EP0293627A1 - Funkübertragungsverfahren - Google Patents
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- EP0293627A1 EP0293627A1 EP88107275A EP88107275A EP0293627A1 EP 0293627 A1 EP0293627 A1 EP 0293627A1 EP 88107275 A EP88107275 A EP 88107275A EP 88107275 A EP88107275 A EP 88107275A EP 0293627 A1 EP0293627 A1 EP 0293627A1
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- G08—SIGNALLING
- G08B—SIGNALLING OR CALLING SYSTEMS; ORDER TELEGRAPHS; ALARM SYSTEMS
- G08B26/00—Alarm systems in which substations are interrogated in succession by a central station
- G08B26/007—Wireless interrogation
Definitions
- the invention relates to the field of radio technology.
- it relates to a radio transmission method for transmitting information between a control center and a plurality of external stations, the same radio frequencies being used for the transmission between the control center and each external station.
- Radio transmission methods of the type mentioned at the outset are frequently used in the operation of radio communications networks for which only one (simplex operation) or two (duplex operation) radio frequencies are made available because of the small number of subscribers (see, for example, Brown Boveri Mitt. 7 (1980), p. 415-418).
- the situation is different if the outstations are not operated radio stations, but autonomous, automatically working stations which are intended to transmit certain status reports to the control center.
- Do the outstations serve, for example, property protection, i.e. if they have the function of sending any alarm messages to the control center, as soon as an unauthorized change occurs to the monitored object, the problem arises of transmitting the alarms that may occur simultaneously at different outstations to the control center in a suitable manner with only one radio channel.
- the object is achieved in a radio transmission method of the type mentioned at the outset in that - all outdoor stations are switched off as long as they do not have any information to be transmitted to the control center; - An outdoor station is switched on automatically as soon as it receives such information; - The transmitters of the outstations are only keyed when the outstations are switched on and queried by the control center; - At certain times, all outstations are queried simultaneously by the head office in a sum query; - The control center polls the outdoor stations one after the other in a polling cycle, if at least one of the outdoor stations was switched on during the previous total poll and keyed its transmitter in response; and - Those outstations that were switched on at the start of the query cycle are switched off again after their information has been sent to the control center.
- the essence of the invention is to carry out a polling of the outstations, which is divided into a short summing poll and a longer polling cycle, the longer polling cycle only being started when the previous summing poll has shown that at least one of the outstations has to transmit information and the outdoor stations are only put into an operational state suitable for transmission if information has actually been obtained.
- each outdoor station comprises a transmitting part, a receiving part and a data part, the supply of which is switched off when the external station is switched off.
- the radio transmission system to which the invention relates is shown schematically in FIG. 1. It comprises a center 1 and a number of spatially distributed outdoor stations S1,..., Sn.
- Both the central station 1 and the outdoor stations S1,..., Sn have transmission and reception options via one or two radio frequencies, which are used for all radio connections between an outdoor station tion and the center 1 are the same (the radio connections are indicated in Fig. 1 by double arrows).
- the outstations S1, .., Sn are cyclically, i.e. queried one after the other by the head office.
- the timing diagram of such an exemplary query cycle AZ is shown in FIG. 2.
- FIG. 2 shows those time periods on different time axes arranged one below the other in the form of rectangles, in which the transmitters of the control center 1 (upper time axis) and of the various external stations S1, .., Sn (other time axes) are keyed (transmitter keying ST) .
- the exchange of information INF between the control center 1 and the outstations S1,..., Sn is marked for each existing radio connection by corresponding vertical arrows.
- the transmitter of the control center 1 is first keyed. After a period of time which is reserved for modem synchronization MS, a suitably addressed individual query A1 is sent as information to the first outdoor station S1.
- the outdoor station S1 If the outdoor station S1 is switched on, it receives the individual query A1, then answers its transmitter as a response and transmits the information it has received to the control center 1, which in this time period leaves its transmitter switched off.
- the outdoor station S1 unlike in FIG. 2, is not switched on, it cannot receive the individual query A1, does not scan its transmitter and therefore does not give a response to the central station 1.
- control center 1 After the time period reserved for the response from the outdoor station S1, the control center 1 sends out the second individual query A2, which is directed to the outdoor station S2. Again, a response depends on whether outdoor station S2 is switched on or not.
- the information INF transmitted by them to the central station 1 essentially contains alarm messages.
- n 120, i.e. 120 outdoor stations S1, .., Sn are assigned to control center 1, each outdoor station being able to transmit up to 8 different alarm messages.
- n 120, i.e. 120 outdoor stations S1, .., Sn are assigned to control center 1, each outdoor station being able to transmit up to 8 different alarm messages.
- a cycle time of approximately 17 s is achieved for a query cycle.
- the transfer of information can e.g. using frequency modulation (FSK).
- the polling cycle AZ which is important for only one radio channel, is comparatively long Takes time. This is particularly noticeable when such a query cycle AZ is started and run through without any information UNF to be transmitted to the central station 1 being generated at any outdoor station S1,... Sn.
- a polling cycle AZ is only run through in the method according to the invention if, in a previous, much shorter total polling SA (FIG. 3), in which all of the outstations S1,..., Sn simultaneously (summarily) be queried, it has been determined that information has arisen at at least one outdoor station.
- control center 1 now carries out a total interrogation SA, i.e. interrogates all outstations simultaneously with a single interrogation, all switched on external stations, including the outstation S21, receive this interrogation and respond at the same time with a short transmitter keying ST (fifth time axis in Fig. 3).
- the control center 1 detects the frequency transmitted by the keyed external stations (frequency detection FD on the first time axis in FIG. 3) and now, despite the interferences occurring with several keyed external stations, knows that information has been obtained in at least one external station.
- the described method has the advantage that the main parts of the outstations are only switched on and consume energy when an information (alarm) is necessary, that transmission power is only given when information is actually being transmitted, and that the relatively long polling cycle is only carried out if it is certain that information has been obtained at some outstation.
- the outstations can be switched on by appropriate alarm contacts, which are connected to the object to be protected.
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Abstract
Bei einem Funkübertragungsverfahren zur Uebermittlung von Informationen zwischen einer Zentrale (1) und einer Mehrzahl von Aussenstationen (S1,..,Sn), bei dem nur ein Funkkanal zur Verfügung steht, wird die Information (INF) von den Aussenstationen (S1,..,Sn) zu der Zentrale (1) durch eine Abfrage übermittelt. Die Abfrage teilt sich auf in eine kurze Summenabfrage (SA), bei der festgestellt wird, ob überhaupt bei irgendeiner Aussenstation (S1,..,Sn) eine Information (INF) vorliegt, und einen vergleichsweise langen Abfragezyklus (AZ), in dem die Aussenstationen (S1,..,Sn) zeitlich getrennt nacheinander abgefragt werden.
Description
- Die Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Funktechnik. Sie betrifft insbesondere ein Funkübertragungsverfahren zur Uebermittlung von Informationen zwischen einer Zentrale und einer Mehrzahl von Aussenstationen, wobei für die Uebertragung zwischen der Zentrale und jeder Aussenstation jeweils dieselben Funkfrequenzen verwendet werden.
- Funkübertragungsverfahren der eingangs genannten Art werden häufig beim Betrieb von Sprechfunknetzen verwendet, für die wegen der geringen Anzahl von Teilnehmern nur eine (Simplexbetrieb) oder zwei (Duplexbetrieb) Funkfrequenzen zur Verfügung gestellt werden (siehe z.B. Brown Boveri Mitt. 7 (1980), S. 415-418).
- Bei solchen Sprechfunknetzen ist zu einer bestimmten Zeit nur jeweils eine Funkverbindung zwischen der Zentrale und einer der Aussenstationen möglich. Die Zuteilung des einzigen Funkkanals erfolgt dabei entweder von der Zentrale aus durch Anrufen einer bestimmten Aussenstation, oder von einer der Aussenstationen durch Anrufen der Zentrale, vorausgesetzt, dass der Funkkanal noch frei ist.
- Da in den Aussenstationen üblicherweise Bedienpersonal vorhanden ist, kann die Funkverbindung jederzeit gezielt hergestellt werden, sobald Informationen zwischen der Zentrale und einer Aussenstation ausgetauscht werden sollen. Damit ist sichergestellt, dass sowohl die Aussenstationen energiesparend betrieben werden, als auch die Funkverbindung nur zu den Zeiten besteht, in denen tatsächlich Information übertragen wird.
- Anders liegt der Fall, wenn es sich bei den Aussenstationen nicht um bediente Sprechfunkstellen handelt, sondern um autonome, automatisch arbeitende Stationen, die bestimmte Zustandsmeldungen an die Zentrale übermitteln sollen.
- Dienen die Aussenstationen beispielsweise dem Objektschutz, d.h. haben sie die Funktion, irgendwelche Alarmmeldungen an die Zentrale abzusetzen, sobald an dem überwachten Objekt eine nicht zulässige Aenderung eintritt, ergibt sich das Problem, bei nur einem Funkkanal die möglicherweise bei verschiedenen Aussenstationen gleichzeitig auftretenden Alarme in geeigneter Weise an die Zentrale zu übermitteln.
- Da die Alarme darüberhinaus während der gesamten Betriebszeit eines solchen Systems nur selten auftreten, wäre es wünschenswert, die Aussenstationen nur dann zur Funkübertragung heranzuziehen, wenn tatsächlich eine Alarmmeldung übermittelt werden muss, um den Energieverbrauch (der z.B. durch Solarzellen gedeckt wird) zu minimieren und eine unnötige Belegung des Funkkanals zu vermeiden.
- Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Funkübertragungsverfahren zu schaffen, welches bei autonomen, automatisch arbeitenden Aussenstationen die Belegung des Funkkanals auf einen minimalen Zeitraum reduziert und gleichzeitig einen energiesparenden Betrieb der Aussenstationen ermöglicht.
- Die Aufgabe wird bei einem Funkübertragungsverfahren der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass
- alle Aussenstationen ausgeschaltet sind, solange bei ihnen keine an die Zentrale zu übermittelnden Informationen anfallen;
- eine Aussenstation selbsttätig eingeschaltet wird, sobald eine solche Information bei ihr anfällt;
- die Sender der Aussenstationen jeweils nur getastet werden, wenn die Aussenstationen eingeschaltet sind und von der Zentrale abgefragt werden;
- zu bestimmten Zeiten in einer Summenabfrage alle Aussenstationen von der Zentrale gleichzeitig abgefragt werden;
- die Zentrale in einem Abfragezyklus die Aussenstationen zeitlich getrennt nacheinander abfragt, wenn bei der vorangegangenen Summenabfrage wenigstens eine der Aussenstationen eingeschaltet war und als Antwort ihren Sender getastet hat; und
- diejenigen Aussenstationen, welche bei Beginn des Abfragezyklus eingeschaltet waren, nach dem Absetzen ihrer Information an die Zentrale wieder ausgeschaltet werden. - Der Kern der Erfindung besteht darin, eine Abfrage der Aussenstationen durchzuführen, die sich aufteilt in eine zeitlich kurze Summenabfrage und einem längeren Abfragezyklus, wobei der längere Abfragezyklus nur dann gestartet wird, wenn die vorangegangene Summenabfrage ergeben hat, dass wenigstens eine der Aussenstationen Informationen zu übermitteln hat, und wobei die Aussenstationen nur dann in einen für die Uebertragung geeigneten Betriebszustand versetzt werden, wenn tatsächlich Informationen angefallen sind.
- Gemäss einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung umfasst jede Aussenstation einen Sendeteil, einen Empfangsteil und einen Datenteil, deren Speisung im ausgeschalteten Zustand der Aussenstation abgeschaltet ist.
- Weitere Ausführungsbeispiele ergeben sich aus den Unteransprüchen.
- Die Erfindung soll nun nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen im Zusammenhang mit der Zeichnung näher erläutert werden. Es zeigen:
- Fig. 1 den schematischen Aufbau eines Funkübertragungssystems, wie es beim erfindungsgemässen Verfahren Verwendung findet;
- Fig. 2 das Zeitschema eines Abfragezyklus gemäss einem Ausführungsbeispiel der Erfindung; und
- Fig. 3 das Zeitschema für die Abfolge von Summenabfrage und Abfragezyklus am Beispiel einer ausgewählten Aussenstation.
- Das Funkübertragungssystem, auf welches sich die Erfindung bezieht, ist schematisch in Fig. 1 dargestellt. Es umfasst eine Zentrale 1 und eine Anzahl von räumlich verteilten Aussenstationen S1,..,Sn.
- Sowohl die Zentrale 1 als auch die Aussenstationen S1,..,Sn haben Sende- und Empfangsmöglichkeiten über eine oder zwei Funkfrequenzen, welche für alle Funkverbindungen zwischen einer Aussensta tion und der Zentrale 1 gleich sind (die Funkverbindungen sind in Fig. 1 durch Doppelpfeile angedeutet).
- Da für jede Funkverbindung zwischen einer Aussenstation S1,..,Sn und der Zentrale 1 derselbe Funkkanal verwendet wird, können gegenseitige Störungen bei der Uebermittlung von Informationen von den Aussenstationen S1,..,Sn zu der Zentrale 1 nur vermieden werden, wenn nicht zwei Aussenstationen gleichzeitig ihre Sender tasten.
- Aus diesem Grund werden, wenn Anlass dazu besteht, die Aussenstationen S1,..,Sn zyklisch, d.h. zeitlich getrennt nacheinander von der Zentrale abgefragt. Das Zeitschema eines solchen beispielhaften Abfragezyklus AZ ist in Fig. 2 wiedergegeben.
- In der Fig. 2 sind auf verschiedenen untereinander angeordneten Zeitachsen in Form von Rechtecken diejenigen Zeitperioden dargestellt, in denen die Sender der Zentrale 1 (obere Zeitachse) und der verschiedenen Aussenstationen S1,..,Sn (übrige Zeitachsen) getastet werden (Sendertastung ST). Der Austausch von Informationen INF zwischen der Zentrale 1 und den Aussenstationen S1,..,Sn ist für jede bestehende Funkverbindung durch entsprechende vertikale Pfeile markiert.
- Zu Beginn des Abfragezyklus AZ wird zunächst der Sender der Zentrale 1 getastet. Nach einem Zeitabschnitt, welcher einer Modemsynchronisation MS vorbehalten ist, wird eine geeignet adressierte Einzelabfrage A1 als Information an die erste Aussenstation S1 abgesendet.
- Ob diese Einzelabfrage A1 von der abgefragten Aussenstation S1 tatsächlich empfangen und beantwortet wird, hängt nun davon ab, ob diese Aussenstation zum Zeitpunkt der an sie gerichteten Einzelabfrage überhaupt eingeschaltet ist (im Beispiel der Fig. 2 ist angenommen, dass alle dargestellten Aussenstationen S1, S2 und Sn eingeschaltet sind).
- Ist die Aussenstation S1 eingeschaltet, empfängt sie die Einzelabfrage A1, tastet dann als Antwort ihren Sender und übermittelt die bei ihr angefallenen Informationen INF an die Zentrale 1, die in dieser Zeitspanne ihren Sender abgeschaltet lässt.
- Ist die Aussenstation S1, anders als in Fig. 2, nicht eingeschaltet, kann sie die Einzelabfrage A1 nicht empfangen, tastet ihren Sender nicht und gibt damit auch keine Antwort an die Zentrale 1.
- Nach der für die Antwort der Aussenstation S1 vorbehaltenen Zeitspanne sendet die Zentrale 1 die zweite Einzelabfrage A2 aus, die sich an die Aussenstation S2 richtet. Auch hier hängt eine Antwort wieder davon ab, ob die Aussenstation S2 eingeschaltet ist oder nicht.
- Auf die beschriebene Weise werden innerhalb des Abfragezyklus AZ nacheinander sämtliche Aussenstation S1,..,Sn durch entsprechende Einzelabfragen A1,..,An abgefragt.
- Sind die Aussenstationen S1,..,Sn gemäss einem bevorzugten Ausführungsbeispiel zum Objektschutz eingesetzt, enthalten die von ihnen zur Zentrale 1 übermittelten Informationen INF im wesentlichen Alarmmeldungen.
- Als Beispiel sei angenommen, dass n = 120 sei, d.h. 120 Aussenstationen S1,..,Sn der Zentrale 1 zugeordnet seien, wobei jede Aussenstation bis zu 8 verschiedene Alarmmeldungen übermitteln kann. Bei einer Uebertragungsgeschwindigkeit von 300 Baud ergeben sich Tastperioden in den Aussenstationen von jeweils 100 ms Länge, auf Seiten der Zentrale 1 von jeweils 35 ms Länge (pro Einzelabfrage), wobei für die erste Tastperiode mit der Modemsynchronisation MS etwa 300 ms zu veranschlagen sind. Man erreicht bei diesen Vorgaben eine Zykluszeit für einen Abfragezyklus von etwa 17 s. Die Uebertragung der Informationen kann dabei z.B. mittels Frequenzmodulation (FSK) erfolgen.
- Aus dem o.g. Beispiel ist zu ersehen, dass der bei nur einem Funkkanal wichtige Abfragezyklus AZ vergleichsweise eine lange Zeit in Anspruch nimmt. Dies macht sich besonders dann negativ bemerkbar, wenn ein solcher Abfragezyklus AZ gestartet und durchlaufen wird, ohne dass bei irgendeiner Aussenstation S1,..,Sn eine an die Zentrale 1 zu übermittelnde Information UNF angefallen ist.
- Um solche nutzlosen und zeitraubenden Abfragezyklen zu vermeiden, wird beim erfindungsgemässen Verfahren ein Abfragezyklus AZ nur dann durchlaufen, wenn in einer vorangegangenen, sehr viel kürzeren Summenabfrage SA (Fig. 3), bei der alle Aussenstationen S1,..,Sn gleichzeitig (summarisch) abgefragt werden, festgestellt worden ist, dass bei wenigstens einer Aussenstation eine Information angefallen ist.
- Am Zeitschema der Fig. 3, bei dem beispielhaft die Aussenstation S21 herausgegriffen worden ist, kann die Abfolge von Summenabfrage SA und Abfragezyklus AZ wie folgt erläutert werden:
- Wenn bei keiner der Aussenstationen S1,..,Sn eine zu übermittelnde Information INF vorliegt, sind alle Aussenstationen S1,..,Sn ausgeschaltet. Bei Aussenstationen mit einem Sendeteil, einem Empfangsteil und einem Datenteil geschieht die vorzugsweise dadurch, dass die Speisung dieser Teile abgeschaltet ist.
- Fällt nun irgendwann bei wenigstens einer der Aussenstationen S1,..,Sn (im Beispiel der Fig. 3 der Aussenstation S21) eine Information, z.B. in Form eines Alarmes AL, an (dritte Zeitachse in Fig. 3), wird die Speisung SP der og. Teile dieser Station und damit die Station selbst eingeschaltet (vierte Zeitachse in Fig. 3).
- Wenn nun die Zentrale 1 zu einem späteren Zeitpunkt eine Summenabfrage SA durchführt, d.h. alle Aussenstationen gleichzeitig mit einer einzigen Abfrage abfragt, empfangen alle eingeschaltetet Aussenstationen, darunter auch die Aussenstation S21 diese Abfrage und antworten gleichzeitig mit einer kurzen Sendertastung ST (fünfte Zeitachse in Fig. 3).
- Die Zentrale 1 detektiert die von den getasteten Aussenstationen gesendete Frequenz (Frequenzdetektion FD auf der ersten Zeitachse in Fig. 3) und weiss nun trotz der bei mehreren getasteten Aussenstationen auftretenden Interferenzen, dass bei wenigstens einer Aussenstation eine Information angefallen ist.
- Sie startet dann für die eigentliche Informationsübertragung einen Abfragezyklus AZ gemäss Fig. 2 (zweite Zeitachse in Fig. 3), in dessen Verlauf irgendwann die Einzelabfrage A21 an die Aussenstation 21 gerichtet wird. Die Aussenstation übermittelt auf diese Einzelabfrage hin ihre Information INF an die Zentrale 1 (letzte Zeitachse in Fig. 3) und schaltet sich dann selbständig wieder aus.
- Das beschriebene Verfahren hat den Vorteil, dass die Aussenstationen mit ihren wesentlichen Teilen nur dann eingeschaltet werden und Energie verbrauchen, wenn eine anfallende Information (Alarm) dies notwendig macht, dass insbesondere nur dann Sendeleistung abgegeben wird, wenn tatsächlich Informationen übermittelt werden, und dass der relativ lange Abfragezyklus nur dann durchgeführt wird, wenn sicher ist, dass an irgendeiner Aussenstation eine Information angefallen ist.
- Für den speziellen Anwendungsfall des Objektschutzes können die Aussenstationen durch entsprechende Alarmkontakte eingeschaltet werden, welche mit dem zu schützenden Objekt in Verbindung stehen.
Claims (4)
1. Funkübertragungsverfahren zur Uebermittlung von Informationen zwischen einer Zentrale (1) und einer Mehrzahl von Aussenstationen (S1,..,Sn), wobei für die Uebertragung zwischen der Zentrale (1) und jeder Aussenstation (S1,..,Sn) jeweils dieselben Funkfrequenzen verwendet werden, dadurch gekennzeichnet, dass
a) alle Aussenstationen (S1,..,Sn) ausgeschaltet sind, solange bei ihnen keine an die Zentrale (1) zu übermittelnden Informationen anfallen;
b) eine Aussenstation (S1,..,Sn) selbsttätig eingeschaltet wird, sobald eine solche Information bei ihr anfällt;
c) die Sender der Aussenstationen (S1,..,Sn) jeweils nur getastet werden, wenn die Aussenstationen (S1,..,Sn) eingeschaltet sind und von der Zentrale (1) abgefragt werden;
d) zu bestimmten Zeiten in einer Summenabfrage (SA) alle Aussenstationen (S1,..,Sn) von der Zentrale (1) gleichzeitig abgefragt werden;
e) die Zentrale (1) in einem Abfragezyklus (AZ) die Aussenstationen (S1,..,Sn) zeitlich getrennt nacheinander abfragt, wenn bei der vorangegangenen Summenabfrage (SA) wenigstens eine der Aussenstationen (S1,..,Sn) eingeschaltet war und als Antwort ihren Sender getastet hat; und
f) diejenigen Aussenstationen, welche bei Beginn des Abfragezyklus (AZ) eingeschaltet waren, nach dem Absetzen ihrer Information an die Zentrale (1) wieder ausgeschaltet werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass
a) die Zentrale (1) innerhalb eines Abfragezyklus (AZ) nacheinander eine Anzahl von Einzelabfragen (A1,..,An) absetzt, welche der Anzahl der Aussenstationen (S1,..,Sn) entspricht;
b) jeder Aussenstation (S1,..,Sn) eine Einzelabfrage (A1,..,An) zugeordnet ist; und
c) jede Aussenstation, die eingeschaltet ist, und an die eine Einzelabfrage gerichtet ist, ihre Information an die Zentrale (1) absetzt, bevor die nächste Einzelabfrage an die nächste Aussenstation gerichtet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass
a) jede Aussenstation (S1,..,Sn) einen Sendeteil, einen Empfangsteil und einen Datenteil umfasst; und
b) die Speisung dieser Teile im ausgeschalteten Zustand der Aussenstation (S1,..,Sn) abgeschaltet ist.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass
a) die Aussenstationen (S1,..,Sn) für den Objektschutz eingesetzt werden;
b) die an die Zentrale (1) zu übermittelnden Informationen aus Alarmmeldungen bestehen; und
c) die Aussenstationen (S1,..,Sn) durch Alarmkontakte eingeschaltet werden, welche mit dem zu schützenden Objekt in Verbindung stehen.
Applications Claiming Priority (2)
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CH1926/87 | 1987-05-19 |
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EP88107275A Withdrawn EP0293627A1 (de) | 1987-05-19 | 1988-05-06 | Funkübertragungsverfahren |
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