综合通信网转换器的制作方法

专利名称：综合通信网转换器的制作方法
技术领域：
本发明涉及综合通信网络转换器，特别是支持宽范围功能的综合通信网络转换器。传统的综合通信网络转换器以美国Harris公司制造的20-200综合通信网络转换器为代表。此综合通信网络转换器由美国第4,688,212号专利说明公开，对北美(μ-Law)和欧洲(A-Law)两者的多路传输设备都适应，在处理同步和非同步两者的电路转换和分组转换数据时高达2Mbits/s。
用20-20开关的结构和操作的描述将有助于对下文所描述的发明的完全了解。这个基于微处理器的系统的硬件包括联系电话接口单元的外部设备卡。电话接口单元包含线路、中继线和服务单元的电路。服务单元可以是DTMF接收器，MF接收器，串行接口单元等等。集中控制器通过电话总线与一些外部设备卡互连。集中控制器包括一个电话控制单元(Telephony Control Unit)(TCU)和一个呼叫处理器单元(Call Processor Unit)(CPU)。
综合通信网络交换器最多可提供2048端口和最多具有1920个无阻塞(non-blocking)外部设备，如电话，打印机，调制解调器，磁带驱动器，数据设备等等，它们如下面所描述组成端口组。每个端口组最多包含32个外设接口单元，并与一个端口组总线联系起来，一些端口组总线构成要描述的电话总线的一部分。因此，提供60根端口组总线可具有1920个外部设备(32×60＝1920)。其余128个端口，对应于另外的4个端口组，为单音(Tone)和会议(Conference)功能专用。
外设电路通过电话总线耦合到一个电话控制单元(TCU)，下文要更详细描述的电话总线实际上是一大组小总线，这些小总线构成多路传输树的一部分。电话总线把所有线路，中继线，其他电话和数据特性单元连结到电话控制器，也为编码和类似设备提供时序。电话控制单元协调外部设备和集中控制器的呼叫处理器单元(CPU)之间的所有通信。因此，呼叫处理器单元和电话控制单元一起组成对外设的集中控制。所以，综合通信网络交换器可看成包含(1)一些电话外设，(2)一个电话总线树，和(3)一个包含一个电话控制器单元(TCU)和一个呼叫处理器单元(CPU)的集中控制器。通过电话总线树外设同TCU通信，接着通过TCU外设同CPU通信。
电话控制单元(TCU)不仅协调呼叫处理器单元和外设之间的所有通信，也为服务请求扫描外设，提供到设备的声音/数据连结的切换，并为PCM，编码和数据提供时序。TCU对呼叫处理器单元表现为一个分成2048块的32千字节的存储器，每块16个字节。每个地址指定一个块。与一个给定外设有关的全部功能表现在所分配给该外设的16字节的块中。
呼叫处理器单元(CPU)是一个面向总线的微处理器综合体(complex)。典型地CPU包含一个服务单元，多个微处理器，双端口DRAM，和一个磁盘子系统。更准确地说，一个双端口DRAM与每个微处理器有关联并操作用来存储从磁盘装入的码和提供指令给有关的处理器。另外，服务单元为总线提供时钟和优先分析器(Prior-ity resolver)为有效/备用和切换控制提供交叉耦合状态寄存器中断，提供对电话控制器单元的接口，并为与外设数据通信提供信号分组传送(Signaling Packet Transfer)(SPT)功能。
电话总线树包含一组总线，这组总线在外部设备和集中控制之间构成一个多路传输树。在综合交换网中，有1920个外部设备，60根总线，每根分配给一个32端口的端口组。因为每根总线以标准的2.048MHz速率运行，32字节的PCM数据将每帧分成32个时隙以125As传输。按上述安排显然1920个外部设备中的每一个在每帧间隔期间发送一个字节PCM数据。就是说在每帧中所有外设能被发送。
信令信息(Signaling information)，它是数字数据不构成PCM声音信息，利用一个16帧辅助多路周期(SubmultiplexingCycle)或超帧(super frame)发送。如本领域所知，信令信息和PCM声音信息是通过在一个外设和集中控制之间分开的线发送的。就是说，到一个外设的总线不是一根单线而是许多线，每根线被连接传送不同类型的信息。例如一根合适的总线可包含7根线。两根线分配给PCM数据，一根用于PCM发送，另一根用于PCM接收。另外的两根线分配来传送信令信息，一根用于信令信息发送，另一根用于信令信息接收。第6根线用来传送时钟信号，而第7根线是地线。所以，对PCM和数据所有时隙(time slots)的所有位都是可用的。
综合通信网络转换器工作得很好并提供一个费用合理，易于扩展的转换器。然而，它有一些制约限制了它的适用范围。其一为设计限制了外设卡与集中控制线路间的距离。另外，端口数限为2048端口。
本发明包括一个由很多外设卡层架组成的综合网络转换器，很多转换存储器组成的集中控制器，位于远离所说的转换存储器的、为了把外设卡层架和传输介质之间接合的第一接口，及装在本地转换存储器上及远离的外设卡层架上，为了把转换存储器和传输介质之间接合的第二个接口，以致可以使用大量不同的传输介质。第一和第二种接口的工作影响在外设卡层架转换存储器和不同的传输介质之间的兼容性，而所说的第一种接口包括从所说卡上接收串行输入的装置和把所说的串行输入转换成并行输出，以便在传输介质上传输的装置。
本发明亦包括为了连结外部设备的一些端口的综合通信网络转换器及为了选择在端口之间以帧格式组织的转换信号的转换装置。每个端口在帧上占有一固定时隙，每个时隙的信令包括数据信令，所说转换器包括为了接收和存储所说数据信令的存储装置。所说的数据信令装置包括一个可伸缩的存储装置。一个线性缓冲器装置包括很多缓冲器集，每个缓冲器集具有预定的大小，它们是单位缓冲器大小和赋给各个集的缓冲器数的乘数，所说转换器包括为了接收在缓冲器集中数据信令并为全部信息已接收时为了检测的装置，为了决定和存储在缓冲器集中对应于所接收的全部信息的最终位置的装置，为了决定和存储从缓冲器集读出的最后位置的装置，为了读出对应于全部信息的检测所接收的最终信息的位置的缓冲器集的装置，为了更新缓冲器集读出的最后位置的存储指示的装置，为了更新缓冲器集中对应所接收的全部信息的最终位置的存储指示装置，为了标识在缓冲器中接收的全部信息的最终的下一个写位置的装置，从而，所说有伸缩性的存储装置存储各种长度的信息，以便允许从缓冲器集接收的全部信息上访问。
本发明包括一综合通信网络交换器，具有连结一些外部设备的端口和为选择在端口之间以帧格式组织的转换信号的转换装置。所说的每个端口在帧中占有一个固定的时隙，为选择性地转换所说的全帧或半帧格式的两种上述信号的设备包含一个信息存储器，它用于在存储从上述端口来的源数据，一个连结存储器用于存储端口到端口连结的数据，一个时隙计数器，它用于对信息存储器和连结存储器提供时隙信息，每个时隙与信息存储器中一个唯一的存储地址相联系，所述信息存储器至少有两个存储单元与每个时隙有关，用于选择地交换信息的装置，所述信号按照半帧方式操作或全帧方式操作以帧格式组织。
本发明也包含一个综合通信网络交换器，它具有许多端口，所述端口安排成端口组，每个端口组与一个为外部设备用的外设层架(peripheral shelf)有关，所述交换器包括一个集中控制和在集中控制和外设层架之间的一些接口，所述集中控制包含许多交换装置，用于把对应于一个架上的所述外设的端口选择地连接到对应于其他外设的端口；用于识别所说的许多转换装置中的每一个的装置，用于识别一个外设的装置包括识别层架类型和与层架有关的端口号，用于识别可用转换器装置的装置，这些转换器装置是为与连接到转换装置的每个层架有关的一些端口用的，还包括为动态分配每个层架的一些端口到转换器装置的装置。
此外本发明包含一个综合通信网络转换器，具有与一个系统底板相联系的许多处理器，所述一些处理器中的一个被认为是主处理器，所说底板在几个位置的任何一个位置接纳上述处理器，对一个具体的处理器没有确定的位置，所述交换器包括用于自动识别连接到底板的每个处理器的装置，所述自动识别装置包括与一选定的处理器有关的装置用于提供该处理器一个标识，包括在所述交换器中检测上述条件标识的装置，包括在每个没有提供条件标识的处理器中延迟占据主处理器位置的企图的装置，使得带标识的处理器被认为是主处理器而其余处理器占有的处理器位置基于与此有关的延迟。
本发明的一个目的在于减少常规的综合电路网络转换器的一些限制，提供有更广应用的交换器，同时保留常规综合通信网络转换器的优点并与之兼容。
这个改进的综合通信网络转换器保持常规交换器的优点，同时提供一个大容量交换器，它能提供超过10,000端口的无阻塞(non-blocked)交换。这个容量扩大的实现部分由于为时间转换存储器(time switch memory)提供了一个模块化结构(modularstructure)。这个模块化结构可包含许多时间转换存储器，在此称为矩阵转换单元(Matrix Switching Units)(MXUs)，每个用于很大数量的端口的转换。在一实施例中，提供10个MXU卡，每个MXU转换1024个端口。更大的MXU卡，例如用本发明MXU设计的交换2048端口的卡也是可能的。
其他特性包括通用的层架结构，还有通用的时隙结构，可选的全帧，为了增加效率和灵活性的半帧交换，一个到外设层架传送接口的灵活的转换器使适应多种不同类型和长度的传输介质(包括铜和光纤)，以及提供一个分组信令机构(packet signaling mecha-nism)，它允许通道集合以产生16，22和64kbits/s的通道。
用通用层架结构，转换器可配置为同时支持六角(hex)和八角(octal)两种电话层架(shelf)，每个可变化大小，从而允许灵活的配置和扩展。六角和八角电话层架通过端口组的一些电缆接到集中控制，每组对应64个端口，或两个每组32个端口的常规端口组和一些独特的接口单元。一些独特的接口包括位于外设卡上的外设层架链接接口单元(Peripheral Shelf Link Interface Units)(PSLI)和位于集中控制器上的外设接口单元(Peripheral Inter-face Units)(PIU)。至少一个PSLI与每个PIU接口起到在多个外设卡和一单个矩阵交换单元(MXU)之间提供一单个环路的作用。另外，这些接口允许不同类型的外设层架，诸如八角和六角架等，与一公共MXU连接。而且，在外设层架和集中控制层架之间的不同传送介质可用作与电话层架有联系的外设层架线接口单元(Periph-eral Shelf Line Interface Units)(PSLIS)，并且与集中控制器有联系的相应的外设接口单元(Peripheral Interface Units)(PIUs)促进这一特性。根据所用的传输介质提供不同版本的PSLI和PIU。
另外，从输入层架描述的端口组的层架图(shelf map)被动态生成。用生成逻辑数据结构的方法支持层架分组(shelf group-ing)软件对在本地和远程的一些层架都能管理。
当形成的所有时隙相等时，任何时隙可用作外设，会议或单音(tone)的时隙。用把会议和时间线路嵌在MXU卡上的方法可使这一特性变得更为方便。
改进的综合通信网络转换器也包括混合方式转换。就是说，以电路为基础在一线路上提供全帧和半帧转换方式。这为声音工作时半帧转换固有的环路延迟变得更短创造条件，同时为NX64(即视频)连结保证帧相关性(coherency)。
更进一步，本发明的综合电路交换器为信令信息提供一个改进的串行分组传送系统(Serial Packet Transfer System)(SPT)。改进的SPT系统为在电话接口单元和集中控制之间传送信令数据提供一种灵活的手段。这个改进的系统不管集合信道的速率是多少向所有通道提供一个可伸缩的存储(elastic store)，例如一个两秒可伸缩的存储，从而允许两个，四个或八个8kbits/s(1kbyte/s)通道集合在一起形成16，32，或64kbits/s的集合信道。集合信道合成更高速率的通道，在主机处理器控制下是可编程的。
另外，本发明包括一个极好的始终如一的识别在总线上的一些处理器的系统，总线不提供有关位置信息(即槽号)。基于一贯的模式系统可用来动态重定位一个处理器的识别符。这允许去掉处理器板而且在总线上不加硬编码配置(hard coded configuration)并使通用时隙特性变得有利。进一步说，此处提供多个处理器，一个或更多的故障或被移去，只要进行一次随后的初始化，系统使其余的处理器可以补偿失去的处理器。每个处理器的单独的标识便于在处理器之间简单分配任务。
现在用例子参考附图来说明本发明，在那里

图1.说明一个常规的综合通信网络交换器的机箱和层架的分配。
图2.说明一个常规综合通信网络交换器的一个公共设备层架的槽的分配。
图3.说明一个常规冗余结构的综合通信网络交换器的集中控制架构。
图4.说明一个常规综合通信网络转换器的电话总线结构。
图5.本发明的综合通信网络交换器的框图。
图6.说明根据本发明的技术，在一些电话层架和MXUs之间的一个内部连接安排。
图7.说明根据本发明的技术，电话层架到MXUs的另一个内部连接安排。
图8.说明根据本发明的技术，电话层架到MXUs的一个进一步的内部连结安排。
图9.说明一个PLSI的一个框图。
图10.说明一个PIU的一个框图。
图11a和图11b从等于两帧长度的连续缓存器中读半帧方式(half-mode)的图。
图12a和12b.从等于两帧长度的连续缓存器读全帧方式(full-mode)的图。
图13.时间转换器的一个框图。
图14.时间转换器的一个更详细的框图。
图15a和15b按照本发明的技术，对SPT信令从可伸缩的缓存器写入和读出的框图。
图16.按照本发明的技术，读出SPT信息的流程图。
图1说明一个常规综合通信网络转换器的物理机箱配置，转换器容纳有1920个外设电路和128音调/会议端口。在说明的实施例中为了冗余度可靠性，集中控制设备被复制。就是说，在机箱1的层架1和2中的集中控制设备是相同的，在层架1中的集中控制设备出现故障或被移走时用层架2的设备。
更明确地说，转换器可配置成一个非冗余或一个冗余结构。在非冗余结构中层架1被公共设备占用。层架上有20个印刷电路板卡槽，一个把硬盘和软盘混合的磁盘驱动器集合，和一个公用设备MXUer的电源。在非冗余结构中架2是空的。
在冗余结构中，公用设备的所有元件是两套。就是说，公用设备的一个完整的组放在层架顶上，它的镜象放在层架的中部。系统用两组集中控制设备中的任一组满载运行。在现用的架上的集中控制出现故障时会自动切换。无论在冗余或非冗余结构中，底部或层架3为电话接口单元所用。
把外设分组是有利的，就是说在卡上的电话接口电路装在合适的机箱里的层架上。在讨论的例子中，可看出每卡适宜安装8个电话电路，每层架提供24个卡。所以支持1920个电路只需10个层架。
现在参看机箱1的层架3，它存放电话接口电路板，通常每块板包含8个电话或外设，它们常被称为接口电路。、每个层架能容纳24块板或卡，板有时被称为卡。所以，每架包含24块板，每块板包含8个电话接口电路或总共192个电话接口电路。
需要9个外加的物理层架存放其余1728个电话接口线路。这些层架在三个外加机箱中提供，每个机箱三个层架。每个机箱也包含它自己的MXUer电源。
电话接口电路用下面要描述的电话总线树连结到集中控制设备。
安装在电话设备层架上的电话接口单元包含一些线，干线和一些服务单元的电路。与电话接口单元兼容的线单元的例子是(1)模拟线单元，(2)长环路(off-premise)线单元和(3)数字线单元。
模拟线单元用作对标准旋转或按键拨号盘(tone-dial)模拟电话站服务。长环路线单元类似于模拟线单元。它对旋转或按键拨号盘(rotary dial or Tone dial)模拟电话站服务的作用，也对楼外分机(off-Premise station extensions)提供服务。数字线单元与一部具有数据发送和接收能力的智能电话联用。数字线单元把内部PCM转化为被选的数字数据信令格式，它能在标准电话双绞线上传送，环路距离最远达5000英尺。数字线单元在每个端口把64kbits PCM声音/数据与16kbits信令结合。这个80kbit信号用时间压缩多路传送(time Compression multiplexing)(TCM)技术传送到数字环路。ICM脉冲群以256kbits传送。
因而，电话控制器单元(TCU)在每个方向能以500字节/s(即4,000bits/s)支持两个独立的字节和一个8000bits/s串行通道。其余的48000bits/s保留为将来用。
与电话接口单元兼容的中继线单元(trunk units)的一些例子是(1)地起始/环路起始中继线单元，(2)2-线E&M中继线单元，(3)4-线E&M中继线单元，(4)直接内部的拨号盘中继线单元，(5)数字中继线单元，和(6)CCITT2.048Mb数字中继线单元。
地起始/环路起始中继线单元把综合通信网络转换器直接连结到中心局(central office)(CO)在两地之间发送音频信息和监控信号。2-线E&M和4-线E&M中继线单元既可发也可收MF，DTMF和拨号脉冲格式的数字信息。直接内部拨号中继线单元从公众交换网提供DID到PBX站的访问并能接收拨号信息，拨号信息的格式为DTMF，MF和拨号脉冲格式。T1-D4数字中继线单元允许一个标准的24通道PCM中继线直接与综合通信网络转换器连接。它们的作用是以1.544Mbits/s的速率把标准T1-D4格式转换成转换器的信令。上面说明的线和中继线单元的每一个都是常规的，所以为了充分和完全了解下文要描述的本发明，不必要对结构和操作作进一步描述。
可与综合通信网络交换器联用的服务单元也是常规的。它们可包括(1)双音调多频率(DTMF)(dual tone mulfiplefrequency)接收器单元，(2)呼叫进行检测器(coll progress detec-tor(CPD)单元，(3)宽带拨号音调检测器(broadband dial Tonederector)(BDTD)单元，(4)多频率接收器(multi-frequencyreceiver units)(MFRU)单元，(5)多频率R2接收器单元(MFR2RU)，(6)串行接口单元(serial interface units)(SUI)，和(7)基准定时单元(reference timing units)(RTU)。
DTMF接收器接收DTMF拨号并译码DTMF码成为数字格式。CPD允许在不提供电回答信号的中继线线路上回答。BDTD为国际应用提供音调检测。MFRU用于局间(inter-office)信令，付费电话，相等访问(equal access)，和专用网络应用。它监控关于一个特殊呼叫的音频通道并把MF编码转换为数字格式。MFR2RU介码R2国际(2-of6)，频率编码信令。串行接口单元(SIU)包含为系统管理用的端口，例如RS232C。该单元把系统管理信息转换为标准内部格式并把它送到集中控制去处理。来自系统的信息发送到SIU，在那里信息被转换成标准ASCII格式并从数据端口发送出去。SIU连结到一个系统外设接口面板，在那里数据端口转换成RS232C信号。一个终端，打印机，调制解调器，9道磁带机或任何RS232C设备可与SIU联用。RTU，它插入任一电话层架槽提供一个局内定时基准的转换。它可用作对数字中继线(trunking)(1.544Mbits/s和2.048Mbits/s)的一个备用的基准源(alternatereference source)。
集中控制设备分成两个子系统；集中控制子系统或呼叫处理器单元(CPU)和电话控制子系统或电话控制单元(TCU)。
CPU包含系统的大脑。它包含中央处理单元，称为虚中央处理单元(Virtual Central Processing Unit(s))(VCPU)和有关的存储器单元。它也包含硬盘和软盘驱动器，以及它们有关的控制器和接口单元。
TCU协调CPU和电话接口单元/端口(即线，中继线和服务单元)之间所有通信。它为服务请求连续不断地扫描端口，并提供机构为所有已接通的PCM声音和/或信令数据连结。TCU也包含音调发生器和会议功能，并为PCM，编码和数据提供定时。图2说明一个公用设备层架的细节。如上所述它包含20个印刷电路板槽，磁盘驱动器部件，还有一个公共控制MXUer电源。磁盘驱动器在图2中24说明而MXUer电源在25。特别地，CPU在印刷电路板1-10槽而TPU在印刷电路板11-20槽。
PCIU或外设控制器接口单元插在槽1。它为系统的硬盘和软盘驱动器用作文件控制器。它也在磁盘驱动器和VCPU(s)之间提供一个通信接口。
VCPU插在槽3。这是一个单板计算机。根据系统规模和处理的呼叫业务量可用一个或两个或三个VCPUIS。在使用时第二个VCPU位于槽5，第三个VCPU在槽7。在每个公共设备层架中的一些VCPUs在一个多任务操作系统的控制下一起工作。每个VCPU包含在板上RAM存储器。外加存储器可在槽6提供。这个被称为高级存储器单元(Advanced Memory Unit)(AMU)的存储器连结到一个VCPU为外加数据库存储器提供外加的RAM。
冗余存储器单元(RMU)(Redundant Memory Unit)插在槽9，为冗余结构用。它的目的是保证对有效数据库的更新被写入两个公共设备层架。冗余系统至少有两个RMU，每个公共设备层架一个，通过一个专用的&总线互相耦合。在公用设备出现故障时，系统自动切换到备用公共设备层架同时保持所有已连结的呼叫。
虚拟C-总线服务单元(Virtnal C-bns Service Unit)(VCSU)占用槽10。它在呼叫处理器单元(CPU)和电话控制单元(TCU)之间提供一个通信接口。
电话定时单元(TTU)插在槽11。这个单元提供系统时序和同步。它提供到电话控制单元硬件的接口点。
会议和音调单元(CTU)插在槽12。CTU支持一个64端口会议单元也提供64个系统音调的存储和产生。因而CTU有128个到TCU的端口。一个会议呼叫可在最少三方最多64方之间进行。多个会议可同时进行只要用于会议的端口总数不超过64。
更特别的是，音调发生器产生64个独立的连续的PCM序列，每个有它自己的端口号。用写音调的接口号到设备的源指针的方法，任意数量的电话设备可被连结到任一个音调。每个音调产生的方法是从EPROM读出一选中的PCM样本序列并无限地重复这个序列。
会议单元的功能等效于一组32个由几部分组成的模拟混合电路。它有64个端口，对呼叫处理单元表现为64个独立设备。每个有它自己的设备地址，源指针和控制寄存器。每个端口可以任意组合联接到32个混合电路中的任一个。会议单元可配置成32个两输入混合器，20个三端口会议等等。通过许多变化最多为一个64输入会议。
槽13-20交替包含一个时间交换单元(Time Switch Unit)(TSU)和一个扫描信号单元(Scan and Signal Unit)(SSU)。每个TSU/SSU对支持512个端口。所以对于一个具有1920外设端口和128会议/音调端口或总共2048个端口的系统需要4个TSU/SSU对。
TSU的功能是在多至512个端口之间切换脉冲编码调制(Pulse Code modulation)(PCM)声音或信令数据。SSU的功能是从多至512个端口发送和接收信令信息。至于TSU，已经知道每增加512个端口要求一个额外的SSU，SSU是与一个相应的TSU配对的。
在一个冗余结构系统中的集中控制结构在图3中说明。这个结构于美国专利第4,688,212号说明中公开。
电话控制单元(TCU)操作通过TSU提供一个时间转换矩阵(Time Switch matrix)使得在输入的时间位置对应输出的地方。时间开关矩阵是无阻塞(nonblocking)的使得所有已安装的电话设备可以参加任意配置和同时会话。换句话说时间转换操作如同一个时隙交换器，在那里从所有端口来的PCM和数据字符一齐被多路传送，存在一个样本存储器中，按照一个地址存储器的内容从样本存储器检索，然后信号分离返回到一些端口。
地址寄存器操作如同一个源指针寄存器数组，并被CPU访问。对每个连接CPU用把源端口号写到目的地的源指针寄存器的方法在每个方向控制交换器。用这种方法样本存储器不必要可由CPU访问。
2048个端口转换器作为一组实现并行操作四个模块，如上面讨论的每个模块为512个端口服务。四个模块的安排为构成一个样本存储器提供方便，在每个模块中提供地址存储器，并且运行于8.192MHz，122ns/周期，每帧提供1024周期。为了实现四个模块的结构，每个样本存储器是32位宽，使四个样本可同时写入，而来自2048个端口的每一个端口的一个样本可在512个周期中写入。
外设单元的状态存储在一个高速RAM中，该RAM可被呼叫处理器访问和被上面讨论的扫描和信号单元(SSU)维护。通过电话总线每2ms刷新一次(即每超帧一次)。信令系统的所有部分连续地在500Hz上运行，且每个功能对每个端口在每周期中实现一次。
由于信令和PCM通道为多路转换使用了同一机理，信令的两个方向，即到外设去和从外设来，各有每个端口64Kbits/s的容量。超帧的再次多路转换将此分成16个独立的功能。
从各外设来的两个字节被分成设备识别字节和状态字节，状态字节包含一位的“服务请求”指示器，后者由事件扫描器监控，还包含7个其他状态位。送到外设去的两个字节被分成一个忙闲指示位、一个向外发脉冲位或振铃位及14个作其他控制的位。为每个设备地址提供了一组信令寄存器，包括那些指定用于音调和开会功能的寄存器。
本常规的综合通信网络转换器的一个特色是信号分组传送(signal packet transfer，SPT)机制。SPT是一个64通道直接存贮器访问控制器，它有自己的32K字节缓存器。每个已使能的通道能每秒传送1000字节，或是从缓存器内的分组信息送到OUT字节，或是从IN字节分组到缓存器内。SPT受信令多路转换器的同步，所以在缓存器内字节的顺序与外设收到或发出的字节的顺序完全一致。每个SPT通道有用于功能控制、端口序号、缓存器地址和字节计数的各个寄存器。缓存器RAM及通道控制寄存器在呼叫处理器单元的总线上以存贮器的形式出现。
电话总线不是单一总线，而是大量的小型总线，这些总线构成多路转换树，以便多路转换从1920个外设接口电路收到的串行信号。如同前述，各外设分组成若干端口组，每个端口组有32个外设(即电话通信)接口电路。给每个端口组指定专用的端口组总线，端口组以2.048Mbits/s的速度、在32个时隙和125μsec、长的帧内传送来自32个外设中每一个外设的PCM声音/数据。给每个外设接口电路，因而给每个外设指定帧内专用的时隙，该时隙在该外设专用的端口组总线上传送。
这就是说，一帧125μs期间的那些时隙并不是如所需要的那样分配给通话。相反，每个时隙被用在一个特定的电话设备、即一个特定的端口上。因此，每个端口与由某个特定的端口组总线传送的某个特定时隙唯一有关。此外，信令信息不是在CPU有要求时才发送或接收的。相反，它是在固定的2ms超帧(16个125As的帧)内连续送出的。
从本系统所有外设来的PCM和信令数据，用图4所示的固定的同步四级多路转换电话总线树，被一起多路转换进入电话控制单元(TCU)。从TCU到各外设的信息则按照相反的对称方式被多路分配出来。参照图4，电话总线树的第一级和第二级41，42在装有外设接口电路卡和电话外设单元43的那些电话通信层架上实现，这两级一起将各外设来的PCM和信令信息组合成电话总线的2.048Mbit/s流。多路转换树的顶上两级44，45，即第三第四级，在装有电话控制单元的层架上实现。它们的工作是将64个端口组结合成一个系统。
在一种实施方式中，为PCM数据所进行的第一级多路转换41可以用编码解码(codec)芯片46在线路和中继线单元上完成。第二级多路转换可以使用三态驱动器47在外设卡到电话总线的接口处完成。第三级多路转换44将八路串行2.048Mbit/s的端口总线组合成一路八位宽2.048Mbyte/s的流。因此，第三级多路转换提供了串到并的变换。最后，最上边的那级使用了三态驱动器以产生输入到CPU的4字节宽、4.096Mword/s的内部PCM总线。
电话总线树的第三级既对输入作串到并变换及时分多路变换，又对输出作并到串变换及时分多路信号的分离。
支持上述硬件的系统软件被分成一个多任务操作系统和六个独立的子系统。每个子系统在操作系统的引导下完成一个或更多的任务。各子系统之间的通信靠通过操作系统传送消息的方法来完成。每个子系统的存贮器空间是不连贯的，因为各子系统可以都在同一处理器上运行，也可以分配在多个处理器上运行。
软件中的主要子系统由以下组成(1)初始化，(2)操作系统，(3)电话通信接口子系统(TIS)，(4)呼叫处理子系统(CAP)，(5)维护处理子系统(MAP)，及(6)配置编辑器子系统。
本发明的改进的综合通信网转换器保持了常规转换器的所有优点，同时它提供(1)容量极大的转换器，可以无中断地转换10000个以上的端口，(2)通用的层架结构及(3)通用时隙结构，(4)可选择的全帧和半帧转换，以实现有效和灵活的转换，(5)到各外设层架传送接口的灵活切换，以适应多种传输媒介，包括铜和光纤，(6)分组信令机制，它能为16，32和64Kbits/s信令通道提供组合的通道，(7)能唯一地和始终如一地在总线上识别处理器的系统，这些处理器并不提供其相对位置的信息(即槽号)。
(1)大容量无中断转换架构—它保证转换时隙与所有外设时隙同时存在，其方法将在本说明书后面说明。在优先的实施例中，提供了10240个时隙以适应9000个以上的外设端口。通过引进矩阵转换单元(MXU)以代替常规转换器的TSU/SSU的组合使用，使这个特色成为可能。
(2)通用层架结构—本改进系统可同时适应不同类型(如八角层架和六角层架octal and hex shelves)、不同尺寸的外设层架。这一特点是靠以下措施来达到的在各外设层架上配备PSLI，在各MXU层架上配备相应的PIU及根据输入的对层架的描述提供各端口组的动态层架映射。创建逻辑的数据结构以支持层架的分组，软件就能既管理局内又管理远程的层架。
(3)通用时隙结构—所有时隙都做成相等的，从而允许任一时隙用作外设、会议或音调时隙。这与常规系统大不相同，在常规系统中音调和会议地址被用在特定的时隙上。换句话说，本说明书描述的改进综合通信网络转换器消除了常规转换器的固定映射，它允许任一音调或会议端口连接到任一MXU。这是靠在各MXU卡上嵌入音调和会议功能来完成的。其结果是，没有一个端口被规定具有音调或会议功能，因此所有端口都可用作电话端口。当需要音调或会议功能时，该功能可以直接从MXU卡上获得，因而免除了将某端口连接到常规的音调发生器或会议电路的需要。
(4)全帧和半帧转换—本系统支持同时使用全帧和半帧转换。全帧转换保证了N×64个连接时的帧一致性。半帧转换产生最小的回路延迟。
(5)到达外设传送的灵活切换—本系统的设计允许到达外设传送的时间切换利用多种形式的技术而不改变基本的转换器结构。除了用配备范围大得多的光纤环路之外，也可以使用适用于75英尺配备范围的点到点铜UTP接口。传送也和其他一些接口兼容，如DS3/E3，OCI，和45/50Mbits/s ATM。
(6)改进的SPT分组信令—分组信令通道与每个转换时隙配对，其方式叙述于后。对于本系统中的每个时隙，存在着分开的输入和输出8Kbits/s串行通道。此外，2，4或8个通道可以组合在一起以形成16，32或64Kbits/s的通道。
(7)处理器识别—本系统允许在一条共用总线上识别该总线并不提供相对位置信息(即所在槽号)的各个处理器。本系统考虑到了基于固定模式对处理器识别的动态再配置。这就允许拆除一些处理器板或将一些处理器板加到总线上而不必作硬编码的配置，这也使通用时隙特性便于实现。此外，在配备多处理器并且其中一个或更多个失效或取走的场合，本系统也考虑到了在下次初始化后使余下的处理器补偿失效处理器。对每个处理器的唯一识别也顾及各处理器之间任务的简单分配。
图5表示本发明综合通信网络转换器一种优先实施例的框图。在图1-4及图5中，同类部件被标以共同的参考数字。外设卡51被连接到端口组总线52，通过外设底板内的腐蚀部分这些总线组合形成端口组电缆。每根端口组电缆被连接到外设层架链接接口单元(PSLI)55，它提供了在传输介质方面的灵活性并方便了通用层架的结构。每个PSLI通过选定的介质与相配合的外设接口单元(PIU)56相接，PIU的位置在集中控制器处。合适的传输介质有，但是不限于，铜UTP和光纤电缆。
PSLI55不只是方便了传输介质方面的灵活性，它还提供了64端口的插入能力、冗余回路能力以及与前述的常规电话通信接口单元卡层架的完全兼容性。
图6是综合通信网络转换器硬件的一种配置的更详细的图示。不言而喻，PSLI连接电话通信层架，在一个层架上的端口总数是64的倍数。例如，本系统与具有192个端口(3×64)的电话通信层架兼容，这就是上述常规电话通信层架的配置。
对于不同的传输介质可能配备PSLI的不同类型。因此，可能为铜配备一种类型、为光纤电缆另配一种类型，并且在一个转换器内可以配备多种类型。就是说，转换器可以适应多种不同的传输介质。
在本说明书中公开的具体实现装置的PSLI，不顾哪种类型，将多达512个端口连接到一个相应的PIU，该PSLI可以局部地驻留在它与之连接的架上。一种类型，例如光纤类型，具有以64端口的增量为单位、有选择地连接少于512端口的附加能力；该类型还能被放置在远离与之连接的层架的地方。纤维PSLI可以被多路转换到单根纤维。目前多达八个纤维PSLI可以被多路转换到一根光纤电缆。
因此，选定了每组64口的端口分组，每组给予一根电缆，八个这样的端口分组被指派给一个共用的PSLI，如图5所示。这就是说，每个PSLI可以接收8根端口组电缆，而每根电缆为64端口传送信号。换句话说，本发明的每根端口组电缆对应于常规转换器的两套端口组总线。
再参照图6，假定某电话通信层架的16块卡上有128个电话接口单元，每块卡上有8个电话接口单元。每个层架将与两根端口组电缆62(64×2)相关连，并且，多达4个这样的层架可能与PSLI63相关连。
PSLI63由2套总线组成，一套发送总线64和一套接收总线65，该PSLI的输出与相应的PIU67连接。以后将会说明，PSLI将2MHz速率的串行输入信号变换成以8MHz速率传送的8位并行信号。
PIU可以成对排列。即，两个PIU(PIU A及PIU B)可以配备在同一块板68上，每个PIU用来接收与512个端口有关的信号。每个PIU对68被接到矩阵转换单元(MXU)69，从而替代了常规的电话通信控制单元(TCU)。
在一种实施例中，每个MXU为1024个端口而工作。在这样的实现中，10240个端口就要配备十个MXU。为端口0-1023服务的第一个MXU691可以被安排用于会议端口和音调端口。在这样的实现中，可能有256个音调端口和768个会议端口。然后MXU692可能接纳端口1024-2047，每个后继的MXU接纳其后的1024个端口，第十个MXU6910接纳端口9216-10239，如图6所示。
这些MXU位于集中控制之内，每个都运行着以支配1024个时隙的转换。如果有1024个音调和会议端口，本例的系统将支持9216个电话端口。
如同MXU，各PIU也位于集中控制之内。正如前述，每个PIU充当一个MXU和两个PSLI之间的接口。如同PSLI，PIU也可能有基于传输介质的多种类型。因此，对于使用铜电缆的系统可能有铜类型的，对于使用光纤作传输介质的系统可能有光纤类型的。然而，PIU对(PIU A及PIU B)是成双的，一对一配上相应的MXU，所以单个MXU不可能既让铜PIU又让纤维PIU与之连接。
如果是使用光纤传输介质的场合，由于每个PSLI可以有选择地为少至64个端口服务，单个PIU可以让多达8个PSLI与之连接。
图7表示一种电话通信层架/PSLI/PIU/MXU安排的例子，在该例中一个PSLI为多个不同类型的层架服务。具体说，PSLI71为两个“J”(即octal)层架72，73及一个“H”(即Hex)架74的一部分服务。“H”架的平衡由另一个PSLI75来支持。必须注意的是，这些“J”层架可以是可与上述常规综合通信网络转换器操作的“J”架。所以，每个“J”架由装在24块板上的192个电话接口单元组成，每块板上有8个电话接口单元。“H”架有384个电话接口单元，即，两倍于“J”架包含的单元数。
如图7中所示，由于PSLI只能接纳512个端口，而两个“J”架代表384个端口，PSLI71就只能接纳“H”架的128个端口。因此，PSLI75必须接受“H”架74的其余256个端口。
图7的配置是有用的，如果各层架并置，而且使用铜制的PSLI-PIU，其间的传输介质也是铜的话。然而，当使用光纤电缆时，由于将两根光纤电缆铺设到同一远程场所的路由成本，图7的配置虽然是可能的，却不是有用的。
图8表示本发明的PSLI/PIU概念是如何允许在一些远距离点插入少数几个端口并使用单个环路将它们连到集中控制的机架的。即，单个环路(例如单个光纤环路)已被分配给远离集中控制并使用三个PSLI84，85，86的三个点81，82，83。这成为可能是因为每个PSLI通过在卡上的一些位开关可以有选择地滤出在环路上它支持哪个端口。
更具体地说，对于正在说明中的装置，在PSLI卡上提供了8个位开关(未示出)，它们使本PSLI能对MXUn在64端口的边界(boundaries)上过滤到64端口的分辨精度。图8中，在远点A，81的第一个PSLI使用着头4根端口组电缆，每一根对应于64个端口，以支持一个“J”层架和一个“H”层架的一部分。因此，使PSLI84的头四个位开关置“1”，该PSLI就被配置成只滤出用于头四根端口电缆的时隙信息(即时隙0-255)。在远点B，82的第二个PSLI只使用着一根端口组电缆以支持一个“H”层架，层架上只有64个端口为有效。在第五位置上的单个位开关滤出用于在远点B有效的64个端口的时隙256-319。
在远点C的第三个PSLI86支持128个端口，因此需要两根64通道的端口组电缆。所以位开关位置6和7被置“1”，以滤出320-447之间的128个时隙。
应注意，还可以提供额外的64个端口。这些PSLI无需滤出邻接的端口，所以未被分配的端口都可以在以后指派给远点A-C中的任何一个或者指派给某个额外的远点。例如，如果此后将某个额外的64端口的层架加给点A，则该层架可以连接到已经与该点关联的PSLI上，此外，最后的即第8个位开关应置“1”，以支持所添加的层架。
图9中表示用于铜传输媒介的PSLI的框图。用于光纤传输媒介的PSLI与此相似。区别在于，这种PSLI电路与光纤传输装置而不是与铜传输装置接口。类似的区别也见于用于铜传输装置的PIU和用于纤维光学的PIU之间。PSLI安装在现有的导轨上。外部的连接包括8个端口组缓存器(Port Group Buffer)接口900(具有冗余或非冗余的端口组缓存器电缆联结(Cabling)，1个MXU及报警(Alarm)接口，一个连至PIU的25对电缆的高速传输装置，一个查错连接器及一个MXU电源接插器。两块PSLI卡通过25对双绞线的外设连接(peripheral link)电缆905(P-Link)与单个PIU相连。每根P-Link电缆为512个外设端口传送PCM及信令(signaling)信息。此外，一个P-Link还传送连接维护(link main-tenance)以及机箱MXU和Alarm(PAB)的附加数据(overheaddata)。所有高速信号都是差分和平衡的。
PSLI以点到点的拓扑结构排列。每个PSLI在八个端口组接口与其关联的PIU卡之间传送512个端口的全双工PCM及信令信息。一个单一的PIU与两个PSLI接口，以总共得到1024个端口。由于有效的信令通道与有效PCM通道为1比4，及有效附加通道与有效PCM通道为1比16，每个P-Link在每一方向传送512个PCM时隙所需的有效时隙为1024个总时隙中的672个。
PSLI恢复从与其接口的P-Link来的时隙和信令信息。数据恢复部完成外设接收时钟的恢复、外设接收数据的恢复及外设接收数据帧/超帧的恢复。接收路径的信息被装入可伸缩的缓存器内。数据恢复部使用已恢复的超帧数据来对缓存器的起点定位。
每个P-Link接口有八个发送对和八个接收对。这16对线为512个外设端口的数据和信令通道提供了双向平衡传输。此外，时钟(Clock)，超帧同步(Superframe sync，SSFX)和测试同步(Test sync)信号对及单端的电阻连接也是双向的。
在P-Link总线上的数据在PH1时钟的上升沿被采样。送到P-Link总线去的数据在PH1时钟的下降沿被更新。各个在线(online)层架与不在线(off-line)层架之间最大可容忍的数据不齐量(dataskew)为+/-50ns。
在P-Link A上，PCM出现在以SSFX为基准的偶数8.192MHz时钟周期，而信号、附加及不用的字节则出现在奇数周期。对于P-Link B，PCM出现在以SSFX为基准的奇数时钟周期，而信令、附加及不用的字节则出现在偶数周期。
基本的接收同步由PSLI时钟恢复逻辑907提供。P-Link字节时钟由该link传送，并通过锁相环将其恢复到8.192MHz的基本系统时钟。此外，用P-Link所传送的超帧同步(SSFX)来产生16个独立的MODE(方式)信号，每个端口组一个信号。
组装缓存器(assembly buffer)904收集字节的并行数据，它充当可伸缩的缓冲存贮器。该缓存器的写指针由已恢复的字节时钟控制。读指针与已恢复的外设时钟同步。为连接维护特定的附加数据字节则从缓存器的输出数据流中读取。
PSLI的诊断/控制微控制器通过被定时的数据缓存器98来访问P-Link所收到的字节流。微控制器给时隙地址寄存器加载，后者又与时隙计数器比较。这种机理控制了来自P-Link时隙的对缓存器的写入。缓存器的读出则是在微控制器的直接控制之下。
微控制器会有读/写访问以“让出”用于与PIU微控制器通信的附加带宽。提供了在“现场的”PCM、信令及PAB数据时隙中对接收数据的读访问，以实现诊断数据的监视功能。
每个PSLI的电话外设总线方由主PLL(锁相环)已恢复时钟所驱动。PLL受8.192MHz字节时钟和P-Link的超帧同步信号(SSFX)的锁定。
在一次转换之后，SSFX和PSLI电话同步信号的相位可能不一致。这可能在各冗余的连接具有不同的路径长度时出现。PLL会纠正SSFX与PSLI电话同步的相位失调到与字节时钟的频偏不大于10ppm。电缆的长度差一定要限制在10英尺之内，使最大的时差为15ns。在一次转换之后，保证在1秒钟之内重新调到一致。
PPL的输出驱动一个电话外设总线计数器，后者为每个端口组产生CLOCK，SYNC，FRAME，MODE AND OH(overhead，附加)等定时。
来自接收组装缓存器904的数据，馈送到六个被锁存的输入移位寄存器903；其中四个是PCM，一个是信令，一个是附加/PAB。每个PCM和信令移位寄存器给接收的交错格式化器(interleaveformatter)提供一根单个位的线。附加/PAB寄存器的输出直接地驱动PAB输出。
接收交错格式化器902将4个PCM的八位位组(octets)和1个信令的八位位组变换成五个分开的位交错(bit interleaved)传送电路(links)。这个5位存贮器的有效深度是64位；分成两页，每页各32位。
从四条PCM接收交错格式化器线来的经过交错的PCM被多路分配成十六个可寻址的锁存器901，每条PCMR总线一个锁存器。从一条信令数据线来的数据也被多路分配成十六个可寻址的锁存器，每条SIGR总线一个锁存器。
来自十六条PCMX线的PCM数据送入四个各为4∶1的多路转换器93。这些多路转换器馈入通道格式存贮器(channel For-mat Memory)90。十六条信令线通过由4∶1多路转换器组成的两层93，95进行多路转换以压缩流。第一多路转换器层93将四个2.048MHz流混合成单个8.192MHz通路。第二层95免除了十二个不用的信令帧的传送。合成的那条线也输入到通道格式存贮器90。
从发送PCM和信令多路转换器来的数据成为通道格式存贮器的五条线输入。每个字节时钟，由4个端口来的4位PCM和1位信令被写入通道格式存贮器。每四个端口要重复此过程32次，每帧共进行256次访问。缓存器充当五个64位的串行存贮器。位交错的数据输入，被读出为字节交错数据。要给发送串并变换器92构成一个字节，就必须从8个不同的存贮单元连续读八次。每帧共需1024次读。
对每个端口组来说，MODE信号被位移一帧。其结果是在MXU处的信令信息的偶交错。
发送串并变换器92由一些被锁存输出的移位寄存器组成，其输入来自发送通道格式存贮器。并行数据然后被写入发送组装缓存器的适当存贮单元。
P SLI诊断/控制微控制器97经由受定时的数据缓存器96去访问P-Link发送流。如同在接收通路中那样，微控制器给时隙地址寄存器加载，后者被在91与时隙计数器比较。这一技巧控制了从缓存器到P-Link时隙的各次读出。各次缓存器写则是在微控制器的直接控制之下。
微控制器会有读/写访问以“让出”用于与PIU微控制器通信的附加带宽。提供了在“现场的”PCM。信令及PAB数据时隙中对接收数据的读访问，以实现诊断数据的监视功能。
数据序列基于2ms的超帧。对P-Link中512个端口的每一个来说，每一超帧含有16个PCM字节样本和4个信令字节。此外，在一个超帧内传送1×512个附加字节。超帧被分解为16个125As的帧，这些帧各包含512个单PCM字节样本，每个端口一个样本、128个信令字节和32个附加字节。帧被进一步分成32个时隙块，每块32字节。这些块各有16个PCM字节样本、4个信令字节、一个附加字节和11个不用的字节。定时的安排使每隔一个字节就是PCM样本。
PSLI经由多达八个端口组缓存器(PostGroup Suffers)与外设层架接口。端口组缓存器电缆连到有20个插针、间距0.1英寸、双排的扁平电缆连接器。
图10表示用于铜传输媒介的PIU的框图。现在来说明用于铜双绞线传输媒介的PIU。
PIU作为单槽的电话控制器总线(TCB)组合件符合机械高度的技术要求。它从卡架的后方插入十个PIU卡槽中的任意一个。它具有两个160针的DIN背板连接器和两个50针的高速P-Link连接器。
PIU每一帧从MXU接收1024个PCM字节样本，它经过P-Link A特其中512个样本分配给PSLI A，经过P-Link B将另外512个样本分配给PSLI B。PIU还每一超帧从MXU接收1024个端口来的信号和附加数据，这些数据与加到P-Link A和P-Link B上的PCM样品交错。附加数据除P-Link维护及至PIU微控制器的一个通信通道外，还包括MXU告警板(AlarmBoard，PAB)机箱控制/状态信息。在每个P-Link上的信令传递是这样的，当在P-Link A接口看到PCM时，就在P-Link B接口看到信令和链接数据，反之亦然。此外，PIU还提供g条与冗余的电话控制器层架内别的PIU对称的PCM/信令交叉路径。
PIU在每个MXU帧内传送1024个PCM字节样本。PSLI A和PSLI B分别提供1024个PCM样本的512个。从两个PSLI来的PCM通过单字节宽度的通道送到MXU，以便分配到电话控制器的PCM信息通道(Highway)上。PIU还在每个超帧内将1024个端口的信号和附加数据传送到MXU。PSLI A将用于端口0-511的信号和附加数据同PCM各字节样本交错，PSLI B则为端口512-1023提供这种交错。MXU使信令和附加项在TC总线上可被访问。数据/时钟的恢复、数据缓存和与冗余层架对称的PCM/信令交叉路径，这些都做入背板接口。
PIU恢复来自P-Link的时隙和信令信息，该P-Link是PIU与之接口的。数据恢复部完成外设发送时钟的恢复、外设发送数据的恢复、和外设发送数据帧/超帧的恢复。发送路径信息放在有伸缩性的缓存器内。数据恢复部使用已恢复的超帧数据以对缓存器的起点定位。PIU在本地与MXU卡接口。
每个P-Link接口包括八个发送对和八个接收对。这16对线提供双向平衡传送的512个外设端口数据和信令通道。此外，时钟、超帧同步(SSFX)和各个Text Sign信号对，以及各单端的电阻连接也都是双向的。
P-Link总线上的数据在PH1时钟的上升沿被采样，此时钟由BTU经过MXU提供。到P-Link总线去的数据在PH1时钟的下降沿被更新。在线和不在线机架之间的最大可容忍数据不齐量(skew)是+/-50ns。
在P-Link A上，以SSFX为基准，PCM出现在偶数8.192MHz时钟周期，而信令、附加、和未使用字节则出现在奇数周期。对P-Link B来说，以SSFX为基准，PCM出现在奇数时钟周期，信令、附加和未使用字节则出现在偶数周期。
从MXU收来的输出PCM和信令在外设PCM时隙0-1023的每个时隙期间被收到；PCM出现在PCMRCV上，信令出现在SIGRCV上。PIU将时隙0-511期间的PCM及信令导向P-LinkA；将时隙512-1023期间的PCM及信令导向P-Link B。
来自MXU的PCM和信令/附加数据在四条分开的一字节宽的数据通路上被收到；一条PCMRCV及一条SIGRCV从在同一层架上的MXU来，一条PCMRCV和一条SIGRCV从在冗余层架上的MXU来。数据用电话通信控制器时钟PH1定时，用同步的超帧信号SSFX编帧。所有信号都在PH1时钟的上升沿被采样。
在冗余系统的配置中，PIU能通过交叉数据通路接收来自冗余的电话通信控制器层架上两个MXU之一的PCM和信令信号。这条通路被嵌入电话通信控制器的底板，并由集电极开路逻辑来驱动。两个PIU都将接收数据由有效架传往各冗余PSLI。从有效架和备用架来的所有四个发送数据P-Link(A和B)都被使能。两个冗余的PIU中，只有一组发送驱动器为有效。两对冗余的PSLI中，只有一对接收驱动器为有效。哪组有效由PIU/PSLI仲裁逻辑来选择。
由多路转换器1024将接收PCM和信令/附加通路多路转换到两个P-Link通路上去。每条由此产生的通路包含了与512个外设口及其传送P-Link有关的PCM样本、信令和附加。P-Link A含有端口0-511的数据；P-Link B传送端口512-1023的数据。
PIU诊断/控制微控制器通过两个独立受控的数据缓存器来访问每个P-Link的接收字节流。为了通过TC总线与集中控制通信，微控制器有对附加带宽的读/写访问，PIU微控制器也可以与每个PSLI处的微控制器通信。为了实现诊断数据的监控功能，提供了在各“现场”PCM和信令时隙中的接收数据的读访问。
每个P-Link的接收数据可以被锁存器1022锁存，可以通过IEEE488型平衡差分驱动器1020被驱动。驱动器MXU电源供给与电话通信控制器层架的MXU是交流隔离的，以减少EMI(电磁干扰)辐射。
从P-Link A和P-Link B这两个外设接口来的发送PCM信令数据被多路转换到PCMXMT和SIGXMT总线上。PIU从P-Link A接收时隙0-511时刻的PCM和信令；从P-LinkB接收时隙512-1023时刻的PCM和信令。在同一层架上为MXU而设的PCMXMT和SIGXMT驱动器总是被使能的。为冗余交越总线而设的PCMXMT和SIGXMT驱动器则只在有效的PIU上被使能。
每个P-Link被连接到小型八时钟的链同步缓存器1010。这些缓存器在P-Link链与链之间的数据误差最多达四个时钟的情况下将数据在时间上对准。信号分离器1040将每个链经过时间校准的PCM和信令数据分开，数据被重新组合以形成一个每帧1024端口的PCM流和一个每超帧1024端口的信令和附加流。
PIU诊断/控制微控制器通过两个独立受控的数据缓存器访问每个P-Link的发送位流。为了通过TC总线与集中控制通信，除了在每个PSLI处的微控制器对附加带宽作读/写—访问外，本PIU微控制器也作这样的访问。为了实现诊断数据的监控功能，提供了在“现场”PCM和信令时隙时刻接收数据的读访问。
因此，从两条P-Link通路的每一条来的发送PCM和信令/附加数据被分离到两条通路上去。一条通路包含从两个P-Link来的每帧1024个PCM样本；另一条包含与512个外设口和它们的传送P-Link有关的信令和附加。
PIU能实现两种帧同步缓存功能；一是为发送PCM，二是为发送信令和附加。PCM同步缓存器1012是一帧的深度。信令同步缓存器在深度上是一超帧。这些缓存器与链同步缓存器组合，补偿了外设层架环路的任何传输延迟。
帧同步缓存器输入指针(外设发送接口方)被超帧同步重新同步，后者通过使用时钟/帧恢复锁1018和时隙计数器1016被从外设链(P-Link)恢复出来。输出指针则被锁定在系统定时上，后者从MXU产生的SSFX超帧同步信号得出。
有效的PIU每次促使交越连接到在冗余交越PCMXMT和SIGXMT通路上的MXU，但是同时的访问也可能发生而不损坏两个PIU中的任一个。每个PIU驱动它自己的PCMXMT和SIGXMT通路到它本地的MXU。PIU含有交越总线使能逻辑。有效的PIU使能集电极开路驱动器，这些驱动器将PCMXMT和SIGXMT两者都驱动到冗余的交越总线上。
分别的PCM和信令/附加数据通路从每个PIU上的帧同步存贮器到该PIU的MXU以字节宽度的格式出现。有效的PIU也将共享/冗余交越总线驱劝到冗余架内的MXU。所有的数据都在PH2时钟，即电话通信控制器8.192MHz时钟的上升沿被更新。
一个冗余的外设链由两个PIU和四个PSLI组成。驻留在每个PIU上的仲裁逻辑1028选择哪个P-Link对正在有效地驱动端口组接口。集中控制设备使两个PIU之一为有效。
驻留在PIU和PSLI上的一对嵌入的微控制器进行动态的信号分析以检验每个P-Link的完整性。此外，电阻性连接检测未插入的电缆。在冗余的配置中，驻留在PSLI的微控制器通过PSLI仲裁控制通道传送仲裁约定。冗余的安排使某个链的失效可以按特定路线转移到出错媒介的各处，或通过冗余底架内的PIU转移到外设层架线路接口的附近。各PIU是独立冗余的。某个PIU的失效并不促使架的切换来维持运行。
在有效的电话通信控制架上的PIU总是在链的有效性方面处于优先地位。链的切换出于下列三种理由之一连接到PIU上的不论哪个P-Link出错、在PIU处或其PSLI之一处有链切换的手动按钮请求、或有由软件产生的链切换请求。链切换之后，在下一次出错到有效的转移时刻或按钮请求时，有效的电话通信控制架上的无效PIU就会返回到有效。
在每个P-Link上，微控制器通过一个锁存器将一个测试字节插入预定的输出附加时隙。在每个链上相应的PSLI将同一时隙内的字节沿返回通路返回。在PIU发送接口处，一个锁存器截获该测试字节以作比较。微控制器通过TCB总线向集中控制告知链的状态。
PIU可以有一些LED指示器2个用于共同的PIU功能，两个P-Link也各有一个指示器。这些LED安装在卡的用户可及的边上，它们指示每个PIU和P-Link的状态以用于维护操作，例如更换PIU或P-Link的电缆。说明 颜色作用PIU电源绿确认PIU已上电PIU有效绿指示本PIU正在有效地通过两个P-Link传送到各个PSLI。安装在各P-Link连接器附近。P-Link A 红指示P-Link A出错。如果是冗余失效 配置，则这种错误引起PIU切换。向集中控制发出告警。安装在P-Link A连接器附近。P-Link B 红指示P-Link B出错。如果是冗余配置，失效 则这种错误引起PIU切换。向集中控制发出告警。安装在P-Link B
连接器附近。
可以配备一个用户可及的P-Link禁止控制。该按钮开关1044向PIU微控制器1030发出链禁止的请求。如果有冗余的链，此请求就会导致受控的，或“软的”链切换。P-Link禁止请求的成功可以由链状态L ED的指示来验证。在发生切换之后，不活动的PIU就会处于“等待成为有效”的状态。在此状态下，PIU会保持离线，直到它的工作状态改变。作为例子，如果P-Link被断开，然后又返回有效的工作方式，就会出现这种情况。去抖动定时器不会允许从“等待成为有效”状态退出，直到过完预定时间。
系统软件对每个PIU有一个链控制字节的访问。PIU的链控制功能影响所有连接着的PSLI。链控制寄存器允许软件产生切换请求并强制PIU/PSLI微控制器复位。
MXU接口PCMXMT到MXU去的外设端口PCMSIGXMT到MXU去的外设端口信令和链的数据冗余的 同时到两个MXU去的外设端口PCMPCMXMT冗余的SIGXMT 同时到两个MXU去的外设端口信令和链的数据PCMRCV到各外设端口去的MXU PCMSIGRCV到各外设架去的MXU信令和链的数据冗余的PCMR- 同时到两个PIU去的MXU PCM和到各外CV设架去的数据冗余的SIGRCV 同时到两个PIU去的MXU信令和到各外设架去的数据仲裁总线两个PIU之间的通信PH1电话通信控制器时钟8.192MHz。P-Link接口P-Link由安排成25对的50线组成。这些对指定如下1-8RCV数据9 RCV8.192MHz时钟10 RCV帧同步11-18 XMT数据19 XMT8.192MHz时钟20 XMT帧同步21 RCV测试槽同步22 XMT测试槽同步23 链的导电连续性24 信号地25 机身地每个PSLI在每个超帧为512个P-Link端口中的每一个传出四个字节信令信息到PIU并从PIU传进四个字节。总共1024个全双工端口的信令在每个PIU被组合。
进出PIU的所有信令被存在MXU中。为了送给BTU/VSU，MXU将信令数据重新格式化，BTU/VSU进一步转换视在的数据单元。
在本文中公开的这个综合通信网络转换器的一个特色是层架图的灵活安排。架图是转换器中包含何种类型的电话架，以及电话架如何连接到转换器的逻辑表示。常规综合通信网转换器的架图是固定的，而且是工厂决定的。和它不一样，本文描述的系统允许用户来配置层架图。
虽然某些电话转换器提供“通用端口架构”其中一个外设槽可支持多种类型的外设卡，本文有关的综合通信线路网转换器却引入一个新概念，允许转换器管理人员能配置一个“通用架的架构”。这意味着管理人员能配置他的转换器以支持多种类型的hex和octal电话架，因而允许灵活配置和扩展。本设计支持通过端口组电缆连接到集中控制的所有类型的hex和octal电话架(甚至那些现在还没有设想到的)。
描述电话架图的算法和数据结构允许管理人员为每个架配置连接的位置和类型(远地架用光纤而并置(co-located)架用铜)。另外，支持的端口数目也可被配置。这个能力使用户能以64个端口的整倍数在架中分配电话端口数(64是单根电缆中的端口数)。
本发明的价值在于它的灵活程度和允许将来发展。用户可以安装一个192端口的层架并在层架上任何地方配置64个端口到192个端口。如果用户选择在层架上留出某些槽不配置(例如在一远地场地)，他就能做到这点。不强迫配置满，这个软件就允许用户划定他剩下的物理端口到他的系统的其他一些层架去。这个架构也允许用户以向往他的层架增加额外的端口。
灵活配置是用根据输入的对架的描述来动态地生成端口组图的方法实现的。用生成逻辑数据结构来支持层架分组的方法，本软件对并置和远地的架就都能管理。
架图是转换器中包含何种类型的电话层架以及电话层架如何连接到转换器的逻辑表示。
设计新架图要考虑以下要求对常规的外设卡诸如在“M”、“L”和19″Rack转换器中，继续的层架配置必须继续被支持。所有类型的层架必须被转换器支持。这包括“M”、“L”和19″Rack转换器所用的一些层架。层架的卸下/增加必须被支持。这允许用户去掉一些层架和规定在每个层架上只有少量或全部端口被分配(增量值为64个端口)。
新架图最终必须是可以由用户配置的。允许用户独立地移动架的位置是必要的。2048时隙的MXU的最后引入(和其他集中控制硬件的增强如DS3和ATM卡)必须与基本架图设计不发生冲突。配置单个MXU作为混合音调、会议和电话端口的能力必须考虑到。
当设计新架图时曾作过以下假定架图与转换器的物理硬件有紧密联系。所以对于“M”“L”和19″Rack转换器，架的管理方式不被不断改变。为转换器用的架图是买不到的。考虑到用户勿忙地配置架的位置是必要的。用户代之以为每个集中控制架购买若干数量的矩阵转换(MXU)卡。一个架上的端口总数总是64的某个倍数。架号限于99以下。这考虑到了指定远地架而不改变当前Sh-Sl-Ci(Shelf-Slot-Circuit)格式的极端灵活性。
必须了解本改进的转换器可能的硬件设置，以便了解在架图中哪些灵活性是必需的。与架图关系最大的硬件包括MXU，外设接口单元(PIU)和外设架线接口(PSLI)卡。一个MXU/PIU/PSLI安排的例子示于以上讨论过的图5。
MXU被设置在集中控制中，每个MXU指挥着1024个时隙的转换。转换器中可能有10个MXU。如果需要，在第一个MXU配置成完成为会议和音调端口所用，虽然这不是必需的。其余9个MXU将用作电话通信转换，在转换器中提供多达9216个电话端口。
两个PIU被直接连接到每个MXU，在那里每一个PIU为512个时隙服务。PIU的位置在集中控制内，作为MXU和一个或更多的PSLI之间的接口。PIU成对地做成一块卡，所以一些PIU卡与一些MXU卡一对一地配对。目前，一些PIU用铜和光纤。在集中控制架本地的PSLI用铜的PIU连接，而离开集中控制架很远的PSLI则用光纤的PIU连接。因为一些PIU对是与一些MXU一对一地配对的，单个MXU不能既和铜的PIU又和光纤的PIU连接。
PSLI是PIU和电话架本身之间的接口。象PIU一样，PSLI有铜和光纤两种形式，但PSLI总是在和它们连接的架的内部。铜和光纤型的单个PSLI两者都有能力连接为电话架服务的所有512个端口，但光纤型有额外的能力，能够以64个端口为增量值(以64个端口为界)有选择地为少于512个端口服务，如上面讨论过的图6所示。因为每个PIU支持512个端口，而每个光纤PSLI能有选择地最少为64个端口服务，单个PIU最多可连接8个PSLI(512/64＝8)。
从配置编辑器的观点看，MXU-PIU-PSLI组合类似于与常规转换器一起使用的电话转换单元/第二转换单元(TelephonySwitching Unit/Secondary Switching Unit)(TSU/SSU)对pairs)。象TSU/SSU一样，本发明的转换器上的一些架允许为多个PSLI服务。
如上面讨论过的图7所示，第一个PSLI支持两个“J”架和一个“H”架的一部分。“H”架的其余部分被第二PSLI所支持。本配置对于和用铜质PIU-PSLI的集中控制放在一起的一些架可能是典型的。用光纤PIU-PSLI的这样一种配置是可能的但不实用，因为部署两根光纤电缆到同一远地场地价格太贵。
另外一种、但不仅是可能的额外配置包括单个光纤环路，该环路有几个少量的端口“落”在远地位置，如图8所示。注意在图8中，一个单个光纤环路被分布到3个场地用3个PSLI。这是可能的，因每个光纤PSLI能通过在卡上的位转换器有选择性地滤出在环路上它支持哪些端口。在PSLI上有一些1位转换器，它们允许PSLI以64个端口为界把MXU过滤到64个端口的分辨率。在图a中，第一个PSLI在场地“A”用第一根64端口的端口电缆支持一个“J”架和“H”架的一部分。用把第一个4位转换器接通的方法，PSLI被配置成只对第一根4端口电缆过滤出时隙信息。第二个PSLI在场地“B”只用一根端口电缆支持它的“H”架，在架上只有64个端口有效。1位转换器给了它所需要的所有端口。第三个PSLI在场地“C”需要两根端口电缆支持它的128端口“J”架。注意，设有一个PSLI的最后位转换器是接通的—这些端口未被占用而以后能够在任何远地场地或在其他场地的其他PSLI上使用。也应注意，PSLI不一定非要过滤出序号连成一片的端口。例如以后给场地“A”增加一个64端口“J”架，这个架可以连接到该场地已有的PSLI，并接通最后位转换器以支持这个架。
编辑器可以都用同样方式来看所有的架配置。编辑器把放在同一地方的一些并置架考虑为在架组内。如果编辑器知道哪些架是并置的，它就能允许单个架跨过PIU界限而不担心以这个架为模型分配的架可能需要放在远地场地。为使配置比较容易，定义两种类型的架组铜架组和光纤架组。根据适用于架组的以下规则来规定架组如何管理架组必须在偶数PIU边界开始。
光纤的和铜的PIU不能在同一架组(架组用同一介质)。
架号1和2可保留给集中控制架用。构成层架图的第一部分是指MXU连到光纤PIUS还是连到铜线PIUS。用户必须事前作某些计划，指出多少层架对集中控制区特是本地的及多少将是远程的。用户所指MXU类型vk表1所示。
注意在本例子中MXU1是为会议和声调单元预先规定的，在层架组配置能继续之前用户必须至少形成一个MXU，编辑器将在后面使用这些信息，把层架分配给适当的MXUS。
权利要求
1.一种综合通信网转换器，包括用于连接到外部设备的端口，以及用于在端口间选择性转换以帧格式组织的信号的转换设备，每个端口在帧中占据一固定时隙，每个时隙中的信令都包括数据信令，所述转换器包括用于接收和存贮所述数据信令的存贮器设备，所述数据信令设备包括一个可伸缩存贮设备；一个包括多个缓冲器集的线性缓冲设备，每个缓冲器集具有预定大小，该大小是根据单元存贮器的大小与分配给各个集的缓冲器数量的乘积决定的，该转换器包括用于在缓冲器集中接收信令，并收到一条完整信息时进行检测的设备，用于相应于接收到的上一条完整信息判断和存贮缓冲器集中的位置的设备，用于判断和存贮从一缓冲器集中读出的最后位置的设备，用于在检测出一条完整信息时读出被设置于相应于上一信息的末端位置的缓冲器的设备，用于更新所存贮的从缓冲器集中读出的最末位置指示的设备，用于更新所存贮的缓冲器集中相应于所接收上一条完整信息末端的位置指示的设备，用于在所接收的上一完整信息末端识别缓冲器集中下一写位置的设备，这里所述可伸缩存贮设备存贮不同长度的信息，以使接收到一条完整信息后即可从缓冲器集中读出。
2.如权利要求1所述的转换器，它包括一个可伸缩缓冲器，该缓冲器具有一个写指针，用于指示刚接收到的信息数据正被写入的所述缓冲器中的位置；一个头指针，用于相应于以前接收并存贮的信息末端在所述缓冲器中指示一个位置，所述头指针被更新，以在所述的已接收信息被写完时指示所述写指针的位置，所述可伸缩缓冲器被相互连接到一读单元，并在所述头指针被更新后立即通知所述读单元，以指示所述写指针的位置，使得所述读单元可以从所述缓冲器中读出刚被接收到的信息。
3.如权利要求2所述的转换器，其中，在所述头单元已被更新以指示所述写指针的位置后，所述缓冲器开始写入最新接收到的信息，且包括一个指示所述读单元所读的最后位置的尾指针，而所述缓冲器是一个封闭环，并可在所述尾指针指示的位置的后面位置上写入所述目前和最新接收到的信息。
4.如权利要求3所述的转换器，其中，所述存贮器缓冲器包括一个等于M的存贮器大小，且从由定义地址0到M-1的第一集和定义地址M到2M-1的第二集所指示的某一地址接收具有一个分配地址的数据，所述存贮器缓冲器忽略所述分配地址的最有效位(MSB)，以便从而在由所述第一集中地址所定义的相应位置中存贮被分配了所述第二集中某地址的数据。
全文摘要
一个综合通信网络转换器,包括外设卡层架,集中控制的很多转换存储器,用第一和第二接口安装到转换存储器及结合传输介质的远程外设卡层架。网络转换器包括一些内部连到外部设备的端口,这些端口在帧内占有一固定时隙的每个端口与端口之间,以帧格式选择转换信号。
文档编号H04Q3/545GK1351436SQ0113743
公开日2002年5月29日 申请日期1995年6月9日 优先权日1994年6月10日
发明者S·P·维尔 申请人:哈里公司