Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum wiederholten Senden haustechnischer Daten sowie eine Einrichtung zum Ausüben des erfindungsgemäßen Verfahrens.

In der EP 2 953 275 A1 ist ein Funkübertragungssystem beschrieben, bei dem eine Datenquelle eine Aufeinanderfolge von Verbrauchsmesswerten sensorisch erfasst. Der jeweilige digitalisierte Messwerte- bzw. Metering-Datensatz aus Messwert, Quellenidentifikation und Übermittlungszusätzen wird von dieser Datenquelle aus per bidirektionalem Nahbereichs-Datenfunk Downlink in Form eines herkunftsbezogen kodierten Datentele- grammes an einen abgesetzt betriebenen Speicher übermittelt. Das Datentelegramm wird auch als Paket oder Datenpaket bezeichnet, und der Speicher samt Datenverarbeitung auch als Konzentrator. Umgekehrt können Uplink Informationen wie Tarifwechsel- Vorgaben vom Speicher an Datenquellen übermittelt und dort ausgewertet werden. Aus dem Speicher können die von mehreren Datenquellen stammenden Datentelegramme, selektiv zwischengespeichert und gegebenenfalls vorverarbeitet, über Weitbereichsfunk etwa im Mobilfunkstandard abgerufen und direkt per Funk oder mittels eines Speichermediums an eine Zentralstelle übermittelt werden, in der die Daten beispielsweise zum Erstellen von Verbrauchsabrechnungen ausgewertet werden.

Bei den Messwerten bzw. bidirektional übertragbaren Daten kann es sich z. B. um den Verbrauch an Kalt- und Warmwasser, Gas, Wärme oder Elektrizität handeln, der gewöhnlich von Sensoren vor Ort auf Zähler-Basis ermittelt wird. Femer kann es sich bei den bidirektional übertragbaren Daten auch um andere haustechnische und fernwirk- technische Variablen (insbesondere Soll- und Istwerte), wie die Temperatur in einem Raum oder die Winkelstellung einer Lüftungsklappe handeln.

Die Datentelegramme können komplett oder in Teiltelegramme bzw. Teildatenpakete zerlegt übertragen - und in diesem Falle empfangsseitig wieder zu kompletten Datentelegrammen zusammengefügt - werden. Derartige Datenübertragungen erfolgen unsyn- chronisiert in sogenannten Zeitschlitzen, beispielsweise als Frequenzmodulation eines Trägers im VHF-Spektrum, vorzugsweise aber in einem der nicht eigens lizenzierten ISM (Industrial, Scientific and Medical)- und/oder SRD (Short Range Devices)-Bänder des UHF-Spektrums und somit bei a priori unbekannter und variierender momentaner Kanalbelegung. Da es deshalb zu erwarten ist, dass ein beim Speicher empfangenes Datentelegramm während seiner Übermittlung eine Störung erfährt, so dass es im Speicher nicht auszuwerten ist, wird das Datentelegramm vom Sender im Transceiver der Datenquelle an den Empfänger im Transceiver des Speichers in gewissen Abständen wiederholt gesendet; derart, dass zumindest einmal ein störungsfreier Empfang zu erwarten ist.

In der Metering-Technologie muss somit eine gewisse, letztlich durch die Sendewiederholungen überwundene, sogenannte Paketfehlerrate (PER; packet error rate) in Kauf genommen werden, bei der es sich um das Verhältnis der Anzahl an erfolgreich empfangenen Datentelegrammen bzw. Teiltelegrammen zur bekannten Anzahl während dieser Zeitspanne tatsächlich gesendeter Datentelegramme bzw. Teiltelegramme handelt. Andererseits wird für die Datentelegramme (Pakete) eine gewisse Aktualität gefordert, die je nach Daten-Inhalt Minuten oder Stunden bis hin zu Tagen betragen kann; bis dann muss mit hinreichender Wahrscheinlichkeit ein aktuelles, wiederholt gesendetes Datentelegramm trotz Störeinflüssen im Übertragungskanal schließlich korrekt im Speicher erfasst sein. Diese Vorgehensweise lässt ein häufiges Wiederholen der gesendeten Datentelegramme wünschenswert erscheinen. Aber es kann dadurch zu einer unnötigen Belastung des Übertragungskanales führen. Zudem ist eine möglichst geringe Anzahl an Sendewiederholungen anzustreben, um z. B. die Batterie mit ihrer vorgegebenen Funktionsdauer im Sender des Tansceivers der Datenquelle nicht unnötig zu beanspruchen. Deshalb mag es zu Beginn der Batterie-Funktionsdauer noch vertretbar sein, der Steuerung des Senders mindestens eine erfahrungsgemäß auf jeden Fall ausreichende Anzahl von Sendewiederholungen des Datentelegrammes fest vorzugeben, dennoch sollten gegen Ende der kalkulierten Batterie-Funktionsdauer nicht mehr Sendewiederholungen erfolgen, als statistisch für die im Ergebnis korrekte Übermittlung eines aktuellen Datentelegrammes erforderlich sind.

Der vorliegenden Erfindung liegt in Erkenntnis solcher Gegebenheiten die technische Problemstellung zugrunde, die Anzahl der Sendewiederholungen bis zum jeweiligen ungestörten Vorliegen eines aktuellen Datentelegrammes im Speicher zu optimieren.

Die vorliegende Aufgabe ist mit der in den beiden unabhängigen Patentansprüchen jeweils angegebenen Merkmalskombination gelöst. Demnach wird beim Speicher quasi- oder diskontinuierlich die momentane Paketfehlerrate (im Sinne des Verhältnisses zwischen erfolgreich empfangenen Datentelegrammen und währenddessen tatsächlich aktuell gesendeten Datentelegrammen) bestimmt. Durch Verändern der Anzahl bzw. der Frequenz der Sendewiederholungen kann für die momentanen Übertragungsgegeben- heiten (repräsentiert durch die Anzahl ungestört empfangener Datentelegramme) die Paketfehlerrate auf einen gewünschten Wert eingestellt werden. Diese Wiederholungs- Vorgabe wird vom Speicher im Uplink an die jeweilige Datenquelle übermittelt und im Speicher für die nächstfolgende Bestimmung der aktuellen Paketfehlerrate verfügbar gehalten. Somit werden die wirksamen Übertragungsgegebenheiten durch adaptives Anpassen der Sendewiederholungen für eine anzustrebende Paketfehlerrate konstant gehalten.

Zweckmäßigerweise kann jedes der relativ langen Datentelegramme in als solcher bekannter Weise nicht als Ganzes übertragen, sondern in Form von entsprechend individualisierten, nacheinander gesendeten Teiltelegrammen, die im Speicher wieder zum Gesamt-Datentelegramm gruppiert bzw. zusammengefügt werden, um beim Speicher bzw. Datensammler möglichst rasch wenigstens ein ungestörtes Datentelegramm zu empfangen. Wenn sich dabei herausstellt, dass ein bestimmtes Datentelegramm gestört ist, betrifft die Störung in der Regel tatsächlich nur noch ein bestimmtes, kurzes Teiltelegramm aus diesem Datentelegramm. Gerade dieses Teiltelegramm wird beim nachfolgenden Empfang des wiederholten Datentelegrammes nicht wieder gestört sein, so dass mit Übernahme dieses Teiltelegrammes in das vorangegange gestört empfangene Datentelegramm dort nun ein vollständiges, ungestörtes Datentelegramm rascher zur Verfügung steht, als wenn auf ein wiederholtes, komplett ungestört empfangenes Datentelegramm gewartet werden müsste; mit entsprechender Steigerung des Wertes der Paketfehlerrate, die sich im oben definierten Sinne zwischen den Werten Null und Eins erstreckt.

Die erfindungsgemäße Lösung wird nachstehend, unter Bezugnahme auf die Zeichnungsfiguren näher veranschaulicht, es zeigen:

Fig. 1 eine vereinfachte schematische Darstellung einer Datentelegrammsendung mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens, sowie

Fig. 2 eine vereinfachte schematische Darstellung eines Kommunikationssystems, in welchem Datentelegramme anhand des erfindungsgemäßen Verfahrens übermittelt werden.

In Fig. 1 werden von mehreren Datenquellen 10i die von einem Sensor 1 1 gelieferten, gewöhnlich analogen Daten einer AD-Wandlung in einem AD-Wandler 12 unterzogen und mit weiteren Informationen, wie einer Herkunftskennung, einem Zeitstempel, einem Paritätsbit und/oder dergleichen, aus einem Kodierer 13 derart kombiniert, dass sich ein komplettes Datentelegramm 14 zusammensetzt. Das Datentelegramm 14 wird von einem Sender 15 im quellenseitigen Transceiver 16 über eine gewisse Zeitspanne wiederholt, nämlich n-mal, über einen z. B. stochastisch gestörten Übertragungskanal 17 an den Empfänger 18 des Transceivers 19 eines zentralen Speichers 20 übermittelt. Wegen der Störeinflüsse können z. B. nur m<n der wiederholt gesendeten Datentelegramme 14n fehlerfrei, d. h. auswertbar, empfangen werden. Beim Speicher 20 ermittelt ein Vergleicher 21 aus dem Verhältnis m/n der fehlerfrei empfangenen Datentelegramme 14m zur systembekannten Anzahl n tatsächlich über der Zeitspanne wiederholt gesendeter Datentelegramme 14 die Paketfehlerrate PER für die aktuell angetroffenen Übertragungsgegebenheiten auf dem benutzten Übertragungskanal 17. Optimal wäre die in der Praxis tatsächlich nicht erreichbare Paketfehlerrate PER=1 wegen m=n. Zweckmäßigerweise kann der Vergleicher 21 als Vorrichtung innerhalb des Speichers 20 und/oder als reine Softwarelösung bzw. Softwareimplementierung ausgestaltet sein.

Zum Beeinflussen der Paketfehlerrate PER kann vom Vergleicher 21 die Anzahl der künftigen quellseitigen Aussendungen auf n' geändert werden. In welchem Sinne und wie stark die Änderung ausfallen soll, kann programmgesteuert, ferngesteuert oder direkt beim Speicher 20 über ein Stellglied nach Art einer Handhabe 22 beeinflusst oder vorgegeben werden. Als Handhabe 22 kann beispielsweise eine hardwaretechnische An- steuerung oder eine reine Softwareimplementierung vorgesehen sein. In der Praxis wird ein trotz variierender Übertragungsgegebenheiten möglichst konstanter, nach Maßgabe der angestrebten Aktualität der übermittelten Datentelegramme vorgebbarer Wert der Paketfehlerrate PER angestrebt. Dieser ist z. B. durch das Variieren der Wiederholungsanzahl n erreichbar bzw. festlegbar.

Bei n'>n in einer vorgegebenen Zeitspanne kann die Wiederholfrequenz für das Aussenden des Datentelegrammes 14 gesteigert werden, d. h. die Paketfehlerrate wird reduziert, und umgekehrt. Jedenfalls gegen Ende der Betriebszeitspanne der Batterie 23 für den Transceiver 16 sollte aber mittels n'<n die Wiederholfrequenz der Aussendungen abgesenkt werden, um die Batterie 23 zu schonen. Die Anzahl der künftigen Sendewiederholungen n' wird vom Sender 24 des speicherseitigen Tansceivers 19 im Uplink an die Steuerung des quellenseitigen Senders 15 übermittelt und zudem für die nächste Bestimmung der Paketfehlerrate PER im Vergleicher 21 vorgehalten.

In der Regel treten in einem frei zugänglichen und entsprechend stark belegten Übertragungskanal 17 Störeinflüsse auf, die sich insbesondere auf die Datentelegramme 14n auswirken, die z. B. von einer Datenquelle 10 unsynchronisiert in Zeitschlitzen an einen Speicher 20 gesendet werden. Infolgedessen muss das jeweilige Datentelegramm 14 mehrmals wiederholt gesendet werden, bis das Datentelegramm 14m wenigstens einmal ungestört empfangen worden ist. Mittels eines Vergleichers 21 wird über eine gewisse Zeitspanne eine Paketfehlerrate PER aus dem Verhältnis der Anzahl m ungestört empfangener zu der Anzahl n währenddessen tatsächlich gesendeter Datentelegramme 14m/14n bestimmt. Im Interesse einer optimierten Datenaktualität der für den Speicher 20 verfügbaren, ungestörten Datentelegramme 14m wird z. B. die Anzahl n' künftiger Sende-Wiederholungen pro Zeiteinheit erhöht, d. h. die Paketfehlerrate PER jener Definition zufolge verringert; und umgekehrt. Auf die Veränderung der Anzahl n => n' künftiger Sende-Wiederholungen zum Erreichen einer bestimmten, vorgegebenen Paketfehlerrate PER unter den aktuellen Übertragungsgegebenheiten kann programmgesteuert, ferngesteuert oder vor Ort manuell Einfluss genommen werden. So ist erfindungsgemäß die Paketfehlerrate PER durch das Anpassen der Sendewiederholungsanzahl n' an die momentanen Übertragungsgegebenheiten adaptiv optimierbar, weil für das Einhalten einer gewünschten Paketfehlerrate PER trotz variierender Übertragungsgegebenheiten eine entsprechende Wiederholungs-Anzahl n' vom Speicher 20 an die Datenquelle 10 vorgegeben werden kann.

In Fig. 2 ist ein Funkübertragungssystem bzw. Kommunikationssystem dargestellt, welches mehrere Datenquellen 10 und einen Speicher 20 umfasst. Die Datenquellen 10 sind als Verbrauchszähler ausgestaltet, z. B. als Wasser-, Gas-, Wärmemengen- oder Stromzähler, die den aktuellen Verbrauch erfassen und in Form von Verbrauchsdaten an den Speicher 20 übermitteln. Die Datenquellen 10 umfassen jeweils einen Sensor 1 1 zum Erfassen der Verbrauchsdaten, z. B. einen Ultraschallsensor zum Bestimmen einer Durchflussmenge an einem Verbrauchsmedium (z. B. Wasser oder Gas), sowie einen Transceiver 16 mit Sender 15 zum Senden und/oder Empfangen der Datentelegramme bzw. Teiltelegramme über den Übertragungskanal 17, d. h. ein bidirektionaler Übertragungskanal. Der Speicher 20 ist als Datensammler bzw. Datenkonzentrator mit

Transceiver 19 ausgestaltet und dient zum Empfang, Sammeln und/oder Weiterleiten der Daten bzw. Verbrauchsdaten. Eine erfindungsgemäße Einrichtung zum insbesondere wiederholten Senden haustechnischer Daten, wie z. B. die Verbrauchsdaten, umfasst jeweils den Sensor 1 1 und den Transceiver 16 der Datenquelle 10 sowie den Transceiver 19 des Speichers 20.

Die Verbrauchszähler übertragen die Daten drahtlos an den Datensammler, z. B. per Funk über nicht lizensierte Frequenzbänder, wie die ISM- und/oder SRD- Frequenzbänder. Die Verbrauchszähler umfassen jeweils einen Sender 15, welcher hinsichtlich des Energieverbrauchs bzw. der verfügbaren Energie Einschränkungen bei Sendezeit und Sendedauer einhalten muss, d. h. beispielsweise vom Ladezustand der Batterie 23 abhängig ist. Die Batterie 23 kann hierbei neben der Energieversorgung des Transceivers 16 auch zur Energieversorgung des Sensors 1 1 vorgesehen sein. Die Verbrauchszähler senden ihre Datentelegramme in regelmäßigen Intervallen, wobei der Datensammler die Daten der Verbrauchszähler empfängt, die sich in Empfangsreichweite befinden.

Aufgrund von Übertragungen über nicht lizensierte Frequenzbänder, ist die Kanalbelegung in der Regel zunächst unbekannt und kann zudem variieren. Dadurch, dass die Kanalbelegung unbekannt ist, kann die erreichbare Datenaktualität schwer vorhergesagt werden. Zur Übertragung wird z. B. ein Verfahren verwendet, bei dem ein Datentelegramm in mehrere Teiltelegramme unterteilt wird, welche mit zeitlichen Pausen gesendet werden (Telegramm Splitting). Die Teiltelegramme werden anschließend im Empfänger, d. h. insbesondere im Datensammler, wieder zusammengefügt.

Bei diesem Verfahren berechnet sich die Wahrscheinlichkeit, dass die Daten aufgrund von Störungen durch Überlagerung mit anderen Signalen in dem Kanal nicht richtig übertragen werden durch die Paketfehlerrate PER, welche aus der Anzahl m erfolgreich vom Empfänger, d. h. dem Speicher 20 bzw. Datensammler, empfangener Datentelegramme und/oder Teiltelegramme zu der Anzahl n der vom Sender, d. h. der Datenquelle 10 bzw. dem jeweiligen Verbrauchszähler, gesendeter Datentelegramme und/oder Teiltelegramme gebildet wird (PER = m/n). Die Wahrscheinlichkeit p1 beschreibt hierbei die Wahrscheinlichkeit, dass ein Teiltelegramm gestört wird und nicht richtig übertragen werden kann:

PER = p1 n

Die theoretische Herleitung der Paketfehlerrate PER kann dadurch erfolgen, dass z. B. ein Slot bzw. ein Frequenzkanal vollständig verworfen wird, wenn sich ein Störer mit einer bestimmten Zeitdauer t(Störer) auf dem Slot mit der Zeitdauer t(Slot) befindet. Für die Wahrscheinlichkeit p(Slot), dass der Slot gestört ist gilt:

- [(t(Slot)+ t(Störer)) / t(Störer)] ^■ Kanalbelegung

Die Wahrscheinlichkeit p(alle), dass alle Slots belegt sind, errechnet sich demnach über die Anzahl der Slots n(Slots) mit p(alle) = PER = p(Slot) n(Slots) Vorzugsweise wird beim erfindungsgemäßen Verfahren jedoch die jeweils aktuelle Paketfehlerrate PER(ist) bestimmt. Das Sendeintervall der Verbrauchszähler innerhalb des Kommunikationssystems bekannt und somit auch die Anzahl gesendeter Datentelegramme innerhalb eines bestimmten Zeitraums n(tx). Hierbei wird aus der Anzahl tatsächlich empfangener Datentelegramme n(Rx), d. h. der Anzahl erfolgreich empfangener Datentelegramme am Datensammler, und der bekannten Anzahl gesendeter Datentelegramme die aktuelle Paketfehlerrate PER(ist) bestimmt:

PER(ist) = n(Rx) / n(tx)

Ferner ist im Kommunikationssystem auch die Anzahl n(ist) aktuell gesendeter Teiltelegramme bekannt, sodass aus der Kenntnis von PER(ist) und n(ist) die aktuelle Wahrscheinlichkeit p(ist) einer Kanalbelegung bzw. Kanalstörung berechnet werden kann: p(ist) = ^n(ist) VPER(ist)

Zweckmäßigerweise kann somit eine gewünschte bzw. optimale PER(soll) festgelegt werden. Für eine optimale PER(soll) kann somit die erforderliche Anzahl an Aussendungen der Teiltelegramme n(soll) kalkuliert werden: n(soll) = log (p(ist)) · PER (soll)

Anschließend kann über den Rückkanal, d. h. vom Sammler 20 zur Datenquelle 10, der Datenquelle 10 bzw. dem Verbrauchszähler die erforderliche Anzahl an Aussendungen n(soll) mitgeteilt werden, insbesondere zusammen mit dem Befehl die Datentelegramme bzw. Teiltelegramme in der Anzahl n(soll) an einen Empfänger 25 des Transceivers 16 der Datenquelle 10 zu übertragen. Dadurch kann die gewünschte Paketfehlerrate

PER(soll) festgelegt bzw. eingestellt werden.

Zusammenfassend kann somit anhand des erfindungsgemäßen Verfahrens die aktuelle Paketfehlerrate PER(ist) durch die Kenntnis der vorgegebenen Aussendungen ermittelt werden. Daraus kann die für die erfolgreiche (im Wesentlichen ungestörte) Sendung der Datentelegramme notwendige Anzahl der Sendungen von Teiltelegrammen bzw. Teilpaketen ermittelt werden, die der Datenquelle 10 mitgeteilt wird, um die Anzahl der Sendungen anzupassen. Demzufolge wird durch das erfindungsgemäße Verfahren eine adaptive Steuerung der Paketfehlerrate PER durch das Anpassen bzw. Beeinflussen der Anzahl gesendeter Datentelegramme bzw. Teiltelegramme verwirklicht. In vorteilhafter Weise kann somit die Anzahl der Sendewiederholungen, bis zum jeweiligen ungestörten Vorliegen eines aktuellen Datentelegrammes im Speicher 20 bzw. Datensammler, trotz der auf dem Übertragungskanal unvermeidbaren variablen Störeinflüsse optimiert werden.

Bezugszeichenliste

10 Datenquelle

1 1 Sensor

12 AD-Wandler

13 Kodierer

14 Datentelegramm

15 Sender (von 16 bei 10)

16 Transceiver

17 Übertragungskanal

18 Empfänger (von 19 bei 20)

19 Transceiver

20 Speicher

21 Vergleicher

22 Handhabe

23 Batterie (für 15)

24 Sender (von 19 bei 20)

25 Empfänger (von 16 bei 10)

PER Paketfehlerrate

n Anzahl

P Wahrscheinlichkeit t Zeitdauer