DE19500850C1 - Vorrichtung zur Sicherung eines Telefonanschlusses an einer Amtsleitung gegen externe Fremdaufschaltungen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung, die einen an eine Amtsleitung angeschlossenen Telefonanschluß gegen Fremdauf­ schaltungen von außen sichert.

Beim Betreiber des Telefonnetzes kommt es vermehrt zu Reklamationen über die Höhe der Gebührenrechnung. Dies mag mit verändertem Telefonierverhalten zusammenhängen, aber auch mit der durch breiter gestreutes technisches Wissen eröffne­ ten Möglichkeit, sich durch Fremdaufschaltung auf die Amts­ leitung eines anderen Teilnehmers einen Vorteil zu verschaf­ fen. Die Beweislast dafür, daß zu viele Gesprächseinheiten berech­ net wurden, liegt normalerweise beim Teilnehmer, der dafür keine Nachweise bieten kann. Aber auch dem Netzbetreiber ist daran gelegen, seine Kunden vor Manipulationen durch Dritte zu schützen.

Um externe Fremdaufschaltungen zu erkennen, ist es bekannt, eine Überwachungsschaltung einzusetzen, bestehend aus einem Stromsensor zur Detektion des auf der Amtsleitung fließenden Stromes und einem Spannungssensor zur Detektion der zwischen den Leitern der Amtsleitung vorhandenen Spannung sowie einer Auswerteschaltung, die alle durch eine hergestellte oder her­ zustellende Verbindung hervorgerufenen Änderungen der Span­ nung und ein gleichzeitiges Fehlen eines zugehörigen Strom­ flusses am Telefonanschluß als Fremdaufschaltung erkennt (DE-PS 43 38 175 C1). Die genannte Überwachungsschaltung wird beim Teilnehmer installiert und ist insofern vorteilhaft, als sie keine Zu­ satzmaßnahmen im Amt erfordert. Andererseits registriert sie die unberechtigten Aufschaltun­ gen nur bzw. zeigt ihr Vorhandensein an. Der gebührenpflich­ tige Verbindungsaufbau wird nicht verhindert. Dies mit der bekannten Vorrichtung zu bewirken, ist auch kaum möglich, da wegen des unterschiedlichen Aufbaus der Ortsvermittlungsstel­ len und der extern aufschaltbaren Einrichtungen die Strom-, Spannungs- und Zeitbedingungen individuell definiert werden müßten.

Die Erfindung beschreitet einen anderen Weg, um den Teilneh­ mer vor einer unberechtigten Gebührenbelastung durch Fremd­ aufschaltungen zu schützen.

Die Lösung dieser Aufgabe wird durch die im Hauptanspruch gekennzeichneten Mittel erreicht.

Der Vorteil dieser Lösung liegt darin, daß sie Gespräche durch Fremdaufschaltung von vorneherein nicht zustandekommen läßt und mit relativ geringem Aufwand auf der Teilnehmerseite und im Amt ohne Zutun des Teilnehmers funktioniert.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteran­ sprüchen gekennzeichnet. Sie dienen zum einen einem einfachen Aufbau der erfindungsgemäßen Vorrichtung, zum anderen der störungs- und abhörsicheren Übertragung der Identifikations­ nummer und schließlich zur Vermeidung von Nachteilen für den Teilnehmer bei Störungen oder Fehlern in der Vorrichtung selbst.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbei­ spiels, das in der Zeichnung dargestellt ist, näher beschrie­ ben.

Es zeigen:

Fig. 1 ein Prinzipschaltbild der erfindungsgemäßen Vorrich­ tung,

Fig. 2 ein Ausführungsbeispiel für die Schleifenkennungs­ schaltung.

Fig. 1 enthält links den Teilnehmerapparat T, dessen Sprechadern a′′, b′′ über eine Anschlußeinheit E mit der An­ schlußleitung Asl zum Amt verbunden sind. Die Anschlußeinheit E wird zweckmäßig in die Anschlußdose integriert, sie kann aber auch in einem Adapter untergebracht sein, der der An­ schlußdose vor- oder dem Teilnehmerapparat nachgeschaltet wird. Die Anschlußeinheit E enthält einen Mikrocomputer 6 mit Schreib-/Lesespeicher 7 und Sende- und Empfangseinrichtung 5. Die Eingänge der Sende- und Empfangseinrichtung 5 liegen pa­ rallel zu einem Widerstand 2, dem eine von einem Kondensator 3 überbrückte Z-Diode 4 in Reihe geschaltet ist. Mittels eines vorzugsweise elektronischen Umschalters 1 kann diese Serienschaltung zwischen die Sprechadern a′, b′ der Anschlußleitung Asl geschaltet werden. Während die Sprechader a′′ des Teilnehmerapparates T über den Umschalter 1 direkt zur Anschlußleitung Asl durchverbunden ist, ist die Ader b′′ über die Z-Diode 4 geführt, die für den bei normaler Speisung (-60 V an a, Erde an b) fließenden Strom in Durchlaßrichtung liegt. Es ergibt sich somit nur ein kleiner Spannungsabfall von etwa 0,7 V. Der parallelgeschal­ tete Kondensator 3 sorgt für eine ungedämpfte Übertragung der Sprechwechselspannungen. Im Amt ist eingangsseitig eine Zusatzeinrichtung (ZA) vor die vorhandenen Einrichtungen (Teilnehmersatz TS usw.) geschal­ tet. Sie enthält einen Mikrocomputer (15) mit Schreib-/Lese­ speicher (16) und Sende- und Empfangseinrichtung (14). Ferner weist sie eine hier in die a-Ader eingeschleifte bidirektional wirkende Schleifenerkennungsschaltung (8) auf und zwei vom Mikrocomputer (15) betätigbare Umschalter 10 und 11, die in Ruhestellung die Sprechadern mit den weiteren Amtseinrichtungen verbinden, bei Betätigen aber die a-Ader über einen Widerstand (12) mit dem Pluspol (Erde) und die b-Ader über einen Widerstand (13) mit dem Minuspol (-60 V) der Quelle für die Ersatzspeisung (Amtsbatterie) verbinden. Die Betriebsspannung für die vorerwähnten Komponenten wird durch eine Schaltung (9) direkt aus der Amtsbatterie gewonnen. Am Ausgang der Zusatzeinrichtung (ZA), also zu den weiteren Amtseinrichtungen hin, ist zwischen den Sprechadern a und b ein weiteres Schaltmittel (Arbeitskontakt) 17 angeordnet, das gleichzeitig mit den Umschaltern 10 und 11 betätigt wird. Es sorgt dafür, daß bei ankommendem Ruf und nachfolgender Schleifenerkennung die Schleife zum Amt hin für die Dauer der Ersatzspeisung aufrechterhalten wird.

Die Anordnung arbeitet wie folgt. Im Ruhezustand sind die Sprechadern a′′, b′′ des Teilnehmers T mit den üblichen Amtseinrichtungen verbunden, und zwar die Ader b′′ über die in Durchlaßrichtung liegende Z-Diode 4 und den in Ruhestellung befindlichen Umschalter 11, die Ader a′′ über den Umschalter 1, die Schleifenerkennungsschaltung 8 und den Umschalter 10. Für die Schleifenerkennungsschaltung wird ein Ausfüh­ rungsbeispiel anhand von Fig. 2 beschrieben. Sie ist gleichstrommäßig in beiden Richtungen durchlässig und bewirkt einen nur geringen Spannungsabfall; wechselstrommäßig ist sie überbrückt, so daß im weiteren nur ihre Funktion, nicht aber ihr Einfluß auf die Gesamtanordnung betrachtet werden muß.

Hebt der Teilnehmer den Hörer seines Teilnehmerapparates T für ein abgehendes Gespräch ab, so fließt aufgrund der herge­ stellten Schleife ein Schleifenstrom, der von der Schleifenerkennungsschaltung 8 in der amtsseitigen Zusatzein­ richtung ZA identifiziert und dem Mikrocomputer 15 gemeldet wird. Der Mikrocomputer 15 schaltet daraufhin die Umschalter 10 und 11 um, wodurch die a-Ader über den Widerstand 12 nun mit Erdpotential, die b-Ader über den Widerstand 13 mit nega­ tivem Potential verbunden wird. Infolge dieser inversen Er­ satzspeisung kann sich in der Anschlußeinheit E eine Be­ triebsspannung aufbauen, da die Z-Diode 4 für den zunächst noch über den Teilnehmerapparat T fließenden Ersatz­ speisestrom in Sperrichtung liegt. Die Z-Spannung der Z-Diode wird dabei entsprechend der benötigten Betriebsspannung ge­ wählt, z. B. 5 V.

Mit dem Aufbau der Betriebsspannung werden Mikrocomputer 6 und Sende- und Empfangseinrichtung 5 in der Anschlußeinheit E in den betriebsbereiten Zustand versetzt. Der Mikrocomputer 6 trennt daraufhin mittels des Umschalters 1 den Teilnehmerap­ parat T ab und legt anstelle dessen den Widerstand 2 von 600 Ω als definierten Leitungsabschluß an. Des weiteren veranlaßt er die diesem Widerstand parallelgeschaltete Sende- und Empfangseinrichtung 5 zur Abgabe eines Meldesignals an das Amt. Sobald dieses von der entsprechenden Sende- und Empfangseinrichtung 14 in der Zusatzeinrichtung ZA empfangen wurde, entnimmt der dortige Mikrocomputer 15 aus seinem Speicher 16 eine von einem Zufallsgenerator bestimmte Zufallsfolge von 32 bit, die in 2 × 16 bit aufgeteilt ist, d. h. einer bestimmten Kombination der ersten 16 Bits ist eine bestimmte andere Kombination der zweiten 16 Bits fest zugeordnet. Dafür stehen über 65 000 Möglichkeiten zur Verfügung. Diese 32 bit werden um Kontrollbits ergänzt und umkodiert, um keine Entschlüsselungsmöglichkeit über die Kontrollbits zu bieten. Dann sendet sie die Sende- und Empfangseinrichtung 14 über die Anschlußleitung Asl zur An­ schlußeinheit E. Die dortige Sende- und Empfangseinrichtung 5 nimmt sie auf und leitet sie zum Mikrocomputer 6 weiter. Die­ ser dekodiert sie und errechnet aus den ersten 16 Bits die dazugehörigen weiteren 16 Bits. Diese werden mit den empfangenen Bits der zweiten 16-bit-Folge verglichen.

Bei Übereinstimmung verknüpft der Mikrocomputer 6 die empfan­ genen 32 Bits mit einer der Anschlußeinheit E im Speicher 7 fest zugeordneten Identifikationsnummer von 32 bit. Diese Nummer wird beim Hersteller fest einprogrammiert und ist von außen nicht erkennbar und nicht auslesbar. Die Verknüpfung geschieht nach einem Algorithmus, der dem Mikrocomputer 15 in der Zusatzeinrichtung ZA bekannt ist, z. B. durch Bilden der Exklusiv-ODER-Funktion. Die auf diese Weise modifizierte Bit­ folge wird zur Zusatzeinrichtung ZA rückübertragen und dort nach dem gleichen Modus entschlüsselt. Erhält der Mikrocompu­ ter 15 dabei als Ergebnis die in seinem Speicher 16 vorhan­ dene Identifikationsnummer, die dort durch erstmaliges Senden von der Anschlußeinheit E aus bei der Neuinstallation von An­ schlußeinheit und Zusatzeinrichtung ZA einprogrammiert wurde, dann schaltet er die Adern a′ und b′ über die Um­ schalter 10 und 11 zu den weiteren Amtseinrichtungen, also i. allg. zum Teilnehmersatz TS durch. Die Ersatzspeisung fällt damit weg, und folglich werden die Komponenten in der An­ schlußeinheit E inaktiv, der Umschalter 1 geht in die Ru­ helage. Der Teilnehmer erhält den normalen Wählton und kann seine Wahl absetzen. Der ganze Vorgang vom Abheben des Hörers bis zum Anlegen des Wähltons dauert ungefähr 1 Sekunde.

Hat sich ein Unberechtigter auf die Anschlußleitung Asl aufgeschaltet, so erfolgt kein Meldesignal, oder es wird nach Senden der Zufallsfolge eine falsche Identifikationsnummer in der Zusatzeinrichtung ZA entschlüsselt. Denn da es bei 32 bit über 4 Milliarden Möglichkeiten für die Bildung von Identifi­ kationsnummern gibt, ist die Wahrscheinlichkeit einer auch nur zufälligen Übereinstimmung praktisch Null. Der Mikrocom­ puter 14 beläßt in diesem Fall die Schalter 10 und 11 in der Position für Ersatzspeisung, bis die Schleife unterbrochen wird. Wie weiter unten ausgeführt ist, kann dabei nach einer definierten Zeit eine Umschaltung auf Normalspeisung mit Wahlbeobachtung erfolgen.

Falls aufgrund eines Übertragungsfehlers die von der Zusatzeinrichtung ZA im Amt gesendete Bitfolge in der An­ schlußeinheit E nicht richtig erkannt wird, fordert sie der Mikrocomputer 6 durch das Meldesignal erneut an. Das gleiche geschieht, wenn nach Senden der mit der Zufallsbitfolge ver­ knüpften Identifikationsnummer nicht innerhalb einer festge­ legten Zeit die Durchschaltung erfolgt; in diesem Fall kann ein Übertragungsfehler in der anderen Richtung das Entschlüs­ selungsergebnis verfälscht haben. Auf jedes dieser Meldesi­ gnale hin sendet der Mikrocomputer 15 die gleiche 32-bit- Folge wie vorher, und zwar so lange und so oft, bis der Vor­ gang erfolgreich (Durchschalten) oder erfolglos (Schleifen­ unterbrechung) abgeschlossen ist. Erst bei einer neuen Schleifenerkennung wird wieder eine neue Zufallsfolge von 32 bit generiert.

Das Verknüpfen der Identifikationsnummer mit einer Zufalls­ folge verhindert, daß ein Unberechtigter durch Aufschalten auf die Anschlußleitung die für diese Leitung maßgebliche Identifikationsnummer durch Mithören oder Mitschneiden ermit­ teln kann. Daß bei einem Vorgang der Schleifenerkennung immer die gleiche anfangs durch einen Zufallsgenerator bestimmte Bitfolge gesendet wird, gewährt eine zusätzliche Sicherheit gegenüber Versuchen, die Zuordnung der 2 × 16 bit der Zu­ fallsfolge zueinander festzustellen und damit den Algorithmus der Verknüpfung und letztlich die Identifikationsnummer zu ermitteln. Zur weiteren Erhöhung der Sicherheit gegen unbe­ rechtigte Entschlüsselungsversuche werden die Bitfolgen in beiden Richtungen noch verwürfelt übertragen, und zwar wird die Übertragung von der Zusatzeinrichtung ZA zur Anschlußein­ heit E nach einem anderen Muster verwürfelt als die Übertra­ gung von der Anschlußeinheit zur Zusatzeinrichtung ZA. Das gleiche gilt für eine der Verwürfelung vorangehende Umkodie­ rung. Die jeweils verwendeten Muster sind in den Speichern 7 und 16 hinterlegt.

Jede erfolglose Schleifenbildung kann im Speicher 16 gespei­ chert und im Wiederholungsfall ins Amt signalisiert werden.

Ebenso ist es vorgesehen, daß der Mikrocomputer 15 in der Zu­ satzeinrichtung ZA nach einer vorgegebenen Zeit von ca. 2 Se­ kunden mittels der Umschalter 10 und 11 die Ersatzspeisung abtrennt und die Durchschaltung zu den Amtseinrichtungen vor­ nimmt, um eine nach Anlegen des Wähltons evtl. erfolgende Wahl daraufhin zu übewachen, ob es sich um die Wahl einer Notrufnummer oder die einer Störungsstelle handelt. Die Wahl­ information erhält er bei Impulswahl direkt von der Schleifenerkennungsschaltung 8. Für MFV-Wahl wird ein ent­ sprechender Empfänger an die Adern a′, b′ mit Ausgang zum Mikrocomputer 15 angeschaltet. Falls eine der erwähnten Nummern gewählt wird, wird die Durchschaltung zum Verbin­ dungsaufbau aufrechterhalten. In allen anderen Fällen wird wieder die Ersatzspeisung angelegt. Dies stellt sicher, daß selbst bei einem Defekt in der Anschlußeinheit E oder bei gestörtem Datenaustausch zwischen Anschlußeinheit E und Zusatzspeisung ZA im Amt der Teilnehmer noch Notrufe absetzen bzw. die maßgebliche Störungsstelle alarmieren kann.

Ein Ausführungsbeispiel für die Schleifenerkennungsschaltung 8 ist in Fig. 2 dargestellt. Sie besteht aus der Parallel­ schaltung von drei in Serie geschalteten Dioden 22, die für die Normalspeisung in Durchlaßrichtung liegen, und drei eben­ falls in Serie geschalteten Dioden 23, die bei Ersatzspeisung leitend sind. Bei Schleifenschluß tritt an ihnen ein Span­ nungsabfall von ca. 1,8 V auf, der einen Stromfluß über eine der beiden lichtemittierenden Dioden eines angeschlossenen bidirektionalen Optokopplers 25 bewirkt. Das daraufhin an seinem Ausgang 26 auftretende negative Signal wird vom Mi­ krocomputer in der Zusatzeinrichtung ZA als Kriterium für den Schleifenschluß gewertet. Ein Widerstand 24 von z. B. 30 Ω begrenzt den Eingangsstrom des Optokopplers 25 auf ca. 15 mA, wenn man den Spannungsab­ fall an den Optokoppler-Dioden mit ca. 1,4 V berücksichtigt. Die Dioden-Serien 22, 23 sind durch einen Kondensator 21 überbrückt, so daß die Sprachwechselspannungen nicht gedämpft werden. Ein Widerstand 20 parallel zum Kondensator 21 sorgt für dessen Entladung. Aus Symmetriegründen ist es zweckmäßig, die Schleifenerken­ nungsschaltung in beide Sprechadern, a und b, einzuschleifen.

Claims (11)

1. Vorrichtung zur Sicherung eines Telefonanschlusses an einer Amtsleitung gegen externe Fremdaufschaltungen, da­ durch gekennzeichnet, daß

• - im Amt vor die üblichen Amtseinrichtungen (Teilnehmersatz TS) eine Zusatzeinrichtung (ZA) ge­ schaltet ist, die eine Schleifenerkennungsschaltung (8) und einen von dieser beaufschlagten Mikrocompu­ ter (15) mit Speicher (16) und Sende- und Empfangs­ einrichtung (14) sowie vom Mikrocomputer (15) ge­ steuerte Schaltmittel (10, 11) zum Anlegen einer Ersatzspeisung an die Anschlußleitung (Asl) ent­ hält, und
• - der Teilnehmerapparat (T) über eine Anschlußeinheit (E) an die Amtsleitung (Asl) angeschlossen ist, die ihrerseits einen Mikrocomputer (6) mit Speicher (7) und Sende- und Empfangseinrichtung (5) aufweist, und daß
• - die Zusatzeinrichtung (ZA) im Amt bei jeder durch die Schleifenerkennungsschaltung (8) identifizier­ ten Teilnehmerschleife die Ersatzspeisung an die Anschlußleitung (Asl) anlegt und so lange aufrecht­ erhält, bis eine in der Anschlußeinheit (E) gespei­ cherte und zur Zusatzeinrichtung (ZA) übertragene Identifikationsnummer den Teilnehmer als Berech­ tigten ausweist (Fig. 1).

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die von der Zusatzeinrichtung (ZA) im Amt angelegte Er­ satzspeisung von gegenüber der normalen Speisung entge­ gengesetzter Polarität ist und in der Anschlußeinheit (E) Mittel (2, 3, 4) enthalten sind, die daraus die Betriebsspannung für den Mikrocomputer (6) mit Speicher (7) und Sende- und Empfangseinrichtung (5) ableiten.

3. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß der Mikrocomputer (6) der An­ schlußeinheit (E) nach Anlegen der Ersatzspeisung über seine Sende- und Empfangseinrichtung (5) nicht sogleich die Identifikationsnummer, sondern zunächst ein Mel­ designal zur Zusatzeinrichtung (ZA) im Amt überträgt, woraufhin der dortige Mikrocomputer (15) über seine Sende- und Empfangseinrichtung (14) eine von einem Zu­ fallsgenerator erzeugte Bitfolge aussendet, die in der Anschlußeinheit (E) mit der dort gespeicherten Identifi­ kationsnummer nach einem bestimmten Algorithmus ver­ knüpft, zurückgesendet und in der Zusatzeinrichtung (ZA) im Amt nach Empfang wieder entschlüsselt wird.

4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß die Übertragung der Bitfolge von der Zusatzeinrichtung (ZA) im Amt zur Anschlußein­ heit (E) und/oder die Übertragung der mit der Identifikationsnummer verknüpften Bitfolge von der An­ schlußeinheit (E) zur Zusatzeinrichtung (ZA) im Amt nach bestimmtem, für beide Übertragungsrichtungen unter­ schiedlichem Modus verwürfelt wird.

5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß der Mikrocomputer (6) in der Anschlußeinheit (E) vor Verknüpfung der empfangenen Bit­ folge mit der in seinem Speicher (7) enthaltenen Identi­ fikationsnummer eine Kontrolle der Bitfolge auf Übertra­ gungsfehler vornimmt und bei Vorliegen eines Übertra­ gungsfehlers erneut ein Meldesignal abgibt, woraufhin die gleiche Bitfolge noch einmal übertragen wird.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß zur Kontrolle auf Übertragungsfehler die von der Zusatzeinrichtung (ZA) im Amt generierte Bitfolge in zwei Teilfolgen unterteilt ist und jedem ersten Teil der Folge ein zweiter Teil fest zugeordnet ist, wobei in der Anschlußeinheit (E) aus dem ersten Teil der Folge der zugehörige zweite Teil nach einem bestimmten Algorithmus ermittelt und mit dem empfangenen zweiten Teil der Folge verglichen wird.

7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß der Mikrocomputer (6) in der Anschlußeinheit (E) nach Aussenden der mit der empfange­ nen Bitfolge verknüpften Identifikationsnummer erneut ein Meldesignal abgibt, sofern nicht innerhalb einer be­ stimmten Zeit die Ersatzspeisung weggeschaltet wird.

8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß in der Anschlußeinheit (E) vom dortigen Mikrocomputer (6) betätigbare Schaltmittel (1) vorhanden sind, mit denen der Teilnehmerapparat (T) für die Dauer des Anliegens der Ersatzspeisung, also während des Datenaustauschs zwischen Zusatzeinrichtung (ZA) im Amt und Anschlußeinheit (E) von der Anschlußeinheit (E) abgetrennt wird.

9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß die Zusatzeinrichtung (ZAR im Amt weitere Schaltmittel (17) aufweist, die für die Dauer des Anliegens der Ersatzspeisung also während des Datenaustauschs zwischen Zusatzeinrichtung (ZA) im Amt und Anschlußeinheit (E) die Sprechadern (a, b) zu den amtsseitigen Einrichtungen (TS) hin zur Schleife schal­ ten.

10. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß der Mikrocomputer (15) in der Zusatzeinrichtung (ZA) im Amt nach einer bestimmten Dauer des Anliegens der Ersatzspeisung die Schaltmittel (10) und (11) in die Ruhelage steuert und eine darauffolgende Wahl hinsichtlich der Wahlinformation auswertet.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Wahlinformation bei Impulswahl an der Schlei­ fenerkennungsschaltung (8) abgenommen wird und daß für MFV-Wahl ein zusätzlicher Tonempfänger vorgesehen ist, der eingangsseitig an die Sprechadern (a′, b′) der An­ schlußleitung (Asl) und ausgangsseitig an den Mikrocom­ puter (15) angeschlossen ist.