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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein lokales Netzwerk. Insbesondere
betrifft die Erfindung ein lokales Datenübertragungsnetzwerk gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 1, sowie einen entsprechenden Koppler zum Ein- und
Auskoppeln von Daten gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 5.
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Lokale
Netzwerke, wie beispielsweise der Europäische Installationsbus (EIB)
werden immer öfters
eingesetzt, um in einem Gebäude
verschiedenste Geräte
miteinander zu verbinden. So werden über das lokale Netzwerk Geräte, wie
beispielsweise die Heizung oder die Beleuchtung, aber auch Sensoren, wie
beispielsweise Bewegungsmelder entsprechend mit Spannung versorgt.
Gleichzeitig werden über
das selbe Netzwerk Daten, wie beispielsweise Steuerdaten oder Messdaten,
zwischen den einzelnen Geräten übertragen.
Dazu werden die Daten und die Spannungsversorgung üblicherweise über das
gleiche Leitungspaar übertragen.
Die Datensignale sind auf die Spannungsversorgung aufmoduliert.
Somit können
praktisch an jedem Ort im Gebäude
Geräte installiert
und miteinander vernetzt werden. Dazu sind geeignete Koppler vorgesehen,
die an jeder Stelle des Netzwerkes angebracht werden können, um
ein anzuschließendes
Gerät mit
der elektrischen Energie und den Datensignalen zu verbinden.
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Die
Datenübertragung über elektrische
Busleitungen ist aber anfällig
gegenüber
externen Störungen
und kann somit beeinträchtigt
werden. Um solche Beeinträchtigungen
zu vermeiden, ist aus der
DE
36 22 824 A1 bekannt, elektrische Busleitungen durch Lichtwellenleiter
zu ersetzen. Die Übertragung der
Da ten erfolgt hier in einem so genannten Ringnetzwerk, bei dem mehrere
Koppler in Serie an verschiedenen Orten mit dem Lichtwellenleiter
verbunden sind. Durch entsprechende Adressierung der Koppler werden
die Daten dann zwischen verschiedenen Kopplern übertragen.
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Elektrische
Busleitungen weisen im Allgemeinen aber auch nur eine geringe Bandbreite
für die Datenübertragung
auf. Um auch hohe Datenraten, wie beispielsweise Videodaten, in
einem Gebäude
zu übertragen,
ist auch aus der
DE
202 18 646 U1 bekannt, die in einem lokalen Netzwerk vorhandene elektrische
Busleitung durch einen Lichtwellenleiter zu ersetzen. Entsprechende
Koppler, die das anzuschließende
Gerät mit
den im lokalen Netzwerk vorhandenen elektrischen Netzleitungen und
Lichtwellenleitern verbinden, sind aus der
DE 202 16 213 U1 bekannt.
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Sowohl
die als EIB- Installationsbus bekannte Lösung als auch das aus
DE 202 18 646 U1 bekannte
lokale Netzwerk aus Netzleitungen und Lichtwellenleiter haben zwar
den Vorteil, dass über
entsprechende Koppler an jeder beliebigen Stelle des Netzwerkes
Geräte
mit dem lokalen Netzwerk verbunden werden können. Es besteht aber der Nachteil,
dass die über
die Netzleitungen übertragene Netzspannung
keine Schutzkleinspannung ist. Dadurch sollten Modifikationen, wie
beispielsweise das Anbringen von zusätzlichen Kopplern oder das
Austauschen von Kopplern nur von entsprechenden Fachkräften durchgeführt werden.
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Solche
aus dem Stand der Technik bekannte lokale Netzwerke sind somit zwar
flexibel in ihrem Aufbau, aber nicht einfach in der Handhabung von Modifikationen.
Das bedeutet, Anpassungen des lokalen Netzwerkes an die Bedürfnisse
eines Nutzers können
nicht ohne weiteres von dem Nutzer durchgeführt werden. Insbesondere bei
lokalen Netzwerken, die heute immer öfters eingesetzt werden, um
Daten mit hohen Datenraten lokal zwischen verschiedenen Geräten zu übertragen,
wird der Nutzer dann in der Flexibilität, solch ein lokales Datenübertragungsnetzwerk
nach seinen Bedürfnissen
zu nutzen, eingeschränkt.
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist deshalb, ein lokales Datenübertragungsnetzwerk
und einen entsprechenden Koppler bereitzustellen, die eine flexible
und einfache Handhabung ermöglichen.
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Diese
Aufgabe wird gelöst
durch das lokale Datenübertragungsnetzwerk
mit den Merkmalen des Anspruchs 1, sowie durch den Koppler mit den
Merkmalen des Anspruchs 5.
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Dadurch,
dass in einem lokalen Datenübertragungsnetzwerk
neben dem Lichtwellenleiter zur Datenübertragung eine elektrische
Busleitung vorgesehen ist, über
die eine Schutzkleinspannung übertragen
wird, und diese der Betriebsspannung der angeschlossenen Kopplern
entspricht, kann an jeder beliebigen Stelle des lokalen Datenübertragungsnetzwerkes
ein Koppler zum Ein- und Auskoppeln von Daten aus dem lokalen Datenübertragungsnetzwerk
vorgesehen werden und gleichzeitig die übertragene Schutzkleinspannung
dazu benutzt werden, den Koppler mit der notwendigen Betriebsspannung zu
versorgen. Da an jeder Stelle des lokalen Datenübertragungsnetzwerkes sowohl
die Daten als auch die Betriebsspannung für den Koppler direkt abgegriffen
werden können,
lässt sich
das lokale Datenübertragungsnetzwerk,
insbesondere für
die Übertragung
von hohen Datenraten, sehr flexibel auf die Bedürfnisse eines Nutzers anpassen.
Da somit an jeder Stelle des lokalen Datenübertra gungsnetzwerkes Koppler
installiert werden können,
erhöht
die vorliegende Erfindung insbesondere die Flexibilität bei der Gebäudeinstallation.
Geräte,
wie beispielsweise ein Telefon, einen Personal Computer oder nur
einer Tastatur zur Eingabe von Daten, können somit an beliebigen Orten
im Gebäude über die
Koppler an das lokale Datenübertragungsnetzwerk
angeschlossen werden und Daten mit anderen am lokalen Datenübertragungsnetzwerk
angeschlossenen Geräten austauschen.
Zudem entfallen mit der vorliegenden Erfindung die an den Kopplern
notwendigen Spannungswandler wie beispielsweise Transformatoren zum
Transformieren der Netzspannung von 230 V auf die Betriebsspannung
der Komponenten des Kopplers, die aber notwendig wären, wenn,
wie aus dem Stand der Technik bekannt, über das Netzwerk eine Netzspannung übertragen
würde.
Zudem kann nun die Installation, wie beispielsweise das Austauschen
oder Anbringen von neuen Kopplern am lokalen Datenübertragungsnetzwerk,
auch von einem Laien durchgeführt
werden, da gemäß der vorliegenden
Erfindung im gesamten lokalen Datenübertragungsnetzwerk und an
den Kopplern nur eine Schutzkleinspannung vorliegt. Schutzkleinspannungen
sind insbesondere Gleichspannungen unter 60V und Wechselspannungen
unter 42V. Der aufgrund der Schutzkleinspannung erhöhte Schutzpegel
im lokalen Datenübertragungsnetzwerk
macht damit Modifikationen des lokalen Datenübertragungsnetzwerkes und insbesondere
die Installation von Kopplern für
den Nutzer ungefährlicher.
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Dadurch,
dass die Koppler gemäß der vorliegenden
Erfindung elektrische Anschlüsse
aufweisen, an denen die über
die elektrische Busleitung übertragene
Schutzkleinspannung bereitsteht, wenn der Koppler mit der elektrischen
Busleitung verbunden ist und die Schutzkleinspannung der Betriebsspannung des
Kopplers entspricht, können
die Koppler an jeder beliebigen Stelle des lokalen Datenübertragungsnetzwerkes
ange bracht und mit Spannung versorgt werden und Daten über den
Lichtwellenleiter ein- und auskoppeln.
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Werden über die
elektrische Busleitung zusätzlich
Daten übertragen
und stehen diese an den elektrischen Anschlusselementen bereit,
können
im lokalen Datenübertragungsnetzwerk
gleichzeitig Daten über
den Lichtwellenleiter und über
die elektrische Busleitung übertragen
werden. Dies erhöht
den Datendurchsatz der zu übertragenden
Daten im lokalen Datenübertragungsnetzwerk.
Insbesondere werden im Lichtwellenleiter die Daten, wie beispielsweise
für Videoanwendungen,
notwendig, mit hoher Bandbreite übertragen
und in der elektrischen Busleitung die Daten, wie beispielsweise
Steuerdaten, mit geringer Bandbreite übertragen.
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Je
nachdem, ob und welches Gerät über einen
Koppler mit dem lokalen Datenübertragungsnetzwerk
verbunden werden soll, muss der Koppler gegebenenfalls eine weitere
Schnittstelle aufweisen, an der die im lokalen Datenübertragungsnetzwerk übertragenen
Daten bereitstehen. Über
diese Schnittstelle kann dann das, an den Koppler angeschlossene
Gerät auch
Daten in das lokale Datenübertragungsnetzwerk
einkoppeln. Zusätzlich
kann die Schnittstelle so ausgebildet sein, dass an ihr auch die
Schutzkleinspannung bereitsteht, so dass ein anzuschließendes Gerät, dessen
Betriebsspannung der Schutzkleinspannung entspricht, auch über das lokale
Datenübertragungsnetzwerk
mit Spannung versorgt werden kann.
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Die
Koppler weisen neben den elektrischen Anschlüssen zumindest einen Lichtwellenleiteranschluss
auf, um den Koppler mit dem Lichtwellenleiter des lokalen Datenübertragungsnetzwerkes
zu verbinden. Um die Kompatibilität der Koppler untereinander
zu gewährleisten,
müssen
Koppler bereitstehen, die zwar glei che Lichtwellenleiteranschlüsse und
elektrische Anschlüsse
aufweisen, aber für
die verschiedenen anzuschließenden
Geräte
unterschiedliche Schnittstellen aufweisen. So können Koppler vorgesehen sei,
die als Schnittstelle beispielsweise eine serielle Schnittstelle
oder auch eine so genannte USB Schnittstelle aufweisen, um einen PC
anzuschließen.
Damit können
die Geräte über diese
Schnittstelle mit dem lokalen Datenübertragungsnetzwerk verbunden
werden, ohne dass an den Geräten
selbst spezielle Stecker erforderlich sind. Je nach Art des anzuschließenden Gerätes muss
der Nutzer dann nur noch den vorhandenen Koppler durch einen entsprechenden
Koppler für
dieses Gerät
ersetzen, indem er die Lichtwellenleiter und die Busleitung von
den entsprechenden Anschlüssen
des vorhandenen Kopplers löst
und den neuen Koppler mit den Lichtwellenleitern und der Busleitung
verbindet. Entsprechend können
Koppler, an denen bisher ein Gerät
angeschlossen war, aber auch einfach durch solche Koppler, wie beispielsweise
so genannte Repeater, ersetzt werden, die nur die im Lichtwellenleiter übertragenen
Daten verstärken.
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Weitere
vorteilhafte Ausführungen
und bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu
entnehmen.
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Die
Erfindung sowie vorteilhafte Ausführungen derselben werden im
Weiteren anhand der nachfolgenden Figuren näher beschrieben. Es zeigen:
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1 ein lokales Datenübertragungsnetzwerk,
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2 eine erste Ausführungsform
eines Kopplers,
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3 eine zweite Ausführungsform
eines Kopplers.
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1 zeigt eine mögliche Struktur
eines lokalen Datenübertragungsnetzwerkes
N. Mehrere Koppler, wie beispielsweise K1, K2, K3, usw. sind über das
lokale Datenübertragungsnetzwerk
N miteinander verbunden. Eine Anzahl von Kopplern K1 ist dabei als
so genannte Sternkoppler ausgebildet. An einem der Koppler K1 ist
ein ISDN Telefoneinspeisegerät
G1 angeschlossen. An einem weiteren Koppler K2 ist ein Personal
Computer als Gerät
G2 angeschlossen. Weitere Koppler K3 sind als so genannte Repeater
ausgebildet, die empfangene Datensignale verstärken und anschließend wieder
in das lokale Datenübertragungsnetzwerk
einkoppeln. Wie aus 1 ersichtlich,
können
weitere Geräte,
wie beispielsweise ein Telefon G3, über entsprechende weitere Koppler,
hier ein Koppler K2 mit dem lokalen Datenübertragungsnetzwerk verbunden
werden.
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Im
Gegensatz zu den aus dem Stand der Technik bekannten lokalen Netzwerken
weist das lokale Datenübertragungsnetzwerk
N gemäß der vorliegenden
Erfindung einen Lichtwellenleiter L zur Übertragung von Daten und eine
elektrische Busleitung H zur Übertragung
einer Schutzkleinspannung auf. Die an den verschiedensten Stellen
des lokalen Datenübertragungsnetzwerkes
angebrachten Koppler K1, K2 ,K3, usw. können die, über den Lichtwellenleiter L übertragenen,
Daten auskoppeln und auch Daten wieder in den Lichtwellenleiter
L einkoppeln. Entspricht die auf der elektrischen Busleitung B übertragene
Schutzkleinspannung der Betriebsspannung der Koppler K1, K2, K3,
... und damit im Wesentlichen der Versorgungsspannung der auf den
Koppler befindlichen Komponenten und sind die Koppler entsprechend
mit der elektrischen Busleitung verbunden, so können die Komponenten der Koppler
direkt mit Spannung versorgt werden, ohne dass ein zusätzlicher
Transformator auf dem Koppler notwendig ist. Vorzugsweise besteht
die elektrische Busleitung B aus zwei Leitungen, wobei an der einen
Lei tung das Spannungspotential und an der anderen Leitung das Bezugspotential
einer Gleichspannung oder Wechselspannung anliegt.
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2 zeigt eine mögliche Ausführungsform des
erfindungsgemäßen Kopplers
K2. Der Koppler K2 weist hier einen Lichtwelleleiter (LWL-) Koppler mit
zwei Lichtwellenleiteranschlüssen
LA1 und LA2 auf, über
die der Koppler K2 Daten in den Lichtwellenleiter L einkoppelt und
aus dem Lichtwellenleiter L auskoppelt. Zusätzlich ist ein Busankoppler
mit zwei elektrischen Anschlüssen
EA1 und EA2 vorgesehen, an der die, über die elektrische Busleitung
B übertragene,
Schutzkleinspannung anliegt. Entspricht die Schutzkleinspannung
der Betriebspannung des Kopplers, so kann die an den Anschlüssen EA1
und EA2 anliegende Schutzkleinspannung direkt als Spannungsversorgung
für die
auf dem Koppler K2 befindlichen Komponenten, wie beispielsweise
die des LWL-Kopplers, genutzt werden. So wie in 2 angedeutet sind der Lichtwellenleiter
L und die elektrische Busleitung B vorzugsweise in einem gemeinsamen
Kabelstrang KS zusammengefasst, und wie in 1 angedeutet als lokales Datenübertragungsnetzwerk
N aufgebaut. Dies ermöglicht
ein einfaches Verlegen des Kabelstrangs KS und damit eine Reduzierung
des Verdrahtungsaufwandes bei dem Aufbau des lokalen Datenübertragungsnetzwerkes
N.
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Der
in 2 gezeigte Koppler
K2 unterbricht den Kabelstrang KS des lokalen Datenübertragungsnetzwerkes
N. Dadurch kann der Koppler K2, so wie in 1 gezeigt, in Serie mit weiteren Kopplern
im lokalen Datenübertragungsnetzwerk
angeordnet werden. Weiterhin weist der in 2 gezeigte Koppler K2 eine Schnittstelle
S auf, um nach gegebenenfalls notwendiger Signalwandlung die aus
dem lokalen Datenübertragungsnetz
N ausgekoppelten Daten an ein angeschlossenes Gerät G2, wie
beispielsweise einen PC, zu übertragen.
Zusätzlich
können
im Koppler K2 auch weitere Nicht-Wellenleiterkomponenten, wie beispielsweise
ein Datenspeicher, zum Zwischenspeichern der empfangenen oder noch
zu sendenden Daten vorgesehen sein. Auf die speziellen Eigenschaften
und Funktionen der Komponenten des Kopplers K2, wie z.B. den LWL-Koppler, den Busankoppler,
den Datenspeicher, oder den Signalwandler soll hier nicht näher eingegangen
werden, da die prinzipielle Funktionsweise solcher Komponenten bereits
bekannt ist. Es muss aber sichergestellt sein, dass die Komponenten
in geeigneter Weise untereinander so verbunden sind, dass sowohl
der Datenaustausch als auch die Spannungsversorgung gewährleistet
ist. So muss die, an den elektrischen Anschlüssen EA1 und EA2 anliegende
Schutzkleinspannung über
geeignete Mittel M vom Busankoppler an den LWL-Koppler und gegebenenfalls
an andere Komponenten des Kopplers weitergeführt werden. Zusätzlich müssen diese
Mittel auch geeignet sein, wie in einer Ausführung vorgesehen, Daten die über die
elektrische Busleitung B übertragen
werden auch innerhalb des Kopplers an die verschiedensten Komponenten
weiterzugeben.
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3 zeigt ein Ausführungsbeispiel
eines weiteren Kopplers K1 als so genannten Sternkoppler. Hier ist
am LWL-Koppler zusätzlich
mindestens ein weiterer Lichtwellenleiteranschluss LA3 oder LA4 vorgesehen,
um die über
LA1 oder LA2 empfangenen Daten abzuzweigen. Wie bei einem Koppler,
der als Repeater funktioniert, können
dabei die empfangenen Daten, das heißt deren Signalpegel verstärkt und
anschließend
wieder in das Netzwerk eingekoppelt werden. Die empfangenen Daten
können
zusätzlich
auch gefiltert werden, bevor sie über die Lichtwellenleiteranschlüsse wieder
in das lokale Datenübertragungsnetzwerk
eingekoppelt werden. Solche Sternkoppler K1 können, wie in 1 gezeigt, im lokalen Datenübertragungs netzwerk
N vorgesehen sein, um mehrere Kabelstränge KS mit einem Lichtwellenleiter
L so miteinander zu verbinden, dass über diese Querverbindungen
Daten zwischen den Teilkabelsträngen übertragen
werden können.
Zudem ist bei dem in 3 gezeigten
Koppler K3 die Schnittstelle S so ausgebildet, dass an ihr auch
die Schutzkleinspannung anliegt. Dadurch können beispielsweise die für spezielle
Netzapplikationen des Datenübertragungsnetzwerkes
notwendige Tastaturen oder Anzeigen auch direkt mit Spannung versorgt werden.
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Neben
den in 2 und 3 gezeigten Ausführungsformen
sind auch weitere Ausführungen denkbar.
So kann ein Koppler auch einen LWL-Koppler mit vier LWL-Anschlüssen LA1-LA4,
einen Busankoppler mit zwei elektrischen BUS-Anschlüssen EA1 und
EA2, einen Datenspeicher sowie einen Signalwandler mit einer Schnittstelle
S aufweisen, die mittels geeigneter Mittel M untereinander verbunden sind. Über die
Schnittstelle S können
Daten zu den Applikationen (z.B. Video, ISDN-Telefoneinspeisung) mit großer Bandbreite,
oder zu den BUS-Applikationen
(z.B. Taster, Anzeigen) mit geringer Bandbreite übertragen werden. Auch diese
Ausführungsform
eines Kopplers erhöht
die Flexibilität
des Netzwerkes N, da die Anschlüsse
LA1 bis LA4 sowie EA1 und EA2 bei Änderung der Applikationen vom
Benutzer nicht verändert
werden müssen.
Zusätzlich
können die
Mittel M so ausgebildet sein, dass beispielsweise der Datenspeicher
oder der Signalw3andler steckbar sind und somit die Flexibilität im Koppler
selbst erhöht
wird.
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Die
in 2 und 3 beispielhaft gezeigten Ausführungsformen
für die
Koppler K1 und K2 sind in das in 1 gezeigte
lokale Datenübertragungsnetz N
eingebunden. Über
weitere Koppler, wie beispielsweise die Repeater K3, ist so das
ISDN Telefoneinspeisegerät
G1 mit dem Personal Computer G2 und dem Telefon G3 über das
lokale Datenübertragungsnetzwerk
N verbunden. Die Datenkommunikation, das heißt der Transport der Daten
im lokalen Datenübertragungsnetzwerk
N kann breitbandig über
den Lichtwellenleiter L und schmalbandig über die elektrische Busleitung
B erfolgen. Breitbandige Anwendungen, wie beispielsweise eine Datenübertragung
für ISDN,
erfolgen hier vorzugsweise als Datenpakete im Lichtwellenleiter
L des lokalen Datenübertragungsnetzwerkes
N. Dabei enthält
jedes Datenpaket eine oder mehrere Zieladressen, an die das Datenpaket übertragen
werden soll. Diese Zieladresse ist die dem Koppler, und damit dem
entsprechenden an diesen Koppler angeschlossene Gerät, zugeordnete Adresse,
von dem das Datenpaket empfangen werden soll. Diese Adressen werden
vorzugsweise bei der Inbetriebnahme des lokalen Datenübertragungsnetzwerkes
N festgelegt, das heißt
den einzelnen Kopplern zugewiesen. Vorzugsweise kann diese Zuweisung
der Adressen mittels Datenübertragung über die
elektrische Busleitung B erfolgen. Ist einem Koppler, bzw. dem daran
angeschlossenen Gerät eine
Adresse zugewiesen, kann beispielsweise ein Datenpaket gezielt von
dem ISDN Telefoneinspeisegerät
G1 zu seinem Ziel, dem Personal Computer G2, geführt werden. Durch die Adressierung
können die
Datenpakete von den verschiedenen Kopplern im lokalen Datenübertragungsnetzwerk
gezielt zur Empfangsadresse weitergeleitet werden, was den Datenverkehr
im lokalen Datenübertragungsnetzwerk
reduziert. Werden insbesondere bei der Inbetriebnahme auch die maximalen
Transferraten im Datenübertragungsnetzwerk
bestimmt, können
die Daten gegebenenfalls auch an Sternkopplern bearbeitet und verzweigt
werden und dann auf mehreren Wegen parallel ihrer Zieladresse zugeführt werden.