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Gebiet der
Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Verbindungsverfahren für ein System
zur Fernsteuerung wenigstens einer Vorrichtung, das einen virtuellen
Link zum Verbinden von Online-Datenbank-Datensätzen mit Automatisierungsvorrichtungen
bereitstellt.
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Hintergrund
der Erfindung
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Es
ist wohlbekannt, den Zugriff auf eine Vielzahl von Vorrichtungen
in einem Haushalt oder in einer kommerziellen Umgebung durch ein
elektronisches Netzwerk zu steuern. Dies kann durch vorhandene Telekommunikationsleitungen,
durch Funksteuerung oder durch elektrische Zuleitungen erfolgen.
Eine der üblichen
Anwendungen ist, auf verschiedene Anlagen, wie Stromzählwerke,
Gasuhren oder Sicherheitsvorrichtungen, zuzugreifen. Um dies zu
erreichen, ist erforderlich, in dem Haushalt oder in dem geschäftlichen
Umfeld eine intelligente Steuereinrichtung zu haben, auf die extern
zugegriffen werden kann, um die sofortige Steuerung verschiedener
Vorrichtungen oder den sofortigen Zugriff auf diese zu ermöglichen.
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EP-A-0
838768 betrifft eine Vorrichtung, die über eine Schnittstelle mit
einem Netz verbunden ist, die eine Anordnung offen legt, die eine
Webbrowserschnittstelle zur Steuerung von Einrichtungen, die über ein Fernnetz
(WAN) verteilt sind, verwendet. In die Einrichtung ist ein Webserver
einzubetten. Die Schwierigkeit dabei ist, dass, um sicherzustellen,
dass effektiv auf den Haushalt oder das kommerziell Umfeld Zugriff
genommen werden kann, eine in den Haushalt oder in das kommerzielles
Umfeld festgeschaltete Verbindung erforderlich ist. Sowohl die erforderliche
Infrastruktur als auch die Kosten einer festgeschalteten Verbindungsleitung sind
für die
meisten Anwender und Unternehmen unerschwinglich teuer.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Es
ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, wenigstens einige der zuvor
erwähnten
Probleme zu überwinden
oder eine dienliche Alternative für die Öffentlichkeit bereitzustellen.
Dies wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 erreicht. Bevorzugte
Ausführungsbeispiele
werden in den Unteransprüchen
offen gelegt.
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Kurzbeschreibung
der Zeichnungen
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Um
die Erfindung verständlicher
zu machen, wird Bezug auf die folgenden Figuren genommen, in denen
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1 ein
Ablaufdiagramm des Verfahrens der vorliegenden Erfindung ist,
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2 ein
schematisches Diagramm eines die Erfindung verwendenden Netzwerkes
ist,
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3 ein
schematisches Diagramm der Erfindung in Verbindung mit Sicherheitsmaßnahmen
ist,
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4 ein
schematisches Diagramm ist, das das weit gefasste Konzept der Erfindung,
wenn diese von Versorgungsbetrieben verwendet wird, zeigt,
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5 eine
typische Anzeige auf dem Bildschirm ist, die von dem Eigentümer eines
Haushalts verwendet werden kann,
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6 eine
typische Anzeige auf dem Bildschirm in Beziehung auf ein Umfeldsteuerzentrum
ist und
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7 eine
typische Anzeige auf dem Bildschirm in Beziehung auf ein Sicherheitssteuerzentrum
ist.
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Beste Verfahren
zum Ausführen
der Erfindung
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Um
die Erfindung noch verständlicher
zu machen, wird Bezug auf die folgende Beschreibung genommen, die
in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen gelesen werden soll.
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Intranet-Protokoll
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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung, in denen
ein Master-Webserver
unter Verwendung eines angemessenen Verfahrens (im Folgenden auch
als Protokoll bezeichnet) zur Steuerung und Automatisierung, über die
Netzwerke verschiedener Medien, einschließlich Kabel, Funk, Mikrowellen
und Stromleitungen, mit dezentralen Slave-Knoten verbunden ist.
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Die
Anordnung arbeitet wie ein virtueller Internetlink (VIL) und antwortet
deshalb auf die Abforderungen von dem Server und den Remotes, um
die Informationen zu replizieren, als ob der Remoteknoten an das Internet
angeschlossen wäre.
Der virtuelle Link kann sowohl zum Lesen der Remote-Informationen
als auch zur Automatisierung des Haushalt und der Sicherheit in
dem Master gespiegelt werden. Die Remotes können auf die Internet-Datenbankinfonnation
durch ein Master-Slave-Exception-Protokoll, das Abforderungen in
Bezug auf Automatisierung, Zählwerterfassung,
Sicherheit, E-Cash-Zahlungen
und Internetadressen unterstützt, einwirken.
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In
einem Ausführungsbeispiel
der Erfindung richtet eine Master-Slave-Abfragenachricht ein Übermittlungsereignis
ein, das verwendet wird, um alle Ausnahmemeldungen, die auf Übertragung
warten, zu terminieren. Das System weist eine Master- und Slave-Architektur zum Initiieren
des Empfangs von sicheren Internetnachrichten von jedem Knoten auf.
Jeder Knoten kann systematisch von dem Server abgefragt werden,
der anschließend
die Daten zwischen den zugehörigen
Datenbank-Datensätzen
und dem Slave-Knoten repliziert. Im Ergebnis dieser Anordnung richtet
das Datenübertragungsprotokoll
einen virtuellen Link zu dem Internet für ferngesteuerte Zählwerterfassung,
Benachrichtigung, Automatisierung, Sicherung, Steuerung und elektronischen
Handel in dem Haushalt oder Unternehmen ein. Zusätzlich ermöglicht das Protokoll, dass über den Server
Nachrichten zu Internetdienstanbietern weitergeleitet werden, um
zu ermöglichen, über die
Link-Verbindung im Internet zu surfen.
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Die
Erfindung ermöglicht
beispielsweise, dass an dem Remoteknoten der Energieverbrauch von
einem Hauptstromversorgungsnetz gemessen wird und für Bezieher
eine angemessene Zahlungen gemäß autorisierten
vorprogrammierten Gebühren
berechnet wird. Ein virtueller Internetlink ermöglicht bidirektionale sichere
E-Cash-Zahlungen, so dass die angeschlossenen Chipkarten oder elektronischen
Zahlungseinrichtungen anerkannte Zahlungen ausgleichen oder gutschreiben
können.
Die automatische Fern-Zählwerterfassung und
das Fernsteuerprotokoll sind zum Kommunizieren zwischen Remoteknoten
und einem onlinebasierten Datenbank-Webserver (zum Beispiel die
Schnittstelle eines öffentlichen
Versorgungsbetriebes) durch Datenbeschaffungseinheiten, die Protokollumwandlung
unterstützen,
bestimmt. Ein Internetbrowser kann die Vorrichtungen in Haushalten
und Unternehmen über
den Server des Versorgungsbetriebes und die Slaveknoten unter Verwendung
des virtuellen Links, der durch dieses beschriebene Verfahren und
Protokoll ermöglicht wird, überwachen
und steuern.
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Kombinierte
Funktion der Übertragungsmedien
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In
einem weiteren Ausführungsbeispiel
dieser Erfindung wird ein Verfahren zum Betreiben einer Fernsteuerung
und eines Überwachungssystems,
das Daten zwischen einem Host-Computer, der am Standort eines Zentralservers
angeordnet ist, und einer Gruppe von Automatisierungsknoten, die
an einem dezentralen Standort angeordnet sind, repliziert. Das Replikationsprotokoll
stellt einen virtuellen Link zwischen dem dezentralen Standort zu
der zentralen Website her und enthält:
- • Einrichtungen
zum Überwachen
der Daten, wie zum Beispiel Verbrauchszählerablesungen des Versorgungsbetriebes,
Sicherheit, Finanzen und Internetabforderungen, und
- • Einrichtungen
zum Verknüpfen
der Daten für
den anschließenden
Zugriff über
das Internet
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Das
System kann mit dem Zentralserver über vorhandene Drahtübertragungssysteme
und drahtlose Übertragungssysteme,
wie zum Beispiel Telefon, Mobiltelefon, Funk, Stromleitungen, Standleitungen,
Einwahlmodemverbindungen und Kabelschnittstellen, kommunizieren.
Das Protokoll kann im Halbduplexmodus über ein einzelnes Übertragungspaar
arbeiten.
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Elektronisches
Abrechnen und Bezahlen
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Ein
weiterer Vorteil des Systems ist, dass das System, sobald die Informationen
bekannt sind, an dem dezentralen Ort ein Gateway zu erweiterten
Verbraucherdiensten, einschließlich
Vorauszahlungssysteme, bereitstellen kann. Beispielsweise könnte das
System von einem Webserver für
ein Energieabrechnungssystem zur Berechnung des Energieverbrauchs
einer gemessenen Vorrichtung in Übereinstimmung
mit einer heruntergeladenen autorisierten Ratenterminierung verwendet
werden. Jede vorbestimmte Ratenterminierung kann verschiedene Zeitdauern
definieren und die Größe des Zahlungsnachlasses
direkt aus einer E-Cash-Zahlung bestimmen. Die Terminierung der
Raten und die Zeitdauern bilden einen Teil des VIL-Protokolls, das
ebenso die Übertragung
des gemessenen Versorgungsbetriebsverbrauchs unterstützt.
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Rückkanal-Webbrowsing
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Ein
weiterer Vorteil der Erfindung ist, dass sie als ein Service-Agent
zur Ausführung
von Abfragen eines Webbrowserklienten, der an einen lokalen PC,
an Digitalempfänger
oder Web-TV-Digitalempfänger
gekoppelt ist, arbeiten kann. Dieses Verfahren des Übertragens
von Simplex-Internetabfragen, hauptsächlich URL-Adressen, ist durch
das Senden von Ausnahmemeldungen in Kombination mit dem Master-Slave-Polling der
Automatisierungs- und/oder Verbrauchszählerwert-Erfassungsinformation
an den Server einzigartig. Der Einweg-Simplex-Betrieb stellt eine
Rückkanal-Fähigkeit
für Bereitsteller
von Versorgungsbetrieben bereit, um interaktive Dienste für ihre Bezieher
zu liefern. Sicherheitsdienste, Gemeindeverwaltungen und Online-Informationsdienstanbieter
werden zusätzlich
zu traditionellen Versorgungsbetrieben für Wasser, Gas, Elektrizität und Telefondienste
als Versorgungsbetriebe betrachtet.
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Mit
dieser Rückkanal-Fähigkeit
werden die Internetadressen von den Haushalten zu Rundfunk-Internetanbietern,
die Webbrowsen aus Fernsehkabeln und Satelliteneinspeisungen unterstützen, gesendet.
Eine Funktion des Protokolls ist das Reversal der high- integrity-gepollten
Daten, die in der Antwortzeit kombiniert mit den Low-Integrity-Abfragen, die die
höchste
Priorität
für die Übertragungsgeschwindigkeit
bekommen, niedrige Priorität
haben. In dieser Art und Weise kann das Protokoll durch URL-Abfragen von Digitalempfängern an
ihren Fernsehdienstanbieter Haushalte mit dem Internet verbinden.
Der Server des Versorgungsbetriebes kann als ein Halbduplexserver
arbeiten, der speziell ausgelegt ist, um Internetabfragen an Rundfunksysteme
weiterzugeben. Mit diesem sehr kleinen zusätzlichen Overhead an der automatisierten
Verbrauchserfassung kann der Versorgungsbetrieb-Dienstleistungsanbieter
Internetdatenabfragen von Beziehern zu einem Rundfunk-Dienstleistungsanbieter,
der Internetdaten zu einem Browser, der auf einem PC oder einem
Fernsehgerät
mit einer Internetadresse betrieben wird, überträgt, weiterleiten.
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Internetsteuerung
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Diese
Erfindung stellt außerdem
ein Verfahren zum Steuern von Vorrichtungen bereit, die an Remoteknoten,
die durch das Internet durch das virtuelle Verknüpfen von Datensätzen in
dem Master-Webserver bereitgestellt werden, angeschlossen sind.
In dieser Anordnung hat jeder Knoten eine virtuelle Internetadresse, die
von der Server-Datenbank
repliziert wird. Der Webserver kann die Fähigkeit haben, durch autorisierte
Anwender geändert
zu werden, obgleich das Internet eine Angebotspalette von verfügbaren kommerziellen
Technologien verwendet. Die Datenbankfelder in den Datensätzen (einschließlich Sicherheits-
und Klimaanlagensteuerung) werden durch das VIL-Protokoll unter
Verwendung eines Master-Slave-Polling-Verfahrens mit Fehlerprüfung, um
Integrität
sicherzustellen, dynamisch mit den Remoteknoten verknüpft (Automatisierungsschnittstellenknoten).
Dies ermöglicht
Bewohnern und anderen Beziehern in dem Haushalt oder in dem Betriebsgebäude, unter
Verwendung des Internets eine Reihe von angeschlossenen Vorrichtungen
einzuschalten.
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Replikation
durch Teilnetzwerke
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Die
Datenkonzentratoren können
eines Typs sein, der dieselben Übertragungsprotokolle
wie die Remoteknoten verwendet. Dies stellt eine Einrichtung bereit,
um Nachrichten durch ein zweites Netzwerk zu einem Zielknoten zu
leiten und den virtuellen Link zwischen dem Server und dem Remoteknoten
noch immer aufrechtzuerhalten. Datenkon zentratoren sind Router,
die verwendet werden, um die Übertragungen
in Systemen mit vielen Slaves zu beschleunigen. Jeder Datenkonzentrator
repliziert die Kommunikation mit einer Gruppe von Slaves durch einen
Kommunikationsport und wirkt durch den zweiten Port als ein großer Slave. Die
Software repliziert dann den zweiten Port, als ob er ein großer Slave
mit erhöhter
Geschwindigkeit wäre.
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Der
Datenkonzentrator oder Replikator kann als ein Protokollumwandler
arbeiten und mit dem Server unter Verwendung eines Kommunikationskanals
mit höherer
Geschwindigkeit unter Verwendung einer Vielzahl von Protokollen
kommunizieren und dennoch das gesamte virtuelle Internetlinkprotokoll
zwischen Master und Slaveknoten aufrechterhalten. Die Datenkonzentratoren
können
mit den Slaves unter Verwendung von Wähltelefonen, Standleitungen,
Mikrowellen, Funk oder Satellitenschnittstellen kommunizieren. Zusätzlich können Weitverkehrsnetze
oder lokale Netze verwendet werden. Eine Funktion zum Speichern
und Weiterleiten ermöglicht
allen Datenkonzentratoren, Nachrichten zueinander zu vermitteln,
wenn direkte Rückübertragung nicht
möglich
ist. Der Datenkonzentrator kann die Nachrichten in beide Richtungen
weitergeben oder vermitteln.
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Senden von
Ausnahmemeldungen
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In
einem weiteren Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Unterstützen der Übertragung
von Ausnahmemeldungen von dem Slaveknoten, wenn eine Abfrage initiiert
wird, bereitgestellt. Wenn eine solche Abfrage erfasst wird, initiiert
die Slaveeinheit eine Sendung an die Mastereinheit und überträgt die Daten.
Um potentielle Kollisionen zu vermeiden wird Zeitsteuerung verwendet,
wobei dafür die
Slaveadressen verwendet werden. Bevor eine Einheit sendet, muss
sie zuerst feststellen, ob irgendeine andere Einheit sendet. Dies
wird durch Feststellung des Breaks in der gepollten Übertragung
erreicht und wenn eine andere Ausnahmeübertragung festgestellt ist,
verzögert
die Einheit, die senden will, bis zum Ende der nächsten gepollten Übertragung,
bevor sie es erneut versucht. Wenn mehrere Slaves zum gleichen Zeitpunkt Übertragung
abfordern, kann ein Lawineneffekt dazu führen, dass unregelmäßiger Betrieb
des Systems und mitunter Systemversagen verursacht werden. Um damit
umzugehen, wird ein Reduzierungsprozess verwendet, so dass, nachdem
alle möglichen
Versuche, die durch die Ausnahmen verursachten Meldungen zu senden,
fehlgeschlagen sind, je der Slave den Versuch des Sendens einstellt
und wartet, bis er durch den Master gepollt wird.
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren für einen virtuellen Link, der
im Folgenden als eLink bezeichnet wird, zum Verbinden von Online-Datenbankensätzen zum
Automatisieren von Vorrichtungen unter Verwendung eines anderen
Typs von Nachrichtenprotokoll mit eingebetteten Internetadressen,
die zu internationalen Standardadressen für Haushalts- und Unternehmensvorrichtungen
referenziert sind. Das neue Protokoll ermöglicht Versorgungsbetrieben
Entlastung über
das Internet, wobei die Versorgungsbetriebe Wasser, Gas, Elektrizität, Telekommunikation,
Sicherheit und das Internet einbeziehen können.
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In
einem bevorzugten Ausführungsbeispiel
der Erfindung wird ein Verfahren zum Verbinden durch einen virtuellen
Link von Online-Datenbankensätzen
mit Automatisierungsvorrichtungen bereitgestellt, das einen anderen
Typ von Nachrichtenprotokoll mit eingebetteten Internetadressen,
die zu internationalen Standardadressen für Haushalts- und Unternehmensvorrichtungen referenziert
sind, verwendet. Die eLink-Protokolle ermöglichen für Versorgungsbetriebe Entlastung über das
Internet. Versorgungsbetriebe können
Wasser, Gas, Elektrizität,
Telekommunikation und das Internet einbeziehen. Der eLink richtet
einen virtuellen Link zu dem Internet zur Verbrauchsmessung, Benachrichtigungen,
Automatisierung, Sicherheit, Steuerung und für den elektronischen Handel
in dem Haushalt oder Unternehmen ein. Zusätzlich können über den eLink Internetabfragenachrichten
an die Internetdienstanbieter weitergeleitet werden. eLink erfasst
Daten von den Sonderzweck-eHub-Automatisierungsschnittstellen in
dem Haushalt. Dies basiert auf eingebetteten Internetprotokollen,
die mit jeder Mikroprozessor-Automatisierungsschnittstelle
(eHub) IP-verbunden sind.
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Am
anderen Ende kann der eLink an eine sichere Webserver-Datenbank
angeschlossen werden. Die Datenbank verwendet IP-erweiterte Adressierung,
um jede Vorrichtung in dem Haushalt in einem Internetadressenraum
abzubilden, und wird verwendet, um Daten des Versorgungsbetriebes
von dezentralen Verbrauchsmessgeräten zu erfassen, wie auch den
Status jeder Vorrichtung für
den Fernzugriff über
das Internet aufrechtzuerhalten.
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Jeder
Haushalt ist durch verschlüsselte
Datensätze
in der Datenbank dargestellt und für jeden teilnehmenden Versorgungsbetrieb
ist der Zugriff auf relevante Felder verfügbar. Dies wird in der 1 dargestellt, in
der die erwünschten
Haushaltsanwendungen oder Versorgungsbetriebe auf einem externen
Server gespiegelt werden. Der eLink stellt für jeden Haushaltseigentümer den
Zugriff auf seine speziellen Messgerät-Lesedaten bereit, die in
der Datenbank erfasst wurden. Ebenso kann der eLink für jeden
Versorgungsbetrieb den Zugriff auf diese speziellen Daten in der
Datenbank bereitstellen. Der eLink stellt folglich sowohl für den Haushaltseigentümer als
auch für
die Versorgungsbetriebe die gemeinsame Nutzung und Überwachung
des Ressourcenverbrauchs des Versorgungsbetriebes bereit.
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Die
Haushaltseigentümer
können
unter Verwendung von eLinks weitere heimbasierte Geschäftabschlüsse und
Zugriffe auf das Internet durchführen.
Insbesondere kann der Haushaltseigentümer Abfragen für Daten,
die über
Kabel oder Satelliten zu dem Fernsehgerät in dem Haushalt zu senden
sind, initiieren. Dies ermöglicht,
dass über
die Infrastruktur des Versorgungsbetriebes Datencasting- und Multicasting-Abfragen
bedient werden können.
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Es
sollte beachtet werden, dass der eHub in dem Haushalt in jedem Bereich
der Haushaltsverwaltung und in Remote-Vorrichtungen einschließlich C-Bus,
X10, CE-Bus, 1-Wre
und weiterer Protokolle, die durch das eHome-verdrahtete Netzwerk
in dem Haushalt multiplexiert werden können, wirksam werden kann.
Der eLink unterstützt
Versorgungsbetriebe bei der Entwicklung von Systemen zur automatischen
Verbrauchszählerablesung
und bei der Entlastung unter Verwendung des Internets. Dies führt zu auf
dem elektronischen Handel der Webserver-Datenbank basierenden Sofortbezahlungs-
oder Vorausbezahlungssystemen.
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Der
eLink ist ein virtueller Link, der Online-Datenbankdatensätze zu der
eHub-Automatisierungsschnittstelle
in dem Haushalt repliziert. Der eLink wird in dem Webserver sowohl
für das
Fernablesen als auch als für
die Haushaltsautomatisierung und die Sicherheit repliziert. Der
mediumunabhängige
eLink-Anschluss tauscht mit dem Haushalt URL-Informationen, Verbrauchsmessungen,
Sicherheit, elektronischen Handel, Überweisungen und Internet-Rückkanal-Abfragen
aus.
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Der
eLink ist ausgelegt, um mit einer Reihe von Haushaltsverwaltungssystemen
und Vorrichtungen zu arbeiten.
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Der
ELink unterstützt
Industriestandards, wie zum beispiel CEBus und Universal Plug and
Play durch Cross-Matching der Standardadressen in der eLink-URL-Nachrichtenstruktur.
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Das
automatische Fern-Verbrauchszählungs-
und Steuerungsprotokoll stellt eine Kommunikation zwischen dem eHub
und dem Online-Datenbank-Webserver (zum Beispiel Gateway eines Versorgungsbetriebes) bereit.
Dies ermöglicht
dem Haushaltseigentümer,
Vorrichtungen im Haushalt über
einen Webbrowser, entweder in dem Haushalt oder aus der Entfernung
durch das Internet, zu überwachen
und zu steuern. Beispiele davon werden in der 5 gezeigt,
in der ein Haushaltseigentümer
auf jedes der Bedienfelder, wie Anwendung, Sicherheit, Umfeld oder
Versorgungsbetriebe, zugreifen kann. Sobald ein bestimmtes Bedienfeld
ausgewählt
ist, wie zum Beispiel das Umfeld in der 6 und Sicherheit
in der 7, kann der Haushaltseigentümer zur Steuerung anderer Systeme
wechseln. In dieser Art und Weise kann der Haushaltseigentümer die Klimaanlage
einschalten und das nächste
Mal, wenn der Server den eHub aktualisiert, wird der Befehl in dem Haushalt
ausgeführt.
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In
der Zukunft ermöglicht
dies jedem Haus, ohne PC in dem Haus, eine äquivalente IP-Adresse aufzuweisen,
da es auf dem Gateway-Server des Versorgungsbetriebes residiert.
Der Remote-eHub-Knoten kann innerhalb des Protokolls eine Abfrage
senden. Mit dieser Rückkanal-Fähigkeit
können
URLs von dem Haushalt an Broadcast-Internetdienstanbieter gesendet werden,
die Webbrowsing vom Fernsehgerät über Kabel-
und Satellitenrundfunkdienste unterstützen. Diese Funktion kann Haushalte
durch URL-Abfragen von eHomes zu ihrem Broadcast-TV-Dienstanbieter
mit dem Internet verbinden. Der Versorgungsbetrieb-Server kann als
ein Halbduplex-Server, der speziell ausgelegt ist, um Internetabfragen
an diese Broadcast-Anbieter weiterzugeben, wirksam sein. Durch Verwendung
eines sehr kleinen zusätzlichen
Overheads an der automatisierten Verbrauchserfassung kann der Versorgungsbetrieb-Dienstleistungsanbieter
Internetdatenabfragen von Beziehern zu einem Rundfunk-Dienstleistungsanbieter,
der Internetdaten zu einem Browser, der auf einem PC oder einem
Fernsehgerät
mit einer Internetadresse betrieben wird, überträgt, weiterleiten.
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Die
Fernsteuerung wird durch das Internet durch das Verknüpfen von
Datensätzen
in dem Gateway-Webserver bereitgestellt. In dieser Anordnung hat
jeder Remoteknoten eine virtuelle Internetadresse, die von der Serverdatenbank
repliziert wird. Der Haushaltsdatensatz in dem Server hat die Fähigkeit,
durch autorisierte Benutzer geändert
zu werden, obwohl das Internet Sicherheitsverfahren des elektronischen
Handels (beispielsweise Namen und Passwort oder digitale Signatur)
verwendet. Die Datenbankfelder in den Datensätzen (einschließlich Sicherheits-
und Klimaanlagensteuerung) werden dynamisch mit der Automatisierungsschnittfläche verknüpft, um
Bewohnern und berechtigten Beziehern zu ermöglichen, eine Reihe von Vorrichtungen
in dem Haushalt unter Verwendung des Internets einzuschalten.
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Die
für den
Haushalt ausgelegte eHub-Bedienungskonsole wird einen Sammelpunkt
des Zugriffs auf Telefon, Wasser, Gas, Elektrizität, Internet
und Sicherheitsdienste bereitstellen.
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Das
eHome kann summierende Zählungen
von Elektrizitäts-,
Wasser- und Gasverbrauchsmessem mit gepulsten oder digitalen Ausgängen, einschließlich des
Schutzes gegen Manipulation an den Eingängen verwalten. Die Schnittstelle
zu vorhandenen Haushaltsautomatisierungssystemen wird durch einen
digitalen I/O und durch serielle Ports, die wahlweise den Anschluss
an einen PC, der das Bereitstellens einer gemeinsam genutzten Modemeinrichtung
in dem Haushalt enthält,
erreicht werden.
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Die
Master-Slave-Pollingnachricht richtet ein Übermittlungsereignis ein, das
verwendet wird, um alle Ausnahmemeldungen, die auf Übertragung
warten, zu terminieren. Das System weist eine Master- und Slave-Architektur
zum Initiieren des Empfangs von sicheren Internetnachrichten von
jedem Knoten auf. Jeder Knoten kann systematisch, auf einer virtuellen
kontinuierlichen oder periodischen Basis, von dem Server gepollt
werden, der anschließend
die Daten zwischen den zugehörigen
Datenbank-Datensätzen
und dem Slaveknoten repliziert. Im Ergebnis dieser Anordnung richtet
das Datenübertragungsprotokoll
für ferngesteuerte Zählwerterfassung,
Benachrichtigung, Automatisierung, Sicherung, Steuerung und elektronischen
Handel in dem Haushalt oder Unternehmen einen virtuellen Link zu
dem Internet ein. Zusätzlich
ermöglicht
das Protokoll, dass über
den Server Nachrichten zu Internetdienstanbietern weitergeleitet
werden, um zu ermöglichen, über die
Link-Verbindung im Internet zu surfen.
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Der
an dem Remoteknoten gemessene Energieverbrauch kann für Bezieher
entsprechend den vorprogrammierten Gebühren E-Cash-Zahlungen abrechnen.
Der virtuelle Internetlink ermöglicht
bidirektionale sichere E-Cash-Zahlungen, so dass die angeschlossenen
Chipkarten oder elektronischen Zahlungseinrichtungen anerkannte
Zahlungen ausgleichen oder gutschreiben können. Die automatische Fern-Verbrauchszählung und
das Fernsteuerprotokoll sind zum Kommunizieren zwischen Remoteknoten
und einem onlinebasierten Datenbank-Webserver (zum Beispiel die
Schnittstelle eines öffentlichen
Versorgungsbetriebes) durch Datenbeschaffungseinheiten, die Protokollumwandlung
unterstützen,
bestimmt. Ein Internetbrowser kann die Vorrichtungen in Haushalten
und Unternehmen über
den Server des Versorgungsbetriebes und die Slaveknoten unter Verwendung
des virtuellen Links, der durch dieses beschriebene Verfahren und
Protokoll ermöglicht wird, überwachen
und steuern.
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Der
Versorgungsbetrieb-Gateway-Server enthält einen Computer, der an das
Internet und den Remoteknoten durch eine Datenkonzentrator-Multiplexeinheit
zum Erzeugen von Befehlen und zum Empfangen von Daten über die Übertragungsleitungen
angeschlossen ist.
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In
jedem Kundenhaushalt ist ein eHub-Automatisierungsschnittstellenknoten
angeordnet. Jeder Automatisierungsschnittstellenknoten ist in der
Lage, selektiv mit einer Vielzahl von Versorgungsbetriebs-Verbrauchsmessgeräten und
angeschlossenen Vorrichtungen zu kommunizieren, um selektiv eine
Vielzahl von Vorrichtungen in dem Kundenhaushalt zum Überwachen
des Status einer Vielzahl von externen Kontakten und zum selektiven
Bereitstellen einer Vielzahl von Alarmmeldungen und Nachrichten
für den
Kunden zu treiben. Jeder Knoten enthält einen Empfänger zum
Empfangen von Befehlen von dem Server über eine Vielzahl von Übertragungsleitungen
wie auch einen Sender zum Senden von Antwortnachrichten an den Server über dieselbe Übertragungsleitung.
Um die Durchschaltfähigkeit
zu erhöhen,
ermöglicht
das System die Priorität
für Abfragen
von Internetadressen über
Befehle zum Verbrauchszählerablesen
oder Sicherheitsübertragungen.
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Die
vorliegende Erfindung stellt als Background-Aktivität ein System
zur fernautomatischen Ablesung des Verbrauchsmessgeräts, der
Steuerung und der Sicherheit bereit. Sie kann des Weiteren unter
Verwendung einer Reihe von Verfahren des elektronischen Handels,
die durch den Verbraucher und den Versorgungsbetrieb akzeptiert
sind, ein automatisches Bezahlungssystem mit Sicherheitsverschlüsselung
für den
Versorgungsbetrieb für
die Bezahlung der Messzählerablesung
eines verbrauchten Guts bereitstellen. Darüber hinaus kann sie des Weiteren
ein System der fernautomatischen Ablesung des Verbrauchsmessgeräts, der
Steuerung und der Kundenalarmwarnung bereitstellen, das Steuerungen
zur verbesserten Energietechnik von Versorgungsbetriebsdiensten
durch Kundenanwendung und Fehlerberichte, wie auch das Sicherstellen,
dass Einspeisungen, die autorisiert wurden, um durch das System
abgeschaltet zu werden, wieder erneut eingeschaltet werden, inkorporiert.
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Darüber hinaus
kann die Erfindung einen mit Kundenereignisabfragen verketteten
Master-Slave-Befehl und eine Master-Slave-Nachricht bereitstellen,
wodurch der Datendurchgang für
Internetabfragen verbessert wird. Des Weiteren kann die Erfindung
ein System zur fernautomatischen Ablesung des Verbrauchsmessgeräts, der
Steuerung und der Sicherheit bereitstellen, das gepollte Nachrichtenformate
inkorporiert, um hohe Integrität
der Kundenabrechnungsinformationen, des Sicherheitssystembetriebs
und der elektronischen Geldüberweisungen
zu der Serverdatenbank bereitzustellen.
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Der
eLink ist ein einzigartiges IP-basiertes Protokoll für die Haushaltsautomatisierung
unter Verwendung von Stromleitungen, Telefondrähten und drahtlosen Funkmedien.
In diesem Schema hat jeder Haushalt eine IP-Adresse auf einer Serverdatenbank
mit Versorgungsbetriebsfeldern (einschließlich Sicherheits- und Klimaanlagensteuerung)
die dynamisch mit der im Haushalt eingebetteten Steuerung verknüpft ist (eHub-Automatisierungsschnittstellenknoten)
unter Verwendung eines Master-Slave-Pollings mit Interet-IP-eingebettetem
Protokoll. Die IP-Adressen können
von dem Haushalt gesendet werden, um das Internet-Webbrowsen zu
unterstützen.
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Dieses
eLink-Protokoll würde
auf einer Reihe von Hardware betrieben werden, einschließlich des eHubs
in dem Haushalt, in dem es an Beleuchtung, Umfeld und Unterhaltungsnetzwerke
angeschlossen werden kann. E-Cash-Zahlungssteuerungen können in
beide Richtungen gesendet werden und das Protokoll ist für industrielle
Telemetrieanwendungen geeignet.
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Das
Haushaltsverwaltungssystem enthält
eine Versorgungsbetriebsabrechnung und Steuerung über das
Internet.
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Jeder
Haushalt hat eine äquivalente
TCP/IP-Adresse wie eine Straßenadresse
und Querverweise auf die Telefonnummer. Das Protokoll enthält sicheren
und autorisierten Zugriff auf Standards, die für den elektronischen Handel
akzeptiert sind. Das eLink-Protokoll
ist ein effizientes Kommunikationsschema um einen virituellen Link
zum Anschließen
an einen Datensatz in der Datenbank einer Anzahl von Diensten in
dem Haushalt bereitzustellen.
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Die
eingebettete Steuertechnologie in der Automatisierungsschnittstelle
stellt ein lokales Netzwerk (LAN) im Haushalt bereit, das die Haushaltsanwendungen
und Dienste, die zusätzlich
zu dem virtuellen Link zu dem Verbraucherbetrieb-Gateway-Server
mehrere Protokolle implementiert. Jeder Haushalt hat einen Digitalempfänger oder
einen PC als ein Endgerät
zum Verbinden der Automatisierungsschnittstelle über eine Schnittstelle mit
den Haupthaushaltsanwendungen und Verbrauchern. Der eLink ermöglicht der
Telemetrie, über
Radio, Landleitung-Stromleitungen, Standleitungen, die Links von
Einwählmodems
und Kabelschnittstellen, wie zum Beispiel RS232, RS422 und RS485,
zu arbeiten. Über
externe Umwandler ist es außerdem
möglich,
Einheiten durch einen Lichtwellenleiter zu verknüpfen.
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Der
eLink kann für
SCADA-Systeme (Supervisory control und data acquisition systems)
verwendet werden, wobei sich SCADA auf das Kombinieren des Gebiets
der Telemetrie mit der Datenbeschaffung bezieht und die Datenerfassung,
deren Rückübertragung
zu einer zentralen Stelle, das Ausführen von allen erforderlichen
Analysen und die Steuerung und das anschließende Anzeigen dieser Daten
auf einer Anzahl von Benutzerbildschirmen umfasst.
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Der
Server als Master tätigt
eine reguläre
wiederholte Abfrage für
Daten in Reihenfolge an jeden Slave (eHub), schreibt die Daten in
jede Einheit und ruft die Daten der Einheit in Beantwortung ab.
Dies ist ein Halbduplex-Protokoll, in dem der Slave nur auf eine
Ab frage des Masters antwortet. Jede Slaveeinheit hat ihre unikale
Adresse oder Identifikationsnummer, die auf IP-Unteradressen basiert,
um diese Funktion richtig zu ermöglichen.
Wenn der Slave nicht innerhalb einer bestimmten Zeit antwortet,
wird der Master einen neuen Versuch unternehmen (bis zu einer konfigurierbaren
Anzahl von Neuversuchen) und setzt dann das Polling der weiteren
Einheiten in dem System fort. Es ist möglich, diese Einheit auf einigen
Rückübertragungen
erneut zu versuchen, bevor sie als fehlgeschlagener Link markiert
wird, wonach der Master diese nur einmal in jeder Pollperiode pollen
wird, um zu ermöglichen,
dass ein wiederhergestellter Link festgestellt wird.
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Um
einige der folgenden Nachteile in einem gepollten System zu überwinden,
kann der eLink Submaster-Netzwerke verwenden, so dass mehrere kleine
schnelle Nachrichten vorhanden sind, die durch den Servermaster
zwischen den gepollten Nachrichten empfangen werden können.
- • Normalerweise
können
die Interrupt-Typ-Abfragen von einem Slave, der sofortiges Handeln
abfragt, nicht innerhalb des Master-Slave-Protokolls behandelt werden.
- • Systeme
die leicht mit kleinsten Datenänderungen
von einem Slave geladen werden, sind ziemlich ineffizient und unnötigerweise
langsam.
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Der
eLink unterstützt
Report By Exception während
der Slave seine eigenen Eingaben für eine Abfrage von Internetdaten überwacht.
Wenn eine solche Abfrage festgestellt wird, initiiert die Slave-Einheit
eine Übertragung
zu dem Master und überträgt diese
Daten. Zeitsteuerung verwendet, wobei dafür die Slaveadressen verwendet
werden. Bevor eine Einheit sendet, muss sie zuerst feststellen,
ob irgendeine andere Einheit sendet. Dies wird durch Feststellung
des Breaks in der gepollten Übertragung
erreicht und wenn eine andere Ausnahmeübertragung festgestellt ist,
verzögert
die Einheit, die senden will, bis zum Ende der nächsten gepollten Übertragung,
bevor sie es erneut versucht. Wenn mehrere Slaves zum gleichen Zeitpunkt Übertragung abfordern,
kann ein Lawineneffekt dazu führen,
dass unregelmäßiger Betrieb
des Systems und mitunter Systemversagen verursacht werden. Um damit
umzugehen, wird ein Reduzierungsprozess verwendet, so dass, nachdem
alle möglichen
Versuche, die durch die Ausnahmen verursachten Mel dungen zu senden,
fehlgeschlagen sind, jeder Slave den Versuch des Sendens einstellt
und wartet, bis er durch den Master gepollt wird.
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Die
Vorteile davon sind:
- • Es verringert das unnötige Übertragen
von Daten zu jedem bestimmten Zeitpunkt, wie bei gepollten Systemen.
- • URL-Abfragen
werden schnell festgestellt.
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Den
Slaveknoten auf dem Internetserver, der der Master für das Netzwerk
ist, werden Internetadressen zugewiesen. Jeder Host-Gateway-Server
muss seine eigene Internetadresse haben und Unteradressen für jeden
Slaveknoten unterstützen.
Normalerweise wird für
die Adressenauflösung
und das Speichern der mit jedem Slave ausgetauschten Informationen
eine Datenbank verwendet. Sie sollte außerdem Internetadressen in
Ethernetadressen mit WAN und LAN translatieren, falls erforderlich.
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Der
eLink wird über
eine Vielzahl von Netzwerkmedien betrieben: IEEE 802.3 (Ethernet)
und 802.5 (Tokenring) LANs, X.25-Leitungen, Satellitenlinks und
serielle Leitungen. Für
viele dieser Netzwerke sind Standardkapselungen für eLink-Pakete
definiert. Serielles Leitungs-eLink wird für serielle Master-Slave-Anschlüsse, die
verdrahtete und drahtlose Medien verwenden, verwendet.
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Der
eLink definiert eine Sequenz von Zeichen, die Datenpakete auf einer
seriellen Leitung einrahmen. Dadurch werden Adressierung, Pakettypinformation,
Fehlererfassung/Korrektur und Kompressionsmechanismen bereitgestellt.
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Der
eLink wird für
Automatisierungsanwendungen verwendet. Er unterstützt URL-Abfragen, um Haushalte
durch einen sicheren Webserver mit dem Internet zu verbinden. Der
Versorgungsbetrieb-Server kann als ein Halbduplex-Server arbeiten,
der speziell ausgelegt ist, um Internetabfragen zu Rundfunksystemen
weiterzugeben. Mit etwas mehr Overhead kann ein Versorgungsbetrieb-Server
Datenabfragen an einen Rundfunkdienstanbieter, der die Internetdaten
zu einem Browser, der auf einem PC oder Fernsehgerät mit einer
Internetadresse betrieben wird, übertragen
kann, weiterleiten.
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eLink-Drahtkabel
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Periphere Überwachungsvorrichtungen,
wie zum Beispiel Bewegungsmelder, wurden traditionell an einen Host
durch ein vieradriges Kabel angeschlossen. Die Einführung von
Billigkameras und der Bildbearbeitungsfähigkeiten der eHomes bedeuten,
dass die Videoüberwachung
zunehmend genutzt werden wird. Der eLink verwendet ein achtadriges
Kabel, Klasse 5, mit RJ45-Stecker und Buchsen, um periphere Geräte an die eHub-Remoteknoten anzuschließen.
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Um
Herstellern von Peripheriegeräten
zu ermöglichen,
sicherzustellen, dass ihre Produkte mit dem eHome kompatibel sind
und direkt an die eHub-Knoten angeschlossen werden können, wird
das folgende Verdrahtungsprotokoll, durch die Verwendung jeder Farbe
in der zugewiesenen Reihenfolge definiert, durch die folgende Tabelle
bestimmt.
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In
dieser Art und Weise stellt die vorliegende Erfindung außerdem eine
Master-Verdrahtungs-Schlüsselkonfiguration
für mehrere
Verwendungen von Kabeln verschiedener Klassen dar, wie durch die
eLink-Verdrahtungsprotokolldefinition, die mit unikalen Nummern
für jede
Vorrichtung auf Pin 3 kombiniert ist, bestimmt.
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Eingebettete URL-Adressen
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Der
eLink verwendet ein eingebettetes IP-Protokoll mit 128-Bit-Addressierung,
das ein erweitertes Adressierungsschema, das Unteradressierung involviert,
ermöglicht.
Der e-Link verwendet
die 128-Bit-Addressen wie folgt:
| Anzahl
der Bytes | Beschreibung |
| 0–3 | Standard
IP-Adressen |
| 4–7 | Kunden-ID,
10-stellige Telefonnummer, beispielsweise in binär |
| 8–11 | Bit – quer verwiesen
zu Tabellen zum Kontaktieren der ID, CEBus Nummer, X10-Adresse,
Status, Aktivieren und Befehl |
| 12–15 | Operator-
als ein Wert gesetzt, Giving und Ein/Aus-Zustand und Werte, beispielsweise
Temperaturablesungen und Verbrauchsmessgerätablesungen |
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Die
128-Bit-Adressenstruktur des eHomes umfasst eine Hauptadresse und
drei Unteradressen. Jede Adresse hat für den Webbrowser eine spezielle
Signifikanz:
Ein virtueller Link wird von der Datenbank zu
der Vorrichtung erzeugt. Die eLink-Vorrichtungen könnten jede oder alle der folgenden
sein:
- • Überwachungskamera
- • Klimaanlage,
Heizungseinheiten, Lichtanlagen und andere angeschlossene Vorrichtungen
- • Verbrauchsmengenzähler für Elektrizität, Gas,
Wasser und recyceltes Wasser
- • Energieverwaltungssteuerung.
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Die
Datenbank selbst ist auf einem sicheren Webserver gespeichert und
der Zugriff erfolgt durch eine Website. Die kontinuierlich laufende
Anwendung (1) tastet die Datenbank ab und sucht nach jedweden Aktualisierungen,
Modifikationen, neuen oder gelöschten
Einträgen
usw.
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Wenn
ein Klient wünscht,
auf seinen Haushalt durch die Website zuzugreifen, wird von der
Anwendung eine Nachricht (2) an das an den Webserver angeschlossene
Modem gesendet. Diese Nachricht kann in der folgenden Form sein:
- • eine
sicher eLink-Nachricht über
E-Mail
- • eine
Einwahlverbindung über
Modem unter Verwendung von TCP/IP
- • eine
Internetdirektverbindung unter Verwendung von TCP/IP (d. h. nicht
durch E-Mail)
- • eine
andere Form, wie zum Beispiel durch Funk oder Stromleitungen.
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Jeder
Haushalt, der ein eHome installiert hat, verwendet ein Modem, das
durch das Sicherheitssystem verbunden ist. Die Nachricht wird durch
dieses Modem empfangen, das sie über
den CEBus oder andere Übertragungsmedien
zu den an den eHub angeschlossenen Vorrichtungen sendet.
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Wenn
ein eHub außerdem
an einen Computer angeschlossen ist, empfängt dieser die Nachricht und initiiert
die entsprechenden Aktivitäten
der Vorrichtungen in dem Haushalt. Die Nachricht enthält Informationen zum
Durchführen
von Funktionen oder Sammelinformation für diese Vorrichtungen in dem
Haushalt. Diese umfassen:
- • Überwachungskamerabilder
- • Einschalten/Ausschalten
von Vorrichtungen
- • Ablesen
von Verbrauchsmessgeräten
- • Ablesen
der Energiesteuerung und Änderung
des Einstellungsmodus
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Internetprotokoll V6
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Die
vorliegende Erfindung ist insbesondere dienlich, wenn das neue Internetprotokoll,
Version 6 (IPv6) zum Standard gemacht wird. IPv6 wird als ein einfaches,
vorwärtskompatibles
Upgrade der vorhandenen Version von IP betrachtet. Dieses Upgrade
ist außerdem
beabsichtigt, um alle Schwachstellen, die IPv4 derzeit aufweist,
einschließlich
des Mangels an verfügbaren
IP-Adressen, der Unfähigkeit, zeitempfindlichen
Verkehr aufzunehmen, und seines Mangels an Netzwerkschichtsicherheit,
zu beseitigen.
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Die
nächste
Generation von IP, üblicherweise
als IPng bekannt, jedoch richtiger als IPv6 bezeichnet, bietet ein
erheblich erweitertes Adressensystem, um die kontinuierliche Erweiterung
des Internets zu unterstützen,
und eine verbesserte Fähigkeit
Routes im großen
Maßstab
zu aggregieren.
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IPv6
unterstützt
außerdem
zahlreiche andere Merkmale, wie beispielsweise Echtzeit-Audio oder -Video,
Host-Mobilität,
End-zu-End-Sicherheit, durch Netzwerkschichtverschlüsselung
und Authentifizierung, wie auch Auto-Konfiguration und Auto-Neukonfiguration.
Es wird erwartet, dass diese Dienste starken Anreiz zur Abwanderung
bieten, sobald IPv6-komptible Produkte erhältlich sein werden. Viele dieser
Funktionen werden noch zusätzliche
Standardisierung erfordern. Deshalb wäre es voreilig, diese in großer Länge zu erklären.
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Der
eine Aspekt von IPv6, der erklärt
werden kann und sollte ist die Adressierung. IPv4s 32-Bit-Adressenlänge gab
dem Protokoll eine theoretische Kapazität, um 2nd bis
32nd Leistung oder über 4 Milliarden Vorrichtungen
zu adressieren. Ineffiziente Teilnetzmaskierungstechniken und andere
verheerende Praktiken haben diese Ressource verschwendet.
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IVp6
verwendet eine 128-Bit-Adresse und ist theoretisch zum 2fachen bis
96fachen der Leistung mal der Größe des IPv4-Adressenraums
in der Lage. Dies sind 340 282 366 920 938 463 374 607 431 211 456 mathematisch
mögliche
Adressen. Gegenwärtig
sind nur ungefähr
15 Prozent dieses potenziellen Adressenraums zugewiesen. Der Rest
ist für
zukünftige
Verwendung reserviert und enthält
die Kapazität
für eLink-Nachrichten
durch direktes Mapping von Vorrichtungen im Haushalt.
