用于具有针对连接特定的接口的单机架通信服务器的方法和装置的制作方法

专利名称：用于具有针对连接特定的接口的单机架通信服务器的方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明的各实施例涉及通信网络领域。更为特别地，本发明的各实 施例涉及组网实现和针对多种应用的服务。
背景技术：
随着对提供给商家和/或家庭的数据、语音和视频信息的日益增长的 需求，网络通信提供商通常将他们的信息独立地用信道传输给商家和/ 或家庭。典型的通信系统使用各种针对每种应用的独立的通信单元。这 些独立操作的单元例如包括专用交换机("PBX")、语音/视频/电子邮件、 传真服务器、数字用户线("xDSL")调制解调器、因特网协议("IP") 路由器、以太网交换机、WiFi接入点、会议桥、防火墙、安全告警、监 视系统等等。为了操作、集成以及维护，这种独立操作的单元是复杂的。 为了这种独立操作的单元彼此进行通信，例如，通常需要各种适配器来 促进这种单元之间的通信。
因此，在现有技术中存在用单机架多应用服务器来替代所有这些单 元的需求，其将简化安装、管理和其使用
发明内容
本发明的示例性实施例公开了 一种从单机架通信设备与多个网络 进行通信的设备和方法。该通信设备包括处理单元、网络接口、服务接 口、端点接口和集群接口。处理单元控制通信设备中的各种数据流。网 络接口与至少 一个其他通信网络进行通信。端点接口提供到本地末端设 备的通信以及在本地系统之间的通信。服务接口被指定用于增强服务能 力，而集群接口祐 没计用来扩展系统能力。在该实施例中，处理单元、 网络接口、服务接口、端点接口和集群接口被组装在一个单元中。
从以下给出的详细描述、附图以及权利要求书中，本发明的另外的 特征和优点将变得显而易见。


根据以下给出的详细描述以及本发明的各种实施例的附图，将更完 整地理解本发明，但是这些说明和附图不应当用来将本发明限制到特定
的实施例，而是仅仅用于进行解释和理解
图1A是说明根据本发明的一个实施例的能够将多个端点连接到多 个网络的通信设备的结构示图1B-图1D是说明用在根据本发明的一个实施例的通信设备中的 中央单元的结构示图2是说明根据本发明的一个实施例的耦合到WAN/因特网和 PSTN用于进行语音通信的通信设备例子的结构示图。
图3是说明根据本发明的一个实施例的耦合到具有WAN/因特网接 入的端点用于进行数据通信的通信设备例子的结构示图。
图4是说明根据本发明的一个实施例的促进^见频会议系统的通信设 备例子的结构示图。
图5是说明根据本发明的 一个实施例的管理监视系统的通信设备例 子的结构示图。
图6是说明根据本发明的一个实施例的控制语音和视频消息传送系 统的通信设备例子的结构示图。
图7是说明根据本发明的 一个实施例的经由集群接口连接到其他服
8务器的通信设备例子的结构示图。
图8是说明使用根据本发明的一个实施例的通信设备的集群的
WAN和LAN连接的另 一配置的结构示图。
图9是说明根据本发明的一个实施例的通过使用单个导线来替代多 个POTS线而连接到中心局的通信设备例子的结构示图。
图10是说明具有根据本发明的一个实施例的通信设备的印刷电路 板的结构示图。
图11是说明根据本发明的一个实施例的通信设备的处理的流程图。
以及
图12是说明根据本发明的一个实施例的具有PBX的通信设备的处 理的流程图。
具体实施例方式
此处，在用于从单个机架与多个网络进行通信的方法、系统和装置 的上下文中描述本发明的示例性实施例。本领域的普通技术人员将认识 到，以下对本发明的详细描述仅仅是说明性的，并不旨在作任何限制。 受益于本公开内容，本领域的普通技术人员容易想到本发明的其他实施 例。对于本领域的普通技术人员而言显而易见的是，这些具体的细节在 实现本发明的实施例时可以不是必要的。在其他情况下，公知的电路和 设备以结构示图的形式示出，使得不会混淆本发明。在以下对实施例的 描述中，相同的部分基本上由相同的参考标号来表示。
为了清楚起见，没有示出和描述此处所描述的实现的所有常规特 征。当然，应该明白将在对任何这种实际实现进行开发时，必须作出许 多实现特定的决定，以便实现开发者的特定目标，诸如符合应用相关的 和商业相关的约束条件，并且这些具体的目标对于不同的实现和不同的 开发者将是不同的。而且，应该明白尽管这种开发努力可能是复杂并且 耗时的，但是无论如何对于受益于本公开内容的本领域的普通技术人员 而言将是常规工程任务。
应当理解，本发明的示例性实施例可包含使用诸如例如CMOS("互补金属氧化物半导体")技术或其他半导体制造工艺之类的公知技术可 容易地制造出的晶体管电路。另外，本发明可以利用用于制造数字设备 的其他制造工艺来实现。
本发明的示例性实施例公开了 一种用于从单个机架与多个网络进 行通信的通信设备或系统，。该通信设备包括处理单元、网络接口、服 务接口、端点接口和集群接口。该处理单元控制通信设备中的各种数据 流。网络接口与至少一个其他通信网络进行通信。端点接口提供到本地 末端设备以及在本地系统之间的通信。服务接口被指定用于增强服务能 力，而集群接口被设计用于扩展系统能力。在该实施例中，处理单元、 网络接口、服务接口、端点接口和集群接口被组装在一个单元中。
图1A是说明通信服务器或设备100的结构示图10，根据本发明的 一个实施例，该通信服务器或设备100能够与多个网络进行通信。示图 10还包括通信网络130、服务中心340、各种端点设备140、以及服务 器集群330。应当注意，如果一个或多个设备或系统被添加到示图10, 本发明的基本概念将不会改变。
如图1A中所示，在一个实施例中，通信设备IOO被构建在单个机 架中，其包括中央单元("CU") 105和四(4)组接口，它们是网络接 口 ("NI") 101、端点接口 ("EI") 102、集群接口 ("CI") 103和服务
接口 ("sr) 104。应当注意，通信设备ioo也可包括这四组接口之一
中的接口，诸如专用局域网("LAN")接口或短距离通信(也即，蓝牙、 HDMI等等)接口或全球定位系统("GPS")接口。应当注意，贯穿本 申请，术语"通信设备100"和"通信服务器100"指的是相同或基本 相同的设备。
CU105,其也被称为处理单元、微处理器、数字处理器、控制器、 中央处理单元、处理器集群等等，被用于管理和控制接口之间的数据流。 CU 105是例如支持高吞吐量、低等待时间的服务质量("QoS，，)的分组 交换内核，该分组交换内核带有动态会话控制和用于语音、视频和数据 交换的内嵌式呼叫管理。
在一个实施例中，NI101、 EI 102、 CI 103和SI 104是四组针对连接特定的接口，其中每组接口可包括到以太网、数字用户线("DSL")、
WiFi/WiMax、 3G/4G、 FXO/FXS、综合业务数字网("ISDN" )、 T1/E1、 T3/E3、 OC-l/OC画3、通用串行总线("USB")、通用异步接收器/发射器 ("UART，， )、 FireWire ( "IEEE 1394")以及/或者其他物理链路的连接。 每组接口还被配置成具有其自身的预定义的连接机制和应用。例如NI 101被用于与广域网("WAN")/因特网311和/或公共交换电话网 ("PSTN" ) 312进行接口连接，以便经由有线或无线链路210来上载或 下载数据、语音和/或视频信息。
在一个实施例中，EI 102被用于经由有线或无线链路220直接或间 接地连接到有线端点321和/或无线端点322。端点321 - 322包括各种 电子设备，诸如以太网集线器/交换机、个人计算机("PC")、个人数字 助理("PDA")、普通老式电话服务("POTS")电话、ISDN电话、WiFi/IP 电话、视频电话、视频会议终端、操作员控制台、网络照相机、监视控 制台、因特网协议("IP") /蜂窝手机、Skype设备、网络存储器、网络 打印机、传真机等等。
CI 103使得通信设备100能够经由链路230耦合到与通信设备100 具有类似能力的其他服务器或系统，以扩展系统的能力。多个通信设备 100可以通过连接而链接以形成大型集群系统，其能够支撑更多用户并 处理更多数据。例如，通过IC 103将两个通信设备100集群起来可以将 它的服务能力翻倍。应当注意，通过使用兼容的集群协议，可以将不同 的通信服务器集群在一起。在一个实施例中， 一个集群系统包括通过连 接链接的多个通信设备或服务器100。应当注意，在集群系统中的某些 通信设备100位置相互远离，并且位于不同地理位置或地点的某些服务 器也可以被集群进单个大容量系统中。
在一个实施例中，SI 104能够耦合到各种不同的服务提供商，诸如 电话公司、因特网服务提供商、应用服务提供商、安全服务提供商、公 共事业公司、公共安全应答点、网络管理中心、甚至特殊记录系统、和 /或其他服务器机器。在一个例子中，SI 104被用于通过使用链路240与 紧急设备和安全监控器进行接口连接。链路240可以是有线连接、无线连接、或有线连接和无线连接的组合。在另一例子中，SI104被用于与 公共事业设备、目录服务器、存储设备、网络管理系统和/或其他服务中
心/设备340进行接口连接。通过经由SI 104将通信设备IOO链接到服 务资源，对于任何触发事件，例如与区域监视和入侵告警相关的信息可 以被自动地发送给安全公司。例如，由告警事件触发的监视视频可以被 存储到连接到SI的视频记录器供未来查阅。在另一例子中，公共事业 记录可经由SI 104周期性地直接转发给公共事业公司。在一个实施例 中，监控、管理和维护通信设备IOO可以经由SI 104来远程执行。在另 一实施例中，紧急呼叫可以与位置信息一起路由给公共安全应答点。
在操作过程中，由CU 105来处理和执行在不同接口之间的语音、 数据、视频，以及语音、数据和视频的组合之间的信息交换。应当注意， 此处术语"数据"和"信息"可互换地使用。例如，CU 105充当全能 (all-in-one)互换单元，其耦合到各种不同的通信网络以便传输与语音、 视频和数据相关的信息。所有这些语音和视频流被给予高优先级以满足 QoS要求，并且在分组递送过程中它们可以与数据分组混合。例如，多 方会议呼叫可以通过内置式呼叫管理器来处理。由端点设备321或322 发起的语音电话呼叫，可以经由210通过PSTN 312或WAN/因特网311 路由到另一端点设备，或者经由230路由到另一集群服务器。同样，除 了在某些特殊情况，电话呼叫不会经由SI 104路由到服务中心340。例 如，对于诸如911呼叫之类的特殊紧急处理，紧急呼叫或其他特殊呼叫 可以通过SI 104路由到服务中心340。
图1B是说明在根据本发明的一个实施例的在图1A中示出的通信 设备100中使用的中央单元105的结构示图。CU 105包括呼叫控制单 元1051、基于DSP的语音/数据/视频交换内核1052、配置/消息传送存 储器1053、连接管理1054、以及服务管理1055。在一个实施例中，呼 叫控制单元1051被设计成处理来自各种通信网络的各种类型的呼叫和/ 或基于IP的语音("VoIP")呼叫。服务管理1055被设计成控制SI 104, 而连接管理1054被设计成管理CI 103。本领域的普通技术人员应当注 意，其他功能模块可以被添加到CU 105。
12应当注意，CU 105能够从诸如因特网、无线网络以及有线电视网 之类的多种通信网络接收信息，并且随后将接收到的信息重新分发给各 种接口，诸如NI101、 EI 102、 CI 103和SI 104。
图1C是说明根据本发明的一个实施例的在图IA中示出的通信设 备100中的CU 105中的DSP 1052 (如图IB中所示)的结构示图。在 一个实施例中，数字信号处理器("DSP")可以是具有多个视频输入通 道和视频输出通道的高带宽DSP分组交换内核。DSP 1052还被设计成 直接耦合到WiFi设备、PSTN网关和因特网网关。在另一实施例中，多 个DSP 1052被用于增强视频计算能力。例如，DSP 1052能够处理具有 带QoS和带宽控制的6 Gbit/s能力的视频增强分组交换。同样，DSP 1052 支持无分组沖突的无阻塞业务，并且具有支持语音/视频/数据呼叫的内 置呼叫管理器。数据呼叫是传输数据分组的"带QoS的VPN"会话， 其满足特定的带宽要求，诸如最小/最大保障带宽等。
本发明的示例性实施例选择通信机制的子集并将其集成在单机架 系统中，其提供了一种针对理想通信服务和实体应用的解决方案。如图 1A中所示，单机架服务器或通信设备100用作带有内置式软交换的专 用交换机("PBX")、带有WAN/因特网接入的有线和/或无线LAN、带 有安全连接和控制的监视系统、带有会议桥的视频交换、带有防病毒/ 防蠕虫以及内容/连接过滤的防火墙、网络服务器、语音/视频/电子邮件 服务器、传真服务器以及网络存储管理系统。换言之，集成访问系统 (IAS)在一个盒子中使用单机架服务器以提供PBX、 VoIP网关、因特 网接入、有线和无线LAN、传真、语音/视频/电子邮件、语音/视频会议 桥、合作控制、电子培训、视频监视、公共事业报告生成器、以及其他 通信服务。 一组完整的呼叫管理和网络安全特征(诸如自动服务员、自 动呼叫发布、工作组、操作员控制台、自动VoIP/PSTN呼叫路由、目录 服务、VPN、防火墙、防病毒/防蠕虫、呼叫过滤、内容过滤以及连接掩 蔽)也将一皮集成进来。
本发明的示例性实施例的优点是制作满足机构或实体的多个通信 和安全需求的单盒系统。另一优点是扩展系统的能力以及能够链接远程分局系统的集群特征。本发明的示例性实施例的目的是将各种通信合并 进一个单盒系统中以减少硬件成本和操作开销并且简化安装、管理和应
用。例如，图1A中所示出的通信设备100可用于替代小型或中型PBX、 LAN和视频监视系统；而通信设备100应当提供小型到中型商家(SMB ) 所需的大多数通信服务。对于小型到中型公司的所需的所有通信，应用 的目标是一个盒子(机架)。
"一个盒子解决所有问题(one box for all)"的设计的另一优点是 针对"全能(all-in-one)"应用以满足必须的通信以及安全需要的解决 方案。考虑到大企业的容量和多场所环境，"一个盒子解决所有问题" 的概念可以被实现并应用到每个机构级别。集群特征允许用户根据他们 的需要来扩展或缩减系统能力。例如，为了满足多场所和大容量应用， 可以使用带有通过互连接而链接的多个通信设备100的集群系统。在另 一实施例中，公司间的通信可以经由公共网络(诸如因特网和PSTN) 或者快速专用WAN来实现，同时安全和网络管理可以通过各种服务链 路来连接。
在已经简要描述了图1A中示出的其中可以应用本发明的通信设备 100的示例性实施例之后，图ID说明数据处理系统1200,其可用作根 据本发明的一个实施例的通信设备100。计算机系统1200包括处理单元 1201、接口总线1211和输入/输出("10")单元1220。处理单元1201
(其可以是CU105)包括处理器1202、主存储器1204、系统总线1211、 静态存储设备1206、总线控制单元1205、大容量存储器1207以及接口 处理器1230。总线1211用于在各种部件和处理器1202之间传输信息以 便进行数据处理。处理器1202可以是种类广泛的各种通用处理器或微 处理器中的任何一种，诸如PentiumTM微处理器、Motorola 68040或 Power PCTM微处理器。接口处理器1230被配置成与NI 101、 SI 104、 EI102和CI103进行通信。
主存储器1204 (其可包括多级高速緩存存储器)存储被频繁使用的 数据和指令。主存储器1204可以是RAM (随机访问存储器)、MRAM
(磁RAM)、或者闪速存储器。静态存储器1206可以是用于存储静态信息和/或指令的ROM (只读存储器)，其被耦合到总线1211。总线控
制单元1205被耦合到总线1211 - 1212，并控制哪个部件(诸如主存储 器1204或处理器1202)可以使用总线。总线控制单元1205管理总线 1211与总线1212之间的通信。大容量存储器1207可以是用于存储大量 数据的磁盘、光盘、硬盘驱动器、软盘、CD-ROM和/或闪速存储器。
在一个实施例中，1/0单元1220，包括显示器1221、键盘1222、 光标控制设备1223以及通信设备1225。键盘1222可以是用于在计算机 系统1200与计算机操作员之间传输信息的常规字母数字输入设备。另 一类型的用户输入设备是用于在系统1200与用户之间传输信息的光标 控制设备1223,诸如常规鼠标、触摸鼠标、轨迹球、指杆或其他类型的 光标。通信设备1225被耦合到总线1211以便通过广域网从诸如服务器 104或其他计算机之类的远程计算机或服务器访问信息。通讯设备1225 可包括调制解调器或无线网络接口设备，或者促进计算机1200与网络 之间的通信的其他类似设备。
本发明的示例性实施例将不同的通信功能集成进单个盒子，以减少 系统的复杂性。因为具有各种连接特征的单个盒子能够与各种网络进行 通信，所以图1A中示出的具有单个盒子的通信设备100更容易被维护 和操作。利用集群特征，多个盒子可以被本地或者经由WAN而链接以 形成广泛分布的系统用于大机构和多场所应用。本设计的优点是简单、 低成本、快速安装和易于使用。
图2是说明根据本发明的一个实施例的耦合到WAN/因特网311和 PSTN312的通信设备100的例子的结构示图。当如图1A中所示出的通 信设备或服务器100耦合到带有诸如电话3211、 WiFi手机3221、视频 电话3212、 PDA 3222上的WiFi软电话、膝上计算机3213以及视频会 议终端3223之类的语音端点的PSTN 312时，通信设备100能够执行 PBX功能加上另外的视频交换能力。例如，通信设备IOO能够在电话设 备之间建立连接并且维护该连接直到不再需要该连接为止。通信设备 IOO可提供其他PBX功能，诸如呼叫转移、呼叫等待、呼叫转发、会议 呼叫、搜寻组、工作组、语音邮件等等。在一个实施例中，如图1A中所示出的通信设备100被连接到WAN/ 因特网311以提供与基于IP的语音和基于IP的视频相关联的特征。在 这个实施例中，针对语音和视频呼叫以及视频会议会话，CU 105给基 于每个会话的动态信道分配提供基于每个会话的QoS。对于呼出呼叫， 端点3211 -3223之一例如通过下述方式建立呼叫首先注册呼出目的 地地址(电话号码、IP地址、或已选择的目录中的项)，以及接着将该 目的地地址发送给CU 105用于呼叫建立。如图IB中所示，CU 105中 的控制处理器1051查找其存储器1053中的表以确定应该如何将该呼叫 路由到目的地。接着，将与连接到EI 102的端点3211 - 3223之一建立 呼出呼叫并且该呼出呼叫被路由到分别连接到WAN/因特网311或 PSTN 312的远程端点3214或3215。
对于呼入呼叫，例如在NI 101组中的接口之一将呼入信号传递给 CU 105以便进行呼叫处理。接着，CU 105从网络311或312中的呼叫 方或呼叫路由服务器查询目的地地址。当接收到来自网络311或312的 信息时，CU 105将呼入呼叫连接到端点3211 -3223中的一个以完成呼 叫建立过程。在呼叫会话期间，所有语音和/或视频信号都被数字化成数 字流并且打包进数据分组以便进行传输。如图IB中所示，CU105中的
有视频电话处理器(和/或FAX收发器)的交换机。DSP 1052还能够提 供语音/图像处理资源以及会议桥以便进行多方异类视频会议和FAX呼 叫会话。应当注意，分组交换利用基于信道的会话QoS来控制，以确保 用以保证呼叫质量的正确的数据速率和最小延迟。
图3是说明根据本发明的一个实施例的耦合到端点以及WAN/因特 网的通信设备100的例子的结构示图。如图1A所示，通信设备100经 由一组数据链路211连接到WAN/因特网311,其中数据链路211可以 是有线线缆或无线网络。图3说明作为带有内置式分组交换和数据路由 特征的单点数据访问装置的通信设备100，其中设备IOO被配置成促进 端点3031 - 3033与WAN/因特网311之间的连接。
本地端点可以是无线PDA3031、有线或无线笔记本PC3032、有线
16或无线台式PC 3033、和/或其他数据通信装置。外部数据端点3034也 可经由因特网311通过VPN连接到通信设备IOO,其具有带宽受保障的 QoS用于以预定的数据速率进行访问。在端点3034与本地端点3031 -3033之一之间的数据访问可以与语音和视频数据流混合，因为DSP 1052 被设计成针对实时应用提供QoS。在一个实施例中，如图1A所示，通 信设备或服务器100通过由DSP 1052处理的分组来被动地分发数据、 语音和视频信息。如图1B所示，呼叫控制系统1051使用呼叫建立功能 来引导语音和视频数据，以便将端点3034与本地端点3031 - 3033中的 一个相连接。DSP 1052还通过给预定的呼叫会话分配所需要的带宽，设 置在端点3034与本地端点3031 - 3033之间的QoS。应当注意，上述过 程在单个配置中实现了 PBX外加专用数据网络。
图4是说明根据本发明的 一个实施例的促进了视频会议系统的通信 设备100的例子的结构示图。在这个例子中，如图1A所示，通信设备 100被配置成针对语音和视频应用二者提供会议桥。语音和/或视频会议 可以通过主动呼叫或预先安排的"meet-me (与我会见)"会议任务来发 起。往回参考图4，视频端点可以是视频IP电话3041、软视频电话3042、 视频会议终端3044、视频显示系统3045和/或其他视频通信设备。视频 端点3041 - 3045经由有线或无线链路220连接到通信设备100,其中链 路220可以是有线或无线连接，诸如xDSL、以太网、ISDN、 T1/E1、 USB、火线(FireWire)、 UART、和/或WiFi/WiMAX。
往回参考图4,尽管本地端点3041 - 3043使用高帧速率视频流，但 是如果可用带宽受低速数据链路2111的限制，则远程端点3044-3045 可以以降低的帧尺寸/速率视频流来操作。作为替代，如图1A所示，如 果至远程端点3044-3045的链路2117 (如图1A中所示，其被用于耦 合到通信设备100)是高带宽链路，诸如T1/E1/T3/E3/0C1/0C3、帧中 继或VLAN,则端点3044- 3045可以仍然以4交高的帧速率和4交大的帧 尺寸来工作。由通信设备IOO搮作的会议桥能够适应来自不同端点的不 同代码、帧尺寸和帧速率。例如，远程端点3044可直接连接到WAN/ 因特网311。作为替代，远程端点3044可连接到另一服务器IOOB，其
17经由数据链路2111或其他租用线2117进一步连接到WAN/因特网311。 连接到EI 102的会议桥控制台或控制管理器3043建立会议呼叫并监控 会议呼叫的进展。应当注意，视频会议终端3044还可以是软视频电话 或基于浏览器的视频电话。
图5是说明根据本发明的一个实施例的管理监视系统的通信设备的 例子的结构示图。如图1A所示，通过安全服务，通信设备100与视频 监视系统一起使用。图5说明包括公共安全应答点("PSAP") 119、安 全公司("SC" ) 120、公共事业公司("UC" ) 121、多个网络照相机3051A 到3051N以及通信设备100的逻辑示图。PSAP119、 SC 120、 UC121、 网络照相机3051A到3051N以及通信设备100经由链路220和2401 -2409进行互连。
在一个实施例中，网络照相机3051A到3051N被安装在建筑物内 的不同位置，并且经由EI 102耦合到通信设备100。由这些网络照相机 3051A到3051N生成的视频流被递送到视频电话3052或监一见控制台 3054，其被本地连接到通信设备100。作为替代，视频流可以被递送到 通过WAN/因特网311连接的远程的基于浏览器的监视控制台3055。本 发明的 一个实施例将家庭里的接入服务器与广泛范围的通信和安全特 征集成起来，用于小型到中型规模的商家("SMB")应用。
如果网络照相机3051A到3051N之一检测到入侵或火突，则它将 该检测报告给CU 105。传感器/检测器随后生成告警信号并在监视端点 3052、 3054、 3055在系统中进行了注册的条件下将该告警发送给监视端 点3052、 3054、 3055。在一个实施例中，该告警或告警事件经由链路 2401发送给SC 120。在SC 120处的工作人员可以登录系统以通过使用 网络照相机3051A到3051N的监视系统来核实该事件。如果入侵被核 实(也即，视觉确认)，则SC 120将该告警信息转发给PSAP119,报告 该事件。当派遣安全官员时，PSAP 119处的工作人员还可以通过经由 WAN/因特网311登录系统以获取视觉确认来进一步核实该事件。在火 警的情况下，SC 120处的工作人员可以登录系统并指示系统关掉煤气和 电力供应，并且打开水喷头以灭火。在可选的应用中，如果在商业许可下UC 121被连接到煤气表、水表和/或电表，则UC 121可以使用链路 2402经由SI 103周期性地从这些表中获取读数。
图6是说明根据本发明的 一个实施例的控制语音和视频消息传送系 统的通信设备的例子的结构示图。当经由网络311或312接收到来自端 点3064或3066或3067的呼入呼叫时，呼入呼叫可以由—见频自动月l务 员或音频自动服务员应答。如果接收方没空接该呼叫，则呼叫者可以留 下语音和/或视频消息。在一个实施例中，如图1A所示，经由链路240 耦合到通信设备100的高容量记录系统160被用于存储高容量的视频/ 语音消息。类似的记录系统160可用于记录由网络照相机3062A到 3062N生成的监一见一见频流。
系统管理员可以通过诸如本地视频电话3061、监视控制台3063、 远程视频电话3064、远程软视频电话3065等等之类各种设备来检索并 回放已记录的视频和语音消息。在一个例子中，视频/语音自动服务员还 能够将呼入呼叫路由到交互式的视频/语音响应(IVR)处理器。可选地， 记录系统160可以是常规的或特殊化的服务器，或者可以是连接到SI 104的各种不同的服务装置。如图1A所示，通信设备100可使用更强 大和复杂的视频/语音邮件服务器或IVR服务器以处理大量的数据。对 于呼入FAX呼叫，通信设备100例如操作为能够从WAN/因特网311 和PSTN 312 二者接收传真的FAX服务器。接收到的传真随后可以被存 储在假脱机(spooling)系统的假脱机(spooler)队列中或者服务器160 中，或者被直接打印到连接到SI 104的打印机3068。应当注意，经由 SI 104连接的服务器160可以是高级网络管理系统，其针对全部的客户 私有数据/视频/语音接入网络和已连接的端点，进行监控、诊断、问题 查找以及软件更新。
图7是说明根据本发明的 一个实施例的经由集群接口连接到其他服 务器的如图1A所示的通信设备100的例子的结构示图。图7中所示的 示图说明具有多个类似的通信设备100A - 100N的集群通信系统。应当 注意，对于小型到中型商家，因为公司的成长潜力，所以可升级性非常 关键。同样，因为未来的成长，好的通信系统应该被设计成具有针对未来扩展的灵活性。
为了提供能力倍增(或扩展)，如图1A所示的通信设备100具有一
组如图1A所示的集群接口 (CI) 103,以将若干服务器合并进一个如图7所示的集群系统600中。服务器100A-IOON可以通过一组使用诸如以太网、xDSL、 ISDN、 T1/E1、 T3/E3、 0C1/0C3、和/或WiFi/WiMAX等等之类的通信协议的数据链路230A - 230N而本地地链接。作为替代，服务器100A - 100N中的某些或全部可以通过WAN 311经由使用以太网、xDSL、 ISDN、 T1/E1、 T3/E3、 OCl/OC3、 3G/4G、 WiFi/WiMAX,等等的链路230A - 230N而远程地耦合。 一旦服务器100A - 100N被集群成单个系统，则除了位置特定的呼叫路由方案之外，所有NI接口将工作为一个NI组并且所有的EI接口将工作为一个EI组。在一个方面，集群系统600利用了 VoIP特征的优点并且通过CI自动地将呼出呼叫路由到NI接口用于最低成本的连接。
例如，当系统100A上的端点3071A呼叫远程系统100N上的另一端点3071N时，针对远程系统的呼叫建立与针对本地端点3072A的呼叫建立相类似。当经由210A的来自PSTN/因特网312/311的呼入呼叫请求到远程分局中的系统100N上的端点3072N的连接时，该呼叫将被经由链路230A和230N穿过WAN 311路由到端点3072N,仿佛目的地对于系统100A而言是本地的那样。除了常规PSTN和VoIP呼叫之外，紧急呼叫还将以最高优先级来处理并经由本地SI路由到本地PSAP用于小夬速响应。
图8是说明根据本发明的一个实施例的使用通信设备集群的另 一配置的结构示图850。示图850说明多个场所852- 856、因特网862、PSTN860、 WAN 864和多个连接866。场所852 - 856可以是公司位置、商家位置、机构设施、私有住房等等。应当注意，如果一个或多个设备或系统被添加到示图850中，本发明的基本概念不会改变。
往回参考图8，场所852- 856中的每一个包括至少一个如图1A所示的通信设备100,其还能够与PC工作站872、电话874和蜂窝电话876进行耦合。尽管场所854 - 856包括类似的设备，但是场所852安装多个经由集群接口而本地互连的通信设备100。在一个实施例中，场所
852 - 856中的通信设备100经由诸如WAN 864、PSTN 860和因特网862 之类的多个通信网络集群起来。使用诸如以太网、xDSL、 ISDN、 T1/E1、 T3/E3、 0C1/0C3、 3G/4G和/或WiFi/WiMAX之类的各种不同网络协议 的各种不同连接或链接866被用于该连接。
例如，通过使用WAN 864将位于场所852中的通信设备100与场 所854中的通信设备100集群起来，而通过使用WAN 864、 PSTN 860 和因特网862将位于场所852中的通信设备100与场所856中的通信设 备100集群起来。同样，通过使用WAN 864将位于场所854中的通信 设备100与场所856中的通信设备100集群起来。在一个实施例中，取 决于容量需求，任何通信设备100都可以被集群或者从集群系统中移除。 应当注意，随着时间的流逝，可以添加或移除更多的场所。
图9是说明根据本发明的一个实施例的通过从通信设备到中心局的 单对POTS导线所进行的通信与通过从PBX 700到中心局的多对POTS 导线所进行的通信之间的比较的结构示图900。经由DSL连接2121的 设计为具有虛拟POTS线2122的单个POTS线2120获得了与由多个 POTS线212设计所提供的相同的干线容量。示图900示出通信设备、 中心局("CO")交换机800和PBX 700。与图1A中所示的通信设备 100相类似的通信设备100X和CO交换机800经由连接2120 - 2122耦 合起来，而CO交换机800经由连接212耦合到PBX700。应当注意， 如果一个或多个设备或系统被添加到示图900，本发明的基本概念将不 会改变。
在一个实施例中，通信设备100X被配置成使用DSL链接耦合到 CO交换机800。 DSL (也称为xDSL)能够通过来自电话网络的一组电 话线提供数字数据传输。取决于DSL技术和服务应用，常规DSL传输 速度可以是从256kbit/s至24,000kbit/s的范围中的任何值。在操作中， POTS线2120分成低频带和高频带，其中低频带^f皮用于电话语音传输而 高频带被用于DSL数据传输。在这种应用中，高频带还可以被划分成 多个语音信道和其他数据管道。高频带和低频带是两个独立的通信路径，其允许两个频带同时提供传输。
往后参考图9,通信设备100X包括POTS接口 264、 DSL干线接 口 265、至DSL适配器266的语音、以及多个语音信道267,其中链路 261被用于将语音信道267中的一个连接到POTS接口 264。同样，链 路262被用于将多个语音信道267连接到适配器266，而链路263被用 于将适配器266链接到DSL干线265。与在CO 800侧的DSL干线285 和到语音适配器286的DSL构成的反向设置耦合起来，因此可以实现 多干线的机制，从而提供与PBX 700所具有的相同的多个POTS干线 212的容量。应当注意，通信设备100X可以包含如图IA中所描述的另 外的功能块。
在该实施例中，POTS部件264被用于处理从电话公司接收到的模 拟语音信号。POTS涉及语音级电话服务，其经由诸如PSTN之类的电 话网络向住宅和商业端设备提供电话服务。在操作期间，POTS链路262 通过DSL线的语音频带或低频带来接收和/或传输信息，而DSL干线 265使用DSL线的数据频带或高频带在通信设备IOOX与CO交换机800 之间接收或传输信息。适配器266从DSL干线265接收信息，并且随 后在信息被转换之后将信息传递给语音信道267。相似地，适配器266 从语音信道267获取信息，并且接着在该信息被转换之后将信息转发给 DSL干线265。如果DSL针对上行和下行数据链路具有4M字节每秒的 速度，则在一个实施例中，通信设备100X可以将DSL的数据频带划分 成24个双向干线和其他数据管道，用于传输语音和/或视频信息和其他 不规则数据业务。例如，24个双向干线还可被用于语音通信以替代24 个POTS线(也即24个模拟干线)。
在一个实施例中，CO交换机800包括POTS部件284、 DSL干线 接口 285、至语音适配器286的DSL、和语音信道287。 CO交换机800 可以位于电话公司，CO交换机800能够连接到各种通信网络，诸如 PSTN、因特网、WAN等等。POTS接口 284在诸如PBX 700与通信设 备100X的各种系统之间接收和传输模拟语音信号。各种链路281 -283 被用于链接POTS接口 284、 DSL干线285、适配器286和语音信道287。在一个实施例中，适配器286被配置成将DSL链路的数据频带划分成
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在一个实施例中，PBX 700包括POTS接口 274和语音信道277。 PBX 700能够连接到各种本地通信末端单元，诸如模拟电话和IP电话。 例如，模拟电话可以被连接到POTS干线接口 274，并经由PBX700上 的某个POTS电话线接口连接到语音信道277中的一个。类似地，IP电 话可以通过PBX 700上的某个IP接口连接到语音信道277中的一个。 图9中所说明的网络配置可以通过使用DSL的高频带来同时支持多个 语音通信。因此在本发明的一个实施例中，通信设备100X中的DSL线 2120上的多个语音信道2121因此仿效了连接到PBX 700上的CO 800 的多个POTS线212。因此，将PBX 700所使用的多个POTS干线212 替代为内嵌干线2120/2121的单根DSL线，消除了对连接到CO 800的 多个POTS导线的需要。
图10是说明具有根据本发明的一个实施例的通信设备的印刷电路 板("PCB") 1800的结构示图。网络接口 1801、端点接口 1802、集群 接口 1803、服务接口 1804和控制单元("CU") 1805这些部件被物理 地安装或放置在PCB 1800上。在一个实施例中，CU 1805还包括用于 处理视频分组的DSP。 PCB 1800还包括无线LAN部件，其通过无线网 络和用于与WAN、 DSL、 UART、 USB等等进行通信的DSL调制解调 器来传输/接收数据。PCB 1800还可包括用于与PSTN进行通信的干线 处理器。
本发明包括各种处理步骤，其将在下面进行描述。本发明的步骤可 以用机器或计算机可执行的指令来具体实现。这些指令可以用于促使通 用或专用系统，其用这些指令进行编程以执行本发明的各步骤。作为替 代，本发明的各步骤可以由包含用于执行这些步骤的硬连线逻辑的专用 硬件部件或者由已编程计算机部件和定制硬件部件的任意接合来执行。 尽管将参考无线通信网络来描述本发明的实施例，但是此处所描述的方
法和装置同样可以应用到其他网络基础设施或其他数据通信环境。
图11是说明根据本发明的一个实施例的通信设备的处理的流程图。在方框1102处，该处理激活单个机架中的处理单元("PU，，)用于控制 乂士 ksi々々*女"ii aa,'六a 7、'工 "pt t t'亡ai、 i田3:々in] *a #/i-Al、 j田
("DSP")用于操作(或处理)视频数据信号。该处理还促进网络接口 、 服务接口、端点接口和集群接口之间的数据流。在方框1102之后，该 处理前进到下一个方框。
在方框1104处，该处理启动单个机架中的网络接口以与至少一个 通信网络进行通信。例如，在网络接口与因特网之间的通信被建立。在 另一实施例中，在网络接口与PSTN之间的通信被建立。在方框1104 之后，该处理移动到下一个方框。
在方框1106处，该处理在单个机架中提供服务接口以增强服务能 力。为了增强服务能力，该处理建立信道以与多个监视设备进行通信。 在方框1106之后，该处理前进到下一个方框。
在方框1108之后，该处理激活单个机架中的端点接口以与至少一 个本地系统进行通信。在一个实施例中，该处理能够与计算机、蜂窝电 话、传真机或照相机进行通信。在方框1108之后，该处理移动到下一 个方框。
在方框1110处，该处理在单个机架中提供集群接口以增强服务能 力。该处理使用集群接口以获取并建立与其他通信设备的连接以扩展系 统计算能力。在这个方框之后，该处理结束。
图12是说明根据本发明的一个实施例的具有PBX的通信设备的处 理的流程图。在方框1202处，该处理接收由一组导线通过使用能够以 低频(第一频带)传输第一组数据和以高频(第二频带)传输第二组数 据的传输协议传输而来的信息。在一个实施例中，该处理用数字用户线 ("DSL，，)建立通信，其中该处理从低频的第一频带接收语音信息，同 时该处理还从高频的第二频带接收第二组数据。在该方框之后，该处理 前进到下一个方框。
在方框1204,该处理将第一组数据路由给普通老式电话服务 ("POTS")设备用于进行语音通信。该处理还能够传送模拟信息给语 音通信单元。在方框1204之后，该处理移动到下一个方框。在方框1206处，该处理根据传输协议识别用于进行语音通信的干
线数目。该传输协议由DSL提供商操作。为了识别干线数目，该处理
识别传输协议的速度和能力。另外，该处理根据传输协议的速度和能力
设置干线数目。在方框1206之后，该处理移动到下一个方框。
在方框1208处，该处理响应于干线数目将第二组数据解析成多个 干线输入。该处理使用每个干线进行语音通信。在方框1208之后，该 处理移动到下一个方框。
在方框1210处，该处理将多个干线输入转发给多个语音通信设备。 该处理还能够从多个语音通信单元接收多个干线输出。当接收到干线输 出时，该处理响应于干线数目将干线输出组装进第二组输出数据。当从 POTS接收到第一组输出数据时，该处理将第一组输出数据放置在输出 传输分组的低频带上，并且将所述第二组输出数据;^文置在输出传输分组 的高频带上。该处理通过该组导线传输所述输出传输分组。在方框1210 之后，该处理结束。
尽管已经示出并描述了本发明的具体实施例，但是受益于本公开内 容，本领域的普通技术人员将明白，在不偏离此处所公开的本发明的概 念的条件下，还可以作出在上述内容之外的更多的修改。由此，所附权 利要求书旨在在它们的范围内包括属于本发明的精神和范围内的所有 这种》务改。
权利要求
1. 一种通信设备，包括处理单元，其被配置成控制所述通信设备中的数据流；网络接口，其耦合到所述处理单元并被配置成与至少一个通信网络进行通信；服务接口，其耦合到所述处理单元并被配置成增强服务能力；端点接口，其耦合到所述处理单元并被配置成与一个本地系统或末端设备进行通信；以及集群接口，其耦合到所述处理单元并被配置成增强服务能力。
2. 根据权利要求1所述的设备，还包括单个机架，其被配置成容 纳所述处理单元、所述网络接口、所述服务接口、所述端点接口和所述 集群接口。
3. 根据权利要求2所述的设备，其中所述处理单元包括用于视频 和语音信号处理的数字信号处理器("DSP")。
4. 根据权利要求2所述的设备，其中所述被配置成控制数据流的 处理单元还被配置成促进所述网络接口与所述服务接口之间的数据流。
5. 根据权利要求5所述的设备，其中所述被配置成控制数据流的 处理单元还被配置成促进所述端点接口与所述集群接口之间的数据流。
6. 根据权利要求2所述的设备，其中耦合到所述处理单元并被配 置成与至少一个通信网络进行通信的网络接口还包括耦合到因特网、局 域网("LAN")、广域网("WAN")以及公共交换电话网("PSTN")中 的一个。
7. 根据权利要求6所述的设备，其中被耦合到所述处理单元并被 配置成增强服务能力的服务接口还包括到用于存储视频、语音和数据的 存储器设备的耦合。
8. 根据权利要求2所述的设备，其中所述至少一个本地系统是有 线系统或无线系统。
9. 根据权利要求2所述的设备，其中所述集群接口被配置成促进 多个所述通信设备之间的连接。
10. 根据权利要求1所述的设备，还包括印刷电路板("PCB")， 其中所述PCB容纳所述处理单元、所述网络接口、所述服务接口、所 述端点接口和所述集群接口 。
11. 一种通信网络中的来自单个机架的方法，包括触发所述单个机架中的处理单元以控制所述通信网络中的各种数 据流；启动所述单个机架中的网络接口以与至少 一个通信网络进行通信； 在所述单个机架中提供服务接口以增强服务能力； 触发所述单个机架中的端点接口以与至少一个本地系统进行通信；以及在所述单个机架中提供集群接口以增强服务能力。
12，根据权利要求11所述的方法，其中所述触发所述单个机架中的处理单元以控制所述通信网络中的各种数据流，还包括实现用于处理视频数据信号的数字信号处理("DSP")。
13. 根据权利要求11所述的方法，其中所述触发所述单个机架中 的处理单元以控制所述通信网络中的各种数据流，还包括促进所述网络 接口 、所述服务接口 、所述端点接口和所述集群接口之间的所述数据流。
14. 根据权利要求11所述的方法，其中所述启动所述单个机架中 的网络接口以与至少一个通信网络进行通信，还包括与因特网建立通 信。
15. 根据权利要求11所述的方法，其中所述在所述单个机架中提 供服务接口以增强服务能力包括与多个安全监视设备进行通信。
16. 根据权利要求11所述的方法，其中所述触发所述单个机架中 的端点接口以与至少 一个本地系统进行通信包括与计算机、蜂窝电话、 传真机或照相机进行通信和对其进行监控。
17. 根据权利要求11所述的方法，其中所述在所述单个机架中提 供集群接口以增强服务能力包括与其他通信设备建立连接用于扩展计算能力。
18. —种通信网络中的方法，包括接收由一组导线利用能够以低频传输第 一组数据以及以高频传输 第二组数据的传输协议而传输的信息；将所述第一组数据路由到普通老式电话服务("POTS")设备用于 进4亍语音通信；根据所述传输协议识别用于语音通信的干线的数目；响应于所述干线数目，将所述第二组数据解析成多个干线输入；以及将所述多个干线输入转发给多个语音通信单元。
19. 根据权利要求18所述的方法，还包括 从所述多个语音通信设备接收多个干线输出； 响应于所述干线数目，将所述多个干线输出组装进第二组输出数据中；从所述POTS接收第一组输出数据；将所述第一组输出数据放置在输出传输分组中的低频信道上，并且 将所述第二组输出数据放置在所述输出传输分组中的高频信道上；以及 通过所述一组导线传输所述输出传输分组。
20. 根据权利要求18所述的方法，其中所述接收由一组导线利用 能够以低频传输第 一组数据以及以高频传输第二组数据的传输协议而 传输的信息，还包括用数字用户线("DSL")来进行通信。
21. 根据权利要求20所述的方法，其中所述用数字用户线("DSL") 来进行通信包括从低频的第一频带中接收语音信息；以及 从高频的第二频带中接收所述第二组数据。
22. 根据权利要求18所述的方法，其中所述将所述第一组数据路 由到普通老式电话服务("POTS")设备用于进行语音通信，包括传送 模拟信息给语音通信设备。
23. 根据权利要求18所述的方法，其中所述识别用于语音通信的干线的数目还包括识别所述传输协议的速度和能力；以及 根据所述传输协议的所述速度和能力来设置所述干线数目。
24. 根据权利要求18所述的方法，其中所述响应于所述千线数目 将所述第二组数据解析成多个干线输入，还包括将每组干线数据分配到 语音信道。
25. —种用于通信网络的装置，包括用于接收由一组导线利用能够以低频传输第一组数据以及以高频 传输第二组数据的传输协议而传输的信息的装置，用于将所述第一组数据路由到普通老式电话服务("POTS")设备 用于进行语音通信的装置；用于根据所述传输协议识别用于语音通信的干线的数目的装置；用于响应于所述干线数目将所述第二组数据解析成多个干线输入 的装置；以及用于将所述多个干线输入转发给多个语音通信单元的装置。
26. 根据权利要求25所述的装置，还包括用于从所述多个语音通信设备接收多个干线输出的装置；用于响应于所述干线数目将所述多个干线输出组装进第二组输出 数据中的装置；用于从所述POTS接收第一组输出数据的装置；用于将所述第 一组输出数据放置在输出传输分组中的低频信道上 并且将所述第二组输出数据放置在所述输出传输分组中的高频信道上 的装置；以及用于通过所述一组导线传输所述输出传输分组的装置。
27. 根据权利要求25所述的装置，其中所述用于接收由一组导线 利用能够以低频传输第一组数据以及以高频传输第二组数据的传输协 议而传输的信息的装置，还包括用于用数字用户线("DSL")来进行通 信的装置。
28. 根据权利要求27所述的装置，其中所述用于用数字用户线("DSL")来进行通信的装置包括用于从低频的第 一频带中接收语音信息的装置；以及 用于从高频的第二频带中接收所述第二组数据的装置。
29. 根据权利要求25所述的装置，其中所述用于将所述第一组数 据路由到普通老式电话服务("POTS")设备用于进行语音通信的装置 包括用于传送模拟信息给语音通信设备的装置。
30. 根据权利要求25所述的装置，其中所述用于识别用于语音通 信的干线的数目的装置还包括用于识别所述传输协议的速度和能力的装置；以及 用于根据所述传输协议的所述速度和能力来设置所述干线数目的 装置。
31. 根据权利要求25所述的装置，其中所述用于响应于所述干线 数目将所述第二组数据解析成多个干线输入的装置，还包括用于将每组 干线数据分配到语音信道的装置。
全文摘要
公开了一种用于从单个机架与多个通信网络进行通信的方法和设备。在示例性实施例中，通信设备包括处理单元、网络接口、服务接口、端点接口和集群接口。处理单元控制通信设备中的各种数据流。网络接口与至少一个其他通信网络进行通信。端点接口提供到本地末端设备的通信以及在本地系统之间的通信。服务接口被指定用于增强服务能力，而集群接口被设计用来扩展系统能力，在该实施例中，处理单元、网络接口、服务接口、端点接口、以及集群接口被组装在一个单元中。
文档编号H04L12/66GK101480003SQ200780023947
公开日2009年7月8日 申请日期2007年6月27日 优先权日2006年6月28日
发明者T-h·林 申请人:V2技术有限公司