CN1083222C - 屋内通信系统 - Google Patents

Abstract

一种能够利用预先安装好的有线传送信道的屋内通信系统。该系统包含一个适于在屋内安装并带有各种接口的交换盒、数条由交换盒引出而端接于带通用接头的插座的有线传送信道、数台不同类型的室内无线终端和数台不同类型的本地收发二用机。本地收发二用机以可拆卸方式装在插座的通用接头上。交换盒内有一个选择连通传送信道和接口的开关。只需将本地收发二用机接在预先安装插座的通用接头上即可在房屋的相应区域内安装好无线通信系统。

Description

屋内通信系统

本发明涉及一种用于屋内、将有线与无线通讯组合起来的屋内通讯系统。

最近，在日本专利申请No.5-14349中提出了一种用于办公室或工厂内、部分依靠无线通信的信息传输系统。该系统可以是一个用于在数据终端间相互通信的局域网络(LAN)，一个很快将在日本启用、利用无线手持式电话在屋内进行本地通信和网外通信的、称之为个人手持式电话系统(PHS)的电话网系统和/或一个使用遥控器对诸如照明设备等负载进行监控的负载管理系统。该系统包含适于安装在房屋墙壁、天花板上和地板上、通过本地收发二用机进行室内终端之间无线通信的本地收发二用机。为了建造带有无线数据终端的LAN网络，必须提供一个用以通过有线传输信道连接至本地收发二用机的集线器以通过其在终端之间进行数据传输。为了建造带有手持式电话终端的电话网，必须提供一台用以通过有线传输信道连接本地收发二用机的专用交换机(PBX)使得除了在手持式电话终端之间通信之外还能与网外进行通信。而且，为了建造带有遥控器和负载的负载管理系统，必须提供一个用以通过类似有线的传输信道连接本地收发二用机的网间连接器以使遥控器向指定的负载发送信号从而监视负载情况和/或控制负载。由上可见，为了建造上面任何一个网络，屋内通信系统必须将无线和有线通信结合起来。

当在屋内建立上面的网络时，必须预先安装有线传输信道。但是，由于决策往往是在建造完房屋某块区域所用系统、并按照所选择的系统安装了本地收发二用机之后作出的，所以实际上预先安装有线传输信道困难而又无法满足新的要求。因此，为了满足实施所选网络的需要，有线传输信道必须在建造完网络之后安装。

上述难题在提供了能够利用预先安装的有线传输信道而又允许在屋物内需要的地方安装特定的通信系统的屋内通信系统的本发明中得到了解决。按照本发明的屋内通信系统包含：一个适于安装在屋内并具有与不同网络相连的不同接口的交换盒；多个由所述的交换盒延伸并与安装在所述的房屋内的插座端接的布线于房屋内的有线传送信道，所述插座具有一个通用接头；多个不同类型的室内无线终端；多个可拆卸和有选择地安装在插座的所述通用接头上的通过相连的传送信道与所述不同网络进行有线通信的各种本地收发二用机，每个所述本地收发二用机具有同至少一个所述终端进行无线通信的装置，具有在通过所述的传送信道由所述有线通信方式携带的信息与由所述无线通信方式携带的信息之间进行转换的转换装置；所述交换盒具有将所述传送信道有选择地连到所述接口中的其中一个的切换装置以将本发收发二用机分配至不同的网络。

从下面结合附图对实施例的详细描述中可以更明显地看出本发明上述这些及其它的目的和优点。

图1是用来说明按照本发明的一个较佳实施例的屋内通信系统示意图；

图2是设置在上述系统的数据终端内的一个通信单元的框图；

图3是在上述系统内以LAN单元形式采用的一个本地收发二用机的框图；

图4A-4D是表示在通信单元和LAN单元之间传送的信号的格式图；

图5是在数据终端之间传送数据的流程图；

图6是由本系统实现的电话网的框图；

图7是在上述电话网中使用的个人手持式电话的框图；

图8是另外一种构成个人手持式电话转发单元形式的本地收发二用机的框图；

图9A-9C是表示在手持式电话和转发单元之间传送的信号的格式图；

图10A-10C是表示在于手持式电话转发单元和专用交换机(PBX)之间传送的信号的格式图；

图11表示了在PBX和个人手持式电话之间进行电话通信的流程图；

图12是由本系统实现的负载管理网络的框图；

图13是表示一个用于本系统的监控装置的框图；

图14是如监控装置中所显示的本地收发二用机的位置分布表；

图15是装配在插座上的本地收发二用机的透视图；

图16是插座的部件分解透视图；以及

图17是本地收发二用机的部件分解透视图。

参照图1，图上表示的是一个按照本发明的较佳实施例的屋内通信系统。该系统包括一个交换盒10和多个以单独的有线传输信道20的方式连至交换盒10的插座30。与交换盒10相连的还有各种接口，包括用于LAN(局域网)的集线器11、PBX(专用交换机)12和用于房屋自动化网络或运行诸如照明设备等一个或多个负载的负载管理网络的网间连接器13。交换盒10、传输信道20和插座30都预先安装在房屋的墙壁、天花板和地板内。为与传输信道20有线连接而将各种本地收发二用机有选择地并可拆卸地接于插座上，将同一构造的单独的接头做在插座30上。本地收发二用机40包含一个与数据终端4进行无线通信的LAN单元41、一个与个人手持式电话终端2进行无线电信的电话单元42、一个与遥控终端3进行无线通信的遥控器单元43、一个检测器单元44和一个带电视摄像机46的摄像机单元45。

传输信道20可以是双根绞合线、同轴电缆或光纤。如果采用光纤，在插座30内需要设置一个将电信号转换为光信号和将光信号转换为电信号的转换器。

交换盒10包含一个通过开关接线，将接口11-13连至所选的某条传输信道20(即插座30)的作为开关机构的接线板(未画出)。

为了建造LAN网络，须采用带有调制解调器的个人计算机作数据终端1。如图2所示，调制解调器单元包含一个与计算机相连的、遵守PCMCIA规则的接口50。为了同LAN单元41进行无线通信，一对天线51和52随调制解调器一起提供。天线51通过双路开关53与接收电路55相连，而天线52通过双路开关与接收机55相连，同时通过开关54与发送电路56相接。因此，接收电路55可以用天线51和52中的任何一根完全分集信号接收。为了既能在信号发送和接收之间切换又能在分集信号接收中的天线51和52之间切换，必须提供一个无线控制器57。并且，该无线控制器57负责控制调制解调器单元诸如确定数据发送和接收定时等其它相关的功能。计算机向接口50发送由有线LAN协议规定的信号。转换装置58连至接口50以在有线LAN和无线LAN之间完成协议转换。要从数据终端1发送过来的数据经无线控制器57输入到编码器59中，在编码器中为实现数据压缩或类似目的而对数据进行编码。所以经过编码的数字信号经调制器60调制并由发送电路56进一步转换为高频信号。为了产生用于无线控制器57的时钟信号，须提供基准振荡器61。以时钟信号为基准，产生一个高频信号供在发送电路56中作信号混频之用。为此，第一振荡器62产生一个与基准振荡器61的时钟信号同步的高频信号，随后在发送电路56中把它与调制器60的输出进行混频以完成调制器60输出的频率转换。为了利用高频信号作为载波，须提供第二振荡器63以产生一个与基准振荡器61的时钟信号同步的高频信号。调制器60按照FSK(移频键控)、PSK(相位键控)、QAM(正交调幅)或类似方式进行调制。在接收电路55中，接收信号与来自第一振荡器62的高频信号混频从而转换为随后将由解调器64利用来自第二振荡器63的高频信号将其解调为数字信号的低频信号。数字信号进一步由译码器65译码，接下来经无线控制器57输往将数据转换为遵守LAN协议的转换装置58。为了防止因有线LAN和无线LAN之间数据传送速度的差异可能引起的数据丢失，把数据缓冲器66与转换装置58耦合以在协议转换期间暂存数据。调制解调器部件可以用插入计算机IC卡驱动槽内的卡或安装于计算机扩充总线槽内的板的方式提供。

如图3所示，除了用有线控制器70、编码器71、译码器72和收发二用机73来代替调制解调器部件中采用以通过传输信道20与有线LAN连接的接口50之外，LAN单元41与调制解调器单元的电路构造相同。收发二用机73的作用如同一个与有线LAN的接口并受有线控制器70的控制，按合适的时序与有线LAN作数据收发切换。在收发二用机和转换装置88之间提供编码器71和译码器72以向有线LAN发送和从有线LAN接收数据。LAN单元中包括与调制解调器中使用的功能相同的部件。这些部件是天线81和82、开关83和84、接收电路85、发送电路86、无线控制器87、编码器89、调制器90、基准振荡器91、第一振荡器92、第二振荡器93、解调器94和译码器95。

根据所有的数据终端1是全部位于一个在其间进行无线通信的相关的LAN单元41的可访问区域内还是有任何一个数据终端1与有线LAN相连决定了无线控制器57和87不同的操作过程。如图4A-4C所示，对于在LAN单元和数据终端的调制解调器单元之间传送的信号，即对于输入调制器60和90的信号和由解调器64和94输出的信号有三种格式。图4A的格式用作LAN单元41轮询数据终端1时的信号，它由一个使之与目的地同步的前同步信号PA、一个用作标识轮询的类型TP、一个指定目的地地址的地址SA和一个校验码CH组成。通过连续改变地址，定期地轮询位于可访问区内的数据终端1。当来自LAN单元41的无线电信号所携带的地址与自身的地址一致时，数据终端1就发送图4B格式的信号。该信号由一个前同步信号PA、一个用作确认数据传送和规定数据长度的类型TP、传送数据DT和一个校验码CH组成。传送数据DT是一段符合有线LAN协议的数据，并且如图4D所示，由一个源地址AT、一个目的地地址AS、一个数据长度SZ、一段传输数据DD和一个校验码CC组成，它用于采用在传送数据DT前缀有前同步信号PP格式的信号的有线LAN。在接收到图4B格式的无线电信号后，LAN单元41向数据终端1发送一个具有图4C格式的确认无线电信号，它由一个前同步信号PA、一个用作标识确认的类型TP和一个校验码CH组成，数据终端1由此确认通信正常。

当构成无线LAN的数据终端(A)通过集线器11向另外一个构成有线LAN的数据终端(B)发送数据时，要按照图5的流程图执行一段程序。首先，数据终端(A)在转换装置58处将传送数据转换为包含目的地地址的图4B格式的对应数据〔S1〕。当终端(A)接收到来自LAN单元41B的具有图4B格多的信号，并且信号中的目的地址与自身地址一致时〔S2〕，终端(A)将步骤〔S1〕中已准备的数据以无线信号的形式发送出去〔S3〕。在LAN单元41接收到来自终端(A)的无线信号后〔S4〕，它即作出响应，来检验传送是否正常。当反常的时候〔S5〕，LAN单元41在一预定的时间间隔内等候接收来自终端(A)的数据而不进行轮询，并且如果在此时间间隔内进行了正常的数据传送，它即停止信号处理〔S6〕。当数据传送正常时，LAN单元41向终端(A)回送图4C格式的“ACK”(认可)信号〔S7〕。在收到“ACK”信号后〔S8〕，终端(A)继而进入下一步骤，否则仅以预定的次数持续重发数据直至接收到来自LAN单元的“ACK”信号。LAN单元41对正常数据传送确认作出响应时，在转换装置88处生成数据DT并将前同步信号PP附加于数据DT上以给出供有线通信用的数据信号〔S9〕。随后，LAN单元41利用“CSMA/CD”(载波检测多路接入/时钟分配)方法向与目的地地址AS一致的数据终端(B)发送数据DD〔S10〕。因此构成有线LAN的终端(B)能够从无线LAN的终端(A)接收数据DD〔S11〕。终端(B)可以是一台服务器。集线器11也可用于多个网络之间的相互通信。

现在，对采用个人电话终端2的电话系统进行阐述。如图6所示，电话系统包含具有通往交换盒10的扩展线路21的PBX12，传输信道20由交换盒延伸至分别与电话单元42相连的插座30上，而电话单元42又与电话终端2建立起无线通信。普通电话机2a可以通过电话线22连于交换盒以和PBX12建立有线连接。电话单元42通过交换盒10与PBX12的接口101连接，而电话机2a通过交换盒10与PBX12的接口102连接。接口101被设计用作在电话终端2和PBX之间进行电话通信，而接口102用作在普通电话机2a和PBX之间进行有线电话通信。PBX包含另一个与电话局线路23相连的接口103。为了能在电话终端2和电话机2a之间进行公用通信和专用通信，在PBX中设有切换装置104以在控制电路105的控制下连接和切断接口101和102与接口103之间来往联系。为了通过电话局线路23传送经数据终端1处理的数据并由电话终端2和电话机2a来控制负载，在PBX12中还包含另外一个与其它网络(如LAN和负载管理网络)连接的接口106。

如图7所示，电话终端2包含通过带消侧音电路的语音网络113与信道编码译码器(译码器译码器)114相连的话筒111和扬声器112。由信道编码译码器114编码的声频数据在调制解调器115处受到调制，随后由变频器116转换为通过天线117发送出去的高频信号。天线117接收到的高频信号经变频器116转换，随后由调制解调器解调从而使信号被信道编码译码器114译码并送入扬声器112。调制解调器115变频器116由PLL(锁相环)电路118控制以实现同步运行。为了控制上面部件的运行提供了由微处理器做成的控制电路119。

如图8所示，除了用数据发送电路123代替语音网络113进行通过信道编码译码器124的往来于PBX12的声频数据的发送和接收以外，电话单元42具有与电话终端2相同的构造。因此，电话单元42由信道编码译码器124、调制解调器125、变频器126、天线127、PLL电路128和控制电路129所有这些功能与电话终端2中那些部件的功能相同的部件组成。

电话单元42给出与电话终端2进行通信用的无线信号，该信号遵守PCR STD28协议，并且该电话单元最多能同时与四台电话终端通信。即，电话单元42利用TDMA(时分多址)技术依次向四台电话终端2发送由四幅如图9A所示的帧F1组成的数据，并且随后依次从四台电话终端2接收由四幅帧F2组成的数据。提供帧F1和F2以给出固定长度的控制时隙或通讯时隙上。

如图9B所示，控制时隙包含一个用于瞬态响应的斜坡时间R(4)、开始符号SS(2)、控制信号CAC(62)、同步字UW(32)、控制信号CAC(108)、检错码CRC(16)。括号中的数字代表比特数。如图9C所示，通信时隙包含一个斜坡时间R(4)、开始符号SS(2)、前同步信号PR(6)、同步字UW(16)、诸如数字化语音的信号I(180)和检错码CRC(16)。

在电话单元42和PBX12之间的有线通信通过如图10A-10C所示的数字式数据信号的传送来完成。如图10A所示，数字式PBX12在帧FR1内向电话单元发送数据，FR1与FR2交替出现，而PBX在帧FR2内从电话单元接收数据。这些帧FR1和FR2具有能传送每个由36个比特构成的多个字的络式。如图10B所示，该格式由字数WD(8)、指示数字式传送开始和结束的数据CL(8)、数据WW和奇偶校验PT(1)。数据WW为一个如图10C所示的36位信号，它包括要传送实际信息的四组8位数据B1-B4再加一位控制数据D1-D4，每组数据提供给四台电话终端2中的每一台。

在PBX12和电话单元42之间的通信顺序如图11所示。当呼叫电话终端2时，PBX12指派其中一个与所呼叫的终端相关的电话单元42并将呼入传给已指派的电话单元42，而该单元接着将一振铃给被呼叫的电话终端2。随后，电话终端2作为响应，向电话单元42回送一个建立连接的请求，接着电话单元42将一条连接信道分配给电话终端2。在收到来自电话终端2的振铃响应后，电话单元42将呼叫设置给接下来将对呼叫设置加以确认的终端2。此后，终端2向电话单元42发送一个呼叫和应答信号。在这种情况下，电话单元42将应答信号发送给PBX12，同时向终端2发送一个应答确认。由此，在PBX12和电话终端2之间建立起了用于通信的通信连接。

负载管理系统将参照图12加以阐述。该系统包括时分多路控制器形式的网间连接器13、安装于插座30上的遥控器单元43和检测器单元44。网间连接器13包括一个主控装置131和多个带有继电器、对经电缆25与其相连的如照明设备这样的负载进行开关控制的控制台装置132。控制台装置132通过两相线路26以多点方式与主控装置连接并进而与以导线交换盒10连接。遥控器单元43和检测器单元44因此通过交换盒10与控制台装置132相连以发送信号。检测器装置44包括一个提供在检测器单元44覆盖的检测范围内有人进入的输出指示的人体探测器以对该区域内人的存在作出提示。主控装置131通过将单独的地址分配给控制台装置132对其循环访问以检查单元43和44馈送的控制信号并控制与所访问的控制台装置相关的照明设备4的接通和断开。例如，当遥控器3给出一个光遥控信号接通特定的照明设备4时，由主控装置131访问的遥控器单元43作出响应，向主控装置131发送相应的控制信号。随后，主控装置131向与特定的照明设备4相连的终端装置132发出接通设备4的指令。检测器单元44按同样方式与控制台单元132连接以在有人进入检测区域内时给出控制信号从而使主控单元131向控制台单元132发出指令接通相关的照明设备。

为了监控上述系统的运行，监控装置与集线器11相连。监控装置可以是一个独立的装置或者使之成为用于有线LAN的服务器的一部分，并且由图13所示，它包括一个用于与有线LAN进行数据传送的接口141、一个由微处理器组成的控制器142、一个存储器143、一个用于输入插座设备的输入部分和一个用于按如图14所示方式提示插座30的状态和所安装单元的类型，这里位置栏中的A、B、C表示房屋内的一块区域而1、2、3表示该区域内的一部分。例如，位置栏中A1表示该插座位于区域A的部分1内。在图14中，单元类型栏中PHP和LAN  RPT分别表示电话单元42和LAN单元41。

参照图15和16，对具有与上述单元41-44通用的接头的插座30的结构进行阐述。插座30包含一个带有标准插孔形式接头的圆盘基座和用螺丝34装在基座31上的盖子33。基座31上有一个带内法兰36的中心开口35，它从开口的下周界向内突出，以支承插孔32，从而使插孔32可转动地容纳于开口内。插孔32在其底端有一挡扳(未画出)而在其顶端有数个端子接线片作连接电缆线37之用。插孔盖38和扣于插孔32之顶端将电缆线37和插孔的接点盖住。通过被螺丝152紧固在基座上的夹持盘151，把插孔32夹持在夹持板151和内法兰36之间。夹持盘151上有一中心孔153，插孔盖38上的圆形凸块39插入孔中，使得插孔32和插孔盖38可以沿垂直轴转动。螺旋弹簧154松松地套在位于夹持盘151和插孔3底端的法兰32a之间的插孔32上。螺旋弹簧154的顶部抵住插孔32，而其底部抵住基座31上靠近中心开口35的挡块31a，这样在插孔32相对基座31转动时，螺旋弹簧154被盘绕起来由此产生使插孔返回的偏离力。基座31上开有一对位于中心开口35附近沿直径相对的弧形槽155，用来容纳从每个单元41-44伸出的一对支架174。接触点156紧固在基座31靠近槽155处，与电线157相连，当单元安装到插座30上以对单元供电时它与支架174电气接触。除了支架以外，单元41-44的每一个都配有插于用作在它们之间提供信号来往的插孔32之内的插头176。将支架174插入槽155内，随后转动一个角度，这样就把单元安装到了插座30上去，此后支架174紧密卡入槽155末端，而插孔32的转动将使螺旋弹簧154缠紧。在把插孔32固定在基座31的盖33上装有把电线157连于此处的快接插座(未画出)，而将电源线末端简单地插入插座孔158就可使电线与插座相连。还可以装另外一些插座，把电力送至已经安装好的相邻插座30上。从插孔32延伸出来的电缆线37与装在盖33上的插座相接，从而与布线于房屋内的电缆线连接起来。电缆线决定了传送信道20的形式不是单独的就是和通往触点156的导线组合在一起。罩子159套住盖33。

为了省力地把插座30安装到房屋的天花板、墙壁或地板上的安装面上，插座30上有一对安装支架160。支架160为大致呈M型的金属件，其上有一在中心弯折处向处延展的槽161。支架160的一端转动支承于盖33上从而能够撑开。弹簧162延伸于支架160的纵向中心与靠近支架枢轴端的盖子部分之间，从而将支架固定在邻近的位置上。简单地把插座的顶部放入安装面上的安装孔(未画出)内，将螺丝163穿出基座31的表面和支架上的槽161，再与螺帽164拧紧，就可以把插座30安装到安装面上。拧紧螺丝163时，螺帽164沿着支架长度方向移动从而在安装面后反抗弹簧162的恢复力而撑开支架160，由此卡住位于已撑开的支架和基座31边缘之间的安装孔边缘。支架160一般用弹簧162压紧从而使其容易地导入安装孔。

图17表示的是LAN单元41的结构，它与其它单元42-44基本相同。单元41内有一包括一个顶部开口的圆筒171和一块用螺丝173固紧的带支架174的盖板172的外壳。圆筒171内装有与插座30上的插孔32相连的插头176的第一印刷电路板175和构成必要电路的第二印刷电路板177。在被螺丝173和179固定在圆筒171上的印刷电路板175和177之间连有扁平电缆178作电气连接。装有天线81和82的天线组件180固定在圆筒171的底部并通过电缆线181与印刷电路板177上的电路连接。

Claims (7)

1.一种屋内通信系统，其特征在于，包含：

一个适于安装在屋内并具有与不同网络相连的不同接口的交换盒；

多个由所述的交换盒延伸并与安装在所述的房屋内的插座端接的布线于房屋内的有线传送信道，所述插座具有一个通用接头；

多个不同类型的室内无线终端；

多个可拆卸和有选择地安装在插座的所述通用接头上的通过相连的传送信道与所述不同网络进行有线通信的各种本地收发二用机，每个所述本地收发二用机具有同至少一个所述终端进行无线通信的装置，具有在通过所述的传送信道由所述有线通信方式携带的信息与由所述无线通信方式携带的信息之间进行转换的转换装置；

所述交换盒具有将所述传送信道有选择地连到所述接口中的其中一个的切换装置以将本发收发二用机分配至不同的网络。

2.按照权利要求1所述的一种屋内通信系统，其特征在于，所述无线终端包括数据终端，所述本地收发二用机包括与其中一个所述接口协同工作的装置以构造一个能在所述数据终端之间进行数据传送的局域网络。

3.按照权利要求1所述的一种屋内通信系统，其特征在于，所述无线终端包括个人手持式电话终端，所述本地收发二用机包括与所述电话终端进行通信的装置，所述接口包含一台将所述传输信道连至外部网络的专用交换机(PBX)。

4.按照权利要求1所述的一种屋内通信系统，其特征在于，所述接口的布置能使所述网络相互通信。

5.按照权利要求1所述的一种屋内通信系统，其特征在于，所述插座包含一个带有一对端部以枢轴方式支承于其上的安装支架的基座和一对穿过所述基座边缘和所述支架的中间部位的螺丝，所述基座的周边紧贴位于所述房屋安装面上、而所述支架穿越其中的安装孔，所述螺丝以这样一种方式与所述支架螺接，拧紧螺丝使所述支架在安装面后撑开以卡住介于所述支架和所述基座的所述周边之间的所述安装孔的周边。

6.按照权利要求5所述的一种屋内通信系统，其特征在于，所述插座有一对连于电源的电气接头，所述插座具有一对卡住伸出所述本地收发二用机的支架的槽，所述电气接头邻近所述槽，与所述支架作电气连接，向所述本地收发二用机输送电力。

7.按照权利要求5所述的一种屋内通信系统，其特征在于，所述插座有与所述传送信道相连的标准插孔式接头，所述本地收发二用机有一个可与所述标准插孔插拔的插头。

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