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Hintergrund der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf Datenmeldesysteme
und insbesondere auf Multiplexkanal-Kommunikationen, die solchen
Systemen zugeordnet sind.
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Es
stehen viele verschiedene Datenmeldesysteme zur Verfügung, um
Wohn- und Geschäftsbereiche
zu schützen
und/oder eine Fernüberwachung auszuführen. Dies
wird herkömmlich
durch das Anordnen von geeigneten Detektoren (Kontaktschalter, Bewegungsdetektoren,
Rauchdetektoren, Branddetektoren, Parameterüberwachungsvorrichtungen usw.)
an gewünschten
Standorten an der zu überwachenden
Stelle (die "Teilnehmerräumlichkeiten") und das Verbinden
der verwendeten Detektoren mit einer Ereigniskommunikationskonsole
realisiert. Die Ereigniskommunikationskonsole ist so konfiguriert,
dass sie die verwendeten Detektoren überwacht, um die Auslösung von
Bedingungen oder die Änderung
von Bedingungen in den Teilnehmerräumlichkeiten (in Reaktion auf
eine Zustandsänderung
eines der Detektoren) zu bestimmen.
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Auf
diese Weise kann die Ereigniskommunikationskonsole den Zustand den
Teilnehmerräumlichkeiten überwachen
und ein lokales Signal (z. B. ein Warnsignal) in Reaktion auf Signale,
die von den verwendeten Detektoren empfangen werden, bereitstellen.
In den meisten Fällen
ist es zusätzlich
erwünscht,
eine entfernte Einrichtung über
die erfasste Änderung
der Bedingungen zu benachrichtigen. Eine erfasste Unterbrechung
eines Kontaktsensors oder eine erfasste Bewegung, die einem Bewegungsdetektor
zugeordnet ist, kann einen versuchten Einbruch in die Teilnehmerräumlichkeiten
bedeuten und einen Polizeieingriff erfordern. In ähnlicher
Weise kann eine erfasste Änderung
des Zustands eines Rauchdetektors oder eines Branddetektors ein
Feuer bedeuten und einen Eingriff durch die Feuerwehr erfordern.
Eine erfasste Änderung
einer Parameterüberwachungseinrichtung
kann die Notwendigkeit einer Serviceleistung an einer Vorrichtung,
die sich in den Teilnehmerräumlichkeiten
befindet, bedeuten.
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Dies
wird durch das Herstellen einer Kommunikationsverbindung zwischen
der Ereigniskommunikationskonsole in den Teilnehmerräumlichkeiten und
einer entfernt stationierten Überwachungseinrichtung
realisiert. Diese Kommunikationsverbindung wird infolge der Verfügbarkeit
und Anpassungsfähigkeit
von telephongestützten
Systemen an die Fernmeldung von überwachten
Bedingungen vorzugsweise per Telephon hergestellt.
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Ein
Grundsystem zum Realisieren eines derartigen Ergebnisses stellt
eine Einweg-Verbindung (so genannte "nicht überwachte" Verbindung) zwischen der Ereigniskommunikationskonsole
und der zentralen Überwachungseinrichtung
dar, um der Überwachungseinrichtung
jede erfasste Bedingungsänderung
mitzuteilen (zu melden). Die Überwachungseinrichtung
ist dann für
das Absenden einer geeigneten Antwort verantwortlich (Polizei, Feuerwehr,
Kundendienst usw.). In der Praxis ist jedoch ermittelt worden, dass
derartige Systeme auf Fehlalarme anfällig sind und leicht manipuliert
werden können,
indem die Telephonverbindung unterbrochen wird (entweder absichtlich
durch einen Einbrecher oder durch einen Schaden am Telephonsystem).
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Dies
gab den Anstoß zur
Entwicklung von so genannten "überwachten" Systemen für die Schaffung
einer zusätzlichen
Sicherheit bei der Erfassung derartiger Bedingungen, die wiederum
eine sicherere Antwort auf derartige Bedingungen ermöglicht.
Ein derartiges System, das in der Industrie eine weit verbreitete
Anwendung gefunden hat, ist das System "VerSuS
®", das gegenwärtig durch
DXS Systems, Inc., Willow Grove, Pennsylvania vertrieben wird. Das
System "VerSuS
®" ist außerdem in
dem
US-Patent Nr. 4.442.320 (James
u. a.) beschrieben.
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Kurz
gesagt, das System "VerSuS®" erzeugt einen "Multiplexkanal", indem eine "Teilnehmerendgeräteeinheit" (STU®) mit
der Ereigniskommunikationskonsole und ihren zugehörigen Detektoren,
die sich in den Teilnehmerräumlichkeiten
befinden, und eine "Abtasteinrichtung" mit der Telephonvermittlungsausrüstung, die
sich im zentralen Amt der Telephongesellschaft befindet, verbunden
werden. Die Abtasteinrichtung kommuniziert ihrerseits mit der Fernüberwachungseinrichtung
ebenfalls unter Verwendung des Telephonnetzes. Die Abtasteinrichtung im
zentralen Amt und die Teilnehmerendgeräteeinheiten, die in den zu überwachenden
Teilnehmerräumlichkeiten
verwendet werden, werden miteinander verbunden, um die Erfassung
von Signalen zu überwachen,
die Bedingungsänderungen
auf eine Weise repräsentieren,
die die Möglichkeit
von Fehlmeldungen und einer Beeinträchtigung derartiger Systeme
minimal macht.
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Zu
diesem Zweck wird die Abtasteinrichtung so betrieben, dass sie (über eine
Telephonverbindung) jede der Teilnehmerendgeräteeinheiten, die sich in jeder
der zu überwachenden
Teilnehmerräumlichkeiten
befinden, periodisch abfragt. Obwohl zu diesem Zweck verschiedene
Typen von Signalen verwendet werden können, werden im
US-Patent Nr. 4.442.320 frequenzumgetastete
Signale (FSK-Signale) offenbart. Derartige Abfragesignale werden
an die Teilnehmerendge räteeinheit
gerichtet, die die Ereigniskommunikationskonsole in den Teilnehmerräumlichkeiten überwacht,
um den Zustand der Detektoren, die sich in den Teilnehmerräumlichkeiten befinden,
zu bestimmen. Eine derartige periodische Abfrage wirkt außerdem,
um die Brauchbarkeit der Telephonverbindung, die die Teilnehmerendgeräteeinheit
und seine zugehörige
Ereigniskommunikationskonsole mit der Abtasteinrichtung verbindet,
zu prüfen.
Die Teilnehmerendgeräteeinheit
ist außerdem
befähigt,
mit der Abtasteinrichtung zu kommunizieren (d. h. Zweiwege-Kommunikation),
um eine Zustandsänderung,
die in den Teilnehmerräumlichkeiten
erfasst wird, sofort mitzuteilen.
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Bei
derartigen überwachten
Kommunikationen, die geführt
werden, um die Sicherheit einer wirksam überwachten Räumlichkeit
zu verbessern, und einer effektiv gemeldeten Zustandsänderung
tritt eine FSK-Signalgebung (sowie weitere Signalgebungssysteme)
bei einer Frequenz auf, die bewirkt, dass ein hörbares Signal auf die Telephonleitung
gelegt wird. Wenn das Telephon in den Teilnehmerräumlichkeiten
nicht in Gebrauch ist (ein so genannter "eingehängter" Zustand), stellt dies kein Problem dar.
Die Anordnung eines hörbaren
Signals auf der Telephonleitung ist jedoch durch staatliche Regelungen
ausgeschlossen, wenn das Telephon in den Teilnehmerräumlichkeiten
in Gebrauch ist (ein so genannter "ausgehängter" Zustand). Um diese Regelung einzuhalten,
während
die Überwachungsfunktion
des Datenmeldesystems aufrechterhalten wird, wird eine alternative
Betriebsart verwendet, wenn das Telephon ausgehängt und in Gebrauch ist.
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In
dieser alternativen Betriebsart werden Abfragesignale und Antworten
im Bereich der hörbaren Frequenz
unterbrochen und ein nicht hörbarer
Ton (unter der Hörgrenze
liegender Ton, sub-audible tone) wird überwacht, um den Zustand der
entfernt stationierten Ereigniskommunikationskonsole zu bestimmen.
Der nicht hörbare
Ton wird durch die Teilnehmerendgeräteeinheit erzeugt und durch
die Abtasteinrichtung überwacht.
Das Vorhandensein des nicht hörbaren
Tons gibt das Fehlen von Änderungen der
Zustände
an, wodurch eine fortgesetzte Unterbrechung von abgefragten Antworten
gerechtfertigt ist. Beim Auftreten einer Zustandsänderung
wird der nicht hörbare
Ton durch die Teilnehmerendgeräteeinheit
unterbrochen. Beim Erfassen eines unterbrochenen nicht hörbaren Tons
für eine
bestimmte Teilnehmerräumlichkeit
löst die
Abtasteinrichtung eine Abfragefolge aus, die den Zustand der Räumlichkeit
anfordert. Diese Anforderung wird unter Verwendung derselben (hörbaren)
Signale realisiert, die normalerweise während eingehängten Zuständen (wenn
das Telephon nicht in Gebrauch ist) verwendet werden. Beim Vorhandensein
eines möglicherweise
ernsthaften Ereignisses (z. B. ein Alarmierungsereignis) erlaubt
die staatliche Regelung, dass hörbare
Signale auf die Telephonleitung gelegt werden, selbst wenn diese
verwendet wird, und die abgefragte Antwort, die erhalten wird, ergibt
eine positive Bestätigung
einer gültig
gemeldeten Zustandsänderung.
Das Vorhandensein des nicht hörbaren
Tons während
einer normalen Telefonbenutzung wirkt zusätzlich, um die Unversehrtheit
der Telephonverbindung zu prüfen, da
die Unterbrechung des nicht hörbaren
Tons (in Reaktion auf eine unterbrochene Leitung) selbst eine Zustandsänderung
darstellt, die eine geeignete Aktion der Fernüberwachungseinrichtung erforderlich macht.
Dieses Ergebnis ist eine eindeutige Überwachung von Zustandsänderungen
während
aller Betriebsarten der Telephonnutzung.
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Der
nicht hörbare
Ton, der im
US-Patent Nr. 4.552.320 zur
Verwendung vorgeschlagen wird, ist ein 25 Hz-Ton. In der Praxis
hat sich erwiesen, dass ein 36 Hz-Ton optimale Ergebnisse liefert.
In jedem Fall ist der Ton nicht hörbar und wird durch herkömmliche
analoge Schaltausrüstungen
leicht übertragen. Um
die Forderungen der aktuellen technologischen Anforderungen einzuhalten,
gab es den Trend, analoge Übertragungsausrüstungen
durch digitale Übertragungsausrüstungen
zu ersetzen (so genannte "digitale
Teilnehmermultiplexsysteme", "digital loop carrier
systems"). Als Teil
ihres Betriebs setzen Teilnehmermultiplexsysteme die analogen Signale,
die durch herkömmliche
Telephonausrüstungen
erzeugt werden, einschließlich
Datenmeldeausrüstungen,
in eine digitale Form um, die besser geeignet ist, um größere Datenmengen
unter Verwendung der verhältnismäßig begrenzten
verfügbaren
Bandbreite der herkömmlichen
Telephonausrüstung
(typischerweise 300 bis 3200 Hz) zu übertragen. Als Teil dieses
Prozesses der Analog/Digital-Umsetzung wird jedoch das analoge Signal
einer Bandpassfilterung unterzogen. In der Praxis wurde ermittelt,
dass eine derartige Filterung dazu neigt, das nicht hörbare Signal
(36 Hz) zu eliminieren, das für
Zwecke der Überwachung
von Datenmeldeausrüstungen
verwendet wird, wie oben beschrieben wurde. Dies schließt die Überwachungsfunktion
des nicht hörbaren
Tons während ausgehängten Zuständen des
Telephons aus, woraus sich die Notwendigkeit ergibt, eine Alternative
für den
nicht hörbaren
Ton zu entwickeln, um Multiplexkanal-Datenmeldesysteme beim Vorhandensein
einer digitalen Telephonnetzausrüstung
zu überwachen.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Es
ist daher die Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Überwachungssignal
zu schaffen, das bei Multiplexkanal-Datenmeldesystemen, die bei digitalen
Teilnehmermultiplexsystemen betrieben werden können, nützlich ist.
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Es
ist außerdem
eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Überwachungssignal zu schaffen, das
bei Multiplexkanal-Datenmeldesystemen, die bei digitalen Teilnehmermultiplexsystemen
betrieben werden können,
nützlich
ist und die normale Telephonnutzung selbst bei ausgehängten Zuständen des
Telephons nicht stört.
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Es
ist außerdem
eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Überwachungssignal zu schaffen, das
bei Multiplexkanal-Datenmeldesystemen, die bei digitalen Teilnehmermultiplexsystemen
betrieben werden können,
nützlich
ist und Telephon-Hilfsausrüstungen
wie Modems und dergleichen nicht stört.
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Es
ist außerdem
eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Überwachungssignal zu schaffen, das
bei Multiplexkanal-Datenmeldesystemen, die bei digitalen Teilnehmermultiplexsystemen
betrieben werden können,
nützlich
ist und die Zuverlässigkeit der
nicht hörbaren
Töne gewährleistet,
die zuvor bei analogen Teilnehmermultiplexsystemen verwendet wurden.
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Es
ist außerdem
eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Überwachungssignal zu schaffen, das
bei Multiplexkanal-Datenmeldesystemen, die bei digitalen Teilnehmermultiplexsystemen
betrieben wer den können,
nützlich
ist und einen höheren
Grad der Sicherheit für
derartige Systeme gewährleistet.
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Diese
sowie weitere Aufgaben, die deutlich werden, werden erfindungsgemäß erreicht,
indem ein System für
die Schaffung einer Kommunikation zwischen einem zentralen Standort
und Instrumenten, die von einem herkömmlichen Telephon verschieden
sind und sich in den Räumlichkeiten
von Telephonnetzteilnehmern befinden, geschaffen wird, wobei das
System umfasst: Mittel zum wahlweisen Senden von Signalen von dem
zentralen Standort über
Telephonleitungen zu verschiedenen Teilnehmerräumlichkeiten eines Telephonsignal-Kommunikationsnetzes;
Mittel, die sich in den Teilnehmerräumlichkeiten befinden und mit
den Telephonen, die sich in den Teilnehmerräumlichkeiten befinden, verbunden
sind und in Reaktion auf die gesendeten Signale Signale in einem
Bereich hörbarer
Telephonfrequenzen, die Zustände
der Instrumente angeben, von jeder der Teilnehmerräumlichkeiten über Telephonleitungen
zu dem zentralen Standort zurücksenden;
Mittel zum Senden eines Überwachungssignals von
den Teilnehmerräumlichkeiten über die
Telephonleitungen zu dem zentralen Standort, wenn die Instrumente
in den Teilnehmerräumlichkeiten
in einem ersten vorgegebenen Zustand sind; und Mittel, die in Reaktion
auf die Tatsache, dass eines der Instrumente, das in einer individuellen
Teilnehmerräumlichkeit
vorgesehen sind, einen zweiten vorgegebenen Zustand annimmt, die Übertragung über die Telephonleitungen
eines Überwachungssignals,
das von den Teilnehmerräumlichkeiten
durch Mittel, die sich in den Teilnehmerräumlichkeiten befinden, übertragen
wird, unterbrechen, dadurch gekennzeichnet, dass das System ferner
umfasst: Mittel zum Erfassen von Signalenergiepegeln, die längs der
Telephonleitung, die den zentralen Standort und die Teilnehmerräumlichkeiten
verbindet, kommuniziert werden; und Mittel zum dynamischen Einstellen
des Energiepegels und/oder der Frequenz des gesendeten Überwachungssignals
in Reaktion auf Zunahmen oder Abnahmen der Signalenergiepegel, die
auf der Telephonleitung durch die Erfassungsmittel erfasst werden.
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Ein
weiterer Aspekt der Erfindung dient dazu, ein Verfahren zum Schaffen
einer Kommunikation zwischen einem zentralen Standort und Instrumenten,
die von einem herkömmlichen
Telephon verschieden sind und sich in Räumlichkeiten von Telephonnetzteilnehmern
befinden, zu schaffen, wobei das Verfahren die folgenden Schritte
umfasst: wahlweises Senden von Signalen von dem zentralen Standort
zu verschiedenen Teilnehmerräumlichkeiten
unter Verwendung von Telephonleitungen eines Telephonsignal-Kommunikationsnetzes;
in den Teilnehmerräumlichkeiten
in Reaktion auf die gesendeten Signale Zurücksenden von Signalen in einem
Bereich hörbarer
Telephonfrequenzen, die Zustände der
Instrumente angeben, unter Verwendung der Telephone zu dem zentralen
Standort über
die Telephonleitungen; Senden eines Überwachungssignals von den
Teilnehmerräumlichkeiten über die
Telephonleitungen zu dem zentralen Standort, wenn die Instrumente
in den Teilnehmerräumlichkeiten
in einem ersten vorgegebenen Zustand sind, und in Reaktion auf die
Tatsache, dass eines der Instrumente in einer individuellen Teilnehmerräumlichkeit
einen zweiten vorgegebenen Zustand annimmt, Unterbrechen der Übertragung
des Überwachungssignals, wobei
das Verfahren gekennzeichnet ist durch: Erfassen von Signalenergiepegeln,
die auf einer Telephonleitung kommuniziert werden, die den zentralen Standort
und die Teilnehmerräumlichkeiten
verbindet; und dynamisches Einstellen des Energiepegels und/oder
der Frequenz des Überwachungssignals, das
auf der Telephonleitung gesendet wird, in Reaktion auf Zunahmen
und Abnahmen der Signalenergiepegel auf der Telephonleitung, die
durch die Erfassungsmittel erfasst werden.
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In
einer Ausführungsform
wird das Überwachungssignal,
das als ein Ton realisiert ist, der eine Frequenz hat, die durch
die vorhandene Telephonnetzausrüstung übertragen
werden kann, jedoch bei einem gedämpften Pegel übertragen,
der ausreichend ist, um Störungen
der normalen Telephonnutzung (einschließlich ausgehängte Zustände des
Telephons) möglichst
gering zu machen bzw. gegebenenfalls praktisch zu eliminieren. Ein
derartiges Überwachungssignal
hat vorzugsweise eine Frequenz, die außerhalb des herkömmlichen
Durchlassbandes eines digitalen Teilnehmermultiplexsystems liegt
und kann in Verbindung mit zweiphasigen modulierten (BPSK), frequenzumgetasteten
(FSK) und mehrtonmodulierten (MLT) Abfragesystemen betrieben werden.
Dies würde Überwachungssignale
einschließen,
die eine Frequenz im Bereich von 200 Hz bis 300 Hz haben, wobei
Frequenzen, die bei dem Wert 200 Hz liegen, für diese Zwecke besonders bevorzugt
sind.
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Herkömmliche
digitale Teilnehmermultiplexsysteme sind im Allgemeinen vorgesehen,
um Frequenzen in einem Bereich von 300 bis 3200 Hz durchzulassen.
In Übereinstimmung
mit der vorliegenden Erfindung wurde festgestellt, dass sogar Frequenzen
im Bereich von 200 Hz bis 300 Hz durch derartige Systeme wirkungsvoll übertragen
werden, jedoch bei einem gedämpften
Pegel. Eine derartige Dämpfung
ist ausreichend, um unzulängliche
Störungen
der aktiven Telephonnutzung und der Signalgebung der Telephongesellschaft
zu vermeiden, wobei das resultierende Signal trotzdem eine ausreichende Größe hat,
damit es durch die Abtasteinrichtung eines überwachten Multiplexkanal-Datenmeldesystems
erfasst werden kann.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung wird ferner der grundlegende Überwachungston, der zuvor in
Verbindung mit Datenmeldesystemen verwendet wurde, vorzugsweise
durch ein Überwachungssignal ersetzt,
das nützliche
Daten übertragen
kann.
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Eine
zusätzliche
Sicherheit der zuverlässigen
Meldung wird durch die Übertragung
aktiver Daten im Unterschied zu der stärker eingeschränkten, im
Wesentlichen binären
Angabe des Zustands (z. B. Ton vorhanden oder fehlt), die durch
vorherige Überwachungstöne bereitgestellt
wurde, geschaffen.
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Die
Daten können
bei Bedarf verschlüsselt werden,
um die Sicherheit, die durch ein derartiges System geschaffen wird,
weiter zu verbessern.
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Für weitere
Einzelheiten in Bezug auf das Überwachungssignal
der vorliegenden Erfindung und Systeme für seine Realisierung erfolgt
eine Bezugnahme auf die im Folgenden bereitgestellte genaue Beschreibung,
die in Verbindung mit den folgenden Darstellungen erfolgt.
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Kurzbeschreibung der Zeichnung
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1 ist
eine schematische Darstellung eines überwachten Multiplexkanal-Alarmmeldesystems,
das für
die Realisierung der Verbesserungen der vorliegenden Erfindung geeignet
ist;
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2 ist
eine schematische Darstellung von Modifikationen des Systems von 1 zum
Realisieren der Verbesserungen der vorliegenden Erfindung;
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3A ist
ein Blockschaltplan, der Sendeabschnitte des Systems von 2 zur
Verwendung bei zweiphasigen modulierten Übertragungen zeigt;
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3B ist
ein Blockschaltplan, der Empfangsabschnitte des Systems von 2 zur
Verwendung bei zweiphasigen modulierten Übertragungen zeigt;
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4A ist
ein Blockschaltplan, der Sendeabschnitte des Systems von 2 zur
Verwendung bei frequenzumgetasteten Übertragungen zeigt;
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4B ist
ein Blockschaltplan, der Empfangsabschnitte des Systems von 2 zur
Verwendung bei frequenzumgetasteten Übertragungen zeigt.
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Genaue Beschreibung bevorzugter
Ausführungsformen
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Die
Verbesserungen der vorliegenden Erfindung finden Anwendung in einer
Vielzahl von Datenmeldesystemen (d. h. Alarmmelde- und/oder Signalüberwachungssystemen),
die unterschiedliche Ereigniskommunikationskonsolen und verschiedene Schnittstellenvorrichtungen
verwenden. Zum Zweck der Veranschaulichung der Verbesserungen der
vorliegenden Erfindung erfolgt jedoch eine Bezugnahme auf das überwachte
Multiplexkanalsystem, das im
US-Patent
Nr. 4.442.320 offenbart ist. Eine genaue Beschreibung dieses
Sys tems kann unter Bezugnahme auf das
US-Patent
Nr. 4.442.320 erhalten werden. Im Folgenden werden Abschnitte
des offenbarten Systems, die zur vorliegenden Beschreibung gehören, im
Kontext eines Alarmmeldesystems zusammengefasst. Eine Erläuterung
des Systems der vorliegenden Erfindung im Kontext eines Alarmmeldesystems
wird lediglich zur Einfachheit der Beschreibung gegeben und es sollte
klar sein, dass entsprechende Verbesserungen in ähnlicher Weise für andere
Typen von Datenmeldesystemen erreicht werden können.
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1 veranschaulicht
schematisch ein Telephonnetz 10, das in jeder Hinsicht
in seiner Gesamtheit herkömmlich
ist. Dies ist erwünscht,
da Alarmmeldesysteme im Allgemeinen und das überwachte Multiplexkanalsystem,
das im Folgenden beschrieben werden soll, mit allen Typen von Telephonsystemen
kompatibel sein und die Verwendung derartiger Telephonsysteme nicht
stören
sollten.
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Das
Netz 10 enthält
mehrere Teilnehmer-Telephonhandapparate (oder gleichwertige Endgeräte), die
durch die Bezugszeichen 11, 12 bzw. 13 angegeben
sind. Jedes der Telephone 11, 12, 13 ist
jeweils mit seiner zugehörigen
lokalen Telephonleitung oder Leitungsschleife verbunden, die durch
die Bezugszeichen 14, 15 bzw. 16 angegeben
ist. Die mehreren Telephonleitungsschleifen 14, 15, 16 kommunizieren mit
einer zentralen Netzvermittlung 17, die in einem zentralen
Amt angeordnet ist, das durch eine Telephongesellschaft geführt wird
(möglicherweise
unter Mithilfe von lokalen Vermittlungen für direkte Kommunikationen zwischen
den Telephonleitungsschleifen 14, 15, 16 und
der Vermittlung 17 im zentralen Amt). Dabei sind alle bisher
beschriebenen Komponenten bekannt und jede aus einer Vielzahl von
herkömmlichen
Vorrichtungen kann für
ihre Realisierung ver wendet werden. Bei den Verbesserungen der vorliegenden
Erfindung ist besonders wichtig, dass das Netz 10 hauptsächlich einen
analogen Aufbau besitzt.
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Zusätzliche
Komponenten werden an das Telephonnetz 10 angepasst, um
Alarmsysteme in den Räumlichkeiten
der Teilnehmer mit den Telephonen 11, 12, 13 bei
einer zentralen Überwachungseinrichtung
zu verbinden, die sich entfernt von den Teilnehmerräumlichkeiten
befindet und für
die Überwachung
der Räumlichkeiten
nach Alarmzuständen
verantwortlich ist.
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Zu
diesem Zweck ist eine Abtasteinrichtung 18 an einem zweckmäßigen Standort
für die
Verbindung (die Verbindungen 19, 20, 21)
mit den individuellen Teilnehmer-Telephonleitungsschleifen 14, 15, 16 vorgesehen.
Die Abtasteinrichtung 18 ist außerdem an einem Punkt angeordnet,
der von den Teilnehmerräumlichkeiten
entfernt ist, um eine Manipulation bei der Abtasteinrichtung 18 zu
verhindern. Die Abtasteinrichtung 18 ist im Allgemeinen
im zentralen Amt der Telephongesellschaft angeordnet, wo sich die
Telephonnetzvermittlung 17 befindet.
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Die
Teilnehmerendgeräteeinheiten 22, 23, 24 sind
zusätzlich
in jeder der Teilnehmerräumlichkeiten
angeordnet und sind mit den entsprechenden Telephonleitungsschleifen 14, 15, 16 verbunden. Jede
der Teilnehmerendgeräteeinheiten 22, 23, 24 kommuniziert
ihrerseits (verbindet mit) einer Alarmkonsole 25, 26, 27,
die ein beliebiges aus einer Vielzahl von Alarmmeldesystemen sein
kann, die gegenwärtig
zur Verfügung
stehen. Jede der Alarmkonsolen 25, 26, 27 kommuniziert
ihrerseits mit gewünschten
Sensoren in den Teilnehmerräumlichkeiten
zum Überwachen
verschiedener Bedingungen einschließ lich jener, die die Sicherheit,
Rauch-, und Branderfassung und die Überwachung von Ausrüstungen
sowie aller anderen Parameter betreffen, deren Steuerung durch derartige
Dienste von den Teilnehmern erwünscht
ist.
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Jede
der zuvor beschriebenen Komponenten ist sowohl in ihrer speziellen
Konfiguration als auch in ihrer Wechselwirkung mit den anderen gekennzeichneten
Komponenten bekannt. Demzufolge ist eine weitere Beschreibung dieser
Komponenten nicht erforderlich. Ein Überblick über den interaktiven Betrieb
dieser Komponenten ist jedoch für
ein Verständnis
der vorliegenden Erfindung vorteilhaft. In Verbindung mit dieser
erläuternden
Beschreibung wird angemerkt, dass lediglich drei Telephonleitungsschleifen 14, 15, 16 gemeinsam
mit drei entsprechenden Reihen von Telephonen, Teilnehmerendgeräteeinheiten
und Alarmkonsolen gezeigt wurden. Dies erfolgt jedoch lediglich
für Zwecke
der Vereinfachung. Die tatsächliche
Anzahl von Systemen, die mit der Telephonnetzvermittlung 17 und
der Abtasteinrichtung 18 kommunizieren, variiert und ist
im Allgemeinen eine bedeutend größere Zahl.
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Im
Gebrauch erfolgt die Nutzung der Telephone 11, 12, 13 vollständig auf
herkömmliche
Weise. Die Telephone 11, 12, 13 bleiben
in ihrer inaktiven, so genannten "eingehängten" Betriebsart bis zu dem Zeitpunkt, an
dem die Verwendung eines der Telephone 11, 12, 13 gewünscht ist.
Zu diesem Zeitpunkt wird der Handapparat vom Telephon abgenommen,
wodurch das Telephon in die so genannte "ausgehängte" Betriebsart versetzt wird. Dann erfolgen Kommunikationen über die
entsprechende Telephonleitungsschleife 14, 15, 16 und
werden zweckmäßig durch
die Telephonnetzvermittlung in herkömmlicher Weise gelenkt.
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Wenn
die entsprechenden Telephone eingehängt und nicht anderweitig in
Gebrauch sind (z. B. Modems und dergleichen), besteht für die Abtasteinrichtung 18 die
ungehinderte Möglichkeit,
bei Bedarf mit den Teilnehmerendgeräteeinheiten 22, 23, 24 zu kommunizieren.
Zu diesem Zweck enthält
die Abtasteinrichtung einen Sende- und Empfangsabschnitt (T/R) 18a,
der in Übereinstimmung
mit einer Folge von Operationen, die durch die Abtasteinrichtung 18 gesteuert
wird, Abfragesignale senden und abgefragte Antworten empfangen kann.
Die Teilnehmerendgeräteeinheiten 22, 23, 24 sind
dementsprechend mit Modulations- und Demodulationsabschnitten (MOD/DEMOD) 22a, 23a bzw. 24a versehen,
die betrieben werden, um Signale, die vom T/R-Abschnitt 18a der
Abtasteinrichtung 189 empfangen werden, zu demodulieren
und auf diese Signale mit einer modulierten (codierten) Antwort
zu antworten, die eine Angabe über
den Zustand der verschiedenen Detektoren enthält, die der Alarmkonsole zugehörig sind, die
mit der abgefragten Teilnehmerendgeräteeinheit verbunden ist.
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Der
T/R-Abschnitt 18a der Abtasteinrichtung 18 ist
so konfiguriert, dass er separat die modulierten Antwortsignale
von den MOD/DEMOD-Abschnitten 22a, 23a, 24a der
Teilnehmerendgeräteeinheiten 22, 23, 24 empfangt,
wodurch die gewünschte
Anforderung beendet wird. Derartige abgefragte Antworten werden
periodisch und vorzugsweise nacheinander ausgeführt. Auf diese Weise wird die
Abtasteinrichtung 18 betrieben, um den Zustand der verschiedenen
Teilnehmerendgeräteeinheiten 22, 23, 24 und demzufolge
der Alarmkonsolen 25, 26, 27, denen sie zugehörig sind,
festzustellen. Die Abtasteinrichtung 18 kommuniziert ihrerseits
mit der zentralen Überwachungseinrichtung 28,
der die Verantwortlichkeit der Über wachung
der Alarmkonsolen 25, 26, 27 in Übereinstimmung
mit den abgefragten Antworten, die erhalten werden, übertragen
ist.
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Eine
Vielzahl von verschiedenen Modulationstechniken kann verwendet werden,
um die Anforderungen (abgefragte Antworten), die oben beschrieben
wurden, zu realisieren. Dies würde
die vorherrschenden Systeme wie z. B. zweiphasige modulierte Systeme
(BPSK), frequenzumgetastete Systeme (FSK), mehrtonmodulierte Systeme
(MLT) sowie weitere Systeme umfassen, die gegenwärtig im Dienst sein können oder
später
entwickelt werden können. Ein
Kennzeichen dieser Systeme besteht jedoch darin, dass die Signale,
die gesendet werden, um eine abgefragte Antwort auszulösen, sowie
die Antwort, die empfangen wird, an einer herkömmlichen Telephonausrüstung erfasst
werden können
(hörbar sind).
Wenn die Telephone 11, 12, 13 eingehängt sind,
stellt dies keine Schwierigkeit dar, da das Telephon nicht in Gebrauch
ist und die hörbaren
modulierten Signale keine Störung
einer derartigen Verwendung darstellen. Wenn die Telephone 11, 12, 13 jedoch
ausgehängt
und in Gebrauch sind, erzeugen diese hörbaren modulierten Signale
eine unzulässige Störung des
normalen Telephongebrauchs (d. h. unerwünschte Klänge auf der Telephonleitung).
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Aus
diesem Grund wird eine alternative Betriebsart verwendet, um die
Teilnehmerräumlichkeiten
zu überwachen,
wenn das Telephon des Teilnehmers in Gebrauch (ausgehängt) ist.
Zu diesem Zweck wird jede der Teilnehmerendgeräteeinheiten 22, 23, 24 dazu
veranlasst, einen nicht hörbaren
Ton auszusenden, der durch den Benutzer eines ausgehängten Telephons
nicht erfasst werden kann, und Operationen des T/R-Abschnitts 18a der
Abtasteinrichtung 18 werden dahingehend unterbrochen (gesperrt),
dass keine Abfragesignale er zeugt werden. Stattdessen wird der T/R-Abschnitt 18a betrieben, um
den nicht hörbaren
Ton zu empfangen, der durch die Teilnehmerendgeräteeinheiten 122, 23, 24 erzeugt
wird.
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Während Perioden,
in denen ein Telephon ausgehängt
ist und die Abtasteinrichtung 18 einen nicht hörbaren Ton
von der entsprechenden Teilnehmerendgeräteeinheit empfängt, wird
kein Abfragesignal ausgelöst
und es werden keine abgefragten Antworten bereitgestellt. Es wird
stattdessen angenommen, dass die Alarmkonsole in Betrieb ist, die
Teilnehmer-Leitungsschleife richtig funktioniert und keine Alarmbedingung
vorliegt, die zu melden ist. Folglich gibt es keine Störung der
normalen Telephonnutzung im ausgehängten Zustand. Wenn die Abtasteinrichtung 18 keinen
nicht hörbaren
Ton mehr von einer bestimmten Teilnehmerendgeräteeinheit erfasst, wird angenommen,
dass entweder die Telephonleitungsschleife 14, 15, 16 manipuliert
wurde (z. B. eine Leitungstrennung) oder ein Alarmzustand aufgetreten ist
(der veranlasst, dass die Teilnehmerendgeräteeinheit den nicht hörbaren Ton
in Reaktion auf das erfasste Alarmereignis unterbricht). In diesem
Fall aktiviert die Abtasteinrichtung 18 den T/R-Abschnitt 18a und
führt eine
Anforderung des Zustands der Teilnehmerendgeräteeinheit aus (fragt diesen
ab) in Reaktion auf seine Zustandsänderung (Verlust des nicht hörbaren Tons).
Es wird festgestellt, dass ein Alarmereignis vorhanden ist (entweder
eine Unterbrechung der Telephonleitung oder ein echtes Alarmereignis),
und die zentrale Überwachungseinrichtung wird
in geeigneter Weise benachrichtigt. Die Operationen, die mit dieser
abgefragten Antwort verbunden sind, werden höchstwahrscheinlich durch den
Benutzer des Telephons, das dann ausgehängt ist, gehört. Dies
wird jedoch durch die staatlichen Regelungen infolge des Vorliegens
eines Alarmzustands zugelassen und wird tatsächlich als vorteilhaft betrachtet, da der
Benutzer schließlich über ein
mögliches
Alarmereignis benachrichtigt wird.
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Das
System, das im
US-Patent Nr.
4.442.320 offenbart ist, erfordert die Verwendung eines
nicht hörbaren
Tons mit einer Frequenz von etwa 25 Hz. Bei der praktischen Realisierung
eines derartigen Systems wird vorzugsweise eine Frequenz von etwa 36
Hz verwendet. Derartige Signale haben bei der Ausführung ihrer
Funktionen in Verbindung mit den im Dienst befindlichen, vorwiegend
analogen Teilnehmermultiplexsystemen gut funktioniert. Das ist der
Fall, da derartige Frequenzen durch diese Systeme einfach übertragen
werden.
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Entwicklungen
der Telephontechnologie haben jedoch zu einer verstärkten Verwendung
digitaler Teilnehmermultiplexsysteme geführt. Beispiele hiervon sind
die digitalen D4- und SLC-Teilnehmermultiplexsysteme, die gegenwärtig von
vielen Telephongesellschaften verwendet werden. Als Ergebnis der Filterung
(Bandpassfilterung), die während
der Prozeduren ausgeführt
wird, die zum Umsetzen der analogen Signale, die mit vielen Typen
der Telephonausrüstung
verbunden sind, in digitale Form verwendet werden, ist es jedoch
ein Kennzeichen derartiger digitaler Systeme, dass ein schmaleres
Band von Frequenzen durchgelassen wird als bei den analogen Systemen
nach dem Stand der Technik. Bei derartigen digitalen Systemen ist
insbesondere vorgesehen, dass Frequenzen im Bereich von 300 bis
3200 Hz durchgelassen werden. Frequenzen unter 300 Hz werden stark
gedämpft
und Frequenzen unter 200 Hz können
im Allgemeinen effektiv nicht erfasst werden. Folglich werden gebräuchliche
nicht hörbare
Töne in der
Größenordnung
von 36 Hz durch ein digitales Teilnehmermultiplexsystem effektiv
nicht kommuniziert.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung werden die nicht hörbaren
Töne, die
in Verbindung mit analogen Systemen nützlich sind, durch Töne ersetzt,
die durch ein digitales Teilnehmermultiplexsystem übertragen
und durch Multiplexkanalausrüstungen
wie die zuvor beschriebenen Teilnehmerendgeräteeinheiten 22, 23, 24 (mit
geeigneten Modifikationen) erfasst werden können. Zu diesem Zweck sind
Signale mit einer Frequenz im Bereich von 200 Hz bis 300 Hz bevorzugt.
Ununterbrochene Signale und Signale mit Frequenzen in der Nähe des Werts
200 Hz sind für derartige
Zwecke besonders bevorzugt, da festgestellt wurde, dass derartige
Signale bei einem vorgegebenen Signalpegel die kleinstmögliche Bandbreite belegen
und am wenigsten hörbar
sind. In der Praxis erzeugen derartige Frequenzen Signale, die eine normale
(ausgehängte)
Telephonnutzung nicht wesentlich stören, aber trotzdem eine ausreichende Amplitude
haben, damit sie durch die entfernt stationierte Abtasteinrichtung 18 erfasst
werden können. Folglich
werden die oben genannten Funktionen eines überwachten Alarmmeldesystems
beim Vorhandensein eines digitalen Teilnehmermultiplexsystems bewahrt.
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Die
Verbesserungen der vorliegenden Erfindung können mit minimalen Modifikationen
an dem System nach dem Stand der Technik, das in 1 dargestellt
ist, realisiert werden. In 2 enthält die Abtasteinrichtung 18 einen
T/R-Abschnitt 18a, wobei der T/R-Abschnitt 18a gegenüber der
früheren
Konfiguration modifiziert ist, wie später genauer erläutert wird.
Eine Teilnehmerendgeräteeinheit 30 ist
vorgesehen, die in der Konfiguration den Teilnehmerendgeräteeinheiten 22, 23, 24 von 1 im
Wesentlichen ähnlich
ist mit der Ausnahme, dass die MOD/DEMOD-Abschnitte 22a, 23a, 24a durch
einen Sende- und Empfangsabschnitt (T/R-Abschnitt) 30a ersetzt
sind. Die Abtasteinrichtung 18 und die Teilnehmerendgeräteeinheit 30 kommunizieren über ein Telephonnetz 31 (dessen
Betriebsweise analog oder digital sein kann) in ähnlicher Weise wie die Kommunikationen,
die in Verbindung mit der Ausführungsform
nach dem Stand der Technik von 1 erläutert wurden.
Derartige Kommunikationen werden durch die T/R-Abschnitte 18a, 30a in
der folgenden Weise realisiert.
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3A zeigt
einen Sender 35 zur Verwendung bei zweiphasigen modulierten
Kommunikationen (BPSK). Der Sender 35 ist Teil des T/R-Abschnitts 18a der
Abtasteinrichtung 18 und Teil des T/R-Abschnitts 30a der Teilnehmerendgeräteeinheit 30,
wodurch Zweiwege-Kommunikationen zwischen diesen beiden Komponenten
zulässig
sind. Die auszuführenden
BPSK-Funktionen werden vorzugsweise mit einem Mikroprozessor realisiert,
der für
eine digitale Signalverarbeitung (DSP) konfiguriert ist. Obwohl ähnliche
Funktionen unter Verwendung anderer Techniken realisiert werden
können,
einschließlich digitaler
und analoger Schaltungsentwürfe,
wird die Verwendung eines DSP-Mikroprozessors infolge seiner Vielseitigkeit
bevorzugt betrachtet (wodurch das resultierende System größtenteils
von der Hardware unabhängig
gemacht wird). Zu diesem Zweck und unter Verwendung von Techniken,
die bekannt sind, wird der BPSK-Sender
dazu veranlasst, die Funktionen in der folgenden Weise zu realisieren.
Es ist anzumerken, dass die spezifischen Parameter, die den folgenden
Schaltungen zugeordnet sind (einschließlich Spannungspegel, Frequenz
und Abtastrate), für Zwecke
der Erläuterung
angegeben und verändert werden
können,
um gegebenenfalls einer bestimmten Anwendung zu genügen (in
Reaktion auf die Programmierung des DSP-Mikroprozessors).
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Ein
numerisch gesteuerter Oszillator 36 (NCO) ist vorgesehen,
um eine gewünschte
Trägerfrequenz
zu entwickeln. Gegenwärtig
bevorzugte Frequenzen zum Realisieren dieses Trägersignals sind 210 Hz, 230
Hz, 250 Hz und 270 Hz. Ein Verweisverfahren mit "Sinuswert-Tabelle" wird verwendet, um die Phase dieses
Trägersignals
zu steuern. Ein Eingabedaten-Zeitglied 37 ist vorgesehen,
das einen Polaritätsumsetzer
enthält,
der als ein Eingang für
die Daten 38 dient, die über das Telephonnetz 31 übertragen
werden sollen. Eine Datenrate von 10 Bit pro Sekunde (Bit/s) wird
gegenwärtig
für derartige Zwecke
als bevorzugt betrachtet. Das Eingabedaten-Zeitglied 37 arbeitet,
um Änderungen
an den empfangenen Daten in Reaktion auf erfasste Übergänge (0 zu
1, 1 zu 0) im Signal 38 zu bewirken, wodurch vorzugsweise
eine bipolare Schwingung (von +1 zu –1) im Unterschied zu einem
unipolaren Übergang
erzeugt wird. Die resultierende Ausgabe wird dann an ein Impulsformungsfilter 40 mit "verstärkter Sinusform" angelegt. Zu diesem
Zweck wird das bipolare Datensignal 39 vorzugsweise durch
ein lineares Phasenfilter mit begrenztem Impulsansprechverhalten
(FIR) geleitet, um Zwischensymbolstörungen (ISI) am Empfänger (der
später
beschrieben werden soll) möglichst
klein zu machen. Das Filter 40 ist vorzugsweise bei einer
Abtastrate von 125 Hz realisiert. Der Ausgang des NCO 36 und
das FIR-Filter 40 werden in einem Modulator am Bezugszeichen 41 kombiniert.
Zu diesem Zweck wird das gefilterte Datensignal mit dem Trägersignal
multipliziert, um am Bezugszeichen 42 ein moduliertes Übertragungsträgersignal
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 ist
ebenfalls Teil des T/R-Abschnitts 30a der Abtasteinrichtung 18 und
Teil des T/R-Abschnitts 30a der Teilnehmerendgeräteeinheit 30,
wobei er die Operationen des gegenüberliegenden Senders (der Teilnehmerendgeräteeinheit 30 bzw.
der Abtasteinrichtung 18) ergänzt. Der Empfänger 45 ist
ebenfalls vorzugsweise mit einem DSP-Mikroprozessor realisiert und
führt die
folgenden Funktionen aus. Die spezifischen Parameter, die den folgenden
Schaltungen zugehörig
sind, sind wiederum für
Erläuterungszwecke
angegeben und können
gegebenenfalls variiert werden, um einer bestimmten Anwendung zu
genügen.
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Ein
numerisch gesteuerter Oszillator 46 (NCO) wird durch den
Ausgang eines Integrations- und Ausgabefilters 47 gesteuert,
das in Verbindung mit einer Schwellenwerterfassungsschaltung arbeitet.
Das resultierende Signal wird mit dem empfangenen Signal 50 (Eingangssignal)
multipliziert (Multiplexer 49), wodurch Inphasen-(I) und
Quadratur-(Q) Komponenten erzeugt werden. Dies dient dazu, die Synchronisation
zwischen dem Eingangssignal 50 und dem vorhandenen Oszillator 46 aufrechtzuerhalten.
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Die
Phasenkonstellation des resultierenden Signals enthält zwei
Punkte. Es wird jedoch nur eine Phasenkomponente verarbeitet, um
die Daten zu extrahieren. Zu diesem Zweck wird das Q-Signal in ein zweites
Integrations- und Ausgabefilter 47' und zu einem Tiefpassfilter 51 geleitet.
Das Integrations- und Ausgabefilter 47' kommuniziert mit der Schwellenwerterfassungsschaltung 48 und
arbeitet, um die Wirkungen von Inband-Energie (z. B. Sprache), die
in dem Signal vorhanden ist, zu entfernen (einen größeren Anteil
dieser Wirkungen zu entfernen, als dies bei einem Einzelschleifensystem
der Fall wäre).
In seiner bevorzugten Ausführungsform
ist das Filter 51 ein 85 Hz-Tiefpassfilter mit unbegrenztem Impulsansprechverhalten
(IIR-Filter), das bei einer primären
Abtastrate von 8 kHz arbeitet. Das gefilterte Signal wird weiter
in ein Tiefpassfilter 52 eingegeben, das bei einer geringeren
Rate arbeitet, um die ursprünglichen Daten
(10 Bit/s, 5 Hz), aus dem Eingangssignal 50 zu extrahieren.
Zu diesem Zweck ist ein 5 Hz-Tiefpassfilter mit unbegrenztem Impulsansprechverhalten (IIR-Filter),
das bei einer Abtastrate von 250 Hz arbeitet, zu bevorzugen. Das
resultierende Signal wird dann gegen einen Schwellenwert abgetastet (Schwellenwertdetektor 53)
und durch ein Bitsynchronisations-Zeitglied 54 verarbeitet
(interne Synchronisation, die endliche 1-0-Übergange sucht), um einen Ausgabebitstrom 55 zu
erzeugen. Der Ausgabebitstrom 55 wird dann am Bezugszeichen 56 durch eine
bekannte Datenwiederherstellungsfunktion (die gegebenenfalls eine
geeignete Datenfehlererfassung enthalten kann) assembliert, wodurch
die gewünschte
Datenausgabe erzielt wird.
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4A zeigt
einen Sender 60 zur Verwendung bei frequenzumgetasteten
Kommunikationen (FSK-Kommunikationen). Der Sender 60 ist
Teil des T/R-Abschnitts 18a der Abtasteinrichtung 18 und
Teil des T/R-Abschnitts 30a der Teilnehmerendgeräteeinheit 30,
wodurch Zweiwege-Kommunikationen zwischen diesen beiden Komponenten
zugelassen sind. Die FSK-Funktionen, die auszuführen sind, werden wiederum
vorzugsweise mit einem Mikroprozessor realisiert, der für digitale
Signalverarbeitung (DSP) konfiguriert ist. Obwohl ähnliche
Funktionen unter Verwendung anderer Techniken realisiert werden können, einschließlich digitaler
und analoger Schaltungsentwürfe,
wird die Verwendung eines DSP-Mikroprozessors gegenwärtig auf
Grund seiner Vielseitigkeit als bevorzugt betrachtet (wodurch das
resultierende System größtenteils
von der Hardware unabhängig
gemacht wird). Zu diesem Zweck und erneut unter Verwendung von Techniken,
die bekannt sind, wird der FSK-Sender 60 dazu veranlasst,
die folgenden Funktionen auszuführen.
Es ist anzumerken, dass die spezifischen Parameter, die den folgenden
Schaltungen zugehörig
sind (einschließlich Spannungspegel,
Frequenz und Abtastrate), wiederum für Erläuterungszwecke bereitgestellt
werden und gegebenenfalls variiert werden können, um einer bestimmten Anwendung
zu genügen
(in Reaktion auf die Programmierung des DSP-Mikroprozessors).
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Zwei
numerisch gesteuerte Oszillatoren 61, 62 (NCO)
sind vorgesehen, um jeweils eine der beiden Frequenzen zu entwickeln,
die zum Modulieren des Ausgangssignals verwendet werden. Gegenwärtig bevorzugte
Frequenzen für
diesen Zweck sind 190 Hz bzw. 215 Hz. Ein Verweisverfahren mit "Sinuswert-Tabelle" wird wiederum verwendet,
um die Phase von jedem der Trägersignale
zu steuern. Ein Eingabedaten-Zeitglied 63 ist mit einem
Schalter 64 des phasenkohärenten Trägers kombiniert. Wenn Übergänge in den
Daten, die am Bezugszeichen 65 empfangen werden, erfasst
werden, wird die Trägerfrequenz
in Reaktion auf Operationen des Schalters 64 des phasenkohärenten Trägers von
Zeichen (1 = 215 Hz) auf Leerzeichen (0 = 190 Hz) umgeschaltet. Die
Phasenlage muss kohärent
sein, um Harmonische minimal zu machen, die durch die resultierenden Änderungen
der Trägerfrequenz
erzeugt werden. Die geschalteten Signale werden am Bezugszeichen 66 summiert,
wodurch am Bezugszeichen 67 ein Übertragungsträgersignal
entwickelt wird. Das Trägersignal 67 kann
gegebenenfalls digital gefiltert werden, um Übertragungen von Harmonischen
minimal zu machen.
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4B zeigt
einen Empfänger 70 zur
Verwendung mit dem FSK-Sender
von 4A, um das gesendete Signal zu filtern und zu
demodulieren. Der Empfänger 70 ist
ebenfalls Teil des T/R-Abschnitts 18a der Abtasteinrichtung 18 und
Teil des T/R-Abschnitts 30a der Teil nehmerendgeräteeinheit 30,
wodurch er die Operationen des gegenüberliegenden Senders (der Teilnehmerendgeräteeinheit 30 bzw. der
Abtasteinrichtung 18) ergänzt. Der Empfänger 70 ist
ebenfalls vorzugsweise unter Verwendung eines DSP-Mikroprozessors
realisiert und führt
die folgenden Funktionen aus. Die spezifischen Parameter, die den
folgenden Schaltungen zugehörig
sind, werden wiederum für
Erläuterungszwecke
angegeben und können
gegebenenfalls variiert werden, um einer besonderen Anwendung zu
genügen.
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Ein
Tiefpassfilter (vorzugsweise 250 Hz) arbeitet, um einen Trägereingang 71 hauptsächlich für den Zweck
der Zurückweisung
von Sprache und anderen Signal außerhalb des Bereichs des Eingabe-FSK-Signals zu empfangen.
Das gefilterte Signal wird dann in eine Schaltung 73 zur
automatischen Verstärkungssteuerung
(AGC) eingeleitet, um den Pegel des empfangenen Trägersignals
auf einen bekannten Bereich einzustellen. Dies erfolgt, um den Datenentscheidungsprozess
zu vereinfachen, der ausgangsseitig erfolgt. Das resultierende Signal
wird dann vorzugsweise unter Verwendung eines Null-Filters 74 (FIR)
in Kombination mit einem Multiplexer um 90° verzögert. Das verzögerte Signal 76 wird
mit dem Signal 77 multipliziert, das von der AGC 73 empfangen
wird, wodurch im Wesentlichen eine Autokorrelationsfunktion ausgeführt wird.
Das resultierende (korrelierte) Signal wird dann in ein Tiefpassfilter 78 eingeleitet,
um Komponenten mit höheren
Frequenzen zu entfernen, wodurch die gewünschten Daten erzielt werden.
Der Bitstrom der erzielten Daten (5 Bit/s) wird dann am Bezugszeichen 80 in
eine Datenteiler- und Zeitablaufsteuerschaltung 79 (die
gegebenenfalls eine geeignete Datenfehlererfassung enthalten kann)
eingeleitet, um die Ausgabedaten zu extrahieren und den zeitlichen
Ablauf der Ausgabedaten zu prüfen.
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Es
ist klar, dass verschiedene Änderungen an
den Einzelheiten, Materialien und der Anordnung von Teilen, die
hier beschrieben und dargestellt wurden, um das Wesen dieser Erfindung
zu erklären,
innerhalb der Prinzipien und des Umfangs der Erfindung, die in den
folgenden Ansprüchen
dargestellt werden, durch einen Fachmann ausgeführt werden können. Wie
oben angegeben wurde, können
die Realisierung der oben genannten Funktionen und die speziellen
Mittel dafür
gegebenenfalls variiert werden und können Systemen zum Melden von
Alarmbedingungen sowie anderen Bedingungen, die eine Fernüberwachung
erfordern, wie z. B. die Fernüberwachung
spezifischer Parameter zugeordnet werden. Der Typ der verwendeten
Datenübertragungsfunktion
kann ebenfalls geändert
werden, die selbst eine geeignete Änderung der oben genannten
Operationen erforderlich machen können. Andere zusätzliche Funktionen
können
auf Wunsch vorgesehen werden, um ein besonderes Ergebnis zu erreichen.
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Das
System der vorliegenden Erfindung beruht z. B. auf einer Übertragung
von Signalen bei einem verhältnismäßig niedrigen
Pegel (z. B. in der Größenordnung
im Bereich von –35
bis –40
dBm), um die Hörbarkeit
des Überwachungssignals
(200 bis 300 Hz), das auf die Telephonleitung gelegt wird, minimal
zu machen. Ein Signal mit dieser Größe ist jedoch beim Vorhandensein
von Sprache oder anderen Signalen auf dem Träger auf Erfassungsfehler anfällig. Um
derartige Fehler zu verringern und gleichzeitig eine unnötige Störung der
Telephonnutzung zu vermeiden, können
der T/R-Abschnitt 18a der Abtasteinrtchtung 18 und
der T/R-Abschnitt des Teilnehmerendgeräts 30 mit Mitteln
zum dynamischen Einstellen des Pegels des gesendeten Überwachungssignals
in Reaktion auf das Vorhandensein oder das Fehlen zusätzlicher
Signale auf der Leitung infolge von Operationen des Telephonnetzes 31 versehen
sein.
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In
den Sendern 45, 70 der 3A und 4A wird
eine derartige dynamische Einstellung vorzugsweise in Reaktion auf
einen Energiedetektor 85 ausgeführt, der mit dem Ausgang des
Senders kommuniziert, um den Pegel des Signals, das auf der Telephonleitung
vorhanden ist, zu bestimmen. Der Energiedetektor 85 kommuniziert
mit einer Pegeleinstellschaltung 86, die den Pegel des
gesendeten Signals in Reaktion auf entsprechenden Zunahmen und Abnahmen
des Energiepegels, der auf der Telephonleitung erfasst wird, vergrößern oder
verringern kann. Derartige Mittel sind bekannt und sind den Mitteln
zur dynamischen Einstellung nicht unähnlich, die bei Zellentelephonnetzen
verwendet werden, um Signalpegel in Reaktion auf Änderungen
des Abstands der mobilen Stelle von der kommunizierenden Zellenstelle
dynamisch einzustellen (z. B. eine automatische Verstärkungssteuerung).
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Eine
dynamische Einstellung des gesendeten Signals hat den Vorteil, dass
ein Überwachungssignal
mit einem erhöhten
(stärkeren)
Signalpegel beim Vorhandensein von Sprache oder dergleichen nicht
bemerkt wird und ein Signal mit erhöhtem Pegel für eine Erfassung
durch das Multiplexkanalsystem darstellt (das die Empfängerleistung
verbessert und die Bitfehlerrate verringert). Der Pegel des Überwachungssignals
wird jedoch während
ruhiger Perioden verringert, um Störungen der normalen Telephonnutzung
zu vermeiden. Ähnliche
Vorteile können
durch Einstellen der Frequenz des Überwachungssignals (im Bereich
von 200 Hz bis 300 Hz) in Reaktion auf Änderungen des Trägersignals
entweder allein oder in Verbindung mit einer dynamischen Einstellung
des Signalpegels, um das kleinstmögliche hörbare Signal zu erreichen,
erreicht werden. Eine dynamische Frequenzsteuerung ist außerdem in
den Fällen
nützlich, wenn
zwei Teilnehmer, die miteinander kommunizieren, jeweils eine Teilnehmerendgeräteeinheit 30 gemäß der vorliegenden
Erfindung haben, um die Möglichkeit
der Störung
der normalen Telephonnutzung minimal zu machen (resultierend aus
den kumulativen Wirkungen zweier Trägersignale, die gleiche oder ähnliche
Frequenzen besitzen).
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Die
Signale mit verhältnismäßig niedrigen Pegeln
(–35 bis –40 dBm),
die verwendet werden, um die Hörbarkeit
des Überwachungssignals
der vorliegenden Erfindung möglichst
gering zu machen, können
außerdem
die Fähigkeit
des Systems nachteilig beeinflussen, den Schaltzustand des Teilnehmertelephons
zu bestimmen, um daraus die Betriebsart für das System festzulegen. Aus
diesem Grund verwendet das System der vorliegenden Erfindung vorzugsweise
keine Quelle mit hoher Impedanz zum Erfassen von Änderungen
der Amplitude, um Schaltzustände
anzugeben, wie es in dem System nach dem Stand der Technik von 1 der
Fall ist. Stattdessen wird der Schaltzustand des Teilnehmertelephons
vorzugsweise durch die Teilnehmerendgeräteeinheit (in den Teilnehmerräumlichkeiten)
erfasst und als Teil der Antwortnachricht, die von der Teilnehmerendgeräteeinheit
erzeugt wird, an die Abtasteinrichtung übertragen. Dieses Abfrage-/Antwortprotokoll
kann außerdem
verwendet werden, um Verluste bei Kommunikationen mit der Abtasteinrichtung
zu kennzeichnen, um der Teilnehmerendgeräteeinheit in Reaktion auf derartige
Bedingungen zu ermöglichen,
einen alternativen Kommunikationsweg herzustellen (z. B. ein zellulares
Sicherheitssystem) (um ein zusätzliches
Maß an
Sicherheit zu schaffen).
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Das
System der vorliegenden Erfindung sollte unter normalen Bedingungen
normale Sprachkommunikationen (einschließlich die Signalgebung der Telephongesellschaft
wie z. B. DTMF, MF und Anruffortschrittsignale u. a.) oder andere
Kommunikationen (z. B. Datenkommunikationen), die mit dem Telephonnetz
verbunden sind, nicht stören.
Wenn jedoch das System der vorliegenden Erfindung Störungen mit
bestimmten Instrumenten bewirkt, können der T/R-Abschnitt 18a der
Abtasteinrichtung 18 und der T/R-Abschnitt 30a der
Teilnehmerendgeräteeinheit 30 mit
Mitteln versehen sein für
die Erkennung von Aktivitäten,
die den fraglichen Instrumenten entsprechen, um Operationen des
Systems der vorliegenden Erfindung (d. h. Abfrage- und/oder Überwachungssignalgebung)
zu unterbrechen, damit derartige Operationen ausgesetzt werden.
Es wird z. B. angenommen, dass das System der vorliegenden Erfindung
eine Datenübertragungsfunktion
in irgendeiner Weise stört.
Es sind geeignete Mittel vorgesehen, um derartige Datenübertragungen
zu erfassen (z. B. gleichwertig mit der Energieerfassungsschaltung 85) und
in einem derartigen Fall sind geeignete Mittel vorgesehen, um weitere
Operationen des Systems der vorliegenden Erfindung zu unterbrechen
(z. B. gleichwertig mit der Pegeleinstellschaltung 86,
die auf Null eingestellt ist). Dies ermöglicht, dass die Datenübertragungen
ununterbrochen fortgesetzt werden und Operationen des Systems der
vorliegenden Erfindung müssen
nur für
eine begrenzte Zeitperiode unterbrochen werden (während die
Datenübertragungen
ablaufen), wodurch die Abschaltzeit des zugehörigen Alarmmeldesystems minimal
gemacht wird. Für
eine zusätzliche
Sicherheit können
Schritte unternommen werden, um nach der Unterbrechung des störenden Ereignisses
sofort eine Anfrage auszulösen
(eine abgefragte Antwort oder eine Überprüfung des Vorhandenseins des Überwachungssignals).
Dies wird als sinnvoll betrachtet, um den Zustand der entfern ten
Räumlichkeiten
sofort zu bestimmen, während
die Möglichkeit
eines Datenverlusts minimal gemacht wird. Als eine Alternative zur Unterbrechung
der Systemfunktionen kann außerdem
die Übertragung
von kurzen Signalbündeln,
die die Zeitanforderungen für
die Abtasteinrichtung erfüllen
können,
verwendet werden, um Systemstörungen
minimal zu machen.
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Das Überwachungssignal
der vorliegenden Erfindung kann als ein Grundton realisiert werden, wobei
Operationen bereitgestellt werden, die jenen des zuvor verwendeten
36 Hz-Überwachungstons ähnlich sind.
Das Überwachungssignal
wird jedoch und weiterhin gemäß der vorliegenden
Erfindung vorzugsweise als ein Datenträgersignal realisiert. Zweiwege-Kommunikationen,
die Daten enthalten, die Kenncodes, Zustandsbedingungen und eine
Angabe des vorhandenen Schaltzustands beinhalten, sind für derartige
Zwecke besonders bevorzugt. Zusätzlich zu
dem größeren Informationsumfang,
der mit dem System ausgetauscht werden kann, ist die Manipulationsmöglichkeit
bei dem resultierenden System verringert. Es wurde z. B. versucht,
derartige Systeme zu manipulieren, indem eine Schaltung für eine Teilnehmerendgeräteeinheit
ersetzt wurde, um ein Signal auszusenden, das das Fehlen von Alarmbedingungen
simuliert. Eine derartige Ersetzung ist durch die Änderung
des zugehörigen
Kenncodes, die dann erfolgt, ausgeschlossen. Eine weitere Erhöhung der Sicherheit
kann durch die Verschlüsselung
derartigen Übertragungen
erreicht werden. Jedes aus einer Vielzahl von Protokollen kann in
Reaktion auf den Typ der verwendeten Kommunikationen (z. B. BPSK, FSK,
MLT usw.) zum Realisieren des Überwachungssignals
der vorliegenden Erfindung entwickelt werden. Zu diesem Zweck werden
die Daten zwischen der Abtasteinrichtung 18 und der Teilnehmerendgeräteeinheit 30 vorzugsweise
in Paketen gesendet.
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Zusätzlich zu
dem Überwachungssignal
der vorliegenden Erfindung ist außerdem ein Schaltzustand-Trägersignal
nützlich,
um eine schnellere Erfassung von Änderungen des Schaltzustands
und von Alarmbedingungen zu ermöglichen.
Dies ist z. B. in Anwendungen nützlich,
bei denen das Meldesystem eine Erfassung von Änderungen des Schaltzustands
bei einer Rate erfordert, die schneller sein kann als die Datenpaket-Übertragungsrate.
Zu diesem Zweck wird ein Ton (z. B. 310 Hz) von der Teilnehmerendgeräteeinheit
erzeugt. Dieser Ton wird ununterbrochen gesendet, wenn das Teilnehmertelephon
eingehängt
ist. Im ausgehängten
Zustand wird jedoch kein Signal gesendet. Schaltzustandbedingungen
werden durch die Teilnehmerendgeräteeinheit erfasst, indem die
Pegel des gesendeten Signals überwacht
werden.