden digitalisiert und zum digitalen Modem für eine Umwandlung von digital codierten Sprachdaten zu digitale Standarddaten geleitet und dann über die computerisierte Nebenstelleanlage zur Dateneinrichtung geleitet. Diese Druckschrift offenbart keinerlei Verwendung von Datenpaketen, noch offenbart sie eine Steuereinheit, die Datenpakete assembliert und disassembliert.
• Es wäre wünschenswert für ein Kommunikationssystem, eine Kommunikationseinrichtung bereitzustellen, die Mittel beinhaltet, um digitale Daten in eine analoge Form zur Übertragung über ein Hauptverteilungsnetz umzuwandeln. Und Steuerungsmittel für das Assemblieren und Disassemblieren von Datenpaketen, die für eine Kommunikation über das Hauptverteilungsnetz geeignet sind.
CHARAKTERISIERUNG DER ERFINDUNG
• Die Erfindung besteht Kommunikationsadapter zur Datenübertragung durch elektrische Verteilungsnetze mit niedriger und mittlerer Spannung zwischen einer Datenendgerät-Ausrüstung oder einer entfernten Fernsteuereinheit, die sich an einem Ende befindet, und einer weiteren Endgeräte- oder ähnlichen Einheit, die sich am anderen Ende befindet, der den Aufbau von Datenverbindungen über elektrische Verteilungsnetze in Systeme gestattet, die Protokolle und Übertragungsausrüstungen verwenden, die nicht speziell an dieses Übertragungsmedium angepasst sind; der dadurch gekennzeichnet ist, dass er eine Datenumwandlungseinrichtung umfasst, die an einem Ende mit der Datenendgerät-Ausrüstung und am anderen Ende über einen ersten bidirektionalen Bus mit einer Steuereinheit verbunden ist und der für beide Übertragungsrichtungen die Signale eines analogen Busses umwandelt und anpasst oder die Signale eines digitalen Busses anpasst, die zwischen der Datenendgerät-Ausrüstung und der Steuereinheit ausgetauscht werden; dass die Steuereinheit über einen zweiten bidirektionalen Bus mit einem Modem und einer Schnittstelle für mittlere/niedrige Spannung verbunden ist und die zum elektrischen Verteilungsnetz mit mittlerer/niedriger Spannung zu übertragenden Datenpakete zusammensetzt und die von ihm her empfangenen Datenpakete auseinander nimmt; und dass das Modem und die Schnittstelle mit mittlerer/niedriger Spannung über Eingangs/Ausgangs-Anschlüsse mit dem elektrischen Verteilungsnetz mit mittlerer/niedriger Spannung verbunden ist.
• Die Datenumwandlungseinrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass sie eine bidirektionale digitale Schnittstelle umfasst, die über den digitalen Signalbus mit der Datenendgerät- Ausrüstung und über den ersten bidirektionalen Bus mit der Steuereinheit verbunden ist; wobei dies alles vorgenommen wird, um die an seinen beiden Enden vorhandenen digitalen Signale physikalisch zu isolieren. Sie umfasst auch eine bidirektionale analoge Schnittstelle, die über den analogen Signalbus mit der Datenendgerät-Ausrüstung und über einen dritten bidirektionalen Bus mit mindestens einem Modem verbunden ist; wobei dies das Ziel hat, die analogen Informationssignale, die auf dem dritten bidirektionalen Bus vorhanden sind, in digitale Signale auf einem vierten bidirektionalen Bus umzuwandeln und umgekehrt, wobei dieser vierte bidirektionale Bus einen Teil des ersten bidirektionalen Busses bildet.
• Die bidirektionale analoge Schnittstelle ist dadurch gekennzeichnet, dass sie Mittel zum Auswählen der Übertragungsrichtung an der entfernten Endgeräteeinheit umfasst, die ein Übertragungssteuersignal zur entfernten Endgeräteeinheit hin empfangen, das Teil des ersten bidirektionalen Busses bildet und das wiederum die Position eines offenen oder geschlossenen Kontakts als Angabe des Sende- oder Empfangszustandes und eines normalerweise offenen Kontaktes bestimmt, der sich schließt, wenn das Übertragungssteuersignal zur entfernten Endgeräteeinheit hin angibt, dass die Übertragung zu dieser Einheit hin geht. Sie umfasst auch einen ersten Verstärker, der das zur entfernen Endgeräteeinheit zu übertragende analoge Signal verstärkt, das von einem der Modems kommt, die in der Datenumwandlungseinrichtung enthalten sind; sowie einen ersten Übertrager, der das aus dem Ausgang des ersten Verstärkers kommende Signal empfängt und dessen Ausgang über ein Drähtepaar mit der entfernten Endgeräteeinheit verbunden ist. Sie beinhaltet auch einen zweiten Übertrager, der das von der entfernten Endgeräteeinheit kommende Signal empfängt und dessen Ausgang mit dem Eingang eines zweiten Verstärkers verbunden ist, der das Signal an seinem Eingang verstärkt, um ein Ausgangssignal zu erzeugen, das zu jedem der in der Datenumwandlungseinrichtung eingeschlossenen Modems gesendet wird.
• Die Steuereinheit ist dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Mikrosteuerung, die über einen Teil der Signale auf dem ersten bidirektionalen Bus mit der Datenumwandlungseinrichtung und über einen Teil des zweiten bidirektionalen Busses mit dem Modem und der Schnittstelle für mittlere/niedrige Spannung verbunden ist, die dazu dient die Steuerfunktionen dieser Steuereinheit auszuführen. Sie ist auch mit einem ROM- Speichermodul, einem RAM-Speichermodul, einem Modul mit Eingangs/Ausgangs-Einheiten versehen, die alle über einen fünften bidirektionalen Bus mit dem Mikroprozessor verbunden sind; und sie umfasst außerdem ein Funktionsauswahlmodul, das mit dem Module mit Eingangs/Ausgangs-Einheiten verbunden ist, um das System gemäß den in dem ROM-Speichermodul gespeicherten Betriebsmodi zu konfigurieren.
• Das Modem und die Schnittstelle für mittlere/niedrige Spannung ist dadurch gekennzeichnet, dass es Mittel zum Auswählen der Übertragungsrichtung zum Verteilungsnetz hin umfasst, die ein Übertragungssteuersignal zum Verteilungsnetz hin empfangen und deren Ausgabe einem Kontakt entspricht, der geschlossen wird, wenn die Übertragung über die Eingangs/Ausgangs- Anschlüsse zum Verteilungsnetz hin vorgenommen werden. Es umfasst auch einen Modulator, der das Übertragungssteuersignal zum Verteilungsnetz hin, um den Modulator zu aktivieren, und das zu sendende digitale Signal empfängt, um einen Träger mit einer bestimmten Frequenz zu modulieren, wobei die Ausgabe des Modulators zu einem dritten Verstärker gesendet wird, dessen Ausgabe wiederum auf einen dritten Kopplungsübertrager gegeben wird, dessen Ausgangsanschlüsse mit den Eingangs/Ausgangs-Anschlüssen des Kommunikationsadapters verbunden sind. Es umfasst auch einen vierten Übertrager, der das an den Eingangs/Ausgangs-Anschlüssen vorhandene Signal, der mit wenigstens einem Bandpassfilter verbunden ist, auf den er sein Ausgangssignal gibt, und von denen jedes auf eine der möglichen vorher definierten Betriebsfrequenzen des Modulators auf der Seite der entfernten Datenendgeräte-Ausrüstung eingestellt ist; und es umfasst auch einen vierten Verstärker, der das von jedem der Bandpassfilter kommende Eingangssignal verstärkt und dessen Ausgabe auf einen Demodulator gegeben wird, der das vom Verstärker kommende Signal demoduliert, um das empfangene digitale Datensignal wiederzugewinnen, das von der entfernten Datenendgeräte-Ausrüstung her empfangen wurde.
• Die Datenübertragung wird mittels asynchron übertragener Informationspakete erreicht und die verwendete Modulation ist die Frequenzumtastung (FSK).
• Die Eingangs/Ausgangs-Anschlüsse sind über ein Kopplungselement mit dem Verteilungsnetz mit mittlerer/niedriger Spannung verbunden, um eine bessere Isolierung des elektrischen Verteilungsnetzes gegenüber dem Kommunikationsadapter zu erhalten.
• Folglich ist es durch die Erfindung möglich, die übermäßigen Kosten einer Installation von neuen Leitungen sowie mögliche Probleme einer funkelektrischen Sättigung oder verwaltungstechnischer Art zu vermeiden, die durch die Installation von Systemen mit neuen Funkfrequenzen hervorgerufen werden.
• Für Fernsteuerungs- und Messsysteme für elektrische Verteilungsnetze stellt sie einen bedeutenden Fortschritt dar, weil das verwendete Übertragungsmedium der wirkliche körperliche Träger ist, der bereits von den Elektrizitätsbetrieben installiert wurde; sie bietet im Gegensatz zu den Einschränkungen anderer Kommunikationssysteme und -medien die Möglichkeit uneingeschränkten Wachstums und vollständiger Abdeckung der Einrichtungen, die fernbedient werden sollen.
• Bei der Erfindung gibt es die Möglichkeit der Funktionsverschlechterung auf Grund kleiner Verzögerungen wegen der Verarbeitung und einer geringfügigen Erhöhung der Fehlerraten, die sich aus der besonderen Verrauschtheit des Mediums und der Verteilungsnetze mit niedriger Spannung.
• Keiner dieser Nachteile ist jedoch kritisch, da der Informationsverkehr normalerweise nicht hoch ist und die Antwortzeiten der Ausrüstungen, die miteinander verbunden werden sollen, im Allgemeinen nicht besonders knapp sind.
• Unten sind eine Reihe von Figuren, um ein besseres Verständnis dieser Druckschrift zu ermöglichen, und die einen Teil dieser bilden, beigefügt, in denen zur Veranschaulichung und keinesfalls einschränkend der Gegenstand der Erfindung gezeigt ist.
• Fig. 1 zeigt ein Blockschaltbild des Kommunikationsadapters zur Datenübertragung durch ein elektrisches Verteilungsnetz mit niedriger und mittlerer Spannung gemäß der Erfindung,
• Fig. 2 zeigt ein Blockschaltbild der Steuereinheit, die im Kommunikationsadapter der Erfindung eingeschlossen ist,
• Fig. 3 zeigt ein Blockschaltbild der bidirektionalen analogen Schnittstelle, die in der Datenumwandlungseinrichtung eingeschlossen ist und einen Teil des Kommunikationsadapters bildet, und
• Fig. 4 zeigt ein Blockdiagramm des Modems und der Schnittstelle mit mittlerer/niedriger Spanung, die im Kommunikationsadapter der Erfindung eingeschlossen ist.
• Unten ist eine Beschreibung der Erfindung auf der Basis der oben genannten Figuren gegeben.
• Somit besteht die Hauptaufgabe dieser Erfindung darin, den Aufbau von Datenverbindungen über das elektrische Verteilungsnetz mit niedriger und mittlerer Spannung zwischen einer Datenendgeräte-Ausrüstung oder entfernten Fernsteuereinheit, die sich an einem Ende befindet, und einer weiteren Endgeräte-Ausrüstung oder ähnlichen Einheit zu erleichtern, die sich am anderen Ende befindet, welche keine Übertragungsausrüstungen und -protokolle verwenden, die speziell an dieses Übertragungsmedium angepasst sind.
• Die vorhergehenden Ziele werden mittels des Kommunikationsadapters 1 der vorliegenden Erfindung implementiert, wofür der letztere mit einer Datenumwandlungsschaltung 2 ausgestattet ist, die mit der Datenendgeräte-Ausrüstung an einem Ende und einer Steuereinheit 3 am anderen verbunden ist.
• Die Datenumwandlungsschaltung 2 ist mit einer bidirektionalen digitalen Schnittstelle 21 und mit einer bidirektionalen analoge Schnittstelle 22 ausgerüstet, die über einen digitalen Bus C1 bzw. eine analogen Bus C2 mit der Datenendgeräte- Ausrüstung verbunden sind.
• Die bidirektionale digitale Schnittstelle 21 ist über einen ersten bidirektionalen Bus C3 mit der Steuereinheit 3 verbunden.
• Die bidirektionale analoge Schnittstelle 22 ist über einen dritten bidirektionalen Bus C4 mit zwei Modems 23 und 24 verbunden, die ebenfalls zur Datenumwandlungsschaltung 2 gehören, die mit der Steuereinheit 3 über einen vierten bidirektionalen Bus C5 verbunden sind, der einen Teil des ersten bidirektionalen Busses C3 bildet.
• Der Kommunikationsadapter 1 ist mit einem Modem und einer Schnittstelle 4 mit mittlerer/niedriger Spannung ausgestattet, über die mittels Eingangs/Ausgangs-Anschlüssen C7 die Verbindung mit dem elektrischen Verteilungsnetz hergestellt wird.
• Das Modem und die Schnittstelle 4 für mittlere/niedrige Spannung ist über einen zweiten bidirektionalen Bus C6 mit der Steuereinheit 3 verbunden.
• Es folgt nun eine Beschreibung des Betriebs des Adapters unter Bezugname auf die in Fig. 1 gezeigten Funktionsblöcke.
• Die bidirektionale analoge Schnittstelle 22 (Fig. 3) beinhaltet einen Signalübertrager TF2, der mit einem Verstärker A2 verbunden ist. Die Eingangsimpedanz kann zwischen 600 Ω und hoher Impedanz ausgewählt werden. Wenn das Signal verstärkt worden ist, wird es abhängig vom Arbeitsmodus an ein Modem 23 oder 24, wie gemäß den Empfehlungen V.23-BELL 202 bzw. R.38- A, gegeben.
• Das analoge Ausgangssignal wird gemäß den angegebenen Empfehlungen vom Modem 23 oder 24 erzeugt und im Verstärker A1 verstärkt und über den Übertrager TF1 und einen Kontakt des Relais RLA (normalerweise offen) extern über den Bus C2 angelegt. Das RLA wird durch ein Signal RTSA gesteuert, das einen Teil des ersten bidirektionalen Busses C3 bildet. Auf diese Weise liegt das Ausgangssignal über die Anschlüsse des Übertragers TF1 auf hoher Impedanz, bis auf dem TCM des Busses C3 ein analoges Signal vorhanden sit, das mittels eines Steuersignals RTSA angegeben wird.
• Die Ausrüstung weist auch einen doppelten Kontakt am selben Relais RLA auf, der als ein Signal verwendet werden kann, um einen Funksender (PTT) in dem Falle zu aktivieren, in dem es nötig ist, dass ein Funksender die Nutzung mit einer Datenendgeräte-Ausrüstung teilt, wie unten erläutert wird, wenn die Betriebsmodi in Übereinstimmung damit, wie die Ausrüstung angeschlossen ist, erläutert werden.
• Der digitale Signaleingang/ausgang ist über die bidirektionale digitale Schnittstelle 21 aufgebaut, die die Empfehlungen V.24 und V.28 erfüllt. Diese Schnittstelle ist wahlfrei, da, falls sie verwendet wird, die Ausrüstung die Möglichkeiten eines herkömmlichen Modems bereitstellt. Die bidirektionale digitale Schnittstelle 21 ist als zusätzliche Möglichkeit für den Fall eingeschlossen, in dem ihre Verwendung die Systeminstallation und -nutzung vereinfacht.
• Die bidirektionale digitale Schnittstelle 21 kommuniziert mit der Steuereinheit 3 über Signale, die bei TTL-Niveaus aufgebaut werden, und über den ersten bidirektionalen Bus C3 und extern bei Niveaus, die mit der Empfehlung V.28 des CCITT kompatibel sind, über den digitalen Signalbus C1.
• Die Modems 23 und 24 entsprechen den Empfehlungen V.23-BELL 202 bzw. R.38-A. Die Modi, in denen diese Modems konfiguriert werden können, erfüllen die bereits genannten Empfehlungen.
• Die Modems demodulieren das bereits genannte RCM-Signal, das von der bidirektionalen analogen Schnittstelle 22 kommt, und geben das empfangene Datensignal zusammen mit einer Trägerangabe an die Steuereinheit.
• Die über das Verteilungsnetz empfangenen digitalen Daten werden von der Steuereinheit 3 empfangen, moduliert und an die analoge Schnittstelle 22 weitergegeben.
• Der Modembetrieb ist ein Halbduplexbetrieb und die verwendete Modulation/Demodulation ist die Frequenzumtastung (FSK).
• Die Steuereinheit 3 (Fig. 2) besteht aus einer Mikrosteuerung 31, die mit einem ROM-Speicher 32, einem RAM-Speicher 33 und einer Anzahl von Eingangs/Ausgangs-Anschluss 34 verbunden ist.
• Die Mikrosteuerung 31 weist die entsprechenden Busse sowie zwei asynchrone Kanäle, zwei Zeitgeber und einen Wiederinitialisierungseingang auf.
• Außerdem weist sie ein Quarzkristall auf, wobei die Frequenz geteilt wird, um eine interne Uhr für die Mikrosteuerung zu erhalten.
• Der ROM-Speicher 32 speichert das Steuerprogramm und die Initialisierungsdaten der Ausrüstung.
• Andererseits speichert der RAM-Speicher 33 die Hilfsdaten, die in der Initialisierungsstufe erhalten werden, und den Kommunikationspuffer.
• Die Eingangs/Ausgangs-Anschlüsse 34 arbeiten als Peripheriegeräte der Mikrosteuerung 31 und können programmiert werden, um als Eingang oder Ausgang zu arbeiten. Eine bestimmte Anzahl dieser Anschlüsse sind als Eingänge programmiert und mit Mikroschaltern 35 verbunden, die dafür verwendet werden, die verschiedenen Modi und Optionen der verschiedenen Betriebsmodi und Optionen der Ausrüstung extern zu programmieren, wie unten beschrieben wird. Der Rest der Anschlüsse erfüllt die Funktion, auf die Steuerungs- und/oder Datensignale der Modems 23 und 24 und die Schnittstellen 21 und 22 über die Verbindungen C4 und C5 einzuwirken, die den dritten und vierten bidirektionalen Bussen entsprechen, die bereits erläutert wurden.
• Das Bezugszeichen C8 bezieht sich auf den fünften bidirektionalen Bus, über den Kommunikationen zwischen dem Mikroprozessor und den verschiedenen Elementen stattfinden, die mit ihm verbunden und bereits angegeben sind.
• Genau wie bereits erläutert ist die Steuereinheit 3 mit einem Modem und einer Schnittstelle 4 mit mittlerer/niedriger Spannung verbunden, die einen Modulator 41 aufweist (Fig. 4), der die Modulation ausführt, für welche er das digitale Datenübertragungssignal TXM sowie die Anforderung empfängt, das Signal RTSM zum Aktivieren der Übertragung zu senden. Dieses Signal steuert auch ein Relais RLM, das mittels eines normalerweisen offenen Kontakts die Verbindung auf hoher Impedanz hält, bis das RSTM aktiviert ist und die Übertragung startet.
• Der Modulators 41 ist mit einem Verstärker A3 verbunden, der das modulierte Signal verstärkt.
• Außerdem ist der Verstärker A3 mit einem Übertrager TF3 verbunden, der auf die Trägerfrequenz eingestellt ist und die Ausgangskopplung ausführt.
• Modem und Schnittstelle 4 mit mittlerer/niedriger Spannung beinhaltet einen Signalübertrager TF4, über den der Empfang erfolgt und der mit einem Bandpassfilter F1 oder F2 dafür verbunden ist, eine Auswahl von zwei Übertragungsfrequenzen zu gestatten, weshalb sie auf die Trägerfrequenzen zentriert sind.
• Die Bandpassfilter F1 und F2 sind mit einem Verstärker A4 verbunden, der das Signal verstärkt und der wiederum mit einem Demodulator 42 verbunden ist, an dessen Ausgang das demodulierte digitale Signal der empfangenen Daten RXM empfangen wird, der einen Teil des Busses C6 bildet.
• Die Ausgangsspannung kann aus einem Bereich von Werten, die konstant gehalten werden, unabhängig von den Werten der Impedanz ausgewählt werden, die das Verteilungsnetz mit mittlerer/niedriger Spannung bietet, solange ihr absoluter Betrag einen bestimmten Wert übersteigt.
• Die Ausrüstung kann mit verschiedenen Datenformaten arbeiten, die in zwei Grundklassen gruppiert werden können: universelle asynchrone Zeichnformate und asynchrone Formate, die für die Fernsteuerprotokolle von General Electric spezifisch sind.
• Auf der Basis der gegebenen Beschreibung sind die Betriebsmodi der Ausrüstung einerseits durch die Positionen, an die die Mikroschalter 35 gesetzt sind, und andererseits durch die Verbindungen bestimmt, die extern mit der Datenendgeräte- Ausrüstung oder der Fernsteuereinheit und dem Funksender hergestellt sind.
• Die verschiedenen Betriebsmodi gemäß der intern Konfiguration der Ausrüstung schließen sich wechselseitig aus und sind durch die möglichen Konfigurationen der Modems 23 und 24 über die vorgenommene Programmierung bestimmt; diese Modi sind wie folgt:
• A) Normaler Modus 1. Wenn dieser Betriebsmodus ausgewählt ist, sind zulässige Daten jene mit universellen asynchronen Zeichenformaten.
• Den von der Datenendgeräte-Ausrüstung oder Fernsteuereinheit kommenden Zeichen wird ein Kopf hinzugefügt, damit sie über das Verteilungsnetz mit mittlerer und niedriger Spannung gesendet werden müssen. Die Empfangsausrüstung entfernt diesen Kopf, bevor sie die Daten an die Datenendgeräte-Ausrüstung oder empfangende Fernsteuereinheit gibt. Das Ende eines Datenblocks wird der empfangenden Ausrüstung mittels eines Zeichens angegeben, das einen Fehler beim Framen (framing) enthält.
• Die sendende Ausrüstung setzt immer dann eine Zeitlimit- Schaltung in Betrieb, wenn sie ein gültiges Zeichen zum Senden empfängt. Falls, wenn die Zeit abgelaufen ist, keine Zeichen zum Senden mehr empfangen werden, sendet sie über die Leitung mit mittlerer und niedriger Spannung ein Zeichen Ende des Rahmens.
• Die Empfangsausrüstung wartet auf den Empfang eines Kopfes, bevor sie die Daten an die Datenendgeräte-Ausrüstung oder empfangende Fernsteuereinheit liefert. Wenn ein Kopf erfasst wurde, setzt sie ebenfalls immer dann eine Zeitlimit- Schaltung in Betrieb, wenn ein richtiges Zeichen oder ein Kopf empfangen wird. Falls nach dieser Zeit kein richtiges Zeichen oder kein Zeichen Ende des Rahmens empfangen wird, nimmt sie an, dass der Datenblock aufgehört hat und ist für einen Empfang eines neuen Kopfes bereit. Wenn ein Zeichen Ende des Rahmens empfangen wird, wird ein Zeitlimit gestartet, das, wenn es beendet ist, bereit ist, einen neuen Kopf zu empfangen.
• B) Normaler Modus 2. Wenn dieser Betriebsmodus ausgewählt ist, wird entsprechend dem Zustand eines Steuersignals des ersten bidirektionalen Busses C3 der Sende- oder Empfangsmodus übernommen. Die s von mit diesem Modus zugelassenen Daten sind jene, die den universellen asynchronen Zeichenformaten entsprechen.
• Von dem Zeitpunkt an, zu dem eine Aktivierung, in den Sendmodus einzutreten, erfasst wird, wird Modem und Schnittstelle 4 mit mittlerer/niedriger Spannung mittels des Signals RTSM aktiviert und der im vorhergehenden Absatz genannte Kopf gesendet. Genau wie im normalen Modus 1 setzt zur selben Zeit, zu der die Datenendgeräte-Ausrüstung oder Fernsteuereinheit ein gültiges Zeichen an die Ausrüstung schickt, diese letztere eine Zeitlimit-Schaltung in Gang. Wenn die Zeit abläuft, ohne dass noch mehr Zeichen von der Datenendgeräte-Ausrüstung oder Fernsteuereinheit empfangen werden, sendet die Ausrüstung ein Zeichen Ende des Rahmens und sofort einen neuen Kopf, der ein neues Zeitlimit in Gang setzt. Die empfangende Ausrüstung aktiviert immer dann einen Zeitgeber, wenn sie einen Kopf oder ein richtiges Zeichen empfängt. Auf diese Weise ändert eine Trägererfassung bei der empfangenden Ausrüstung nicht den Zustand, solange die Sendeausrüstung dies nicht tut. Wenn diese Änderung auftritt, folgt die ihr die sendende Ausrüstung, indem sie ein Zeichen Ende des Rahmens ohne einen Kopf sendet. Von diesem Zeitpunkt an setzt der Empfänger ein Zeitlimit in Gang, um eine Trägererfassung zu sperren.
• C) 31-Bit-Modus. In diesem Betriebsmodus beginnt eine Übertragung über das Verteilungsnetz mit niedriger und mittlerer Spannung, wenn die Daten des ersten bidirektionalen Busses C3 auftauchen. Die Typen von in diesem Modus zugelassenen Daten sind jene, die dem asynchronen Format mit 31 Bit entsprechen.
• Den von der Datenendgeräte-Ausrüstung oder Fernsteuereinheit kommenden Daten wird ein Kopf hinzugefügt, bevor der Rahmen mit 31 Bit über das Verteilungsnetz mit niedriger und mittlerer Spannung gesendet werden. Jedes Mal, wenn die sendende Ausrüstung einen vollständigen Rahmen mit 31 Bit zum Senden über das Verteilungsnetz mit niedriger und hoher Spannung empfängt, aktiviert sie ein Zeitlimit und fährt sie fort, den Rahmen zu senden. Wenn der nächste Rahmen ankommt, bevor das Zeitlimit beendet ist, wird er ohne einen Kopf gesendet.
• Der Empfänger erfasst einen Kopf und entfernt ihn, bevor er die Daten an die Datenendgeräte-Ausrüstung oder empfangende Fernsteuereinheit gibt. Außerdem wird immer dann ein weiteres Zeitlimit in Gang gesetzt, wenn ein Rahmen empfangen wird, das das Vorhandensein wenigstens eines Stopp-Bits überprüft. Am Ende dieses Zeitlimits wird kein Rahmen zugelassen, dem kein Kopf vorhergeht.
• D) Testmodus. Wenn die Ausrüstung sich in diesem Modus befindet, arbeitet ständig eine Selbstüberprüfungsroutine unter den folgenden Bedingungen:
• - Eingangs/Ausgangs-Rückschleife an der analogen bidirektionalen Schnittstelle 22 (Bus C2) oder Eingangs/Ausgangs- Rückschleife an der digitalen bidirektionalen Schnittstelle 21 (Bus C1).
• - Rückschleife an der Verbindung zum Verteilungsnetz mit niedriger und mittlerer Spannung (Bus C7).
• - Test für jede Position im RAM-Speicher 33.
• - Test der Mikroschalter 35 für die Konfiguration.
• Um die Testdiagnosen zu überprüfen, ist es notwendig, ein asynchrones Endgerät über den Bus C1 mit der digitalen bidirektionalen Schnittstelle 21 zu verbinden.
• E) Einstellmodi. Wenn die Ausrüstung in einen der Einstellmodi konfiguriert ist, liefert die Mikrosteuerung 31 für jedes der Datensignale eine kontinuierliche Frequenz.
• Bezüglich des Betriebsmodus entsprechend der Verbindung ist darauf hinzuweisen, dass der Adapter der Erfindung als Modem für eine Datenübertragung über ein Verteilungsnetz mit niedriger und mittlerer Spannung arbeiten kann, wodurch ein weiteres Modem ersetzt wird.
• Darüber hinaus kann es parallel zu einem Funksender oder einem Telefonleitungsmodem arbeiten.
• Der letzte Betriebsmodus entsprechend der Verbindung gestattet der Datenendgeräte-Ausrüstung, mit einer zweiten Fernsteuerungseinheit in zwei Stufen zu kommunizieren. Zwischen der ersten und der zweiten Fernsteuerungseinheit findet eine Übertragung über das Verteilungsnetz mit niedriger und mittlerer Spannung statt. Zum Kommunizieren mit der Datenendgeräte-Ausrüstung teilen sich die beiden Fernsteuerungseinheiten den Sender oder das Modem.
• Folglich ist es mittels der Erfindung möglich, analoge und digitale Signale über das Verteilungsnetz mit niedriger und mittlerer Spannung mittels Übertragungsausrüstungen zu übertragen, die nicht speziell für dieses Übertragungsmedium angepasst sind.

Claims (8)

1. Kommunikationsadapter zur Datenübertragung durch elektrische Verteilungsnetze mit niedriger und mittlerer Spannung zwischen einer Datenendgerät-Ausrüstung oder einer entfernten Fernsteuereinheit, die sich an einem Ende befindet, und einer weiteren Fernsteuereinheit oder ähnlichen Einheit, die sich am anderen Ende befindet, und dadurch gekennzeichnet,

dass sie eine Datenumwandlungseinrichtung (2) umfasst, die an einem Ende mit der Datenendgerät-Ausrüstung und am anderen Ende über eine bidirektionalen Bus (C3) mit einer Steuereinheit (3) verbunden ist und die für beide Übertragungsrichtungen die Signale auf einem analogen Bus (C2) umwandelt und anpasst oder das Signal auf einem digitalen Bus (C1) anpasst, die zwischen der Datenendgerät-Ausrüstung und der Steuereinheit (3) ausgetauscht werden;

dass die Steuereinheit (3) über einen zweiten bidirektionalen Bus (C6) mit einem Modem und einer Schnittstelle (4) für mittlere/niedrige Spannung verbunden ist und die zum elektrischen Verteilungsnetz mit mittlerer/niedriger Spannung zu übertragenden Datenpakete zusammensetzt und die von ihm her empfangenen Datenpakete auseinander nimmt; und

dass das Modem und die Schnittstelle (4) mit mittlerer/niedriger Spannung über Eingangs/Ausgangsanschlüsse (C7) mit dem elektrischen Verteilungsnetz mit mittlerer/niedriger Spannung verbunden ist.

2. Kommunikationsadapter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Datenumwandlungseinrichtung (2) umfasst:

eine bidirektionale digitale Schnittstelle (21) die über den digitalen Signalbus (C1) mit der Datenendgerät-Ausrüstung und über den ersten bidirektionalen Bus (C3) mit der Steuereinheit (3) verbunden ist, um die an seinen beiden Enden vorhandenen digitalen Signale physikalisch zu isolieren; und

eine bidirektionale analoge Schnittstelle (22), die über den analogen Signalbus (C2) mit der Datenendgerät-Ausrüstung und über einen dritten bidirektionalen Bus (C4) mit mindestens einem Modem (23, 24) verbunden ist, mit dem Ziel, die analogen Informationssignale, die auf dem dritten bidifektionalen Bus (C4) vorhanden sind, in digitale Signale auf, einem vierten bidirektionalen Bus (C5) umzuwandeln und umgekehrt, wobei dieser vierte bidirektionale Bus (C5) einen Teil des ersten bidirektionalen Busses (C3) bildet.

3. Kommunikationsadapter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die bidirektionale analoge Schnittstelle (22) umfasst:

Mittel zum Auswählen der Übertragungsrichtung an der entfernten Endgeräteeinheit (RLA), die ein Übertragungssteuersignal (RTSA) zur entfernten Endgeräteeinheit hin empfangen, das Teil des ersten bidirektionalen Busses (C3) bildet und das wiederum die Position eines offenen oder geschlossenen Kontakts als Angebe des Sende- oder Empfangszustandes und eines normalerweise offenen Kontaktes bestimmt, der sich schließt, wenn das Übertragungssteuersignal (RTSA) zur entfernten Endgeräteeinheit hin angibt, dass die Übertragung zu dieser Einheit hin geht;

einen ersten Verstärker (A1), der das zur entfernten Endgeräteeinheit hin zu sendende analoge Signal (TCM), das von irgendeinem der in der Datenumwandlungseinrichtung (2) eingeschlossenen Modems (23, 24) kommt, verstärkt;

einen ersten Übertrager (TF1), der das vom Ausgang des ersten Verstärkers (A1) kommende Signal empfängt und dessen Ausgang über ein Drähtepaar mit der entfernten Endgeräteeinheit verbunden ist; und

einen zweiten Übertrager (TF2), der das von der entfernten Endgeräteeinheit kommende Signal empfängt und dessen Ausgang mit dem Eingang eines zweiten Verstärkers (A2) verbunden ist, der das Signal an seinem Eingang verstärkt und an seinem Ausgang ein Signal (RCM) erzeugt, das zu jedem der in der Datenumwandlungseinrichtung (2) eingeschlossenen Modems (23, 24 gesendet wird.

4. Kommunikationsadapter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (3) umfasst:

eine Mikrosteuerung (31), die über einen Teil der Signale auf dem ersten bidirektionalen Bus (C3) mit der Datenumwandlungseinrichtung (2) und über einen Teil des zweiten bidirektionalen Busses (C6) mit dem Modem und der Schnittstelle (4) für mittlere/niedrige Spannung verbunden ist, die dazu dient die Steuerfunktionen der Steuereinheit (3) auszuführen;

ein ROM-Speichermodul (32), ein RAM-Speichermodul (33) und ein Modul (34) mit Eingabe/Ausgabe-Einheiten, die alle über einen fünften bidirektionalen Bus (C8) mit der Mikrosteuerung (31) verbunden sind; und

ein Funktionsauswahlmodul (35), das mit dem Modul (34) mit Eingabe/Ausgabe-Einheiten verbunden ist, zum Konfigurieren des Systems entsprechend den im ROM-Speichermodul (32) gespeicherten Betiebsmodi.

5. Kommunikationsadapter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Modem und die Schnittstelle (4) für mittlere/niedrige Spannung umfasst:

Mittel zum Auswählen der Übertragungsrichtung zum Verteilungsnetz hin (RLM), die ein Übertragungssteuersignal zum Verteilungsnetz hin (RTSM) empfangen und deren Ausgang einem Kontakt entspricht, der geschlossen ist, wenn über die Eingangs/Ausgangs-Anschlüsse (C7) eine Übertragung zum Verteilungsnetz hin vorgenommen wird;

einen Modulator (41), der das Übertragungssignal (TRSM) zum Verteilungsnetz hin, um den Modulator (41) zu aktivieren, und das zu sendende digitale Signal (TXM) empfängt, um einen Träger mit einer bestimmten Frequenz zu modulieren, wobei der Ausgangs des Modulators an einen dritten Verstärker (A3) angeschlossen ist, dessen Ausgang wiederum an einen dritten Kopplungsübertrager (TF3) angeschlossen ist, dessen Anschlüsse mit den Eingangs/Ausgangs-Anschlüssen (C7) des Kommunikationsadapters verbunden sind;

einen vierten Übertrager (TF4), der das auf den Eingangs/Ausgangs-Anschlüssen (C7) vorhandene Signal empfängt;

wenigstens einen Bandpassfilter (F1, F2), der das vom vierten Übertrager (TF4) kommende Ausgangssignal empfängt, wobei jeder auf eine der möglichen vorher definierten Betriebsfrequenzen des Modulators auf der Seite der entfernten Datenendgerät-Ausrüstung eingestellt ist; und

einen vierten Verstärker (A4), der das von irgendeinem der Bandpassfilter (F1, F2) kommende gefilterte Signal verstärkt und dessen Ausgabe zu einem Demodulator (42) gesendet wird, der das vom Verstärker (A4) kommende Signal demoduliert und das empfangene digitale Datensignal (RXM) von der entfernten Endgerät-Ausrüstung wiederherstellt.

6. Kommunikationsadapter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Modulator (41) eine Frequenzumtastungsmodulation, FSK, ausführt und der Modulator Signale der gleichen Art demoduliert.

7. Kommunikationsadapter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Datenübertragung mittels asynchron übertragener Datenpakete ausgeführt wird.

8. Kommunikationsadapter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Eingangs/Ausgangs-Anschlüsse (C7) über eine Kopplungseinrichtung mit dem Verteilungsnetz mit mittlerer/niedriger Spannung verbunden sind, um eine bessere Isolierung des elektrischen Verteilungsnetzes gegenüber dem Kommunikationsadapter zu erhalten.