DE102015216816A1

DE102015216816A1 - Überwachungs- und Zugangskontrollsystem

Info

Publication number: DE102015216816A1
Application number: DE102015216816.6A
Authority: DE
Inventors: Andreas Bayer; Norbert Blissenbach; Dimitri Korobkov
Original assignee: Dsp Algorithms GmbH
Current assignee: Dsp Algorithms GmbH
Priority date: 2015-09-02
Filing date: 2015-09-02
Publication date: 2017-03-02
Also published as: WO2017037202A1

Abstract

Die hier beschriebene Vorrichtung und das dazugehörige Verfahren betreffen insbesondere ein Überwachungssystem 100 mit einer Anzahl von Überwachungsstationen 200 und einer Anzahl von Monitorstationen 300. Die Überwachungsstationen 200 und die Monitorstationen 300 sind ferner mittels einer 2-Drahtleitung 400 in Busstruktur miteinander verbunden. Die Überwachungsstationen können ferner Kameras 601 und Mikrofone 501 auf weisen, um Video- und Audiodaten zu erfassen. Die Monitorstationen 300 können Anzeigen 604 und Lautsprecher 507 aufweisen, um die Video- und Audiodaten wiederzugeben. Auf Anforderung durch eine Überwachungsstation 200 werden ein Audiokanal und ein Videokanal zur Übertragung von Video- und Audiodaten von der Überwachungsstation 200 zu einer Monitorstation 300 belegt. Die Übertragung von Video- und Audiodaten erfolgt mittels einem Orthogonalem Frequenzmultiplexverfahren (OFDM).

Description

Dieses Dokument betrifft ein Überwachungssystem mit einer Anzahl von Überwachungsstationen und einer Anzahl von Monitorstationen bzw. eine Zugangskontrollanlage, die den Zugang zu einem geschützten Bereich, wie zum Beispiel ein Gebäude, überwacht und kontrolliert. Weiter wird ein Verfahren zur Audio- und Videokommunikation in einer Zugangskontrollanlage zwischen einer Anzahl von Überwachungsstationen und einer Anzahl von Monitorstationen offenbart.
Bekannte Überwachungs- oder Zugangskontrollsysteme, wie Türsprecheinrichtungen, ermöglichen eine bidirektionale Audiokommunikation zwischen einer Überwachungsstationen, auch Außenbereichsstation genannt, und einer Monitorstation, auch Innenbereichsstation genannt. Solche Anlagen sind sowohl in Wohngebäuden als auch im gewerblichen bzw. industriellen Bereich verbreitet. Oftmals besteht der Wunsch, auch eine unidirektionale Videokommunikation vorzusehen, damit der Benutzer der Monitorstation die Person, welche an der Überwachungsstation Einlass begehrt, auch sehen kann, bevor er über den Einlasswunsch entscheidet. Zur Übertragung der bandbreiteintensiven Videodaten (eine Videoübertragung mit einer PAL-Auflösung mit 15 Bilden pro Sekunde benötigt beispielsweise eine Übertragungsrate von 10 Mbit pro Sekunde) sind dann meist spezielle Verkabelungssysteme erforderlich, wie sie zum Beispiel für den Aufbau von Ethernet-basierten Paketnetzwerken verwendet werden, beispielsweise nach der Cat.7 Spezifikation. Hierbei besteht das Problem, dass bei einer Nachrüstung einer Klingelanlage mit einer Videofähigkeit die Verkabelung im Gebäude, die zumeist nur aus einer 2-Draht-Klingelleitung besteht, geändert werden muss, was zu hohen Kosten führt.
Es besteht deshalb ein Bedarf für ein Überwachungs- und Zugangskontrollsystem, das eine Videokommunikation über bereits bestehende 2-Drahtleitungen ermöglicht, die eine Signalübertragung nur mit einer sehr limitierten Bandbreite (typischerweise kleiner als 1 MHz) erlauben. Oftmals ist eine solche Verkabelung auch als Bussystem mit Abzweigungen realisiert, was zusätzliche Reflexionen der Signale an den Leitungsenden zur Folge hat. Verschärft wird dieses Problem, wenn mehrere gleichzeitige Videoübertragungen möglich sein sollen.
Das vorliegende Dokument schlägt eine Lösung vor, die eine sehr effiziente Übertragung der Video- und Audiodaten vorsieht, so dass eine Nachrüstung bestehender Systeme unter weitergehender Nutzung der vorhandenen Verkabelung möglich ist.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist ein Überwachungssystem mit einer Anzahl von Überwachungsstationen und einer Anzahl von Monitorstationen vorgesehen. Die Überwachungsstationen und die Monitorstationen sind mittels einer 2-Drahtleitung in Busstruktur miteinander verbunden (zum Beispiel mittels Klingeldraht). Die Überwachungsstationen können Kameras und Mikrofone aufweisen, um Video- und Audiodaten zu erfassen. Die Monitorstationen können Anzeigen und Lautsprecher aufweisen, um die Video- und Audiodaten wiederzugeben. Auf Anforderung durch eine Überwachungsstation werden ein Audiokanal und ein Videokanal zur Übertragung von Video- und Audiodaten von der Überwachungsstation zu einer Monitorstation belegt. Die Übertragung von Video- und Audiodaten erfolgt mittels einem Orthogonalem Frequenzmultiplexverfahren (OFDM).
Unter einer Busstruktur, die die Überwachungs- und Monitorstationen des erfindungsgemäßen Überwachungssystems über eine 2-Drahtleitung miteinander verbindet, ist eine Systemstruktur zur Datenübertragung zwischen mehreren Teilnehmern über einen gemeinsamen Übertragungsweg zu verstehen, die voneinander getrennte Datenübertragung zwischen jeweils zwei Teilnehmern ermöglicht, d. h. bei dem zwei Teilnehmer nicht an der Datenübertragung zwischen anderen Teilnehmern beteiligt sind. In anderen Worten sind bei dem erfindungsgemäßen Überwachungssystem die Überwachungsstationen und die Monitorstationen so miteinander verbunden, dass eine Kommunikation jeweils zwischen einem Paar von Überwachungs- und Monitorstation ermöglicht wird. Das erfindungsgemäße Überwachungssystem kann eine Anzahl von M0 Überwachungsstationen und eine Anzahl von M1 Monitorstationen aufweisen, die über die Busstruktur miteinander verbunden sind. Insbesondere kann die Anzahl M1 der Monitorstationen die Anzahl M0 der Überwachungsstationen überschreiten.
Das erfindungsgemäße Überwachungssystem ist zudem konfiguriert, um auf Anforderung durch eine Überwachungsstation, d. h. durch ein Initiieren einer Datenübertragung seitens der Überwachungsstation, einen Audio und/oder einen Videokanal zwischen der initiierenden Überwachungsstation und einer ausgewählten Monitorstation zu eröffnen und zu belegen. Audio- und Videosignale werden dabei jeweils von einem Mikrofon bzw. einer Kamera der Überwachungsstation erfasst.
Unter einem Audiokanal ist ein Frequenzbereich des übertragenden Signals mit einer vorbestimmten Breite zu verstehen, beispielsweise kann der zu einem Audiokanal korrespondierende Frequenzbereich eine Breite zwischen 10 kHz und 20 kHz, insbesondere 16 kHz, aufweisen. In analoger Weise ist unter einem Videokanal ein Frequenzbereich des übertragenden Signals einer vorbestimmten Breite zu verstehen, beispielsweise kann der zu einem Videokanal korrespondierende Frequenzbereich eine Breite zwischen 200 kHz und 300 kHz, insbesondere 256 kHz, aufweisen.
Nach der Belegung eines Audiokanals und/oder eines Videokanals durch eine Überwachungsstation wird eine Datenübertragung auf dem belegten Kanal oder den Kanälen durchgeführt. Das bedeutet genauer, dass die Überwachungsstation aus einer Vielzahl der Kanäle, d.h. den Frequenzintervallen bestimmter Breite, einen Audiokanal und/oder einen Videokanal auswählt, mittels dessen die Datenübertragung stattfinden soll und auf diesen ausgewählten Kanälen Video- und/oder Audiodaten mittels eines Orthogonalen Frequenzmultiplexverfahren (OFDM) überträgt.
Beim erfindungsgemäßen Übertragen des Signals mittels eines Orthogonalen Frequenzmultiplexverfahrens (OFDM) wird die zu übertragende Information in den Video- und Audiodaten mit hoher Datenrate auf mehrere Teildatenströme mit niedriger Datenrate aufgeteilt. Diese Teildatenströme werden jeder für sich mit geringer Bandbreite moduliert und anschließend werden die modulierten Signale addiert. Dabei ist es notwendig, dass die Trägersignale im Funktionenraum orthogonal sind, um eine möglichst geringe Beeinflussung der Teildatenströme zu erreichen und die Teildatenströme bei der Demodulation im Empfänger unterscheiden zu können.
Ein besonderer Vorteil der OFDM-Datenübertragung besteht darin, dass beispielsweise der Einfluss von schmalbandigen Störungen verringert oder eliminiert werden kann, indem von der Störung betroffene Träger von der Datenübertragung ausgenommen werden können. Die gesamte Datenübertragungsrate sinkt damit nur um einen geringen Teil, wohingegen bei einer breitbandigen Modulation mit nur einem Träger eine schmalbandige Störung die komplette Datenübertragung erheblich beeinflussen oder sogar verhindern kann. Weiterhin ist OFDM sehr robust bei Impulsstörern, wie sie auf 2-Drahtleitungen wie Klingeldraht öfters auftreten. Die Leistung der einzelnen Impulse wird durch die FFT zwischen den einzelnen Trägern des OFDM-Signals quasi gleichmäßig verteilt und damit um den Faktor N (FFT-Länge) abgeschwächt. Darüber hinaus stellt OFDM eine optimale Lösung für Kanäle mit Intersymbolinterferenz dar. Im vorliegenden Fall sind es Reflexionen, die die Impulsantwort des Kanals verlängern und damit Intersymbolinterferenz verursachen.
Anders formuliert teilt die OFDM-Modulation bei der erfindungsgemäßen Datenübertragung in der Modulationsphase das existierende Breitbandsignal in viele modulierte orthogonale Schmalbandsignale auf. Das so modulierte Datensignal besteht in der arithmetischen Summe aller Schmalbandsignale. Das modulierte Datensignal wird somit mit einer sehr viel kleineren Bandbreite als das Ursprungssignal von der Überwachungsstation auf die 2-Drahtleitung gegeben. Dies hat den Effekt, dass Dämpfungseffekte des Signals, die mit hohen Frequenzen ansteigen, sowie Reflexionseffekte, die insbesondere bei 2-drahtartigen Busstrukturen entstehen können, weniger Einfluss auf die Übertragung haben.
Somit ist es möglich, bei dem erfindungsgemäßen Überwachungssystem ein 2-Drahtbussystem für die Datenübertragung zu nutzen, bei dem Datentransfer und Stromversorgung über ein einfaches 2-Drahtkabel bereitgestellt werden, ohne dass Reflexions- oder Dämpfungseffekte das übertragene Signal zu sehr stören. Insbesondere kann somit die eingesetzte Kabellänge vergrößert werden, was zur Erleichterung einer Installation von Audio- und Videodatenübertragungssystemen beiträgt. Zudem ermöglicht das erfindungsgemäße Überwachungssystem eine Nutzung von bereits bestehender 2-Drahtkabelinfrastruktur zur Audio- und Videosignalübertragung in Gebäudekomplexen, was zusätzlich Kosten und Arbeitsaufwand einspart.
Ferner können bei dem erfindungsgemäßen Überwachungssystem mehrere Audiokanäle und mehrere Videokanäle zur Übertragung von Video- und Audiodaten von den Überwachungsstationen zu den Monitorstationen vorgesehen sein. Eine Überwachungsstation kann ferner dynamisch einen freien Audiokanal aus der Vielzahl von Audiokanälen und einen freien Videokanal aus der Vielzahl von Videokanälen zur Übertragung an die Monitorstation auswählen. Das hat den Vorteil, dass Audio- und Videodatenübertragungen an eine Monitorstation von einer Überwachungsstation aus initiiert werden können und ein Nutzer einer Überwachungsstation eine Anfrage unkompliziert an eine ausgewählte Monitorstation initiieren kann.
In besonders bevorzugten und zweckmäßigen Ausführungsbeispielen kann das Überwachungssystem einen Audiorückkanal zur Übertragung von Audiodaten von der Monitorstation an die Überwachungsstation und/oder einen Videodatenrückkanal von der Monitorstation an die Überwachungsstation aufweisen.
Ferner kann bei dem erfindungsgemäßen Überwachungssystem jedem Audiovorwärtskanal zur Übertragung von Audiodaten von einer Überwachungsstation zu einer Monitorstation ein entsprechender Audiorückkanal zugeordnet sein und/oder jedem Videovorwärtskanal zur Übertragung von Videodaten von einer Überwachungsstation zu einer Monitorstation ein entsprechender Datenrückkanal zugeordnet sein. Die Monitorstation kann dabei den zugehörigen Rückkanal zur Kommunikation mit der Überwachungsstation nutzen. Dies hat den Vorteil, dass auf dem gewählten Kanal zwischen Überwachungsstation und Monitorstation Datenübertragung in Vorwärtsrichtung, d.h. von der Überwachungsstation zur Monitorstation, sowie in Rückwärtsrichtung, d.h. von der Monitorstation zur Überwachungsstation, ermöglicht wird. Dies erlaubt eine interaktive Kommunikation zwischen Monitorstation und Überwachungsstation.
Zudem kann beim Aufbau der Verbindung zwischen Überwachungsstation und Monitorstation ein Rufsignal und/oder ein Adresssignal der ausgewählten Monitorstation auf der 2-Drahtleitung übertragen werden. Dies hat den Vorteil, dass es durch Initiierung des Ruf und/oder Adresssignals ermöglicht wird, eine bestimmte Monitorstation anzusprechen. Mit anderen Worten ermöglicht dies eine selektive Auswahl einer speziellen Monitorstation aus der Menge der Monitorstationen M1 von einer der Überwachungsstationen aus der Menge M0.
Bevorzugt kann bei dem erfindungsgemäßen Überwachungssystem das Rufsignal und/oder das Adresssignal in Form von ausgewählten OFDM-Unterträgern des Audiokanals übertragen werden. Dies ermöglicht eine effiziente Kodierung von Rufsignal und/oder Adresssignal bei der Datenübertragung. Insbesondere erlaubt eine Übertragung des Ruf- und/oder Adresssignals in Form von ausgewählten OFDM-Unterträgern, dass die Information hinsichtlich einer Initiierung eines Rufsignals und die Information, an welche der Monitorstation das initiierte Rufsignal gerichtet ist, einfach an alle Monitorstationen übertragen werden kann. Dies ermöglicht es, auf eine zentrale Verteilungsinfrastruktur im Überwachsungssystem zu verzichten, die Rufsignale entsprechend ihrer Adressierung selektiert und kanalisiert. Somit wird die Komplexität des Überwachungssystems reduziert und es werden Kosten gespart.
Ferner können bei dem erfindungsgemäßen Überwachungssystem die Monitorstationen auf einfache Weise die freien Kanäle auf der 2-Drahtleitung überwachen, um ein Rufsignal und/oder ein Adresssignal, welches mittels eines oder mehreren Subträgern des OFDM-Signals kodiert wird, auf einem Vorwärtskanal zu detektieren. Durch Kodierung des Adresssignals und der Adresse mittels Auswahl von OFDM-Subträgern können diese einfach detektiert werden, ohne dass eine vollständige OFDM-Dekodierung durch den Empfänger erforderlich ist. Dies ermöglicht es dem Empfänger, alle Kanäle (bzw. alle freien Kanäle) mit geringem Aufwand zu überwachen, da nur das Vorhandensein eines oder mehrerer unkodierter Subträger in einem jeweiligen Kanal erkannt werden muss. Mit anderen Worten befindet sich ein Empfänger einer Monitorstation, die sich in keiner Kommunikation befindet, in einem Überwachungszustand, in dem diese breitbandig die Präsenz von Trägersignalen auf allen oder allen freien Kanälen überwacht. Werden Trägersignal in einem Kanal festgestellt, so wird zunächst ermittelt, ob die empfangenen Trägersignale einem Rufsignal entsprechen, d.h. ob die entsprechen erwarteten Träger vorhanden sind. In einem nächsten Schritt wird dann ermittelt, ob die empfangenen Trägersignale der eigenen Adresse der Monitorstation entsprechen. All dies kann ohne eine OFDM-Demodulation erfolgen und erfordert zum Beispiel nur die Erkennung von unmodulierten Trägern, d.h. Sinusschwingungen.
Eine Monitorstation, die ein Adresssignal detektiert, das ihr zugeordnet ist, kann einen Datenempfänger der Monitorstation zur OFDM-Demodulation auf den Vorwärtskanal einstellen und die folgenden Audio- und/oder Videodaten auf dem Vorwärtskanal decodieren. Somit wird es ermöglicht, dass nur die Zielmonitorstation, d. h. diejenige Monitorstation für die die Audio- und/oder Videodaten bestimmt sind, auf ein Ruf- und Adresssignal reagiert und den entsprechenden Vorwärtskanal zur Datenübertragung durchstellt.
Weiterhin kann bei dem Überwachungssystem die Monitorstation, die ein Adresssignal detektiert, das ihr zugeordnet ist, Daten auf dem zugeordneten Rückkanal an die Überwachungsstation übertragen, beispielsweise um den Erhalt des Rufsignals zu bestätigen.
Bevorzugt können bei dem Überwachungssystem die Audiodaten und/oder die Videodaten vor der Übertragung mittels eines Quellencodierers kodiert werden. Durch die Quellenkodierung können die Nachrichten von analogen Quellen digital übertragen werden, wobei die Datenmenge an dem Ausgang der Quellenkodierung minimiert ist, um die Anzahl der Kanäle auf der bandbegrenzten Leitung zu maximieren. Diese Aufgabe sieht einen Kompromiss zwischen der Datenrate und der Qualität (üblicherweise subjektiv geschätzt) des wiederhergestellten analogen Audio- oder Videosignals auf der anderen Seite des Kanals vor.
Weiterhin können die Audiodaten und/oder die Videodaten vor der Übertragung mittels eines Verschlüsselungsalgorithmus verschlüsselt werden. Eine Verschlüsselung der Daten erhöht die Sicherheit bei der Datenübertragung. So wird es beispielsweise erschwert, dass Information zwischen Überwachungsstation und Monitorstation von einer dritten Partei ausgelesen wird.
Ferner kann bei dem erfindungsgemäßen Überwachungssystem die Überwachungsstationen und/oder die Monitorstationen eine Authentifizierung von empfangenen Signalen vornehmen, um einen unberechtigten Zugang zum System zu verhindern. Dies hat den Vorteil, dass die Sicherheit bei der Datenübertragung zusätzlich erhöht wird, indem verhindert wird, dass nichtautorisierte Personen Daten aus dem System auslesen oder einspeisen können.
In besonders bevorzugten und zweckmäßigen Ausführungsbeispielen des erfindungsgemäßen Überwachungssystems, kann dieses eine Aufzeichnungsstation umfassen, welche Audio- und/oder Videodaten aufzeichnet, die zwischen den Überwachungsstationen und Monitorstationen übertragen werden. Dies hat den Vorteil, dass die Informationen hinsichtlich der Datensignale zentral gespeichert werden können und jederzeit wiederabrufbar sind. Beispielsweise wird dadurch eine Begutachtung der aufgezeichneten Datensignale zu einem beliebigen Zeitpunkt nach der Datenerfassung durch Kameras und Mikrofone ermöglicht.
Bevorzugt kann das erfindungsgemäße Überwachungssystem als Zugangskontrollanlage ausgebildet sein, wobei die Überwachungsstationen an zu überwachenden Einlassbereichen angeordnet sein können und die Auswahl einer gewünschten Monitorstation ermöglichen. Dabei kann eine Überwachungsstation in Reaktion auf die Auswahl eine Kanalanforderung und ein Adresssignal mit der Adresse der ausgewählten Monitorstation erzeugen. Eine solche erfindungsgemäße Zugangskontrollanlage kann beispielsweise bei Gebäuden, insbesondere bei mehrparteiigen Wohngebäuden, Anwendung finden, um den Zutritt zum Gebäudeinneren an verschiedenen Eingangsbereichen zu überwachen und zu kontrollieren.
Bevorzugt kann bei dem erfindungsgemäßen Überwachungssystem die ausgewählte Monitorstation mittels eines Datenrückkanals ein Öffnungssignal an die Überwachungsstation senden, um die Überwachungsstation zu veranlassen, einen Zugang zu einem geschützten Bereich zu ermöglichen. Somit kann das erfindungsgemäße Überwachungssystem zur Erhöhung der Sicherheit in zugangsbeschränkten Bereichen von Einrichtungen mit erhöhten Sicherheitsanforderungen wie beispielsweise Industrieanlagen, Kernkraftwerken, Banken etc. beitragen. Die Verwendung eines Öffnungssignals, das an die Überwachungsstation gesendet wird, hat den weiteren technischen Vorteil, dass der Einlass zu zugangsbeschränkten Bereichen von der Monitorstation aus gesteuert werden kann. Dies hat insbesondere den Vorteil, dass die Sicherheit der Person, die den Zugang mittels des Öffnungssignals von der Monitorstation aus kontrolliert, erhöht werden kann.
Ferner kann eine Überwachungsstation Benutzeridentifikationsmittel aufweisen, um eine Identifikation eines Benutzers an der Überwachungsstation zu ermöglichen. Die Benutzeridentifikationsmittel können dabei beispielsweise einen Fingerabdruckscanner, einen Gesichts- oder Augenscanner oder einen Kartenleser umfassen. Zudem ist es möglich die verschiedenen Benutzeridentifikationsmittel zur Identifikation eines Benutzers an der Überwachungsstation zu kombinieren. Somit kann eine zusätzliche Sicherheitsebene beim Zugang zu sensiblen Bereichen von Einrichtungen mit erhöhten Sicherheitsanforderungen geschaffen werden. Beispielsweise kann durch den Einsatz von zusätzlichen Benutzeridentifikationsmitteln ausgeschlossen werden, dass der Zugang zu sicherheitsrelevanten Bereichen versehentlich, z. B. durch Unaufmerksamkeit des Benutzers der Monitorstation aktiviert wird.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist ein Verfahren zur Audio- und Videokommunikation zwischen einer Anzahl M0 von Überwachungsstationen und einer Anzahl M1 von Monitorstationen vorgesehen. Die M0 Überwachungsstationen und die M1 Monitorstationen können mittels einer 2-Drahtleitung in Busstruktur miteinander verbunden sein. Eine Anzahl K1 von Audiokanälen und eine Anzahl K2 von Videokanälen können vorgesehen sein. Durch eine Überwachungsstation können ein freier Audiokanal und ein freier Videokanal zur Kommunikation zwischen der Überwachungsstation und einer ausgewählten Monitorstation bestimmt werden.
In dem bestimmten freien Audiokanal und/oder dem bestimmten freien Videokanal können Daten von der Überwachungsstation an eine ausgewählte Monitorstation gesendet werden. Ein dem verwendeten Kanal zugeordneter Rückkanal kann überwacht werden, um eine Antwort von der ausgewählten Monitorstation zu empfangen, z.B. eine Bestätigung des eingegangenen Rufsignals. Die Datenübertragung kann mittels eines Orthogonalen Frequenzmultiplexverfahrens (OFDM) erfolgen.
In besonders bevorzugten und zweckmäßigen Ausführungsbeispielen des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Audio- und Videokommunikation kann die Überwachungsstation ein Rufsignal und/oder ein Adresssignal der ausgewählten Monitorstation auf der 2-Drahtleitung übertragen, um die Kommunikation zwischen Überwachungsstation und Monitorstation zu initiieren und einen Kanal zu belegen.
Bevorzugt können bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Audio- und Videokommunikation die Monitorstationen freie Audiokanäle und freie Videokanäle überwachen, um Rufsignale und/oder Adresssignale zu empfangen. Weiterhin können die Monitorstationen prüfen, ob empfangene Adresssignale mit der eigenen Adresse korrespondieren, und in einem solchen Fall eine Antwort über einen Rückkanal an die sendende Überwachungsstation senden.
Zudem kann bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Audio- und Videokommunikation eine Monitorstation, die ein Rufsignal und/oder ein Adresssignal mit der eigenen Adresse empfängt, eine akustische oder visuelle Benachrichtigung ausgeben, um einen Benutzer über den Eingang des Signals zu informieren. Dies weist insbesondere den Vorteil auf, dass ein Benutzer die Monitorstation nicht kontinuierlich Überwachen muss, um den Eingang eines Signals zu erfassen. Der Benutzer kann somit bis zur Benachrichtigung eines Signaleingangs andere Arbeiten durchführen.
In besonders bevorzugten und zweckmäßigen Ausführungsbeispielen des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Audio- und Videokommunikation kann eine Monitorstation Kontrolldaten in dem Rückkanal an die Überwachungsstation senden, um Audio- oder Videoeinstellungen an der Überwachungsstation einzustellen oder eine Aktion an der Überwachungsstation auszulösen. Dadurch kann es ermöglicht werden, beispielsweise den Informationsgehalt der Audio- und Videodaten durch Änderung der Kameraeinstellung und/oder Mikrofoneinstellung zu vergrößern oder zu verkleinern. Beispielsweise kann die Kamera auf ein bestimmtes Objekt heranzoomen, um ein erfasstes Objekt in Nahaufnahme darzustellen, oder die Kamera kann eingestellt werden, um ein einen Objekt in der Totaleinstellung darzustellen.
Bei den erfindungsgemäßen Verfahren und Vorrichtungen kann somit eine zuverlässige Video- und Audiodatenübertragung zwischen einer Überwachungsstation und einer Monitorstation mittels OFDM-modulierten Signalen durchgeführt werden, die mittels einer 2-Drahlteitung in einer Businfrastruktur miteinander verbunden sind.
Gemäß einem weiteren Aspekt kann ein Computerprogrammprodukt mit Computerprogrammmitteln hier vorgesehen sein, die auf einem computerlesbaren Medium speicherbar sein können und von einem Computer ausführbar sein können, wobei die Computerprogrammmittel ausführbare Anweisungen enthalten können, die den Computer dazu veranlassen können, die Schritte gemäß zumindest einem der vorstehend genannten Verfahrensaspekte auszuführen.
Es ist zu beachten, dass die in diesem Dokument beschriebenen Verfahren, Vorrichtungen und Systeme sowohl alleine, als auch in Kombination mit anderen in diesem Dokument beschriebenen Verfahren, Vorrichtungen und Systemen verwendet werden können. Desweiteres können jegliche Aspekte der in diesem Dokument beschriebenen Verfahren, Vorrichtung und Systemen in vielfältiger Weise miteinander kombiniert werden. Insbesondere können die Merkmale der Ansprüche in vielfältiger Weise miteinander kombiniert werden.
Die hier dargelegte Vorrichtung und das beschriebene Verfahren werden im Folgenden exemplarisch mit Bezug auf die beigefügten, schematischen Zeichnungen beschrieben. Es zeigen
1A eine schematische Darstellung eines hier beschriebenen Überwachungssystems mit Überwachungsstationen, die mittels einer Businfrastruktur mit Monitorstationen verbindbar sind,
1B einen Teilausschnitt des erfindungsgemäßen Überwachungssystems mit jeweils paarweise verbundenen Überwachungsstationen und Monitorstationen,
1C eine schematische Darstellung der Netzwerktopologie des Teilausschnitts des erfindungsgemäßen Überwachungssystems,
2 eine schematische Darstellung einer beispielhaften Ausbildung eines Audiomoduls einer Überwachungs- oder Monitorstation des erfindungsgemäßen Überwachungssystems zur Übertragung von Audiodaten,
3 eine schematische Darstellung einer beispielhaften Ausbildung eines Videomoduls einer Überwachungs- oder Monitorstation des erfindungsgemäßen Überwachungssystems zur Videodatenübertragung,
4 eine schematische Darstellung der Aufteilung des Frequenzbereichs in Audio- und Videokanäle,
5 eine schematische Darstellung des Frequenzbereichs in Audio- und Videokanäle bei Belegung,
6 eine schematische Darstellung der Etablierung eines Kanals zur Datenübertragung zwischen einer Überwachungsstation einer Monitorstation,
7 eine schematische Darstellung der Übertragung von Rufsignal und Adresse einer Überwachungsstation an eine Monitorstation, sowie eine schematische Darstellung der zeitlichen Abfolge der Übermittlung eines Rufsignals an eine bestimmte Monitoradresse zur Etablierung einer Datenübertragung zwischen einer Überwachungsstation und einer Monitorstation.
Im Folgenden werden verschiedene Beispiele detailliert und unter Bezugnahme auf die Figuren beschrieben. Gleiche bzw. ähnliche Elemente in den Figuren werden hierbei mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet. Das vorliegende System und das Verfahren sind jedoch nicht auf die beschriebenen Kombinationen von Merkmalen begrenzt. Vielmehr sollen auch weitere Modifikationen und Kombinationen von Merkmalen verschiedener Beispiele im Rahmen des Schutzumfangs der unabhängigen Ansprüche umfasst sein.
In 1A wird eine schematische Darstellung eines hier beschriebenen Überwachungssystems 100 mit Überwachungsstationen 200 dargestellt, die mittels einer 2-Drahtleitung 400 in einer Businfrastruktur mit Monitorstationen 300 verbunden sind. Die Anzahl der Monitorstationen 300 ist in dem gezeigten Beispiel größer als die Anzahl der Überwachungsstationen 200.
Bei der 2-Drahtleitung 400 handelt es sich um eine Leitung aus zwei isolierten Drähten (nicht dargestellt). Die beiden Drähte sind miteinander verdrillt. Die Verdrillung sorgt dafür, dass durch induktives Einkoppeln hervorgerufene Störspannungen sich in der Summe weitgehend aufheben. Dadurch kann ein Übersprechen vermieden werden. Die 2-Drahtleitung 400 dient als Übertragungsmedium für Datensignale zwischen den Überwachungsstationen 200 und den Monitorstationen 300.
Die dargestellte Businfrastruktur ermöglicht die Übertragung von Daten zwischen Paaren von Monitorstationen 300 und Überwachungsstationen 200 auf Initiierung einer Signalübertragung seitens einer oder mehrerer der Überwachungsstationen 200. Das erfindungsgemäße Überwachungssystem 100 operiert aufgrund der Busstruktur unabhängig von möglichen anderen vorhandenen Systemen. Aus diesem Grund wird eine beispielsweise Anwendung in Wohnhäusern mit niedrigerem Ausbaustandard ermöglicht. Vorteile der Busstruktur des erfindungsgemäßen Überwachungssystems 100 sind beispielsweise der bedeutend kleinere Verdrahtungs- und Installationsaufwand, sowie vereinfachte Störungssuche und einfache Erweiterbarkeit des gesamten Systems. Weiterhin lassen sich in Gebäuden bereits bestehende Systeme einfach umrüsten.
In 1B ist ein Teilausschnitt des erfindungsgemäßen Überwachungssystems 100 gemäß der 1A dargestellt. Dargestellt sind zwei Überwachungsstationen 200A, 200B und zwei Monitorstationen 300A, 300B, die an den Bus des Überwachungssystems gekoppelt sind.
Insbesondere ist in 1C eine mögliche Verbindungsstruktur zwischen den Überwachungsstationen 200A, 200B und den Monitorstationen 300A, 300B der 1B gezeigt. In der dargestellten Verbindungskonfiguration sind die Überwachungsstation 200A mit der Monitorstation 300B und die Überwachungsstationen 200B mit der Monitorstationen 300A gekoppelt. Es ist jedoch möglich, jede der Überwachungsstationen 200A, 200B mit jeder der Monitorstationen 300A, 300B zur Datenübertragung zu verbinden. Eine Verbindung zwischen den Monitorstationen 300A, 300B oder zwischen den Überwachungsstationen 200A, 200B wird hingegen nicht hergestellt.
Die Darstellungen in 2 zeigen schematisch den Aufbau eines Audiomoduls 500 welches beispielsweise von den Monitorstationen 300 und den Überwachungsstationen 200 der 1 und 2 umfasst sein kann. Anhand der schematischen Darstellung der 2 wird im Folgenden die Übertragung eines Audiosignals von einer Überwachungsstation 200 zu einer Monitorstation 300 skizziert.
Audiodaten werden an einem Audiomodul 500 einer Überwachungsstation mittels eines Mikrofons 501 erfasst. Ein Mikrofon 501 ist hier ein Schallwandler, der Schallluftdruckschwankungen in ein entsprechendes analoges Mikrofonsignal umwandelt. Dieses Signal wird dann mittels eines Analog-Digital-Wandlers und eines Audiocodecs 502 digital kodiert. Mit anderen Worten wird das analoge Mikrofonsignal in ein digitales Signal umgewandelt. Der Audiocodec kann zudem in der Lage sein, den Audiodatenfluss mittels eines Algorithmus zu komprimieren und zu dekomprimieren, wobei das Audiosignal mit einer minimalen Anzahl von Bits dargestellt wird und dabei die Qualität des Audiosignals möglichst erhalten wird. Alle Arten von Audiocodecs können dabei verwendet werden, d.h. eine Einschränkung auf einen bestimmten Audiocodec ist nicht notwendig.
Die codierten, d. h. digitalen, Audiodaten werden dann mittels eines digitalen Signalprozessors 503 OFDM-moduliert. Beim Orthogonalen Frequenzmultiplexverfahren wird die zu übertragende Information, beispielsweise die Audiodaten, mit hoher Datenrate auf mehrere Teildatenströme mit niedriger Datenrate aufgeteilt. Diese Teildatenströme werden jeder für sich mit geringer Bandbreite moduliert und anschließend werden die modulierten Signale addiert. Dabei ist es notwendig, dass die Trägersignale im Funktionenraum orthogonal sind, um eine möglichst geringe Beeinflussung der Teildatenströme zu erreichen und die Teildatenströme bei der Demodulation im Empfänger unterscheiden zu können.
Im Anschluss an die OFDM-Modulierung der codierten digitalen Audiodaten werden diese in einem Digital-Analog-Wandler 504 in analoge Signale umgewandelt, d. h. der Digital-Analog-Wandler 504 setzt die quantisierten Informationen, die als binäre Information vorliegen, in ein kontinuierliches analogtechnisches Signal um. Nachfolgend wird das OFDM-modulierte analoge Datensignal auf einen Tiefpassfilter 505 geleitet. Der Tiefpassfilter kann beispielsweise aus Widerständen, Spulen und Kondensatoren bestehen. Es können jedoch auch aktive Bauelemente, wie Operationsverstärker oder Transistoren verwendet werden. Das analoge OFDM-modulierte Signal wird von dem Tiefpassfilter 504 gefiltert, um hochfrequente Signalkomponenten zu dämpfen. Nachfolgend wird das Datensignal an eine Gabelschaltung 506 geleitet, die eine ungestörte Signalübertragung in beide Richtungen über die 2-Drahtleitung 400 ermöglicht. Von der Gabelschaltung wird das OFDM-modulierte Audiodatensignal an die 2-Drahtleitung 400 geleitet und zu einer Monitorstation 300 mittels der Busstruktur transportiert.
Das ankommende OFDM-modulierte Audiodatensignal von einer Monitorstation 300 wird an der Gabelschaltung 506 ausgekoppelt, in einem Tiefpassfilter 505 des Audiomoduls gefiltert und in einem Analog-Digital-Wandler 504B in ein digitales Signal umgewandelt. In dem digitalen Signalprozessor 503 wird das digitale Signal OFDM-demoduliert, d.h. es werden die einzelnen Träger aus dem Signalgemisch separiert und demoduliert. Das demodulierte Signal wird anschließend von dem Audiocodec und dem Digital-Analog-Wandler 502 transcodiert und in ein analoges Signal umgewandelt. Es wird somit das digitale demodulierte Audiosignal in ein analoges Signal umgewandelt und auf einem Lautsprecher 507 ausgegeben. Die empfangende Monitorstation 300 kann ebenfalls ein Audiomodul 500, wie in 2 dargestellt, umfassen.
Zudem ist es möglich, Informationen zur Authentifizierung eines Benutzers an einem Audiomodul 500 einer Überwachungsstation 200 zu erfassen. Die Informationserfassung kann beispielsweise an einer Konsole 508 durchgeführt werden. Eine Authentifizierung kann darin bestehen, dass ein Code an der Konsole 508 eingegeben werden muss oder eine elektronische Identifikationskarte bereitgestellt werden muss. Zudem kann eine weitere Art der Authentifizierung einen Fingerabdrucksensor oder einen Irisscanner umfassen, die biometrischen Daten erfassen. Es ist auch möglich zwei oder mehrere der oben genannten Authentifizierungsarten an der Konsole 508 zu kombinieren. Die erfassten Authentifizierungsdaten können nach Erfassung an den digitalen Signalprozessors 503 gegeben werden, um zusammen mit den Audiodaten verarbeitet zu werden.
Die Darstellungen in 3 zeigen schematisch den Aufbau eines Videomoduls 600, welches beispielsweise von den Monitorstationen 300 und den Überwachungsstationen 200 der 1 und 2 umfasst sein kann. Das dargestellte Videomodul 600 ist ein generisches Videomodul. Das bedeutet es ist als eine abstrahierende Darstellung eines erfindungsgemäßen Videomoduls aufzufassen. Einzelne Ausgestaltungen der Videomodule an den Monitor- und Überwachungsstationen können sich unterscheiden.
Ein Videomodul 600 umfasst zusätzlich zu den Audiodatenverarbeitungsmitteln, wie sie im Zusammenhang mit der 2 beschrieben wurden, eine Kamera, die statische oder bewegte Bilder aufzeichnen und über eine Schnittstelle übermitteln kann. Zudem kann das Videomodul eine elektrisch angesteuerte Anzeige 604 zur optischen Darstellung von veränderlichen Informationen, wie Bildern oder Zeichen, umfassen. Neben dem im Zusammenhang mit 2 beschriebenen Audiodatentransfer ermöglicht ein Videomodul 600 somit zudem mittels der Kamera 601 eine Erfassung von Videodaten an einer Überwachungsstation 200. Audio und Videodaten können somit gleichzeitig erfasst und übermittelt werden.
Die Videodaten werden in einem Videoencoder 602 codiert, an einen Videochip 603 geleitet und von dort an einen digitalen Signalprozessor 503 gegeben. Die digitalen Videodaten werden dann mittels des digitalen Signalprozessors 503 OFDM-moduliert. Zudem können in dem Signalprozessor auch Audiodaten, die von einem Mikrofon 501 des Videomoduls erfasst wurden und in Digitaldaten umgewandelt wurden, zusammen mit den Videodaten OFDM-moduliert werden. Die OFDM-modulierten Daten werden auf einen Signalverarbeitungschip 603B gegeben. Der Signalverarbeitungschip 603B kann zur digitalen Signalverarbeitung im Rahmen von digitalen Filtern oder zur schnellen Fourier-Transformation genutzt werden. Aber auch die Kodierung der digitalen Signale, die Verschlüsselung von Daten und Fehlerkorrekturverfahren können mittels des Signalverarbeitungschips 603B durchgeführt werden.
Im Anschluss an die OFDM-Modulierung der codierten digitalen Daten werden diese in einem Digital-Analog-Wandler 504 in analoge Signale umgewandelt. Nachfolgend wird das OFDM-modulierte analoge Datensignal auf einen Tiefpassfilter 505 geleitet und von dem Tiefpassfilter 504 gefiltert. Anschließend wird das Datensignal an eine Gabelschaltung 506 geleitet, die eine ungestörte Signalübertragung in beide Richtungen über die 2-Drahtleitung ermöglicht. Von der Gabelschaltung wird das OFDM-modulierte Datensignal an die 2-Drahtleitung 400 geleitet und zu einer Monitorstation 300 mittels der Busstruktur transportiert.
In der anderen Richtung wird das ankommende OFDM-modulierte Datensignal an der Gabelschaltung 506 ausgekoppelt, in einem Tiefpassfilter 505 gefiltert, in einem Analog-Digital-Wandler 504B in ein digitales Signal umgewandelt, auf den Signalverarbeitungschip 603B gegeben und in dem digitalen Signalprozessor 503 OFDM-demoduliert, wobei die einzelnen Träger aus dem Signalgemisch separiert und decodiert werden. Zudem findet eine Separierung des Datensignals in Audiodaten- und Videodatenanteil statt. Der Audiodatenanteil des Datensignals wird anschließend mittels des Audiocodecs und des Digital-Analog-Wandlers 502 in ein Analogsignal umgewandelt und an einem Lautsprecher 507 ausgegeben.
Der Videoanteil des demodulierten Datensignals wird vom digitalen Signalprozessor 503 auf den Video-Encoder/Decoderchip 603 gegeben und an einen Decoder 602B weitergeleitet. Der Decoder 602B decodiert das Digitalsignal und gibt es an einer Anzeige 604 aus.
Die empfangende Monitorstation 300 kann ebenfalls ein Videomodul 600 umfassen. Üblicherweise findet sich jedoch in der Monitorstation 300 keine Kamera und in der Überwachungsstation 200 kein Monitor, da meist eine Videodatenübertragung nur in Richtung von Überwachungsstation zu Monitorstation implementiert ist. Das Videomodul 600 von 3 zeigt jedoch der Einfachheit halber alle möglichen Videokomponenten.
Ein Videomodul 600 kann zudem ebenfalls die Möglichkeit zur Authentifizierung einer Person an einer Überwachungsstation 200 vorsehen. Analog zur Beschreibung der 2 kann die die Informationserfassung zur Personenauthentifizierung beispielsweise an einer Konsole 508 durchgeführt werden. Eine Authentifizierung kann die Eingabe eines Codes an der Konsole 508 oder die Bereitstellung einer elektronischen Identifikationskarte umfassen. Zudem kann eine Authentifizierung eine biometrische Datenerfassung mittels eines Fingerabdrucksensors oder eines Irisscanners umfassen. Es ist auch möglich zwei oder mehrere der oben genannten Authentifizierungsarten an der Konsole 508 zu kombinieren. Die erfassten Authentifizierungsdaten können nach Erfassung an den digitalen Signalprozessors 503 gegeben werden, um zusammen mit den Audiodaten verarbeitet zu werden.
4 zeigt eine schematische Darstellung der Kanäle, die von dem erfindungsgemäßen Überwachungssystem 100 zur Datenübertragung genutzt werden. In Vorwärtsrichtung erfolgt eine Datenübertragung von einer Überwachungsstation 200 an eine Monitorstation 300 unter Auswahl eines Audiokanals und/oder eines Videokanals für jedes Paar von Monitorstation 300 und Überwachungsstation 200. In korrespondierender Weise erfolgt die Datenübertragung in Rückwärtsrichtung von einer Monitorstation 300 zu einer Überwachungsstation 200 unter Auswahl eines Audiokanals und/oder eines Videokanals für jedes Paar von Monitorstation 300 und Überwachungsstation 200.
Eine gewöhnliche digitale Datenübertragung für Audio- und Videodaten auf einer 2-Drahtleitung erfordert eine gewisse Bandbreite, die im Allgemeinen in einem Bereich um die 20MHz für 8 Audiokanäle und 3 Videokanälen liegt. Wie bereits oben erläutert, sind jedoch mit einer solchen Bandbreite erhebliche Probleme hinsichtlich Dämpfung und Reflexion bei der Datenübertragung mittels einer 2-Drahtleitung, die in Busstruktur verbunden ist. Die OFDM-Modulation des Datensignals erlaubt jedoch eine effiziente Übertragung der Daten, so dass die benötigte Bandbreite auf einen Frequenzbereich eingeschränkt werden kann, der kleiner oder gleich 1 MHz ist und somit besser für eine Übertragung mittels einfacher 2-Draftleitungen geeignet ist.
Das Diagramm a) der 5 zeigt eine mögliche Spektralverteilung in einem Frequenzbereich von Null bis ca. 1MHz, der in verschiedene Frequenzbänder unterteilt ist. Diese Frequenzbänder korrespondieren zu den Audio und Videokanälen, die zur Datenübertragung im erfindungsgemäßen Überwachungssystem 100 genutzt werden. Insbesondere ist ein erster Audiofrequenzbereich 700 dargestellt, dessen Bandbreite zwischen 10 und 170 kHz liegt. Der Audiofrequenzbereich 700 repräsentiert die Bandbreite zur Vorwärtsdatenübertragung, d.h. der Übertragung von Datensignalen von den Überwachungsstationen 200 zu den Monitorstationen 300. In analoger Weise ist ein zweiter Audiofrequenzbereich 800 dargestellt, dessen Bandbreite zwischen 170 und 330 kHz liegt. Der zweite Audiofrequenzbereich 800 repräsentiert die Bandbreite zur Rückwärtsdatenübertragung, d.h. der Übertragung von Datensignalen von den Monitorstationen 300 zu den Überwachungsstationen 200 der Businfrastruktur. Zudem ist ein Frequenzband 900 zur Datenübertragung in Rückwärtsrichtung gezeigt, dessen Bandbreite 48kHz beträgt. Weiterhin sind drei Frequenzbereiche 1000 mit einer jeweiligen Bandbreite von 256 kHz dargestellt, die als Videodatenübertragungskanäle zwischen Überwachungsstationen 200 und Monitorstationen 300 aufzufassen sind. Weiterhin ist ein Frequenzbereich 750 zwischen Null und 5 kHz gezeigt, der zur Datenübertragung, beispielsweise zur Übertragung analoger Audiodaten, genutzt werden kann.
Insbesondere zeigt das Diagramm b) der 5 eine vergrößerte Darstellung des Frequenzbereichs zwischen 10 und 170 kHz aus Diagramm a). Der Frequenzbereich ist in 10 äquidistante Bänder 701–710 mit einer Breite von jeweils 16 kHz aufgeteilt. Diese zehn Bänder 701–710 entsprechen zehn Audiokanälen, die von den Überwachungsstationen 200 des erfindungsgemäßen Überwachungssystems belegt werden können. Im Diagramm b) ist eine Belegung der Frequenzbereiche 701, 702, 705, 706 und 708 dargestellt. Mit anderen Worten ist dargestellt, dass von fünf Überwachungsstationen 200 die genannten Kanäle zur Übertragung von Audiosignalen in Vorwärtsrichtung belegt sind. Die verbleibenden Frequenzbereiche/Audiokanäle stehen zur Belegung zur Verfügung, d .h. sind frei.
Dazu korrespondierend ist in Diagramm c) dargestellt, dass die entsprechenden Audiokanäle, d. h. die Frequenzbereiche 801, 802, 805, 806 und 808, von den Monitorstationen genutzt werden, um Audiodaten in Rückwärtsrichtung zu übertragen. Die anderen Audiokanäle sind frei. Mit anderen Worten wird in den Diagrammen b) und c) eine Audiodatenübertragung zwischen fünf Überwachungsstationen 200 und fünf Monitorstationen 300 dargestellt.
Weiterhin sind in Diagramm d) drei Kanäle 1100 mit einer jeweiligen Breite von 16 kHz dargestellt. Diese Kanäle sind den Videokanälen 1000 zugeordnet, um zusätzliche Daten hinsichtlich der Videodatenübertragung von der Monitorstation zur Überwachungsstation zu übermitteln. Beispielsweise können über die Kanäle 1100 Daten zur Steuerung der Kamera, z. B. zum Einstellen der Kameralinse (Zoomen) und/oder Bewegen der Kamera, übertragen werden.
Eine Zuordnung der verschieden Audio- und Videokanäle zur Datenübertragung wird nach Bedarf vorgenommen. Das heißt, wenn zwischen einer Überwachungsstation 200 und einer Monitorstation 300 eine Nachfrage zur Audio- und/oder Videoübertragung besteht, wird ein entsprechender Audio- und/oder Videokanal beansprucht, sofern dieser noch verfügbar ist.
6 ist eine graphische Darstellung der Initiierung eines Rufsignals einer Überwachungsstation 200 an eine Monitorstation 300. Im Flussdiagramm a) sind die wesentlichen Arbeitsschritte an einer Überwachungsstation 200 dargestellt.
Die Überwachungsstation 200 befindet sich zunächst im Ruhezustand (Schritt: 1100). An der Überwachungsstation 200 wird dann ein Rufsignal an eine bestimmte Monitorstation 300 aktiviert. Mit anderen Worten wird von einem Benutzer der Überwachungsstation ein Rufsignal ausgelöst, beispielsweise durch Betätigen eines Klingelknopfes an einer Schnittstelle der Überwachungsstation 300, der zu einer bestimmten Adresse oder Nummer einer Monitorstation 300 korrespondiert.
Die Überwachungsstation 200 sucht dann nach einem freien Kanal zur Datenübertragung (Schritt 1200). Es wird somit das verfügbare Frequenzband nach einem freien Audiokanal und/oder Videokanal abgetastet. Die Überwachungsstation 200 kann zudem so konfiguriert sein, dass durch Betätigung eines reinen Audiosignalknopfes nur Audiokanäle nach Verfügbarkeit abgetastet werden und das durch Betätigen eines reinen Videorufsignalknopfes an der Überwachungsstation 200 nur Videokanäle nach einer Verfügbarkeit abgetastet werden.
Sobald ein oder mehrere Kanäle von der Überwachungsstation 200 als nicht belegt detektiert werden, wählt die Überwachungsstation 200 zufällig einen verfügbaren Audiokanal und/oder einen Videokanal aus und sendet Information hinsichtlich des Rufsignals und der Adresse der Monitorstation 200, mit der Kontakt hergestellt werden soll, auf dem zufällig ausgewählten Audio- und/oder Videokanal (Schritt 1300). Für die Details bezüglich der Kodierung von Ruf- und Adresssignal wird auf 7 verwiesen.
Die Überwachungsstation 200 wartet dann eine vorbestimmte Zeitdauer auf eine Antwort der angesteuerten Monitorstation 300 auf dem zugehörigen Rückwärtskanal des zufällig ausgewählten Audio- und/oder Videokanals. Wird die vorbestimmte Zeitdauer überschritten, wird der Schritt des zufälligen Auswählens eines Kanals und der Übertragung von Rufsignal und Monitorstationsadresse wiederholt. Bei einer Antwort der Monitorstation 200 auf dem Rückwärtskanal des zufällig ausgewählten Video- und/oder Audiokanals wird der Kanal/die Kanäle belegt und die Überwachungsstation 200 beginnt mit dem Senden der OFDM-modulierten Daten an die Monitorstation 300 (Schritt 1500).
Flussdiagramm 7b) erläutert die einzelnen Schritte zur Etablierung einer Kommunikation zwischen einer Überwachungsstation 200 und einer Monitorstation 300 aus der Perspektive der Monitorstation 300.
Die Monitorstation 300 überwacht permanent alle freien Kanäle, d.h. alle freien Audio- und Videofrequenzbänder, auf der Suche nach Rufsignalen (Schritt 2100). Sobald die Monitorstation 300 ein Rufsignal und ein Adresssignal auf einem Kanal detektiert, bestimmt die Monitorstation 300, ob die auf dem Kanal übertragene Adresse mit der Adresse der Monitorstation 300 übereinstimmt (Schritt 2200). Stimmen die übertrage Adresse und die eigene Adresse der Monitorstation nicht überein, wird das Rufsignal ignoriert und die Monitorstation kehrt in den Zustand der kontinuierlichen Überwachung aller Kanäle zurück. Stimmen die übertragene Adresse und die Adresse der Monitorstation 300 überein, sendet die Monitorstation 300 eine Antwort in Form eines Bestätigungssignals auf dem Rückwärtskanal des Audio- und/oder Videokanals, auf dem das Rufsignal und das Adresssignal empfangen wurden, zur Überwachungsstation 200 (Schritt 2300). Somit wird der Audio- und/oder Videokanal durch die Monitorstation 200 und die Überwachungsstation 300 belegt und eine OFDM-Datenübertragung in Form von Audio- und/oder Videodaten zwischen der Überwachungsstation 200 und der Monitorstation 300 kann durchgeführt werden (Schritt 2400).
7 zeigt detaillierter das Prinzip demzufolge eine bestimmte Monitorstation 300 mittels eines Rufsignals von einer Überwachungsstation 200 angesprochen wird. Ein von einer Überwachungsstation 200 gesendetes Rufsignal, d.h. eine Anforderung zur Etablierung einer Datenübertragung zwischen Überwachungsstation 200 und Monitorstation 300, wird innerhalb des Bussystems an alle Monitorstationen 300 übertragen. Es stellt sich somit die Problematik, wie eine Monitorstation 300 erfassen kann, dass ein von einer bestimmten Überwachungsstation 200 initiiertes Rufsignal zur Herstellung einer Datenübertragung an diese Monitorstation 300 gerichtet ist, so dass eine Belegung eines Kanals zur Datenübertragung initiiert werden kann.
In Diagramm 7a) ist dargestellt, wie ein Rufsignal auf einem bestimmten Audiokanal übertragen werden kann. Zunächst befindet sich die Überwachungsstation in einem Ruhestand (Schritt 3100). Auf Initiieren durch einen Benutzer wird an der Überwachungsstation 200 ein Rufsignal an eine bestimmte Monitorstation 300 initiiert. Dies kann beispielsweise, wie oben beschrieben, durch ein Auswählen und Betätigen eines Adressknopfes auf einer Konsole der Überwachungsstation 300 erfolgen. In analoger Weise kann auch ein Videokanal oder eine Kombination von Audio- und Videokanal verwendet werden.
Die Kodierung des Rufsignals kann, wie dargestellt, mittels einer Auswahl zweier Träger des OFDM-Signals umgesetzt werden (Schritt 3200). In analoger Weise kann auch die Adresse der angesprochenen Monitorstation 300 als Kodierung mittels zweier Träger des OFDM-Datensignals im von der Überwachungsstation gewählten Kanal dargestellt werden (Schritt 3300). Die so kodierte Information wird dann auf dem Kanal an alle Monitorstationen 200 übertragen (Schritt 3400).
In Diagramm 7b) ist der Zeitablauf der Etablierung einer Datenübertagung zwischen einer Überwachungsstation 200 und einer Monitorstation 300 schematisch dargestellt. Im ersten Schritt wird auf Seiten einer Überwachungsstation 200 ein Rufsignal und die Adresse einer gerufenen Monitorstation 300 kodiert und an alle Monitorstationen auf einem zufällig ausgewählten Kanal übertragen (Schritt 4100).
Die Monitorstation 300 überwacht kontinuierlich alle Kanäle auf Rufsignale mit der Rufstation assoziierten Adresskennung. Beim Empfang eines Rufsignals mit der korrekten Adresse auf einem bestimmten Kanal, d.h. der Adresse, die mit der Adresse der Monitorstation übereinstimmt, sendet die Monitorstation 300 ein Bestätigungssignal auf dem korrespondierenden Rückkanal an die Monitorstation 200 zurück (Schritt 4200). Somit wird ein Kanalpaar zur Kommunikation zwischen Überwachungsstation 300 und Monitorstation 200 etabliert. Es können sodann Daten zwischen der Monitorstation 300 und der Überwachungsstation 200 OFDM-moduliert übertragen werden (Schritte 4300, 4400).
Zusammenfassend hat das hier beschriebene Überwachungssystem 100 mit einer Anzahl von Überwachungsstationen 300 und einer Anzahl von Monitorstationen 200, die in einer Businfrastruktur mittels einer 2-Drahtleitung verbunden sind und paarweise miteinander OFDM-modulierte Signale übertragen können, den technischen Vorteil, dass aufgrund der OFDM-Datenübertragung eine geringere Bandbreite erforderlich ist, so dass Dämpfungseffekte sowie Reflexionseffekte, die insbesondere bei 2-drahtartigen Busstrukturen entstehen können, eine geringere Rolle spielen. Dies hat zufolge, dass eine bereits bestehende 2-Drahtleitungsstruktur zur Datenübertragung genutzt werden kann und darüber hinaus eine Vergrößerung bestehender 2-Drahtleitungslängen ermöglich wird.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die gezeigten Ausführungsbeispiele beschränkt. Insbesondere ist zu beachten, dass die Beschreibung und die Figuren nur das Prinzip der vorgeschlagenen Verfahren, Vorrichtungen und Systeme veranschaulichen sollen.

Claims

Überwachungssystem mit einer Anzahl von Überwachungsstationen und einer Anzahl von Monitorstationen, wobei die Überwachungsstationen und die Monitorstationen mittels einer 2-Drahtleitung in Busstruktur miteinander verbunden sind, die Überwachungsstationen Kameras und Mikrofone aufweisen, um Video- und Audiodaten zu erfassen, die Monitorstationen Anzeigen und Lautsprecher aufweisen, um die Video- und Audiodaten wiederzugeben, auf Anforderung durch eine Überwachungsstation ein Audiokanal und ein Videokanal zur Übertragung von Video- und Audiodaten von der Überwachungsstation zu einer Monitorstation belegt wird, und die Übertragung von Video- und Audiodaten mittels einem Orthogonalem Frequenzmultiplexverfahren (OFDM) erfolgt.
Überwachungssystem nach Anspruch 1, wobei mehrere Audiokanäle und mehrere Videokanäle zur Übertragung von Video- und Audiodaten von den Überwachungsstationen zu den Monitorstationen vorgesehen sind und die Überwachungsstation einen freien Audiokanal aus der Vielzahl von Audiokanälen und einen freien Videokanal aus der Vielzahl von Videokanälen zur Übertragung an die Monitorstation auswählt.
Überwachungssystem nach Anspruch 1 oder 2, wobei ein Audiorückkanal zur Übertragung von Audiodaten von der Monitorstation an die Überwachungsstation und/oder ein Videodatenrückkanal von der Monitorstation an die Überwachungsstation vorgesehen ist/sind.
Überwachungssystem nach Anspruch 3, wobei jedem Audiovorwärtskanal zur Übertragung von Audiodaten von einer Überwachungsstation zu einer Monitorstation ein entsprechender Audiorückkanal zugeordnet ist und/oder jedem Videovorwärtskanal zur Übertragung von Videodaten von einer Überwachungsstation zu einer Monitorstation ein entsprechender Datenrückkanal zugeordnet ist, wobei die Monitorstation den zugehörigen Rückkanal zur Kommunikation mit der Überwachungsstation nutzt.
Überwachungssystem nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei bei Aufbau der Verbindung zwischen Überwachungsstation und Monitorstation ein Rufsignal und/oder ein Adresssignal der Monitorstation auf der 2-Drahtleitung übertragen wird/werden.
Überwachungssystem nach Anspruch 5, wobei das Rufsignal und/oder das Adresssignal in Form von ausgewählten OFDM-Unterträgern des Audiokanals übertragen werden.
Überwachungssystem nach Anspruch 5 oder 6, wobei die Monitorstationen die freien Kanäle auf der 2-Drahtleitung überwachen, um ein Rufsignal und ein Adresssignal auf einem Vorwärtskanal zu detektieren, wobei eine Monitorstation, die ein Adresssignal detektiert, das ihr zugeordnet ist, einen Datenempfänger der Monitorstation auf den Vorwärtskanal einstellt und die folgenden Audio- und/oder Videodaten auf dem Vorwärtskanal decodiert.
Überwachungssystem nach Anspruch 7, wobei die Monitorstation, die ein Adresssignal detektiert, das ihr zugeordnet ist, Daten auf dem zugeordneten Rückkanal an die Überwachungsstation überträgt.
Überwachungssystem nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Audiodaten und/oder die Videodaten vor der Übertragung mittels eines Quellencodierers codiert und/oder mittels eines Verschlüsselungsalgorithmus verschlüsselt werden.
Überwachungssystem nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei Überwachungsstationen und/oder die Monitorstationen eine Authentifizierung von empfangenen Signalen vornehmen, um einen unberechtigten Zugang zum System zu verhindern.
Überwachungssystem nach einem der vorherigen Ansprüche, das als Zugangskontrollanlage ausgebildet ist, wobei die Überwachungsstationen an zu überwachenden Einlassbereichen angeordnet sind und die Auswahl einer gewünschten Monitorstation ermöglichen, wobei eine Überwachungsstation in Reaktion auf die Auswahl eine Kanalanforderung und ein Adresssignal mit der Adresse der ausgewählten Monitorstation erzeugt.
Überwachungssystem nach Anspruch 11, wobei die ausgewählte Monitorstation mittels eines Datenrückkanals ein Öffnungssignal an die Überwachungsstation sendet, um die Überwachungsstation zu veranlassen, einen Zugang zu ermöglichen.
Verfahren zur Audio- und Videokommunikation zwischen einer Anzahl M0 von Überwachungsstationen und einer Anzahl M1 von Monitorstationen in einer Zugangskontrollanlage, die mittels einer 2-Drahtleitung in Busstruktur miteinander verbunden sind, wobei eine Anzahl K1 von Audiokanälen und eine Anzahl K2 von Videokanälen vorgesehen sind, mit Bestimmen eines freien Audiokanals und eines freien Videokanals durch eine Überwachungsstation, Senden von Daten in dem bestimmten freien Audiokanal und/oder dem bestimmten freien Videokanal von der Überwachungsstation an eine ausgewählte Monitorstation, und Überwachen eines dem verwendeten Kanal zugeordneten Rückkanals, um eine Antwort von der ausgewählten Monitorstation zu empfangen, wobei die Datenübertragung mittels einem Orthogonalem Frequenzmultiplexverfahren (OFDM) erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 13, wobei die Überwachungsstation ein Rufsignal und/oder ein Adresssignal der ausgewählten Monitorstation auf der 2-Drahtleitung überträgt.
Verfahren nach Anspruch 14, wobei die Monitorstationen freie Audiokanäle und freie Videokanäle überwachen, um Rufsignale und/oder Adresssignale zu empfangen, prüfen, ob empfangene Adresssignale mit der eigenen Adresse korrespondieren, und in einem solchen Fall eine Antwort über einen Rückkanal an die sendende Überwachungsstation senden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 15, wobei eine Monitorstation Kontrolldaten in dem Rückkanal an die Überwachungsstation sendet, um Audio- oder Videoeinstellungen an der Überwachungsstation einzustellen oder eine Aktion an der Überwachungsstation auszulösen.