DE4323144A1 - Drahtloses Informationsübertragungssystem - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein drahtloses Informationsübertra­ gungssystem gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Die grundsätzlichen Anforderungen an ein solches System sind erörtert in dem Beitrag "Funknetze im industriellen Umfeld" von W. Franz in atp Heft 2/1993, Seiten 65 f. Da­ nach weisen die dort so bezeichneten Funk-LANs vor allem Vorteile in örtlichen Netzen beschränkter Ausdehnung auf, in denen aufgrund der Umgebungsbedingungen die Verkabelung schwierig realisierbar ist bzw. in denen mit häufiger Um­ konfigurierung gerechnet werden muß. Wegen der in der Praxis gegebenen Betriebsbeschränkungen bei Infrarot- Übertragungsstrecken werden in jenem Beitrag praktisch ein­ satzfähige Produkte mit einer Übertragungsfrequenz im Giga­ hertz-Bereich angekündigt. Ein entsprechendes System, auf­ gebaut als PC-Steckkarte, bietet unterdessen die Deutsche Aerospace unter der Bezeichnung "MeshNet 2" an. Die Antenne ist dort über ein Kabel an den PC angeschlossen. Die Sende­ frequenz liegt bei 2,4 GHz, was wegen der eingeschränkten Ausbreitungsgegebenheiten in Räumen eine Informationsüber­ mittlung über verteilte Relaisstellen bedingt. Das ent­ spricht insoweit der Wirkungsweise des betriebsinternen Da­ tenfunksystemes "Altair" von Motorola (Blick durch die Wirtschaft, 03.02.1993), das mit 18 GHz sendet. Nachteilig bei solchen Mikrowellen-Übertragungssystemen ist aber stets, daß Reflexionserscheinungen in Gebäuden leicht zu phasenverschobenen Übertragungswegen und damit zu Si­ gnalauslöschungen führen können. Um diesen Nachteil zu überwinden, ist beim System "Altair" der hohe Aufwand einer Vielzahl von untereinander zu verkabelnden Sendern mit je­ weils einer Vielzahl von unterschiedlich ausgerichteten An­ tennen in den einzelnen Räumen vorgesehen. Es wird dann ständig durchgeprüft, über welchen der Sender und über wel­ che seiner Antennenkombinationen momentan optimale Übertra­ gungsverhältnisse zu einem bestimmten Empfänger vorliegen. Dabei fragt dieser Sender ständig seine Empfangsumgebung ab, um sicherzustellen, daß kein unbefugter Empfänger sich aufschaltet, wofür eine Identifizierinformation von allen Empfängern an die Sender übermittelt wird. Das bedeutet zu­ sätzlichen apparativen und Datenübertragungs-Aufwand und schränkt somit die Leistungsfähigkeit des Systems trotz größeren Hardware-Einsatzes entscheidend ein.

Demgegenüber liegt vorliegender Erfindung die Aufgabe zu­ grunde, ein preiswerter erstellbares und flexibler einsetz­ bares Funk-Informationsübertragungssystem zu schaffen.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß im wesentlichen durch die Auslegung nach dem Patentanspruch 1 gelöst.

Nach dieser Lösung ist ein kleines Funkmodul unmittelbar mit einer kleinen Stabantenne ausgestattet und über einen Stecker unmittelbar an eine genormte serielle Schnittstelle anschließbar, wie sie an jedem PC von außen zugänglich ist. Dieses Modul enthält alle Komponenten zum funkgerechten Co­ dieren und Senden sowie Empfangen und Decodieren von Daten­ paketen einschließlich eines Sende-Empfangs-Antennen-Um­ schalters, der aus dem Interface für die Schnittstelle ge­ steuert wird. Das Interface ist gegebenenfalls auch für die Normanpassung zum unmittelbaren Anstecken an eine Telekom- Faxdose ausgelegt. Der Sender arbeitet im UKW-Bereich und damit in einem Frequenzbereich, der vergleichsweise wenig durch Gebäudeteile abgeschattet wird und insbesondere nicht nennenswerte Reflexionseigenschaften mit der störenden Folge phasenverschobener Empfangskomponenten aufweist, weil Frequenzen dieser Größenordnung gewöhnliche Wände und Decken noch recht gut durchdringen. Der Empfänger ist zur Schonung der eingebauten Energiequelle normalerweise abge­ schaltet; er schaltet nur und erst ein, wenn gerade er von einem Sender durch Übermittlung einer Kennung als Adressat zur Entgegennahme eines Funk-Datenpaketes angesprochen wird.

Ein solches Funkmodul läßt sich in der Größenordnung einer größeren Streichholzschachtel realisieren. Er wird einfach an die miteinander kommunizierenden Geräte (Host-PC, User- PC, Peripherie-Gerät, stationäre oder mobile Datenquelle) angesteckt und ermöglicht damit sofort, je nach den Über­ tragungsgegebenheiten über mehrere hundert Meter hinweg, eine zuverlässige Datenübertragung im gebührenfrei nutzba­ ren Band des nicht-öffentlichen mobilen Funkbetriebes.

Die erwähnte Empfängereinschaltung durch die zugeordnete Kennung in der Funkinformation von einem für diese Informa­ tionsübertragung vorgesehenen Sender hat auch unabhängig vom Betriebsdatenfunk erfinderische Bedeutung, so etwa im Bereich der drahtlosen oder über das Haus-Stromnetz gekop­ pelten Sprechanlagen (wie Wechselsprechanlagen und Baby- Überwachungseinrichtungen), bei denen in der Praxis häufig ein Empfänger einen gar nicht zugeordneten aber aufgrund räumlicher oder elektrischer Nähe einstreuenden anderen Sender empfängt. Wenn dagegen der Empfänger für Reaktion nur auf eine vorgegebene Sender-Kennung ausgelegt ist, ist die lästige Störung überwunden, die in der Praxis häufig darauf beruht, daß ein Lautsprecher eine gar nicht interes­ sierende, fremde Nachricht abstrahlt.

Zusätzliche Alternativen und Weiterbildungen sowie weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Ansprüchen und, auch unter Berücksichtigung der Darlegungen in der nachgehefteten Zusammenfassung, aus nachstehender Beschreibung eines in der Zeichnung unter Be­ schränkung auf das Wesentliche stark abstrahiert und nicht maßstabsgerecht skizzierten bevorzugten Realisierungs- und Anwendungsbeispieles zur erfindungsgemäßen Lösung. Die ein­ zige Figur der Zeichnung zeigt symbolisch den Aufbau und Einsatz eines erfindungsgemäß ausgelegten LAN-Funkdatennet­ zes.

Das skizzierte Datennetz 11 wird über Funkmodule 12 für bi­ direktionale Datenübertragungs-Funkverbindungen 13 betrie­ ben. Die Funkmodule 12 sind jedes unmittelbar mit einer Sende-Empfangs-Antenne 14 und mit einer genormten seriellen Stecker-Schnittstelle 15 (vorzugsweise RS 232; oder TTL 485) ausgestattet. Jedes Funkmodul 12 enthält vor einem Sende-Empfangs-Antennenumschalter 16 einen UKW-Sender sehr beschränkter Sendeleistung (um 25 Milliwatt), der mit einer Bandbreite von etwa einem Megahertz im 15M-Band (433-434 MHz) arbeitet, also im postgebühren-freien Frequenzbereich des nicht-öffentlichen mobilen Sprechfunk- und Fernwirkver­ kehres. Mit dieser Auslegung lassen sich bidirektionale Übertragungsraten bis zu knapp 20 kBaud erzielen, wenn auf ein Kanalraster verzichtet wird, was für den Anwendungsfall eines Datennetzes 11 ohne weiteres möglich ist. Mit einem quarzstabilisierten Sender 17 ist eine Freifeldentfernung in der Größenordnung von 1 km zwischen zwei Funkmodulen 12 dieser Ausstattung überbrückbar, in einer preisgünstigeren Auslegung mit einem Oberflächenwellen-Filter immerhin etwa die Hälfte dieser Distanz. Entscheidend ist, daß die ver­ gleichsweise niedrige Sende-Frequenz bei der Ausbreitung in Gebäuden relativ wenig gedämpft und gespiegelt wird, so daß je nach den Baumaterialien eine Raum- oder Etagenüber­ brückung bis in die Größenordnung von 250 Metern realisier­ bar ist.

Die modulierte Sendefrequenz beinhaltet als Information den Datenstrom 18 und eine Kennung 19, die über eine Codier­ stufe 20 als Modulationsinformation 21 auf den Sender 17 bzw. vom Empfänger 22 als demodulierte Information 23 zur Decodierung auf eine Decodierstufe 20 übermittelt werden. Die Kennung 19 wird von einem Kennungsgeber 24 geliefert, der Bestandteil eines Zwischenspeichers 25 sein kann. Die serielle Informationsübertragung an die Schnittstelle 15 erfolgt über ein Interface 26 zur Aufnahme von auszusenden­ den Informationen über den Norm-Anschluß 3 und zur Abgabe von empfangenen Informationen über den Norm-Anschluß 2; außerdem liefert das Interface 26 im Funkmodul 12 eine Um­ schaltinformation 27 an den Antennenumschalter 16, um die Antenne 14 bei Eingang einer abzusetzenden Information so lange vom Empfänger 22 fort auf den Sender 17 umzuschalten.

Das Gerät, etwa einer Host-Server-PC 28, an das das Funkmo­ dul 12 mit seiner direkt angebauten Antenne 14 über die Steck-Schnittstelle 15 adaptiert ist, verfügt an seiner Schnittstelle 15 ebenfalls über ein Interface 26. Die In­ terfaces 26-26 steuern die wechselseitige Datenübernahme über den genormten Anschluß Nr. 6.

Gleiche Funkmodule 12 befinden sich etwa an einer Telekom- Telefax-Steckdose 29, an einem User-PC 30, an einem für multiplen Zugriff zentral aufgestellten Drucker 31, an ei­ nem manuellen Peripheriegerät 32, an einem Fahrzeug 33 und an einer stationären Datenerfassungsstation 34. Lediglich der direkte Anschluß an eine Telekom-Fax-Steckdose 35 be­ darf eines speziell angepaßten Interface zum Umsetzen des (ausgehenden oder eingehenden) Datenstromes unter Berück­ sichtigung des standardisierten Telefax-Protokolles.

Die Kennung 19 stellt zweckmäßigerweise eine Sender-Identi­ fikation dar. Um zu vermeiden, daß ein Funkmodul 12 über seinen Empfänger 22 Daten verarbeitet, die hier gar nicht benötigt werden, wird die demodulierte Empfangsinformation 23 nur dann zum Decodieren durchgeschaltet, wenn die emp­ fangene Information in Zusammenhang mit dem Datensatz auch eine zugeordnete Kennung 19 führt. Durch die Senderidenti­ fikation wird also eine Empfangsinformation nur dann wei­ terverarbeitet, wenn der vorgegebene "richtige" Sender 17 den aktuell aufnehmbaren Datenstrom liefert.

Claims (5)

1. Drahtloses Informationsübertragungssystem, gekennzeichnet durch mit Sender (17), Empfänger (22) und unmittelbar ange­ schlossener Antenne (14) ausgestattete Funkmodule (12), die eine unmittelbar steckbare genormte serielle Schnittstelle (15) zum externen Anschluß an einen PC (28, 30), an ein Peripheriegerät (32) und/oder an eine stationäre oder mobile Datenerfassungsstation (34) enthalten.

2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Funkmodule (12) mit Interfaces (26) zum direkten Anstecken an Telefax-Dosen (35) ausgestattet sind.

3. System nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Funkmodule (12) über ihre serielle Schnitt­ stelle (15) aufgenommene Daten nach funkgerechter Co­ dierung in Kombination mit einer Kennung (19) zum An­ sprechen der Empfänger (22) in bestimmten anderen Funkmodulen (12) im UKW-Frequenzbereich abstrahlen.

4. System insbesondere nach einem der vorangehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zusammen mit anderen Informationen drahtlos oder über Draht übermittelte Kennungen (19) die Empfänger (22) nur vorbestimmter Module (12) für die Demodula­ tion der Information einschalten.

5. System nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Sender (17) eine Sprech- oder Abhörstelle und der Empfänger (22) der gezielt angesprochene Lautspre­ cher für die übermittelte Sprachinformation ist.