专利名称：在数据交换网络中的信令信息处理器的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于控制通过交换网络发送的数字通信的信令单元。更具体地说，本发明涉及具有用于建立和解除诸如ISDN等数字交换网络中的通信信道、亦在网络中执行各种维护功能、并提供增强用户服务的可变信令信息指令系统(repertoire)的信令单元。
将结合数据网络来描述本发明，在该数据网络中，信令信息通过信令信道来发送，而包括数字话音信号在内的数据通过“CIC”信道来发送。接入信令受一套称作七号信令系统(SS7)的标准协议控制，该七号信令系统定义用于呼叫建立和解除及各种其他控制功能的各种信令信息，包括其格式。SS7的描述发布于1992年4月第4号第80卷IEEE会刊中Madrases等著的《七号信令系统概览》中。虽然SS7提供了相当广泛的信令信息指令系统，但是经常希望以另加的信息扩大信息集。例如，可能希望提供在标准信息集中没有的用户服务。
而且，另加信息的要求在一个网络中与另一个网络中不一样，所以向每个服务交换点(SSP)提供处理所有可能信息类型的功能是不现实的。而且，在任一个给定的SSP，对另加信息类型的要求是经常变化的。因此，我们希望提供这样一个系统，其中，SSP的信息指令系统可在现场、最好由交换系统的操作者于起初确定，也可随时改变。
实施本发明的信令系统在每个SSP处包括含有信息配置模板的信令单元，该信息配置模板含有每种类型的信息的登记项。每项登记项包含对应信息类型的完整格式。对于输入信息，信令单元还包括每个声音信道(CIC)的多个有限态机，该有限态机管理与涉及CIC控制的各信息类型相关的操作。当接收信息时，信息中的信息类型字段用于识别信息类型，并产生相关状态机的操作。然后，状态机分析该信息，并执行信息所要求的操作。
例如，如果输入信息是远程SSP在建立至一个连接本地SSP的用户的呼叫中使用的初始地址信息(IAM)，相关状态机分析该信息，并将包含在信息中的各种参数传送给本地交换矩阵。这些包括，比如说，被叫用户的电话号码和发起呼叫的远程用户的号码。根据含于交换矩阵和/或主机电脑通信软件中的判定标准，比如，至被叫用户的线路是否遇忙，矩阵将适当的响应传达到信令单元。信令单元接着访问信息配置模板，取出对应于输出信息的模板，根据该模板形成信息，并将信息发送到呼叫方SSP。
状态机具有由信令单元内的中央处理单元(CPU)执行的软件例程的形式。这些例程与信息配置模板位于所述单元内的随机存取存储器(RAM)中。所以，用户可以很容易地通过在信息配置模板中编写对应登记项、写入对应的状态机的软件例程来加入信息指令系统。类似地，状态机的编程通过高级语言的方法简化，在本发明的环境下，该高级语言的原语(primitive)调用针对状态机的操作的低级处理器功能的合成。第5,546,453号美国专利中描述了这种装置，该专利在这里被参考引用。
信息配置模板也允许筛选输入信息，以确信其内容符合这些信息的特定格式。配置来执行这种任务的状态机可以拒绝不满足这里的特定标准的信息，并接着将适当的信息送回产生错误信息的STP。
图1是包含采用本发明的信令系统的数字交换机的方框图；图2是包含在图1中的、采用本发明的信令单元的方框图；图3是用于发送经图2的信令单元处理过的信令信息的协议堆栈的方框图；图4是信令单元执行的信息处理步骤的方框图；以及图5是包含在图4所示的信息配置表中的模板内的字段清单。
图1说明本发明可在其中操作的环境。可编程通信交换机2包括网络/线接口4，每个网络/线接口可代表至公共交换电话网络(PSTN)或专用网络或用户线路的链接。这些接口在一系列输入/输出(IO)卡20上提供。
一个或多个数字网络(T1、E1或J1)或模拟干线/线路线卡26通过线卡IO总线28与IO卡20通信。线卡26也以通信关系连接冗余交换总线30a和30b。如果需要，可选择性地备有冗余IO卡22和冗余IO总线24，以便在IO卡20之一坏掉的情况下，允许交换机的连续操作。如果需要，还可备有一个或多个冗余线卡32，该冗余线卡用于通过冗余LC IO线路34与冗余IO卡22通信。应该明白，通过在交换机2内提供其他形式的卡，交换机就可支持诸如DS3、SONET等其他形式的通信协议。
交换机2的操作控制和实际交换功能通过以下称作“卡/交换机”的CPU/矩阵卡或节点交换机44a执行。如果CPU/矩阵卡被选，交换机2将作为一个独立设备来操作(即与作为可扩展通信系统内的交换节点来操作相反)。在这种情况下，CPU/矩阵卡44a连接主机接口42a，通过该主机接口42a进行与外部主机设备(未示出)的通信。
或者，如果节点交换机被选，交换机2可作为可扩展通信系统内的交换节点来操作。在该实施例中，节点交换机最好连接环IO卡40a，通过该环IO卡40a进行与一对光纤环12a的通信。节点交换机也可通过主机接口42a与外部主机通信。
不管是CPU/矩阵卡被选，还是节点交换机被选，可选择性地备有配对的备用CPU/矩阵卡或节点交换机44b，并配上合适的主机接口42b或环IO卡40b(或兼具二者)。在这样的配置下，备有链路46，让主用和备用设备44a和44b之间直接通信。
合适的CPU/矩阵卡的结构和操作的细节见于第5,349,579号美国专利，该专利在这里参考引用。类似地，合适的节点交换机的结构和操作的细节见于第5,544,163号美国专利，该专利这里也参考引用。
诸如音调检测和产生、会议、用话音登记项通知、呼叫进程分析、语音识别、ADPCM压缩等等各种可编程通信服务可通过一个或多个多功能数字信号处理(MFDSP)卡36来提供。SS7信令功能通过采用本发明的一个或多个SS7卡38上载有的信令单元来提供。也可包括冗余MFDSP卡36和冗余SS7卡38。
图2是SS7卡38的方框图。总线驱动器和接收机60和62分别以通信关系连接时分复用(TDM)总线，该时分复用总线包括总线30a中的标为LSpcm 52a和SLpcm 54a的两条通信路径。LSpcm 52a在从线卡26(图1)到卡/交换机44a、MFDSP卡36和SS7卡38的方向上传送脉冲编码调制信息。相反地，SLpcm 54a在从卡/交换机44a、MFDSP卡36和SS7卡38到线卡26的方向上传送PCM信息。在最佳实施例中，两条八位并行总线分别用于LSpcm 52a和SLpcm54a。或者，这些路径可通过多条复用串行总线来实现，每条该复用串行总线载有多个时隙。应该明白，其他形式和配置的总线也可用来在各卡之间建立适当的通信。
最好使路径52a和54a有主、辅两份以便提供冗余。因此，主用总线标以后缀“a”，而冗余或辅助总线标以后缀“b”。
CPU 88，最好是Motorola 68EC040微处理器，以通信关系分别连接主用和辅助HDLC总线50a和50b，以及定时和控制单元78、缓存84、内部总线判优器86、包含卡38的操作系统的只读存储器(ROM)90和包含下述应用软件的随机存取存储器(RAM)92。电池94为RAM 92提供后备电源，因此当主用电源(未示出)中断时，存储在那里的信息可以保存下来。SS7卡38通过HDLC总线50a从CPU/矩阵卡或节点交换机44a接收输出信息，并向CPU/矩阵卡或节点交换机44a发送输入信息。
发射PCM存储单元64以通信关系连接总线驱动器60。类似地，接收PCM存储单元以通信关系连接总线接收机62。PCM存储单元64和66各连接相关控制存储器74，以及时隙计数器72。安排也连接时隙计数器72的多路复用器68将PCM信息在PCM存储单元64、66与组合输入信息分组和输出信息分组的分组引擎70之间双向传递。缓存80连接到分组引擎70、共享RAM 82和内部总线判优器86。
当以适当方式编程时，SS7卡38可用作多达16条SS7信令链路的SS7服务器，也可用于多达2048个声音信道(CIC)的管理。定时和控制单元78从定时/控制总线48接收系统定时信号，以使SS7卡38的操作与系统时钟同步。所以，定时和控制单元78为时隙计数器72提供定时信号，以分别对总线52a和54a上的信号发送和接收定时。计数器72也为控制存储74提供信号。
根据众所周知的交换装置，总线路径52a和54a以时分多路复用为基础而操作，对于每个由交换机2处理的信道，在路径52a和54a上具有对应时隙。PCM存储单元64和66及控制存储74在与卡38的相关信令信息信道对应的时隙内从路径52a接收，通过路径54a发送。
分组引擎70汇编在各信道接收的信令信息部分，并在已经汇编了完整的信息时进行检测。然后，它将信息转给缓存80，信息从该缓存80传给共享RAM 82。CPU 8取出RAM 82中的信息，并根据包含在RAM 92中的软件对它进行处理。
当交换机2初始化时，控制存储器74装着与分配给卡38的信道一致的时隙信息。RAM 92也装着用于处理信令信息的软件。
更具体地说，本发明处理的信息在SS7信令协议的“综合业务数字网(ISDN)用户部分”(ISUP)部分。如图3所示，该协议除了其他部分以外，包括MPT2级，即数据链路级；以及MPT3级，即协议中网络级的部分。协议的ISUP部分对应网络级的一部分，也对应传输和应用级的一部分。
如图4所示，RAM 92中的软件包含MTP级2和级3状态机96、信息配置模板100、输入信息确认单元102、输入信息状态机事件发生器104和输入信息转换单元106，所有这些都用于处理输入信息。输出信息由确认和转换单元108根据包含在信息配置模板100中的适当的登记项来处理，并经MTP级3和级2调帧器(未示出)处理。状态机104位于RAM 92，同是状态机的单元106和108亦然。
信息配置模板100包括图4所示的每种类型的信令信息的模板。参考图4和5，每个模板包括索引数字(IDX)；信息任务；信息类型；强制性固定参数的数目，以及这些参数中每一个的参数标识(ID)和参数长度；强制性的可变参数的数目，以及这些参数中每一个的ID、参数的最小长度和参数的最大长度。该模板还包括任选的参数指示标志，当该任选参数指示标志值为1时，表示包括了一个或多个任选参数。在这种情况下，跟随着该标志的是任选参数的数目，以及任选参数中每一个的参数ID、参数的最小长度和参数的最大长度。
在模板100中描述的四种信息类型为用于请求呼叫建立的IAM输入信息；ACM信息，这是返回IAM信息的始发者的寻址完成信息；ANM信息，这是当呼叫被应答时返回IAM始发者的应答信息；REL信息，该REL信息被发出去解除用于呼叫的CIC。
进一步参考图4，输入信息首先被MTP级1和级2状态机96处理，所得ISUP信息被确认单元102处理，该确认单元使用包含在信息中的类型去访问模板100，以得到对应的格式记录。然后，它将该信息与所述记录比较，看看它是否具有符合检索到的格式记录的有效格式。
如果格式有效，确认单元102将信息传给输入信息状态机事件发生器104。单个状态机可用来分析诸如呼叫建立信息的几个有关信息。因此，发生器104产生用来分析信息的状态机路径。假设信息是卡/交换机44a要响应的信息，事件发生器104为转换器106选择合适的状态机，并产生一个“事件”，即根据信息类型在单元106中产生适当的路径。转换单元根据模板100中的对应的登记项分析信息，并将之转换为与交换机2所处理的所有呼叫有关的卡/交换机44a所使用的标准格式。然后，所转换的信息通过HDLC总线50a转送到卡/交换机44a。
如果输入信息不符合模板100中指定的格式，响应发生器100就产生适当的响应，并传给分组引擎70(图2)，以便发回给信息始发者。
从卡/交换机44a接收到的输出信息被传给输出信息确认与转换单元108，该输出信息确认与转换单元108是状态机，它将信息转换成SS7信息的适当字段，根据模板100中的合适登记项汇编字段，并将信息传往MTP级2和级3调帧器(未示出)，然后传给分组引擎70，以便发送到信息信道另一端的SSP。
图4中描绘的各种装置，特别是状态机104和108，以及信息配置模板100，借助于在HDLC总线50上发出的信息从卡/交换机44a远程装入到RAM 92。
除了标准SS7协议信息之外，主机也可能为了系统操作可能需要的其它信息而远程装入配置模板和对应的状态机。例如，这些信息可用来提供诸如呼叫转接等各种用户服务。当用户能够直接用CPU 88(图2)汇编语言对这些添加或修改编程时，我们最好使用象第5546453号美国专利中描述的高级编程装置。
由此可见，这里提供了高度灵活的信号信息处理器，可现场配置该信号信息处理器，以便处理任何要求的信息指令系统，即象SS7这样的标准中指定的信息，以及专用于操作者的交换系统中的信息。
在本发明的最佳实施例中，信息处理在插入数字交换机的独立的卡上的处理单元中进行。于是，所述单元的配置在用于对交换机中其它单元编程的系统控制台完成。信息指令系统的修改可以借助于位于信息处理单元的存储器中的信息配置模板中的登记项的方法、以及借助于对位于存储器中的一组状态机进行修改或添加来容易地完成。很明显，可以对上述信令信息处理器作出各种修改，而不偏离本发明的范围。
权利要求
1.用来在包含于交换系统中的数字交换机内处理信令信息的信息处理单元，其特征在于所述信息处理单元包括A.中央处理器；B.随机存取存储器；C.包含在所述存储器中的信息配置模板，所述配置模板包含可被所述处理单元处理的每种信息类型的格式模板；D.包含在所述存储器中、由所述处理器操纵的多个状态机，每种状态机1.对应所述信息类型之一，2.分析从所述交换机外部的信息源接收的输入信息类型，以及3.产生作为所述分析的结果的事件；E.所述单元外部的装置，用来将信息配置模板和所述状态机装入所述随机存取存储器内，从而，可被所述信息处理单元处理的输入信息的指令系统可以容易地由所述交换机的操作者修改或扩充。
2.权利要求1中定义的信息处理单元，其特征在于还包括A.用来将已分析的信息转换成交换系统的其它单元使用的共同语言的转换器；以及B.用来将已转换的信息发送到系统内其它单元的装置。
3.权利要求1中定义的信息处理单元，其特征在于还包括A.输出信息转换器，它的功能是1.将从所述交换机的另一单元接收的信令信息转换成与所述信息配置表中的登记项兼容的格式，以及2.根据对应于所述信息类型的所述表中的模板汇编所述信息；以及B.用来将已汇编的信息发送到所述交换机外部的接收者的装置。
4.数字交换机，它包括交换单元；线卡；用来将信令信息传送到所述交换机的外部设备和从后者接受信令信息的信号信息处理单元；以及提供所述交换单元、所述线卡和所述信号信息处理单元的内部连接的总线装置，所述交换机的特征在于所述信号信息处理单元包括A.中央处理器；B.随机存取存储器；C.包含在所述存储器中的信息配置模板，所述配置模板包含可被所述处理单元处理的每种信息类型的格式模板；D.包含在所述存储器中、由所述处理器操纵的多个状态机，每种状态机1.对应所述信息类型之一，2.分析从所述交换机外部的信息源接收的输入信息类型，以及3.产生作为所述分析的结果的事件；E.所述单元外部的装置，用来将信息配置模板和所述状态机装入所述随机存取存储器内，从而，可被所述信息处理单元处理的输入信息的指令系统可以容易地由所述交换机的操作者修改或扩充。
5.权利要求4中定义的交换机，其特征在于所述信息处理单元还包括A.用来将已分析的信息转换成交换系统的其它单元使用的共同语言的转换器；以及B.用来将已转换的信息发送到系统内其它单元的装置。
6.权利要求4中定义的交换机，其特征在于所述信息处理单元还包括A.输出信息转换器，它的功能是1.将从所述交换机的另一单元接收的信令信息转换成与所述信息配置表中的登记项兼容的格式，以及2.根据对应于所述信息类型的所述表中的模板汇编所述信息；以及B.用来将已汇编的信息发送到所述交换机外部的接收者的装置。
全文摘要
本发明的信令系统包括位于各SSP处的信令单元,该信令单元包括含有每种信息类型的登记项的信息配置模板。每条登记项包括对应的信息类型的完整格式。对于输入信息,信令单元还包括每个话音信道(CIC)的多个有限态机,该有限态机管理与涉及CIC控制的每种信息类型有关的操作。当信息被接收时,信息中的信息类型字段被用来识别信息类型,并实行相关的状态机的操作。然后状态机分析信息,并执行所述信息所要求的操作。
文档编号H04M7/06GK1193859SQ97122930
公开日1998年9月23日 申请日期1997年11月20日 优先权日1996年11月20日
发明者M·席尔瓦 申请人:埃克斯塞尔开关公司