用于住宅和监护环境、办公室等的数字通讯系统的制作方法

专利名称：用于住宅和监护环境、办公室等的数字通讯系统的制作方法
用于住宅和监护环境、办公室等的数字通讯系统
[技术领域
本发明涉及一种数字通讯系统，该系统特别设计成代替住宅、监护环境、办公 室等之中的信号分布系统，其目的在于免于装配不同的语音、视频、门禁对讲机、 互联网、有线广播音乐以及警报业务网络，包括供暖和空气调节系统以及不同电气 设备的启动。
本发明的目的在于提供一种可代替上述的网络并且将这些网络合并在单一网络 中的多功能系统，该系统简单可靠、容易改装、可回收再用，而且实现费用低廉以 及安装简便。
[背景技术l
目前，通讯网络己广泛使用，我们可将通讯网络主要分为两大类分支网络和
环形网络。
然而，即使环形网络在连线失败的情况下仍然可以保持终端之间的网络功能， 这类拓扑由于其本身的原因通常比分支网络更加困难，其要求在所有终端之间闭合 连线以形成网络。
另一方面，现有用于住宅和监护环境、办公室等的通讯网络都设计成将两种或 多种服务综合起来，诸如电话业务、有线广播音乐、数据传输等，以致使它们的设 计通常都是为此目的而度身定制的，这就意味着造价昂贵，而且在需要新服务或扩 展网络的情况下很难修改和/或更新。
[发明内容I
本发明用于住宅、办公室和类似环境的通讯系统可针对上述的问题提供全面且 满意的解决方案。该通讯系统向每一终端提供利用内外语音流量、有线广播音乐、 警报系统和用于管理供暖和空气调节系统的温度传感器的单一安装，并且包括对与 终端和视频信号传输相关的不同装置的遥控，是一种任意加密和任意使用信息压縮 程序的通讯系统。具体地说，本发明的系统基于一种多终端布置，这些终端互相连接形成一种具 有两种数据总线的数字网络，即读出总线和写入总线，借助于一种具有混合连接拓 扑的差速传动系统，把双总线与环形网络拓扑归集在一起。
因此，位于开环处的第一终端负责产生空帧，然后这些帧由写入总线转送，以 致使帧在其通过写入总线时由各终端填入，所述的终端包括第一终端。当帧通过整 条写入总线并到达网络末端的终端时，该最后终端自身配置成闭合的环形布置，以 便写入总线的输出与读出总线的输入连接。该点是读出总线的起始点，并且帧通过 读出这些帧所要求的信息的终端，因而能够使不同终端之间接通。
所以，每一终端可以更新这些由写入总线传输的帧中测定的帧域，并还可以读 出这些由读出总线传输的帧上的任何帧域。
当帧再次到达第一终端(或负责产生这些帧的终端)末端的开口时，会被丢掉。
因此，本发明可实现一种特别强健的结构，因为如果出现任何的连线中断，两 个独立运作的网络将会自动设立而继续运作，使在所述过程中参与的不同终端间的 数据能够传输，以致使没有从写入总线接收帧的终端将自身配置成第一终端，以产 生空帧，同时没有通过读出总线接收帧的终端将其写入总线的输出与读出总线的输 入连接时，该终端在拓扑中自身配置成最后终端。
取决于使用的差速信号传输，读出和写入总线可由一对电缆构成。这种信号传 输使要求传输的功率减到最小，而增加对噪音的免疫力，同时可减低配线幅射的水 平。
每一终端通过一条非屏蔽双绞线(UTP)电缆与另一终端(即下一终端或前一终端) 连接，该UTP电缆包含四条双绞线，以便一对绞线用作写入总线而另一对用作读出 总线，剩余空闲的两对双绞线可用作系统可能的扩展，诸如进入互联网、任何相关 终端的视频输入/输出，以及可简化其结构和减低其成本的网络连接的跨接。除UTP 电缆之外，还可使用四芯电话电缆。该系统可以设置成临时复用写入和读出总线， 因而只需要一条双绞线使终端互相连接。在这种情况下，双线电话电缆通常用作连 接终端。最后，终端可用塑料或玻璃的光导纤维互相连接，通过无线网络或电网， 调整用于在各种情况下终端间联网过程的可用宽带服务。
通过所述读出和写入总线传输送的帧是这样构成的这些帧被划分成帧头、控 制域以及用于音乐、语音、图像和数据的不同传输通道，取决于所用的电缆带宽， 以致控制域由发射设备的信息和相应的控制信息构成，其中包括各类型的控制信息、信息接收者和任何现有警报的状况。
因此，当终端在相应的帧中检测出其标识号时，就可知道该帧的控制域专用于 该终端，并该终端负责以相应的信息填入该帧。
该系统的实施遵循一种模块方法，如上所述，通过将附加卡连到基础终端而获 得所有的功能。每一基础终端由PLD卡(可编程逻辑器件)构成，该卡包含可编程逻 辑器件、主卡和界面卡。当需要更多的音乐和/或视频通道时，可以连接扩展卡；以 及当系统需要这些功能时，还可以连接遥控和警报卡。
PLD卡包含通过一系列相关的连接器负责管理和监督所有其它卡操作的可编程 逻辑器件，使得能沟通过PC连接端口或存储卡对PLD卡编程。
本发明的主卡旨在向任何类型的网络提供基本功能，提供在听不同通道的同时 保留有线广播音乐通道的容量，主卡还可执行语音通讯、读出温度以及提供日历时 钟的功能。为此，该卡基本上具有两个模拟/数字(A/D)和数字/模拟(D/A)音频转换器 以及处理这些信号所需要的模拟电路，所述的转换器用于音乐和语音通道的模数转 换和数模转换。此外，该卡并入了能够使上述模块连接的接入电路和连接器。
同样地，主卡包括两个用于提供小时/日历信息以及终端室温的集成电路，加入 具有充电系统的电池，以防止小时信息的流失。
利用用户可以浏览的菜单系统，用户界面卡可用于配置装置的不同选项，以配 置不同的音乐或图像通道、传输或接收信息、拨打电话，同时管理传感器和警报器、 遥控、R历或温度情况。因此，该卡除了具有一系列可向用户通知不同状况的蜂鸣 器之外，还具有显示器和键盘。
该界面卡可任意地包括通过所述网络传输控制数据的射频和/或红外传输/接收 器，以及通过终端设立直接的语音通讯所需要的装置。这些功能也可以通过将传统 电话终端连接至用户卡来实现。
同样地，由一个或多个用来扩展不同A/D和D/A转换器的卡可以补充所述模块， 诸如主卡的那些扩展卡及其相应的音频适应级，以便增加有线广播音乐通道的数量。 此外，在所述的扩展卡或一独立卡中可设立一系列与其适应级相应的转换器，以便 能够输入和输出不同的视频通道、电话线、连接至互联网或门禁对讲线。
所述结构可由遥控和警报卡来补充，负责连接不同的警报传感器(如火警、入侵 或水警传感器)，接收来自连接至所述卡的传感器的，使得能够通过与该卡相关的继 电器来遥控或启动一系列装置。取决于可编程逻辑器件的程序，通过网络传输的讯息可以任意地加密和压缩。 因此，本发明可实现一种基于模块的通讯系统，其中模块可以互相连接以加入 多项功能且减少成本，并且还可以以如上所述的扩展卡轻而易举地扩展。
[


I
依照本发明较佳的实施例并参照附图，以便对说明书提供更多的信息和更好地 理解本发明的特征。这组附图具有说明性和非限制性性质，其中
图l所示为本发明用于住宅和监护环境、办公室等的数字通讯系统的连接结构的 示意图，所述连接结构用于在具有UTP电缆的终端间互相连接；
图2所示为图1所示系统的可能配置的第二实施例的示意图；以及
图3所示为在模块或终端中参与或可以参与的不同器件的示意图。
I具体实施方法
依照附图，可以看到在本发明的通讯系统中含有多个不同的模块(i)、 (r)、
(ln)...，这些模块通过两种总线互相连接，即读出总线和写入总线。这些总线借助于 差速传输系统彼此接通，能够对噪音的产生更大的免疫力，因而可以减少该传输所 需要的功率，同时减低电磁幅射的水平。
读出总线(2)和写入总线(3)合成单一的UTP数据传输电缆(4)，其中包含四条非屏 蔽的双绞线，只需要用一对绞线分别设立所述的读出总线(2)和写入总线(3)，以使模 块间能够形成不同的连接配置，本说明书稍后再作解释。
在任何情形中，网络的第一终端(l)配置成一种开环式布置，并且负责产生空帧， 如图I所示的那样，再由写入总线(3)传送。除了帧头和控制域以外，这些帧的帧域是 空的(稍后再作解释)，以致当帧通过写入总线(3)时，它们由终端或模块(l)、 (r)、 (ln) 填入， 一旦帧通过了写入总线且被各终端填满，帧就到达网络末端(1，，也就是闭环 处，而且所述终端(r)被配置成使写入总线(3)的输出与读出总线(2)的输入连接。在该 点之后，帧将移动通过读出这些帧所需信息的不同终端，而使终端间能够通讯。因 此，每一终端可以更新通过写入总线的帧的已测定的帧域。 一旦帧到达拓扑的开环 末端，也就是负责产生帧的第一终端，帧将会被丢掉。
如上所述，该配置是非常稳健的，以致万一出现连线失败，在此将会被分为两 个网络，以便继续独立的运作。在这种情况下，没有通过读出总线(2)接收帧的终端将会使该终端写入总线(3)的输出与该终端读出总线(2)的输入连接，将其自身自行配 制为闭环式拓扑的最后一个终端。
在每一用作通讯基本功能的UTP连接电缆(4)中，仅需使用四条可用电缆中的两 条双绞线，以便使其它两条电缆空闲出来，并且可以用来扩展系统的容量，例如与 互联网的连接、附加的视频通道，或者如图2的实施例所示，与设立在墙壁连接箱(6)
内的连接器(5)连接，使用与模块(i) 、 (r)、 ... (r)所用连接器相同的连接器用于连
接UTP电缆(4)，籍此将需要一条单电缆(4')从连接箱下行通往设备。所述的电缆(4')
使用两条双绞线来设立与模块(i)的通讯，使用其它两对双绞线与下一模块(r)通讯。
通过所述读出总线(2)和写入总线(3)传输的帧是这样构成的这些帧被划分成帧 头、控制域以及用于音乐、语音、图像和数据的不同传输通道，取决于所用的电缆 和系统的宽带，以致控制域由发射设备的信息和相应的控制信息构成。
因此，当终端(i) 、 (r)、 ...(1"在相应的帧中检测出其标识号时，就可知道该帧
的控制域专用于该终端，并且该终端负责以相应的信息填入该帧。
终端或模块(l) 、 (r)、 ... (1")由PLD卡(7)、主卡(8)以及用户界面卡(9)构成，如 图3所示，还具有遥控和警报卡(10)以及一或多个扩展卡(11)。
PLD卡(7)包含负责管理和监督所有其它卡操作的可编程逻辑器件。所述卡包含 用PC编写卡程序的端口(12)和用内存编写卡程序的槽。此外，该卡还包括振荡器、使 系统初始化的按键、启动卡和其它外置卡的调节系统、以及一组能连接其它器件当 中其它卡的连接器(13)。
主卡(8)加入两个A/D和D/A音频转换器(14)和(15)，负责音乐和语音通道的模数 转换和数模转换。同样地，该卡包括在音频信号到达转换器输入端(M)、 (15)之前处 理该信号所需的模拟电路，以及在转换器输出端处理音频信号的模拟电路。在音乐 通道的情况下，音频输出电路具有包括在同一终端内的双输出，即一供给任何放大 器线输入的线输出和一用作直接供给扬声器的放大信号。同样地，音频通道也具有 双输出，其中一输出用于电话的接收器，而另一输出用于免提系统。
此外，主卡(8)包括用于连接模块的UTP电缆(4)的连接器(5),以及与模块相关的 相应驱动器(16)。
主卡(8)包括两个分别提供小时/日历信息以及温度读数的集成电路(17)和(18)，其 具有带充电系统的镉镍电池，以防止小时信息的丢失。
该卡设计成可以避免电磁干扰的影响，将过滤电缆输出和输入的铁氧体与大地平面结合，因而可减少部件之间的距离，以避免幅射和存在的干扰，同时加入检测 点来监控可编程逻辑器件(7)的所有通讯连线。
用户界面卡(9)包括显示器(19)和键盘(20)，以及一系列的蜂鸣器(21)，所述的用 户界面卡允许用户配置不同的系统选项和接收不同状况的通知。系统具有一系列用 户可以浏览的菜单来配置传输或接收的不同音乐和/或视频通道、拨打电话、来电等 候、呼叫接听、呼叫转发、执行门禁对讲功能、外线电话以及连接互联网等。
用户界面卡(9)还可包括用于通过所述网络传输控制数据的射频(22)和域红夕卜(23) 发送器/接收器，以及通过终端直接设立语音通讯所需的装置。该功能可通过将传统 的电话终端连接至用户卡来实现。
所述的结构可任意地具有遥控和警报卡(IO)，其具有用于连接各种警报传感器 (例如火警、入侵或水警传感器)的端口(24、以及启动遥控警报装置的端口(25)和 启动外载荷的端口(26)。提供隔离的光耦合器通过继电器用于启动电力负荷，以防止 对可编程逻辑器件的任何损害。
该遥控和警报卡(10)为每一传感器加入一输入级，以便市场现有的不同种类的传 感器均可适用于该系统，以能够利用检测点检测所有与带有可编程逻辑器件共享的 信号°
模块或终端(i)、 (r)、 (r)可任意地包括一或多个扩展卡(ii)，该扩展卡具有一
系列与主卡(8)的转换器相似的A/D、 D/A转换器(27)及相应的音频适应级，按照扩展 有线音乐通道的数目的要求。同样地，在所述扩展卡(ll)或其它独立扩展卡中可设立 一系列的转换器(28)、 (29)、 (30)、 (31)，以及这些卡相应的适应级，以便能够输入和 输出不同的视频通道、电话线以及连接互联网或门禁对讲线。
因此，音频、视频等信号可通过任何终端(l)、 (r)、 (l")供给，并能够从任何网 络的终端选择所述的信号。
权利要求
1. 一种用于住宅、监护环境、办公室等的数字通讯系统，所述的系统指定在单一网络中结合不同的通讯服务，诸如语音、视频、警报控制、门禁对讲机和互联网流量以及供暖和空气调节系统的控制服务和不同电气设备的启动，通过一组互相连接形成网络的模块或终端构成，其特征在于，终端(1)、(1’)…(1n)通过具有读出总线(2)和写入总线(3)的数据传输电缆互相连接，所述数据传输电缆诸如用于不同传输的UTP电缆(4)，其中每一模块具有至少一个PLD卡(7)和一用户界面卡(9)，所述的PLD卡包含用于管理一系列与所述卡相关的卡的可编程逻辑器件，在主卡(8)上以两个A/D、D/A音频转换器(14)和(15)以及相关的电路和用于互相连接终端或模块和前述物理装置(UTP、电话线、光纤、无线装置、电网)的连接器(5)实现这些卡，所述的用户界面卡(9)包括显示器(19)和键盘(20)以及一系列的蜂鸣器(21)，所述的用户界面卡允许用户配置不同的系统选项，接收各种状况和条件的信息；另外所述的模块任意地包括一或多个不同的扩展卡(11-11’)和一遥控和警报卡(10)，所述的扩展卡可与所述的PLD卡(7)联合用于音频、视频、互联网、电话线或门禁对讲线信号的输入或输出，所述的遥控和警报卡用于启动外载荷、警报和收集来自传感器的信号。
2. 如权利要求l所述的用于住宅、监护环境、办公室等的数字通讯系统，其特 征在于，所述的PLD卡(7)加入以PC编写卡程序的端口(12)和以存储器编写卡程序的 槽、以及一调节系统，所述调节系统通过一系列的连接器(13)启动卡和与其相关的不同的卡。
3. 如上述任何一项权利要求所述的用于住宅、监护环境、办公室等的数字通讯 系统，其特征在于，所述的主卡(8)加入在音频信号到达两个转换器(14)、 (15)的输入 端之前处理所述音频信号的模拟电路，以及处理输出信号的模拟电路，所述模拟电 路还设立语音通道和具有双输出音乐通道的音乐通道，即供给放大器线输入的线输 出以及供给扬声器的放大输出，同时语音通道具有一条用于电话接收器的输出和另 一条用于免提系统的输出，所述的主卡(8)还加入两个分别提供小时/B历信息以及温 度等级信息的集成电路(17)和(18)，利用充电系统以防止小时信息的流失，并且所述的主卡包括能够使所述不同的物理装置(UTP、电话线、光纤、无线装置、电网)与终 端互相连接的所述卡电路和连接器。
4. 如上述任何一项权利要求所述的用于住宅、监护环境、办公室等的数字通讯 系统，其特征在于，所述用户界面卡(9)可包括射频(22)和/或红外(23)发送器/接收器， 用于通过终端网络(i)、 (r)...(r)传输控制数据，同时使得能够控制来自电话装置的 任务，所述电话装置包括通过终端直接设立语音通讯的媒体或装置。
5. 如上述任何一项权利要求用于住宅、监护环境、办公室等的数字通讯系统， 其特征在于，所述的扩展卡(11-U')包含一系列的A/D、 D/A转换器(27)和/或一系列 的转换器(28)、 (29)、 (30)、 (31)，所述的A/D、 D/A转换器(27)与主卡(8)中所用的A/D、 D/A转换器相似，用于利用它们相应的音频适应级来扩展有线音乐通道的数目，所述 的转换器(28)、 (29)、 (30)、 (31)能够利用它们相应的适应级来输入和输出不同的视频、 电话线、连接互联网或门禁对讲线通道。
6. 如上述任何一项权利要求用于住宅、监护环境、办公室等的数字通讯系统， 其特征在于，所述遥控和警报卡(10)加入 一系列用于连接例如火警、入侵或水警传 感器的各种警报传感器的端口(24);以及用于启动所述警报的端口(25)，和启动外载 荷的端口(26)，其中通过继电器由光耦合器使所述外载荷启动。
全文摘要
本发明的系统基于多个终端(1)、(1’)…(1ⁿ)的配置，所述的终端借助于两条数据总线，即一条读出总线和一条写入总线，通过差速传动，基于尤其是UPT型电缆(4)上具有的混合连接拓扑，彼此互相连接形成一数字网络。每一终端由PLD卡(7)、主卡(8)和用户界面卡(9)构成，该PLD卡包含管理一系列与卡(7)相关的卡的可编程逻辑器件，用户界面卡(9)可使用户能够配置不同的系统选项，如果可能，还可以加入一至多个扩展卡(11-11’)，这些扩展卡用于音频/视频信号、互联网、电话线或自动门禁对讲线的输入和输出，以及用于启动外载荷、启动警报和接收源自传感器信号的遥控和警报卡(10)的输入和输出。
文档编号H04L12/28GK101455032SQ200780016860
公开日2009年6月10日 申请日期2007年2月23日 优先权日2006年3月14日
发明者J·C·莫雷诺卡尔波尼, J·埃斯潘诺尔莱萨 申请人:萨拉戈萨大学