DE10147913C1

DE10147913C1 - Method for synchronizing transmission systems for power supply networks

Info

Publication number: DE10147913C1
Application number: DE2001147913
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Groeting; Ralf Kern; Werner Troks
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2001-09-28
Filing date: 2001-09-28
Publication date: 2003-07-03
Anticipated expiration: 2021-09-29
Also published as: WO2003030394A1

Abstract

Die Übertragungssysteme (PLC1, 2) werden durch einen gemeinsamen Rundsendekanal (RK) synchronisiert und der Rundsendekanal (RK) ist durch ein gespreiztes Kodesignal (ks) realisiert. Vorteilhaft wird das gespreizte Kodesignal (ks) durch ein CDMA-kodiertes Kodesignal gebildet. Durch die Verwendung eines gespreizten Kodesignals (ks) kann mit niedriger Leistung und besonders unempfindlich gegen Störungen im Rundsendekanal (RK) gesendet werden.The transmission systems (PLC1, 2) are synchronized by a common broadcast channel (RK) and the broadcast channel (RK) is realized by a spread code signal (ks). The spread code signal (ks) is advantageously formed by a CDMA-coded code signal. By using a spread code signal (ks), transmission can be carried out with low power and particularly insensitive to interference in the broadcast channel (RK).

Description

In Übertragungssystemen mit Energieversorgungsleitungen - in der Fachwelt auch als Powerline Communication Systems bekannt - werden die Übertragungseinrichtungen - in der Fachwelt auch als Powerline Modems bekannt - ähnlich einem Bussystem an die Energieversorgungsleitungen angeschlossen. Innerhalb des Üb erstragungssystems werden die für das Verwalten und Betreiben zwischen den Übertragungseinrichtungen zu übermittelnden In formation üblicherweise über einen Rundsendekanal übertragen. Sind mehrere Übertragungssysteme in einem Energieversorgungs netz angeordnet, so ist eine Synchronisierung der Übertra gungssysteme vorzusehen. Üblicherweise wird die Synchronisie rung der Übertragungssysteme innerhalb des für die Übertra gung der Informationen standardisierten GENELEC-Übertra gungsbandes durchgeführt, wobei zur Synchronisierung der Ü bertragungssysteme beispielsweise ein Verfahren gemäß der DE 100 25 282.6 verwendet wird. Im einfachsten Fall ist die Syn chronisierung für die Erkennung des Sendezustandes einer Ü bertragungseinrichtung des jeweils anderen Übertragungssystem erforderlich.In transmission systems with power supply lines - in also known to the experts as Powerline Communication Systems - become the transmission facilities - in the professional world too known as Powerline Modems - similar to a bus system to the Power supply lines connected. Within the practice earning system are those for administration and operation In to be transmitted between the transmission facilities formation usually transmitted over a broadcast channel. Are multiple transmission systems in one power supply arranged in the network is a synchronization of the transmissions provision systems. Usually the synchronization tion of the transmission systems within the standardized GENELEC transmission gungsbandes performed, with the synchronization of Ü Transmission systems, for example a method according to DE 100 25 282.6 is used. In the simplest case, the syn Chronization for the detection of the transmission status of a Ü Transmission device of the other transmission system required.

Aus der DE 31 36 586 C2 sind ein Verfahren und eine Schal tungsanordnung zum gesicherten Übertragen von Signalen zwi schen beliebigen Steuereinrichtungen eines Ringleitungssys tems bekannt, bei dem in den mit den Ringleitungssystem ver bundenen Steuereinrichtungen bei korrekter Übertragung ein Quittungssignal gebildet und zur nächsten Steuereinrichtung weitergeleitet wird - vgl. insbesondere Patentanspruch 1, 5 und 6 sowie Fig. 4.DE 31 36 586 C2 discloses a method and a circuit arrangement for the secure transmission of signals between any control devices of a ring line system, in which an acknowledgment signal is formed in the control device connected to the ring line system when the transmission is correct and is passed on to the next control device - see. in particular claims 1, 5 and 6 and FIG. 4.

Aus der Entgegenhaltung DE 199 03 018 A1 ist ein Verfahren zum Empfangen von Rundsendenachrichten mehrerer zentraler Kommunikationseinheiten bekannt, wobei die Rundsendenachrich ten über den Rundsendekanal im Spreizcodeverfahren übertragen werden - vgl. insbesondere Anspruch 1.Document DE 199 03 018 A1 describes a method for receiving broadcast messages from several central Communication units known, the broadcast message spread over the broadcast channel using the spreading code method become - cf. in particular claim 1.

Aus der GB 2 335 335 A ist ein Verfahren zur Übertragung von Sprachbandsignalen über Energieverteilungsnetze bekannt, bei dem die Sprachsignale digitalisiert und in Datenpakete - ins besondere in Datenpakete gemäß dem Internetprotokoll - einge fügt und über das Energieverteilungsnetz übertragen werden - siehe insbesondere Patentanspruch 1 und 11.GB 2 335 335 A describes a method for the transmission of Voice band signals known over power distribution networks, at to which the speech signals are digitized and in data packets - ins special in data packets according to the internet protocol - included inserts and transmitted via the power distribution network - see in particular claims 1 and 11.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht darin, die Synchronisation der Übertragungssysteme zu verbessern. Die Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.The object underlying the invention is that Improve synchronization of transmission systems. The Object is solved by the features of claim 1.

Der wesentliche Aspekt des erfindungsgemäßen Verfahrens ist darin zu sehen, dass die Übertragungssysteme durch einen ge meinsamer Rundsendekanal synchronisiert werden und der Rund sendekanal durch ein gespreiztes Kodesignal realisiert ist. Vorteilhaft ist das gespreizte Kodesignal durch ein CDMA- kodiertes Kodesignal repräsentiert - Anspruch 2. Durch die Verwendung eines hohen gespreizten Kodesignals kann mit nied riger Leistung und besonders unempfindlich gegen Störungen gesendet werden. Bei einer Modifizierung des Spreizfaktors kann der Rundsendekanal schmalbandig ausgestaltet werden, wo durch eine einfache Implementierung der Carrier Sense/Collision Detection möglich ist.The essential aspect of the method according to the invention is to see that the transmission systems by a ge common broadcast channel are synchronized and the broadcast transmit channel is realized by a spread code signal. The spread code signal by a CDMA is advantageous encoded code signal represents - Claim 2. By the Using a high spread code signal can with low performance and particularly insensitive to interference be sent. When the spreading factor is modified the broadcast channel can be made narrow-band where through a simple implementation of the carrier Sense / Collision Detection is possible.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind den weiteren Ansprüchen zu entnehmen.Further advantageous embodiments of the invention The method can be found in the further claims.

Im folgenden wird das erfindungsgemäße Verfahren anhand zwei er Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigenIn the following, the method according to the invention is based on two he explained drawings in more detail. Show

Fig. 1 in einem Amplituden-Frequenzdiagramm den Frequenz bereich der Kodesignale und Fig. 1 in an amplitude-frequency diagram, the frequency range of the code signals and

Fig. 2 in einer schematischen Darstellung Übertragungssys tem in einem Energieversorgungsnetz. Fig. 2 is a schematic representation of transmission system in a power supply network.

Fig. 1 zeigt in einem Frequenz-Amplitudendiagramm den Fre quenzbereich 0,2 bis 30 MHZ, der erfindungsgemäß für einen Rundsendekanal RK in einem an ein Energieversorgungsnetz EVN - siehe Fig. 2 - angeschlossenen Übertragungssystemen PLC1,2 vorgesehen ist. Der für die beiden Übertragungssysteme PLC1,2 angegebene Frequenzbereich für die Übermittlung von Informa tionen liegt in dem bei GENELEC standardisierten Frequenzbe reich von 1 bis 10 MHz. In dem für den Rundsendekanal RK vor gesehenen Frequenzbereich werden die Informationen durch ein gespreiztes Kodesignal ks übertragen. Unter Spreizung ist zu verstehen, dass beispielsweise aus einer ein Bit umfassenden Information eine beispielsweise 32 Bit umfassende Information gebildet wird, wobei diese 32 Bit wiederum einen Kode mit beispielsweise 32 Stellen enthalten. Diese ein Bit umfassen de Information ist somit durch einen 32 Bit umfassende Kode repräsentiert, wobei dieser Kode durch ein Kodesignal ks ü bertragen wird. Vorteilhaft wird ein CDMA (Code Division Mul tiple Access) kodiertes Kodesignal ks für die Übertragung von Informationen im Rundsendekanal RK verwendet. Durch die Zu ordnung unterschiedlicher Kodegruppen zu den Übertragungssys temen PLC1,2 für ein Energieversorgungsnetz können die Über tragungssysteme PCL1,2 sowohl intern als auch über die Ü bertragungssysteme PLC1,2 hinweg Informationen austauschen. Fig. 1 shows in a frequency-amplitude diagram the frequency range 0.2 to 30 MHz, which according to the invention is provided for a broadcast channel RK in a transmission system PLC1,2 connected to an energy supply network EVN - see FIG. 2. The frequency range specified for the two transmission systems PLC1.2 for the transmission of information lies in the frequency range of 1 to 10 MHz standardized by GENELEC. In the frequency range envisaged for the broadcast channel RK, the information is transmitted by a spread code signal ks. Spreading is to be understood to mean that, for example, information comprising one bit is used to form information comprising 32 bits, for example, these 32 bits in turn containing a code with, for example, 32 digits. This one-bit information is thus represented by a 32-bit code, this code being transmitted by a code signal ks. A CDMA (Code Division Multiple Access) coded code signal ks is advantageously used for the transmission of information in the broadcast channel RK. By assigning different code groups to the transmission systems PLC1.2 for a power supply network, the transmission systems PCL1.2 can exchange information both internally and via the transmission systems PLC1.2.

Aufgrund der gegenüber den für die Nutzinformationsübertra gung in den Übertragungssystemen vorgesehenen hohen Bandbrei te des Kodesignals ks kann die Amplitude verkleinert werden, wodurch zum einem das Kodesignal mit geringerer Leistung und zum anderen unempfindlicher gegenüber Störungen gesendet wer den kann.Because of the compared to that for the payload transfer High bandwidth provided in the transmission systems te of the code signal ks, the amplitude can be reduced, whereby on the one hand the code signal with lower power and on the other hand, less sensitive to interference that can.

Fig. 2 zeigt schematisch ein Energieversorgungsnetz EVN - beispielsweise im Niederspannungsbereich von 230 V - an die Übertragungseinrichtungen UE von zwei Übertragungssystemen PLC1,2 angeschlossen sind - die beiden Übertragungssysteme PLC1,2 sind durch strichlierte Linien angedeutet. An die de zentralen Übertragungseinrichtungen UED sind beispielsweie Personalcomputer - nicht dargestellt - angeschlossen, die ü ber das Energieversorgungsnetz EVN und der zentralen Übertra gungseinrichtung UEZ Kommunikationsbeziehung zum Internet aufbauen und anschließend Daten bzw. Informationen austau schen. In jedem der Übertragungssysteme PLC1,2 ist eine zent rale Übertragungseinrichtung UEZ für die Koordinierung und Überwachung der jeweils ihr zugeordneten dezentralen Übertra gungseinrichtungen UED und für den Aufbau von Verbindungen vorgesehen. Hierzu ist für alle Übertragungssysteme PLC1,2 ein Rundsendekanal RK vorgesehen, wobei jedem Übertragungs system PLC1,2 eine Gruppe von Kodes - insbesondere CDMA-Kodes - für die Übermittlung der Informationen zugeordnet werden kann.Are connected to the transmission equipment UE of two transmission systems PLC1,2 connected - - Fig. 2 schematically shows a power supply network EVN - for example, in the low voltage range of 230 V the two transmission systems PLC1,2 are indicated by dashed lines. For example, personal computers - not shown - are connected to the central transmission devices UED, which establish a communication relationship with the Internet via the energy supply network EVN and the central transmission device UEZ and then exchange data or information. A central transmission device UEZ is provided in each of the transmission systems PLC1, 2 for coordinating and monitoring the decentralized transmission devices UED assigned to them and for establishing connections. For this purpose, a broadcast channel RK is provided for all transmission systems PLC1.2, and a group of codes - in particular CDMA codes - can be assigned to each transmission system PLC1.2 for the transmission of the information.

In den Übertragungseinrichtungen UE sind für das Bilden und Empfangen der Kodesignale ks zusätzlich Signalprozessoren - nicht dargestellt - vorgesehen, die über entsprechende Kop pelelemente, beispielsweise Koppeltransformatoren oder Kop pelkondensatoren an die Energieversorgungsleitungen des Ener gieversorgungsnetzes EVN angeschlossen sind. Mit Hilfe wird entsprechend den den Informationen zugeordneten Kodes oder Gruppen von Kodes das auszusendende Kodesignal ks berechnet und das empfangene Kodesignal bewertet. Hierbei sind beim Empfang der Kodesignale ks für die Bewertung in dem Signal prozessor Matchfilter realisiert, mit deren Hilfe aus den empfangenen Signalen die aktuell über das Energieversorgungs netz EVN übermittelten Kodesignale ks mit Hilfe der bekannten Kodes herausgerechnet werden, wodurch eine Aussage des je weils empfangenen Kodesignals ks getroffen werden kann. So kann bei einer Realisierung einer einfachen Implementierung eines Rundsendekanals RK als Carrier Sense/Collision Detec tion - jede Übertragungseinrichtung UE, die kein Sendesignal einer Übertragungseinrichtung UE in Energieversorgungsnetz EVN feststellt in den Rundsendekanal RK ein Kodesignal ks an alle Übertragungseinrichtungen UE übermitteln und diesen mit teilen, dass von dieser Übertragungseinrichtung UE Informati on über das Energieversorgungsnetz EVN übermittelt werden.In the transmission facilities UE are for forming and Receiving the code signals ks additional signal processors - not shown - provided that the appropriate Kop pelelemente, for example coupling transformers or Kop pel capacitors to the energy supply lines of the Ener power supply network EVN are connected. With help according to the codes assigned to the information or Groups of codes calculates the code signal ks to be sent and evaluates the received code signal. Here are at Receiving the code signals ks for evaluation in the signal processor match filter implemented with the help of the received signals that are currently on the power supply network EVN transmitted code signals ks using the known Codes are extracted, which makes a statement of each because received code signal ks can be taken. So can be realized with a simple implementation of an RK broadcast channel as Carrier Sense / Collision Detec tion - any transmission device UE that has no transmit signal a transmission device UE in the power supply network EVN determines a code signal ks in the broadcast channel RK transmit all transmission equipment UE and this with share that UE Informati be transmitted via the EVN power supply network.

Für die Koordinierung der dezentralen Übertragungseinrich tungen UED durch die zentrale UEZ werden von dieser nach ei ner Variante regelmäßig Kodesignale ks an die dezentralen Ü bertragungseinrichtungen UED gesendet. Eine Übertragungsein richtungen UED, die eine Verbindung aufnehmen möchte, erkennt das gesendete Kodesignal ks und sendet daraufhin ein Kodesig nal ks zurück, die in kodierter Form die wichtigen Parameter für den Datenaufbau. In der zentralen Übertragungseinrichtung UEZ werden die Parameter hinsichtlich Berechtigung überprüft und ein weiteres Kodesignal ks mit den von der Übertragungs einrichtung UED geforderten Parametern für die Verbindung ge bildet und an die betroffene Übertragungseinrichtung UED ge sendet. Nach dem Aufbau der Verbindung, die in einem anders gestalteten Frequenzband - siehe Fig. 1 - erfolgt, können wei tere Sicherungsmechanismen bzw. Sicherungsprozeduren zum be rechtigen Zugriff auf den nach dem Verbindungsaufbau einge richteten Übertragungskanal - nicht dargestellt - durchge führt werden. For the coordination of the decentralized transmission devices UED by the central UEZ, according to one variant, code signals ks are regularly sent from it to the decentralized transmission devices UED. A transmission device UED, which wants to establish a connection, recognizes the transmitted code signal ks and then sends back a code signal ks, which, in coded form, contains the important parameters for the data structure. In the central transmission device UEZ, the parameters are checked with regard to authorization and a further code signal ks with the parameters for the connection required by the transmission device UED is formed and sent to the transmission device UED concerned. After establishing the connection, which takes place in a differently designed frequency band - see FIG. 1 -, further security mechanisms or security procedures for the right access to the transmission channel set up after the connection is established - not shown - can be carried out.

Alternativ kann vor jedem über das Energieversorgungsnetz EVN zu übertragende Informationspaket ein Kodesignal ks - vor teilhaft CDMA-kodiert - über den Rundsendekanal RK gesendet werden. Durch dieses Kodesignal ks wird den anderen Übertra gungseinrichtungen UE signalisiert, dass eine Informations übermittlung bzw. Datenübertragung stattfindet bzw. gestartet ist.Alternatively, everyone can use the EVN energy supply network to be transmitted information package a code signal ks - before partially CDMA-encoded - broadcast over the broadcast channel RK become. This code signal ks transmits the other equipment UE signals that an information Transmission or data transmission takes place or started is.

Wie bereits erläutert, können den Übertragungssystemen PLC1,2 unterschiedliche Kodesignale ks zugeordnet werden, wobei den Übertragungssystemen PLC1,2 auch Gruppen von Spreizkodes und damit Gruppen von Kodesignalen zugeordnet werden können. Hierdurch können im Energieversorgungsnetz EVN unterschiedli che Übertragungssysteme PLC1,2 erkannt werden ohne dass die Informationspakete bzw. Datenpaket erkannt und untersucht werden müssen. Hierdurch ist eine von der Informationsüber mittlung unabhängige Koordinierung sowohl des Zugriffs auf das Energieversorgungsnetz EVN als auch beim Aufbau von Ver bindungen und beim Überwachen und Betreiben des Energiever sorgungsnetzes EVN möglich.As already explained, the transmission systems PLC1.2 different code signals ks are assigned, the Transmission systems PLC1.2 also groups of spreading codes and so that groups of code signals can be assigned. As a result, EVN can differ in the energy supply network transmission systems PLC1.2 are recognized without the Information packets or data packet recognized and examined Need to become. This is one of the information about averaging independent coordination of both access to the energy supply network EVN as well as when building Ver connections and when monitoring and operating the energy care network EVN possible.

Claims

1. Procedure for synchronizing transmission systems (PLC1,2) in a power supply network, in which the transmission systems (PLC1,2) by a common same broadcast channel (RK) are synchronized and the broadcast transmit channel (RK) reali by a spread code signal (ks) is.

2. The method according to claim 1, characterized in net, that the spread code signal (ks) is encoded by a CDMA Kodesingal (ks) is formed.

3. The method according to claim 1 or 2, characterized records, that the spreading factor is modified so that the round transmit channel (RK) is narrow-band.

4. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that
that in the case of transmission systems ((PLC1, 2)) formed by the central transmission device (UEZ) and decentralized transmission devices (UED), code signals (ks) are regularly transmitted by the central transmission devices (UEZ) in the broadcast channel (RK),
that a willing decentralized transmission device (UEZ) forms a further code signal (ks) with the parameters required for a communication relationship after detection of the code signal (ks) in the broadcasting channel (RK) and via the broadcasting channel (RK) to the associated central transmission device (UEZ) transmitted, and
that the establishment of the communication relationship is initiated in the respective central transmission facility (UEZ) after an authorization check.

5. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that one is formed by transmission facilities (UE) th transmission system (PLC1,2) before each transmission of a Information packets via the energy supply network (EVN) the code signal (ks) indicating the transmission of information in the broadcast channel (RK) to all transmission facilities (UE) is transmitted.