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Gebiet der
Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft die Überwachung und Nachrichtenverarbeitungssysteme
für die
Anwendung in Kommunikationsgeräten
für die
Sicherheits- und Statusüberwachung
und andere Zwecke.
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Hintergrund
der Erfindung
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Sicherheitssysteme,
die ermöglichen,
dass ein zentrales Überwachungssystem
Informationen von entfernten automatischen Datensammelgeräten sammelt,
werden weitgehend benutzt. Diese Systeme sammeln Daten von Intrusions-Detektiergeräten und
anderen Sensoren an der entfernten Stelle, senden dann diese Daten
zu dem zentralen System auf einer periodischen Basis über ein
so genanntes Public Switched Telephone System (PSTN). Wenn die Daten
anzeigen, dass eine Intrusion oder eine andere Situation, die eine
Aufmerksamkeit erfordert, stattgefunden hat, kann die Zentralstation
den Heimbesitzer, Sicherheitspersonal oder den Notservice warnen.
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Ein
Problem bei diesem System besteht darin, dass eine Fehlfunktion
einer entfernten Station für
eine nennenswerte Zeit unentdeckt bleibt. Ein konventioneller Systemaufbau
enthält
eine Zentralstation, die Anrufe zu der entfernten Station in bestimmten
Intervallen zur Sammlung von Daten auslöst. Dieses Intervall beträft im allgemeinen
einige zehn Minuten, um eine Überbelastung
der Telefonleitungen zu vermeiden, die durch mehrere Serviceleistungen
bei der Zentralstation und der Lage der Abonnenten benutzt werden.
Wenn die entfernte Station aufgrund eines Geräteausfalls oder einer Unterbrechung
der Telefonleitung fehlerhaft arbeitet, ermittelt die Zentralstation
diesen Zustand als einen unbeantworteten Anruf zu der Station. (Wenn
die Leitung anderweitig benutzt wird, z. B. für ein Gespräch, wird ein belegtes Signal
zurückgegeben,
und die Zentralstation wird erneut versuchen, möglicherweise bei einem verkürzten Anrufintervall).
Die Zeit, bevor die Zentralstation einen unbeantworteten Anruf detektiert,
könnte
so lang sein wie das Anrufintervall oder auch länger, wenn die Leitung des
Teilnehmers für mehrere
Serviceleistungen benutzt wird, wodurch die Effektivität der Antwort
auf einen Notfall abnimmt.
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Ein ähnliches
Problem besteht, wenn das System so aufgebaut ist, dass die entfernte
Station Anrufe zu der Zentralstation auslöst. Wieder werden, um eine Überlastung
der von mehreren benutzten Telefonleitungen zu vermeiden, diese
Anrufe bei bestimmten Intervallen erfolgen. Da die Leitung benutzt sein
könnte,
wenn die entfernte Station einen Anruf versucht, kann die entfernte
Station den Anruf zu einer späteren
Zeit versuchen. Wenn die entfernte Station fehlerhaft arbeitet,
ermittelt die Zentralstation diese Bedingung als einen Anruf, der
nicht zu einer erwarteten Zeit ankommt. Bezüglich Anrufe von der Zentralstation
ermittelt die Zeit vor der Zentralstation, eine nicht repräsentative
entfernte Station könnte
so lang sein wie das Anrufintervall oder eben länger, wenn die Teilnehmerleitung
nicht dem Sicherheitssystem gewidmet ist.
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Durch
die
US 5 574 495 war
es bekannt, Bitfehlerraten in Set-Top Boxen kontinuierlich zu überwachen.
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Es
ist im hohen Maße
erwünscht,
ein System und ein Verfahren zu gewinnen, das die oben genannten
Probleme vermeidet.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Es
ist eine Aufgabe der Erfindung, ein Kabelmodem zu bilden, das ein
aktives Computernetz aufrechterhält,
kompatibel mit einer Kommunikationsstrecke, die "EIN" ist,
selbst wenn der Modem-Leistungsschalter sich in der Stellung "AUS" befindet. Das ermöglicht dem
Modem, Betriebsheiminformationen zu häufigeren Zeitintervallen zu
liefern, underfordert geringe Kosten für die Anwendung in der Prüfung des
Modems und der Kabelleitungsintegrität.
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Die
vorliegende Erfindung ist enthalten in einem Verfahren zur Überwachung
von Betriebsstatusinformationen in einem Gerät, das eine Computernetz-kompatible
bidirektionale Kommunikation ermöglicht,
die einen vom Benutzer betätigten
Leistungsschalter enthält.
Das Verfahren enthält
die Schritte der Bildung einer Kommunikationsstrecke zwischen dem
Gerät und
einer entfernten Stelle, Aufrechterhaltung der Kommunikationsstrecke
aktiv, wenn der Geräteleistungsschalter
sich in einem Zustand AUS befindet, wobei die Kommunikationsstrecke
in einem Paket-geschalteten Netz gebildet ist, das ein zu dem Netz
kompatibles Protokoll benutzt, Erzeugung der Betriebsheiminformationen
für das Gerät bei einer
im wesentlichen periodischen Rate und Übertragung der Zustandsheiminformationen
auf der gebildeten Kommunikationsstrecke. Die Rate, bei der die
Betriebsbedingungen/Statusinformationen erzeugt werden, ist ausreichend,
damit die Identifikation der Betriebsbedingung innerhalb von zwei
Minuten von der Auslösung
der Betriebsbedingungen ermöglicht
wird. Die übertragenen
Zustandsheiminformationen sind geeignet zur Identifizierung (a)
eines Fehlers auf der Kommunikationskanalstrecke oder (b) eines
Fehlers bei dem Gerät.
Die über
die Kommunikationsstrecke durch das Kabelmodem übertragenen Informationen können Video-
und/oder Audiodaten enthalten.
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Wenn Überwachungsinformationen
empfangen werden, werden die Nachrichtdaten vorzugsweise von den
vorbestimmten Informationen in einer Datenbank des Geräts abgeleitet
und zu einem vorbestimmten Nachrichtenempfänger gesendet. Die Nachrichtendaten
enthalten wenigstens eine elektronische Nachricht, eine Rufnachricht,
eine Notfallnachricht und einen eine Nachricht anzeigenden Code.
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Ein
diagnostisches Detektiersystem und Verfahren kann durchgeführt werden
durch Anwendung eines Kabelmodems in der Kommunikation mit einem Kabelmodem-Abschlusssystem (CMTS).
Ein Kabelmodem benutzt die Bandbreite in einem Kabelnetzsystem gemeinsam
mit mehreren Benutzern, die in einem gemeinsamen geographischen
Gebiet angeordnet sind. In dem Fall, dass ein anormaler Zustand auftritt,
wie ein Stromausfall oder ein größerer Kabelfehler,
werden von jedem der Kabelmodems übertragene Daten dem Kabelnetz
zugeführt
und bei den CMTS durch ein Softwareprogramm analysiert, um zu ermitteln,
ob die Anormalität
auf ein einzelnes Gerät
oder auf mehrere Teilnehmer beschränkt ist in dem gemeinsamen
geographischen Gebiet. Die Daten der Abwesenheit einer Datenübertragung
von jedem der angerufenen Kabelmodems in einem bestimmten Knoten
ist nützlich,
damit eine zentrale Überwachungsstation
das Problem erkennt und die Lösung
vereinfacht.
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Kurzbeschreibung der Zeichnung
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Die
Vorteile, die Art und die verschiedenen zusätzlichen Merkmale der Erfindung
ergeben sich aus den beispielhaften Ausführungsformen, die im Folgenden
anhand der beigefügten
Zeichnung beschrieben werden, In der Zeichnung zeigen:
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1 zeigt
ein auf einem Kabelmodem beruhendes Sicherheitsüberwachungssystem gemäß der vorliegenden
Erfindung.
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2A und 2B zeigen
schematische Diagramme der Hauptmerkmale eines Kabelmodems, das
zur Durchführung
der vorliegenden Erfindung nützlich
ist.
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3 zeigt
eine detaillierte Erläuterung
der Hauptfunktionsbauteile und einen Hardwareaufbau für ein Kabelmodem
zur Durchführung
der vorliegenden Erfindung.
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4 zeigt
eine detaillierte Darstellung der Hauptkomponenten für ein besonderes
Kabelmodem zur Durchführung
der vorliegenden Erfindung.
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5 zeigt
eine beispielhafte Ausführungsform
eines Telefon/Videophon/Fernvideoüberwachungssystems, das ein
Kabelmodem gemäß der vorliegenden
Erfindung benutzt.
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6 zeigt
ein Flussdiagramm der Verfahrensschritte in der Anwendung in der
Kabelprüfung, Überwachung
und dem diagnostischen Ermittlungsvorgang gemäß der vorliegenden Erfindung.
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Detaillierte
Beschreibung der Erfindung
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Vor
einer detaillierter Erläuterung
sei Folgendes bemerkt: Kabelmodems sind für das Internet relativ neu.
Bis kürzlich
war der einzige Weg, Informationen zwischen Heimcomputern und dem
Internet zu übertragen,
derjenige über
auf Telefon beruhenden Modems. Wie Telefonmodems verbinden Kabelmodems
sie mit dem Computer und übertragen
Daten. Kabelmodems jedoch sind ein Vielfaches schneller als Telefon modems,
und sie besitzen eine zusätzliche
Funktionalität,
durch die sie zusätzliche
Aufgaben durchführen
können.
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Das
Wort "Modem" ist Akronym und
steht für "Modulieren/Demodulieren". Ein normales Telefonmodem "moduliert" Daten, so dass sie
in einer analogen Form übertragen
werden können,
und "demoduliert" ankommende Signale,
so dass ihr digitaler Prozessor ihres Computers sie verstehen kann.
Die Erfindung des Telefonmodems, das eine einfache und preiswerte
Datenübertragung über die
Welt ermöglicht,
war hilfreich für
die Realität
des Internet.
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Kabelmodems
bezeichnen die nächste
große
Weiterentwicklung in der Übertragungstechnologie.
Wie Telefonmodems, modulieren und demodulieren Kabelmodems ebenfalls
Daten, und setzen sie um von Digital auf Analog und umgekehrt. Kabelmodems
bewirken eine Umsetzung der digitalen Informationen eines Computers
in analoge HF(Hochfrequenz)-Signale, ähnlich zu denen, die durch
ein konventionelles Fernsehgerät
benutzt werden, damit zum Beispiel Informationen über ein
Kabelnetz übertragen
werden können.
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Kabelmodems
sind, während
sie konzeptionell ähnlich
zu normalen Telefonmodems sind, wesentlich verfeinert. Telefonmodems
verbinden im allgemeinen mit einem COM(Kommunikations-) Anschluss
eines Computers eine übliche,
jedoch langsame Komponente eines Heimcomputersystems. COM Anschlüsse bildeten
einen Teil von Heimcomputern für über eine
Dekade und wurden niemals dafür
ausgebildet, Daten bei hohen Geschwindigkeiten zu verarbeiten. Anders
als die meisten Telefonmodems, die häufig die Form einer PC-Karte
in einem Computer haben, sind Kabelmodems im allgemeinen externe
Geräte.
Kabelmodems liegen im allgemeinen in Metallboxen mit mehreren Aktivitätsleuchten
auf der Vorderseite. Wenn das Modem in Betrieb ist, zeigen diese
Leuchten die Netzaktivität
an.
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Kabelmodems
verwenden im allgemeinen ein NIC (Network Interface Card), wie eine
Ethernet-Karte, die in den Standard PCI, ISA oder PCMCIA-Schlitz
in einem Computer passen. NIC Karten ermöglichen eine wesentlich schnellere
Datenübertragung
als die Standard COM-Anschlüsse.
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Kabelmodems
sind dafür
ausgelegt, Daten bei sehr hohen Geschwindigkeiten zu übertragen. Sie
sind wesentlich schneller als Telefonmodems und leiden nicht unter
der Einschränkung,
dass sie den COM Anschluss ihres Computers benutzen oder an drahtgebundene örtliche
Netze angeschlossen werden müssen.
Geschwindigkeiten eines individuellen Kabelmodems ändern sich
abhängig
von dem Typ und dem Modell des Modems. Im allgemeinen sind sie für Geschwindigkeiten
zwischen 500 Kbps und 10 Mbps, und mehr geeignet.
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Symmetrische
Kabelmodems senden und empfangen Daten bei derselben Geschwindigkeit. Das
heißt,
die Daten laufen in beiden Richtungen mit denselben Geschwindigkeiten – von ihrem
Computer (davor oder stromaufwärts)
zu dem Internet (oder einem virtuellen privaten Netz oder Internet)
und von dem Internet zu ihrem Computer (dahinter oder stromabwärts). Dieselben
Kabelmodems sind dafür ausgelegt,
Daten symmetrisch zu übertragen.
In diesem Typ des Aufbaus hat der Datenfluss stromaufwärts eine
geringere Bandbreite als der Datenfluss stromabwärts. Diese Anordnung berücksichtigt
die Tatsache, dass Abwärtsanforderungen
bei den Heimbenutzernetzen im allgemeinen höher sind als die Stromaufwärts-Anforderungen.
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In
dem System gemäß der vorliegenden
Erfindung entsprechen das Kabelmodem (CM) und das Kabelmodemabschlusssystem
(CMTS) dem DOCSIS 1.0 (Data Over Cable Service Interface Specification
1.0) Anforderungen, ratifiziert in dem International Telecommunications
Union (ITU), März
1998, und wie spezifiziert in RFC 2669 (Request For Comment Document
2669). Diese Geräte
sind ausgelegt zur Durchführung
einer periodischen Ranganforderung bei Intervallen von ungefähr zehn
Sekunden, während
der die Anwesenheit des CM zu den CMTS bekanntgegeben wird. Wenn
die CMTS die Ranganforderung nicht nach ungefähr dreißig Sekunden empfangen, markieren
sie die CM als "Off-Line" und entfernen sie
von ihrer aktiven Geräte-Map.
Dieser Mechanismus kann dazu dienen, einen Alarm für ein entferntes
Sicherheitsüberwachungssystem
auszulösen.
Auf diese Weise kann das System ein falsch arbeitendes Gerät oder ein
beschädigtes
Kabel in weniger als einer Minute erkennen.
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Da
der Betrag der durch das Sicherheitssystem gesammelten Daten relativ
klein ist und da Kabelmodems Hochgeschwindigkeits-Dateneinheiten sind,
könnte
die Aufrufzeit gegenüber
dem Stand der Technik nennenswert verkürzt werden. Das würde eine
genauere, aktualisierte Informationsaktualisierung für die zentrale Überwachungsstation
bilden. Zusätzlich
kann, da die Kabelmodems dafür
ausgelegt sind, immer "EIN" zu sein, selbst
wenn ihre Betriebsspannung "AUS" geschaltet ist,
senden sie weiterhin Ranganforderungen und bleiben auf dem Netz anwesend.
Im falle eines Netzausfalls oder eines größeren Kabelausfalls könnten Daten
von der CMTS durch ein Programm analysiert werden, um zu erkennen,
ob ein Problem für
ein einzelnes Gerät
oder für mehrere
Teilnehmer in einem gemeinsamen geographischen Gebiet getrennt ist,
um so die Möglichkeit von
Fehlalarmen zu verringern.
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1 zeigt
ein auf einem Kabelmodem basierendes Sicherheitsüberwachungssystem 100 mit Anwendung
der vorliegenden Erfindung. Das System enthält ein Kabelmodem 110 mit
Sicherheits-Überwachungsmonitoren
zur Übertragung
von Alarminformationen zu einer entfernten Sicherheits-Überwachungszentralstation.
Ein entferntes Terminal 115, wie ein Personal Computer
(PC) oder ein anderes Berechnungsgerät, liefert eine Benutzerschnittstelle zu
dem Kabelmodem, um ein Heimüberwachungssystem
aufzubauen und zu konfigurieren. Informationen werden zwischen dem
Kabelmodem und der Sicherheits-Überwachungszentralstation 130 über ein IP
Netz übertragen,
das einen Kabelnetzteil HF 140 B und ein Datennetzteil 140A enthält. An dem
Kabelkopfende 142 ist vorgesehen ein sogenanntes Cable Modem
Termination System (CMTS) 144. Das CMTS 144 instruiert
einen Kabelmodem, wann Signale flussaufwärts übertragen werden sollen und
welcher Kanal benutzt werden soll. Das CMTS demoduliert stromaufwärts Signale
und setzt diese Signale wieder in Internetprotokolle (IP) Pakete
um und leitet sie zu einem zentralen Schaltsystem 145.
Der zentrale Schalter liefert die IP Pakete wieder zu einem (nicht dargestellten)
IP-Router für
die Übertragung über das
Internet 149. Die Security Monitor Central Station 130 ist
ein zentralisierter Computer, der als einer von mehreren Servern 148 ausgeführt sein
kann, die mit dem Datenschaltsystem 145 verbunden sind,
zur Übertragung
und zum Empfang und Informationen zu oder von einem Kabelmodem.
Die anderen Server 148 enthalten zum Beispiel Tageszeit-Server,
Versorgungs-Server und andere Server mit hinreichend bekannten Funktionen,
die eine richtige Durchführung des
Kabelsystems ermöglichen.
Das CMTS enthält im
allge meinen eine Netzwerk-Seitenschnittstelle 144A, wo
die Daten in der Form von Ethernetdaten bidirektional kommunizieren
zwischen dem Datenschalter 145 und dem CMTS 144 über einen
Kanal, wie einen Ethernet-Kanal. Das CMTS enthält außerdem eine HF-seitige Schnittstelle 144B,
wo HF-Signaldaten bidirektional kommuniziert werden zwischen dem
Kombinierermodul 143 und dem CMTS. Im allgemeinen gelangt
ein unidirektionales Signal 160, wie ein Fernsehsignal,
in den Kombinierer/Trenner 143, der das Signal 160 mit
dem HF-Signal kombiniert, das die Informationsdaten von dem CMTS
für die Übertragung über das
optische Glasfaserkabel und das Koaxialkabel-Netzsystem kombiniert.
Das CMTS moduliert Stromabwärts-Signale für die Übertragung
Hybrid Fiber Coax (HFC) Kabel zu den Heimen der Teilnehmer. Vorzugsweise
bildet ein CMTS normalerweise den Träger für bis zu 1000 gleichzeitigen
Kabelmodemteilnehmer über
einen einzigen Kanal mit 6 MHz. Wenn mehr Kabelmodems benötigt werden,
kann die Anzahl der Kanäle
durch Zufügung mehrerer
Kanäle
zu dem CMTS erhöht
werden.
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Verbunden
mit dem CMTS und dem Kabelkopfende 142 sind mehrere Glasfaserkabel,
wie diejenigen, die unter dem Bezugszeichen 146 in 1 dargestellt
sind. Diese Kabel enden jedes bei einem entsprechenden Glasfaserkoaxialkabel
benachbart zu dem Knoten 198, der verschiedene Nachbarstationen
eingibt, die für
eine kleinere Zahl von Heimen dienen. Eine Faseroptik am benachbarten
Knoten liegt zwischen jedem optischen Glasfaserkabel 146 und
dem Verbindungskabel oder dem koaxialen Verteilungskabel 150.
Verbunden mit dem koaxialen Verteilungskabel 150 ist ein
Netz von Teilnehmerknoten 152, die die Koaxialkabel oder
Anschlüsse 154,
die in die Heime der Teilnehmer gelangen und das Kabelmodem 110 und/oder
einem anderen Gerät 160 verbinden.
Das Gerät 160 kann
zum Beispiel sein eine Set-Top
Box (Empfänger)
für ein
Fernsehgerät.
Eine konventionelle Trenneinheit 158 kann benutzt werden
zur Verbindung des Kabels 154 mit dem Kabelmodem 110 und
dem Gerät 160.
Verstärker 153 können bei
verschiedenen Stufen entlang der Länge des Kabelsystems eingeführt werden,
um die stromaufwärts
und/oder stromabwärts
verlaufenden Signale zu verstärken.
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2A und 2B bilden
beispielhafte Erläuterungen
von Merkmalen eines Kabelmodems, das für die Anwendung in der Durchführung der
vorliegenden Erfindung geeignet ist. In 2A enthält das Kabelmodem 110 einen
Datenanschluss 1102, wie einen Ethernetanschluss für die Kommunikation der
Ethernetdaten über
einen bidirektionalen Kanal 1108 zu einem peripheren Gerät, wie einem
Personal Computer. Das Kabelmodem enthält eine Ethernetschnittstelle
zur Kommunikation mit dem peripheren Gerät. Das Kabelmodem-Terminal 1104 ist
geeignet zur Verbindung des Koaxialkabels mit dem Kabelmodem 110.
Zusätzlich
enthält
das Modem ein Terminal 1106, das geeignet ist für den Anschluss
an eine Leistungsquelle, wie eine Wandsteckdose. Das Terminal 1106 ist
vorzugsweise ein Wechselbetriebsspannung-Adapterterminal für den Anschluss
an eine Wechselspannungs-Ausgangssteckdose.
Es sei bemerkt, dass, damit die Modemverifikation und das Überwachungssystem
in der beabsichtigten Weise arbeiten keine Verbindung zu dem PC
wirklich benötigt
wird, da der PC zu jeder Zeit abgeschaltet werden kann. Das Kabelmodem
behält
seine eigene Anwesenheit auf dem Netz, unabhängig von dem PCs.
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2B zeigt
Merkmale des Kabelmodems 110 zusätzlich zu denen, die in 2A dargestellt sind.
In 2B enthält
das Kabelmodem 110 außerdem
einen vom Benutzer betätigten
EIN/AUS Schalter 1110, der das Modem einschaltet oder in
einen "AUS" oder "Standby" Modus bringt. Die
Lage des EIN/AUS Schalters 1110 in der Stellung "AUS" arbeitet zur Beendigung
der Kommunikation mit dem peripheren Gerät, wie dem Personal Computer
und ermöglicht
eine Statusüberwachung
von dem Kabelnetz. Ein derartiges Beispiel eines Kabelmodems, das
zur Durchführung
der vorliegenden Erfindung eignet ist, ist das RCA DCM105 Digital
Cable Modem. Dieses Kabelmodem bildet einen Zweiweg-Hochgeschwindigkeits-Internetzugriff
zu einem peripheren Gerät
wie einem Personal Computer. Der DCM105 ist zum Beispiel geeignet
für die
Heimanwendung, ein kleines Büro
und Lehrgänge
und arbeitet über
bestehende Kabelfernsehnetze. Teilnehmer haben Zugriff zu interaktiven
Multimediaservice auf dem Internet und senden und empfangen Informationen
bei Geschwindigkeiten bis zu 100 mal schneller als das 28,8 Kbps
Telefonmodem.
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Das
Kabelmodem 110 enthält
außerdem eine
Reihe von Lichtindikatoren mit einem Indikator 1112 für die Betriebsspannung,
einem Datenindikator 1114, einem Kabelindikator 1116,
einem Aktivitätsindikator 1118 und
einem E-Mail-Indikator 1120. Der Indikator 1112 für die Betriebsspannung
zeigt an, ob das Kabelmodem sich in dem aktiven oder in dem Standby-Betriebsmodus
befindet. In einer bevorzugten Ausfüh rungsform ist der Indikator
AUS (d. h. gelöscht),
wenn sich das Modem im "Standby"-Modus befindet, und EIN (d. h. beleuchtet),
wenn die Betriebsspannung aktiviert ist. Der Datenindikator 1114 zeigt
an, ob die Ethernetverbindung bereit zum Senden/Empfangen oder tatsächlich Senden/Empfangen (T/R)
aktiv ist. Der Indikator ist AUS, wenn kein Ethernetträger vorliegt
oder das Modem sich in dem Standby Modus befindet und "EIN" wenn der Ethernetträger anwesend
ist, jedoch keine T/R Aktivität, und
blinkt, wenn eine Ethernetaktivität und eine T/R Aktivität vorliegen.
Der Kabelindikator 1116 zeigt den Zustand der Kabelverbindung
an und ist AUS, wenn kein Kabelanschluss ermittelt wird oder das
Modem sich im Standby Modus befindet, blinkt, wenn die Kabelverbindung
ermittelt wird, jedoch noch nicht zum Senden oder Empfangen von
Daten bereit ist, und voll beleuchtet, wenn das Modem in dem Netz
registriert ist und Daten gesendet werden können. Der Aktivitätsindikator 1118 zeigt
die Existenz eines Datenverkehrs in den Kabelleitungen an. Das Indikatorlicht ist
AUS, wenn kein Datenverkehr vorliegt, und blinkt, wenn eine Datenaktivität besteht.
Der E-Mail-Indikator 1120 blinkt
periodisch, wenn ein Benutzer eine E-Mail hat.
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3 zeigt
eine detailliertere Erläuterung der
wesentlichen funktionellen Komponenten und des Hardwareaufbaus für das Kabelmodem
von 2A und 2B. In 3 enthält das Kabelmodem
ein Protokollverwaltungsmodul 1130 zur Verarbeitung verschiedener
Protokolle für
die Übertragung und
den Empfang von TC/IP-paktierten Datenströmen zu/von dem Koaxialkabel,
einschließlich
zum Beispiel Audio, Video und andere Protokolle, die für die Kommunikation
mit dem CMTS und das Überwachungssystem
benötigt
werden. Ein Schnittstellen-Logikmodul 1140 liegt zwischen
dem Kabelmodem Protokollverwalter 1130 und dem digitalen
Signalprozessor (DSP) 1150 und enthält eine Protokollverarbeitung
und die Möglichkeit
für eine
Paketverarbeitung, um eine Kommunikation dazwischen zu ermöglichen.
Die Funktionalität
des DSP 1150 enthält eine
Datenkomprimierung, Schalterüberwachung und
eine A/D-Umsetzung
für Audio
und Video, zusätzlich
zu der Verarbeitung der Kommunikationsprotokolle. Das Kabelmodem
kann optional ein Telefon verarbeiten zusätzlich zu der Heimsicherung
und den oben beschriebenen Lösungen
für die
Heimüberwachung.
Der DSP 1150 kommuniziert mit der Geräteschnittstelle und dem Alarmüberwachungsmodul 1160,
um Informationen von den peripheren Geräten zu bekommen, wie einem
Personal Computer oder einer Heimanwendung einschließlich Überwachungsanlagen,
wie zum Beispiel Türschalteralarm, Temperatursensoren
und Audio-Videoüberwachungsanordnungen.
Das Kabelmodem kann Zustandsinformationen über Betriebsbedingungen übertragen,
wie eine Alarmanzeige, eine Anzeige des Status eines bestimmten Überwachungsgeräts, das über das
Kabelmodem verbunden ist, oder eine Nachricht, die einen bestimmten
Status für
das Kabelmodem oder das Überwachungsgerät anzeigt. Die
Zustandsinformationen können
bei einer im wesentlichen periodischen Rate erzeugt werden und können zum
Beispiel Video- oder
Audiodaten enthalten. Das Betriebsspannungsmodul 1170 ist
vorzugsweise mit einer Wechselspannungssignalquelle zur Versorgung
des Kabelmodems verbunden und kann eine Sicherungsbatterieeinheit 1180 zur
Lieferung einer zusätzlichen
Leistung enthalten.
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4 liefert
eine detailliertere Erläuterung der
Hauptkomponenten für
das Kabelmodem 110, das in der Durchführung der Heimsicherung und
des Diagnosesystems der vorliegenden Erfindung benutzt wird. 4 zeigt
einen Mikrocomputer 1190, der über einen geeigneten Adapter 1192 angeschlossen
ist, und ein physisches Zugriffsmodul 1194 zu einem externen
Gerät,
wie einem Personal Computer über
einen Ethernetkanal 1193. Der Mikrocomputer 1190 ist
mit einer Speichereinheit 1154 für die schnelle Speicherung
und Wiedergewinnung von Informationen verbunden. Der Kabelservice
wird über
das HF-Empfängermodul 1132 und
das MCNS-Modul 1134 geliefert.
Das Modul 1133 arbeitet als eine Schnittstelle zu einer
entfernten Einheit, wie einem Fernsehgerät, und wirkt als Filter zur
Lieferung ausgewählter
Serviceleistungen, die in dem HF-Signal von dem Kabelkopfende zu
einem Teilnehmer übertragen
werden. Der DSP 1150 ist mit dem Mikrocomputer 1190 und
der Speichereinheit 1152 verbunden zur Verarbeitung verschiedener
Signalverarbeitungsaktivitäten,
einschließlich
Komprimierung von Sprache und Video und Paktierung und Headerverarbeitung
durch den Mikrocomputer 1190. Das Modul 1157 für die Signalaufbereitung
und Filterung ist mit dem DSP 1150 und der Schnittstellenschaltung 1160 verbunden
zur Durchführung
einer A/D Umsetzung, Filterung, Pegelausgleich und zugehörige analoge Funktionen
für Signale
von den Einheiten 115A-115D.
Die Schnittstellenschaltung 1160 verbindet die verschiedenen Überwachungsgeräte mit dem Kabelmodem
und kann zum Beispiel eine Schaltung für eine Telefonschnittstelle 1162,
eine Videoschnittstelle 1164, eine Alarmschnittstelle 1166 und
eine Sensorschnittstelle 1168 enthalten. Die Telefonschnittstellenschaltung 1162 kann
zum Beispiel Funktionen bilden wie die Zuführung eines Ruftons und Läu tesignalen
sowie eine Umsetzung von Zweidraht auf Vierdraht. Die Videoschnittstellenschaltung 1164 enthält eine
elektronische Schaltung zum Empfang des Videosignals von der Videokamera 115B und
setzt den Anschluss in einem Datenstrom in einem geeigneten Format
für den
Empfang durch das Signalaufbereitungs- und Filtermodul 1157.
Eine Alarmschnittstellenschaltung 1166 enthält eine
elektronische Schaltung zum Lesen und Verarbeiten der binären Signale
(Typ EIN/AUS), während die
Sensorschnittstellenschaltung eine analoge Schaltung für die Zuführung der
Betriebsspannung zu den Umgebungssensoren 115D enthält, wie
einen Temperaturüberwachungssensor,
sowie die Durchführung
der Aufbereitung des ersten Pegelsignals vor der Signalaufbereitung,
die bei dem Modul 1157 erfolgt. In einer bevorzugten Ausführungsform
bildet das Schnittstellenschaltungsmodul 1160 eine Schnittstelle
mit jeder der peripheren Überwachungseinheiten 115A, 115C und 115D über Kanäle mit einem
verdrillten Leiterpaar, während
der Videomonitor 115B mit der Videoschnittstelle 1164 über ein
Koaxialkabel verbunden ist. Die Stromversorgung für das Modem
erfolgt über
ein Schaltnetzteil 1170, das mit einer Wechselspannungsquelle 1172 und
einer Sicherheitsbatterie 1180 verbunden ist.
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5 zeigt
eine beispielhafte Ausführungsform
eines Telefon/Videophon/Fern-Videoüberwachungssystems
mit Anwendung eines Kabelmodems gemäß der vorliegenden Erfindung.
Wie in 5 gezeigt, ist das Kabelmodem 110 mit
entfernten Geräten 115A (Telefon), 115B (Kamera
und LCD/DV), 115C (Alarmsensor) und 115D (Temperatursensor) über ein
Schnittstellenmodem 1160 zum Empfang von Informationen
dazwischen verbunden. Das soll bedeuten, dass Mehrkabel-Modemgeräte 110A gemapt
werden können,
um einem bestimmten Teil des Kabelnetzes zu entsprechen, und können mit
einem bestimmten CMTS über
Teilnehmerknoten verbunden sein. Das Kabelmodem 110 ist
bei dem Kopfende mit dem CMTS 144 verbunden zum Empfang
von Informationen zu/von der Sicherheitsüberwachungsstation 130,
Internet 149 (über
eine Gateway) und Telefonservern 151 über den IP Schalter 145.
Die von den Sensoren 115A und 115B übertragenen
Videodaten stellen stromorientierte Daten dar, die zum Beispiel
aufgrund des Auftretens eines bestimmten Alarms oder Umgebungssensorzustände übertragen werden
können.
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In 6 in
Verbindung mit 1 sind die Schritte bei der Überwachung
und dem diagnostischen Ermittlungsvorgang gemäß der vorliegenden Erfindung
wie folgt. Das erste Kabelmodem 110 registriert mit dem
Kabelkopfende 120 und der Sicherheits-Überwachungszentralstation 130,
wann die Betriebsspannung zum ersten Mal an das Kabelmodem angelegt
und das Kabel mit dem Netz 140 verbunden wurde (Modul 600).
Informationen wie die Frequenz, über
die das Modem 110 übertragen
sollte, oder das Frequenzmodem 100 empfangen sollte, wird
zu dem Modem 110 kommuniziert. Die Zentralstation 130 sendet
dann eine Abrufnachricht bei einem vorbestimmten Intervall zu dem
Modem, zum Beispiel bei Intervallen von 10 Sekunden (Modul 610).
Das Modem antwortet dann mit einer Statusnachricht (Module 620, 630).
Die Statusnachricht enthält
zusammen mit der Kenntnisnahme der Aufrufanforderung zusätzliche
Zustandsinformationen zur Anzeige verschiedener Typen der Sicherheits-
oder Umgebungsüberwachung.
Derartige Informationen enthalten zum Beispiel verschiedene Typen
von Alarmanzeigen oder Indikatoren, die den Zustand anzeigen, wie Temperaturanzeigen,
Tür- oder
Fensterschaltalarme zur Anzeige einer offenen Tür oder Fensters und andere
Sicherheits- oder Heimsicherungsnachrichten. Die Nachrichten können vollständig programmierbar sein,
um verschiedene Typen von Alarmzuständen anzuzeigen. Die zentrale
Station empfängt
die Statusnachricht (Modul 630) und bestimmt den Typ der Antwort
von dem Kabelmodem (Module 640, 650). Abhängig von
dem Typ der gesetzten Markierung kann die Zentralstation antworten
durch Erkennung zum Beispiel der relevanten Autorität, wie die
Polizei, Feuerwehr, Krankenhaus oder 911 Operator (Modul 660).
Eine derartige Meldung kann zum Beispiel durch eine E-Mailnachricht
erfolgen, eine Pagernachricht, eine Notfallnachricht oder eine bestimmte codierte
Nachricht. In einer anderen Ausführungsform
empfängt
das Modem 110 Heimüberwachungsinformationen
und erzeugt Nachrichtdaten, die von vorbestimmten Informationen
in einer Datenbank in dem Modem 110 abgeleitet werden.
Die erzeugten Nachrichtdaten werden zu einem vorbestimmten Empfänger der
Nachricht kommuniziert aufgrund der empfangenen Überwachungsinformationen. Die Nachrichtdaten
können
eines oder mehrere der folgenden Merkmale enthalten: (a) eine E-Mailnachricht,
(b) eine Pagernachricht, (c) eine Notfallnachricht und (d) einen
eine Nachricht anzeigenden Code.
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Wenn
während
eines vorbestimmten Warteintervalls keine Nachricht von dem Kabelmodem empfangen
wird, kann die Zentralstation den Verbindungsstatus anderer Teilnehmer
prüfen,
um zu bestimmen, ob andere Teilnehmer auf demselben Kabelsegment
oder Knoten antworten (Modul 670). Das heißt, wenn
ein bestimmtes Kabelmodem nicht antwortet, kann die Zentralstation
dafür programmiert sein,
anzufragen, ob andere Kabelmodems in demselben Kabelsegment (wie
das nicht antwortende Modem) auf die Abfrage antworten (Modul 680).
Das Ergebnis dieser Prüfung
würde hilfreich
sein, zu ermitteln, ob das Problem bei einem bestimmten Kabelmodem
zurückzuführen ist
(in dem Fall, wo andere Kabelmodems antworten) oder ob ein Problem
in dem Kabelverteilsystem besteht (der Fall, wo mehrere Kabelmodems
auf einem Kabelsegment nicht antworten) (Modul 690). Aufgrund
der Ergebnisse dieser Diagnoseaktivität kann die Zentralstation die
relevante Organisation der empfohlenen besonderen Serviceaktion
kennen (zum Beispiel Kabelmodemservice oder Kabelsegmentserviceanforderung)
durch verschiedene Mittel, wie vorangehend beschrieben. In dem Fall,
wo mehrere Teilnehmer einen Serviceausfall aufweisen, können die
Fehler auf der Kabeltopologie den Reparaturservice anrufen.
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Das
obige Szenario beschreibt eine Lösung zur
Untersuchung, ob die Datenverbindung zu einem entfernten elektronischen
Sicherheitssystem arbeitet. Wenn die Datenverbindung über ein
Kabelmodem erfolgt, wird das Kabelmodemabschlusssystem (CMTS) in
der Lage sein, innerhalb einer Anzahl von Sekunden zu ermitteln,
ob das entfernte Kabelmodem nicht mehr sendet. Da das Kabelmodem
bestimmt ist für "immer EIN" (d. h. immer auf
eine Abfrageantwort antwortet), wird sie dann einen Alarm senden,
um anzuzeigen, dass ein Fehler des Modems oder des Verbindungskabels
vorliegt. Durch Analyse der Zustände
bei mehreren Teilnehmern in einem gemeinsamen geographischen Bereich
kann das System ermitteln, ob der Alarm auf einen Systemausfall oder
ein Problem bei einem einzigen Teilnehmer zurückzuführen ist.
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Wenngleich
ein System und ein Verfahren gemäß der vorliegenden
Erfindung beschrieben wurden, soll die Erfindung nicht auf eine
hier angegebene spezielle Form beschränkt sein, sondern soll im Gegensatz
dazu andere Alternativen, Modifikationen und Äquivalente abdecken, wie sie
vernünftigeniveise
innerhalb des Schutzumfangs der durch die beigefügten Ansprüche definierten Erfindung liegen.