CN1126533A - 采用话上数据与灵巧电话通信的前端处理器 - Google Patents

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Abstract

一种前端处理器(FEP)，进行在线呼叫处理并在普通投币电话用户线路上提供增强的公用电话服务。该系统包括灵巧电话，一个FEP(或多个FEP)(12)，一个中心局(14)，和一个维护/管理系统(16)。FEP可以根据具体的应用筛选或限制呼叫，提供增强型服务或在现金/借款卡系统中执行呼叫定额功能。FEP采用模拟或数字技术与中心局通信，FEP中的数字用户线路接口模块(20，22，24)提供二线线路，传送全部双工话音和数据以及电能向电池充电和操作公用电话中的电路。

Description

采用话上数据与灵巧电话通信的前端处理器
本发明涉及电信领域，特别是涉及用于将数字电话(例如，公用电话)连接中心局(CO)的装置和方法。更具体地说，本发明涉及通常与中心局并置，并采用话上数据(DOV)与电话机通信和采用模拟或数字方式与中心局通信的前端处理器(FEP)。
取消电信产业中的管制已经导致公用电话和交换系统的私有化。这样就造成了本地和长途呼叫服务两者的提供者之间在收入方面的竞争。来自公用电话用户的硬币收集和信用卡收费是该收入的重要来源。通过发展能够在常规的二线电话线路上工作的“灵巧”电话增强了公用电话所有者获取该收入的能力。这种电话通常包括一个微处理器和执行在其它情况下应在中心局中执行的功能的存储器。灵巧公用电话能够向发话人和呼叫业务提供者这两者提供增强型业务(例如，自动话务员辅助和消息传递)。
一个公用电话通常是经被标志等级的中继线、租用线路或标准商业线路连到本地电话公司的中心局。中心局将本地呼叫接到本地接入和转送区中的目的地。长途电话则通过AT&T长途电话网络或通过一个或多个独立的局间电话局(carrier)在远距离的本地电话公司之间传递。由于本地电话公司和其它业务提供者使用他们的业务和设备来完成呼叫，因而分享从专用公用电话创造收入。这种分享对不提供那些业务的公用电话是有意义的。例如，被称为“投币电话”或“发送付费电话”的在从一个公用电话进行传输之前通过投币付费的呼叫需要智能投币信令和能够针对费用在智能公用电话或中心局中进行处理的计费。
1992年10月6日的题为“电话系统网间连接器接口”的美国专利No.5,153,907公开了一种在一个公用电话和一个始发中心局之间的接口。所公开的接口包括一个用于监测来自公用电话的呼叫信号的监测电路，用于从公用电话获取硬币或信用卡付费信息的电路，和控制电路，用于验证付费信息并将该呼叫接到一个业务提供者以便绕过始发中心局。所公开的接口声称能够增强呼叫业务和呼叫选择路由功能，该呼叫业务和呼叫选择路由功能是通过连接到业务提供者网间连接器从电话网线路上的集中位置进行的。确认呼叫付费信息并将该呼叫传送到始发中心局或另外的业务提供者。
如同上面作为例子引述的美国专利No.5,153,907，使用灵巧电话的现有技术的电信系统需要在各个电话中采用程度较高的先进技术，因此使灵巧电话相对昂贵。另外，现有技术系统在访问和管理电话中存储的数据方面效率较差。
因此，本发明的主要目的是降低成本。这是通过从各个投币电话中取消处理器和数据库存储器并将这些部件集中在一个可访问多个公用电话的前端处理器中实现的。本发明的另一个目的是通过提供直接访问更多数据库的FEP改善电信系统的功能性，从而允许使用更先进的程序设计。在不需要技术人员访问各个公用电话的情况下就可改变电话的程序和其它特性。
根据本发明的前端处理器(FEP)在电信系统中通过相应的二线塞尖/塞环线路将多个公用电话连接到一个中心局。本发明的FEP包括：(a)实现采用话上数据(DOV)与公用电话通信的数字用户线路接口模块，DOV通信包括向和从公用电话发送和接收数据和话音信号，和从公用电话接收单音信号，该DOV通信采用塞尖/塞环线路；(b)一个数据库，和(c)用于访问数据库以获取呼叫定额(rating)数据并收集数据库中存储的每条用户线路和每个呼叫数据的控制处理器。
一个FEP的优选实施例进一步包括一个通知子系统，用于在控制处理器的控制下存储向公用电话发送的话音信息。另外，该实施例包括用于从远程地点访问数据库的装置。
这里公开的优选实施例中的数字用户线路接口模块包括一个用户线路接口，该用户线路接口包括：连接中心局二线塞尖/塞环线路的中心局接口，连接该中心局接口和公用电话中一个特定公用电话的一条二线塞尖/塞环线路的用户线路接口；和操作连接该中心局接口和该用户线路接口的数字信号处理器；数字信号处理器包括用于实现单音解码和单音产生以及经该接口实现模拟中心局信令的装置。优选实施例的数字用户线路接口模块还包括一个连接该用户线路接口和该控制处理器的模块控制/T1接口。模块控制/T1接口实现与中心局的T1数字通信。
优选实施例中的中心局接口包括一个编译码器，一个混合电路，一个DC信号检测电路，一个浪涌和电源交叉保护电路，和一个从该中心局连接浪涌和电源交叉保护电路和一条二线塞尖/塞环线路的叉簧继电器电路。
优选实施例中的用户线路接口包括一个数据/话音接口电路，一个混合电路，一个电池馈电电路，一个浪涌和电源交叉保护电路，和一条连接浪涌和电源交叉保护电路和公用电话的二线塞尖/塞环线路的反相/检测继电器。
优选实施例中的模块控制/T1接口包括一个微处理器，一个数字交换矩阵，一组控制数据流到用户线路接口的数据信道控制器，一个T1跨距(span)接口，单音解码器，和一个会议电话桥路(conferencebridge)。
优选实施例中的控制处理器包括一个中央处理器；一个时钟；程序、数据和数据库存储器；和向数据库存储器提供访问端口的串行输入/输出电路。
该FEP最好还可以包括当在进程中有一个呼叫和在进程中无呼叫时向公用电话供电的装置。另外，该FEP可以包括在二线塞尖/塞环线路上向公用电话中装载软件的装置。这样允许从FEP修改公用电话的特性和参数。该FEP最好还可以包括用于存储呼叫限制表的装置和根据该呼叫限制表阻塞呼叫的装置。该呼叫限制表包含给定的某些拨号号码数据，其中FEP阻塞针对这些号码的呼叫。另外，该限制表可包含给定的某些借款或现金卡号码数据，其中与这些号码有关(始发initi-ated with)的呼叫被阻塞。
该FEP还可以包括用于存储规定卡号码的装置和根据从投币电话接收的数据自动对规定的电话号码进行拨号的装置，其中所接收的数据表示带有规定卡号码的收费或借款或现金卡已被插入启动呼叫。该特性允许FEP在发话人实际上不拨号码的情况下由FEP拨出该号码。该号码可以以NPA—NXX—XXXX的形式存储以及可以有一个被列出的优选局间承载物表。当该卡插入电话机时，不需要发话人的进一步操作就可将所指示号码的呼叫接入。电话机将该号码信息送到FEP，由FEP采取适当的操作完成该呼叫。它可以包括删除本地呼叫所需的NPA，或可以根据需要包括预先未定的(prepend-ing)一个1+或10XXX+1+。FEP执行适当的定额功能并要求卡上有适当的资金来完成呼叫。另外，该FEP可以包括根据从公用电话接收的数据自动对规定的电话号码进行拨号的装置，所接收的数据表示发话人已在投币电话上按下或操纵了一个预定键。
通过采用本发明的FEP，可以从电话机中移去许多灵巧电话的元件并集中在FEP中。例如，将通知子系统、数据库存储器、和处理电路配置在FEP中，并由于许多(例如，数百个)电话机共享，而代替每个电话机需要上述装置之一。另外，由于据库电路被配置在FEP中并直接访问维护系统，该数据库可以被及时地以新的形式有效地更新。由于电话机和FEP以及FEP的数据端口之间的分开的数据链路，也可以在呼叫进程中访问一个远端数据库。本发明的其它特性和优点将在下面描述。
图1是按照本发明包括一前端处理器12的电信系统的一个实施例的框图。图2是该前端处理器的一个闲置子系统12—1的一个实施例的框图。图3是该闲置子系统的数字用户线路接口模块20，22，24的一个实施例的框图。图4是该数字用户线路接口模块使用的用户线路接口卡30，32，34，36的一个实施例的框图。图5是描述一中心局接口42和一在用户线路接口卡中使用的线路接口44的实施例的框图。图6是在该数字用户线路接口模块使用的模块控制/T1接口38的一个实施例的框图图7是在该闲置子系统中使用的控制处理器26的一个实施例的框图。图8A和8B共同作为执行按照本发明的一个付费发送呼叫的过程的流程图。按照本发明的一个前端处理器(FEP)是一个在普通公共电话线上提供增强型公用电话业务的在线呼叫处理装置。如图1所示，该FEP典型地是由公用电话10，一个FEP(或多个FEP)12，一个中心局(CO)14，和一个维护系统16组成的整个系统的一部分。该FEP的一个目前优选实施例可以与多个不同类型的公用电话接口，它们包括投币，免投币，仅对方付费，现金卡，和信用卡电话。取决于特定的呼叫，该FEP可以屏蔽和限制呼叫，提供增强型服务，或在现金/信用卡系统中执行呼叫定额功能。参考图1，按照本发明的一个FEP12的一个目前优选实施例包括多个闲置子系统12—1。多个闲置子系统可以链接或连成网络(菊花链方式(daisy—chained))以便对外部本地或远端用户呈现一单一端口。该多个闲置子系统12—1可以使用一个公共数据库/多路复用器12—2。相应于所有其他功能，每个闲置子系统独立地工作。每个公用电话机通过一束二线塞尖/塞环线11连接到该FEP。在目前的优选实施例中，每个闲置子系统12—1能够接收多至72条二线线路。该闲置子系统12—1通过可以承载数字或模拟信号的二线线路13连接到中心局。该闲置子系统经一19.2kbps串行链路12—3连接到数据库/多路复用器12—2。该FEP通过一个或多个串行链路15连接到维护系统16，所述串行链路15包括普通电话公司线路或固定(租借的)线路。该FEP12具有一种灵活的积木式结构，它可容纳可变多个用户线路接口模块20，22，24(图2)，以便与一给定系统的各种需求匹配。用户可以经一串行端口(例如，一个RS/232端口)与该FEP通信，该串行端口耦合到与维护系统16连接的串行链路15，维护系统16典型地包括一个用于系统管理和数据收集的终端或工作站(未示出)。前端处理器12的典型应用包括：未完成呼叫的话音消息传递；与安装在监狱内的对方付费电话定时装置(CCTD)相结合对同狱犯人打对方付费电话进行限制；现金/信用卡电话操作；公用电话管理。例如，该EFP可以跟踪钱币盒中的钱币，以便设置收集的定时步骤。此外，该FEP可以时刻跟踪电话的使用，提供对未工作电话的指示。该FEP还被用来为本地呼叫提供目前某些中心局不能提供的呼叫定额，和根据本地呼叫的时间收费；根据不同载体资金的使用，收入分配适用于所使用的每种载体。这可与信用卡，借款卡和发送付费(投币)呼叫结合使用；电话使用和呼叫模式的监视。例如，下面是对一使用根据本发明的前端处理器的系统执行一付费卡呼叫程序的简单描述。更详细地描述在下面参考图8A和8B进行描述。1)电话摘机。该情况经一话上数据信道发信号给FEP。该FEP将一个拨号音发生器连接到线路上，并向主叫发送一拨号音。
2)主叫拨叫被叫号码。该电话向FEP发送被叫号码和信用卡或借款卡号码。3)该FEP在其数据库中查询该被叫号码和卡号码。如果该卡有效，该FEP确定对该呼叫计费。该呼叫费用经话上数据信道返回到所述电话。4)电话中的卡阅读器检查该卡以确定是否剩有呼叫足够的金额用于呼叫。a)如果金额足够，该电话经话上数据信道向该FEP发送信号。然后该FEP拨出原始号码并开始监视应答监控信道。当检测到该应答监控时，该FEP向该电话发送信号，以开始对呼叫收费。b)如果金额不足，该电话通知FEP，该FEP向用户发送一话音通知，指示卡上用于呼叫的金额不足，用户应该或者使用新卡或者挂机。5)然后该电话和FEP继续监视该呼叫。随着该呼叫继续，该电话根据其最初接收的付费信息减去剩在卡上的金额。当从两端中的任何一端检测到断路时，使呼叫结束，该FEP收集和存储统计数据，以便以后传送到维护系统。该FEP12使用话上数据(DOC)技术与各灵巧电话通信。在优选实施例中的话音信道是PCM编码。该FEP使用模拟或数字技术，例如通过PCM传输线(T1跨距)与中心局通信。每个数字用户线路接口模块20，22，24(图2)提供一个或多个二线线路，该二线线路承载全双工话音和数据以及为电池充电和使电话中电路工作的电源。本发明的优选实施例使用在ANSI：T—1—601—1992中规定的DOV标准。当呼叫在一公用电话发出时，该FEP内的一个用户线路接口检测摘机信号和收集拨号和监控信息(例如，被拨数字，投币音，付费或借款卡参数)。然后该FEP按照一预定的程序处理该呼叫。例如，可以允许该呼叫通过FEP内的一个中心局接口到达中心局和对进一步的信息进行监视；该呼叫可被阻塞，并可回送一通知给主叫；该呼叫可被拨到一新的终接号码；或如上所述，可以计算呼叫定额信息并将其返回给主叫投币电话。该FEP将不断地监视该呼叫，并可周期地干预(例如，请求钱币储存)或返回修改的信息(例如，用于灵巧投币电话操作)。在呼叫结束时，该FEP将执行任何终结操作(例如，钱币收集，CO断路)和生成一个呼叫累积记录。每个闲置子系统中的控制处理器26(图2)为大量的限制翻译表或呼叫定额提供数据库查询。该控制处理器还收集每条线路和每个呼叫的数据，并将其传送给系统数据库/多路复用器12—2。该系统数据库/多路复用器12—2通过对该闲置子系统的数据流复用和解调向和从外部各装置，例如可以是与维护系统16有关的外部装置提供一公共接口。该系统数据库/多路复用器12—2还包括一大存储容量的数据库以及系统软件的备份。图2是FEP12的一个闲置子系统12—1的一个目前优选实施例的框图。该闲置子系统包括三个24线数字用户线路接口模块20，22，24。该数字用户线路接口模块由一个公共控制处理器26；一个任选的数据库处理器27；一个由两个四路(四个消息)通知器28组成的通知子系统；和一个用于向各公用电话提供环路电源的电源转换子系统支持。底板总线在接口模块20，22，24和各支持子系统26—29之间分配功率，数据和话音信号。在图2描述的实施例中，每个数字用户线路接口模块20，22，24与来自公用电话10的多至24条二线塞尖/塞环线(见线路11—1，11—2，11—3)和去到CO的多至24条二线塞尖/塞环线(见13—1，13—2，13—3)接口连接。该底板总线包括一个2Mbps的同步多点总线和一个19.2Kbps的异步多点总线。该2Mbps和19.2Kbps总线提供基本相同的容量。该19.2Kbps总线提供与其他硬件的反向兼容性。它还能够作为2Mbps总线的备用总线。两条总线均为在该系统的控制部件之间提供通信媒介的全双工异步总线。图3是数字用户线路接口模块20，22，24的一个实施例的框图。每个数字用户线路接口模块包括多至四个6线接口卡30，32，34，36和一个模块控制卡38。该用户线路接口卡通过一组2线线路11—1a，11—1a，11—1c，11—1d与公用电话10(图1)连接，和通过使用话上数据与该公用电话通信。在目前的优选实施例中，每个卡能够接收6条二线线路和与6个公用电话通信。每个卡通过一组(即，1至6条)二线线路13—1A连接到中心局。每个数字用户线路接口模块使用一个标准ST—总线用于内部数字话音和数据信息传输。该ST—总线是一个以2·048Mhz工作的32—信道时分多路复用总线。时钟和成帧信号提供同步化。两个上述总线被用于所有的全双工操作。模块20，22，24。
通过上述多点总线彼此连接和连接到控制处理器26和通知子系统28(图2)。在一个目前优选实施例中，该数字用户线路接口模块20，22，24包括用于与数字电话线路和模拟或数字中心局线路接口的电路。该数字用户线路接口模块20，22，24的实施例的特征在于：1。该接口的线路侧电话部件提供一个二线T/R环路；全双工数字话音(64Kbps)；全双工16/64Kbaud数据使用POLFD HDLC；浪涌和电源交叉保护；电池反相或向电话发“叫醒”音；具有40毫安电流限制的电池馈电；拨号音产生；DTMF检测；和通知。2。该接口模块的中心局一侧的部件提供一个二线T/R环路；模拟话音；DC监控；叉簧模拟；浪涌和电源交叉保护；振铃保护；应答监控反相检测；呼叫进行音译码；分路应答监控检测；DTMF检测；OSI检测；和通知。3。为话音和数据传输提供一个到底板接口的ST—总线。4。使从所述底板接收的时钟和信号同步。图4是用户线路接口卡30，32，34，36的一个目前优选实施例的框图。如图所示，每个用户线路接口卡包括一个用于模拟中心局信令检测和单音和话音处理的数字信号处理器(DSP)模块40；6个模拟CO接口电路42(包括单独的接口电路42—1、42—2等等；6个数字用户线路接口电路44(包括单独的接口电路44—1，44—2，等等)；一个用于向所述接口电路提供电源的电源转换器46；和一个时隙分配模块48。当该线路接口卡由一T1中心局使用时，模拟的中心局部件可被删除。在优选实施例中，该PCM高速通道包含32个连续取样。每个取样由8个比特组成并被称作一个“时隙”。所述时隙分配模块连接到该PCM高速通道上的所有部件，并分配时隙由每个部件使用。图5是描述一中心局接口电路42和一用户线路接口电路44的一个实施例的框图。该中心局接口电路42包括一个编译码器55、一个2∶4线混合电路56、一个εDC信号检测电路57(具有一个到DSP40的输出)、一个浪涌和电源交叉保护电路58、和一个叉簧延迟电路59。叉簧延迟电路59的输出适于耦合到来自中心局的一条二线塞尖/塞环线。该用户线路接口电路44如所示经一条称作“PCM”高速通道的总线连接到中心局接口42。该电路包括一个数据/话音接口电路50、一个2∶4线混合电路51、一个电池馈电电路52、一个浪涌和电源交叉保护电路53、和一个反相/测试继电器54。该反相/测试继电器54适合于耦合到一灵巧电话的二线塞尖/塞环线，和被用来颠倒该塞尖/塞环线的极性。用户线路接口44向与其连接的电话提供话音、数据和电源。在优选实施例中的数据/话音接口电路50是一个DOV芯片。它从控制处理器接收话音和数据并将话音和数据转换成经塞尖/塞环线发送到电话机的信号。它还接收来自电话的信号，并将其转换成PCM信号和要被发送给该FEP的其他部件的数据。2∶4线混合电路51、56是将全双工双向信号转换成单向信号的混合电路。这些电路是本领域公知的。电池馈电电路52连接电池和地到塞尖/塞环线对。该电路限制环路中的电流和保护环路不被短路。浪涌和电源交叉保护电路53、58保护塞尖/塞环线免受雷击的影响和不使电源线短路。这些电路是本领域公知的。在不工作期间，CCT电话工作在低电源模式。反相/测试继电器54的一个功能是“叫醒”该电话并使其进入启动模式，以便该电话和该FEP能够交换数据。这一功能也可通过由一现在可买到的ISDN芯片组提供的各种单音实现。该反相/测试继电器还起着把接到电话机的塞尖/塞环线连接到一塞尖/塞环测试线的功能，该塞尖/塞环测试线提供了测试该塞尖/塞环线故障(例如短路和开路)或噪音的装置。因此，在本发明的目前优选实施例中，反相/测试继电器54的功能是将塞尖/塞环线对连接到该测试设备。
编译码器55是一个将CO环路上模拟信号转换成PCM信号的公知电路。
DC信号检测电路57在叉簧继电器进入摘机后监测该CO线路的DC情况，以检测如由CO反相(应答)的情况。
叉簧继电器59提供了一种传送线路“摘机”到CO的手段。该功能是与拿起电话机等效的。
图6是模块控制/T1接口38(图3)的一个优选实施例的框图。该模块控制/T1接口38包括一个微处理器66，该微处理器控制与该接口模块相关联的24条线路的整个操作。模块控制/T1接口38以双向监视和控制线路状态，分配资源，收集拨号信息，和当需要时访问系统数据库12—2(图1)。模块控制/T1接口38还包括一个进行话音和数据信道分配与通知器连接的数字交换矩阵60。该数字交换矩阵60提供对微处理器66的访问，用于控制用户线路接口卡30、32、34、36(图3)。一组信道控制器61控制到该用户线路接口卡30、32、34、36的数据流。一个T1间距接口62、包括编译码器的通知器接入电路、DTMF接收器环路(即音调译码器63(注意，DTMF音调也可由每个用户线路卡上的DSP译码))、会议电话电话桥路(DSP)67、机载电源69、和一个定时和同步发生器69a也包括在该模块控制/T1接口38上。在优选实施例中的数据信道控制器61是用于特定目的的芯片，它们从DSP接收数据并将该数据放在PCM数据流中。
模块控制/T1接口模块38执行定时和控制功能，起着一个数字T1中心局接口的作用。该接口的一个目前优选实施例的特征在于：
1.该模块控制/T1接口包括一个微处理器，用于控制一相关的数字用户线路接口模块20、22、24和处理24条线路的所有功能。工作软件可以从数据库下载并存入存储器。根据需要可以提供一个到达数据库的专用串行端口。
2.该模块控制/T1接口包括一个到达中心局的具有标准T—1容量的T1(一次群)接口，该标准T—1容量包括SF(超帧)和ESF(扩展超帧)。它提供用于线路长度选择的软件受控脉冲整形；综合跨距告警和状态记录；从来话数据流中提取时钟；和来话信号抖动衰减。
3.该模块控制/T1接口提供时钟、定时信号产生和向底板的分布，并包括有振荡器和提供时钟(2、4、和15MHz)，帧同步脉冲，和时隙同步脉冲的PLL。
4.该模块控制/T1接口包括一个通知器接口，该接口使ST—总线与24条数字化通知器信道接口，并提供访问和PCM转换到来自底板的8条模拟通知器信道的ST—总线。
5.该模块控制/T1接口包括一个数字交换模块，该交换模块为话音通路设置和通知器连接提供ST—总线时隙交换。它还为数据读和写操作提供访问时隙，并包括作为一直接处理器接口的能力。
6.该模块控制/T1接口包括一组数字通信控制器(例如，3个或4个HDLC协议控制器)。
7.该模块控制/T1接口提供双向电话会议电话桥路(例如，话音的通知播放)。
图7是闲置处理器26的框图，该闲置处理器26基本上与数据库/多路复用器12—2相同。该处理器包括一个16MHz16—位中央处理器(CPU)70；一个时钟71；一个存储器扩展接口72；程序存储器73；数据存储器74；数据库存储器75；提供12个存取数据库端口的串行输入/输出电路76、77、78；和电源79。如图所示，CPU70连接到19·2Kbps异步多点数据总线和2Mbps同步多点数据总线。
话音信号同时以模拟和数据的形式保持在该FEP中。灵巧公用电话将模拟手机信号翻译成标准μ律64Kbps数字PCM，和将该标准μ律64Kbps数字PCM译成模拟手机信号。(μ律是转换话音为PCM的北美标准；α律是被使用在大多数其他地区的标准)编码话音与一个16Kbps数字和控制信道(每个8Kbps)相结合，在电话和FEP之间提供全双工话上数据传输。该FEP将恢复的话音和数据多路复用成内部话音和数据总线的一个所选时隙。在提供模拟中心局接口的实施例中，中心局接口电路42中的编译码器(编码器/译码器)55(图5)转换ST—总线时隙数字信号成模拟信号，和将模拟信号转换成ST—总线时隙数字信号。在提供数字中心局接口的实施例中，ST—总线话音总线连接到对标准T1格式编码和译码的T1接口62(图6)。在两种实施例中(即提供模拟和数字中心局接口的实施例中)，对于任何所需时隙交换和分配，通过数字交换矩阵60确定数字话音路由。所述交换矩阵还提供了进入会议电话电话呼叫模块(例如，DSP76(图6))的话音总线，该会议电话电话呼叫模块以单向或双向将通知放置在话音上。
话音通知由四路通知器卡28(图2)产生并经8条模拟总线在底板上分布。每个数字用户线路接口模块20、22、24将模拟话音总线转换为ST—总线39(图3)的PCM信道。这些信道中的每一个然后可以使用该模块中的所有的用户线路接口卡。需要通知的用户线路接口电路连接到其上正放置有合适通知的模拟总线上。在目前的优选实施例中，模拟通知结构提供8条通知器信道，为72条线路服务。然而，这种比率可能引起延迟或表明与通知密度的应用不相适用，并可以按需要改进。也可以使用数字通知器。
为了合适、滑动的自由操作，在数字电路之间必须保持定时同步。电话；数字用户线路接口电路30，32，34，36；交换矩阵60；和T1接口62构成了必须被相位和/或频率锁定的初级信号通路。三个数字用户线路接口模块20、22、24独立地工作，不必彼此同步。它们仅通过同步和异步串行通信信道连接。
在提供数字中心局接口的实施例中，一个从来话T—跨距信号提取的1·544MHz时钟为各个用户线路接口电路30，32，34，36提供初级定时基准。为ST总线工作所需的2·048MHz时钟和帧同步信号和为到达一特定电话的链路所需的4·096MHz和15·36MHz时钟被全部锁相到该初级1·544MHz信号。电话以从动方式工作，按锁定到接收速率的速率发送数据。
在提供模拟中心局接口的实施例中，所述初级定时基准从一个机载自激晶体振荡器(内侧框69a)获得，而所有其他定时信号都锁定到该振荡器。
除了告警卡29(图2)以外，该系统中的每个电路卡包含一个机载DC—DC电源变换器，该变换器将一个DC电池的电压变换成操作所述卡的模拟和数字电路所需的电压。一个向用户线路接口模块20、22、24提供电源以使电话工作的升压变换器被设置在所述告警卡上。在目前的优选实施例中，上述变换器产生一个具有适于为72个电话供电的电流的整流和保护输出。该输出通过底板向下被分配给所有的线路卡。
图8A和8B是使用本发明的FEP的系统在执行一付费发送呼叫的工作流程图。该流程图表明了由主叫、公用电话(本例中为一个付费卡终端(CCT)、FEP、和中心局所执行的步骤。与这些部件的每个相应的符号被设置在该流程图的顶部。操作程序从上到下以箭头的方向进行。于是，第一步是主叫拿起CCT上的手机。该CCT确认手机已被拿起并与FEP形成环路。该FEP将该环路确认为一个呼叫的开始。同时，该CCT接收器被打开，发送器处于无声状态。然后，该CCT使用话上数据向该FEP发送摘机启动电文(即，从电话到FEP表明该手机已摘机并将开始呼叫的数字消息)。所述FEP接收该数据并发送一拨号音返回的CCT。该拨号音向主叫证实与中心局的接续已经完成。然后，该CCT在一个相应的显示器(未示出)上显示消息“插入卡”。主叫按照指令插入他的卡，CCT读取该卡上的数据。然后，该CCT向该FEP传送卡中信息(包括关于该卡信息的数字消息，它们包括卡的序列号和卡上所剩的金额值)。所述传送通过话上数据进行。该FEP接收话上数据通信，证实所述序列号，和使用话上数据发送卡有效电文(表示该卡已有效的数字消息)返回给该CCT。该CCT接收所述信息，然后显示消息“请拨号”以及显示指示卡上所剩金额的消息。这些通过主叫拨叫被叫号码的第一位至最后位的数字来证实。该CCT存储这些号码并利用DTMF信号将其传送到FEP。该FEP接收所拨的数字，并从存储器中检索呼叫定额信息。该呼叫定额电文(一个指示呼叫付费的数量的消息)通过话上数据传送给该CCT。
现在参考图8B，FEP然后向中心局传送所有数字。中心局然后发送一个回铃音(RBT)给始发呼叫电话。(RBT指示与被叫电话的接续有效而不是忙。如果该接续无效，将发送其它音诸如忙音或重排音。)此时，该CCT等待电池反相。(电池反相是模拟用户线路和中继线上使用的标准方法，指示该呼叫在远端已被应答。地通常被连接到塞尖线，而电池(-48V)通常经合适的阻抗连接到塞环线。当该呼叫被应答时，塞尖线与电池连接，而塞环线连接到地。)然后，话音数据从中心局被送到FEP，该FEP执行导出应答监控/话音检测。被叫用户的话音被送到CCT和主叫用户。同时，该CCT确认由FEP执行的电池反相，并打开其发送器，以允许主叫用户与被叫用户相互通话。与此同时，该CCT减小主叫付费或借款卡上所剩的金额(即，取决于所述呼叫定额信息)。卡上所剩金额被周期地由CCT显示。最终，主叫挂机，CCT确认挂机并利用话上数据向该FEP发送挂机电文(指示该电话挂机的数字消息)。该CCT还向FEP发送出卡电文(指示该卡已被取出，并且金额量已从该卡中减去)。该FEP接收这些话上数据信号，并释放与中心局的环路。该CCT将卡返回给主叫并释放与FEP的环路。同时，该FEP记录DCR/CDR(卡详细记录/详细呼叫记录，该记录以后被送到管理系统。)并确认与该CCT构成的环路的释放。此时，与发送付费呼叫有关的CCT、FEP、和中心局的操作序列结束。
以上对所述系统在执行一发送付费呼叫中的工作的描述是一个如何使用话上数据在CCT，FEP，和中心局之间进行信息通信的例子。本操作序列的其他步骤(例如，形成环路，经DTMF进行数字转发，读卡)对本领域的技术人员是公知的，因而在这里不作详细解释。
虽然在这里详细地描述了本发明的一个目前优选实施例，但本发明决不限于所公开的特定实施例。例如，应答监控和呼叫付费功能能够从普通的灵巧公用电话中去掉，并由FEP完成。因而，公用电话不必必须具有卡阅读器。此外，公用电话可以由一个本地电源供电而不是FEP供电(虽然甚至当在过程中没有呼叫时向公用电话提供电源是优选实施例的一个重要特性)。FEP的呼叫限制表和根据该呼叫限制表阻塞呼叫的处理电路也是重要的，但不是优选实施例的绝对必要特征。如上所述，该呼叫限制表可以包含规定要被阻塞的被叫号码和/或要被阻塞的借款或现金卡号码的数据。FEP的自动拨叫一预定号码以响应一被接收的预定卡号码的能力也是很有用的。例如，该特性可被用于允许一个维修技术人员用卡呼叫其家的办公室，但不是其它号码。在阅读了本说明书之后，其它各种改变和改进对于本领域的技术人员是显而易见的。因此，除非可能对它们进行特别地限制，所附权利要求的保护范围不受上述特定解释的限制。

Claims (21)

1.一种前端处理器，用于在电信系统中通过相应的二线塞尖/塞环线路将多个公用电话连接到一个中心局，包括：
(a)一个数字用户线路接口模块，操作连接所述公用电话和所述中心局，实现采用话上数据(DOV)与所述公用电话通信，所述DOV通信包括向和从所述公用电话发送和接收数据和话音信号，和从所述公用电话接收单音信号，所述DOV通信采用所述塞尖/塞环线路；
(b)一个数据库；和
(c)一个控制处理器，操作连接所述数字用户线路接口模块和所述数据库，所述控制处理器访问所述数据库以获取呼叫定额数据并收集所述数据库中存储的每条用户线路和每个呼叫数据。
2.根据权利要求1所述的前端处理器，进一步包括一个通知子系统，操作连接所述数字用户线路接口模块和所述控制处理器，所述通知子系统在所述控制处理器的控制下存储向投币电话发送的话音信息。
3.根据权利要求1所述的前端处理器，进一步包括用于从一个远程地点访问所述数据库的装置。
4.根据权利要求1所述的前端处理器，其中所述数字用户线路接口模块包括一个用户线路接口，该用户线路接口包括：
一个中心局接口，操作连接所述中心局的一条二线塞尖/塞环线路；
一个用户线路接口，操作连接到所述中心局接口和所述投币电话的一个特定公用电话的一条二线塞尖/塞环用户线路；和
一个数字信号处理器，操作连接所述中心局接口和所述用户线路接口，所述数字信号处理器包括用于实现单音解码和单音产生以及经所述接口实现模拟中心局信令的装置。
5.根据权利要求4所述的前端处理器，其中所述数字用户线路接口模块进一步包括一个模块控制/T1接口，操作连接所述用户线路接口和所述控制处理器，所述模块控制/T1接口实现与所述中心局的T1数字通信。
6.根据权利要求4所述的前端处理器，其中所述中心局接口包括一个编译码器；一个混合电路，操作连接所述编译码器；一个DC信号检测电路，操作连接所述混合电路；一个浪涌和电源交叉保护电路，操作连接所述DC信号检测电路；和一个叉簧继电器电路，从所述中心局操作连接所述浪涌和电源交叉保护电路和一条二线塞尖/塞环线路。
7.根据权利要求4所述的前端处理器，其中所述用户线路接口包括一个数据/话音接口电路；一个混合电路，操作连接所述数据/话音接口电路；一个电池馈电电路，操作连接所述混合电路；一个浪涌和电源交叉保护电路，操作连接所述电池馈电电路；和一个反相/检测继电器，操作连接所述浪涌和电源交叉保护电路和一个公用电话的一条二线塞尖/塞环线路。
8.根据权利要求5所述的前端处理器，其中所述模块控制/T1接口包括一个微处理器，一个数字交换矩阵，操作连接所述微处理器；一组数据信道控制器，操作连接所述交换矩阵并控制数据流到所述用户线路接口；一个T1跨距接口，操作连接所述数字交换矩阵和所述中心局；单音解码器，操作连接所述微处理器和所述数字交换矩阵；和一个会议电话桥路，操作连接所述微处理器和所述数字交换矩阵。
9.根据权利要求1所述的前端处理器，其中所述控制处理器进一步包括一个中央处理器；一个时钟，操作连接所述中央处理器；程序、数据和数据库存储器，操作连接所述中央处理器；和串行输入/输出电路，向所述数据库存储器提供访问端口。
10.根据权利要求1所述的前端处理器，进一步包括一个通知子系统，操作连接所述数字用户线路接口模块和所述控制处理器，所述通知子系统在所述控制处理器的控制下存储发送到所述公用电话的话音；和用于从一远端地点访问所述数据库的装置；
其中所述数字用户线路接口模块包括：(1)一个用户线路接口，包括：一个中心局接口，操作连接所述中心局的一条二线塞尖/塞环线路；一个用户线路接口，操作连接到所述中心局接口和所述公用电话中一个特定公用电话的一条二线塞尖/塞环线路；和一个数字信号处理器，操作连接所述中心局接口和所述用户线路接口，所述数字信号处理器包括用于实现单音解码和单音产生以及经所述接口实现模拟中心局信令的装置；和(2)一个模块控制/T1接口，操作连接所述用户线路接口和所述控制处理器，所述模块控制/T1接口实现与所述中心局的T1数字通信；
其中所述中心局接口包括一个编译码器；一个混合电路，操作连接所述编译码器；一个DC信号检测电路，操作连接所述混合电路；一个浪涌和电源交叉保护电路，操作连接所述DC信号检测电路；和一个叉簧继电器电路，从所述中心局操作连接所述浪涌和电源交叉保护电路和一条二线塞尖/塞环线路；
其中所述用户线路接口包括一个数据/话音接口电路；一个混合电路，操作连接所述数据/话音接口电路；一个电池馈电电路，操作连接所述混合电路；一个浪涌和电源交叉保护电路，操作连接所述电池馈电电路；和一个反相/检测继电器，操作连接所述浪涌和电源交叉保护电路和一个公用电话的一条二线塞尖/塞环线路；
其中所述模块控制/T1接口包括一个微处理器，一个数字交换矩阵，操作连接所述微处理器；一组数据信道控制器，操作连接所述交换矩阵并控制数据流到所述用户线路接口；一个T1跨距接口，操作连接所述数字交换矩阵和所述中心局；单音解码器，操作连接所述微处理器和所述数字交换矩阵；和一个会议电话桥路，操作连接所述微处理器和所述数字交换矩阵；
其中所述控制处理器进一步包括一个中央处理器；一个时钟，操作连接所述中央处理器；程序、数据和数据库存储器，操作连接所述中央处理器；和串行输入/输出电路，向所述数据库存储器提供访问端口。
11.根据权利要求1所述的前端处理器，进一步包括在进程中有一个呼叫时和在进程中无呼叫时向所述公用电话提供电能的装置。
12.根据权利要求1所述的前端处理器，进一步包括在所述二线塞尖/塞环线路上向所述公用电话装载软件的装置。从而修改所述公用电话的特性和参数。
13.根据权利要求1所述的前端处理器，进一步包括用于存储呼叫限制表的装置和根据所述呼叫限制表阻塞呼叫的装置。
14.根据权利要求13所述的前端处理器，其中所述呼叫限制表包含给定的某些拨号号码被阻塞的呼叫的数据。
15.根据权利要求13所述的前端处理器，其中所述呼叫限制表包含给定的某些借款或现金卡号码数据，与这些号码有关的呼叫被阻塞。
16.根据权利要求1所述的前端处理器，进一步包括用于存储规定卡号码的装置和根据从公用电话接收的数据自动对规定的电话号码进行拨号的装置，其中所接收的数据表示带有所述规定卡号码的收费或借款或现金卡已被用来启动呼叫。
17.根据权利要求1所述的前端处理器，进一步包括根据从公用电话接收的数据自动对规定的电话号码进行拨号的装置，所接收的数据表示发话人已在公用电话上按下或操纵了一个预定键。
18.一种前端处理器，用于在电信系统中通过相应的二线塞尖/塞环线路将多个公用电话连接一个中心局，包括：一个数字用户线路接口模块，操作连接所述公用电话和所述中心局，实现采用话上数据(DOV)与所述公用电话通信，所述DOV通信包括向和从所述公用电话发送和接收数据和话音信号，和从所述公用电话接收单音信号，所述DOV通信采用所述塞尖/塞环线路；其中所述数字用户线路接口模块包括：
一个中心局接口，操作连接所述中心局的一条二线塞尖/塞环线路；
一个用户线路电路接口，操作连接所述中心局接口和一个所述公用电话的一条二线塞尖/塞环线路；
一个数字信号处理器，操作连接所述中心局接口和所述用户线路电路接口，所述数字信号处理器包括用于实现单音解码和单音产生以及经所述接口实现模拟中心局信令的装置；
一个模块控制/T1接口，操作连接所述控制处理器和所述中心局接口，所述模块控制/T1接口实现与所述中心局的T1数字通信。
19.一种前端处理器，用于在电信系统中通过相应的二线塞尖/塞环线路将多个公用电话连接一个中心局，包括：一个数字用户线路接口模块，操作连接所述公用电话和所述中心局，实现采用话上数据(DOV)与所述公用电话通信，所述DOV通信包括向和从所述公用电话发送和接收数据和话音信号，和从所述公用电话接收单音信号，所述DOV通信采用所述塞尖/塞环线路；其中所述数字用户线路接口模块包括：
一个中心局接口，操作连接所述中心局的一条二线塞尖/塞环线路，所述中心局接口包括一个编译码器；一个混合电路，操作连接所述编译码器；一个DC信号检测电路，操作连接所述混合电路；一个浪涌和电源交叉保护电路，操作连接所述DC信号检测电路；和一个叉簧继电器电路，从所述中心局操作连接所述浪涌和电源交叉保护电路和一条二线塞尖/塞环线路；
一个用户线路电路接口，操作连接所述中心局接口和一个所述公用电话的一条二线塞尖/塞环线路；
一个数字信号处理器，操作连接所述中心局接口和所述用户线路电路接口，所述数字信号处理器包括用于实现单音解码和单音产生以及经所述接口实现模拟中心局信令的装置。
20.一种前端处理器，用于在电信系统中通过相应的二线塞尖/塞环线路将多个公用电话连接一个中心局，包括：一个数字用户线路接口模块，操作连接所述公用电话和所述中心局，实现采用话上数据(DOV)与所述公用电话通信，所述DOV通信包括向和从所述公用电话发送和接收数据和话音信号，和从所述公用电话接收单音信号，所述DOV通信采用所述塞尖/塞环线路；其中所述数字用户线路接口模块包括：
一个中心局接口，操作连接所述中心局的一条二线塞尖/塞环线路；
一个用户线路电路接口，操作连接所述中心局接口和一个所述公用电话的一条二线塞尖/塞环线路，所述用户线路电路接口包括一个数据/话音接口电路；一个混合电路，操作连接所述数据/话音接口电路；一个电池馈电电路，操作连接所述混合电路；一个浪涌和电源交叉保护电路，操作连接所述电池馈电电路；和一个反相/检测继电器，操作连接所述浪涌和电源交叉保护电路和一个公用电话的一条二线塞尖/塞环线路；和
一个数字信号处理器，操作连接所述中心局接口和所述用户线路电路接口，所述数字信号处理器包括用于实现单音解码和单音产生以及经所述接口实现模拟中心局信令的装置。
21.一种前端处理器，用于在电信系统中通过相应的二线塞尖/塞环线路将多个公用电话连接一个中心局，包括：一个数字用户线路接口模块，操作连接所述公用电话和所述中心局，实现采用话上数据(DOV)与所述公用电话通信，所述DOV通信包括向和从所述公用电话发送和接收数据和话音信号，和从所述公用电话接收单音信号，所述DOV通信采用所述塞尖/塞环线路；其中所述数字用户线路接口模块包括：
一个中心局接口，操作连接所述中心局的一条二线塞尖/塞环线路；
一个用户线路电路接口，操作连接所述中心局接口和一个所述公用电话的一条二线塞尖/塞环线路；
一个数字信号处理器，操作连接所述中心局接口和所述用户线路电路接口，所述数字信号处理器包括用于实现单音解码和单音产生以及经所述接口实现模拟中心局信令的装置；
一个模块控制/T1接口，操作连接所述控制处理器和所述中心局接口，所述模块控制/T1接口实现与所述中心局的T1数字通信并且包括一个微处理器，一个数字交换矩阵，操作连接所述微处理器；一组数据信道控制器，操作连接所述交换矩阵并控制数据流到所述用户线路接口；一个T1跨距接口，操作连接所述数字交换矩阵和所述中心局；单音解码器，操作连接所述微处理器和所述数字交换矩阵；和一个会议电话桥路，操作连接所述微处理器和所述数字交换矩阵。
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