Kommerzielle Netzwerke zur Datenübertragung, die mit hoher Übertragungsrate von mehr als lMibt/s arbeiten, erfordern eine individuelle Planung der Netzwerkstruktur und eine sorgfältige Verlegung der Datenleitungen unter HF-Gesichtspunkten. So ent- steht ein maßgeschneidertes Netzwerk, welches für die speziel- len Verhältnisse optimiert ist. Alle Leitungen müssen bei diesen hohen Übertragungsraten mit dem Wellenwiderstand abge- schlossen werden. Anderenfalls entstehen störende Signal- reflexionen. Planung, Ausführung, Betrieb und Service derar- tiger Netzwerkstrukturen sind entsprechend den Bedürfnissen der jeweiligen kommerziellen Nutzer ausgerichtet. In solchen Netzen können passive Verteilerfelder (Patch Panel) und aktive Ver- teiler, nämlich Signalregeneratoren wie Hub, Switch und Router eingesetzt werden, die in einem zentralen Raum konzentriert sind, wobei jedes aktive Element seine eigene Stromversorgung besitzt. In der Regel erfolgt die Stromversorgung über Instal- lationsdosen, die entweder als Wanddosen in Wände eingebaut sind, oder aber über Steckdosenleisten in den Verteiler- schränken. Normalerweise hat jedes angeschlossene Gerät und jeder aktive Verteiler eine eigene autarke Stromversorgung.

Im kommerziellen Bereich werden häufig sternförmige Verka- belungsstrukturen eingesetzt, die zahlreiche und umfangreiche Kabelbündel erfordern. Diese werden in abgehängten Decken, in Hohlraumböden oder in Kabelkanälen verlegt. Eine solche Ver- legungsart ist im Privatbereich in der Regel nicht möglich. Zur Erweiterung bereits bestehender Netzwerke muss bei sternför- miger Verkabelungsstruktur eine Verbindung von dem Erweite- rungspunkt bis zu dem zentralen Sternpunkt hergestellt werden, was sich in einer hohen Zahl von Kabelneuverlegungen bei Ver- änderung im Netzwerk niederschlägt. Alternativ hierzu ist es möglich autarke Stand-alone-Geräte in einer dezentralen Struk- tur zu verwenden, was zu einer Baumstruktur führt. Eine solche Baumstruktur benötigt aber zahlreiche dezentrale Stromver- sorgungen, die aus dem normalen Stromnetz gespeist werden. In Wohn-und Privatbereichen stellen solche Stand-alone-Geräte mit ihren notwendigen Stromversorgungen störende Fremdkörper dar, die das Bild der Inneneinrichtung beeinträchtigen.

Weil die Datenleitungen bei den hohen Übertragungsraten wellen- widerstandskonform abgeschlossen werden müssen, kann die Strom- versorgung nicht mit einfachen Mitteln über die Datenleitungen realisiert werden. Die Übertragung der Versorgungsspannung über Datenleitungen ist bisher nur bei Bussystemen mit niedrigen Bitraten möglich.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen aktiven Ver- teiler für Daten und Strom in einem lokalen Kommunikationsnetz- werk zu schaffen, der imstande ist, sowohl Daten als auch eine Lieferspannung zu verteilen und an mehrere, dafür geeignete Verteiler weiterzugeben. Auf diese Weise soll die Installation eines zweiten Netzes zur Stromversorgung vermieden werden.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß mit den im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmalen. Hiernach ist für die Stromversorgung des Datenknotens des Verteilers und der anderen Verteiler eine zusätzliche Leitung vorgesehen, die zu jedem Datenanschluss einen Stromanschluss aufweist und eine Liefer- spannung verteilt. An diese Leitung ist ein Umsetzer ange- schlossen, der aus der Lieferspannung eine geregelte Betriebs- spannung für den Datenknoten erzeugt.

Bei dem erfindungsgemäßen Verteiler wird eine Lieferspannung, die einem der Stromanschlüsse zugeführt wird, auf sämtliche anderen Stromanschlüsse verteilt. Jeder Datenanschluss bildet mit einem Stromanschluss ein Anschlusspaar. Diese An- schlusspaare verbinden Verteiler untereinander. An jedes An- schlusspaar kann entweder ein gleichartiger Verstärker, oder ein beliebiges anderes Datengerät, typischerweise ohne eigene Stromversorgung, angeschlossen werden. Auf diese Weise können Kommunikationsnetzwerke in beliebigen Strukturen erzeugt wer- den, wobei jeweils Datenleitungen und Versorgungsleitungen einen einheitlichen Leitungsstrang bilden, der nur einen ein- zigen Anschluss erfordert.

Der erfindungsgemäße Verteiler eignet sich insbesondere für Kommunikationsnetzwerke, die im privaten Bereich benutzt wer- den, wo es zweckmäßig ist, möglichst wenig Kabel zu verlegen.

Der Verteiler kann als Wandinstallation ausgeführt werden, wo- bei die gesamte Verkabelung unter Putz gelegt werden kann. Der erfindungsgemäße Verteiler kann einen oder mehrere Wandausgänge enthalten. In jedem Fall werden diese jeweils mit einem ein- zigen Stecker kontaktiert, um ein Gerät anzuschließen.

Die Lieferspannung ist nicht notwendigerweise gleich der Be- triebsspannung. Zweckmäßigerweise handelt es sich um eine höhere Spannung, die in einem aus Verteilern gebildeten Netz- werk verteilt wird, wobei diese Lieferspannung in jedem Ver- teiler in eine Betriebsspannung umgesetzt wird, welche für den Betrieb des Datenknotens, der den Kern des Verteilers bildet, geeignet ist. Die zusätzliche Leitung, in der Darstellung als Ringleitung ausgeführt, ordnet jedem Datenanschluss einen Stromanschluss zu. Sie verbindet also sämtliche Stromanschlüsse des aktiven Verteilers untereinander. Wichtig ist, dass diese Leitung grundsätzlich allen Stromanschlüssen, die gleiche Lieferspannung zuführt, die bei einer Vernetzung mehrerer gleichartiger aktiver Verteiler automatisch auf das ganze Netz verteilt wird, so dass die aktiven Verteiler und ggf. auch die daran angeschlossenen Endgeräte die Versorgungsspannung erhal- ten.

Der erfindungsgemäße aktive Verteiler eignet sich insbesondere für Kommunikationsnetzwerke im häuslichen oder privaten Bereich oder in kleinen internen Netzen des kommerziellen Bereichs. Mit ihm können Netzwerke mit geringem Kabel-und Verdrahtungsauf- wand gebildet werden, die jederzeit ausbaufähig und erweiterbar sind. Auf diese Weise können Computer und andere Datenlieferge- räte und/oder Empfangsgeräte an das Netz angeschlossen werden.

Der Verteiler ist einerseits dafür bestimmt, mit anderen gleichartigen Verteilern verbunden zu werden, um ein Netzwerk zu bilden und andererseits dazu, an die Datenanschlüsse End- geräte, wie beispielsweise Computer, anzuschließen.

Unter Einsatz des erfindungsgemäßen aktiven Verteilers kann die Netzwerkverkabelung standardisiert werden. Ein Netzwerk ist auch im laufenden Betrieb erweiterbar. Es kann ohne großen Planungsaufwand und ohne Neukonfiguration mitwachsen. Die Ver- legetechnik für die Kabel ist einfach und folgt in der Regel einer Baumstruktur. Der Verteiler kann so ausgebildet werden, dass er in eine Wandinstallationsdose eingesetzt werden kann, wie sie in der elektrischen Installationstechnik üblich ist.

Des weiteren sind Verteiler so auszubilden, dass sie entweder für die Aufputzmontage oder aber auch in Verteilerschränken einsetzbar sind.

Das Netzwerk wird in der Regel mit einer Zentrale realisiert, die in einem Verteilerschrank montiert wird und sowohl eine Datenzentrale als auch eine Stromzentrale bildet. Von dieser Zentrale wird vorzugsweise je ein Leitungsstrang in jeden der Räume gelegt und dort werden aktive Verteiler installiert, an die die Endgeräte angeschlossen werden können. Auf diese Weise kann die Anzahl der von dem zentralen Verteiler abgehenden Kabelstränge relativ klein gehalten werden, so dass der Instal- lationsaufwand gering ist. Die Unterverteilung in den je- weiligen Räumen erfolgt unter Einsatz von Hub-oder Switch-Ele- menten, zweckmäßigerweise in Unterputzinstallation.

In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass jeder Stromanschluss des aktiven Verteilers eine den be- treffenden Strang überwachende Überwachungsschaltung aufweist, die z. B. eine Strombegrenzung durchführt und/oder im Falle eines Überstromes nur diesen Leitungsstrang von der Liefer- spannung trennt. Dadurch wird verhindert, dass im Falle eines Kurzschlusses an einem der Verteiler des Netzwerks die Strom- versorgung in dem gesamten Netzwerk zusammenbricht. Vielmehr wird automatisch sichergestellt, dass nur der betreffende Ver- teiler mit dem entsprechenden Netzwerksegment abgeschaltet wird, während das Netzwerk im übrigen weiterhin funktionsfähig bleibt. Durch diese Sicherungsmaßnahmen wird auch verhindert, dass ein Verteiler zu viel Strom zieht und sich unzulässig er- wärmt. Dies ist insbesondere bei Unterbringung der Verteiler in Wanddosen von Vorteil, weil in einer Wanddose die Möglichkeiten der Wärmeabführung gering sind.

Die Erfindung betrifft ferner ein lokales Netzwerk, das unter Benutzung der aktiven Verteiler aufgebaut ist. Ein solches Netzwerk weist eine Zentrale mit-mehreren Anschlüssen auf, wo- bei jeder Anschluss mit einem eigenen Netzwerk aus Verteilern verbunden ist. Die Anschlüsse der Zentrale bestehen jeweils aus einem Datenanschluss und einem Stromanschluss.

Im folgenden wird unter Bezugnahme auf die Zeichnungen ein Aus- führungsbeispiel der Erfindung näher erläutert.

Es zeigen : Fig. 1 eine Ausführungsform einer Verkabelungsstruktur eines lokalen Netzwerks, das unter Benutzung der erfindungs- gemäßen Verteiler realisiert ist, Fig. 2 ein Prinzipschaltbild des aktiven Verteilers mit einem Datenknoten, einer Ringleitung zur Verteilung der Lieferspannung und Datenanschlüssen sowie Stroman- schlüssen, Fig. 3 eine Phantomschaltung zum Trennen von Daten und Liefer- spannung, die über ein einziges Kabel übertragen wer- den, und Fig. 4 eine schematische Darstellung der Zentrale mit einem Teil des Datennetzwerks und der Stromversorgung.

In Figur 1 ist ein lokales Netzwerk 10 dargestellt, dessen Kernstück von einer Zentrale 11 gebildet wird. Im einfachsten Fall enthält die Zentrale lediglich einen Hub zur Verbindung der einzelnen Stränge 12 untereinander. Zusätzlich sind in dieser Zentrale erfindungsgemäße Maßnahmen notwendig, um die aktiven Verteiler AV über die Stränge 12 mit der benötigten Lieferspannung zu versorgen. Dies kann z. B. durch ein passives Verteilerfeld (Patch Panel) mit integrierter Phantomspeiseein- richtung und einem entsprechenden Netzteil erfolgen.

In der Regel wird die Zentrale jedoch aus Leistungsgründen einen Switch und/oder Router enthalten. Die Einspeisung der von den aktiven Verteilern benötigten Lieferspannung erfolgt bei dafür vorgesehenen Geräten direkt, oder aber durch ein zusätz- liches Verteilerfeld mit integrierter Phantomeinspeisung. Ein Hub ist ein einfacher Datensplitter, der Daten gewissermaßen blind auf die abgehenden Leitungen verteilt. Ein Switch ist da- gegen ein gesteuerter Verteiler, der Daten selektiv nur an aus- gewählte Empfänger weiterleitet. Ein Router legt die Datenver- bindungen einschließlich der Zwischenstationen bei unterschied- lichen Netzwerken bzw. mehreren Verbindungsmöglichkeiten fest.

Die Zentrale hat mehrere Anschlüsse A, B, C, D, an die jeweils ein Strang 12 in Form eines Kabels angeschlossen werden kann. Jeder Strang 12 führt in einen Raum, R1, R2... in dem ein Unternetz- werk SN installiert ist. Jedes Unternetzwerk SN kann aus meh- reren aktiven Verteilern AV bestehen. Jeder Verteiler AV ent- hält mehrere Anschlüsse Ao, Al, A2, A3. Der aktive Verteiler AV kann über jeden dieser Anschlüsse bidirektional mit anderen Ge- räten kommunizieren. An diejenigen Anschlüsse des Verteilers, die nicht für das Unternetzwerk SN benötigt werden, können externe Geräte angeschlossen werden, beispielsweise Daten- sendegeräte oder Datenempfangsgeräte. Die Verteiler AV werden jeweils in einer Installationsdose montiert, wie sie in elek- trischen Versorgungsnetzen als Unterputzdose benutzt wird. Die Verteiler werden durch fest im Raum, in der Regel unter Putz, installierte Leitungen verbunden. Auf diese Weise entsteht eine eigene Netzinstallation mit Datenanschlüssen, deren aktive Ver- teiler aus dem eigenen Netzwerk heraus mit Energie versorgt werden.

Figur 2 zeigt den Aufbau eines aktiven Verteilers AV. Dieser enthält als Herzstück einen Datenknoten 13, bei dem es sich um einen Switch oder Hub handeln kann. In jedem Fall enthält der Datenknoten 13 aktive Verstärker zur Datenverteilung und ge- eignete Einrichtungen für das Datenmanagement der ankommenden und abgehenden Daten. Der Datenknoten 13 ist in der Regel als integrierter Baustein konzipiert.

Die Anschlüsse Ao bis A3 des Verteilers AV bestehen jeweils aus einem Datenanschluss Do bis D3 und einem Stromanschluss So bis S3. Jedem Datenanschluss ist also ein Stromanschluss zuge- ordnet. Die Stromanschlüsse So bis S3 sind durch eine Leitung 14 untereinander verbunden. Der Verteiler enthält eine Versor- gungsschaltung 15 zur Erzeugung der Betriebsspannung für den Datenknoten 13. Während die Verbindungsleitung 14 und die damit verbundenen Stromanschlüsse eine Lieferspannung von beispiels- weise 24 V führen, erzeugt die mit der Verbindungsleitung 14 verbundene Versorgungsschaltung 15 aus der Lieferspannung eine niedrigere Betriebsspannung von beispielsweise 5 V. Die Liefer- spannung und die Betriebsspannung sind typischerweise Gleich- spannungen. Die Höhe der Lieferspannung kann entsprechend den Leitungslängen und den Spannungsverlusten auf den Zuleitungen variieren. Dagegen ist die Betriebsspannung, die von der Ver- sorgungsschaltung 15 erzeugt wird, eine stabilisierte Gleich- spannung. Zur Umsetzung der Lieferspannung auf die Betriebs- spannung kann ein Abwärts-Schaltregler (Step-Down-Regler) ein- gesetzt werden, der stets die gewünschte Spannung herstellt, unabhängig von der anliegenden Lieferspannung.

Jeder der Stromanschlüsse So, Si, S2, S3 des aktiven Verteilers kann eine Überwachungsschaltung 16 enthalten. Damit wird die Höhe des durch den betreffenden Stromanschluss fließenden Stroms überwacht. Die Überwachungsschaltungen 16 sind mit einem in dem Datenknoten 13 enthaltenen Strommanager verbunden, der in Abhängigkeit vom Strom und Spannung entsprechende Steuermaß- nahmen durchführt. So kann beispielsweise der Strom in jedem der Stromanschlüsse auf einen Maximalwert begrenzt werden. Da- durch werden thermische Überlastungen vermieden. Wenn an einem der Stromanschlüsse ein Kurzschluss auftritt, wird dies eben- falls erkannt und führt zur Abschaltung des betreffenden Stro- manschlusses. Jede Überwachungsschaltung 16 enthält einen Stromsensor 17 und einen Schalter 18. Durch selektives Ab- schalten eines einzelnen Anschlusses wird vermieden, dass im Falle eines Kurzschlusses oder eines anderen Fehlers das ge- samte Netzwerk funktionsunfähig wird.

Bei dem Ausführungsbeispiel von Fig. 2 werden die Daten und die Lieferspannung über separate Leitungen übertragen, die jedoch zu einem Kabel zusammengefasst sein können. Der Verteiler hat getrennte oder gemeinsame Steckbuchsen zum Einstecken des Steckers eines Kabels, durch welches ein externes Gerät an das Netz angeschlossen wird. Das Datennetzwerk versorgt sich selbst mit der erforderlichen Lieferspannung für die komplette Unter- verteilung. Im vorliegenden Fall wird die Lieferspannung in der Zentrale 11 (Fig. 1) erzeugt, jedoch können auch mehrere Strom- versorgungen im Netzwerk verteilt angeordnet sein.

Eine Variante, bei der der Datentransfer und die Stromversor- gung über dieselben Leitungen erfolgen, ist in Fig. 3 darge- stellt. Hier enthält der betreffende Anschluss, beispielsweise der Anschluss Ao eine Phantomschaltung 20, die eine äußere Vierdrahtleitung 21 mit einer inneren Vierdrahtleitung 22 ver- bindet. Das Adernpaar der Vierdrahtleitung 21 ist mit den Enden der aus den beiden Spulen P1 und P2 bestehenden Primärwicklung eines Übertragers U1 verbunden. Die Spulen der Sekundärwicklung sind mit SW1 und SWz bezeichnet. Das zweite Adernpaar der Vier- drahtleitung 21 ist in gleicher Weise mit den Primärwicklungen PW1, PW2 eines Übertragers U2 verbunden. Die Sekundärwicklungen der beiden Übertrager bilden die Vierdrahtleitung 22, die als Datenanschluss Do mit dem Datenknoten 13 verbunden ist.

Über die Vierdrahtleitung 21 wird über das erste Adernpaar der Datenfluss in der einen Richtung und über das zweite Adernpaar der Datenfluss in der Gegenrichtung geschickt. Beide Daten- flüsse bestehen aus Wechselspannungssignalen. Jedem Adernpaar ist eine weitere Spannungskomponente überlagert, die zwischen den Primärwicklungen PW1, PWz der Übertrager Ul, Us abgegriffen wird. Diese Spannungspotentiale bilden die Lieferspannung. Sie werden einer Überwachungsschaltung 16 zugeführt, deren Ausgang den Stromanschluss So bildet, der an die Verbindungsleitung 14 angeschlossen ist.

Eine Signalleitung 23 verbindet die Überwachungsschaltung 16 mit dem Datenknoten 13. Auf der Informationsleitung 23 werden Signale über die Stärke des Lieferstroms an den Datenknoten 13 gesendet und es werden Befehle zum Begrenzen oder Abschalten des Stromes am Stromanschluss So von dem Datenknoten 13 an die Überwachungsschaltung 16 geliefert.

Fig. 4 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem die Zentrale 11 mehrere Anschlüsse A für Leitungsstränge aufweist, die jeweils einen Daten-und Stromversorgungsanschluss enthalten. Jeder An- schluss A ist in einer Anschlusseinheit AE eingebettet, die Be- standteil der Zentrale 11 ist. Die Anschlusseinheit AE enthält ähnliche Elemente wie die aktiven Verteiler AV, sie stellt in der Regel gleichfalls die Funktionen bereit, die an den je- weiligen Verteilerports verfügbar sind. Sie kontrolliert Strom- und Spannungswerte für die Versorgung (Lieferspannung), kann im Fehlerfall den betroffenen Strang abtrennen und nah Fehlerbe- hebung wieder aufschalten. Bei Bedarf kann auch eine Fehlermel- dung (Signalisierung) abgesetzt werden. Die Kontaktierung der abgehenden Vierdrahtleitungen 21 erfolgt in einschlägiger Weise entweder über lösbare Steckverbindungen oder über Kontaktein- heiten in Schneidklemm-bzw. Schraubklemmtechnik.

In der Anschlusseinheit AE liegt eine Vierdrahtleitung 24 vor, die aus einer Zweidrahtleitung für den Datentransport in der einen Richtung und einer Zweidrahtleitung für den Datentrans- port in der Gegenrichtung besteht. Eine Phantomschaltung 20, die zwei Übertrager U1 und U2 enthält, überträgt die Daten auf eine Vierdrahtleitung 21. Dieser Vierdrahtleitung werden in der beschriebenen Weise durch zwei Versorgungsleitungen 25,26 unterschiedliche Spannungspotentiale überlagert, die in der Zentrale 11 oder aber auch in einem separaten Gerät erzeugt werden. Auf diese Weise erfolgt über ein Kabel, das die Vier- drahtleitung 21 enthält, sowohl der Datentransport als auch der Transport der Lieferspannung. In dem angeschlossenen Verteiler, der in Figur 3 dargestellt ist, werden Lieferspannung und Daten wieder voneinander getrennt.

Eine weiterführende Ausgestaltung des lokalen Netzwerkes ermög- licht auch die Bereitstellung von niederfrequenten Diensten, z. B. Telefonübertragung über das Datennetz.