DE69433861T2

DE69433861T2 - Fernsprechnebenstellen-system mit geschütztem zugang und verfahren

Info

Publication number: DE69433861T2
Application number: DE69433861T
Authority: DE
Inventors: B. David BARTHOLOMEW; Ray A. IVIE; K. Alma SCHURIG
Original assignee: Phonex Corp
Current assignee: Gula Consulting LLC
Priority date: 1993-03-22
Filing date: 1994-03-21
Publication date: 2005-07-28
Anticipated expiration: 2014-03-22
Also published as: EP0691059A4; CA2155220C; KR960701552A; WO1994022257A1; CN1124078A; ATE270017T1; CN1119009C; AU6766194A; KR100196492B1; JPH08511381A; CA2155220A1; EP0691059B1; EP0691059A1; TW321811B; DE69433861D1; ES2227526T3; US5530737A; US5852785A; BR9406019A

Description

I. Hintergrund der Erfindung
A. Gebiet der Erfindung
Diese Erfindung betrifft das Gebiet der Telefonerweiterungssysteme für Trägerstrom-Stromleitungen. Insbesondere betrifft diese Erfindung sichere Systemsteuerungsprotokolle für Leitungsträger-Telefonerweiterungssysteme, welche eine vielfache Erweiterungsvermittlungslogik, Datenschutz, Sicherheit und weitere Telefonsignalisierungsoptionen bereitstellen, wobei die Technik sicherer Zugang (S) genannt wird.
B. Technischer Hintergrund
Zahlreiche Versuche wurden gemacht, die Stromleitungen von Gebäuden für Telefonkommunikation zu benutzen, mit wechselndem Maß an Erfolg. Leitungsträger-Telefonerweiterungssysteme benutzen 1) eine einzelne BASIS-Einheit pro zentraler Büroleitung (zum Verbinden von Leitungsträgersignalen mit der zentralen Büroleitung), 2) eine oder mehrere Erweiterungseinheiten, eine für jedes Erweiterungstelefon (zum Verbinden der Leitungsträgersignale mit dem Erweiterungstelefon). Vollduplexkommunikation wird gewöhnlich durch Benutzen von zwei Trägerfrequenzen versucht, eine für jede Richtung. Üblicherweise sind ein Sender und ein Empfänger in jeder Basis- und Erweiterungsstation beinhaltet, welche gleichzeitig arbeiten, wenn Kommunikation stattfindet. Aus ökonomischen Gründen wird oft FM-Modulation des Trägers durch Audio (Sprach-) Signale verwendet, wofür die US-Patente Nr. 3,949,172 und 4,701,945 Beispiele sind. Der physikalische Bereich von Leitungsträger-Kommunikationssystemen ist üblicherweise auf die Grenzen der Sekundärseite des Stromleitungstransformators begrenzt und ist erheblichem Rauschen und Dämpfungsvarianten ausgesetzt, die von Trägerfrequenzen und Lastbedingungen abhängen. Während Rausch- und Dämpfungsprobleme einigermaßen überwunden werden können, durch Erhöhen der Senderleistung oder durch Erhöhen der Empfängerempfindlichkeit, erhöht dies das Potenzial der Interferenz von Nachbarn mit ähnlichen Systemen, welches die Probleme des Datenschutzes und der Sicherheit verstärkt, die Leitungsträgersysteme im Stand der Technik aufweisen. Daher treten Datenschutz- oder Sicherheitsüberschreitungen auf, wenn andere Benutzer des gleichen Stromverteilungssystems oder im gleichen Apartmentkomplex mit denselben Leitungsträgergeräten Ferngespräche auf der Leitung eines anderen Benutzers durchführen und ihre Gespräche abhören können. Jedoch können Personen, die in Autos vorbeifahren, die Leitungsträgersignale in der Weise wie bei leitungslosen HF-Telefonübertragungen nicht scannen und abhören.
Die Wirkung dieser Probleme wurde bereits in der Industrie für schnurlose Telefone demonstriert, welche einige der gleichen Beschränkungen der Leitungsträgerindustrie teilt. Sicherheit vor der Übernahme von Leitungen (capture) durch Dritte wurde durch Sicherheitscodierungsprotokolle in der Industrie für schnurlose Telefone bereitgestellt. Jedoch können Personen mit Scannern oder schnurlosen Telefonempfängern einen schnurlosen Anruf eines Nachbarn abhören. Auch wird keine Einrichtung für mehrere schnurlose Erweiterungstelefone gemacht, welche die gleiche Basis benutzen.
Ähnlich war es in Leitungsträgersystemen für mehr als ein System nicht erlaubt, die gleichen Stromleitungen in dem gleichen Gebäude in einer sicheren Weise zu benutzen. US-Patente Nr. 4,523,307 und 4,514,594 benutzen ein Adresswort eines Bytes, um die Signale von mehreren Erweiterungseinheiten zu unterscheiden, einschließlich Erweiterungseinheiten von verschiedenen Systemen, welche die gleiche Stromleitung benutzen.
Der Gegenstand der vorliegenden Erfindung betrifft auch US-Patent Nummer 5 319 634, veröffentlicht nach dem Prioritätsdatum des folgenden Patents, jedoch mit dem Anmeldedatum vor diesem Prioritätsdatum, von den gleichen Erfindern und betitelt: „MULTIPLE ACCESS TELEPHONE EXTENSION SYSTEMS AND METHODS". Dieses US-Patent betrifft hauptsächlich eine Kombination von Hochfrequenz (HF)-Übertragungstechniken, wie FDMA (frequency division multiple access) und CDMA (code division multiple access) oder Frequenzspreizung. Die vorliegende Anwendung betrifft die Benutzung von Audio- und Subaudio-Frequenz-System-Steuerungs-Logik-Schlüsseln, welche die Telefonsignalisierung entsperren, HF- und Sprachübertragungen, sowie die Übernahme der zentralen Büroleitung, Anrufen der Erweiterung und Sprechen in Vollduplex zwischen der Basis- und den Erweiterungseinheiten. Die Benutzung von Systemsteuerungslogik-Nachrichten mit Sicherheitsschlüsseln erlaubt gleichzeitige mehrfache Benutzung des gleichen Stromverteilungssystems mit Schutz vor Abhören und Sicherheit nicht. Die Systemsteuerungslogik hindert einen weiteren Benutzer auch am Unterbrechen und Beenden eines Anrufs, der gerade stattfindet. Andere Mehrfach-Erweiterungs-Vermittlungs-Logikfunktionen werden bereitgestellt, um eine Erweiterung zu erlauben, einen Anruf auf Halten zu legen und den Anruf an eine andere Erweiterungseinheit weiterzuleiten. Die Benutzung von FDMA in Kombination mit Sicherheits-/Steuerungsschlüsseln stellt wahren Mehrfachzugang und Sicherheit zu niedrigen Kosten bereit.
Kommerzielle Anwendungen für die sichere Zugangs-Leitungsträger-Telefonerweiterungstechnologie umfassen Computer-/Modem-Interfaces für Pay-Per-View Systeme (PPV) und Gaspumpen-/Sicherheitsbürosysteme, wo es schwierig ist, Telefonleitungen und Twisted-Pair-Kabel nachträglich in die Bausubstanz einzupassen.
Da eine wachsende Anzahl von Personen in Apartments und Wohnanlagen leben, welche Stromleitungen teilen und da eine Erhöhung der Sendeleistung und Empfängerempfindlichkeit benötigt werden, um Dämpfungs- und Rauschprobleme zu überwinden, ist es für ein Telefonerweiterungssystem wichtig, Datenschutz- und Sicherheitscodierung in einer einzigartigen und geschickten Weise zu benutzen, um einen akzeptablen Betrieb zu erlauben.
II. Zusammenfassung der Erfindung
Viele Beschränkungen des Standes der Technik können durch richtige Anwendung von sicheren Zugangstechniken überwunden werden, wie sie in der folgenden Erfindung verwendet werden. Sichere Zugangstechniken (SA) beinhalten die Benutzung eines digitalen Datenübertragungskanals, der bei Audio-FSK-Raten arbeitet, der Nachrichten zwischen Basis- und Erweiterungseinheit Steuerungen austauscht, welche Nachrichten aus einem Sync-Byte, einem einmaligen Sicherheitsschlüssel und einem Systemsteuerungsschlüssel bestehen. SA-Techniken benötigen Hardware-„Schlösser" auf Audio-HF- und Systemsteuerungspfaden, welche nur durch Empfang des geeigneten Steuerungsschlüssels verbunden („geöffnet") werden können. Die Nachricht kann Manchester-codiert werden, um jegliche Netz-Gleichstromkomponente in der Nachricht zu eliminieren, wenn diese moduliert und demoduliert wird. Datenübertragungstechniken wie die Manchester-Codierung sind in dem Buch von ITT „Reference Data for Radio Engineers", Fünfte Auflage, Howard W. Sams & Co., 1972 beschrieben.
Ein Sync-Byte (8 Bits) im ersten Abschnitt der Nachricht erlaubt der empfangenden Steuerung zu bestimmen, dass eine Nachricht gesendet wird, und dass die digitalen 1en und 0en, welche in den Schlüsseln folgen, in bestimmten Zeitabschnitten valide sind. Daher initialisiert das Sync-Byte sehr schnell eine Phasenstarre Schleife in der empfangenden Steuerung und erleichtert asynchrone Kommunikation. Es ist für die Kommunikation wichtig, eher schnell im Hinblick auf Klingelsignale, Pulswahl und Aufhängen/Flashsignale zu initialisieren, damit das Leitungsträgererweiterungssystem transparent im Hinblick auf die meisten Telefonnutzerdienste ist. Auf der anderen Seite macht die zu hohe Erhöhung der Datenrate die Daten anfällig für Rauschen und Interferenzstörung auf Grund des Verlusts an Verarbeitungsgeschwindigkeit. Realistische Datenraten liegen bei ungefähr 1,4 KBs.
Der Sicherheitsschlüssel folgt dem Sync-Byte und kann von jeder praktischen Länge sein, wie 16 Bits (2 Bytes) was 65.536 Codes bereitstellt. Der Empfang eines validen Sicherheitscodes gibt den Steuerungsschlüssel frei, welcher folgt. Die Sicherheitscodes können entweder zufällig durch die Steuerung ausgewählt werden oder per Hand über dem Benutzer zugängliche Schalter. Eine Sicherheitscodeangleichungsprozedur gewährleistet, dass die Basis- und Erweiterungseinheiten den gleichen Code teilen und daher im Stande sind, Steuerungsschlüssel voneinander zu akzeptieren.
Der Steuerungsschlüssel folgt dem Sicherheitsschlüssel und kann ein oder zwei Bytes lang sein, abhängig von dem Vollkommenheitsgrad, der durch die Systemsteuerungslogik gefordert wird. Zum Beispiel könnte ein Pulsbefehl zwei Bytes benötigen, wenn das erste Byte der „Pulsbefehl" ist und das zweite Byte die Dauer des Pulses spezifiziert, wodurch zwischen Puls-Wähl-Impulsen und „Flash"-Impulsen, die für das Warten bei Anrufen verwendet werden, unterschieden wird, etc. Daher werden Telefonsteuerungssignale durch die Basis- oder Erweiterungssteuerung resynthetisiert, wie verlangt über Steuerungsschlüssel für den transparenten Betrieb.
Um die Systemanforderungen für sicheren Zugang zu vervollständigen, müssen Hardwareschlösser (über die digital gesteuerte Analogschaltung) auf allen wesentlichen Telefonsignal- und Steuerungspfaden bereit gestellt werden, welche durch die Systemsteuerung betrieben werden, wenn richtige Sicherheits- und Steuerungsschlüssel empfangen werden.
Da Leitungsträgertelefonerweiterungssysteme im Stand der Technik, die wesentlichen Elemente sicherer Zugangstechnologie nicht kombinieren, können Sie nicht in einer kommerziell akzeptablen Weise arbeiten.
Demgemäß ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein effektives Verfahren zur Kommunikation mit sicherem Zugang (SA) bereit zu stellen, welches einer Vielzahl von Signalen Zugang in einem einzelnen Kommunikationsmedium ermöglicht.
Es ist eine weitere Aufgabe, ein Verfahren und ein System zur Leitungsträgertelefonkommunikation bereit zu stellen, welches SA (Secure Access) benutzt, um einen hohen Grad an Sicherheit bereit zu stellen, um nicht autorisierten Zugang zu der Teilnehmerleitung zu verhindern, und welches Datenschutz im Hinblick auf die Unterhaltung gegenüber Dritten bereitstellt, und welches nahezu transparente Interkonnektivität zwischen Erweiterungstelefon und der zentralen Büroleitung bereit stellt.
Es ist eine Aufgabe, ein Verfahren und ein System mit Mehrfach-Erweiterungsvermittlungslogik bereit zu stellen, um mehrfache Erweiterungen für die gleiche Teilnehmerleitung bereit zu stellen, welche sich nicht gegenseitig stören.
Eine weitere Aufgabe ist es, ein Verfahren und System von Leitungsträgertelefonkommunikationen bereit zu stellen, welches FDMA (Frequency Division Multiple Access) in Kombination mit SA (Secure Access) benutzt, um Interferenzen zwischen relativ nahen benachbarten Übertragungssystemen oder Partnerübertragungen in dem gleichen System zu verhindern und mehrfachen Zugang zu ermöglichen (gleichzeitige Übertragung von Duplexsignalen für mindestens zwei Telefonleitungen).
Es ist eine Aufgabe, ein Verfahren und System für schnurlose Telefonkommunikation mit sicherem Zugang bereit zu stellen, welche die gleichen sicheren Zugangstechniken verwendet, um die gleichen Vorteile wie für das Leitungsträgertelefonerweiterungssystem und Verfahren zu erhalten.
Diese Aufgaben werden durch das Verfahren für den sicheren Zugang in einem Telefonerweiterungssystem gelöst, das in dem unabhängigen Patentanspruch 1 und seinem abhängigen Anspruch 2 beschrieben wird. Sie werden auch durch die Basis eines Telefonerweiterungssystems gemäß dem unabhängigen Anspruch 3 und durch die Erweiterungseinheit für eine Telefonerweiterungseinheit gemäß dem unabhängigen Anspruch 5 verwirklicht. Weitere Verwirklichungen der Aufgaben der Erfindung können in den abhängigen Ansprüchen 4 und 6 gefunden werden.
III. Kurzbeschreibung der Zeichnungen
1 ist ein Blockdiagramm eines Leitungsträgertelefonerweiterungssystems, das eine einzelne Teilnehmerleitung bedient; und eine Vielzahl von Erweiterungstelefonen.
2 ist ein Blockdiagramm eines Leitungsträgertelefonerweiterungssystems, das eine Vielzahl von Teilnehmerleitungen und Erweiterungstelefon in einem Apartmentkomplex mit einem gemeinsamen Wechselstromverteilungssystem bedient.
3a ist ein Zustandsdiagramm für eine Basiseinheitssystemsteuerung.
4 ist ein Zustandsdiagramm für eine Erweiterungseinheitssystemsteuerung.
5 ist ein elektrisches Blockdiagramm einer Basiseinheit eines Leitungsträgertelefonerweiterungssystems mit sicherem Zugang, welches eine Teilnehmerleitung mit dem Wechselstromverteilungssystem eines Gebäudes verbindet.
6 ist ein elektrisches Blockdiagramm einer Erweiterungseinheit eines Leitungsträgertelefonerweiterungssystems mit sicherem Zugang, welches ein Erweiterungstelefon mit dem Stromleitungsverteilungssystem eines Gebäudes verbindet.
IV. Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
Es wird auf die Darstellung eines Leitungsträgertelefonerweiterungssystems in 1 Bezug genommen, welches eine einzelne Teilnehmerleitung 1 und eine Vielzahl von Erweiterungstelefonsets 6 und 9 bedient. Die Teilnehmerleitung 1 wird in die Basiseinheit 2 gesteckt, welche die Interface-Schaltungen und Protokolle für die Teilnehmerleitungssignale (einschließlich Klingeln, Aushängen und Duplexaudio) und für sichere Zugangsstromleitungsträger-Signale bereit stellt, welche über Wechselstromleitungen 3 durch ein Gebäude zu Erweiterungs-Interface-Einheiten 4 und 7 getragen werden. Die Erweiterungseinheiten 4 und 7 sind Einzelleitungserweiterungen und stellen Mittel bereit, um die sicheren Zugangsleitungsträgersignale mit Einzelleitungstelefonen 6 und 9 über Schnüre 5 und 8 jeweils zu verbinden.
Ein Leitungsträgersystem, wie in 1 dargestellt, muss in einer Weise arbeiten, die transparent für den Erweiterungstelefonbenutzer ist. Daher wird mittels einer Basiseinheit 2, Wechselstromleitungen 3 und eine Erweiterungseinheit 4 ein hereinkommendes Klingelsignal in der Basiseinheit erfasst, in sichere Zugangsleitungsträgersignale codiert, über die Stromleitung übertragen, in der Erweiterungseinheit decodiert und in ein Klingelsignal von identischer Länge für das Erweiterungstelefon 6 konvertiert. Wenn ein Benutzer den Empfänger eines Erweiterungstelefons abnimmt, geht dieser in den abgenommenen Zustand, welche Bedingung in der Erweiterungseinheit 4 erfasst wird, durch diese Erweiterungseinheit in sichere Zugangsleitungsträgersignale codiert wird und über Stromleitungen 3 zu der Basiseinheit 2 übertragen wird, wo die sicheren Zugangsleitungsträgersignale decodiert werden und die Teilnehmerleitung durch Abnehm-Schaltungen übernommen wird. Duplex-Audio-Schaltungen werden entsperrt und mit der Leitung verbunden und die bidirektionale Übertragung von Stimm- und/oder Wähltönen und DTMF findet statt, wobei die Sprachsignale die Leitungsträgersignale modulieren, welche über Stromleitungen 3 übermittelt werden und in den Basis- und Erweiterungseinheiten zurück in Sprache decodiert/demoduliert werden. Spezifische Subsysteme und entsprechende Funktionen werden unter Bezugnahme auf 5 und 6 dargestellt.
1 kann auch benutzt werden, um Mehrfach-Erweiterungsvermittlungslogik darzustellen. Zum Beispiel, wenn ein Zentralbüro ein Klingelsignal durch die Teilnehmerleitung 1 in die Basiseinheit 2 sendet, qualifiziert die Basiseinheit 2 das Klingelsignal für sowohl Frequenz (15 bis 110 Hz) und Amplitude (40 Vrms min.) und sendet Start- und Stopp-Klingelnachrichten zu beiden Erweiterungseinheiten 4 und 7, welche Klingelnachrichten erfasst und zu Standartklingelsignalen konvertiert werden, welche beide Telefone 6 und 7 mit im Wesentlichen der gleichen Klingelfolge anrufen, wie diejenige des ursprünglichen Zentralbüroklingelsignals. Angenommen, ein Benutzer hebt dann ein Telefonset #2 (9) ab, was in der entsprechenden Erweiterungseinheit #A2 (7) erfasst wird, welche Einheit eine Abnahmeanforderungsnachricht zu der Basiseinheit 2 sendet, welche 1) den Sicherheitscode und die Abnahmenachricht qualifiziert, 2) die Teilnehmerleitung übernimmt und 3) eine Abnahmeanerkennungsnachricht zu beiden Erweiterungseinheiten sendet, welche Abnahmeanerkennungsnachricht nur der Erweiterungseinheit #A2 (7) erlaubt, Audio- und Signalisierungsschaltungen zwischen sich selbst 7 und dem Telefon #2 (9) zu verbinden, was dem Benutzer erlaubt, normale Telefonkommunikation aufzunehmen. Wenn ein zweiter Benutzer am Telefon #1 (6) seinen Empfänger abnimmt, während das Telefon #2 (9) in Benutzung ist, produziert die Systemsteuerungslogik in der Erweiterungseinheit #A1 (4) ein Besetztzeichen für das Telefon #1 (6) und wird dem zweiten Benutzer kein Zugang zu der laufenden Unterhaltung erlauben, da die Systemsteuerungslogik erkennt, dass es nicht die erste Abnahme-Anforderung gemacht hat und aufgehängt war, als die erste Abnahmebestätigung empfangen wurde. Wenn jedoch der erste Benutzer das Telefon #2 (9) aufhängt, während der zweite Nutzer am Telefon #1 ist und #6 abgenommen hat, schickt die Erweiterungseinheit #A2 (7) eine Aufhänge-Nachricht zu der Basiseinheit 2, welche eine „unack" Nachricht an alle Erweiterungseinheiten zurückgibt (jedoch nicht unmittelbar aufhängt), bei Emp fang jener unack-Nachricht durch die Erweiterungseinheit #A2 (4) schickt sie eine Abnahme-Anforderung an die Basiseinheit 2 und verbindet Audio bei Empfang einer Bestätigungsnachricht von der Basis. Die Logik in der Basiseinheit sieht vom Aushängen des zentralen Büros nach einer Aufhäng-Nachricht für einen genügenden Zeitraum ab, um einer zweiten Erweiterung zu erlauben, die Leitung anzufordern nach der unack-Nachricht von der Basis.
Mehrfacherweiterungsvermittlungslogik erlaubt einem Benutzer, einen Anruf durch zweimaliges schnelles Drücken des Schalterhakens auf seinem Erweiterungstelefon 1 oder 2 auf Halten zu setzen. Ein in der entsprechenden Erweiterungseinheit 4 oder 7 erzeugter Ton bestätigt den Halte-Anforderungs-Zustand. Die Erweiterungseinheit schickt eine Halte-Nachricht an die Basiseinheit 2, worauf die Basiseinheit 1) den Ton der Teilnehmerleitung dämpft, während die Leitung weiterhin übernommen wird und 2) an alle Erweiterungseinheiten eine 3 kurze Klingelfolgennachricht alle 45 Sekunden oder so für 10 Perioden sendet, worauf die Basis zweimal klingelt und mindestens 20 Sekunden wartet, bevor die Leitung aufgehängt wird, wenn der Benutzer den Ruf nicht annimmt. Während dieser Zeit kann jedes Erweiterungstelefon, einschließlich verdrahteter Telefone, durch einen Benutzer abgenommen werden und der haltenden Basiseinheit signalisieren, aufzuhängen; Telefon 1 oder 2 sendet Abnahme-Anforderungen an die Basiseinheit, welche den Audiopfad entsperrt; wenn ein verdrahtetes Telefon abnimmt, erfasst die Basiseinheit einen Abfall in der Teilnehmerleitungsspannung und gibt die Übernahme der Leitung an das verdrahtete Telefon frei. Die Systemsteuerungslogik ist insbesondere in 3 und 4 beschrieben.
2 stellt eine kombinierte Anwendung von sicherem Zugriff und mehrfachen Zugriffstechnologien dar, in welcher verschiedene Apartments ein gemeinsames Wechselstromverteilungssystem teilen und eine Vielzahl von Teilnehmertelefonleitungen und Leitungsträgerleitungen bedienen. Da alle „A"-Einheiten die gleichen Leitungsträgerfrequenzen benutzen, werden sichere Zugangstechniken benötigt, um Datenschutz und Sicherheit zwischen Apartment #1 Leitung 1 und dem Apartment #2 Leitung 15 sicher zu stellen. Der Benutzer in Apartment #1 kann Codes in seinen Einheiten abgleichen, indem er zuerst einen Knopf an der Basiseinheit #A1 (2) drückt und dann innerhalb einer Minute die entsprechenden Knöpfe an der Erweiterungseinheit #A1 (4) und #A2 (7) drückt. Das Drücken der Knöpfe versetzt die Einheiten in den Lernmodus, indem die Erweiterungen einer Anforderung für den zufällig ausgewählten Sicherheitsschlüssel in der Basiseinheit aussenden, welchen die Basis an die Erweiterungseinheiten zurückgibt. Da der Benutzer in Apartment #2 nicht weiß, wann der Benutzer in Apartment #1 seine Sicherheitscodes abgleichen wird, werden seine Einheiten A3 einen unterschiedlichen Code besitzen. Dies stellt die mehrfache Benutzung der Wechselstromleitungen durch die A-Frequenzeinheiten auf einer nicht-gleichzeitigen Basis bereit. Basiseinheit #B (11) und die entsprechende Erweiterungseinheit B (12) benutzen eine unterschiedliche Menge von Mehrfach-Zugangsübertragungsfrequenzen, was die echte gleichzeitige Benutzung des Wechselstromleitungsmediums für Leitung #2 (10) bereitstellt. Leitung 2 könnte als Modem, Fax, Pay-Per-View, Fernsehdienst oder ein anderer Telefonapparat benutzt werden.
3 und 4 stellen ein logisches Zustandsdiagramm für das im Zusammenhang mit 1 und 2 offenbarte System zur Steuerungsprotokolle bereit, außer für die Anschaltprozedur. Wenn während einer „Anschalt-Reset-Prozedur" eine Einheit nicht-flüchtigem Speicher für einen validen Sicherheitscode prüft und keinen findet, stellt es einen Default-Sicherheitscode bereit; anderenfalls benutzt es den im Speicher zurückgehaltenen Code. Da kein An-/Ausschalter für die Einheiten bereit gestellt werden, sind, wenn der Wechselstromleitungsstrom an ist, auch die Einheiten an. Im Fall eines Stromausfalls oder des Herausziehens einer Einheit, wird der zur Zeit benutzte Sicherheitscode im nicht-flüchtigen Speicher gespeichert, so dass, wenn der Strom wieder hergestellt ist, der Sicherheitscode erhalten wird. Jede Anzahl von handelsüblichen preiswerten Mikrocontrollern kann für diese Anwendung verwendet werden, sowie die Reihe Motorola 6805 oder die Reihe Zilog Z8. Ein Listing funktionierenden handelsüblichen Codes für diese Anwendung, wie er in einer Ausführungsform der Erfindung benutzt wird, wird in Anhang A bereitgestellt und hierin durch Bezugnahme einbezogen.
5 ist Seite 1 eines hierarchischen schematischen Diagramms einer sicheren Zugangsbasiseinheit 2 der Systeme aus 1 und 2. Jeder der Blöcke 5-2 bis 5-12 werden als vollständig elektrische Schemata Anhang B dargestellt, gemäß hierarchischer schematischer Verfahren. Anhang B wird hiermit durch Bezugnahme einbezogen. Andere elektrische Schemata, welche die Erfindung des Erfinders verkörpern, können ebenfalls verwendet werden und sollen als innerhalb des Umfangs der Erfindung verstanden werden. Telefonleitung 1 ist mit Colic 5-2 verbunden und Wechselstromleitung 3 ist mit der Stromversorgung 5-12 verbunden. Besondere Beachtung verdient der Mikrocontroller 5-10 mit seinen begleitenden I/O-Leitungen 20–29. Der „Unreg-Eingang" 20 stellt den Strom-An/Aus-Reset aus den 3 und 4 bereit. Beim Anschalten wird darauf geachtet, den Controller zu starten, nachdem die Stromversorgung und der Takt 29 stabil sind und bei Abschalten, den Controller zu stoppen, bevor der Takt und die Stromversorgung instabil werden. Daten von den/der Erweiterung (EN4) werden empfangen und durch Blöcke 5-12, 5-7, 5-8 und 5-11 unterschieden und treten in den Mikrocontroller 5-10 über Leitung 21 ein, wo die Daten validiert werden und in Systemsteuerungsanweisung sortiert. Andere Hardwareeingänge umfassen Telefonleitung 1, Klingelsignalerfassung 24 und Abgenommen-Zustandserfassung 23 im Hinblick auf drahtgebundene Telefonanleitung 1. Die Logik des Mikrocontrollers 5-10 arbeitet auf diesen Eingängen, um die geeigneten Systemsteuerungsantworten bereit zu stellen. Klingelsignale an 24 erzeugen Klingelnachrichten am Datenausgang 27, welche über 5-5, 5-6, 5-12 und 3 zu den Erweiterungseinheit (EN) übermittelt werden. Wenn eine Erweiterungseinheit eine Zentralbüroanforderung über 21 absetzt, nimmt der Basiscontroller 5-10 Leitung 1 über Steuerport 25 ab, sendet eine Bestätigungsnachricht zur Erweiterungseinheit zurück, dreht die Übertragungs- und Empfangsaudio über Steuerungsport 26 und 28 auf und die Erweiterungseinheit kann entweder mit einem Anrufer oder, bei Hören eines Zentralbüro-Wähltons, DTMF Signale oder Pulswählnachrichten senden, um eine Telefon nummer zu wählen. Pulswählnachrichten werden durch Steuerport 22 zur optimalen Kompatibilität mit dem Zentralbüro verarbeitet. Der Fluss weiterer Audio- und HF-Signale, wie in 5 dargestellt, wird dem Fachmann ersichtlich sein.
6 ist Seite 1 eines hierarchischen schematischen Diagramms einer sicheren Zugangserweiterungseinheit 4 (oder 7, 12 oder 17). Jeder der Blöcke 6-2 bis 6-12 ist als vollständiges elektrisches Schema im Anhang B, gemäß hierarchischer schematischer Prozeduren dargestellt. Das Telefonkabel 5 ist mit SLIC 6-2 verbunden und die AC-Wechselstromleitung 3 ist mit der Stromversorgung 6-12 verbunden. Die Aufmerksamkeit wird auf den Mikrocontroller 6-10 mit seinen begleitenden I/O-Leitungen 30 bis 39 gerichtet. Die Unreg-Eingabe 30 stellt den Strom-An/Aus-Reset von 3 und 4 bereit. Beim Anschalten wird darauf geachtet, den Controller zu starten, nachdem die Stromversorgung und der Takt 39 stabil sind und beim Abschalten, den Controller zu stoppen, bevor der Takt und die Stromversorgung instabil werden. Daten von der Basiseinheit 2 werden empfangen und durch Blöcke 6-12, 6-7, 6-8 und 6-11 unterschieden und treten in den Mikrocontroller 6-10 über Leitung 31 ein, wo die Daten validiert werden und in Systemsteuerungsanweisungen sortiert werden. Der andere Hardwareeingang ist abgehängt Zustandserfassung 33 des Erweiterungstelefons 6. Die Logik des Mikrocontrollers 6-10 arbeitet auf diesen Eingängen, um die geeigneten Systemsteuerungsantworten bereit zu stellen. Klingelnachrichten von der Basis werden validiert und durch Port 34 zu dem SLIC/2 geschickt, welcher das Erweiterungstelefon 6 anruft. Wenn ein Benutzer das Erweiterungstelefon abnimmt, bewirkt dieser Benachrichtigung an Port 33, dass der Controller das Hochspannungsklingeln an 34 abschaltet, den Zustand des Systems für weitere Erweiterungen in Benutzung prüft, und wenn alles frei ist, den Sender über 38 anschaltet, die Basis 2 benachrichtigt, um auf die zentrale Büroleitung einzugreifen, eine über 31 zurückkehrende „Co-Bestätigungsnachricht" empfangen validieren, Aufdrehen von Audiopfaden über 36 und die Erweiterungseinheit kann entweder mit einem Benutzer sprechen, oder beim Hören eines Zentralbüro-Wähltons, DTMF-Signale oder Pulswellnachrichten senden, um eine Telefonnummer zu wählen. Die Er weiterungseinheit kann auch bestimmtem Telefonzubehör, das am Ort des Telefons 6 verbunden ist, anzeigen, dass Leitung 1 durch ein verdrahtetes mittels Port 35 und Hardware in SLIC 6-2 Telefon benutzt wird, welcher eine niedrige Leitungsspannung am Kabel 5 produziert. Der Fluss weiterer Audio- und HF-Signale, wie in 6 dargestellt, wird dem Fachmann ersichtlich sein.
Viele Variationen der in 1 bis 6 dargestellten Systeme ergeben sich unmittelbar auf den vorhergehenden Diskussionen. Eine offensichtliche Variation ist die Anwendung der hierin beschriebenen sicheren Zugangstechniken auf ein schnurloses Erweiterungstelefonsystem, in dem ein HF-Träger den Stromleitungsträger ersetzt und eine Antenne das Stromleitungsinterface ersetzt.
Eine weitere Variation ersetzt die analoge Kompander- und FM-Modulationstechnik mit einer CVSD- (Continuously Variable Slope Delta Modulator) und FSK-Modulation. Eine CVSD benötigt eine 16 kBs bis 32 kBs FSK-Rate an Sender und Empfänger, was praktisch mit einigen handelsüblichen Empfängerchips ist. Sicherheit kann für digitale Datenübertragung durch Bereitstellung von Verschlüsselungstechniken bereitgestellt werden.
Viele Empfängerchips stellen auch eine FM-Demultiplex-Fähigkeit bereit, was einige zusätzliche Herangehensweisen an Audio- und Steuersignalisierung bereitstellt. Zum Beispiel könnte die sichere Zugangssteuersignalisierung auf einem oberen Nebenband gleichzeitig mit unterem Nebenbandaudio übertragen werden. Dies könnte die Transparenz des Betriebs verbessern, indem Audio nicht während bestimmter Signalisierungsoperationen gedämpft wird.
Auch könnte ein getrennter Datenkanal zur Benutzung einer Subaudio-Modulationstechnik implementiert werden.
Einige Variationen könnten in der Struktur der sicheren Zugangsnachricht und ihrer Sync-Techniken, Systemsteueranweisung und Sicherheitscodestruktur/Länge vorgenommen werden. Wegen der Übereinstimmung der Frequenz zwischen Sender und Empfänger sind synchrone Datenübertragungstechniken machbar, welche die Unterscheidung von Daten vereinfachen.
Während die vorliegende Erfindung im Zusammenhang mit einer Anzahl von spezifischen Ausführungsformen beschrieben und dargestellt wurde, wird der Fachmann anerkennen, dass Variationen und Modifikationen ohne von den Prinzipien der Erfindung vorgenommen werden können, wie hier dargestellt, beschrieben und beansprucht, abgewichen wird.
Die vorliegende Erfindung kann in anderen spezifischen Formen verkörpert werden. Die beschriebenen Ausführungsformen sind in jeder Hinsicht als nur illustrativ anzusehen und nicht-beschränkend. Der Umfang der Erfindung ist, daher, durch anliegende Ansprüche angegeben, eher als durch die vorhergehende Beschreibung. Alle Veränderungen, welche innerhalb der Bedeutung und in den Äquivalenzbereich der Ansprüche fallen, sind von ihrer Reichweite umfasst.
Anhang A Sichere-Zugangs-Software-Listung
Anhang B Schematische Diagramme für Sichere-Zugangs-Basis- und Erweiterungseinheiten

Claims

Verfahren für den sicheren Zugang zu einem Telefonerweiterungssystem, wobei das Telefonerweiterungssystem besitzt: eine Basiseinheit (2), umfassend: Mittel zum Koppeln mit einer Teilnehmertelefonleitung (1); Kommunikationsmittel mit einer oder mehreren Erweiterungseinheiten (4, 7); wobei die Basiseinheit ferner umfasst: Mittel zum Auswählen eines zufälligen Sicherheitsschlüssels; und einen Knopf zum Initiieren der Auswahl eines zufälligen Sicherheitsschlüssels, betätigbar durch einen Benutzer des Telefonerweiterungssystems; wobei das Telefonerweiterungssystem besitzt mindestens eine Erweiterungseinheit (4, 7, 12), umfassend: Mittel für Kommunikation mit der Basiseinheit (2); Mittel zum Speichern eines Sicherheitsschlüssels; und einen Knopf zum Initiieren der Anfrage nach einer Kopie des zufälligen Sicherheitsschlüssels, betätigbar durch einen Benutzer der Telefonerweiterung wobei das Verfahren die Schritte umfasst Auswählen eines zufälligen Sicherheitsschlüssels, wenn der Knopf zum Initiieren der Auswahl eines zufälligen Sicherheitsschlüssels durch den Benutzer betätigt wird; Anfragen einer Kopie des zufälligen Sicherheitsschlüssels durch die Erweiterungseinheit von der Basiseinheit, wenn das Mittel zum Initiieren des Anfragens einer Kopie des zufälligen Sicherheitsschlüssels durch einen Benutzer betätigt wird; Zurückgeben einer Kopie des zufälligen Sicherheitsschlüssels durch die Basiseinheit zu der Erweiterungseinheit, nur, wenn die Anfrage der Erweiterungseinheit innerhalb einer kurzen Zeit nach Auswahl des zufälligen Sicherheitsschlüssels stattfindet; und Speichern des zufälligen Sicherheitsschlüssels durch die Erweiterungseinheit in dem Speichermittel.
Verfahren gemäß Anspruch 1, ferner umfassend: die Erweiterungseinheit (4) übermittelt eine Kopie des zufälligen Sicherheitsschlüssels, der in dem Speichermittel gespeichert ist, vor jeglicher Kommunikation mit der Basiseinheit; und die Basiseinheit (2) erlaubt die Kommunikation mit der Erweiterungseinheit nur, wenn die Kopie des Sicherheitsschlüssels mit dem zufälligen Sicherheitsschlüssel übereinstimmt.
Basiseinheit (2) für ein Telefonerweiterungssystem, wobei das Telefonerweiterungssystem eine Basiseinheit (2) und mindestens eine Erweiterungseinheit (4, 7) besitzt, wobei die Basiseinheit (2) umfasst: Mittel zum Ankoppeln an eine Teilnehmertelefonleitung; Mittel zur Kommunikation mit einer oder mehreren Erweiterungseinheiten; dadurch gekennzeichnet, dass das Basiseinheitssystem ferner besitzt Mittel zum Auswählen eines zufälligen Sicherheitsschlüssels; einen Knopf zum Initiieren der Auswahl eines zufälligen Sicherheitsschlüssels, betätigbar durch einen Benutzer des Telefonerweiterungssystems; Mittel zum Empfangen einer Anforderung von einer Erweiterungseinheit für eine Kopie des zufälligen Sicherheitsschlüssels; und Mittel zum Zurückgeben einer Kopie des zufälligen Sicherheitsschlüssels an die Erweiterungseinheit, nur wenn die Anfrage von der Erweiterungseinheit innerhalb einer kurzen Zeit nach Auswahl des zufälligen Sicherheitsschlüssels stattfindet.
Basiseinheit (2) gemäß Anspruch 3, ferner umfassend: Mittel zum Erlauben von Kommunikation mit der Erweiterungseinheit (4, 7), nur, wenn die Erweiterungseinheit eine Kopie des zufälligen Sicherheitsschlüssels übermittelt hat.
Erweiterungseinheit (4) für ein Telefonerweiterungssystem, wobei das Telefonerweiterungssystem eine Basiseinheit (2) und eine Erweiterungseinheit (4, 7) besitzt, wobei die Erweiterungseinheit (4, 7) umfasst: Mittel zur Kommunikation mit der Basiseinheit (2); dadurch gekennzeichnet, dass die Erweiterungseinheit (4, 7) ferner umfasst: Mittel zum Speichern eines Sicherheitsschlüssels; Mittel zum Anfordern einer Kopie eines zufälligen Sicherheitsschlüssels von der Basiseinheit (2) und die Basiseinheit (2) gibt eine Kopie des zufälligen Sicherheitsschlüssels an die Erweiterungseinheit (4, 7) zurück, nur, wenn die Anfrage von der Erweiterungseinheit innerhalb einer kurzen Zeit stattfindet, nachdem die Basiseinheit den zufälligen Sicherheitsschlüssel auswählt; einen Knopf zum Initiieren der Anfrage einer Kopie eines zufälligen Sicherheitsschlüssels, betätigbar durch einen Benutzer des Telefonerweiterungssystems; und Mittel zum Speichern des zufälligen Sicherheitsschlüssels.
Erweiterungseinheit gemäß Anspruch 5, ferner umfassend: Mittel zum Übermitteln einer Kopie des gespeicherten zufälligen Sicherheitsschlüssels vor jeglicher Kommunikation mit der Basiseinheit (2) und die Basiseinheit (2) erlaubt die Kommunikation mit der Erweiterungseinheit nur, wenn die Kopie des Sicherheitsschlüssels mit dem zufälligen Sicherheitsschlüssel übereinstimmt.