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Vorrichtung
und Verfahren zum Überwachen abgeleiteter
Kanalkommunikation
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Hintergrund
der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft im Allgemeinen Datenmeldesysteme
und insbesondere eine zu derartigen Systemen gehörende abgeleitete Kanalkommunikation.
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Eine
Vielzahl von Datenmeldesystemen ist verfügbar, um häusliche und kommerzielle Standorte zu überwachen.
Dies wird herkömmlicherweise
erreicht durch Platzieren geeigneter Detektoren (Kontaktschalter,
Bewegungsmelder, Rauchdetektoren, Feuermelder, Parameterüberwachungsvorrichtungen,
usw.) an gewünschten
Orten an dem zu überwachenden
Standort (die „Räumlichkeiten
des Teilnehmers")
und Verbinden der eingesetzten Detektoren mit einem Ereigniskommunikations-Schaltfeld.
Das Ereigniskommunikations-Schaltfeld ist konfiguriert, die eingesetzten
Detektoren zu überwachen,
um den Beginn oder Veränderungen
von Zuständen
in den Räumlichkeiten
des Teilnehmers festzustellen (reagierend auf eine Änderung
des Zustands von einem der Detektoren).
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Auf
diese Weise ist es für
das Ereigniskommunikations-Schaltfeld möglich, den Zustand der Räumlichkeiten
des Teilnehmers zu überwachen
und als Reaktion auf Signale, die von den eingesetzten Detektoren
empfangen wurden, ein lokales Signal (z.B. ein Alarm) zu liefern.
In den meisten Fällen
ist es zusätzlich
wünschenswert,
eine entfernte Einrichtung von der erfassten Änderung der Zustände zu benachrichtigen.
Zum Beispiel kann eine erfasste Unterbrechung in einem Kontaktsensor
oder eine in Zusammenhang mit einem Bewegungsmelder erfasste Bewegung
einen versuchten Einbruch in die Räumlichkeiten des Teilnehmers
bedeuten, was nach einem Eingreifen der Polizei verlangt. Ähnlich kann eine
erfasste Änderung
des Zustands eines Rauchmelders oder eines Feuerdetektors ein Feuer
bedeuten, was nach einem Eingreifen der Feuerwehr verlangt. Eine
erfasste Änderung
in einer Parameterüberwachungsvorrichtung
kann eine Notwendigkeit bedeuten, eine sich in den Räumlichkeiten
des Teilnehmers befindende Vorrichtung zu warten.
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Dies
wird durch Einrichten einer Kommunikationsverbindung zwischen dem
Ereigniskommunikations-Schaltfeld in den Räumlichkeiten des Teilnehmers
und einer entfernten Überwachungseinrichtung
erreicht. Diese Kommunikationsverbindung wird vorzugsweise über das
Telefon aufgebaut aufgrund der Verfügbarkeit und Anpassungsfähigkeit
von Telefon-basierten Systemen für
das entfernte Melden von überwachten
Zuständen.
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Ein
grundlegendes System zum Erreichen eines derartigen Ergebnisses
errichtet eine Einweg (so genannte „nicht-überwachte")-Verbindung
zwischen dem Ereigniskommunikations-Schaltfeld und der zentralen Überwachungseinrichtung,
um die Überwachungseinrichtung über erfasste Änderungen in
den Zuständen
zu benachrichten (zu berichten). Die Überwachungseinrichtung ist
dann für
das Einleiten einer geeigneten Reaktion (Polizei, Feuer, Wartung,
usw.) verantwortlich. Jedoch wurde in der Praxis festgestellt, dass
solche grundlegenden Systeme anfällig
für einen
falschen Alarm sind und durch Trennen der Telefonverbindung (entweder
absichtlich durch einen Eindringling oder durch Beschädigung des
Telefonsystems) leicht überwunden
werden.
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Dadurch
wurden vermehrt so genannte „überwachte" Systeme entwickelt,
um zusätzliche
Sicherheiten für
die Erfassung derartiger Zustände
vorzusehen, was wiederum eine sicherere Reaktion auf derartige Zustände ermöglicht.
Ein derartiges System, das in der Industrie weithin Akzeptanz gefunden hat,
ist das „VerSus®"-System, das momentan
von DCX Systems, Inc., William Grove, Pennsylvania, vermarktet wird.
Das „VerSus®"-System wird ebenso in
dem U.S.-Patent Nr. 4,442,320 (James et al) beschrieben.
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Kurz
gesagt erzeugt das „VerSus®"-System einen „abgeleiteten" Kanal durch Verbinden
einer „Teilnehmer-Endgeräteinheit" (STU® – subscriber
terminal unit) mit dem Ereigniskommunikations-Schaltfeld und den
zugehörigen
Detektoren, die sich in den Räumlichkeiten
jedes Teilnehmers befinden, und durch Verbinden eines „Scanners" mit der Telefonvermittlungsvorrichtung,
die sich in dem zentralen Amt der Telefongesellschaft befindet.
Der Scanner kommuniziert wiederum mit der entfernten Überwachungseinrichtung,
ebenso unter Verwendung des Telefonnetzes. Der Scanner in dem zentralen
Amt und die in den zu überwachenden
Räumlichkeiten der
Teilnehmer eingesetzten Teilnehmer-Endgeräteinheiten werden kombiniert,
um die Erfassung von Signalen, die Änderungen von Zuständen darstellen,
auf eine Art zu überwachen,
welche die Möglichkeit
für falsche
Meldungen und für
eine Beeinträchtigung
derartiger Systeme minimiert.
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Zu
diesem Zweck arbeitet der Scanner, um regelmäßig jede der Teilnehmer-Endgeräteinheiten (über eine
Telefonverbindung) abzufragen (poll), die sich in jeder der zu überwachenden
Räumlichkeit
der Teilnehmer befindet. Obwohl verschiedene Typen von Signalen
zu diesem Zweck verwendet werden können, werden für solche
Zwecken in dem U.S.-Patent Nr. 4,442,320 Frequenzumtastsignale (FSK – frequency
shift keyed) offenbart. Derartige Abfragesignale (polling signals)
werden an die Teilnehmer-Endgeräteinheit
gerichtet, die das Ereig niskommunikations-Schaltfeld in den Räumlichkeiten
des Teilnehmers überwacht,
um den Status der Detektoren festzustellen, die sich in den Räumlichkeiten
des Teilnehmers befinden. Eine derartige regelmäßige Abfrage arbeitet auch,
um die Existenz (viability) der Telefonverbindung, welche die Teilnehmer-Endgeräteinheit
und ihr zugehöriges
Ereigniskommunikations-Schaltfeld mit dem Scanner verbindet, zu
verifizieren. Für
die Teilnehmer-Endgeräteinheit
ist es zusätzlich
möglich,
mit dem Scanner zu kommunizieren (d.h. eine Zweiwegkommunikation),
um eine in den Räumlichkeiten
des Teilnehmers erfasste Änderung des
Zustands sofort zu melden.
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Während eine
derartige überwachte
Kommunikation arbeitet, um die Sicherheiten einer wirksam überwachten
Räumlichkeit
und eine effektiv gemeldete Änderung
des Zustands zu verbessern, findet eine FSK-Signalisierung auf einer
Frequenz statt, durch die ein hörbares
Signal auf die Telefonleitung gebracht wird. Wenn das Telefon in
den Räumlichkeiten
des Teilnehmers nicht benutzt wird (ein so genannter „aufgelegter" (on-hook) Zustand),
stellt dies kein Problem dar. Jedoch wird das Anlegen eines hörbaren Signals
auf der Telefonleitung durch staatliche Bestimmungen ausgeschlossen,
wenn das Telefon in den Räumlichkeiten
des Teilnehmers benutzt wird (ein so genannter „abgehobener" (off-hook) Zustand).
Um diese Bestimmung bei gleichzeitiger Aufrechterhaltung der Überwachungsfunktion
des Datenmeldesystems zu erfüllen,
wird ein alternativer Betriebsmodus eingesetzt, wenn das Telefon
abgehoben und in Benutzung ist.
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In
diesem alternativen Modus werden Abfragesignale und Antworten in
dem hörbaren
Frequenzbereich suspendiert und ein sub-hörbarer Ton wird überwacht,
um den Status des entfernten Ereigniskommunikations-Schaltfelds
zu bestimmen. Der sub-hörbare
Ton wird von der Teilnehmer-Endgeräteinheit erzeugt und von dem
Scanner überwacht. Das
Vorhandensein des sub-hörbaren
Tons zeigt ein Nicht vorhandensein von Veränderungen der Zustände an,
was eine weitere Aussetzung von abgefragten Antworten berechtigt.
Wenn sich ein Zustand ändert, wird
der sub-hörbare
Ton von der Teilnehmer-Endgeräteinheit
unterbrochen. Bei der Erfassung eines nicht fortgesetzten sub-hörbaren Tons
für die
Räumlichkeiten
eines bestimmten Teilnehmers beginnt der Scanner dann eine Abfragesequenz,
welche den Status der Räumlichkeiten
feststellt. Diese Prüfung wird
unter Verwendung derselben (hörbaren)
Signale ausgeführt,
die normaleweise während
aufgelegten Zuständen
(wenn das Telefon nicht benutzt wird) eingesetzt werden. Beim Vorhandensein
eines möglicherweise
ernsten Vorfalls (z.B. ein Alarm), erlauben staatliche Bestimmungen,
dass hörbare
Signale auf der Telefonleitung angelegt werden, auch wenn diese benutzt
wird, und die erhaltene abgefragte Antwort dient dazu, eine positive
Bestätigung
einer berechtigt gemeldeten Zustandsänderung zu liefern. Das Vorhandensein
des subhörbaren
Tons während
einer normalen Telefonbenutzung dient zusätzlich dazu, die Integrität der Telefonverbindung
zu verifizieren, da ein Aussetzen des sub-hörbaren Tons (auf eine unterbrochene
Leitung reagierend) selbst eine Änderung
eines Zustands darstellen würde,
was ein geeignetes Handeln durch die entfernte Überwachungseinrichtung erfordert.
Das Ergebnis ist eine positive Überwachung
von sich ändernden
Zuständen
während
aller Modi einer Telefonbenutzung.
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Der
von dem U.S.-Patent Nr. 4,442,320 zur Verwendung vorgeschlagene
sub-hörbare
Ton ist ein 25 Hz-Ton. In der Praxis wurde erkannt, dass ein 36 Hz-Ton
ein optimales Ergebnis liefert. In jedem Fall ist der Ton sub-hörbar und
von einer herkömmlichen analogen
Vermittlungseinrichtung einfach zu übertragen. Um jedoch die Ansprüche heutiger
technologischer Anforderungen zu erfüllen, geht der Trend dahin,
analoge Übertragungseinrichtungen
durch digitale Übertragungseinrichtungen
(so genannte „digitale
Leitungsträgersysteme") zu ersetzen. Als
Teil ihrer Arbeit wandeln digitale Leitungsträgersysteme die von herkömmlichen
Telefoneinrichtungen entwickelten analogen Signale, einschließlich Datenmeldeeinrichtungen,
in eine digitale Form um, die besser geeignet ist, größere Mengen
von Information unter Verwendung der relativ begrenzten verfügbaren Bandbreite
herkömmlicher
Telefoneinrichtungen (typischerweise 300 bis 3200 Hz) zu übertragen.
Jedoch wird als Teil dieses analog-zu-digital-Umwandlungsvorgangs das analoge Signal
einem Bandpassfiltern unterzogen. In der Praxis wurde erkannt, dass ein
derartiges Filtern dazu tendiert, das sub-hörbare Signal (36 Hz) zu beseitigen,
das zum Zweck einer Überwachung
von Datenmeldeeinrichtungen verwendet wird, wie oben beschrieben.
Dies schließt
die Überwachungsfunktion
des sub-hörbaren
Tons während
abgehobenen Telefonzuständen
aus, wodurch die Notwendigkeit entsteht, eine Alternative für den subhörbaren Ton
zu entwickeln, um abgeleitete Kanal-Datenmeldesysteme bei Vorhandensein
von digitalen Telefonnetzeinrichtungen zu überwachen.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Es
ist somit die primäre
Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Überwachungssignal vorzusehen,
das in abgeleiteten Kanal-Datenmeldesystemen nützlich ist,
und das mit digitalen Leitungsträgersystemen
betriebsfähig
ist.
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Es
ist auch eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Überwachungssignal
vorzusehen, das in abgeleiteten Kanal-Datenmeldesystemen nützlich ist,
das mit digitalen Leitungsträgersystemen
betriebsfähig
ist und das eine normale Telefonbenutzung nicht stört, auch
nicht während
abgehobener Telefonzustände.
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Es
ist auch eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Überwachungssignal
vorzusehen, das in abgeleiteten Kanal-Datenmeldesystemen nützlich ist,
das mit digitalen Leitungsträgersystemen
betriebsfähig
ist und das zusätzliche
Telefoneinrichtungen, wie Modems und Ähnliches, nicht stört.
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Es
ist auch eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Überwachungssignal
vorzusehen, das in abgeleiteten Kanal-Datenmeldesystemen nützlich ist,
das mit digitalen Leitungsträgersystemen
betriebsfähig
ist und das die Zuverlässigkeit
der sub-hörbaren
Töne liefert,
die zuvor mit analogen Leitungsträgersystemen verwendet wurden.
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Es
ist auch eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Überwachungssignal
vorzusehen, das in abgeleiteten Kanal-Datenmeldesystemen nützlich ist,
das mit digitalen Leitungsträgersystemen
betriebsfähig
ist und das ein erhöhtes
Maß an
Sicherheit für
derartige Systeme vorsieht.
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Die
vorliegende Erfindung wird in den Ansprüchen definiert. Ein solches Überwachungssignal ist
vorzugsweise fähig,
in Verbindung mit Abfragesystemen mit binärer Pulslagenmodulation (BPSK – biphase
modulated, binary phase shift keying), Frequenzumtastsignalen (FSK – frequency
shift keyed) und Multitonmodulation (MLT – multi-tone modulated) zu
arbeiten. Dies würde Überwachungssignale
mit einer Frequenz von 200 Hz bis 300 Hz umfassen, wobei Frequenzen
in der Nähe
von 200 Hz für
derartige Zwecke besonders bevorzugt sind.
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Bei
herkömmlichen
digitalen Leitungsträgersystemen
wird im Allgemeinen angenommen, dass sie Frequenzen in einem Bereich
von 300 bis 3200 Hz übertragen.
Gemäß der vorliegenden
Erfindung wurde erkannt, dass auch Frequenzen von 200 bis 300 Hz
von derartigen Systemen effektiv kommuniziert werden, aber mit einem
abgeschwächten/gedämpften Pegel.
Eine solche Dämpfung
ist ausreichend, um eine störende
Interferenz mit einer aktiven Telefonbenutzung und einer Signalisierung
der Telefongesellschaft zu vermeiden, das resultierende Signal hat
jedoch eine ausreichende Größe, um von dem
Scanner eines überwachten
abgeleiteten Kanal-Datenmeldesystems erfasst zu werden.
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Weiter
gemäß der vorliegenden
Erfindung wird der grundlegende Überwachungston,
der vorher in Verbindung mit Datenmeldesystemen verwendet wurde,
vorzugsweise von einem Überwachungssignal
ersetzt, das fähig
ist, nützliche
Daten zu übertragen.
Zusätzliche
Sicherheiten eines zuverlässigen Meldens
werden durch die Übertragung
von aktiven Daten vorgesehen, zu unterscheiden von der begrenzteren
im Wesentlichen binären
Anzeige von Zuständen
(d.h. Ton vorhanden oder nicht vorhanden), die von vorherigen Überwachungstönen vorgesehen wird.
Wenn gewünscht,
können
die Daten verschlüsselt
werden, um die von einem solchen System gelieferte Sicherheit weiter
zu erhöhen.
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Für weitere
Details hinsichtlich des Überwachungssignals
der vorliegenden Erfindung wird auf die unten angeführte detaillierte
Beschreibung in Verbindung mit den folgenden Zeichnungen Bezug genommen.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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1 ist
eine schematische Darstellung eines überwachten abgeleiteten Kanal-Alarmmeldesystems,
das zur Implementierung der Verbesserungen der vorliegenden Erfindung
geeignet ist.
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2 ist
eine schematische Darstellung von Modifikationen des Systems von 1,
um die Verbesserungen der vorliegenden Erfindung zu implementieren.
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3A ist
eine Blockdarstellung, die sendende Teile des Systems von 2 zur
Verwendung mit zweiphasigen modulierten Übertragungen zeigt.
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3B ist
eine Blockdarstellung, die empfangende Teile des Systems von 2 zur
Verwendung mit zweiphasigen modulierten Übertragungen zeigt.
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4A ist
eine Blockdarstellung, die sendende Teile des Systems von 2 zur
Verwendung mit Frequenzumtastübertragungen
(FSK – frequency shift
keyed) zeigt.
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4B ist
eine Blockdarstellung, die empfangende Teile des Systems von 2 zur
Verwendung mit Frequenzumtastübertragungen
(FSK – frequency
shift keyed) zeigt.
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Detaillierte
Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele
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Die
Verbesserungen der vorliegenden Erfindung finden Anwendung auf eine
Vielfalt von Datenmeldesystemen (d.h. Alarmmelde- und/oder Signalüberwachungssysteme), die unterschiedliche
Ereigniskommunikations-Schaltfelder, unterschiedliche Datenmeldeeinrichtungen
und unterschiedliche miteinander verbundene Vorrichtungen einsetzen.
Zum Zweck einer Darstellung der Verbesserungen der vorliegenden
Erfindung wird jedoch auf das überwachte
abgeleitete Kanal-Datenmeldesystem Bezug genommen, das in U.S.-Patent
Nr. 4,442,320 offenbart wird. Eine detaillierte Beschreibung dieses
Systems ist zu finden unter Bezugnahme auf das U.S.-Patent Nr.
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4,442,320.
Im Folgenden werden Teile des offenbarten Systems, die für die vorliegende
Beschreibung sachdienlich sind, in dem Kontext eines Alarmmeldesystems
zusammengefasst. Eine Diskussion des Systems der vorliegenden Erfindung
in dem Kontext eines Alarmmeldesystems wird nur zum Zweck einer
einfacheren Beschreibung vorgesehen, und es sollte offensichtlich
sein, dass entsprechende Verbesserungen für andere Typen von Datenmeldesystemen ähnlich zu
erzielen sind.
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1 zeigt
schematisch ein Telefonnetz 10, das selbst in jeder Hinsicht
völlig
herkömmlich
ist. Dies ist wünschenswert,
da Alarmmeldesysteme im Allgemeinen und das im Folgenden zu beschreibende überwachte
abgeleitete Kanalsystem mit allen Typen von Telefonsystemen kompatibel
sein sollten und die Benutzung derartiger Telefonsysteme nicht stören sollten.
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Das
Netzwerk 10 umfasst eine Vielzahl von Teilnehmertelefonen
(oder äquivalente
Endgeräte), die
jeweils von den Bezugszeichen 11, 12 und 13 bezeichnet
werden. Jedes der Telefone 11, 12, 13 ist
jeweils verbunden mit seiner zugewiesenen lokalen Telefonleitung
oder – schleife
(loop), die jeweils von den Bezugszeichen 14, 15 und 16 bezeichnet
werden. Die mehreren Telefonanschlussleitungen 14, 15, 16 kommunizieren
mit einer Telefonnetzvermittlung 17, die sich normalerweise
in einem von einer Telefongesellschaft unterhaltenen zentralen Amt
befindet (möglicherweise
unter der Vermittlung von lokalen Vermittlungsstellen zum Leiten
von Kommunikation zwischen den Telefonanschlussleitungen 14, 15, 16 und
der zentralen Amtsvermittlung 17). Bis hierher sind alle
bisher beschriebenen Komponenten bekannt und jede einer Vielfalt
von herkömmlichen
Vorrichtungen kann für
ihre Implementierung verwendet werden. Insbesondere sachdienlich
für die
Verbesserungen der vorliegenden Erfindung ist, dass das Netz 10 in
der Gestaltung primär
analog ist.
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Zusätzliche
Komponenten werden zum Telefonnetz 10 hinzugefügt, um Alarmsysteme
in den Räumlichkeiten
der Teilnehmer effektiv mit den Telefonen 11, 12, 13 und
mit einer zentralen Überwachungseinrichtung
zu verbinden, die sich entfernt von den Räumlichkeiten des Teilnehmers
befindet und deren Verantwortung es ist, die Räumlichkeiten auf Alarmzustände hinzu überwachen.
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Zu
diesem Zweck wird ein Scanner 18 an einem passenden Ort
vorgesehen zur Verbindung (die Verbindungen 19, 20, 21)
mit den individuellen Teilnehmertelefonanschlussleitungen 14, 15, 16.
Der Scanner 18 befindet sich auch an einem Punkt entfernt
von den Räumlichkeiten
des Teilnehmers, um unerlaubte Eingriffe an dem Scanner 18 zu
vermeiden. Im Allgemeinen wird sich der Scanner 18 in dem zentralen
Amt der Telefongesellschaft befinden, wo sich die Telefonnetzvermittlungsstelle 17 befindet.
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Die
Teilnehmer-Endgeräteinheiten 22, 23, 24 befinden
sich zusätzlich
in jeder der Räumlichkeiten der
Teilnehmer und sind mit den jeweiligen Telefonanschlussleitungen 14, 15, 16 verbunden.
Jede der Teilnehmer-Endgeräteinheiten 22, 23, 24 kommuniziert
(ist verbunden mit) wiederum mit einem Alarm-Schaltfeld 25, 26, 27,
das eines einer Vielfalt von momentan erhältlichen Alarmmeldesystemen
ist. Jedes der Alarm-Schaltfelder 25, 26, 27 kommuniziert
wiederum mit gewünschten
Sensoren in den Räumlichkeiten
des Teilnehmers zur Überwachung von
verschiedenen Zuständen,
einschließlich
der zur Sicherheit, Rauch und Feuer-Erfassung gehörenden, und
zur Überwachung
von Einrichtungen in den Räumlichkeiten
des Teilnehmers, sowie zur Überwachung
anderer Parameter, deren Steuerung von Teilnehmern derartiger Dienste
erwünscht
wird.
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Jede
der oben beschriebenen Komponenten ist bekannt, sowohl in ihrer
spezifischen Konfiguration als auch in ihrer Interaktion mit anderen
identifizierten Komponenten. Folglich ist eine weitere Beschreibung
dieser Komponenten nicht erforderlich. Jedoch ist ein Überblick
des interaktiven Betriebs dieser Komponenten geeignet für ein Verständnis der vorliegenden
Erfindung. In Verbindung mit dieser veranschaulichenden Beschreibung
ist anzumerken, dass nur drei Telefonanschlussleitungen 14, 15, 16 zusammen
mit drei entsprechenden Serien von Telefonen, Teilnehmer-Endgeräteinheiten
und Alarm-Schaltfelder gezeigt werden. Dies wurde jedoch nur zum
Zweck einer Vereinfachung getan. Die tatsächliche Anzahl von Systemen,
die mit der Telefonnetzvermittlungsstelle 17 und dem Scanner 18 kommunizieren,
wird variieren und wird im Allgemeinen höher sein.
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In
Betrieb ist die Benutzung der Telefone 11, 12, 13 völlig herkömmlich.
Die Telefone 11, 12, 13 bleiben in ihrem
so genannten „aufgelegten" (on-hook) Modus
bis zu dem Zeitpunkt, wenn die Benutzung eines der Telefone 11, 12, 13 gewünscht wird.
An diesem Punkt wird der Handapparat von dem Telefon abgehoben,
wodurch das Telefon in den so genannten „abgehobenen" (off-hook) Betriebsmodus
versetzt wird. Eine Kommunikation findet dann über die jeweilige Telefonanschlussleitung 14, 15, 16 statt
und wird von der Telefonnetzvermittlungsstelle 17 auf herkömmliche
Weise geeignet weitergeleitet.
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Wenn
die jeweiligen Telefone aufgelegt sind und nicht auf andere Weise
verwendet werden (z.B. Modems und Ähnliches), wird dem Scanner
eine Möglichkeit
gegeben, mit den Teilnehmer-Endgeräteinheiten 22, 23, 24 zu
kommunizieren, wenn erforderlich. Zu diesem Zweck umfasst der Scanner
einen sendenden und empfangenden (T/R – transmitting/receiving) Abschnitt 18a,
der fähig
ist, Abfragesignale zu senden und abgefragte Antworten zu empfangen,
gemäß einer
von dem Scanner 18 gesteuerten Betriebssequenz. Die Teilnehmer-Endgeräteinheiten 22, 23, 24 sind
entsprechend jeweils vorgesehen mit modulierenden und demodulierenden (MOD/DEMOD – modulating/demodulating)
Abschnitten 22a, 23a, 24a, die arbeiten,
um von dem T/R-Abschnitt 18a des Scanners 18 empfangene
Signale zu demodulieren und auf diese Signale mit einer modulierten
(codierten) Antwort zu antworten, einschließlich einer Anzeige des Zustands
oder der verschiedenen Detektoren, die zu dem Alarm-Schaltfeld gehören, das
mit der abgefragten Teilnehmer-Endgeräteinheit verbunden ist.
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Der
T/R-Abschnitt 18a des Scanners 18 ist konfiguriert,
die modulierten Antwortsignale von den MOD/DEMOD-Abschnitten 22a, 23a, 24a der
Teilnehmer-Endgeräteinheiten 22, 23, 24 getrennt
zu empfangen, wodurch die gewünschte
Abfrage fertig gestellt wird. Derartige abgefragte Antworten werden auf
einer regelmäßigen Basis
(periodisch) und vorzugsweise in einer sequentiellen Form durchgeführt. Auf
diese Weise arbeitet der Scanner 18, um den Zustand der
mehreren Teilnehmer-Endgeräteinheiten 22, 23, 24 und
dementsprechend der dazugehörenden
Alarm-Schaltfelder 25, 26, 27 festzustellen.
Der Scanner 18 wiederum kommuniziert mit einer zentralen Überwachungseinrichtung 28,
welche die Aufgabe hat, die Alarm-Schaltfelder 25, 26, 27 gemäß den erhaltenen
abgefragten Antworten zu überwachen.
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Eine
Vielfalt von unterschiedlichen Modulationstechniken kann verwendet
werden, um die oben beschriebenen Abfragen (abgefragte Antworten)
zu erreichen. Dies würde
vorhandene Systeme umfassen, wie Systeme mit binärer Pulslagenmodulation (BPSK – biphase
modulated), Frequenzumtastsignalen (FSK – frequency shift keyed) und
Multitonmodulation (MLT – multi-tone
modulated), sowie andere Systeme, die im Moment im Dienst stehen
oder die später
entwickelt werden können.
Eine Charakteristik dieser Systeme ist jedoch, dass die zum Initiieren
einer abgefragten Antwort gesendeten Signale sowie die empfangene
Antwort in herkömmlichen
Telefoneinrichtungen erfassbar (hörbar) sind. Wenn die Telefone 11, 12, 13 aufgelegt
sind, bereitet dies keine Schwierigkeit, da das Telefon nicht benutzt
wird und die hörbaren
modulierten Signale keine Störung
einer derartigen Verwendung darstellen. Wenn jedoch die Telefone 11, 12, 13 abgehoben
sind und benutzt werden, erzeugen diese hörbaren modulierten Signale
eine unzulässige
Störung
einer normalen Telefonbenutzung (d.h. unerwünschte Töne in der Telefonleitung).
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Aus
diesem Grund wird ein alternativer Betriebsmodus verwendet, um Räumlichkeiten
von Teilnehmern zu überwachen,
wenn das Telefon des Teilnehmers benutzt wird (abgehoben ist). Zu
diesem Zweck wird jede der Teilnehmer-Endgeräteinheiten 22, 23, 24 veranlasst,
einen sub-hörbaren
Ton auszugeben, der von dem Benutzer eines abgehobenen Telefons
nicht erfassbar ist, und der Betrieb des T/R-Abschnitts 18a des Scanners 18 wird
bis zu dem Maße
ausgesetzt (deaktiviert), dass Abfragesignale nicht erzeugt werden.
Stattdessen arbeitet der T/R-Abschnitt 18a, um den von
den Teilnehmer-Endgeräteinheiten 22, 23, 24 erzeugten
sub-hörbaren Ton
zu empfangen.
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Während Zeiten,
in denen ein Telefon abgehoben ist und der Scanner 18 einen
sub-hörbaren Ton
von der entsprechenden Teilnehmer-Endgeräteinheit empfängt, wird
ein Abfragesignal nicht gestartet und abgefragte Antworten werden
nicht geliefert. Stattdessen wird angenommen, dass das Alarm-Schaltfeld
in Betrieb ist, die Anschlussleitung des Teilnehmers richtig funktioniert
und es keinen Alarmzustand zu melden gibt. Als ein Ergebnis gibt es
keine Störung
mit einer normalen abgehobenen Telefonnutzung. In dem Fall, wenn
der Scanner 18 nicht länger
einen sub-hörbaren
Ton von einer bestimm ten Teilnehmer-Endgeräteinheit erfasst, wird angenommen,
dass entweder ein unberechtigter Eingriff in die Telefonanschlussleitung 14, 15, 16 vorgenommen
wurde (z.B. eine Leitungstrennung) oder ein Alarmzustand aufgetreten
ist (was die Teilnehmer-Endgeräteinheit
veranlasst, den sub-hörbaren Ton
als Reaktion auf das erfasste Alarmereignis zu unterbrechen). In
einem derartigen Fall aktiviert der Scanner 18 den T/R-Abschnitt 18a und
fragt (Abfrage) den Status der Teilnehmer-Endgeräteinheit reagierend auf die Änderung
des Zustands (Verlust des sub-hörbaren
Tons) an. Ein Alarmereignis wird als existierend festgestellt (entweder
eine Unterbrechung der Telefonleitung oder ein tatsächliches
Alarmereignis) und die zentrale Überwachungseinrichtung 28 wird
geeignet benachrichtigt. Der in Zusammenhang mit dieser abgefragten
Antwort stehende Betrieb wird wahrscheinlich von dem Benutzer des Telefons
gehört,
das dann abgehoben ist. Jedoch wird dies von staatlichen Bestimmungen
erlaubt aufgrund des Vorhandenseins eines Alarmzustands und wird
tatsächlich
als vorteilhaft angesehen, da der Benutzer im Grunde von einem möglichen
Alarmereignis benachrichtigt wird.
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Das
in dem U.S.-Patent Nr. 4,442,320 offenbarte System verlangt nach
der Verwendung eines sub-hörbaren
Tons mit einer Frequenz von ungefähr 25 Hz. In der praktischen
Implementierung eines derartigen Systems wird eine Frequenz von
vorzugsweise ungefähr
36 Hz verwendet. Derartige Signale arbeiten gut bei der Durchführung ihrer
vorgesehenen Funktion in Verbindung mit den vorherrschenden analogen
Leitungsträgersystemen
in Dienst. Deswegen, da derartige Frequenzen durch solche Systeme ohne
weiteres übertragen
werden.
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Jedoch
haben Entwicklungen in der Telefontechnologie zu einer vermehrten
Verwendung von digitalen Leitungsträgersystemen geführt. Beispiele dafür sind die
digitalen D4- und SLC-Leitungsträgersysteme,
die momentan von vielen Telefongesellschaften eingesetzt werden.
Als ein Ergebnis eines Filterns (Bandpassfiltern), das während den
Verfahren durchgeführt
wird, die verwendet werden, um die zu vielen Typen von Telefoneinrichtungen
gehörenden
analogen Signale in eine digitale Form umzuwandeln, ist es eine
Charakteristik derartiger digitaler Systeme, dass ein schmaleres
Band von Frequenzen als mit den vorherigen analogen Systemen übermittelt
wird. Insbesondere sind derartige digitale Systeme im Allgemeinen
dazu bestimmt, Frequenzen von 300 bis 3200 Hz zu übermitteln.
Frequenzen unterhalb 300 Hz sind signifikant gedämpft und Frequenzen unter 200
Hz können
im Allgemeinen nicht wirksam erfasst werden. Als ein Ergebnis werden herkömmliche
sub-hörbare
Töne in
dem Bereich von 36 Hz von einem digitalen Leitungsträgersystem nicht
effektiv kommuniziert.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung werden die in Verbindung mit analogen Systemen verwendbaren
sub-hörbaren
Töne von
Tönen ersetzt,
die von einem digitalen Leitungsträgersystem übertragen werden können und
die von abgeleitetem Kanaleinrichtungen erfasst werden können, wie
die oben beschriebenen Teilnehmer-Endgeräteinheiten 22, 23, 24 (mit
geeigneten Modifikationen). Zu diesem Zweck werden Signale mit einer
Frequenz von 200 Hz bis 300 Hz bevorzugt. Kontinuierliche Signale
und Signale mit Frequenzen, die sich 200 Hz nähern, sind insbesondere bevorzugt
für derartige
Zwecke, da für einen
bestimmten Signalpegel derartige Signale die niedrigste mögliche Bandbreite
in Anspruch nehmen und die am wenigsten hörbaren sind. In der Praxis
erzeugen derartige Frequenzen Signale, die materiell eine normale
(abgehobene) Telefonbenutzung nicht stören, die aber eine ausreichende
Amplitude haben, um von dem entfernt angeordneten Scanner 18 erfasst
zu werden. Als ein Ergebnis werden die vorangehenden Funktionen
eines überwachten
Alarmmeldesystems bei Vorhandensein eines digitalen Leitungsträgersystems
beibehalten.
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Die
Verbesserungen der vorliegenden Erfindung können mit minimalen Modifikationen
zu dem oben in 1 dargestellten System erzielt
werden. Unter Bezugnahme auf 2 behält der Scanner 18 einen
T/R-Abschnitt 18a, obwohl der T/R-Abschnitt 18a der
vorherigen Konfiguration modifiziert wird, wie im Folgenden ausführlicher
diskutiert wird. Eine Teilnehmer-Endgeräteinheit 30 ist vorgesehen,
in der Konfiguration die im Wesentlichen ähnlich zu den Teilnehmer-Endgeräteinheiten 22, 23, 24 von 1 ist,
außer
dass die MOD/DEMOD-Abschnitte 22a, 23a, 24a von
einem sendenden und empfangenden (T/R – transmitting/receiving) Abschnitt 30a ersetzt werden.
Der Scanner 18 und die Teilnehmer-Endgeräteinheit 30 kommunizieren über ein
Telefonnetz 31 (dessen Betrieb analog oder digital sein
kann) auf ähnliche
Weise wie die in Verbindung mit dem obigen Ausführungsbeispiel von 1 diskutierte
Kommunikation. Eine derartige Kommunikation wird von den T/R-Abschnitten 18a, 30a wie
folgt implementiert.
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3A zeigt
einen Sender 35 zur Verwendung mit einer binären Pulslagenmodulationskommunikation
(BPSK – biphase
modulation). Der Sender 35 bildet einen Teil des T/R-Abschnitts 18a des Scanners 18 und
einen Teil des T/R-Abschnitts 30a der Teilnehmer-Endgeräteinheit 30,
wodurch eine Zweiwegkommunikation zwischen diesen beiden Komponenten
ermöglicht
wird. Die durchzuführenden
BPSK-Funktionen werden vorzugsweise mit einem Mikroprozessor implementiert,
der für
eine digitale Signalverarbeitung (DSP – digital signal processing)
konfiguriert ist. Während ähnliche
Funktionen unter Verwendung anderer Techniken implementiert werden
können,
einschließlich
digitaler und analoger Schaltungsgestaltungen, wird die Verwendung
eines DSP-Mikroprozessors aufgrund seiner Vielseitigkeit (was das
entstehende System im Wesentlichen unabhängig von Hardware macht) momentan
als bevorzugt betrachtet. Zu diesem Zweck und unter Verwendung von
Techniken, die selbst bekannt sind, wird der BPSK-Sender 35 veranlasst,
die folgenden Funktionen zu implementieren. Es sollte angemerkt
werden, dass die zu den folgenden Schaltungen gehörenden bestimmten
Parameter (einschließlich
Spannungspegel, Frequenz und Abtastrate) für Darstellungszwecke vorgesehen
sind und variiert werden können, um
einer bestimmten Anwendung zu genügen, wie gewünscht (abhängig von
einer Programmierung des DSP-Mikroprozessors).
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Ein
numerisch gesteuerter Oszillator 36 (NCO – numerically
controlled oscillator) ist vorgesehen, um eine gewünschte Trägerfrequenz
zu entwickeln. Momentan bevorzugte Frequenzen zur Implementierung
dieses Trägersignals
umfassen 210 Hz, 230 Hz, 250 Hz und 270 Hz. Ein „Sinus-Tabelle"-Verweis (look-up)
verfahren wird verwendet, um die Phase dieses Trägersignals zu steuern. Ein
Eingangsdaten-Timer 37 ist vorgesehen, der einen Polaritäts-Wandler
umfasst und als ein Eingang für
die Daten 38 dient, die über das Telefonnetz 31 übertragen werden
sollen. Eine Datenrate von 10 Bits pro Sekunde (BPS) wird momentan
als bevorzugt für
derartige Zwecke angesehen. Der Eingangsdaten-Timer 37 arbeitet,
um Änderungen
in den empfangenen Daten als Reaktion auf erfasste Übergänge (0 zu
1, 1 zu 0) in dem Signal 38 zu verursachen, wodurch vorzugsweise
eine bipolare Schwingung (swing)(+1 bis –1) erzeugt wird im Gegensatz
zu einem unipolaren Übergang.
Die resultierende Ausgabe bei 39 wird dann einem „erhöhten Kosinus"- Impulsformungsfilter 40 zugeführt. Zu
diesem Zweck wird das bipolare Datensignal 39 vorzugsweise
durch einen Linearphasenfilter mit endlicher Impulsantwort (FIR-
finite Impulse response) geleitet, um eine Intersymbolstörung (ISI – intersymbol
interference) an dem Empfänger
zu minimieren (im Folgenden beschrieben). Der Filter wird vorzugsweise
mit einer Abtastrate von 125 Hz implementiert. Die Ausgabe des NCO 36 und
des FIR-Filters 40 werden in einem Modulator 41 kombiniert.
Zu diesem Zweck wird das gefilterte Datensignal mit dem Trägersignal
multipliziert, um bei 42 ein moduliertes Sendeträgersignal
zu erzeugen.
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3B zeigt
einen Empfänger 45 zur
Verwendung mit dem BPSK-Sender 35 von 3A,
um das gesendete Signal zu filtern und zu demodulieren. Der Empfänger 45 bildet
auch einen Teil des T/R-Abschnitts 18a des
Scanners 18 und einen Teil des T/R-Abschnitts 30a der
Teilnehmer-Endgeräteinheit 30 und
vervollständigt
den Betrieb des opponierenden Senders (jeweils der Teilnehmer-Endgeräteinheit 30 und
des Scanners 18). Der Empfänger 45 ist ebenso
vorzugsweise mit einem DSP-Mikroprozessor implementiert und führt die
folgenden Funktionen durch. Die zu den folgenden Schaltungen gehörenden bestimmten
Parameter sind wiederum für
Darstellungszwecke vorgesehen und können variiert werden, um einer
bestimmten Anwendung zu genügen,
wie gewünscht.
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Ein
numerisch gesteuerter Oszillator 46 (NCO – numerically
controlled oscillator) wird von der Ausgabe eines „Integrations-
und Ausgabe"-Filters (integrate
and dump filter) 47 gesteuert, der in Verbindung mit einer
Schwellenerfassungsschaltung 48 arbeitet. Das resultierende
Signal wird mit dem empfangenen (Eingangs-) Signal 50 multipliziert
(Multiplexer 49), wobei Inphase(I)- und Quadratur(Q)-Komponenten erzeugt
werden. Dies dient dazu, eine Synchronisation zwischen dem Eingangssignal 50 und dem
residenten Oszillator 46 beizubehalten.
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Die
Phasenkonstellation des resultierenden Signals besteht aus zwei
Punkten. Jedoch wird nur eine Phasenkomponente verarbeitet, um die
Daten zu gewinnen. Zu diesem Zweck wird das Q-Signal einem zweiten „Integrations-
und Ausgabe"-Filter 47' und einem Tiefpassfilter 51 zugeführt. Der „Integrations-
und Ausgabe"-Filter 47' kommuniziert
mit der Schwellenerfassungsschaltung 48 und arbeitet, um bei
der Entfernung der Effekte von in dem Signal vorhandener Inband
(z.B. Sprache)-Energie zu helfen (Entfernung mehr dieser Effekte
als ein Einleitungssystem). In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel
ist der Filter 51 ein 85 Hz-Tiefpass-Filter mit unendlicher Impulsantwort
(IIR – infinite
impulse response filter), der mit einer primären Abtastrate von 8 KHz arbeitet. Das
gefilterte Signal wird weiter einem Tiefpassfilter 52 zugeführt, der
mit einer geringeren Rate arbeitet, um die originalen (10 BPS, 5
Hz) Daten aus dem Eingangssignal 50 zu extrahieren. Zu
diesem Zweck ist ein 5 Hz-Tiefpass-Filter mit unendlicher Impulsantwort
(IIR – infinite
impulse response Filter) bevorzugt, der mit einer Abtastrate von
250 Hz arbeitet. Das resultierende Signal wird dann mit einer Schwelle
verglichen (Schwellen-Detektor 53)
und von einem Bit-Synchronisations-Timer 54 (interne Synchronisation,
die endliche 1-0-Übergänge sucht)
verarbeitet, um einen Ausgabe-Bit-Strom 55 zu erzeugen.
Der Ausgabe-Bit-Strom 55 wird dann bei 56 durch
eine bekannte Datenwiedergewinnungsfunktion (die eine geeignete
Datenfehlererfassung umfassen kann, wenn gewünscht) zusammengesetzt, was
bei 57 die gewünschte
Datenausgabe liefert.
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4A zeigt
einen Sender 60 zur Verwendung mit einer Kommunikation
mit Frequenzumtastsignalen (FSK – frequency shift keyed). Der
Sender 60 bildet einen Teil des T/R-Abschnitts 18a des
Scanners 18 und einen Teil des T/R-Abschnitts 30a der Teilnehmer-Endgeräteinheit 30,
wodurch eine Zweiwegkommunikation zwischen diesen beiden Komponenten
ermöglicht
wird. Die durchzuführenden FSK-Funktionen werden
wiederum vorzugsweise mit einem Mikroprozessor implementiert, der
für eine
digitale Signalverarbeitung (DSP – digital signal processing)
konfiguriert ist. Während ähnliche
Funktionen unter Verwendung anderer Techniken implementiert werden
können,
einschließlich
digitaler und analoger Schaltungsgestaltungen, wird die Verwendung eines
DSP-Mikroprozessors aufgrund sei ner Vielseitigkeit (was das entstehende
System im Wesentlichen unabhängig
von Hardware macht) momentan als bevorzugt betrachtet. Zu diesem
Zweck und wiederum unter Verwendung von Techniken, die selbst bekannt
sind, wird der FSK-Sender 60 veranlasst, die folgenden
Funktionen zu implementieren. Es sollte angemerkt werden, dass die
zu den folgenden Schaltungen gehörenden
bestimmten Parameter (einschließlich
Spannungspegel, Frequenz und Abtastrate) wiederum für Darstellungszwecke
vorgesehen sind und variiert werden können, um einer bestimmten Anwendung
zu genügen,
wie gewünscht
(abhängig
von einer Programmierung des DSP-Mikroprozessors).
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Zwei
numerisch gesteuerte Oszillatoren (NCO – numerically controlled oscillator) 61, 62 sind vorgesehen,
um jede der zwei Frequenzen zu entwickeln, die zur Modulation des
Ausgabesignals verwendet werden. Momentan bevorzugte Frequenzen zu
diesem Zweck umfassen jeweils 190 Hz und 215 Hz. Ein „Sinus-Tabelle"-Verweis (lookup)
verfahren wird wiederum verwendet, um die Phase jedes dieser Trägersignale
zu steuern. Ein Eingangsdaten-Timer 63 ist mit einer Phasen-Kohärenz-Trägerschaltung 64 verbunden.
Wenn Übergänge in den
bei 65 empfangenen Daten fasst werden, wird die Trägerfrequenz
von Markierung (1 = 215 Hz) zu Leerzeichen (0 = 190 Hz) als Reaktion
auf einen Betrieb der Phasen-Kohärenz-Trägerschaltung 64 geschaltet.
Der Phasenabgleich (phasing) muss kohärent sein, um entstehende Oberwellen
zu minimieren, die von den plötzlichen Änderungen
der Trägerfrequenz
erzeugt werden. Die geschalteten Signale werden bei 66 summiert,
wodurch bei 67 ein Ausgabesenderträgersignal entsteht. Das Trägersignal 67 kann
digital gefiltert werden, um harmonische Übertragungen zu minimieren,
wenn gewünscht.
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4B zeigt
einen Empfänger 70 zur
Verwendung mit dem FSK-Sender 60 von 4A,
um die übertragenen
Signale zu filtern und zu demodulieren. Der Empfänger 70 bildet auch
einen Teil des T/R-Abschnitts 18a des
Scanners 18 und einen Teil des T/R-Abschnitts 30a der
Teilnehmer-Endgeräteinheit 30 und
komplementiert den Betrieb des opponierenden Senders (jeweils der
Teilnehmer-Endgeräteinheit 30 und
des Scanners 18). Der Empfänger 70 ist auch vorzugsweise
mit einem DSP-Mikroprozessor implementiert und führt die folgenden Funktionen
aus. Die zu den folgenden Schaltungen gehörenden bestimmten Parameter
sind wiederum für Darstellungszwecke
vorgesehen und können
variiert werden, um einer bestimmten Anwendung zu genügen, wie
gewünscht.
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Ein
Tiefpassfilter (vorzugsweise 250 Hz) empfängt eine Trägereingabe 71 primär zum Zweck einer
Rückweisung
von Sprache und anderen Signalen außerhalb des Bereichs des eingegebenen FSK-Signals.
Das gefilterte Signal wird dann in eine AGC-Schaltung (automatic
gain control – automatische
Verstärkungsregelung) 73 eingegeben,
um den Pegel des empfangenen Trägersignals
auf einen bekannten Bereich zu setzen. Dies wird durchgeführt, um
den Datenentscheidungsprozess zu vereinfachen, der nachgeschaltet
(downstream) stattfindet. Das resultierende Signal wird dann vorzugsweise
unter Verwendung eines Null(FIR)-Filters 74 in Kombination
mit einem Multiplexer 75 um 90 Grad verzögert. Das
verzögerte
Signal 76 wird dann mit dem von dem AGC 73 empfangenen
Signal 77 multipliziert, wodurch im Wesentlichen eine Autokorrelationsfunktion
durchgeführt
wird. Das resultierende (korrelierte) Signal wird dann einem Tiefpassfilter 78 zugeführt, um
Komponenten mit höherer
Frequenz zu entfernen, was zu den gewünschten Daten führt. Der
entstandene Datenbitstrom (5 BPS) wird dann einer Daten-Zerleger-
(slicer) und Timingsteuerungsschaltung 79 zugeführt, um
die die Ausgabedaten bei 80 zu extrahieren und das Timing
der Ausgabedaten 80 zu überprüfen (was
eine geeignete Datenfehlererfassung umfassen kann, wenn gewünscht).
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Es
ist offensichtlich, dass verschiedene Änderungen der Details, Materialien
und Anordnung von Teilen, die hier beschrieben und dargestellt wurden,
um die Eigenheit dieser Erfindung zu erläutern, von Fachleuten innerhalb
des Prinzips und Umfangs der Erfindung, wie in den folgenden Ansprüchen ausgedrückt, durchgeführt werden
können.
Wie oben angeführt,
können
eine Implementierung der oben angeführten Funktionen und die bestimmten
Mittel zur Durchführung
wie gewünscht
variiert werden und können
mit Systemen zum Melden von Alarmzuständen sowie anderer Zustände verbunden
werden, die eine entfernte Überwachung
erfordern, wie das entfernte Überwachen
von bestimmten Parametern. Auch kann der Typ der verwendeten Datenkommunikationsfunktion
variiert werden, die selbst eine geeignete Variation des obigen
Betriebs verlangt. Andere zusätzliche
Funktionen können
vorgesehen werden, wo erwünscht,
um ein bestimmtes Ergebnis zu erzielen.
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Zum
Beispiel beruht das System der vorliegenden Erfindung auf einer Übertragung
von Signalen auf einem relativ niedrigen Pegel (z.B. in dem Bereich
von –35
bis –40
dBm), um die Hörbarkeit
des in der Telefonleitung platzierten Überwachungssignals (200 bis
300 Hz) zu minimieren. Jedoch ist ein Signal dieser Größenordnung
bei Vorhandensein von Sprache oder anderer Signale auf dem Träger anfällig für einen
Erfassungsfehler. Um einen derartigen Fehler bei gleichzeitiger
Vermeidung unnötiger
Störung
einer Telefonbenutzung zu reduzieren, können der T/R-Abschnitt 18a des
Scanners 18 und der T/R-Abschnitt 30a der
Teilnehmer-Endgeräteinheit 30 mit Mitteln
zum dynamischen Anpassen des Pegels des übertragenen Überwachungssignals
vorgesehen werden, als Reaktion auf ein Vorhandensein oder eine
Abwesenheit von zusätzlichen
Signalen in der Leitung aufgrund eines Betriebs des Telefonnetzes 31.
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Unter
Bezugnahme auf die Sender 45, 70 der 3A und 4A wird
eine derartige dynamische Anpassung vorzugsweise durchgeführt als
Antwort auf einen Energie-Detektor 85, der mit der Ausgabe
des Senders kommuniziert, um den Pegel von in der Telefonleitung
vorhandener Signale zu bestimmen. Der Energie-Detektor 85 kommuniziert
mit einer Pegelanpassungsschaltung 86, die den Pegel des übertragenen
Signals als Reaktion auf entsprechende Erhöhungen und Verringerungen des
in der Telefonleitung erfassten Energiepegels erhöhen oder verringern
kann. Derartige Mittel sind bekannt und sind den dynamischen Anpassungsmitteln
nicht unähnlich,
die in zellulären
Telefonnetzen verwendet werden, um Signalpegel als Reaktion auf
Veränderungen
der Entfernung des mobilen Orts von dem kommunizierenden Zellenort
dynamisch anzupassen (z.B. AGC).
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Eine
dynamische Anpassung der übertragenen
Signale hat den Vorteil, dass ein Überwachungssignal mit einem
erhöhten
(stärkeren)
Signalpegel bei Vorhandensein von Sprache oder Ähnlichem nicht bemerkt wird,
und ein Signal mit erhöhtem
Pegel zur Erfassung von dem abgeleiteten Kanalsystem liefert (Verbesserung
einer Empfängerleistung
und Verringern der Bitfehlerrate). Jedoch würde der Pegel des Überwachungssignals
während
einer ruhigen Zeitdauer reduziert, um eine Störung einer normalen Telefonbenutzung
zu vermeiden. Ähnliche
Vorteile können
durch Anpassen der Frequenz des Überwachungssignals
(zwischen 200 Hz und 300 Hz) als Reaktion auf Veränderungen
in dem Trägersignal
erzielt werden, entweder alleine oder in Verbindung mit einer dynamischen
Anpassung eines Signalpegels, um das am wenigsten hörbare Signal
zu erhalten. Eine dynamische Frequenzsteuerung ist auch nützlich in Fällen, in
denen zwei Teilnehmer, die miteinander in Kommunikation stehen,
jeweils eine Teilnehmer-Endgeräteinheit 30 gemäß der vorliegenden
Erfindung haben, um die Möglichkeit
einer Störung
bei normaler Telefon benutzung zu minimieren (als Ergebnis der kumulativen
Effekte von zwei Trägersignalen
mit den selben oder ähnlichen
Frequenzen).
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Die
Signale mit relativ niedrigen Pegeln (–35 bis –40 dBm), die verwendet werden,
um die Hörbarkeit
des Überwachungssignals
der vorliegenden Erfindung zu minimieren, können die Fähigkeit des Systems nachteilig
beeinflussen, den Zustand des Hörers
des Teilnehmertelefons zu bestimmen, um wiederum den Betriebsmodus
für das
System zu bestimmen. Aus diesem Grund verwendet das System der vorliegenden
Erfindung vorzugsweise keine hohe Impedanzquelle zur Erfassung von
Amplituden-Änderungen,
um einen Zustand eines Hörers
anzuzeigen, wie es das obige System von 1 macht.
Stattdessen wird der Zustand des Hörers des Teilnehmertelefons
vorzugsweise von der Teilnehmer-Endgeräteinheit erfasst (in den Räumlichkeiten
des Teilnehmers) und als Teil der von der Teilnehmer-Endgeräteinheit erzeugten
Antwortmeldung an den Scanner übermittelt.
Dieses Abfrage/Antwort-Protokoll kann auch verwendet werden, um
Kommunikationsverluste mit dem Scanner zu identifizieren, um der
Teilnehmer-Endgeräteinheit
zu ermöglichen,
einen alternativen Kommunikationspfad herzustellen (z.B. ein zelluläres Backup-System), als Reaktion
auf derartige Zustände
(um eine zusätzliche
Sicherheitsmassnahme bereitzustellen).
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Unter
normalen Bedingungen sollte das System der vorliegenden Erfindung
eine normale Sprachkommunikation (einschließlich eine Signalisierung der
Telefongesellschaft, wie unter anderem DTMF, MF und Dienstsignale)
oder andere zu dem Telefonnetz gehörende Kommunikationen (z.B.
Daten) nicht stören.
In dem Fall jedoch, dass das System der vorliegenden Erfindung eine
Störung
einer bestimmten Einrichtung verursacht, können der T/R-Abschnitt 18a des
Scanners 18 und der T/R-Abschnitt 30a der Teilnehmer-Endgeräteinheit 30 mit Mitteln
zum Erkennen einer Aktivität
vorgesehen werden, die der fraglichen Einrichtung entspricht, um einen
Betrieb des Systems der vorliegenden Erfindung abzubrechen (d.h.
Abfrage- und/oder Überwachungssignalisierung).
Angenommen zum Beispiel, dass das System der vorliegenden Erfindung
auf irgendeine Weise eine Datenübertragungsfunktion stört. Geeignete
Mittel können
vorgesehen werden, um derartige Datenübertragungen zu erfassen (z.B. äquivalent
zu der Energie-Erfassungs-Schaltung 85), und in einem solchen
Fall können
geeignete Mittel vorgesehen werden, um einen weiteren Betrieb des Systems
der vorliegenden Erfindung auszusetzen (z.B. äquivalent zu der Pegelanpassungsschaltung 86,
auf Null gesetzt). Dies ermöglicht
der Datenübertragung,
auf eine nicht unterbrochene Weise fortzufahren, und ein Betrieb
des Systems der vorliegenden Erfindung muss nur für eine begrenzte
Zeitdauer unterbrochen werden (während
die Datenübertragung
stattfindet), wodurch eine Ausfallzeit des zugehörigen Alarmmeldesystems minimiert
wird. Für
eine zusätzliche
Sicherheit können
Schritte unternommen werden, um sofort eine Abfrage (eine abgefragte
Antwort oder eine Verifikation des Vorhandenseins des Überwachungssignals)
nach einem Ende des störenden
Ereignisses zu starten. Dies wird als Nützlich angesehen, um sofort
den Status der entfernten Räumlichkeiten
festzustellen, während
die Möglichkeit
für einen
Verlust von Daten minimiert wird. Als eine Alternative zu der Unterbrechung
von Systemfunktionen kann die Übertragung
von kurzen Signal-Bursts, die in die Timing-Anforderungen für den Scanner passen, verwendet
werden, um eine Systemstörung zu
minimieren.
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Das Überwachungssignal
der vorliegenden Erfindung kann als ein Grund-Ton implementiert
werden und sieht einen Betrieb vor, der ähnlich zu dem des oben verwendeten Überwachungstons
von 36 Hz ist. Jedoch und weiter gemäß der vorliegenden Erfindung
wird das Überwachungssignal
vorzugsweise als ein Daten-übertragendes
Signal implementiert. Eine Zweiwegkommunikation mit Daten, ein schließlich Identifikationscodes,
Statuszustände
und eine Anzeige von momentanen Hörerzuständen, ist insbesondere für derartige
Zwecke bevorzugt. Zusätzlich zu
der vermehrten Information, die mit einem solchen System austauschbar
ist, wird ein unbefugter Eingriff mit dem resultierenden System
weiter minimiert. Zum Beispiel wurden Versuche unternommen, in derartige Systeme
unbefugt einzugreifen durch Ersetzen einer Schaltung für eine Teilnehmer-Endgeräteinheit
und durch Veranlassen der ersetzten Schaltung, ein Signal auszugeben,
das eine Abwesenheit von Alarmzuständen simuliert. Ein derartiger
Ersatz wird durch die Änderung
der zugehörigen
Identifikationscodes verhindert, die daraus resultiert. Weitere
Sicherheitszunahmen sind zu erzielen durch ein Verschlüsseln derartiger Übertragungen.
Eine Vielzahl von Protokollen kann zur Implementierung des Überwachungssignals der
vorliegenden Erfindung als Reaktion auf den Typ von eingesetzter
Kommunikation (z.B. BPSK, FSK, MLT, usw.) entwickelt werden. Zu
diesem Zweck werden die Daten vorzugsweise in Paketen zwischen dem
Scanner 18 und der Teilnehmer-Endgeräteinheit 30 übertragen.
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Zusätzlich zu
dem Überwachungssignal
der vorliegenden Erfindung ist ein Hörerstatusträgersignal zusätzlich nützlich für eine schnellere
Erfassung von Veränderungen
in Hörerstatus-
und Alarmzuständen.
Zum Beispiel ist das in Anwendungen nützlich, in denen das Meldesystem
eine Erfassung von Änderungen
der Hörerstatuszustände mit
einer Rate erfordert, die schneller sein kann als die Datenpaketübertragungsrate.
Zu diesem Zweck wird von der Teilnehmer-Endgeräteinheit ein Ton (z.B. 310
Hz) erzeugt. Dieser Ton wird kontinuierlich übertragen, wenn das Telefon
des Teilnehmers aufgelegt ist. In dem abgehobenen Zustand wird jedoch
kein Ton übertragen.
Hörerstatuszustände werden
von der Teilnehmer-Endgeräteinheit
durch Überwachen
der übertragenen
Signalpegel erfasst.