| 1. | Heimund Gebäudeinformationssystem mit wenigstens je einem an eine elektrische Stromzuleitung (39) angeschlossenen elektrischen Stromnetz (38) und einem lokalen optischen Informationsnetz (40) für den Informai onsaustausch und die Speisung, Steuerung und Überwachung von Periphe rieund Endgeräten (52), dadurch gekennzeichnet, dass die elektrischen Leiter (14) des Stromnetzes (38) und wenigstens eine Glasfaser (30) eines optischen passiven Informationsnetzes (40) in allen Komponenten parallel verlaufend und integriert angeordnet sind, wobei diese Komponenten fest verlegte Installationsleitungen (24,30) mit Steck dosen (12) einerseits und variable Installationen (48) mit flexiblen Netzka beln (32) und Steckern (10,50) andrerseits umfassen. |
| 2. | Informationssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Glasfasern (30) des optischen Informationsnetzes (40) über gesicherte, ab schaltbare Geräte (60) mit elektrischem Netzteil (54) und optischem Inter face (56) an wenigstens eine Informationszuleitung (41) angeschlossen sind. |
| 3. | Informationssystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in bevorzugt normierten Standardsteckdosen (12),steckern (10),vielfach steckern (50) undsteckerleisten zusätzlich zu Phase (16,22), Null (18,24) und Erde (20,26) wenigstens eine Glasfaser (30) mit den entsprechenden Optokupplungen (28) integriert ist, wobei die Glasfaser (30) bei jeder Ver zweigung (44) der elektrischen Leiter (14), in jedem Vielfachstecker (50) und in jeder Steckerleiste einen Strahlteiler (46) aufweist. |
| 4. | Informationssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn zeichnet, dass alle Steckdosen (12) der fest verlegten Installation (38) über eine eigene optische Leitung (30) mit einer zentralen Anlage (62) verbunden sind, was die Elimination oder eine eingeschränkte Anzahl von Strahlteilern (46) in der fest verlegten und Vielfachsteckern (50) in den variablen Installa tionen (48) erlaubt. |
| 5. | Informationssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn zeichnet, dass das optische Informationsnetz (40) über ein an einer Steck dose (12) angeschlossenes optisches Interface (56), vorzugsweise wenig stens einen Transceiver (60) mit Netzteil (54) und optischem Interface (56), oder wenigstens einem Modem an die externen Informationszuleitung/en (41) angeschlossen ist. |
| 6. | Informationssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekenn zeichnet, dass ein an einer Steckdose (12) angeschlossener Transceiver (60) mehrere lokale Informationsnetze (40) versorgt. |
| 7. | Informationssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekenn zeichnet, dass die Informationszuleitung/en (41), Telefon, Fernseh und/oder Internetleitungen sind. |
| 8. | Informationssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekenn zeichnet, dass die Glasfaser (30) aus einem flexiblen Netzkabel (32) her ausgeführt und extern an ein optisches Interface (56) eines nicht vom elek trischen Stromnetz (38) versorgten Peripherieoder Endgerät (52) ange schlossen ist, oder die Glasfaser (30) aus einem flexiblen Netzkabel (32) herausgeführt und extern an ein optisches Interface eines nicht entspre chend ausgerüsteten Peripherieoder Endgerätes (52) angeschlossen ist. |
| 9. | Verfahren zur Nutzung eines Informationssystems nach einem der Ansprü che 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass es gleichzeitig mit verschiedenen Standards genutzt wird. |
| 10. | Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Standards und Protokolle der Informationsübertragung durch die an den Steckdosen (12) angeschlossenen Geräte (52) bestimmt werden. |
| 11. | Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass Com puternetzwerke, Multimediaund Kommunikationsgeräte mit Hochge schwindigkeitsübertragung, insbesondere bis etwa 10 Gbit/sec, Haushalt, Büround Werkstattgeräte mit niedrigeren Übertragungsraten betrieben werden, vorzugsweise mit getrennten Wellenlängen für Senden und Emp fangen. |
Das ständig zunehmende Wachstum von Datenmengen und deren Übertragung mit hoher Geschwindigkeit stellen hohe Anforderungen an die Infrastruktur von Netzwerken und erfordern zukunftsorientierte Vernetzungskonzepte. Die Glas- faser hat sich dabei als einziges zukunftssicheres Übertragungsmedium mit hinreichend hohen Leistungsreserven herausgestellt. Schon heute werden mit Glasfasern Übertragungsraten über 10 Gbit/sec erreicht. Durch den Einsatz von Verfahren wie Wellenmultiplex-Systemen können diese Übertragungsraten noch um ein Vielfaches gesteigert werden. Der Begriff"Glasfaser"umfasst hier und im folgenden auch Kunststoff-Lichtwellenleiter und hybrid-optische Leiter, welche auch optische Übertragungsmedien sind Bei gebräuchlichen Heim-und Gebäudeinformationssystemen sind verschie- dene getrennte Netzwerke in Betrieb, beispielsweise für den elektrischen Strom, Computer, Telefon und Fernseher. Dies bedingt nicht nur unverhältnis- mässig hohe Installationskosten, der resultierende Kabelsalat bietet dem Be- nutzer Probleme und macht die Systeme wenig attraktiv. Es ist auch versucht worden, mit Funknetzen Abhilfe zu schaffen, was grundsätzlich gut ist, jedoch nur beschränkte Übertragungsraten zulässt.
Die bestehende Diskussion zukunftsorientierter Vernetzungskonzepte betrifft
vor allem die Erschliessung von Haushalten, Geschäftsbetrieben und Verwal- tungen (last mile). Auch die Verbindung von Arbeitsplatz zu Arbeitsplatz erfolgt in gewohnter Weise zu kompliziert und aufwendig.
Der Erfinder hat sich die Aufgabe gestellt, ein Heim-und Gebäudeinformations- system der eingangs genannten Art zu schaffen, in welchem ein einheitliches Informationsnetz auf der Basis von Glasfasern so einfach handhabbar werden soll, wie dies ein elektrisches Stromnetz ist. Eine einmalige Installation des In- formationsnetzes soll einfach integrierbar sein. Weiter soll das Informationsnetz auch im Bereich sehr hoher Datenmengen vielseitig nutzbar sein.
Bezüglich des Heim-und Gebäudeinformationssystems wird die Aufgabe erfin- dungsgemäss dadurch gelöst, dass die elektrischen Leiter des Stromnetzes und wenigstens eine Glasfaser eines optischen passiven Informationsnetzes in allen Komponenten parallel verlaufend und integriert angeordnet sind, wobei diese Komponenten fest verlegte Installationsleitungen mit Steckdosen einer- seits und variable Installationen mit flexiblen Netzkabeln und Steckern andrer- seits umfassen. Spezielle und weiterbildende Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand von abhängigen Patentansprüchen.
Die gemeinsamen Komponenten des elektrischen Strom-und Informationsnet- zes mit integrierter Glasfaser sind beispielsweise festverlegte Installationslei- tungen mit Steckdosen und variable Installationen, wie flexible Netzkabel, ein- fache Stecker, Vielfachstecker und Steckerleisten. Ein wesentlicher Vorteil des erfindungsgemässen optischen Informationsnetzes besteht darin, dass es aus- schliesslich aus passiven Komponenten besteht, die naturgemäss nicht so stark vom technischen Fortschritt abhängig sind wie aktive Komponenten. Beispiele für passive Komponenten sind Glasfasern und elektrische Kontakte.
In der Praxis sind die Steckverbindungen normierte Komponenten des elektri- schen Stromnetzes, insbesondere normierte Standardsteckdosen/-stecker, in welche zusätzlich zu den elektrischen Leitern Phase, Null und Erde wenigstens
eine Glasfaser mit entsprechenden Kontakten integriert ist. Bei Mehrfachan- schlüssen weist die Glasfaser einen Strahlteiler üblicher Bauart auf.
Die Glasfasern des optischen Informationsnetzes können über gesicherte, ab- schaltbare Geräte mit elektrischem Netzteil und optischem Interface an wenig- stens eine externe Informationszuleitung angeschlossen werden, insbesondere über wenigstens einen an einer Steckdose angeschlossenen Transceiver (Transmitter-Receiver) oder wenigstens ein Modem. Dabei kann ein an einer Steckdose angeschlossener Transceiver mehrere lokale Informationsnetze ver- sorgen. Praktische Beispiele für externe Informationszuleitungen sind Telefon-, Fernseh-und Internetleitungen, welche vorzugsweise ebenfalls Glasfasern sind.
Als externe Informationszuleitung kann jedoch auch ein festinstallierter elektri- scher Stromleiter benutzt werden, die elektrischen Signale müssen über eine elektrooptische Kupplung in optische Signale umgewandelt werden. Diese Vari- ante ist in der Regel nur für verhältnismässig niedrige Übertragungsraten ge- eignet.
Die handelsüblichen Glasfasern erlauben eine Kommunikation in immer höhe- ren Übertragungsbandbreiten. Die übliche Kapazität beträgt pro Glasfaser etwa 1 Gbit/sec und verdoppelt sich jedes Jahr. Hochkanalige Wellenmultiplexsy- steme lassen sich insbesondere mit NZDS-Fasern (Non-Zero-Dispersion-Shif- ted Fibers) realisieren.
Je breitbandiger Informationsnetze auf der Basis von Glasfasern sind, desto eher kann der Einsatz von optischen Verstärkern angezeigt sein. Die meisten Informationsnetze, insbesondere für Haushalte, benötigen jedoch keinen Ver- stärker.
Nach einer Variante kann eine Glasfaser ohne elektrische Steckkomponenten aus einem Netzkabel herausgeführt und extern mit einer Optokupplung an ein
Interface eines Gerätes angeschlossen sein, falls dieses nicht an das elektri- sche Stromnetz angeschlossen ist. Weiter kann eine Glasfaser aus einem Netzkabel herausgeführt und extern an ein optisches Interface eines nicht ent- sprechend ausgerüsteten Gerätes angeschlossen sein.
In Bezug auf das Verfahren zur Nutzung eines Informationssystems wird die Aufgabe erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass es gleichzeitig mit verschie- denen Standards genutzt wird. Spezielle und weiterbildende Ausführungsfor- men des Verfahrens sind Gegenstand von abhängigen Patentansprüchen.
Die gleichzeitige Nutzung kann insbesondere mit verschiedenen Wellenlängen und/oder unterschiedlichen Übertragungsraten erfolgen. Die teurere Hochge- schwindigkeitsübertragung ist insbesondere für Computer, Multimedia und Kommunikation geeignet, die preisgünstigeren niedrigeren Übertragungsraten für ein Haushaltnetz zur Steuerung und Überwachung von Haushaltsgeräten und/oder für den Objektschutz. Der diesbezügliche Aufbau einer Infrastruktur mit optischen Monomodeglasfasern und die Nutzung mit zwei getrennten Wel- lenlängen für Senden und Empfangen gewährleistet nach den bisherigen Er- kenntnissen eine optimale Betriebsweise.
Die Standards und Protokolle der Informationsübertragung werden bevorzugt durch die an den Steckdosen angeschlossenen Geräte bestimmt. Dadurch können diese Standards ohne Änderung der festen Installationen der techni- schen Entwicklung angepasst werden. Bereits heute sind Übertragungsraten bis 10 Gbit/sec möglich. Damit kann der Bedarf der lokalen Informationsüber- tragung auch für einen längeren Zeithorizont gewährleistet und die Investitionen für die nächsten Dekaden genutzt werden.
Ein erfindungsgemässes Heim-und Gebäudeinformationssystem kann auch allen heutigen und künftigen technischen und wirtschaftlichen Anforderungen gerecht werden. Es beinhaltet beispielsweise
die Steuerung von Beleuchtung, Heizung, Beschattung, Türen, Fenster, Thermostaten, Druckmessern, Schadstoffmeldern, Kameras, der Zutritts- kontrolle und Überwachung in Gebäuden die Vernetzung von PCs, Druckern, Scannern, Modems usw. die Übertragung von Ton, Bild und Daten, via Multimedia, Fernsehen, Radio und Internet.
Die spezifischen Vorteile der vorliegenden Erfindung können kurz wie folgt zu- sammengefasst werden : Die Stromversorgung und die Informationen können derselben Steckdose über dasselbe Netzkabel entnommen und die Informationen derselben Steckdose zugeführt werden.
Fast alle Peripherie-und Endgeräte haben ein flexibles Netzkabel, dieses wird auch für die Übertragung von Information genutzt, es sind keine weite- ren Kabel notwendig.
Ein lokal begrenztes optisches Informationsnetz mit kontrolliertem Zugang ist nach aussen über Geräte und/oder dezidierte Leitungen abgeschlossen.
Das Informationssystem ist eine Investition in die Zukunft, kann überall bei einer Neuverkabelung miteingerichtet, aber auch nachgerüstet werden, ist kompatibel zu allen bestehenden Technologien und offen für zukünftige Entwicklungen.
Das optische Informationsnetz ist eine preisgünstige, aus einfachen, passi- ven Bausteinen aufgebaute dauerhafte Installation, die so einfach wie das elektrische Stromnetz zu nutzen ist und eine sehr lange Lebensdauer hat.
Das lokale Glasfaser-Informationsnetz ist sehr gut skalierbar, modular und flexibel verwendbar. Schon eine einfache Mehrfachsteckdose mit integrier- tem Informations-Glasfasernetz bildet ein kleines Netzwerk, das von allen daran angeschlossenen Peripherie-und Endgeräten benutzt werden kann.
Es sind gemischte Netzwerke möglich, alle Normkomponenten des elektri- schen Stromnetzes ohne Glasfasern können integriert werden.
An jeder beliebigen Steckdose kann eine WLAN-Basisstation (Wire Local
Aera Network) angeschlossen und so auch mobile Geräte über Funk in das Informationsnetz integriert werden.
Die Erfindung wird anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbei- spielen, welche auch Gegenstand von abhängigen Patentansprüchen sind, nä- her erläutert. Es zeigen schematisch : Fig. 1 eine Frontansicht eines elektrischen Standardsteckers mit inte- grierter Glasfaser, - Fig. 2 eine Seitenansicht des offenen Steckers gemäss Fig. 1, Fig. 3 eine Seitenansicht einer offenen Steckdose für einen Stecker gemäss Fig. 1 und 2 - Fig. 4 einen Querschnitt durch ein flexibles Netzkabel mit integrierter Glasfaser -Fig. 5 die festverlegten Installationsleitungen eines elektrischen Strom-und lokalen Informationsnetzes, - Fig. 6 eine variable Installation zum Anschluss an die Installationslei- tungen von Fig. 5, - Fig. 7 die Verbindung mehrerer Strom-und Informationsnetze, und Fig. 8 eine Variante von Fig. 7 mit einer zentralen Anlage.
Fig. 1 und 2 zeigen einen elektrischen Stecker 10, Fig. 3 eine Steckdose 12, beide ausgebildet als Standardkomponenten nach schweizerischer Norm. Iso- lierte elektrische Leiter 14, ausgebildet als Kupferdrähte oder-litzen, führen zu den Kontaktstiften Phase 16, Null 18 und Erde 20 bzw. den entsprechenden Buchsen Phase 22, Null 24 und Erde 26.
Diese üblich ausgebildeten Steckkomponenten 10,12 enthalten erfindungsge- mäss zusätzlich eine zu einer Optokupplung 28 führende Glasfaser 30. Bei in die Steckdose 12 gestecktem Stecker 10 sind nicht nur die drei elektrischen Leiter 14, sondern auch die Glasfasern 30 miteinander verbunden. Die elektri- sche Speisung und der Informationsschluss werden gleichzeitig hergestellt.
Offensichtlich kann auch ein normaler Standardstecker 10 ohne Glasfaser 30 bzw. Optokupplung 28 gesteckt werden, dabei wird lediglich die elektrische Versorgung, jedoch nicht der lnformationsfluss über eine Glasfaser hergestellt.
Entsprechend kann ein Stecker 10 mit Glasfaser 30 und Optokupplung 28 in eine normale Standardsteckdose 12 ohne Glasfaser gesteckt werden, wobei die Optokupplung 28 bündig versenkt ist. In beiden Fällen wird von einem ge- mischten System gesprochen.
Selbstverständlich kann die dargestellte Normausführung durch jede in anderen Ländern übliche Standardausführung problemlos ersetzt werden.
Fig. 4 zeigt einen Querschnitt IV/IV durch ein flexibles Netzkabel 32 gemäss Fig. 2. Neben den drei elektrischen Leitern 14 ist eine Glasfaser 30 in das Netz- kabel 32 integriert, alle Leiter sind von einem Schutzmantel 34 umhüllt.
Ein in Fig. 5 angedeuteter Grundriss einer wenigstens teilweise dargestellten Gebäudeetage 36 mit mehreren Räumen, welche mit einem elektrischen Stromnetz 38 und einem Informationsnetz 40 ausgestattet sind.
Das über eine Stromzuleitung 39 durch eine Gebäudeaussenwand 42 gespei- ste elektrische Stromnetz 38 umfasst normale elektrische Leiter 14 aus Kupfer- drähten für eine Hausinstallation, kann jedoch auch in üblicher Weise als loka- les Busnetz ausgebildet sein. Die elektrischen Leiter 14 führen zu kombinierten Steckdosen 12 gemäss Fig. 3, welche an Aussen-42 und/oder Innenwänden 58 montiert sind. Die Verzweigungen 44 der elektrischen Leiter 14 sind in übli- cher Weise als Klemmverbindungen in einer Installationsdose ausgebildet.
Parallel zum elektrischen Stromnetz 38 ist ein lokales Informationsnetz 40 mit wenigstens einer fest installierten Glasfaser 30 verlegt und zu den Steckdosen 12 geführt. Verzweigungen im Informationsnetz erfolgen mit Strahlteilern 46.
Nach einer nicht dargestellten Variante können fest installierte Steckdosen 12
einzeln mit jeweils einer eigenen Glasfaser 30 zu einer zentralen Anlage-z. B. einem Verteilerkasten-geführt werden, um Verluste in Strahlteilern 46 zu mi- nimieren oder zu vermeiden. Die Informationen können zusammen mit dem elektrischen Strom an allen Steckdosen 12 bezogen bzw. eingespeist werden.
Der in Fig. 5 dargestellte festisolierte Teil des elektrischen Stromnetzes 38 und des Informationsnetzes 40 ist unter Putz verlegt, kann jedoch insbesondere bei Nachrüstungen auch auf Putz in Installationsrohren erfolgen.
In Ergänzung zu den festverlegten Installationsleitungen 38,40 gemäss Fig. 5 zeigt Fig. 6 eine variable Installation 48, welche über einen Stecker 10 und ein flexibles Netzkabel 32 an eine Steckdose 12 angeschlossen ist. Das Netzkabel 32 ist andernends mit einem Vielfachstecker 50 verbunden, welcher auch als Steckerleiste ausgebildet sein kann. Die Verzweigungen 44 der elektrischen Leiter 14 und die Strahlteiler 46 der Glasfaser/n 30 sind entsprechend Fig. 5 mit festverlegten Installationsleitungen ausgebildet.
An der dreifach verzweigten Steckerleiste 50 gemäss Fig. 6 ist ein weiterer Stecker 10 mit einem flexiblen Netzkabel 32 angeschlossen. Dieses Netzkabel 32 führt zu einem Peripherie-oder Endgerät 52, welches ein von drei elektri- schen Leitern 14 gespeistes Netzteil 54 und ein von der Glasfaser 30 des In- formationsnetzes 40 gespeistes optisches Interface 56 umfasst. Wahlweise können am Vielfachstecker 50 auch Endgeräte 52 ohne integrierte Glasfaser 30 angeschlossen werden.
Die variable Installation 48 kann an jeder beliebigen Steckdose 12 einer Ge- bäudeaussen-42 oder Innenwand 58 (Fig. 5) angeschlossen werden.
Die Gebäudeetage 36 gemäss Fig. 7 umfasst-wie Fig. 5-festverlegte Instal- lationsleitungen 14,30 für das elektrische Stromnetz 38 mit einer Stromzulei- tung 39 und für das mit einer Informationszuleitung 41 ausgestattete Informai- onsnetz 40. Die Informationszuleitung 41 ist vorliegend eine Telefon-und Ka-
belfernsehleitung.
Im Raum R, ist an einer Steckdose 12 eine variable Installation in Form eines Transceivers 60 angeschlossen. Der Transceiver 60 ist, entsprechend einem Peripherie-oder Endgerät 52 (Fig. 6), an einer Steckdose 12 angeschlossen, versorgt über diese Steckdose 12 ein Netzteil 54 mit elektrischem Strom und verbindet die Informationszuleitung 41 über eine angebaute Elektronik und ein optisches Interface 56 mit dem lokalen Informationsnetz 40 aus Glasfasern 30.
Entsprechend ist im Raum R2 ein weiteres lokales Informationsnetz 40 für die Räume R3 und R4 abtrennbar angeordnet.
Das lokale Glasfaser-Informationsnetz 40 ist damit ein sicheres und abgekap- seltes lokales Netz, das nur über einen kontrollierten Zugang, den Transceiver 60, an die Aussenwelt angeschlossen wird, und welches von dort auch jederzeit abgetrennt werden kann.
Nach Fig. 8 sind alle Steckdosen 12 der festverlegten Installation 38 über eine eigene optische Leitung 30 mit einer zentralen Anlage 62 verbunden, z. B. ei- nem optischen Switch. Zum Minimieren der Verluste im fest installierten passi- ven optischen Informationsnetz 40 werden die Steckdosen 12 einzeln über je eine optische Leitung 30 an die zentrale Anlage 62 geführt. Damit erübrigt sich die Verwendung von Strahlteilern 46.