CN1188357A - 具有网络交互工作功能的通信系统结构 - Google Patents

Abstract

对一种具有交互工作功能的统一的电路交换式和分组式通信系统结构提供装置(105)、系统(100)和方法。该装置含有:电路交换式网络接口,耦合到网络转接器;分组式网络接口,耦合到路由器;收发信机,耦合到通信信道;以及通信控制器,耦合到电路交换式网络接口、分组式网络接口和收发信机,借助一组程序指令和一种交互工作功能将第一协议信号与电路交换式网络协议信号相互换和将第一协议信号与分组式网络协议信号相互换。

Description

具有网络交互工作功能的通信系统结构

本发明涉及电信和数据通信，具体涉及用于具有网络交互工作功能的一种统一的电路交换式和分组式通信系统结构(unified circuitswitched and packet-based communication system architecture)的装置、系统和方法。

随着多媒体通信的出现，电信和数据通信日趋变得复杂化。例如，实时传输数字编码的图像、话音和其它形式的数据之类的多媒体通信应用对这样的数据通信和电信可能需要新的形式和新的系统。一种这样的新的通信系统是摩托罗拉公司目前正在开发研制的CableComm系统。在CableComm系统中使用了一种混合式光纤和同轴电缆(HFC)，可在现有的电缆线路上向副站或称副设备，例如与一个或多个电话机相连接的个人用户存取单元、电视电话机、和/或在具有新的或先有的有线电视家用设备中的个人计算机、工作站、其它数据终端设备(DTE))提供基本带宽。这些同轴电缆经由光缆还连接到一个具有集中式主(即“首端”)控制器的中心场所或多个具有接收和发送能力的站。这种主设备可以与任何的各式各样的网络或其它信息源相连接，例如，Internet(国际互联网)、各种在线服务器、电话网、电视/电影用户服务器等。借助于CableComm系统可使数字数据、语音、图像和其它多媒体数据在下行方向上(从主站或主控制器(与一个网相连接)传送到单个使用者(用户存取单元)的副站)，和在上行方向上(从副站到主站(和到一个网))传输。如下文所详述的，这样的一种通信系统的拓扑被描述为具有一个主节点(例如由主站所形成的一个)，经由一个中间网络连接到许多副节点(例如由副站所形成的那些)，然后，连接到相应的终端(构成一个副网)。

这种当前的系统典型地涉及到在同一个HFC或其它电缆网络上应具有单独的话音电信系统和单独的数据通信系统。例如在CableComm系统中，用于话音电信的单独的且特殊的副站和主站是经由一个电路交换电信网例如公共交换电话网(PSTN)，而用于数据通信的单独且特殊的副站和主站是经由分组式(或分组交换式)通信网，例如Internet协议(IP)网。之所以涉及到这两种单独的系统是因为例如电路交换式系统的专用带宽对于时间或延迟敏感的应用是可取的，例如在实时话音和视频通信中其内任何延时都是引人注目的并且可能是令用户发怒的一个原因。反过来说，这样专用的带宽用于实时通信可能对于很多数据应用例如对于电子邮件是低效的，其内有这样的延时也许是不重要的。为此，数据通信系统业已典型地提供了在一种同享(即非专用)带宽的媒体上(例如一种以太网式或其它分组式的系统)的异步地且经常繁忙的数据通信。

尽管这样的单独的电路交换式和分组式系统对其各自的单独用途也许是非常高效且有效的，但也引进了其它的低效性，例如为了建立、操作和维护这些单独的系统所需的设备或装置都是双份的。这种双份设备通常也是专用的，因为为一个系统所设计的设备不能在另一个系统上进行通信。据此，现在需要一种统一的电路交换式和分组式通信系统结构，这种系统结构可以避免设备的双份，还能提供高效的多媒体通信例如话音、图像和数据通信。此外，这种系统结构还应在根本不同的系统之间提供交互工作，以使用标准化的(即非专用的)设备。

图1示出根据本发明的一种统一的电路交换式分组式通信系统结构的方框图。

图2示出根据本发明的一种主站的方框图。

图3示出根据本发明的一种副站的方框图。

图4示出根据本发明的一种用于统一的电路交换式和分组式通信系统的方法的流程图。

图5示出说明根据本发明的用于电路交换式通信的交互工作功能和协议层的方框图。

图6示出说明根据本发明的用于分组式通信的交互工作功能和协议层的方框图。

如上所述，现在需要一种统一的电路交换式和分组式通信系统结构，该系统结构可以避免设备的双份并且提供高效的多媒体通信；例如话音、图像和数据通信。本发明提供出用于统一的电路交换式分组式通信系统的装置、方法和系统。此外，根据本发明，这种统一的电路交换式分组式通信系统还可在根本不同的系统之间提供交互工作，以使用标准化(即非专用的)设备。

图1示出根据本发明的一种统一的电路交换式和分组式通信系统(或系统结构)100的方框图。统一的电路交换式和分组式通信系统100包括：一个主站(或主设备)105，经由一个通信信道103耦合到一个或多个副站110；主站105还经过一个网络转接器135(也称为“本地数字转接器135”)耦合到第一网络160(该网最好是一个电路交换网络)；再经过一个路由器115耦合到第二网络150(该网最好是一个分组式网络或Internet协议(IP)网络)。在优选实施例中，本地数字转接器135和路由器115是标准设备(即非专用的设备)，以避免在电路交换式和分组式网络之间的设备呈双份。该统一的电路交换式和分组式通信系统100利用网络160和150可提供电信业务，例如：电话、电视会议、数据联网和传输、企(事)业联网和遥测；还利用CATV和其它业务结构112提供其它业务例如有线电视CATV，以及其它的业务。主站105将在下文参照图2详细描述，它最好是一个共享的(或中继的)设备，设在一个中心场所中，向很多用户或其它使用者提供业务。副站110将在下文参照图3详细描述，它最好位于用户房屋内或附近，可以耦合到电话机、个人计算机、视频显示器、摄像机、多媒体设备等。在优选实施例中，通信信道103是混合式光纤同轴电缆(HFC)，能够在各种各样的副站110与网络160或150其中之一之间提供大容量(或宽带宽)的数据通信。第一(即电路交换式)网络160例如可以是一个公共交换电话网(PSTN)，也可以是一个综合业务数字网(ISDN)，或是这些现有的或未来的电信网的任何组合。第二(即分组式)网络150例如可以是Internet网、局域网(LAN)，也可以是广域网(WAN)，或是另一种形式的Intranet。该统一的电路交换式和分组式通信系统的最好包括一个操作和维护中心(OMC)，用以向该统一的电路交换式和分组式通信系统100提供操作、管理、维护和规定的功能性，例如系统监视、告警提示和故障检测、负荷平衡、记帐、以及客户信息服务。

主站105与副站110之间使用第一协议(或调制方式)例如在优选实施例中所使用的CASS协议(下文还要讨论)或另一种时分多址(TDMA)协议来通信(下文详细描述)。往或从副站110所发送的任何信息或信号在主站105利用一种合适的交互工作功能变换成为一种第二协议信号，例如该信号具有适合于一种特定网络形式传输的形式(例如一种模拟信号适合于电路交换式网络160上传输，一种ISDN协议信号适合于电路交换式网络160的ISDN网络上传输，或者一种IP分组信号适合于分组式网络150上传输)。对于在主站105与副站110之间所使用的这种形式的第一协议的要求是：该第一协议应该具有足够的能力实时地与各种网络160或150所使用的其它协议相接口，例如可以64kbps、128kbps、1.54Mbps、2.048Mbps或更高的比特率工作的ISDN、T1或E1协议。第一协议最好还应提供中继或共享可应用信道(也称为“多址联接”)，以对电路交换式(或专用带宽)传输和分组式(繁忙或可变带宽)传输都提供高效数据传输。因此，虽然在该优选的第一协议是CACS协议(在下文讨论)，但本领域的技术人员承认无数其它的等效协议和调制方式都是可以采用的。

图2示出根据本发明的一种主站105的方框图。主站105也称为“首端设备”，包括：一个控制单元，在该优选实施例中称为“缆控单元(CCU)”155；一个第一网络接口130，也称为“电路交换式网络接口”或“电信网络接口”，例如T1或E1接口；以及一个第二网络接口140，也称为“分组式网络接口”。主站105还可以包括一个组合器104，能够耦合到CATV视频业务基础结构设施112。CCU155包括：一个通信控制器145和一个收发信机120或最好是一个收发信机组120，在优选实施例中也称为“缆端口收发信机(CPX)卡”。通信控制器145最好是处理器结构形式的，下文将要详细讨论。通信控制器145经由第一网络接口130(最好是一个电路交换接口)往和从本地数字转接器“LDS”135(它接着连接到第一(电路交换式)网络160(见图1))发送和接收电路交换式网络(或其它工业)的标准信号，例如时分复用(TDM)数字信号。该通信控制器145还经由第二(分组式)网络接口140往和从路由器115(它与第二(分组式)网络150相连接(见图1))发送和接收IP(或其它工业)的标准分组式信号，例如Internet分组、帧中继分组、X.25分组、ATM(异步传递方式)分组。在优选实施例中，进入到通信控制器145的进入(接收)信号被变换成为一种内部信令格式，例如第一协议格式(其内还可能具有可互换的TDM时隙)，然后被传送到收发信机120。收发信机120把所接收的信号变换到适合于通信信道103和第一协议的频率(例如射频“RF”)，例如与有线电视(CATV)网络相兼容的射频。反着说，收发信机120还接收从副站110经由通信道103所发送的第一协议信号，解调这些信号，和与通信控制器145一起将这些第一协议信号变换成为适合于网络160或150之一上传输的一种形式。主站105利用时隙和频率管理技术提供出网络160和150的资源的集中，如下文将要详细讨论的。

在上文提到的优选实施例中，在该统一的电话交换式和分组式通信系统100上(经由通信信道103)的信令使用第一协议(称为“CACS”(即cable Access Signaling的缩写))，来发送和接收数据，例如话音、图像、计算机文件和程序、多媒体应用和其它信号(它们总称为数据)。CACS是一种多层协议，包括多个768 kbps P/4-DQPSK(四相差分移相键控)的已解调RF载波，在下行通路(从主站105到副站110)中使用TDM成帧和在上行通路(从副站110到主站105)使用TDMA(时分多址)。在优选实施例中，每个CACS载波(载波频率或中心频率)支持八个时隙的各自可寻址的用户数据分组，其中每个分组含有160比特的用户数据(有效负载)加同步、地址和纠错信息。优选的CACS帧率是每秒400帧，对每个指定的时隙提供净用户数据通过量为64Kbps(千比特/秒)。时隙还可以被链接或被组合，以提供更大的数据速率，例如在一个RF载波的所有八个时隙都指定给一个单一用户时每个载波高达512Kbps，或在使用一个附加的RF载波时提供出较高的数据速率。

于是，N×64Kbps业务可借助于CACS协议而得到支持，这里N是所指定时隙的个数。对于普遍称为“POTS”(普通老式电话业务)的普通电话连通的情况，使用一个单个时隙，其中，数字PCM(脉码调制)的音频样值在CACS时隙的有效负载中传输。对于较高速率业务连通的情况例如基本速率ISDN(两个64Kbps的B信道加一个16Kbps D信道)，使用两个或多个时隙来传输用户(承载者)的数据。对于电视会议和电话业务，根据所使的压缩方法和业务所需的质量，压缩的数字音频和视频信号可占用每频波一个至多个时隙(例如8时隙/载波)。

在优选实施例中，已调制的CACS RF载波占用RF带宽为600KHz，并且被指定在业务提供者的下游和上游频带内。例如，在国内的北美CATV系统中，下游频带指定为50到750MHz，上游频带指定为5到40MHz。参照图2，向用户房屋处的副站110发送的情况是，收发信机120从通信控制器145接收TDM数据流，并与有关的开销信令信息(内含差错控制数据)一起建立8个时隙的CACS帧，因而产生一个768Kbps的数据流。然后，将该数据流转换成为P/4-DQPSK信号，再后被上变频，从基带信号变成为CATV下游频带(或适合于HFC或其它通信媒体的其它下游频带)内的一个RF载波。这个P/4-DQPSK信号尔后可任选地(在主站105的组合器104中)与来自CATV和其它业务基础结构设施112的其它信号(例如图像)相组合，再在通信信道103上发送出去。

在接收端(下文将要详细讨论)一个副站110将该CACS载波下变频变为基带并将该P/4-DQPSK信号解调，从后，产生已接收CACS帧。然而从该CACS帧中检索时隙信息(即在有效负载中的数据)；并在电话(一个POTS呼叫)的情况下，被传送到一个音频编解码器；或在电视会议呼叫或对对话的情况下，被传送到一个音频/视频压缩和“解压器”子系统中；或在其它的数据发送的情况下，被传送到一个处理器配置或子系统中。反之，上游发送的情况是，分别来自音频编解码器、或是音频/视频压缩和解压缩子系统、或是处理器配置的话音、图像或其它数据放在CACS协议格式的TDMA数据分组中。然后，将该TDMA分组转换成为P/4-DQPSK信号，再上变频成为一个RF载波并在通信信道103上传送到该统一的电路交换式和分组式通信系统100的上游通路中。然后，一个收发信机120从副站110接收该上游信号，将该信号进行RF下变频为基带信号并解调P/4-DQPSK信号，由此产生一个接收的TDMA数据分组。然后从该分组检索该用户数据并将它们传送到通信控制器145。该通信控制器145利用一种交互工作功能并将用户数据再格式化成为一种合适的网络信号(模拟的或数字的)，这种信号统称为“第二协议信号”，然后经过电路交换式网络接口130或分组式网络接口140，将第二协议信号(经由本地数字转接器135)传送到电路交换式网络160，或(经由路由器115)传送到分组式网络150。

在优选实施例中，CACS协议包括三种类型的信令信道，它们利用CACS载波上指定的时隙。第一种类型的信令信道称为“广播信道”，仅用于在下游方向上把通用系统信息传送到各种各样的副站110，和在从网络160或150接收到呼叫或其它信息时把信息(例如结束提示)传送到副站110。多个第二种类型的信令信道(称为“访问信道”)由各种各样的副站110使用，用来获得对该统一的电路交换式和分组式通信系统100(或网络160或150)进行访问。多个第三种类型的信令信道(称为“业务信道”)是全双工的，用于传输往和从网络160和150的用户数据。

在优选实施例中，业务信道包括一个或多个时隙，并按需地(中继或结合(带宽需求))从一组可用时隙被指定给用户。一个业务信道在一个呼叫持续时间(POTS、ISDN、图像、多媒体或其它数据)被指定，在呼叫结束时，随后就被释放到一组可用时隙。在一个副站110首次接通电源时，它借助于先扫描CACS广播信道的下游频谱、与该信道同步和获得有关访问信道位置的信息，以登记到CCU155上。在访问信道上，该副站110请求指定一个业务信道，然后在多个业务信道之中那个被指定的业务信道上发送一个登记消息。在登记完成之后，该副站110可以通过网络160或150进行通信。

如果需要一个呼叫始发或其它数据传送，则该副站110通过该访问信道向CCU155提出一个请求，请求所需的时隙个数。然后，CCU155批准该请求并指定一个业务信道(载波频率和有关的时隙)，如果需要一个呼叫或数据分组传递，则CCU155告警提示上述的已寻址的副站110在该广播信道上有一个进入的呼叫或数据分组。然后，经由该访问信道，该副站110请求一个业务信道。该CCU155批准该请求并指定一个业务信道。

在优选实施例中，CACS协议还提供把呼叫转接到其它可用载波频率和时隙的能力，特别是在高噪声条件的情况下。所有的用户业务信道的质量最好连续地受到监视，并且在由于噪声而使该质量开始下降时，可将该呼叫转接到另一个无噪声的RF载波上。

图3示出根据本发明的一种副站110的方框图。该副站110包括：一个网络接口210、一个或多个用户接口215，一个处理器配置190，以及最好有一个存储器195。网络接口210可耦合到通信信道103上，用于接收第一协议信号例如π/4-DQPSK TDM信号，以形成一个已接收的协议信号；和用于传送第一协议信号例如TDMA格式的数字数据，以形成一个被发送的协议信号，例如π/4-DQPSK TDMA信号。这些各种各样的协议信号除了利用在CACS协议例如较通用的PSK(相移键控)或QPSK(正交相移键控)调制方法、OFDM(正交频分复用)、QAM(正交调幅)、H.320、H.323、或H.324中所使用的那些协议和调制类型以外，还可以使用其它的协议和调制类型(总地称为“协议”)。

继续参照图3，一个或多个用户接口215可用于各种用途，例如提供与电话机170、个人计算机(PC)175、视频显示器180、或LAN(本地区域网络)185(例如，以太网、ATM或家庭自动化的电源线LAN和遥测)的接通或相接口。在优选实施例中，用户接口215之一还用于接收多个控制信号之中的一种控制信号，例如一个允许发出电话呼叫的请求、一个允许发出音频和视频会议呼叫的请求，以及其它的控制信号例如用以提示来话电话的或提示音频和视频会议呼叫的提示信号。处理器配置190耦合到网络接口210、存储器195和一个或多个用户接口215。如下文将要详细解释的，处理器配置190(和通信控制器145)含有一个单个集成电路(IC)，还可能含有多个集成电路或连在一起的或分组在一起的其它元件，例如微处理器、数字信号处理器、ASIC、相关联的存储器(例如RAM和ROM)以及其它的IC和元件。从上文所述的情况可以理解，这里所使用的术语“处理器配置(和通信控制器)”相应的含义即是含有一个单个处理器、或是处理器配置、微处理器、控制器、或是具有相关联的存储器的某些其它分组的集成电路，用以执行下文将要讨论的功能，例如微处理器存储器，或附加的RAM、ROM、EPROM或E²PROM。如下文所述的，本发明的方法可被编程并作为一组随后执行的程序指令存储在通信控制器145中(它具有相关联的存储器)，也可以存储在具有相关联的存储器的处理器配置190(或存储在存储器195中)和其它的等效的元件中。在优选实施例中，如下文所详细讨论的，通信控制器145以一组程序指令和一种交互工作功能来回应，以将第一协议信号与电路交换式网络协议信号互换和将第一协议信号与分组式网络协议信号互换。这种在这些各种各样协议信号之间的转换在这里称为“互换”，意味着在各种各样的协议之间双向的转换，例如，从第一协议信号转换成为电路交换式网络协议信号的转换用于待发送到电路交换式网络160的消息；而从电路交换式网络协议信号转换成为第一协议信号的转换用于从电话交换式网络160待发送的消息。

如上所述，由主站105从电路交换式网络160(经由电路交换式网络接口130)或从分组式网络150(经由分组式网络接口140)所接收的信息，将由主站105转换成为第一协议信号，以便经由通信信道103发送到副站110。反着说，用户始发的信息，亦即由主站105从副站110所接收的第一协议信号形式的信息，必须被转换成为适合于经由网络160或150之一进行发送的第二协议信号。图4示出说明根据本发明的一种用于统一的电路交换式和分组式通信系统的方法用以处理用户所始发的信息的流程图。该方法在起始步骤300开始，用户始发(经由副站110中的一个用户接口215)，例如电话机170摘机，或PC175起始一次分组数据发送。接着，在步骤305，对一种交互工作功能进行初始化(最好在处理器配置180和/或通信控制器145中执行)。在步骤310，起动第一协议链路和例如使用上述的CACS协议与主站105建立通信对话。在步骤315，与主站105建立交互工作功能对话。在步骤320，用户数据(也可能被密封)利用第一协议传送到主站105。在利用CACS协议的优选实施例中，随后在电路交换式网络上传递的话音、图像或其它数据或承载者信息是不密封的，而是作为网络层1的信息在CACS帧的有效负载部分内直接被传送。非承载者信息例如ISDN D信息或其它带外信令信息、呼叫控制、呼叫接通、以及信令信息以密封格式在CACS有效负载内传送，例如CACS协议的MOS-INFO消息，它用于指示(并借此通知主站105)随后的或密封的信息是某种类型的信息例如信令或呼叫控制信息。接着，在步骤325，主站105接收(经由收发信机120)和处理(经由通信控制器145)用户数据，确定何种类型的信息(电路、分组或遥测)正被传送，还执行网络规定的协议功能，例如Q.931信令。在步骤330，当用户数据是电路交换式的时，在步骤335主站105建立电路交换式网络连接，并在步骤340将用户数据传送到电路交换式网络(直到该呼叫结束时为止)。在步骤345，当用户数据是分组式的时，在步骤350主站105建立分组式网络连接，并在步骤355将用户数据传送到该分组式网络(直到所有的数据都被发送时为止)。同样地，在步骤360，当用户数据是遥测数据时，在步骤365主站105建立遥测网络连接，并在步骤370将用户数据传送到遥测网络(直到遥测数据都被发送时为止)。在步骤345、350和355，遥测(例如电子仪表读数、告警提示和其它的公共事业信息)也可以视为利用分组式网络的一种类型的或特殊情况的分组数据。在步骤340、355或370之后，用户始发数据的处理在步骤375结束。

如上所述，任何网络规定的功能性都在主站105内单独地实施，而任何副站110不需要(并且在优选实施例中)也没有任何特定的或规定的网络功能性。为了与主站105通信，副站110只需要有第一协议功能性。于是，副站110可被认为是在副站110与主站105之间提供用户数据的桥接(和定路由传送)，而主站105可被认为是在第一协议与任何网络规定的协议之间提供用户数据的传送。其结果是，网络的功能性集中在一个中心的首端场所中的一个共享的或中继的源内，导致设备的节省和明显升级的能力与用户设备无关。例如，ATM的实施可以在主站105中直接地和实际上是瞬时地进行，而分布在无数用户场所的副站110无任何业务。

在优选实施例中，将CACS协议用以作为第一协议来提供这些桥接功能并允许主站提供相应的变换功能(借助于交互工作功能)。一个CACS消息(层1)帧含有：一个具有同步和地址信息的头标部分、一个具有用户数据和其它消息的有效负载部分、随后是差错控制信息。CACS层2成帧信息提供数据链控制，以使信息原封不动地和按照正确的顺序被传送。CACS层3信息含在有效负荷部分内，并且是由数据或信令消息组成的。如下文将要详细讨论的，这样的层3信息(在CACS有效负荷部分内)由主站105利用一种较高级的交互工作功能变换成为网络或协议规定的消息、信息或分组。此外，对于某些功能例如普通的(POTS)电话或ISDN B(承载者)信道信息而言，主站在网络层1直接地执行这种交互工作功能。反着说，主站105还利用一种交互工作功能，将网络规定的信息例如ISDN D信道信令信息转换成为第一协议信息例如在CACS帧内传送的CACS协议信令信息，以便传送到副站110。在优选实施例中，将CACS层3消息或指令型式例如在CACS消息的有效负载部分中的MOS-INFO语句用于交互工作功能和呼叫控制信令，例如主站将后续的(密封的)分组数据转换成为ISDN格式，或建立一种特定的网络连接(呼叫建立、控制和信令)。在优选实施例中，MOS-INFO消息可能是269个字节那样长，其第一字节指示消息型式(MOS-INFO)，第二字节指示存在密封数据，第三字节指示用户数据长度，第四字节指示由主站105所执行的交互工作功能的网络协议的类型(例如ISDN基本速率、ATM、以太网)，以及第五字节和随后的字节含有用户数据。指示所需网络协议的第四字节在优选实施例中是由副站110根据“何种类型的用户接口215正在始发业务请求例如是连接到PC的一个以太网用户接口”而自动地确定的。在优选实施例中，在呼叫建立以后，对于电路交换式网络例如PSTN(POTS)或ISDN而言，由于只有D信道或其它的Q.931信令信息被密封在MOS-INFO语句内，因而大多数信息是直接在CACS有效负载中传送的。在优选实施例中，对于分组式网络而言，分组数据是以密封形式在CACS帧的有效负载中传送的。

图5示出根据本发明的电路交换式通信的交互工作功能和协议层的方框图。如图5所示，一个副站协议堆栈400，用以实施第一堆栈403(层1到层3)并具有基本的交互工作功能405，在副站中实施。一个主站协议堆栈410，用以实施第一协议堆栈413(层1至层3)；还用以实施网络规定协议堆栈和驱动器415；具有完整的交互工作功率418；在主站中实施。网络规定的协议堆栈和驱动器415可以用于任何电路交换式网络，例如ISDN、POTS(PSTN)、T1、E1等。如上所述和图5所示，对于电路交换式网络连接例如PSTN(POTS)或ISDN而言，在主站与副站之间所传送的信息可以遵循这些协议堆栈400和410之内的两个通路之中任一个。实际上，所有的POTS(PSTN)信息(包括呼叫接通(例如DTMF信令))在层1交互工作功能内实施，如通路420所示的。类似地是，所有的ISDN承载者信息(B信道)也在层1交互工作功能中实施(通路420)。由于交互工作功能418提供出在电路交换式网络侧的ISDN信令和呼叫控制与在副站侧的第一协议之间的变换，因而可使ISDN呼叫建立、呼叫控制、呼叫拆除(call teardown)、记帐信息和其它的Q.931或其它的D信道信令利用完整的协议堆栈400和410(含有较高级交互工作功能405和418，如通路430所示的)来实施。例如，对于通路420(层1)而言，主站105将把CACS帧的有效负载从合适的N×64时隙中拉出来，并将那些信息直接插在ISDN PR1的指定的或给定的DSO中，以提供层1交互工作。然而，ISDN信令信息是带外的，于是，主站105将利用交互工作功能418把CACS信令消息(密封在MOS-INFO消息中)变换成为合适的ISDN信令，并将这些ISDN信令比特插入到合适的D信道中，反之亦然。此外，交互工作功能418还可被设计成接通并使用ISDN D信道，而不接通任何B信道，以便传送X.25分组数据。

图6示出根据本发明的用于分组式通信的交互工作功能和办议层的方框图。如图6所示，副站协议堆栈500，用于实施第一协议堆栈(层1至层3)、分组协议堆栈504(例如以太网堆栈)和具有交互工作功能505；在副站内实现。主站协议堆栈510，用于实施第一协议堆栈513(图1至3)；还实施网络分组协议堆栈和驱动器515；具有完整的交互工作功能518；在主站内实现。通路520跟随在副站110与主站105之间建立第一协议通话对话时，例如建立一个CACS协议连接，其中，主站105将CACS层3协议用于信令和CACS协议的时隙与载波频率指配的其它方面。一旦建立了一个第一协议对话，例如分配一个或多个时隙，则通路530就跟随用于分组数据传送。一个附加的(不是原来的)交互工作功能505在副站被使用，例如用以确定IP数据分组是否被指定用于任何附属本地区域网络外部的一个地址。在同一个第一协议通信对话期间，在多个独立的分组(去往不同地址)可被传送时，该交互工作功能505还由副站用于确定第一协议对话是否需要(或已建立)。在优选实施例中，交互工作网络功能505和518还例如对于在CACS协议帧内数据的最大20个字节与以太网或令牌环形数据分组(token ring datapacket)的1500个或更多个字节之间的数据分组提供分段和重新组装。交互工作功能518还提供反向地址分辨率协议(reverse addressresolution protocol，简称为“RARP”)功能，以使主站对任何连接的路由器115提供适当的媒体存取控制(MAC)层响应，还确定来自一个第一副站110的分组是否被指定用于也连接到同一个主站105的另一个(第二)副站。此外，交互工作功能518还提供将IP地址(入网的或进入的数据分组的)适当地交换为副站110的相应地址。

综上所述，图1至图6公开了一种用于统一的电路交换式和分组式通信系统100的装置(主站105)，该装置包括：

(1)一个电路交换式网络接口130，该电路交换式网络接口可耦合到一个网络转接器135，用以将一个电路交换式网络协议信号接通到一个电路交换式网络160；

(2)一个分组式网络接口140，该分组式网络接口140可耦合到一个路由器115，用以将一个分组式网络协议信号接通到一个分组式网络150；

(3)收发信机120，可耦合到一个通信信道130，用于发送和接收第一协议信号；及

(4)一个通信控制器145，该通信控制器145耦合到该电路交换式网络接口130、该分组式网络接口140和该收发信机120，该通信控制器145借助于一组程序指令和一种交互工作功能来响应，使该第一协议信号与该电路交换式网络协议信号相互换和使该第一协议信号与该分组式网络协议信号相互换。

此外，该通信控制器145还响应在该第一协议信号中的密封信令信号，利用一种交互工作层1的交互工作功能将该第一协议信号的数据与该电路交换式网络协议信号的数据相互换；利用一种交互工作层3的交互工作功能将第一协议信号的信令信息与该电路交换式网络协议信号相互换；以及利用一种交互工作层3的交互工作功能将该第一协议信号的分组数据与该分组式网络协议信号的分组数据相互换。

还如上所述，该分组式网络协议信号可以是：一种Internet协议数据分组，一种X.25数据分组，一种帧中继数据分组，一种ATM数据分组，或一种遥测数据分组。还如上所述，该电路交换式网络协议信号可以是：一种V.34信号例如图像或数据，另一种类型的模拟信号例如一种话音信号、一种ISDN信号、一种T1信号、或一种E1信号。

从上文所述可以明显地看出，本发明的统一的电路交换式和分组式通信系统实现了对先前单独的且不同的系统的结构重要综合，将分组式和电路交换式的通信系统结合成为一个综合的通信系统，从而避免了设备的双份，这就对业务提供者提供了使用本发明的统一的电路交换式和分组式通信系统的一个非常有意义的优点，例如避免了操作和维护中心(OMC)的双份。

本发明的统一的电路交换式和分组式通信系统的另一个非常有意义的优点是：在一种完全新的网络环境中，亦即一种混合的光纤同轴网络(其覆盖一个极大地区并形成一个高度分散的且特宽的宽域网)，能够使用一种标准的非专用的路由器例如路由器115；还能够高度频繁地操作。

本发明的统一的电路交换式和分组式通信系统的再一个非常有意义的优点是：利用交互工作功能来提供万用式桥接和变换功能，允许在任何网络环境中进行交互工作，例如ISDN、POTS、Internet协议、以太网、X.25、ATM和帧中继。所有这些网络规定的功能性都集中在一个中心的首端场所内，能够对端部的用户提供非常有意义的网络业务，端部用户房屋内不需有特定的设备，例如专用的路由器和ISDN终端适配器，鉴于网络规定的功能性的集中有能力支持多个独立的通信协议和支持一种至多种型式的通信，因而一个用户可以透明地与任何其它类型的业务相通信。而先有技术的系统需要完全不同的和单独的系统来实现这个结果，例如一条模拟线路用于电话和V.34数据传输、一条ISDN线路用于具有多链路PPP的ISDN业务、一条具有电力线控制的电力线路用于遥测、一条专用或ISDN线路用于帧中继、以及一条具有一个专用的路由器的同轴线路用于电缆数据传输、本发明的统一的电路交换式和分组式通信系统将所有这些离散的业务综合到一个单一媒体(HFC)内，它使用一个单一载波(例如CACS具有N×64Kbps能力)，还使用一个单一的和综合的客户(或用户)房屋内的设备(例如一个副站110)。

本发明的电路交换式和分组式通信系统的又一个非常有益的优点是，使用第一协议(例如CACS协议)，这就能够在中继的、共享的网络环境中按需地提供带宽并从一组或共享的资源中动态地分配带宽。为此，本发明的统一的电路交换式和分组式通信系统可被认为是在电路交换式通信系统(它可提供有保证的但固定的带宽)与中继的或共享的通信系统(例如LAN或其它分组式系统)(它可提供可变的但不定的带宽(通常发生碰撞和争用)之间的一种混合系统。

从上文可以看出，可以作出无数的变型和修改，而不偏离开本发明的新颖性构思的精神和范围。可以理解，不局限于本文所述的特定的方法和装置，自然，意旨由所附的权利要求书覆盖所有这些修改，它们都落在权利要求书的范围之内。

Claims (12)

1.一种用于统一的电路交换式和分组式通信系统的方法，包括以下步骤：

借助于第一协议建立第一通信对话；

与具有一种网络规定协议的一个网络建立第二通信对话，及

利用该第一协议发送和接收数据；

其特征在于：

利用一种交互工作功能，在该第一协议与该网络规定协议之间变换信令信息；及

利用该交互工作功能，在该第一协议与该网络规定协议之间桥接数据。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，利用该网络规定协议把数据发送到该网络。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，利用该网络规定协议从该网络接收数据。

4.一种用于统一的电路交换式和分组式通信系统的装置，具有：

一个电路交换式网络接口，该电路交换式网络接口可耦合到一个网络转接器，用以将一个电路交换式网络协议信号接通到一个电路交换式网络，

一个分组式网络接口，该分组式网络接口可耦合到一个路由器，用以将一个分组式网络协议信号接通到一个分组式网络；及

收发信机，可耦合到一个通信信道，用于发送和接收第一协议信号；

其特征在于：一个通信控制器，该通信控制器耦合到该电路交换式网络接口、该分组式网络接口和该收发信机，该通信控制器借助于一组程序指令和一种交互工作功能来响应，使该第一协议信号与该电路交换式网络协议信号相互换和使该第一协议信号与该分组式网络协议信号相互换。

5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，该通信控制器还响应该第一协议信号中的密封信令信息。

6.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，该通信控制器还响应以利用一种交互工作层1和交互工作功能将该第一协议信号的数据与电路交换网络的数据相互换。

7.一个电路交换网络接口，可耦合到一个网络转接器，用以将电路交换式网络协议信号接通到一个电路交换式网络；

其特征在于：

一个分组式网络接口，可耦合到一个路由器，用于将分组式网络协议信号连通到分组式网络；

收发信机，可耦合到该通信信道，用于发送和接收该第一协议信号；及

一个通信控制器，耦合到该电路交换式网络接口、该分组式网络接口和该收发信机，该通信控制器借助于一组程序指令和一种交互工作功能来响应，将该第一协议信号与该电路交换式网络协议信号相互换和将该第一协议信号与该分组交换式网络协议信号相互换。

8.一种用于统一的电路交换式的分组式通信的系统，具有：

多个副站；

一个主站，经由一个通信信道耦合到该多个副站，用于发送和接收第一协议信号；及

9.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，该主站还耦合到一种电路交换式网络和一种分组式网络。

10.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，该主站借助于一组程序指令和一种交互工作功能来响应，以将该第一协议信号与一种电路交换式网络协议信号相互换，和将该第一协议信号与一种分组式网络协议信号相互换。

11.根据权利要求10所述的系统，其特征在于，该主站还响应以密封该第一协议信号中的信令信息。

12.根据权利要求10所述的系统，其特征在于，该主站还响应以利用一种交互工作层1的交互功能，将该第一协议信号的数据与该电路交换式网络协议信号的数据相互换。

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