专利名称：智能、高速交换矩阵的制作方法
技术领域：
本发明涉及交换系统，特别是涉及可动态构成的智能、高速交换矩阵。
在整个电信产业中使用交换系统在多方之间接收和重新定向通信。在一般结构中，电信交换机连接来自一个或多个电话服务供应商的N条中继线，并连接服务于一种或多种设备、例如办公室电话系统的PBX，其它电信交换等的M条中继线。然后从N条中继线之一接收的通信尝试被路由选择到M条中继线中适当的一条，或者反之亦然。
在诸如寻呼系统、个人通信系统(PCS)和蜂窝系统之类的无线电信系统中，使用无线交换系统在多方之间接收和路由选择通信。通常，无线交换机进行相当于长途交换机的操作。在操作期间，服务供应商接收呼叫建立尝试，如果呼叫建立尝试指向由无线服务供应商服务的号码，则把该呼叫路由选择到由该无线服务供应商操作的无线交换系统。
无线交换系统面临的一个问题是以比非无线交换系统所需的更高的呼叫流速处理呼叫。在典型的非无线交换系统中，最大呼叫流速或最差情况下的呼叫流速是每30秒一个呼叫的等级。在正常操作中(非最差情况)，需要非无线交换系统以每60-90秒一个呼叫的流速处理呼叫。然而，在无线应用中，特别是在寻呼系统中，呼叫流速为每8-10秒一个呼叫的等级。提高的呼叫流速是因寻呼呼叫的持续时间比典型的电话呼叫的持续时间明显要少得多的事实造成的。因此，目前现有技术的交换系统是不能以典型的无线应用所需的流速处理呼叫。甚至目前现有技术的无线交换系统不能以这些更高的流速处理呼叫。目前现有技术的交换机这种不适应的状态导致增加了阻塞呼叫或失败的呼叫建立尝试的次数。为了减少阻塞的呼叫，服务供应商为了满意地服务于他们的顾客而被迫提供附加线路。虽然该技术可减少阻塞的呼叫的数量，但它不能有效地利用带宽。因此，本领域中需要一种满足无线交换系统的呼叫流速要求同时保持带宽有效利用率的无线交换系统。
使目前现有技术的交换系统不能满足无线通信系统的呼叫流量要求的一个问题是电话号码在电信系统内的低效使用和分配。直到最近，以100个为一组销售(百分之一记录)。近来，因分段而已减少到以10个为一组(十个记录)销售。当尝试在交换机接收呼叫并将其路由选择到适当的中继线时造成了当前系统效率低。
在典型的操作中，在交换机接收的每个呼叫包括目的地识别号码或DID(直接向内拨号)号码。DID号码识别被叫方，并对此检查以确定在哪个中继线从该交换机输出该呼叫。例如，如果由一个唯一的无线交换机为寻呼系统服务，使用接收的呼叫的DID确定经哪个输出信道路由选择该呼叫。
在代表现有技术的交换系统中，这是通过向邻近的DID号码组分配查寻组实现的。每个查寻组包括用来为一组100个DID号码服务的一个或多个DS0信道(即DS01-6)。按这种方式将查寻组专用于DID号码组以减少转送呼叫所需时间量。例如，436-5024的DID将导致选择与以43650开始的所有100个号码有关的寻线组(例如436-5000至436-5099)。因此，屏蔽掉DID最低有效号码，和仅必须检查最高有效号码以识别正确的查寻组。这样导致了检查DID号码和识别查寻组所需的时间量得以减少。
当交换机操作者仅能购买10个一组的DID号码时，该技术显现出了低效率。这样导致能够服务于100个DID号码的查寻组专用于仅10个一组的DID号码的。当号码的分段导致DID号码组小于10时，该技术更显现出了其低效率。
解决该问题的一种技术是以更高的分辨率(即在一个号码接一个号码的基础上)向查寻组分配DID号码。例如，不是屏蔽DID号码的无效位，而是可检查整个DID号码并分配给查寻组。与该技术有关的问题是降低了通过向查寻组分配邻接的DID号码组获得的效率。因此，识别适当的查寻组所需的时间量和路由选择接收的呼叫相应地会导致交换机不能满足呼叫流量的需求。因此，本领域需要一种可向查寻组分配非邻接的DID号码组并仍满足电信系统的呼叫流量需求的交换系统。
目前现有技术的交换系统不能满足无线通信系统的呼叫流量要求的另一个问题是用来使DID号码与查寻组匹配的技术。典型的交换系统依赖使用位于该交换系统外部的、用于执行该功能的主机系统。因此，在接收到呼叫和DID号码时，必须用DID号码查寻外部主机以识别适当的查寻组。与查寻外部主机有关的额外开销减慢了处理该呼叫的交换系统的响应时间。因此，在本领域中需要一种消除或减少与查询外部主机有关的额外开销以使DID号码与适当的查寻组匹配的交换系统。
无线交换系统面临的另一个问题是能够提供真正的，十位DID号码的便捷性。在美国，典型的DID编号方案包括将十位号码分成三部分(a)一个地址码(″NPA″)；(b)本地交换机(″NXX″)；和(c)由本地交换机(″YYYY″)服务的线路。于是，将十位的DID号码表示成NPA-NXX-YYYY并可在100亿个可能的号码范围内排列。
现有技术的交换系统限于在可供使用的100亿个号码范围的子集上操作。通常，交换系统限于单个NPA和NXX，从而将交换系统服务的可能的号码限制在10000个可能的号码。更典型的是，为了能有效地处理给定的NPA-NXX地区内10000个可能的号码，将采用几个交换系统。因此，需要任何给定的交换系统处理10000个可供使用号码的组，通常以100或10的规模的为一组。
在目前的电信环境中，该技术在电信系统的设计中强加了大量设计要求。需要相当大的努力来分配每个交换系统的负荷以确保给定的交换系统服务尽可能多的邻接的DID号码组。
为了提供真正的、十位的便捷性，交换系统必须能够处理可能出现的100亿个可供使用的不同号码中的任何一个。可以使用具有该能力的交换系统为号码服务而不限于具体的NPA-NXX。这样会允许一个单个的交换机处理800号码的呼叫、规定的NPA-NXX区内的本地呼叫、和具有各种NPA的和NXX的长途呼叫。这样会在电信系统的设计中允许更大的灵活性并降低用于服务各种呼叫要求的费用。因此，本领域需要一种具有执行真正的十位DID号码的便捷性能力的交换系统。
无线交换系统面临的另一个问题是将单个交换系统用于在使用不同通信协议和传输特性的各种载波之间对呼叫进行路由选择时造成的。通常，每个载波可使用其自己的通信协议和产生其自己的用于传输信息的定时特征。因此，如果需要交换系统将一个呼叫从载波A路由选择到载波B，该交换系统必须从载波A通过与载波B兼容的交换系统路由选择该呼叫。载波B总是为提供该服务收费。因此，典型的交换系统限制了它们服务的载波的多样性，以便可使路由选择该呼叫的费用最小。因此，本领域中需要一种可与任何类型的设备或载波通信而没有限制的交换系统。
无线交换系统面临的再一个问题是当电信系统的特征改变时需要重新构成该无线交换系统。现有技术的交换系统是在采纳线路前构成的。在开始时定义用于交换系统的查寻组和与该查寻组有关的DID号码。一旦交换系统采纳线路，如果查寻组之一超过100(即不能处理所需的呼叫流)，必须使该交换系统移去线路并重新构成该交换系统。这样导致了停机，在停机期间不能为客户服务并且会使服务提供商损失收入。因此，本领域中需要一种能够实时构成的，同时该交换系统仍在电信系统内工作的交换系统。
本发明提供一种供无线和非无线电信系统使用的智能，高速交换系统或矩阵。通常，本发明的交换系统能够满足无线交换系统的呼叫流要求同时保持带宽的有效使用。
具体地说，本发明的交换系统为电信系统的各个部件提供无阻塞的交换功能。在本发明的一个实施例中，交换系统向T1载波系统提供交换功能，交换2016个T1信道。
该交换系统包括一个或多个接口设备，每个接口设备能经接口设备和电信系统内的部件之间传送的T1帧的24个信道接收和发射数据。每个接口设备包括控制器系统和存储器系统。存储器系统包括为由每个接口设备接收的24个信道中的每一个提供唯一存储器存储单元的入局数据缓冲器，和为由每个接口设备接收的24个信道中的每一个提供唯一存储器存储单元的出局数据缓冲器。系统总线用于在每个接口设备中的每个出局数据缓冲器的入局数据缓冲器中从每个唯一存储器存储单元传送信息。
在操作期间，交换系统的接口设备在从以一定功能连接到接口设备的部件所接收的输入信道上检测通信的开始。然后，接口设备从输入信道提取目的地识别符。在本发明的一个实施例中，目的地识别符是10位的DID号码。目的地识别符唯一地识别预定给初始的通信的目的地部件。
此后，交换系统进行工作以便识别与目的地部件有关的可供使用的输出信道。这是由检测查寻与每个接口设备电连接的内部主机的通信开始的接口设备来实现的。内部主机的使用有利于降低与查寻外部主机以便将目的地识别符或DID号码与输出信道匹配有关的额外开销。
内部主机包括在可由交换系统接收的每个目的地识别符和包含服务于该目的地识别符的信道的查寻组之间提供结合的路由选择数据库。查寻组识别与目的地部件有关的接口设备和由该接口设备发射到目的地部件的T1帧的至少一个输出信道。
为识别一个可供使用的输出信道，在内部主机内把目的地识别符提供给散列算法。散列算法的使用有利于允许交换系统服务于DID号码的非邻接组并且仍满足电信系统的呼叫流要求。散列算法的使用还有利于允许交换系统进行目的地识别符或DID号码的真正的，十位便捷性。散列算法从目的地识别符产生数据库关键码。然后，使用数据库关键码接入路由选择数据库和检索查寻组。最后，内部主机检查由查寻组识别的每个输出信道以确定是否存在可供使用的输出信道。如果识别到可供使用的信道，在输入信道与可供使用的输出信道之间通过存储器系统和系统总线建立虚拟连接。
输入信道和输出信道之间的虚拟连接包括在入局数据缓冲器中为输入信道预留的唯一存储器单元和在出局数据缓冲器中为输入信道预留的唯一存储器单元。随着由服务于输入信道的接口设备接收数据，把该数据存储在该输入信道的唯一存储单元。系统总线把数据从入局数据缓冲器连续传送到出局数据缓冲器。服务于输出信道的接口设备从在出局缓冲器中为该输入信道预留的唯一存储单元中提取数据并将该数据注入到发射的T1帧的适当输出信道中。
本发明的交换系统中的每个接口设备的功能是检测嵌入在从电信网络内的部件接收的T1帧中的信令时钟。然后将该检测的时钟用作向目的地部件发射数据的基础。本发明的这一方法有助于允许交换系统向各种类型的设备或服务供应商提供交换功能。利用检测的嵌入的时钟速率消除各种设备或服务供应商的时钟速率之间可能存在的任何偏离。
本发明的另一方面是提供实时的计费信息。交换系统的接口设备工作以检测T1帧的输入信道上的通信结束。检测到通信结束时，接口设备工作以终止源部件与目的地部件之间的虚拟连接。该接口设备还操作以便从输入信道提取源识别符。源识别符用来识别始发部件。在呼叫处理期间，接口设备记录建立虚拟连接时的开始时间，终止虚拟连接时的结束时间和源识别符。然后将该信息实时地提供给以一定功能连接到交换系统的计费系统。
本发明的另一方面是在其在线时重新构成交换系统的能力。通过使用总线系统连接每个接口设备。该接口设备通过梯形驱动器连接到总线系统。梯形驱动器是开放式集线器设备(open collector)，从而允许将接口设备插入系统总线或从系统总线移去同时向交换系统供电。另外，设置用户接口以改进路由选择数据库。因此，可将交换系统连接到附加的中继线，从中继线脱离，和通过用户接口重新构成同时使交换系统仍然在线。
从下面详细描述的本发明的评述和其可能的实施例，并通过参考附图和权利要求书将更清楚地理解和领会本发明的这些或其它方面、特性、和优点。
图1是说明集成到电信系统中的本发明的智能，高速交换系统的系统示意图。
图2是说明当在始发部件和目的地部件之间处理呼叫时典型交换系统的一般操作的流程图。
图3是说明体现本发明的典型交换系统内包括的各种部件的方框图。
图4是说明图3的内部主机系统、散列算法、和路由选择数据库的操作流程图。
图5是说明可在体现本发明的典型交换系统中使用的T1接口卡内的功能部件更详细的方框图。
本发明的目的是提供一种在无线和非无线电信系统中都可使用的智能、高速交换系统或矩阵。下面参见几幅附图，将要对在典型交换系统中体现的本发明的各方面加以说明，在附图中相同标号表示相同的元件。
图1是说明集成到电信系统中的本发明的智能、高速交换系统的系统示意图。交换系统100通过一条或多条中继线而连接到电信系统50。每条中继线能够从电信系统内的部件接收数据和向电信系统内的部件发射数据。
在典型实施例中，每个中继线以1.544M比特/秒的速率使用提供双向比特流的T1载波帧。然而，中继线也可包括其它T载波设施，例如TIC、T2、T3、和T4载波，适合2.048M比特/秒的欧洲标准传输速率，或使用一些其它传输方法，为讨论目的，本发明将描述通过T1载波连到电信系统。
本领域技术人员熟悉T1载波的帧结构和操作。在对本发明的描述中，只需理解每个T1帧包括24个时分复用的，双向8比特信道(DS0-1至DS0-24)和一个同步比特，每帧总共193比特。交换系统100经传送24信道T1载波的中继线接到电信系统内的各种部件。在图1中，交换系统100经中继线310.01连到载波A，经中继线310.02和310.M+3连到载波B，经中继线310.03连到蜂窝系统A，经中继线310.M连到话音邮件系统，经中继线310.M+I连到寻呼系统，经中继线310.M+2连到蜂窝系统B，和经中继线310.N连到载波C。
体现本发明的典型交换系统可与多达84条中继线连接，用于处理多达2016个信道。应该理解，本发明不限于这种结构，本发明也可在用于交换更多或更少信道的交换系统中实施。常规交换系统是按它们服务的线路数量分类的。例如，图1中的交换系统表示为允许M条中继线中的任何一条与N条中继线中的任何一条连接的M×N交换机。可动态构成本发明的交换系统，以便可将任何中继线的任何特定信道与由该交换系统服务的任何其它信道连接。因此，如果本发明的交换系统服务于Z个信道，那么可以把该交换系统归类为Z×Z交换机。一般呼叫流处理图2是说明在处理始发部件和目的地部件之间的呼叫时典型交换系统的一般操作的流程图。在步骤202中，交换系统检测由始发部件发射的T1帧的输入信道上的呼叫开始。通过入局信令比特向占用状态的转移来表示呼叫开始。该比特的转移与电话的摘机状态同步。响应对入局信令比特转移的检测，在步骤204中向始发部件提供确认。通过出局信令比特向占用状态的转移提供确认。一旦确认了呼叫建立请求，由始发部件经几个连续的T1帧向交换系统发射脉码调制(PCM)的DTMF编码信号。在步骤206中，交换系统检测和解码DTMF序列以恢复DID号码。DID号码识别该呼叫的预定目的地。在典型实施例中，DID号码是分配给用户线路、设备、电信系统等的10位电话号码。
在步骤208，用散列算法处理DID号码以识别服务于DID号码的查寻组，如果需要，将DID号码变换成替换号码。散列算法的使用是本发明的关键方面。散列算法允许该交换机处理可供使用的DID号码中的任何一个。在典型实施例中，10位DID号码的使用导致可供使用的DID号码的范围从000 000 0000到999 999 9999或100亿个号码。本发明允许构成典型的交换系统，以接受从100亿个DID号码的范围中选择的DID号码的任何子集。这样有利于其性能依赖使用邻接DID号码组的当前交换系统。
查寻组是可供交换机使用的信道的逻辑分段。把由交换系统服务的所有信道分配给几个查寻组中的一个。每个查寻组可分配给少到两个信道和多到2016个信道。作为例子，图1中的载波B与48个信道有关，24个信道在中继线210.02上，24个信道在中继线210.M+3上。在一个实施例中，把这48个信道全部分配给一个单个查寻组。在另一个实施例中，将48个信道分到24个查寻组中，每个查寻组中两个信道。本发明也可考虑其它实施例，查寻组的具体分配取决于交换系统的结构和要求。
在典型的交换系统中，路由选择数据库定义可由交换系统接收的DID号码和服务于DID号码的查寻组之间的关系。另外，路由选择数据库也可定义DID号码的替换号码。当接收的DID号码不与分配给预定目的地的电话号码直接相关时使用替换号码。例如，如果DID号码是用于在几个位置之一接入一方的个人号码，可用与几个位置之一对应的号码替换该DID号码。
在步骤210，检查分配给在步骤208识别的查寻组的每个输出信道，从而识别可供使用的输出信道。在步骤212中，如果识别到了可供使用的输出信道，处理就继续到步骤220。否则，处理继续到步骤230。
在步骤220，已识别出被识别的查寻组中可供使用的输出信道。然后建立虚拟连接以服务于该呼叫的剩余部分。虚拟连接提供在始发部件和目的地部件之间传送数据的路径。最初接收的DID号码和替换的DID号码包括在经虚拟连接路由选择的信息中。检测在始发部件和目的地部件之间连续传送的数据直到呼叫终止。在步骤214，交换系统检测入局信令比特向停用状态的转移。入局信令比特向停用状态的转移表示始发部件或目的地部件已终止该呼叫。这与处在挂机状态的电话是同义的。此后，处理在步骤216继续，交换系统通过出局信令比特向停用状态的转移来确认呼叫终止。最后，处理返回步骤202以处理附加的呼叫建立请求。
在步骤230，查寻组中的所有输出信道都不能使用。这种情况下，进行占线状态处理。在各种实施例中，占线状态处理可以包括(a)向始发设备提供诸如消息或占线音之类的占线指示；(b)继续检查查寻组的信道直到一个信道可供使用(预占线振铃)；(c)使用目前未分配给查寻组的信道；或(d)借用分配给不同查寻组的信道。可将这些方法或其它方法用于占线状态处理，并且本发明不限于任何具体方法。在任何一种情况下，占线状态处理继续，直到检测到呼叫终止并且该处理如上所述从步骤214开始继续。典型交换系统的一般结构图3是说明体现本发明的典型交换系统内包括的各种部件的方框图。交换系统100包括一个或多个T1接口卡320.xx，一个系统总线370，和一个内部主机系统390。交换系统100经至少一(1)条和多达84条中继线连到电信系统50。在典型的交换系统100内，每个T1接口卡320为一条中继线服务。在其它实施例中，T1接口卡320可服务于多条中继线，或者可用两个或多个T1接口卡320服务一条中继线。在图3中，交换系统经84个T1接口卡320.01-320.84连到84条中继线310.01-310.84。
T1接口卡320.01-320.84中的每一个包括控制系统330和存储器系统360。控制系统330连到中继线并工作(a)从中继线接收T1帧；(b)检测呼叫的开始或服务请求；(c)在输入信道和输出信道之间建立虚拟连接；(d)从T1帧的24个信道中的每一个中去除输入数据；(e)把输入数据存储到存储器系统360中；(f)从存储器系统360检索数据；和(g)把该数据放到将要经中继线发射的T1帧的信道中。
控制系统330以一定功能连接到存储器系统360。存储器系统360用来存储从由T1接口卡320服务的中继线接收的数据和将要发射出中继线的数据。数据经高速系统总线370从存储器系统中的不同单元传送。
T1接口卡320.01-320.84中的每一个的控制系统330也经接口380与内部主机系统390连接。内部主机390体现散列算法395和路由选择数据库397。内部主机图4是说明内部主机系统390、散列算法395、和路由选择数据库397的操作流程图。在步骤402，内部主机390从T1接口卡320之一接收DID号码(NPANXXSSSS)。内部主机390以下列三种方式之一响应请求T1接口卡(1)通过提供可供使用的信道号码和如果需要则提供替换号码；(2)通过指示与该DID号码有关的查寻组的所有信道占线；或者(3)通过提供该DID号码不由该交换系统提供服务的指示符。
具体地说，内部主机通过确定该DID号码是否由该交换系统服务来进行响应。该确定是利用作为到散列算法395的输入的DID号码进行的。在图4的步骤404和406中所示的散列算法运算，以便采用将六(6)个最低有效位和五(5)个最高有效位的总和被100,000除来使DID号码最小到六(6)或七(7)位号码。在步骤406，散列算法运算以计算用于存取路由选择数据库的数据库关键码。通过采用对归一化的DID号码(DIDn)进行模数M运算的Horner算法计算数据库关键码，其中M＝173。Horner算法作为产生均分系数的方法对本领域中的技术人员是熟知的。在Donald Knuthe，Addison Wesley在1973年的″分类和检索″第三卷第506-549页中可以找到对Horner算法的描述。然后，处理在步骤408继续。
在步骤408，内部主机系统390利用计算的数据库关键码存取路由选择数据库397。路由选择数据库397支持多达一百万个用户或DID号码并包含查寻组标识和可能由该交换系统服务的每个DID号码的替换号码。
本发明的这一方面允许在电话交换系统内有效地使用号码。而不是掩盖最低有效位，在散列功能中使用整个号码以识别一个正确的查寻组。利用散列功能识别DID的查寻组比现有技术快得多，并且它允许以一个号码的分辨率而不是10个或100个连续号码一组向查寻组分配号码。因此，为了提高效率的目的不再需要对大的连续号码组的要求。
本发明的这一方面还允许在交换系统内进行实时的号码转换。例如，如果客户预留了路由选择服务，接收的呼叫可根据接收该呼叫的日期、主叫方的标识、和其它类似参数路由选择到不同号码。当前现有技术的系统利用交换机外部的数据库执行该功能。然而，本发明允许利用位于交换系统内部的主机系统进行号码转换。因此，本发明可以明显地降低查找时间，从而改善了使用效率或降低了呼叫保持时间。
如果由数据库关键码索引的路由选择数据库包含用于接收的DID项目，处理则在步骤420继续。在步骤410，如果由数据库关键码检索的路由选择数据库包含NULL项或者是空的，该DID号码则不是一个有效号码(即不由该交换系统服务)。这种情况下，处理返回步骤402。否则，在步骤412增加数据库关键码并且处理如上所述从步骤408重新开始。
在步骤420，在针对接收的DID号码的路由选择数据库中识别一个查寻组，在步骤422，内部主机通过检查分配给该查寻组的信道尝试识别可供使用的输出信道。如果识别到可供使用的信道，内部主机390在步骤424把信道号码和替换号码提供给服务于输出信道的T1卡和服务于输入信道的T1卡。如果未识别到可供使用的信道或该交换机不向该DID号码提供服务，处理在步骤426继续。在步骤426，内部主机390通知请求的T1接口卡该交换系统100不向该DID号码提供服务。T1接口卡的结构和操作图5是说明体现本发明的典型交换系统内可使用的T1接口卡内的功能部件更详细的方框图。如前所述，每个T1接口卡包括控制系统330和存储器系统360。
控制系统330包括T1接口500、系统监控器504、T1时隙管理器508、和DTMF解码器512这些功能部件。系统监控器504控制控制系统330的全部操作。系统监控器504控制T1接口经接口505的操作。系统监控器控制T1时隙管理器508经接口506的操作。系统监控器504控制DTMF解码器512经接口507的操作。虽然已将控制系统330描述为包括各种功能部件和接口，也可采用其它结构，只要提供了下面描述的功能。控制系统330内的每个功能部件可以由硬件部件、软件，或二者的组合构成。
在系统监控器504的控制下，T1接口500以1.544MHz的速率从中继线210接收脉码调制(PCM)、T1帧的数据。T1接口500操作以解调该数据，将该数据转换成TTL信号电平，把该数据按时间顺序记录到先入先出存储队列中。在典型实施例中，存储队列可缓冲两个完整的T1帧或386比特的数据。在386比特的时间后，在接口514上的T1接口500外对数据计时并可供T1时隙管理器508和DTMF解码器512使用。
T1接口500还工作以检查接收的T1成帧数据，以便识别入局信令比特向占用(高)状态的转移。入局信令比特向占用状态的转移表示始发部件正在开始呼叫。当T1接口500检测到入局信令比特的转移时，通知系统监控器504。该通知包括向系统监控器504提供占用信道的信道号码。系统监控器504通过经接口507指示DTMF解码器512监测表示DID号码的DTMF信号的占用信道来响应该通知。系统监控器504还包括指示T1接口把占用信道的出局信令比特向占用状态转移。从而向始发部件提供确认。
DTMF解码器512经接口514从T1接口500接收TTL数据。为检测和恢复占用信道上的DID号码，该DTMF解码器从几个T1帧收集数据。一旦对有效的DID号码解码，DTMF解码器512经接口507向系统监控器504提供DID号码。
此刻，系统监控器504具有有效的DID号码和占用的输入信道号码。系统监控器504把DID号码经接口380提供给内部主机系统390。如果该DID号码对该交换系统有效并且一个输出信道可供使用，内部主机390向系统监控器504提供输出信道识别，如果需要还提供替换号码。如果由分开的T1接口卡为该输出信道服务，内部主机也向T1接口卡的系统监控器504提供占用输入信道号码和输出信道号码。
在一个典型实施例中，系统监控器504还包括一个自学习算法，用于维护前面接收的DID号码目录和与该DID号码有关的查寻组。因此，内部主机系统仅查询第一次接收的给定DID。在第一次查询之后，系统监控和确定与内部主机系统390无关的路由选择信息。这样有利于允许T1接口卡路由选择接收的呼叫而不需要接入内部主机系统390。
接收到输出信道的标识后，系统监控器504向T1时隙管理器508提供占用的输入信道、输出信道、和替换号码的标识。T1时隙管理器508工作以便对接收的替换号码进行DTMF编码和在经接口514接收的TTL数据流上从占用的输入信道提取数据。T1时隙管理器508实时地向存储器系统360提供DTMF编码的号码和在占用输入信道上接收的数据。
存储器系统包括入局数据缓冲器520，出局数据缓冲器530，和用于连到系统总线(图3中的370)总线驱动器。参考图3和5描述入局数据缓冲器的构成和操作。交换系统100包括84个T1接口卡320.01-320.84。T1接口卡320.01-320.84每个服务于单个中继线的24个信道。从中继线接收的串行数据通过用于每个信道的一字节存储器并行存储在入局数据缓冲器520中。在典型实施例中，每个T1接口卡为由该交换系统服务的2016个信道中的每一个提供存储器存储空间。然而，在把T1接口卡安装在该交换系统中之前，构成T1接口卡，以便仅使用一部分入局数据缓冲器520(即相当于仅24个信道的存储器空间)。构成交换系统中的T1接口卡，以使每个卡使用用于存储接收数据的唯一存储单元组。为每个信道预留一个8比特字节的存储空间。因此，每个T1接口卡可以同时缓冲一个完整的24信道的T1帧。图5中示出了T1接口卡220.0x的入局数据缓冲器520。为每个信道预留的存储器标为信道x-1至信道x-24。
在每个T1接口卡上的出局数据缓冲器530为由该交换系统服务的每个信道提供一帧的存储存储器。因此，出局数据缓冲器530最小包括2016字节。在典型实施例中，出局数据缓冲器530中的地址直接与入局数据缓冲器520中的地址对应。例如，如果在T1接口卡220.01的入局数据缓冲器520中预留地址1-24，则在所有T1接口卡220.01-220.84的出局数据缓冲器530中预留地址1-24。在出局数据缓冲器530中还示出了信道x-1至信道x-24。也可采用其它存储器结构和寻址方案，本发明不限于任何特定的技术。通常，存储器系统必须提供把各种信道号码与接收的数据相关联的确定方法。
在主时钟540的控制下把入局数据缓冲器520中存储的数据经高速并行总线传送到出局数据缓冲器530中。使用总线驱动器550和560把入局数据缓冲器520和出局数据缓冲器530连到高速系统总线370。在典型实施例中，总线驱动器550和560是用于把接收的数据转换和反向成1伏电平的双极NRZ信号的梯形驱动器。采用梯形驱动器有助于允许将T1接口卡插入交换系统或从交换系统移去，而不需要使系统断电。
每125微秒，或每个帧时间，在入局数据缓冲器520和出局数据缓冲器530之间经系统总线370进行完整的转储。转储包括从每个T1接口卡220.01-220.84的输入数据缓冲器520检索数据并将该数据存储到T1接口卡220.01-220.84中的每一个的出局数据缓冲器中。因此，每个出局数据缓冲器530保持由该交换系统服务的所有输入信道(典型实施例中为2016)的图象。
T1时隙管理器508同样工作以累积将要经过中继线在T1帧中发射的数据。如前所述，系统监控器504向T1时隙管理器提供把输入信道与输出信道相关联的信息。在工作期间，T1时隙管理器508接入出局数据缓冲器530，以便检索将在T1帧的各种信道上发射的数据。对于T1帧的每个输出信道时隙，T1时隙管理器在为虚拟连接到该输出信道的占用输入信道预留的单元中存取出局数据缓冲器，并检索所存储的数据，然后把该数据注入到经接口514提供给T1接口500的串行TTL数据流。例如，如果输入信道x-3与输出信道x-24虚拟连接，T1时隙管理器将从出局数据缓冲器中读取在单元信道x-3上的数据，并把该数据插入到TTL数据流的下一个可供使用的信道x-24时隙。
T1接口500经接口514从T1时隙管理器接收TTL数据流。T1接口500包括用于将T1接口卡320的传输时钟与由T1接口卡320服务的部件的传输速率匹配的帧调节器电路。在工作期间，T1接口500提取嵌入接收的数据流中的时钟信号并使用用于经同一个中继线传输数据的提取的时钟。这样有助于允许体现本发明的交换系统从一个载波接受呼叫并将该呼叫路由选择到不同载波。由该交换系统吸收两个载波间的传输定时中存在的任何移位或时滞。该交换系统不依赖于不同载波与该信号同步。因此，使用体现本发明的交换系统的操作者可避免利用其它载波以使信号成帧引起的收费增加。最后，T1接口500对数据进行脉码调制并经中继线210发射该数据。实时计费记录本发明允许产生实时计费记录的典型交换系统。当在源部件和目的地部件之间建立虚拟连接时，交换系统保持对计费参数的跟踪。例如，交换系统记录发出该呼叫的一方或设备的源标识。一旦建立了虚拟连接，交换系统记下虚拟连接的开始时间和结束时间。此刻，交换系统具有产生计费记录所需的信息。可在线构成本发明的交换系统可在在线操作期间重新构成。在典型实施例中，交换系统的内部主机系统提供用于编辑和改进交换系统的构成的用户接口。可把新的DID号码加到交换系统，可改进查寻组，并可从交换系统删除DID号码。另外，在每个T1接口卡上采用梯形驱动器允许在操作期间把卡插入交换系统或从交换系统移去。因此，当电信系统的特征改变时，可重新构成典型的交换机，而不必断开交换系统的电源和中断服务。总结从上面的描述可以理解，本发明提供一种交换系统和在电信系统中进行高速交换的方法。本发明的一个方面使用内部主机和自学习路由选择算法，以减少识别用于路由选择通信的输出信道所需的时间量。因此，交换系统为输入呼叫识别一个输出信道，而没有与查寻外部数据库有关的额外开销的代价。本发明的这一方面允许交换系统减少呼叫保持时间，从而在满足电信系统的呼叫流要求的情况下有效地利用带宽。本发明的另一方面是解决路由选择决定中采用散列算法。散列算法对接收的DID号码运算，以便为接收的呼叫识别输出信道。散列算法能够接受任何DID号码作为输入。因此，本发明的这一方面允许交换系统迅速解决路由选择决定而不需要连续的DID号码。本发明的这一方面还允许交换系统进行真正的，十位DID号码的便捷性。散列算法接受任何DID号码而不需以性能为代价的能力允许交换系统为不同类型的设备和业务服务。本发明的另一方面是缓冲电信系统的不同部件之间的数据，以便消除因不同部件的传输时钟之间的偏离引起的问题。本发明的这一方面允许传输的数据被延迟至少一帧长度，然后使用目的地部件的时钟速率以确保消除该时钟偏离。
用具体实施例描述了本发明，这些实施例的目的仅在于说明而不是限制性的。本领域技术人员将会理解，本发明的原理可应用于不同的程序模块和硬件设备的结构并在其中实施。
不脱离本发明精神和范围的替换实施例对本发明所属领域的技术人员来说变得显而易见。因此，本发明的范围由所附权利要求书描述并由上述说明书支持。
权利要求
1.一种用于对以一定功能连接到电信系统内的交换系统的多个通信信道进行交换的方法，包括步骤在交换系统在第一通信信道上接收服务请求，该服务请求包括识别电信网络内预定的目的地的目的地识别号码；向在交换系统内部工作的主机系统提供目的地识别号码；对提供目的地识别号码进行响应，从主机系统获得第二通信信道的标识，第二通信信道与预定的目的地有关；和在第二通信信道上路由选择与服务请求有关的数据。
2.根据权利要求1所述的方法，其中主机系统包括散列算法和路由选择数据库，散列算法运算产生作为目的地识别号码的函数的数据库关键码，用数据库关键码作为路由选择数据库索引，并且路由选择数据库定义可由该交换系统接收的多个目的地识别号码中的每一个与多个通信信道之间的关系，获得第二通信信道的步骤包括主机系统的步骤对目的地识别号码执行散列算法以获得数据库关键码；利用数据库关键码接入路由选择数据库以获得与目的地识别号码有关的通信信道的查寻组；和从查寻组选择第二通信信道。
3.根据权利要求2所述的方法，其中路由选择数据库进一步定义可由该交换系统接收的该多个目的地识别号码中的至少一个目的地识别号码的替换号码，该替换号码表示分配给预定目的地的实际电话号码，进一步包括步骤对提供目的地识别号码作出响应，获得接收的目的地识别号码的替换号码；和经第二通信信道发射替换号码。
4.根据权利要求2所述的方法，其中交换系统包括为该多个通信信道的子集服务的接口卡，该多个通信信道包括第一通信信道，接口卡保持路由选择表，并进一步包括步骤在路由选择表中存储使该目的地识别号码与通信信道的查寻组相关联的信息；在通信信道的任何一个子集上在交换系统接收后续服务请求，后续服务请求包括目的地识别号码；利用目的地识别号码接入路由选择表以获得通信信道的查寻组；和在从通信信道的查寻组选择的第三通信信道上路由选择与后续服务请求有关的数据。
5.一种在以一定功能连接到交换系统的电信系统的不同部件之间进行交换的交换系统，包括第一接口卡和第二接口卡，第一和第二接口卡中的每一个包括存储器装置，第一接口经第一中继线连到电信系统，第二接口卡经第二中继线连到电信系统；将第一接口卡的存储器装置与第二接口卡的存储器装置电连接的系统总线；和与第一和第二接口卡电连接的内部主机，该内部主机工作以识别与可由交换系统接收的多个DID号码中的任何一个DID号码有关的可供使用的输出信道；第一接口卡工作以便检测在第一中继线的输入信道上的通信的开始；从该输入信道提取DID号码，该DID号码识别预定的目的地部件，预定目的地部件通过第二中继线以一定功能连接到第二接口卡；向内部主机提供DID号码；对向内部主机提供DID号码进行响应，接收第二中继线可供使用的输出信道的标识，该输出信道与预定的目的地相关联；从输入信道提取数据；在第一接口卡的存储器装置中在为输入信道预留的固定存储单元存储提取的数据；从第一接口卡的存储器装置经系统总线向第二接口卡的存储器装置传送数据；和第二接口卡工作以便从第二接口卡的存储器装置中为第一中继线的输入信道预留的固定存储单元提取在第一中继线的输入信道上接收的数据；经可供使用的输出信道向预定的目的地发射数据。
6.根据权利要求5所述的交换系统，其中第二接口卡进一步工作以便从第二中继线接收数据；检测接收的接收数据中嵌入的时钟信号；和使用检测的时钟信号作为经预留的输出信道发射数据的基础，由此消除第一中继线的输入信道与第二中继线的输出信道间存在的任何偏离。
7.根据权利要求5所述的交换系统，其中把经第二中继线接收的数据形成为T1帧的格式并包括嵌入的时钟信号，其中存储器装置可缓冲从多个帧提取的数据，第二接口板进一步工作，以便从经第二中继线接收的数据提取嵌入的时钟信号；把经可供使用的输出信道发射数据的步骤延迟至少一帧的发送持续时间；和使用提取的时钟信号作为经可供使用的输出信道发射数据的基础，由此消除输入信道与输出信道间存在的任何偏离。
8.一种连接电信系统中的多个部件的交换系统，包括多个接口装置，每个具体的接口装置工作以便经电信系统内的该具体接口装置与具体部件之间传送的T1帧的24个信道接收和发射数据，并且接口装置包括控制器系统和存储器系统；该多个接口装置中的每一个的存储器系统包括为24个信道中的每一个信道提供唯一的存储器存储单元的入局数据缓冲器，和为该多个接口装置中的每一个的24个信道中的每一个信道提供唯一的存储器存储单元的出局数据缓冲器；系统总线，用于从该多个接口装置中的每一个的入局数据缓冲器中的每个唯一存储器存储单元向该多个接口装置中的每一个接口装置的每个出局数据缓冲器中的对应的唯一存储器存储单元传送信息；交换系统工作，以便检测在第一接口装置接收的由源部件发射的T1帧的输入信道上的通信开始；从该输入信道提供目的地识别符，提取的目的地识别符与一个目的地部件对应；识别由以一定功能连接到由目的地识别符识别的目的地部件的第二接口装置发射的T1帧的可供使用的输出信道；和通过存储器系统和系统总线在该输入信道和该可供使用的输出信道之间建立虚拟连接，虚拟连接包括在入局数据缓冲器中为输入信道预留的唯一存储单元和在出局数据缓冲器中为输入信道预留的唯一存储单元，由此通过在入局数据缓冲器中为输入信道预留的唯一存储单元中存储数据和从在出局数据缓冲器中为输入信道预留的唯一存储单元提取数据，从输入信道向输出信道传送数据。
9.根据权利要求8所述的交换系统，其中交换系统包括与该多个接口装置中的每一个电连接的内部主机，交换系统工作以通过下面的步骤识别由第二接口装置发射的T1帧的输出信道在内部主机中保持路由选择数据库，该路由选择数据库把可由交换系统接收的多个目的地识别符中的每一个与多个查寻组中的至少一个相关联，每个具体查寻组识别该多个接口装置中的至少一个，和由识别的接口装置向被目的地识别符识别的部件发射的T1帧的至少一个输出信道；把提取的目的地识别符作为输入提供给内部主机中的散列算法；对提供提取的目的地识别符进行响应，从散列算法接收数据库关键码；利用数据库关键码接入路由选择数据库以识别具体的查寻组；和检查由该具体查寻组识别的每个输出信道以识别由第二接口卡发送的T1帧的可供使用的输出信道。
10.根据权利要求9所述的交换系统，其中目的地识别符是十位DID号码，并且散列算法工作以便接收DID号码的任何可能的组合。
11.根据权利要求9所述的交换系统，其中该多个接口卡中的每一个工作以便检测接收的T1帧内嵌入的信令时钟，并以从检测的信令时钟接收的数据速率发射T1帧。
12.根据权利要求9所述的交换系统，进一步工作，以便检测在第一接口装置接收的、由源部件发射的T1帧的输入信道上的通信结束；和终止源部件与目的地部件之间的虚拟连接。
13.根据权利要求12所述的交换系统，还进行如下工作从初始的通信提取源识别符，提取的源识别符与源部件对应；记录开始时间，该开始时间是建立虚拟连接的时刻；记录结束时间，该结束时间是终止虚拟连接的时刻；和把源识别符、开始时间、和结束时间作为实时输入提供给以一定功能连接到交换系统的计费系统。
14.一种用于互连包括其它交换系统、专用小交换机、蜂窝交换系统、个人通信系统、和寻呼系统的电信系统内的部件的交换系统，包括至少两个接口装置，每个接口装置以一定功能地并唯一地连接到电信系统内的一个部件，并且接口装置工作以便在接口装置与连接的部件之间传送的T1帧内的多个信道中的任何一个信道上接收和发射数据；一个电连接到每个接口装置、用于提供路由选择信息的内部主机；和电连接到每个接口卡的存储器系统；该交换系统的工作是在由第一接口卡接收的T1帧的输入信道上接收通信初始，第一接口卡以一定功能地并唯一地连接到源部件；从输入信道提取DID号码，提取的DID号码与电信系统内的目的地部件相对应；利用提取的DID号码查询内部主机；对接收该查询作出响应，内部主机进行如下工作把提取的DID号码作为输入提供给散列算法；对提供提取的DID号码响应，接收用来识别由以一定功能地和唯一地连接到目的地部件的第二接口装置发射的T1帧的至少一个输出信道的信道表；检查信道表中识别的输出信道以便识别由第二接口卡发射的T1帧的可供使用的输出信道；和如果存在可供使用的输出信道，把可供使用的输出信道的标识提供给交换系统；交换系统响应对可供使用的输出信道的标识进一步工作，以便对于在第一接口卡接收的每个后续T1帧，从该后续T1帧的输入信道提取数据，并把该数据存储在为该输入信道预留的存储器系统的唯一输入存储区中；从该输入信道的唯一输入存储区向为输入信道预留的存储器系统的唯一输出存储区传送数据；延迟直到由该第二接口卡发射的T1帧中的输出信道的下一个可供使用的时隙的开始；从该唯一的输出存储区检索数据；和把该数据注入到由第二接口卡发射的T1帧的输出信道中。
全文摘要
本发明提出一种用于在电信系统中进行高速交换的交换系统和方法。本发明的一个方面是利用内部主机(390)和自学习路由算法减少识别用于路由选择通信的输出信道所需的时间。本发明的另一方面是利用散列算法(395)解决路由选择决定。散列算法(395)对接收的DID号码运算以识别用于接收的呼叫的输出信道。因此,本发明的这一方面允许交换系统(100)执行真正的、十位DID号码的便捷性。本发明的另一方面是缓冲电信系统的各部件之间的数据,以消除因各部件的传输时钟之间的偏离引起的问题。
文档编号H04Q7/30GK1351792SQ98810094
公开日2002年5月29日 申请日期1998年8月12日 优先权日1997年8月26日
发明者安德鲁·麦克尼·德格斯, 迈克尔·保罗·奥弗卡什, 威廉·道格拉斯·亚里山大, 尤金·哈罗德·克雷夫特 申请人:Pni技术有限公司