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Title:
LOCAL AREA NETWORK HAVING A BASE STATION AND A PLURALITY OF RADIO CELL BASE STATIONS, CONNECTED BY MEANS OF OPTICAL LINES, WITH CONFIGURABLE ASSOCIATION OF DATA CHANNELS WITH RADIO CHANNELS
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2012/028277
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a local area network having a base station (10) and at least one radio cell base station (30, 31, 32), which is connected to the base station (10) by means of a data line (201, 202) having a plurality of data channels and is set up to receive and send data signals on the data channels of the data line (201, 202) and to receive and send radio signals on a plurality of radio channels, wherein the at least one radio cell base station (30, 31, 32) is designed both to convert data signals incoming on a data channel into radio signals, and to send said signals on a radio channel associated with the data channel, and to convert radio signals incoming on a radio channel into data signals, and to send said signals on a data channel associated with the radio channel, wherein the local area network has an electrical controller which is able to configure which radio channel has which data channel and which data channel has which radio channel associated with it.

Inventors:
SCHÖBEL, Jörg (Breites Bleek 11, Braunschweig, 38124, DE)
Application Number:
EP2011/004276
Publication Date:
March 08, 2012
Filing Date:
August 26, 2011
Export Citation:
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Assignee:
TECHNISCHE UNIVERSITÄT CAROLO-WILHELMINA ZU BRAUNSCHWEIG (Pockelsstraße 14, Braunschweig, 38106, DE)
SCHÖBEL, Jörg (Breites Bleek 11, Braunschweig, 38124, DE)
International Classes:
H04W88/08; H04B10/2575; H04W16/28; H04W84/10
Domestic Patent References:
WO2000039943A1
Foreign References:
US20100189439A1
Other References:
J. Guillory, Ph. Guignard, F. Richard, L. Guillo, A. Pizzinat: "Multiservice Home Network based on Hybrid Electrical &Optical Multiplexing on a Low Cost Infrastructure, AWB5.pdf", Access Networks and In-house Communications (ANIC) 2010, 21. Juni 2010 (2010-06-21), 24. Juni 2010 (2010-06-24), Seiten 1-2, XP002664646, Congress Centre, Karlsruhe, Germany Gefunden im Internet: URL:http://www.opticsinfobase.org/search.cfm?meetingid=110&year=2010&meetingsession=AWB [gefunden am 2011-11-28]
KOONEN T ET AL: "MICROWAVE SIGNAL TRANSPORT OVER MULTIMODE POLYMER OPTICAL FIBRE NETWORKS FOR FEEDING WIRELESS LAN ACCESS POINTS", ECOC 2002. 28TH. EUROPEAN CONFERENCE ON OPTICAL COMMUNICATION. COPENHAGEN, DENMARK, SEPT. 8 - 12, 2002; [EUROPEAN CONFERENCE ON OPTICAL COMMUNICATION.(ECOC)],, Bd. CONF. 28, 12. September 2002 (2002-09-12), Seite 9.2.5, XP001158409,
None
Attorney, Agent or Firm:
FRIEDRICH, Andreas (Gramm, Lins & Partner GbRTheodor-Heuss-Straße 1, Braunschweig, 38122, DE)
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Claims:
Patentansprüche

1. Lokales Netzwerk mit einer Basisstation (10) und wenigstens einer Funkzellenbasisstation (30, 31 , 32), die mit der Basisstation (10) ü- ber eine Datenleitung (201 , 202) mit mehreren Datenkanälen verbunden und eingerichtet ist, auf den Datenkanälen der Datenleitung (201 , 202) Datensignale zu empfangen und zu senden und auf mehreren Funkkanälen Funksignale zu empfangen und zu senden, wobei die wenigstens eine Funkzellenbasisstation (30, 31 , 32) ausgebildet ist, um sowohl auf einem Datenkanal eingehende Datensignale in Funksignale umzuwandeln und auf einem dem Datenkanal zugeordneten Funkkanal zu senden als auch auf einem Funkkanal eingehende Funksignale in Datensignale umzuwandeln und auf einem dem Funkkanal zugeordneten Datenkanal zu senden, wobei das lokale Netzwerk eine elektrische Steuerung aufweist, durch die konfigurierbar ist, welchem Funkkanal welcher Datenkanal und welchem Datenkanal welcher Funkkanal zugeordnet ist.

2. Lokales Netzwerk nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet,

dass die Datenleitung (201 , 202) eine optische Leitung zur Übertragung optischer Datensignale ist.

3. Lokales Netzwerk nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,

dass die Datenleitung (201 , 202) wenigstens eine Glasfaser umfasst.

4. Lokales Netzwerk nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,

dass die Datenleitung (201 , 202) wenigstens eine Polymerfaser umfasst.

5. Lokales Netzwerk nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein Wellenlängenmultiplex vorgesehen ist.

6. Lokales Netzwerk nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Datenleitung (20 , 202) wenigstens eine elektrische Leitung zur Übertragung elektrischer Signale umfasst.

Lokales Netzwerk nach Anspruch 3, 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Datenleitung (201 , 202) über mehrere Glasfasern, Polymerfasern oder elektrische Leitungen verfügt, von denen jede einen Datenkanal definiert.

Lokales Netzwerk nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Funkkanäle zumindest auch durch räumlich begrenzte Strahlkeulen (301 , 311 , 321) definiert sind, die insbesondere schwenkbar und/oder umschaltbar sind.

Lokales Netzwerk nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Steuerung eingerichtet ist, wenigstens eine räumlich begrenzte Strahlkeule (301 , 311 , 321) wenigstens einer Funkzellenbasisstation (30, 31 , 32) zu schwenken.

Lokales Netzwerk nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das lokale Netzwerk mehrere Funk- zellenbasisstationen (30, 31 , 32) aufweist.

Lokales Netzwerk nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Kommunikation zwischen der wenigstens einen Funkzellenbasisstation (30, 31, 32) und der elektrischen Steuerung über eine kabellose Verbindung (70), insbesondere WLAN, erfolgen kann.

Description:
Titel

LOKALES NETZWERK MIT EINER BASISSTATION UND MEHREREN ÜBER OPTISCHE LEITUNGEN ANGEBUNDENE FUNKZELLENBASISSTATIONEN MIT KONFIGURIERBARER ZUORDNUNG VON DATENKANÄLEN ZU FUNKKANÄLEN

Beschreibung

Die Erfindung betrifft ein lokales Netzwerk mit einer Basisstation und wenigstens einer Funkzellenbasisstation.

Derartige Netzwerke können verwendet werden, um sowohl mobile als auch ortsfeste Endgeräte, wie beispielsweise Computer, Mobiltelefone, Smartphones und ähnliches miteinander zu vernetzen. Dies ist nicht nur für Netzwerke in Firmengebäuden interessant, sondern wird zunehmend auch in Privathaushalten verwendet. Dabei steigen die Nutzeranforderungen an die Datenrate stetig, insbesondere im Hinblick auf die Online- Nutzung oder lokale Bereitstellung von Medien, wie dem hochauflösenden

BESTÄTIGUNGSKOPIE Fernsehen. Auch das so genannte„Cloud"-Computing, bei dem die Daten eines Nutzers im Rechenzentrum eines oder mehrerer Provider gespeichert werden, von wo aus auch Rechenkapazität zur Verfügung gestellt wird, erhöht die Anforderungen an eine übertragene Datenrate. Gleiches gilt für die immer größer werdende Anzahl von Downloads aus dem weltweiten Netz, die in vertretbarer Zeit erreicht werden sollen.

Die lokale Vernetzung von mobilen und ortsfesten Geräten erfolgt heute in erster Linie durch drahtlose Netzwerke, wie beispielsweise WLAN, oder durch kabelgebundene Netzwerke, beispielsweise Ethernet. Dabei weisen drahtlose Netzwerke den Vorteil der kabellosen Anwendung auf, was insbesondere für mobile Endgeräte, wie beispielsweise Handys, Smartpho- nes oder Laptops essentiell wichtig ist. Zudem entfällt der Aufwand der Kabelverlegung, so dass auch die Installation eines drahtlosen Netzwerkes relativ einfach und kostengünstig möglich ist. Allerdings sind die übertragbaren Datenraten auf diesen Netzwerken verhältnismäßig gering.

Kabelgebundene Netzwerke erreichen hingegen deutlich höhere Übertragungsraten, sind jedoch mit teilweise erheblichem Installationsaufwand verbunden, da naturgemäß Kabel verlegt werden müssen.

Um den steigenden Anforderungen an die übertragenen Datenraten gerecht zu werden, wurde bereits vorgeschlagen, zu höheren Trägerfrequenzen bei der Übertragung zu wechseln, wo die für die geforderte Datenübertragung erforderliche Funkbandbreite zur Verfügung steht. Hier ist beispielsweise vorgesehen, Frequenzbänder um 60 GHz mit einer Bandbreite mehrerer GHz für lokale Netzwerkanwendungen zu verwenden. Insbesondere innerhalb dieses Frequenzbereichs sind beispielsweise vier Funkkanäle auf unterschiedlichen Trägerfrequenzen mit jeweils einer Bandbreite von ca. 2 GHz vorgesehen, auf denen jeweils unidirektional Daten übertragen werden können. - -

Kennzeichnend für die Funkübertragung in diesem Frequenzbereich ist jedoch eine sehr hohe Funkfelddämpfung. Daher ist es notwendig, das Antennensystem der Funkzellenbasisstation mit einem hohen Gewinn auszulegen, so dass die Abstrahlung der Funksignale nur in einem räumlich engen Bereich erfolgt. Dies setzt jedoch eine direkte„Sichtverbindung" zwischen dem Sender, also der Funkzellenbasisstation und dem Endgerät, also dem Empfänger der Funksignale, voraus. Gegebenenfalls könnte auch eine Reflexion an einer Wand, Decke oder ähnlichem genutzt werden.

Die starke Absorption des Funksignals in diesem Frequenzbereich durch Wände, Türen und ähnliches, bewirkt, dass ein derartiges drahtloses Netzwerk nur lokal in einem einzigen Raum betrieben werden kann. Sollen Endgeräte in mehreren Räumen eines Gebäudes miteinander vernetzt werden, müssen mehrere Funkzellenbasisstationen verwendet werden. Diese wären dann über wenigstens eine Datenleitung eines kabelgebundenen Netzwerkes, eines so genannten Backbone-Netzwerkes, miteinander verbunden. Diese Netzwerkankopplung stellt einen erheblichen Kosten- und schaltungstechnischen Aufwand dar, weil ein Routing, gegebenenfalls Umkodieren und Umsetzen auf ein geeignetes Modulationsverfahren, bei einer sehr hohen Datenrate bis hin zu vielen GBit pro Sekunde erfolgen muss und eine entsprechende Datenverarbeitungskapazität vorhanden sein muss.

Es wurde bereits ein Konzept vorgestellt, bei dem die einzelnen Funkzellenbasisstationen über ein optisches Netzwerk miteinander vernetzt wurden. Kern dieses Konzepts ist die direkte Verteilung des 60 GHz-Signals über eine Glasfaser, um die Datenverarbeitungskapazität in den Funkzellenbasisstationen gering zu halten.

Glasfaserkabel bestehen aus einem das Signal führenden Kern und einem diesen umgebenden Mantel. Der Mantel bewirkt eine Totalreflektion an der Grenzschicht und somit eine Führung der Strahlung im Kern des Glasfaserkabels. Sobald dieser Kern jedoch einen gewissen Radius erreicht, sind mehrere Lichtwege innerhalb des Kerns möglich. Es kommt daher zu Signalbeeinflussungen durch Laufzeitunterschiede. Diese so genannten Multimode-Fasern sind daher zur Nachrichtenübertragung bei hoher Bandbreite nicht geeignet. Soll ein Glasfaserkabel verwendet werden, muss daher ein so genanntes Single-Mode-Glasfaserkabel verwendet werden, bei dem der signalführende Kern einen so geringen Durchmesser hat, dass die problematische Mehrwege-Ausbreitung oder intermodale Dispersion entfällt. Der Durchmesser eines Kerns einer Single-Mode- Glasfaser hat typischerweise einen Durchmesser von 3 bis 9 μηι. Aufgrund dieser geringen Ausdehnung ist ein derartiges Glasfaserkabel in der Anschaffung recht teuer und kann auch nicht von Laien verlegt werden, da es besondere Sorgfalt und spezielle Steckverbindungen erfordert. Die Verlegung eines Glasfaserkabels ist daher ebenfalls teuer und aufwändig.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein lokales Netzwerk vorzuschlagen, mit dem hohe Datenübertragungsraten erreichbar sind und das einfach und kostengünstig aufgebaut und installiert werden kann.

Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe durch ein lokales Netzwerk mit einer Basisstation und wenigstens einer Funkzellenbasisstation, die mit der Basisstation über eine Datenleitung mit mehreren Datenkanälen verbunden und eingerichtet ist, auf den Datenkanälen der Datenleitung Datensignale zu empfangen und zu senden und auf mehreren Funkkanälen Funksignale zu empfangen und zu senden, wobei die wenigstens eine Funkzellenbasisstation ausgebildet ist, um sowohl auf einen Datenkanal eingehende Datensignale in Funksignale umzuwandeln und auf einem dem Datenkanal zugeordneten Funkkanal zu senden als auch auf einem Funkkanal eingehende Funksignale in Datensignale umzuwandeln und auf einem dem Funkkanal zugeordneten Datenkanal zu senden, wobei das lokale Netzwerk eine elektrische Steuerung aufweist, durch die konfigu- - -

rierbar ist, welchem Funkkanal welcher Datenkanal und welchem Datenkanal welcher Funkkanal zugeordnet ist. Durch die Verwendung mehrerer Datenkanäle in der Datenleitung des so genannten Backbone-Netzwerkes wird die nötige Bandbreite eines jeden der Bänder deutlich reduziert. Damit werden die Anforderungen an die Kanäle der Datenleitung des Backbone-Netzwerkes deutlich reduziert.

Durch die elektrische Steuerung ist es möglich, die Funkzellenbasisstation zu rekonfigurieren. Damit kann jeder Datenkanal der Datenleitung, mit der die wenigstens eine Funkzellenbasisstation mit der Basisstation verbunden ist, durch ein einfaches Schaltelement oder eine Schaltmatrix einem der Funkkanäle der Funkzellenbasisstation zugeordnet werden. Damit ist eine flexible Zuordnung der Datenströme, die auf einem Datenkanal in der Datenleitung die wenigstens eine Funkzellenbasis erreichten, zu den Endgeräten möglich. Es ist damit beispielsweise auch möglich, zwischen einem„Downlink", bei dem mit hoher Datenrate Funksignale von der wenigstens einen Funkzellenbasisstation an ein Endgerät gesendet werden, und einem„Uplink", bei dem die wenigstens eine Funkzellenbasisstation Funkdaten eines Endgerätes empfängt, umzuschalten. Damit ist auch ein schneller Datentransport von einem Endgerät über die wenigstens eine Funkzellenbasisstation zur Basisstation und weiter in ein weltweites Netzwerk, beispielsweise das Internet, möglich. Auf diese Weise ist es mit einem erfindungsgemäßen Netzwerk möglich, einen oder mehrere der Datenkanäle der Datenleitung für den Signaltransport in Richtung des Down- links, also von der Basisstation zur wenigstens einen Funkzellenbasisstation, zu verwenden, und gleichzeitig einen oder mehrere andere Datenkanäle der Datenleitung für den Signaltransport in Richtung des Uplinks, also von der wenigstens einen Funkzellenbasisstation zur Basisstation, vorzusehen.

Insbesondere ist es durch die elektrische Steuerung möglich, auch eine unterschiedliche Anzahl von Datenkanälen und Funkkanälen vorzusehen. - -

Bei einem lokalen Netzwerk ohne eine derartige Konfigurierbarkeit durch eine elektrische Steuerung müsste jeder Funkkanal mit einem separaten Datenkanal fest, also nicht umschaltbar, verbunden werden. Damit wäre jedem Datenkanal ein fester Funkkanal zugeordnet, so dass über die Auswahl des Datenkanals in der Basisstation entschieden würde, welches Gerät bzw. welcher Funkkanal angesprochen werden soll. Dazu muss jedoch die Anzahl der Datenkanäle soweit erhöht werden, bis sie der Anzahl der möglichen Funkkanäle entspricht. Dadurch erhöht sich der Kostenaufwand für die Datenkanäle erheblich. Zudem ist das lokale Netzwerk nur schwer aufzurüsten, wenn beispielsweise noch Endgeräte hinzukommen, die weitere Funkkanäle benötigen. In diesem Fall könnte mit einem erfindungsgemäßen Netzwerk die Funkzellenbasisstation ausgetauscht werden, ohne dass die Datenleitungen ausgetauscht oder erweitert werden müssten. Bei einem Netzwerk ohne die Konfigurierbarkeit durch eine elektrische Steuerung hingegen müsste bei einer Erhöhung der Anzahl der Funkkanäle auch die Anzahl der Datenkanäle erhöht werden, was in der Praxis bedeutet, dass beispielsweise in einem Haus, in dem das lokale Netzwerk installiert ist, sämtliche Kabel, die die Datenleitung bilden, ausgetauscht werden müssten. Dies hat neben einem erhöhten Kosten- und Zeitaufwand auch erhebliche Unannehmlichkeiten zur Folge, die insbesondere dann auftreten, wenn die Kabel unter Putz verlegt werden.

Vorteilhafterweise umfasst die Datenleitung eine optische Leitung zur Übertragung optischer Datensignale. Diese Datenleitung umfasst dabei insbesondere eine Glasfaser, so dass das Signal direkt im 60 GHz-Band transportiert werden kann.

Besonders vorteilhafterweise umfasst die Datenleitung jedoch wenigstens eine Polymerfaser. Hier kann das Signal zwar nicht direkt im 60 GHz-Band transportiert werden, sondern muss wegen der geringen Bandbreite im Basisband oder auf einer vergleichsweise niedrigen Zwischenfrequenz transportiert werden. Eine Polymerfaser ist im Vergleich zur Glasfaser je- doch erheblich günstiger und viel einfacher zu verlegen und zu installieren.

Alternativ kann die Datenleitung auch wenigstens eine elektrische Leitung zur Übertragung elektrischer Signale umfassen. In jeder dieser beschriebenen Ausführungsformen, also der Ausgestaltung der Datenleitung als Glasfaser, Polymerfaser oder elektrische Leitung, kann die Datenleitung über mehrere dieser Leitungen verfügen, von denen jede einen der Datenkanäle definiert. Auf diese Weise ist eine besonders einfache Ausgestaltung der einzelnen Datenkanäle sichergestellt.

Auf Glasfasern selbst kann das Signal direkt im 60 GHz Band oder gegebenenfalls auf einer Zwischenfrequenz transportiert werden, indem das optische Signal entsprechend moduliert wird. Eine mehrkanalige Übertragung kann durch Wellenlängenmultiplex erreicht werden.

Als besonders vorteilhaft hat sich herausgestellt, wenn die Datenleitung aus Polymerfasern mit einem Wellenlängenmultiplex besteht. Dann entspricht jede Wellenlänge auf der optischen Faser einem Kanal. Üblicherweise ist dann für jede Wellenlänge ein separater Sender, beispielsweise ein Laser oder eine Leuchtdiode, und ein separater Empfänger, beispielsweise eine Fotodiode, vorhanden. Die optischen Signale werden dann über einen Multiplexer, der beispielsweise optische Filter beinhaltet, für die Übertragung auf der Faser zusammengeführt und nach der Übertragung wieder nach Wellenlängen getrennt. Werden mehrere optische Fasern verwendet, von denen jede einen Datenkanal definiert, ist dies nicht nötig, da hier die Signale der verschiedenen Kanäle nicht zusammengeführt und nach dem Transport durch die Faser wieder getrennt werden müssen.

Polymerfasern weisen typischerweise eine große Dispersion, vor allem Modendispersion, wegen des großen Kerndurchmessers auf. Daher ist das verwendete Modulationsverfahren insbesondere so zu wählen, dass es sowohl für die Übertragung der Daten über die Datenleitung wie auch für die Übertragung auf dem Funkkanal geeignet ist. Dies kann beispielsweise mit einer OFDM-Modulation („orthogonal frequency division multiplex") erreicht werden.

Unter Umständen kann insbesondere für die Modulation des optischen Signals die gleiche Modulation wie für das Funksignal verwendet werden, in der Regel eine OFDM-Modulation, so dass sich eine Signalumwandlung hinsichtlich der Modulation und Codierung zwischen Funksignal und optischem Signal erübrigt.

Vorteilhafterweise sind die Funkkanäle zumindest auch durch räumlich begrenzte Strahlkeulen definiert, die insbesondere schwenkbar und/oder umschaltbar sind. Wie bereits ausgeführt, muss das Antennensystem der wenigstens einen Funkzellenbasisstation aufgrund der hohen Funkfelddämpfung mit einem hohen Gewinn ausgelegt werden. Dazu wird die Ab- strahlung der Funksignale auf einen relativ engen räumlichen Bereich, so genannte Strahlkeulen, begrenzt. Insbesondere bei mobilen Endgeräten, beispielsweise Handys, Smartphones oder Laptops erfordert dies jedoch eine Nachführung der Strahlkeulen, sowohl vom Sender als auch vom Empfänger der Funksignale, um eine fehlerfreie Übertragung der Funksignale zu gewährleisten.

Bei schwenkbaren Strahlkeulen werden die Strahlkeulen durch das Antennensystem ausgebildet und können durch unterschiedliche Phasen an den Antennenelementen geschwenkt werden. Das Antennensystem wird dabei beispielsweise so aufgebaut, dass über ein Leistungsverteilnetzwerk die Eingangsleistung auf die Antennenelemente verteilt wird. Dabei ist jedes Antennenelement mit einem Phasenschieber versehen, um die Phase für jedes Antennenelement individuell einstellbar zu machen. Je nachdem, welche Phasen an welchem Antennenelement angeordnet werden, bilden sich unterschiedliche Strahlkeulen aus, die durch eine kontinuierliche Ver- änderung der Phase auch kontinuierlich geführt oder geschwenkt werden können.

Alternativ oder zusätzlich dazu kann das System über umschaltbare Strahlkeulen verfügen. Dabei bildet das Antennensystem simultan mehrere Strahlkeulen aus. Dafür ist beispielsweise ein Strahlformungselement vorgesehen, das für jede auszubildende Strahlkeule einen eigenen Eingang hat. Damit kann ein Schwenken der Strahlkeule nachgebildet werden, indem man beispielsweise alle Strahlkeuleneingänge des Strahlformungselementes über einen 1-Auf-N-Umschalter auf einen einzigen Eingang schaltet. Vorteilhafterweise würde man jedoch die einzelnen Eingänge des Strahlformungselementes über eine Schaltmatrix mit den elektrischen Kanälen flexibel verbindbar machen. So kann die Zuordnung zwischen elektrischem Kanal und ausgebildeter Strahlkeule flexibel konfiguriert werden.

Insbesondere für den Fall, dass eine Person in den Strahlweg tritt und so den direkten Strahlweg zwischen Sender und Empfänger blockiert, kann eine dynamische und adaptive Umschaltung auf ein alternatives Strahlkeulenpaar von Sender und Empfänger vorgesehen sein, um eine kontinuierlich hohe Übertragungsqualität zu gewährleisten. Hierzu können Strahlformungsverfahren und -elemente benutzt werden, wie beispielsweise Gruppenantennen mit Phasenschiebern, Rotman-Linsen, dielektrische Linsen oder Butler-Matritzen. Natürlich ist auch jede andere Form der Strahlformungsverfahren und -elemente denkbar. Als besonders vorteilhaft hat sich erwiesen, wenn die elektrische Steuerung eingerichtet ist, wenigstens eine räumlich begrenzte Strahlkeule wenigstens einer Funk- zellenbasisstation zu schwenken. Dies erfolgt im Rahmen der Konfiguration bzw. Rekonfiguration der Funkzellenbasisstation. Vorteilhafterweise weist das lokale Netzwerk mehrere Funkstellenbasisstationen auf, so dass auch Endgeräte in mehreren verschiedenen Räumen eines Gebäudes miteinander vernetzt werden können. - -

Die Kommunikation zwischen der wenigstens einen Funkzellenbasisstation und der elektrischen Steuerung erfolgt vorteilhafterweise über eine kabellose Verbindung, insbesondere WLAN. Die logische, beispielsweise Routing, und elektrische Steuerung kann dabei insbesondere in der Basisstation angeordnet sein. Die Signalisierung des Rekonfigurations- zustandes, von der elektrischen Steuerung an die Funkzellenbasissta-tion, erfolgt dabei über den separaten Signalisierungskanal, also insbesondere über die kabellose Verbindung, beispielsweise WLAN. Das logische Routing in Form von Interpretation der Datenpakete, der Zuweisung der Datenströme auf die verschiedenen Kanäle der Datenleitung sowie adaptives Reagieren auf dynamische Änderungen der Funkkanäle, beispielsweise durch Bewegung von Endgeräten, erfolgt dabei allein in der Basisstation. Die Funkzellenbasisstation hingegen führen die Routing-Anweisungen der Basisstation bzw. der elektrischen Steuerung aus, indem sie die Signalverbindungen zwischen den Datenkanälen der Datenleitung und den Funkkanälen verändern. Dabei müssen Sie die Datenpakete selber nicht interpretieren, so dass die erforderlichen Kapazitäten für Datenverarbeitung in den Funkzellenbasisstationen selbst sehr gering sind. In der Funkzellenbasisstation findet dann gegebenenfalls eine Frequenzumsetzung des Datensignals in den durch die elektrische Steuerung ausgewählten Funkkanal statt. Um einen Funkkanal auszuwählen, kann die elektrische Steuerung beispielsweise die Lokaloszillatorfrequenz eines Mischers umschalten oder das Datensignal mit einem anderen Mischer verbinden. Hier sind verschiedene Ausgestaltungen möglich.

In der Funkzellenbasisstation findet zudem die Umsetzung der Datensignale auf einen Funkkanal und dabei insbesondere auf eine oder mehrere der Strahlkeulen statt. Dies kann beispielsweise durch Signalumschaltung zwischen den verschiedenen Eingängen und Speisestrukturen eines strahlformenden Elementes, beispielsweise eine Rotman-Linse oder dielektrischen Linse, oder durch Ansteuerung von Phasenschiebern auf einer - -

Basisband-Zwischenfrequenz- oder Hochfrequenzebene geschehen. Hier sind verschiedenste Ausgestaltungen denkbar. Der Signalisierungskanal, über den die Kommunikation zwischen der wenigstens einen Funkzellen- basisstation und der elektrischen Steuerung erfolgt, kann beispielsweise als WLAN im 2,4 oder 5 GHz-Band ausgeführt sein oder einen anderen

Funkstandard benutzen. Es ist zudem möglich, einen schmalbandigen Datenstrom im Spektrum neben dem hochratigen Datenstrom der Datenkanäle abzulegen. Dieser kann dann mit geringer Datenverarbeitungskapazität in der wenigstens einen Funkzellenbasisstation empfangen und interpretiert und verarbeitet werden.

Mit Hilfe einer Zeichnung wird nachfolgend ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 - eine schematische Blockdarstellung eines lokalen

Netzwerkes gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung,

Fig. 2 - eine schematische Blockdarstellung einer Funkzellenbasisstation und

Fig. 3 - eine schematische Blockdarstellung eines Endgerätes.

Figur 1 zeigt eine schematische Blockdarstellung eines lokalen Netzwerkes gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Eine Basisstation 10 ist über eine Netzwerkverbindung 101 an ein Datennetz 102 angekoppelt, das beispielsweise das Internet darstellt. Die Netzwerkverbindung 101 weist dabei eine sehr hohe Datenrate auf, die beispielsweise in der Größenordnung von 1 bis 10 GBit pro Sekunde liegen kann und beispielsweise ein FTTH-Anschluss („fibre to the home") sein kann.

Das in Figur 1 gezeigte lokale Netzwerk weist zwei Funkzellenbasisstatio- nen 31 , 32 auf. Diese sind über jeweils eine Datenleitung 201 , 202 mit der Basisstation 10 verbunden. Die Datenleitungen 201 , 202 bilden zusammen das so genannte„Backbone'-Netzwerk 20. Die Datenleitungen 201 , 202 sind bevorzugt in Form von Polymerfasern ausgebildet, die beispielsweise mit einem Stufen- oder Gradientenindex ausgeführt sind und eine Realisierung der Kanäle durch Wellenlängen multiplex erlauben. In diesem Fall ist für jeden Datenkanal in der Datenleitung 201 , 202 eine separate Wellenlänge, also eine Farbe des optischen Signals, vorgesehen.

Jede Funkzellenbasisstation 31 , 32 ist eingerichtet, um auf verschiedenen Funkkanälen die über die Datenleitungen 201 , 202 eingehenden Datensignale in Form von Funksignalen zu senden. Zudem können Funksignale von den Funkzellenbasisstationen 31 , 32 empfangen werden und in Form von Datensignalen über die Datenleitungen 201 , 202 an die Basisstation 10 gesendet werden. Im in Figur 1 gezeigten Ausführungsbeispiel verfügt jede Funkzellenbasisstation 31 , 32 über drei Strahlkeulen 311 , 321. Über diese erfolgt die Funkübertragung der Funksignale an die Endgeräte. Durch die Verwendung von räumlich begrenzten Strahlkeulen wird die Reichweite der Funksignale erhöht.

In Figur 1 sind drei Endgeräte 61 , 62, 63 gezeigt. Jedes dieser Endgeräte

61 , 62, 63 umfasst eine Hochfrequenzeinrichtung 41 , 42, 43. Über diese Hochfrequenzeinrichtungen 41 , 42, 43 können von den Funkzellenbasisstationen 31 , 32 entlang ihrer Strahlkeulen 311 , 321 ausgesandte Funksignale empfangen werden und über an jeder Hochfrequenzeinrichtung 41 , 42, 43 vorgesehene Strahlkeulen 411 , 421 , 431 an die Funkzellenbasisstationen 31 , 32 gesendet werden.

Jedes Endgerät 61 , 62, 63 verfügt zudem über wenigstens eine weitere Komponente 51 , 52, 53, die beispielsweise Rechner, Mikroprozessor, Speicher, Bildschirm oder Eingabegeräte sein können. Endgeräte können beispielsweise Mobiltelefone, Smartphones, Computer, Laptops aber auch dezidierte Signalempfänger beispielsweise für hochauflösende Videosignale zur Darstellung über einen angeschlossenen Monitor sein.

Die Signalisierung der Konfiguration der einzelnen Funkzellenbasisstationen durch die elektrische Steuerung erfolgt über eine separate Signalleitung 70, die beispielsweise auch als Rückkanal von den Endgeräten 61 ,

62, 63 zur Basisstation 10 genutzt werden kann. Sofern die Routing- Information über einen schmalbandigen Kanal auf dem Backbone- Netzwerk 20 aus den Datenleitungen 20 , 202 übertragen werden und das Backbone-Netzwerk 20 nur unidirektional im Downlink, also in Rieh- tung von der Basisstation 10 zu den Funkzellenbasisstationen 31 , 32 arbeitet, kann eine Verbindung der Funkzellenbasisstationen 31 , 32 mit der Signalleitung 70 entfallen. In diesem Fall sind die Verbindungen 71 , 72 überflüssig.

Figur 2 zeigt eine schematische Ansicht einer Funkzellenbasisstation 30. Sie verfügt über eine Verbindung zum Backbone-Netzwerk 20. Die über diese Verbindung eingehenden Daten werden beispielsweise über einen Multiplexer in die einzelnen Kanäle aufgespalten und einem gegebenenfalls optisch-elektrischen Umsetzer 306 zugeführt. Dieser Umsetzer dient in der umgekehrten Betriebsweise als Sender der Datensignale zur Basisstation 10. Die an den Ausgängen des Senders bzw. Empfängers 306 anstehenden elektrischen Signale 305 aus den Datenkanälen werden in einem oder mehreren Schaltelementen 304, die beispielsweise auch als Schaltmatrix ausgebildet werden können, den einzelnen Funkkanälen 303 zugeordnet. Aus den Signalen der Funkkanäle 303 wird durch ein Strahlformungselement 302 eine Strahlkeule 301 erzeugt. Im umgekehrten Betrieb wird aus empfangenen Funksignalen eines Funkkanals ein Datensignal eines Datenkanals entlang der Datenleitung des Backbone- Netzwerkes 20 generiert.

Über eine separate Verbindung 71 steht die Funkzellenbasisstation 30 in Kontakt mit der elektrischen Steuerung der Basisstation 10. Auf diese Weise wird die Konfiguration der Funkzellenbasisstation, also die Zuordnung zwischen Funk- und Datenkanälen, geändert. Die Umschaltung bzw. Rekonfiguration der elektrischen Signalpfade 305 bzw. der Funkkanäle

303 kann dabei auf unterschiedlichen Frequenzen, beispielsweise im Basisband, auf der Zwischenfrequenz oder den Funkfrequenzen erfolgen, so dass die Frequenzumsetzung in einer oder mehrerer der Baugruppen 302,

304 und 306 erfolgen kann. Insbesondere kann das Element 304 eine re- konfigurierbare Frequenzumsetzung, beispielsweise durch Umschalten von Lokaloszillatorsignalen an Mischern, enthalten. Hier ist jede dem Fachmann bekannte technische konkrete Ausgestaltung denkbar.

Figur 3 zeigt schematisch den Aufbau eines Endgerätes 60. Dies besteht aus einer Hochfrequenzeinrichtung 40, das über eine geeignete Antenne mit Strahlformungselement mehrere Strahlkeulen 401 ausbilden kann.

Über die Signalleitung 70 ist das Endgerät 60 mit der Basisstation 10 verbunden, über die beispielsweise die zu verwendende Strahlkeule 401 angesteuert wird. Zudem kann die Signalleitung 70 auch als niedrigratiger Rückkanal verwendet werden.

Bezugszeichenliste

10 Basisstation

101 Netzwerkverbindung

102 Datennetz

20 Backbone-Netzwerk

201, 202 Daten leitung

30, 31, 32 Funkzellenbasisstation

301 Strahlkeule

302 Strahlformungselement

303 Funkkanal

304 Schaltelement

305 Elektrische Signale

306 Sender/Empfänger

311, 321 Strahlkeulen

40,41,42,43 Hochfrequenzeinrichtung

401,411,421, Strahlkeulen

431

51, 52, 53 Komponente

60, 61, 62, 63 Endgerät

70 Signalleitung

71 und 72 Verbindung