CN1318170A - 交换系统数据接口 - Google Patents

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Abstract

公开了用于在连续比特率(CBR)的各中继线信道以及基于信元的网络之间交换数据的方法与装置。该装置包括中继线接口电路(501)，数据接口电路(各调制解调器1－23)，以及信元切分电路(514)。中继线接口电路(501)接收CBR呼叫数据，数据接口电路被连接到中继线接口电路，前者通过操作能接收来自中继线信道的呼叫数据，并提取始发数据流。信元切分电路(514)通过操作能接收来自数据接口电路的始发数据流，并产生各数据信元。产生各数据信元的各种方法包括在中继线信道上接收CBR呼叫数据，处理呼叫数据，以便提取从始发方送往接收方的始发数据流，将始发数据流切分为信元有效负荷数据，以及形成含有信元有效负荷数据的各数据信元。

Description

交换系统数据接口
本发明涉及交换系统调制解调器接口。
使用调制解调器，可以在“普通老式电话业务”(POTS)语音频段电话网络上传输数字化数据，例如由个人计算机产生的数据。常规的各种调制解调器使用与POTS兼容的信令来建立通过POTS中心局交换系统到目的地调制解调器的语音频段通信信道。始发地和目的地的各调制解调器通过将数据编码为在电话网络上端点到端点地传输的语音频段信号来交换数字数据。可供选择地，可以通过数字电话网络连接，在综合业务数字网络(ISDN)线路上端点到端点地向目的地数字终端传输数字化数据，上述数字终端典型地跟用于语音频段数据的目的地调制解调器安装在一起。
存在各种不同的在POTS上传输数据的调制解调器调制标准，以便提供兼容于POTS的数字化数据的语音频段编码。例如，执行国际电信联盟(ITU)V.34标准的各种调制解调器都能支持28.8Kbps(千比特每秒)的语音频段数据传输，并且支持V.90标准的各种调制解调器在网络到用户的方向上能支持大约56 Kbps，而在用户到网络的方向上能支持33.6Kbps。也可以使用较低速率的调制解调器或传真机协议，例如V.17,V.21,V.22,V.22bis,V.27,V.29,V.32，或V.32bis。介于始发地和目的地各调制解调器之间的最高数据通信速率尤其取决于所支持的调制解调器协议以及介于各调制解调器之间的通信信道上的端点到端点电气干扰。
各种POTS电话信号，包括通过兼容于POTS语音频段的调制解调器进行交换的信号，典型地始发于用户室内设备(CPE)，并且沿着一对终结于中心局POTS线路卡的双绞线环路进行传输。与POTS兼容的线路卡提供各种信号传输功能，例如振铃电压，CPE功率，双音多频(DTMF)音调检测，以及脉冲拨号检测，还有模拟POTS信号与数字脉冲编码调制(PCM)格式之间的双向转换。常规的POTS线路卡典型地接口于中心局POTS交换系统(“POTS交换机”)。POTS交换机通过从始发地CPE向终到地CPE按照路由传送一次POTS呼叫来建立语音频段数据连接。在典型的数字POTS交换机中，各种POTS语音频段信号被转换为64 Kbps脉冲编码调制(PCM)数据流。如同其他兼容于POTS的业务那样，并且不管调制解调器所支持的数据速率是多少，典型地都将调制解调器所产生的语音频段各频率编码为64Kbps PCM数据流，以便在电话网络中进行传输。通过POTS交换机按路由传送始发于调制解调器的数据要求POTS交换机资源专用于介于始发地和目的地调制解调器之间的语音频段信道。例如，可以使用64 Kbps时分多路复用局间中继线来提供通往远方中心局或长途服务提供商的交换机的语音频段信道连接。
总的来说，在一个方面，本发明提供一种用以在各中继线信道以及基于信元的网络之间交换数据的数据通信装置。该装置包括中继线接口电路，数据接口电路，以及信元切分电路。中继线接口电路接收从始发方送往接收方的连续比特率呼叫数据。数据接口电路通过操作被连接到中继线接口电路，并且通过操作能接收来自中继线信道的呼叫数据并提取始发数据流。信元切分电路通过操作能接收来自数据接口电路的始发数据流，并产生各数据信元。
本发明的各实施例可以包括一种或多种下列特征。本装置可以包括多块电路卡，它们借助于通往背板的背板接口建立物理上的连接。背板互联电路将信元切分电路跟背板接口互相连接，以便进行数据传输。中继线接口电路可以从ISDN基本速率接口“B”信道接收呼叫数据。本装置还可以包括控制电路，它通过ISDN“D”信道发送和接收控制数据。控制电路根据所接收的跟一条特定的“B”信道相关的信令数据来确定信元路由以及其他标题字段数据，并且向信元切分电路提供标题字段数据，以便将其纳入到所产生的各数据信元之中。呼叫数据可以是语音频段调制解调器信号的64 Kbps的脉冲编码调制表示。
各实施例还可以包括中继线接口电路，它能从多条中继线信道接收呼叫数据。来自每一条中继线信道的数据可以形成各数据信元，各具有标题数据，它们将各数据信元跟特定的各中继线信道联系起来。信元切分电路可以包括信道捆绑电路，用以从多条中继线信道接收各始发数据流，并产生与合成数据流相关的各数据信元。
而且，本发明的各实施例可以包括数据信元重组电路，它能从各数据信元中提取有效负荷数据，并向中继线接口电路提供已提取的数据，以便在一条中继线信道上传输该数据。数据接口电路可以包括在第二呼叫数据中插入各起始位和各停止位的电路，以便对第二始发数据流进行定界。本装置可以包括异步网络接口，用以将各数据信元从信元切分电路发送到数据信元网络。
总的来说，在另一个方面，本发明提供一种用于产生各数据信元的方法。该方法包括在中继线信道上接收连续比特率呼叫数据，处理该呼叫数据，以便提取从始发方送往接收方的始发数据流，将始发数据流切分为信元有效负荷数据，以及形成含有信元有效负荷数据的各数据信元。
本发明的各实施例可以包括一种或多种下列特征。提取始发数据流可以包括提取由各起始位和各停止位来定界的各分段。可以在第二中继线信道上接收呼叫数据，处理该呼叫数据，以便产生第二始发数据流，将第二始发数据流切分为第二信元有效负荷数据并形成各第二数据信元。各数据信元可以含有标题数据，它将各数据信元跟它们各自的中继线信道联系起来。还可以通过背板接口来接收各数据信元。可以通过从各第二数据信元提取有效负荷数据来产生第二呼叫数据，并且可以在中继线信道上发送第二呼叫数据。对始发数据流的切分可以包括由信元切分电路进行处理，以便产生符合ATM适应层-5协议的含有标题数据以及信元有效负荷数据的各数据信元。
总的来说，在另一个方面，本发明提供一种用于在各中继线信道以及基于信元的网络之间交换数据的数据通信装置，该装置包括中继线接口装置，用于通过中继线信道接收呼叫数据，数据接口装置，用于接收呼叫数据并提取数据流，以及信元切分装置，用于接收数据流并产生各数据信元。
本发明的各实施例可以提供一种或多种下列优点。它可以减少对POTS和ISDN电话网络和中继线资源的占用。能够实现来自连续比特率数据源的突发性数据的有效传输。通过以下的说明以及随后的权利要求书，(本发明的)其他特征和优点将变得更加清楚。
图1是POTS语音频段和ISDN电话网络。
图2是异步传输模式网络。
图3A,3B和3C表示标准的ATM信元字段。
图4A和4B是根据本发明的一个混合网络的各部件。
图5是根据本发明的一块DSLAM调制解调器卡的功能图。
图6是根据本发明的一块DSLAM调制解调器卡的功能图。
图7是根据本发明的一块ATM电路卡。
图8是根据本发明的一块DSLAM ISDN卡的功能图。
图9是根据本发明的一块示例性的DSLAM ATM传输卡的功能图。
图1表示示例性的POTS和/或ISDN电话网络。电话网络100可以包括多个中心局，各服务于一个特定地理区域以内的用户。每一个中心局都包括一部数字中心局交换机，例如朗讯技术公司的5ESS交换机，用以按路由传送连续比特率的POTS和ISDN呼叫(在本文中称为“信道”连接)。例如，第一中心局可以由交换机120提供服务，而第二中心局则由交换机121提供服务。语音频段POTS信号和/或ISDN数字信号在用户室内设备(CPE)101-105以及交换机120和121之间进行交换。
POTS/ISDN交换机120和121典型地通过POTS或ISDN线路卡被连接到双绞线环路111-115。POTS线路卡能产生和端接(接收)来自CPE 101-105并沿着环路111-115发送过来的模拟POTS信号，并将模拟信号转换为与中心局交换机兼容的电信号。在具有数字POTS/ISDN交换机(例如，朗讯科技公司的5ESS交换机)的中心局里面，由POTS线路卡将模拟POTS信号转换为连续比特率(CBR)的64 Kbps脉冲编码调制(PCM)信道。为了支持语音业务，ISDN线路卡直接地沿着具有ISDN CPE的荷载(或“B”)信道发送和接收64 Kbps数据。ISDN线路卡还可以向ISDN CPE发送64K Kbps CBR数据。ISDN基本速率接口(BRI)CPE能支持两条64 Kbps有效负荷信道和一条16 Kbps BRI数据(或“D”)信道。D信道典型地被用来在ISDN CPE以及POTS/ISDN交换机之间交换信令和呼叫控制消息。
POTS/ISDN交换机120,121可以在与交换机互相连接的各用户之间按路由传送POTS和ISDN呼叫，并且能将呼叫按路由传送到远方交换机的各用户。典型地使用大容量的“中继线”连接123和124将呼叫传送到远方交换机。典型地使用标准化的同步数字中继线连接，例如1.5Mbps的T1中继线，1.5Mbps的综合业务数字网络(ISDN)23B+D基本速率接口(PRI)中继线，45 Mbps的T3中继线，或155Mbps的同步传输模式(STM)同步光学网络(SONET)连接来提供中继线连接123和124。典型地，这些中继线连接包括多个64Kbps连续比特率(CBR)信道。每一条CBR信道典型地专用于一次单独的POTS语音频段呼叫或者一次单独的ISDN B信道连接。可以通过一个被称为“转接”交换机122的中间交换机来建立中继线连接123和124的路由。转接交换机122允许多个中心局交换机120和121在转接交换机处实现互联。
可以从安装有POTS调制解调器或ISDN终端适配器的个人计算机101通过POTS/ISDN网络100向，例如，因特网服务提供商(ISP)的接入点(POP)，或其他数据服务提供商传送数据。POTS调制解调器将始发数据流转换为POTS网络兼容信号格式，由此允许使用标准的POTS信令以及由POTS交换机120,121和转接交换机122提供的语音呼叫路由，通过POTS语音频段网络100来传送始发数据流。可以从始发地计算机101通过本地中心局交换机120以及通过转接交换机122向目的地交换机121按路由传送这样的呼叫。在目的地交换机121中，还可以通过1.5Mbps的综合业务数字网络(ISDN)23B+D基本速率接口(PRI)或其他中继线连接125将呼叫按路由传送到一个调制解调器池130。调制解调器池130可以是，例如，Ascend通信公司的Max TNT调制解调器池，3Com/美国机器人公司的总控接入调制解调器池，Cisco系统公司的调制解调器池，或者Livingston/朗讯科技公司的调制解调器池。调制解调器池130还可以被看作是远方接入服务器或远方接入集线器。类似地，从ISDN CPE在一条ISDN B信道中传送的始发数据流可以从ISDN CPE通过网络按路由传送到与ISDN兼容的调制解调器池。
通过例如以太网连接，SCSI连接，或者其他数字接口，将调制解调器池130连接到数据服务提供商的计算机设备131。调制解调器池130可以接收多次POTS和/或ISDN呼叫，并将已调制信号转换为解调数字数据，连同来自ISDN B信道的数字数据一起，跟计算机设备131进行交换。例如，具有ISDN 23B+D PRI接口的调制解调器池130可以从V.34调制解调器接收23路单独的POTS呼叫，将已接收的数据转换为28.8Kbps数据流，随后将28.8Kbps转换为以太网数据分组，后者随即跟计算机设备131进行交换。类似地，PRI B信道可以含有来自用户室内设备的基本速率ISDN B信道的数字数据，上述数据连同POTS调制解调器数据跟计算机设备131进行交换。
在典型的网络100中，每一个POTS的64Kbps CBR中继线连接在呼叫的持续时间以内都被专用于一次单独的POTS呼叫。在计算机数据的情况下，例如，当在“突发性的”呼叫的情况下进行数据交换时，这样的专用中继线用法可能是无能为力的。当数据交换含有在相当长时间少活动或不活动之后跟随着相当高的数据传输活动的周期时，数据就是“突发性的”。在少活动和不活动期间，64Kbps POTS信道保持专用于POTS连接。这种专用信道用法可能对网络容量提出过分的需求，并且，其结果是，在网络100中得到较低的服务质量。类似地，用户基本速率接口ISDNB信道在ISDN B信道连接期间，将一条或两条64Kbps CBR信道通过网络紧密地联系在一起。
各种可供选择的数据传输网络可以使用共享的传输资源以及端点到端点的数字数据传输。一种这样的可供选择的方案就是异步传输模式(ATM)网络。图2表示一种异步传输模式网络。ATM网络200在各端点之间按路由传输固定大小的数据分组，称为ATM信元。在ATM网络200中，介于用户室内设备(CPE)201-206以及基于ATM的数字用户线路接入复用器(各DSLAM)221和222之间的数字连接211-216典型地位于电话公司各中心局里面，它们向处于ATM网络230之中的ATM信元路由交换机提供一个互联点。各DSLAM可以是，例如，Diamond Lane公司的Speedlink系统，Cisco系统公司的6100型，Alcatel公司的DSLAM AA1000型，或者其他DSLAM。可以使用，例如数字用户线路(DSL)，异步数字用户线路(ADSL)，高比特率数字用户线路(HDSL),T1,T3，或者其他数字数据传输技术。
来自多个CPE端点201-206的ATM信元可以在共享的网络通信链路224-229上被多路复同，并且被ATM交换节点(“ATM交换机”)231-234按路由传送。ATM交换机是使用虚拟信道来提供交换和多路复用数据传输的面向电路的低开销分组交换机。一般来说，通过使用ATM信元多路复用可以在多个端点中共享ATM信元通路的通信容量。异步时分(ATD)以及快速分组交换都是替代名词，它们已经被用来说明类似的数据传输技术。
各种ATM交换机和网络都使用一种典型地跟国际电信联盟(ITU)所采纳的各种ATM信元格式其中之一相一致的数据单元格式。ITU标准的ATM信元具有5字节的标题字段以及48字节的有效负荷字段。标题字段载有关于ATM信元通过在通信网络中的ATM交换设备的传输和路由信息。有效负荷字段用来传输来源于或到达于CPE201-206的数据。
图3A表示具有如ITU所定义的53字节格式的ATM信元。ATM信元300包括标题字段301和有效负荷字段302。ITU标准的标题字段301可以是用户-网络接口标题325(图3B)或者网络-网络接口标题350(图3C)。用户-网络接口标题325(图3B)以及网络-网络接口标题350(图3C)各包括一个虚拟路径标识符(VPI)字段以及一个虚拟信道标识符(VCI)字段。VPI和VCI字段传送用于通过ATM网络230按路由传送ATM信元以及用于将在一条共享路径上被多路复用的每一个ATM信元跟特定的CPE 201-206联系起来，上述CPE 201-206是该信元的来源地或目的地。在1994年发表于ATM论坛的《ATM用户网络接口说明书，版本3.1》里面，将能找到关于VPI和VCI标题字段以及关于GFC,PTI,CLP,HEC标题字段的附加信息。
对具有“突发性的”数据传输模式的CPE来说，ATM数据传输可能是有利的。这样的CPE可以具有长的数据传输沉默时间，在这段时间内既不发送也不接收ATM信元。在这样的时间内，特定的CPE没有使用共享的传输资源，例如中继线224-229，并且那些共享的资源可以分配给在ATM网络200之中的其他CPE使用。
参看图4A，图中示出了连接POTS以及ATM各传输部件的混合网络400。来源于或到达于POTS的语音频段调制解调器或ISDNCPE的数据可以在始发的中心局被转换为ATM信元并通过ATM网络传送到服务提供商那里，而避免使用电话网络中继线以及转接交换机的容量。网络400包括多个类似于图1和图2所示的部件(在图1，2和4A中，相同号码的部件具有基本上等效的功能)。网络400包括一部POTS中心局交换机120，它向POTS CPE 101-103提供POTS语音频段服务。POTS交换机120可以包括通往附加的POTS网络交换设备的中继线接口，上述交换设备通过POTS网络100(图1)提供常规的呼叫路由。交换机120还包括通往在一个基于ATM的数字用户线路接入多路复用器410的调制解调器池卡的中继线接口411。中继线连接411可以是ISDN 23B+D PRI连接，它允许多达23路POTS呼叫或ISDN B信道连接跟DSLAM 410建立路由。接口411还可以是其他类型的中继线接口，例如T3接口，T1接口，或者SONET接口，同时可以包括附加的信令接口，例如7号信令系统(SS7)接口。POTS呼叫传送已调制的数据，并且来自一部已安装的计算机101的ISDN B信道连接可以通过POTS交换机跟DSLAM 410建立路由。在DSLAM那里，连续比特率信道跟ATM各信元进行双向转换，以便在ATM网络230上进行传输。
参看图4B，在电路卡实施方案中，DSLAM 410包括背板总线411，用以接纳多个电路卡，进行各电路卡的互联，并将电路卡连接到ATM网络接口卡412。例如，DSLAM 410可以接纳数字用户线路卡451-453，以便通过双绞线连接211-213接收基于ATM的信元通信。此外，DSLAM 410可以包括通往运行，管理，维护和设备(OAMP)系统，网络控制系统，以及网络信令系统的接口。DSLAM 410还包括一块调制解调器池卡470，它通过中继线连接411被连接到中心局交换机120。调制解调器池卡使得通过中继线信道提取始发信号流成为可能。
在各种实施方案中，通过调制解调器池卡470提取的始发信号流可以，例如，通过调制解调器池卡470被格式化为ATM各信元，或者可以通过其他DSLAM电路被格式化为ATM信元。始发数据流是，例如，来源于一部个人计算机并且随后被POTS语音频段调制解调器或ISDN终端设备调制的数据。在来自调制解调器或ISDN终端设备的连续比特率传输中，可以用起始和停止指示符(“各起始位”和“各停止位”)对始发数据流进行定界。然后，所产生的ATM信元可以从调制解调器池卡通过背板412被交换到ATM网络接口412(译者注：应为224)并向ATM网络设备231提供，以便例如按路由传送到目的地DSLAM 436(图4A)，在这里，各ATM信元可以被反转换为已调制的语音频段调制解调器信号或ISDN数据流。若目的地CPE 436兼容于ATM，则目的地DSLAM 436可以通过互联435向CPE 436提供各ATM信元。ATM CPE 436提供通往数据服务提供商的计算机设备131的接口。始发数据流也可以按照类似的方式从目的地CPE返回到始发地CPE。
参看图5，图中示出了用于DSLAM 410的调制解调器池卡500。调制解调器池卡500具有通往POTS交换机120(图4)的中继线接口501以及通往DSLAM 410的背板互联各部件的接口502。在ISDN中继线实施例中，接口501可以是ISDN 23B+D PRI接口。ISDN 23B+DPRI接口具有23条64Kbps“有效负荷”(B)信道以及一条64KbpsPRI数据(D)信道。23条B信道在卡500以及交换机120(图4)之间提供多达23条数字化POTS连接。D信道在POTS交换机120(图4)以及卡500之间传送信令和控制信息。
提供调制解调器池卡500包括多路复用电路515，它将23条B信道中的每一条连接到一个调制解调器接口521-543。电路515还将ISDN PRI D信道连接到控制接口电路550。每一个调制解调器接口521-543将调制解调器已调制的数据跟多路复用器515进行交换，并将原始数据流跟ATM信元切分与重组电路(SAR)514进行交换。切分与重组电路(SAR)514将已接收的入呼数据转换为各ATM信元。可以使用标准的ATM适应层-5业务(AAL-5)或其他标准的或专利的ATM适应层业务来完成到ATM信元的转换。在1994年发表的贝尔核心出版物GR-1113-CORE，《异步传输模式及ATM适应层(AAL)协议》中，定义了AAL-5以及其他AAL数据转换业务。SAR电路514可以是一个通用微处理器，它被编程去实施AAL-5或其他适应层协议。可供选择地，可以通过处理器511来实现SAR电路功能，或者在专用电路中实现此种功能。
SAR电路514通过将已接收的数据放到ATM信元的有效负荷字段并向该数据添加一个ATM信元标题，来将由调制解调器接口电路521-543接收的数据转换为各ATM信元。ATM信元标题包括用以标识将数据传输到SAR电路的调制解调器接口521-543的数据。例如，为了标识跟一个特定的数据单元相联系的调制解调器电路，SAR电路514为每一个调制解调器接口521-543分配唯一的VPI/VCI数值。例如，SAR电路可以将23种唯一的VPI/VCI数值存储到存储器512之中，并将每一个接口521-543联系于23种唯一的VPI/VCI数值当中的不同的一种。在卡的初始化阶段，可以向该卡提供23个VPI/VCI对，其中，通过背板接口502连接到该卡的网络控制装置对存储在卡存储器512之中的VPI/VCI信息进行配置。一个唯一的入呼数据VPI/VCI数值以及一个不同的唯一的出呼数据VPI/VCI数值可以联系于每一个调制解调器接口521-543，或者同样的数值可以在两个方向中使用。
可以通过控制处理器511来控制VPI/VCI数值和其他标题数据的分配，或者通过一个网络管理处理器进行控制，上述处理器通过DSLAM背板接口502将运行，管理，维护和设备(OAMP)数据送到处理器511。在静态分配VPI/VCI的实施方案中，各VPI/VCI数值都是预先确定的，并且通过外部网络控制系统将一个单独的VPI/VCI数值联系于每一部收发信机521-543。已分配的VPI/VCI数值确定了通过ATM网络230(图4)到达预定目的地(例如通往预定的数据服务提供商的ATM接口436)的一条路径。例如，在DSLAM 410中的每一块卡500都联系于一个单独的POTS搜索组的情况下，就可以使用静态分配VPI/VCI的实施方案，使得到达一块特定卡500的所有POTS数据呼叫都被送往相同的数据服务提供商。
可供选择地，在动态分配VPI/VCI的实施方案中，可以根据从ISDN D信道接收的信令数据来动态地确定VPI/VCI的数值。例如，从ISDN D信道发送过来并且被控制电路550所接收的标准的ISDNQ.931信令消息就能识别在ISDN PRI中继线中跟B信道相联系的已拨出的目的地电话号码。每一条B信道都可以联系于不同的已拨出的目的地电话号码，并且可以按照在始发CPE处所拨出的电话号码，在每次呼叫的基础上来改变该电话号码。通过使用已拨出的目的地电话号码，处理器511确定与该POTS呼叫相联系的目的地数据服务提供商，并且能够挂接跟已拨出的目的地(电话号码)相联系的VPI/VCI对。可以根据在存储器512中存储的，将已拨出的目的地电话号码跟VPI/VCI数值联系起来的表格来选择VPI/VCI对。
在用于分配VPI/VCI的示例性表格分配方法中，第一数据服务提供商可以联系于，例如，已拨出的数码“202-555-1234”第二数据服务提供商可以联系于，例如，已拨出的数码“402-555-5678”。为在卡500以及ATM信元接收设备之间传送的信元提供的第一组VPI/VCI数值联系于第一数据服务提供商，类似地，第二组VPI/VCI数值被送往第二数据服务提供商。可以将卡500连接到一部中心局交换机，上述交换机被配置成能将无论是第一还是第二已拨号数码的呼叫都传送到同一块卡500。当通过一条特定的“B”信道在交换机与卡500之间建立一次新呼叫时，“D”信道可以含有这样的信令信息，它表明在始发CPE处所拨的是第一或第二数码。若所拨的是第一数码，则从第一组VPI/VCI数值中取出一个不使用的VPI/VCI数值挂到“B”信道。类似地，若所拨的是第二数码，则从第二组VPI/VCI数值中取出一个不使用的VPI/VCI数值挂到“B”信道。
在另一个实施例中，可以由介于处理器511以及在DSLAM 410中的一块单独的控制卡之间的通信来确定VPI/VCI数值。还可以使用其他的分配VPI/VCI数值的方法。具有通往POTS交换机的非ISDN接口的各种调制解调器池卡，例如各种具有T1接口的卡，可以包括用于分配VPI/VCI数据的其他信令和控制机制。例如，调制解调器卡可以具有通往POTS电话网络共用信道信令系统[(例如7号信令系统(SS7)网络]的接口，或者可以具有能处理T1中继线“抢位信令”信息的控制电路。
借助于SAR电路514从调制解调器接口521-543数据流来组合ATM信元，并将后者送往背板接口电路513。背板接口电路513控制着从调制解调器池卡通过DSLAM背板到达在DSLAM处的ATM网络接口的数据传输。例如，接口电路513包括ATM信元缓冲存储，总线信令，以及总线仲裁等各项功能。总线接口电路513能够实现，例如，CompactPCITM总线接口，VMEbusTM接口，或其他总线或非总线(点到点)接口，或者在Diamond Lane通信公司SpeedlinkTM？多路复用器(以前称为HitchhikerTM多路复用器)中的背板接口。
调制解调器池卡500还能从DSLAM网络接口电路接收ATM数据信元，并将各数据信元转换为已调制的语音频段POTS数据信号，以便传送到各CPE调制解调器。线路卡背板接口电路513从DSLAMATM网络接口或其他DSLAM部件接收ATM数据信元，并且在将各信元送往SAR电路514之前，先将各ATM信元送入缓冲存储器。SAR电路514根据ATM标题数据，例如VPI/VCI数据，来确定适当的调制解调器接口521-543，从ATM信元有效负荷中提取外送数据，并将外送数据发往已确定的目的地调制解调器接口，以便通过荷载信道(B)传送到POTS交换机。接着，POTS交换机完成通往用户室内设备(CPE)调制解调器的连接。
可以在调制解调器池接口电路521-543和/或SAR电路514和/或背板接口512中实现缓冲存储功能，以便通过调制解调器接口521-543来调节数据流，并保持与CPE调制解调器兼容的传输比特率。例如，可以跟CPE调制解调器交换串行数据的各起始位和各停止位，以表明有效数据何时被发送。SAR电路可以包括产生数据的各起始位和各停止位的功能，以便适当地调整从调制解调器池卡到CPE调制解调器的数据流量。例如，若没有数据从调制解调器池卡被传送到CPE调制解调器，则可以发送一个数据停止位。当从CPE调制解调器接收到表示一段沉默时间的停止位的数据时，SAR电路514就不需要产生用于特定的调制解调器连接的ATM信元。类似地，在没有接收到送往以特定的调制解调器为目的地的ATM信元的一段时间(表明在该连接的数据服务提供商一侧，出现数据传输沉默)内，SAR电路可以在送往调制解调器接口电路521-543的数据流中插入各停止位。调制解调器池卡电路，例如处理器511，可以实现高级协议功能，以利于通过POTS调制解调器连接的数据传输。例如，在不同的实施例中，接口卡500可以包括支持各种通信协议，例如点到点协议(PPP)，串行线路接口协议(SLIP)，网络控制协议(NCP)，网间协议(IP)，网间协议控制协议(IPCP)，口令字认证协议(PAP)，以及查问答复验证协议(CHAP)。接口卡可以包括通往DSLAM控制处理器或其他处理部件的背板接口，以实现这些协议的处理。而且，调制解调器池卡可以对始发于CPE的数据进行封装，并通过ATM网络将该数据送往能处理各种通信协议的服务器436(图4)。
可以在各单独的DSLAM电路卡上提供调制解调器接口电路521-543以及ATM信元转换。参看图6和7，调制解调器池卡600具有通往POTS交换机的中继线接口601(图4)以及通往对DSLAM 410的各部件进行互联的背板的接口502。各接口601,602，电路615,621-643，以及650基本上对应于图5的各部件501,502,515,521-543和550。调制解调器池卡600的调制解调器接口621-643将从POTS中继线连接到达该卡的数据转换为已解调的数字数据流。在背板接口602上，已解调的数字数据流通过背板接口电路614跟ATM信元转换卡进行交换。参看图7，在背板接口602和701上，来自一个或多个调制解调器池卡600的已解调的数字数据流跟ATM信元转换卡进行交换。信元转换卡700通过对ATM信元进行切分与重组以及对ATM信元标题数据进行分配，将从调制解调器卡接收的连续比特率数据流转换为各ATM信元。
也可以将来自基本速率ISDN(2B+D)连接的连续比特率数据转换为ATM信元，以便通过ATM网络进行传输。参看图8，图中示出了一块ISDN池卡800，图8中的各部件501-502,511-515以及550在功能上对应于图5中的相同号码的各部件。ISDN池卡800通过接口501从交换机120接受ISDN基本速率接口连接。通过ISDN基本速率接口连接进行交换的每一条B信道都被连接到B信道接口电路821-843。像调制解调器电路521-543(图5)那样，B信道接口电路821-843跟SAR电路交换数据，以便进行处理，并转换为ATM信元，如同针对卡500(图5)所作的说明那样。
在信道捆绑实施例中，每一块调制解调器卡500,600或ISDN接口卡800都提供信道捆绑业务。信道捆绑指的是将多个低速率数据连接组合为一个单独的较高速率的数据连接。例如，参看图4，个人计算机101具有通往POTS交换机的两个调制解调器以及两个POTS连接111。每一个调制解调器可以是能进行28.8 Kbps数据传输的V.34调制解调器。若需要在计算机101以及远方信息源之间进行大量的数据传输，则来自计算机101的两条28.8Kbps数据传输信道可以被“捆绑”为一条相当于具有大约56Kbps传输容量的单独的数据传输信道。
参看图5，准备由调制解调器池卡500进行捆绑的每一条信道通过独立的调制解调器接口521-543到达该卡，并且由接口电路521-543独立地进行解调。处理器511，通过从控制接口550，调制解调器接口521-543，或SAR电路514接收控制数据，就能确定待捆绑的各信道。例如，CPE 101通过在由调制解调器进行连接建立以及性能协调的过程中，在每一个调制解调器的发送数据中纳入一项信道捆绑请求，就能开始进行信道捆绑。可以使用标准的或专用的ISDN信道捆绑协议来实现ISDN信道捆绑。类似地，可以使用标准的或专用的捆绑协议，例如由Windows 98TM/操作系统所提供的那些，来实现POTS调制解调器数据捆绑。可以由，例如，调制解调器接口521-543或者SAR电路514来检出信道捆绑请求数据。在检出信道捆绑请求之后，处理器511就指示SAR电路去捆绑各信道。可以通过，例如，将来自第一信道的数据跟来自第二信道的数据按字节进行交织，由此形成较高比特率的交织数据流。随后，通过SAR电路514将较高比特率的交织数据流转换为ATM信元。SAR电路514可以包括数据缓冲存储器以及处理逻辑，以便使来自待捆绑的各数据信道的数据流实现同步。类似地，可以将信道捆绑应用于ISDN池卡800(图8)。
还可以通过独立的信道捆绑卡来提供信道捆绑。参看图6和7，如前所述，调制解调器池卡600能接收多个POTS调制解调器连接，并向ATM信元转换卡700提供数字化的数据流。在信元转换卡700上的SAR电路714可以在从调制解调器池卡600接收的数据流中检出信道捆绑请求，并按照类似于针对卡500(图5)所说明的方式来捆绑各信道。例如，在待捆绑的各信道被连接到独立的调制解调器池卡的场合，使用独立的信道捆绑卡，例如卡700，可能是有利的。在这种情况下，调制解调器池卡将不能捆绑各信道(除非通过例如背板接口502或介于各调制解调器池卡之间的其他接口向调制解调器池卡提供剩余的信道数据)。然而，独立的卡700可以从独立的各信道池卡接收数据，并将每一条信道的数据捆绑为单独的ATM数据流。当待捆绑的各信道被连接到独立的各调制解调器卡500时，还可以使用具有ATM接口的，通往各调制解调器卡500的独立的信道捆绑卡。在这种情况下，每一块调制解调器卡500都可以从它所接收的信道产生ATM信元，向独立的信道捆绑卡提供各ATM信元，并且独立的信道捆绑卡可以将来自独立的调制解调器卡的各ATM信元分解和重新组合为单独的已捆绑的ATM信元流。如图所示，信道捆绑卡700包括收发信机715。收发信机715可以向ATM信元路由网络提供，例如，ATM模式的SONET连接。因此，例如，在DSLAM中，卡700可以跟一个或多个调制解调器池卡600(图6)配合使用，以便在各调制解调器池卡以及ATM网络之间建立相互连接。在使用独立的传输卡的实施例中，各调制解调器池卡600和700还有信道捆绑卡700可以向独立的ATM传输卡900(图9)提供数据，上述ATM传输卡是为介于DSLAM以及ATM信元路由网络之间的ATM信元传输而提供的。传输卡900(图9)包括，例如，背板接口913，收发信机电路915，逻辑电路911和912。在某些实施例中，传输卡900还可以包括ATM切分与重组(SAR)电路，后者通过操作可以被连接到背板接口以及收发信机电路。
可以用在数量上少于或多于本文所述的接口信道电路来构成调制解调器池卡以及ISDN池卡。例如，调制解调器接口卡可以具有通往POTS交换机的T3接口，以便接受672路64Kbps连续比特率信道。调制解调器和ISDN B信道可以分别地被实现为独立的离散装置，或者可以成为集成的硬件装置的一部分。例如，超大规模集成电路可以在一个单独的“芯片”中包括23个调制解调器接口，一个D信道接口，以及一个ISDN PRI多路复用器。还可以通过配置软件的通用处理器或数字信号处理器来提供调制解调器和ISDN接口。在DSLAM中，可以将功能分割到多块板上。例如，第一电路板可以包括各调制解调器收发信机，并且可以通过专用数字背板接口被连接到第二电路板，后者具有ATM信元切分与重组电路以及ATM网络接口电路。
在不同的各实施例中，无论是ITU标准的53字节ATM信元，非标准的ATM信元，或者是ITU标准的以及非标准的ATM信元，都可以通过背板接口从调制解调器池卡发送出去。例如，可以通过将一个奇偶校验字节添加到标准的53字节信元上，来形成非标准的54字节信元。附加的奇偶校验字节可以为前面的53字节ITU标准的ATM信元提供奇偶校验。可以在调制解调器池卡以及处于DSLAM 410之中的其他部件之间发送这样一种54字节信元，而在通往ATM网络的接口上，将其转换为标准化的53字节信元。调制解调器池卡以及调制解调器池卡外壳可以包括通往，例如，调制解调器池卡外壳各控制部件以及网络管理系统的附加接口。
例如，若不具备支持数据到ATM信元转换的始发的中心局DSLAM，则POTS调制解调器呼叫和/或ISDN B信道，可以通过POTS/ISDN网络按路由传输到一个具有有效的数据到ATM信元转换能力的中间中心局。然后在中间中心局进行数据到ATM信元转换，并且通过ATM网络将所得到的各ATM信元传送到目的地端点。由此可以避免使用介于中间中心局以及目的地端点之间的电话网络中继线以及中间交换机。
在某些应用中，通过目的地DSLAM可以将ATM信元反转换为已调制的数据，并且来自ATM信元的数据可以作为调制解调器的已调制数据被送往目的地。
在传真机实施例中，介于始发地和目的地传真机设备之间的已调制数据可以在始发地中心局或中间网络节点被转换为各ATM信元，并且作为各ATM信元按照路由被传送到目的地端点。例如，来自始发地传真机设备的已调制数据可以通过始发地中心局交换机按路由传送到与传真机兼容的从调制解调器到ATM信元的转换卡，传真机数据可以被放置在ATM信元的各有效负荷之中，并且通过ATM网络按路由传送到目的地端点。在目的地端点，处于各ATM信元之中的传真机数据可以被反转换为已调制的传真机数据，以便送往目的地传真机设备。
本文所示的各种特定的电路卡和各种电路元件都是示例性的。各种实施例可能包括通过背板进行互联的各电路卡，或者可能包括一块单独的电路板或卡，在其上集成了为建立调制解调器池卡到ATM信元网络的互联所需的所有元件。各种实施例并不局限于本文所示的特定的各种电路卡设计安排。各种实施例可以包括不同数目或设计安排的各种电路卡，并且电路卡可以包括本文图示的各元件，或者可以包括各元件的不同设计安排或组合，以便实现POTS和ISDN数据到ATM信元的转换。
还有其他的各实施例也处于下列权利要求书的范围之内。
我对我的发明提出下列权利要求：

Claims (25)

1．用于在各中继线信道以及基于信元的网络之间交换数据的数据通信装置，该装置包括：
中继线接口电路，通过操作能在中继线信道上接收连续比特率呼叫数据，上述呼叫数据包括从始发方送往接收方的始发数据流；
数据接口电路，通过操作被连接到中继线接口电路，该数据接口电路通过操作能接收来自中继线信道的呼叫数据并提取始发数据流；以及
信元切分电路，通过操作能接收来自数据接口电路的始发数据流，并产生各数据信元。
2．如权利要求1所述装置，其中，呼叫数据是64Kbps的语音频段调制解调器信号的脉冲编码调制表示。
3．如权利要求1所述装置，还包括：
背板接口，它被配置成向背板提供物理的互联；以及
背板互联电路，它通过操作将信元切分电路跟背板接口互相连接，以便进行数据传输，该互联电路通过操作能接收来自信元切分电路的各数据信元，并在该背板上发送各数据信元。
4．如权利要求1所述装置，还包括：
数据信元重组电路，用以从各第二数据信元中提取有效负荷数据，并产生含有已提取的有效负荷数据的第二始发数据流；并且其中：
背板互联电路还包括这样的电路，它通过操作能从背板接收各第二数据信元，并将各第二数据信元送往数据信元重组电路；
数据接口电路还包括用以接收第二始发数据流并向中继线接口电路提供第二呼叫数据的电路；以及
中继线接口电路还包括在中继线信道上发送第二呼叫数据的电路。
5．如权利要求1所述装置，其中，数据接口电路还包括在第二呼叫数据中插入各起始位和各停止位的电路，以便对含有第二始发数据流的第二呼叫数据的各分段进行定界。
6．如权利要求1所述装置，还包括异步网络接口，由背板通过操作将它连接到背板互联电路，异步网络接口通过操作将各数据信元从信元切分电路发送到数据信元网络。
7．如权利要求1所述装置，其中，各数据信元还包括信元标题字段，信元标题字段包括虚拟路径标识符和虚拟信道标识符数据。
8．如权利要求1所述装置，其中，信元切分电路执行ATM适应层5(AAL-5)协议，将始发数据流切分为各数据信元有效负荷字段。
9．如权利要求1所述装置，其中：
中继线接口电路包括用以接受23B+D综合业务数字网络(ISDN)基本速率接口中继线的电路；
呼叫数据包括来自一条被选定的ISDN基本速率接口“B”信道的“B”信道数据；以及
“B”信道数据包括从始发方送往接收方的始发数据流。
10．如权利要求9所述装置，还包括被连接到中继线接口电路的控制电路，用以在ISDN基本速率接口“D”信道上发送和接收控制数据。
11．如权利要求10所述装置，其中，信元切分电路通过操作被连接到控制电路，以便接收标题字段数据。
12．如权利要求11所述装置，其中：
控制电路通过操作能接收与所选定的“B”信道相关的“D”信道信令数据，以便基于所接收的信令数据，将信元路由数据跟所选定的“B”信道联系起来，并且向信元切分电路提供标题字段数据，该标题字段数据包括路由数据。
13．如权利要求1所述装置，其中，该装置含有由一块背板加以连接的多块电路卡。
14．如权利要求11所述的数据通信装置，其中：
中继线接口电路还包括这样的电路，它通过操作可在第二中继线信道上接收第二呼叫数据；
数据接口电路还包括这样的电路，它通过操作能接收第二呼叫数据并提取第二始发数据流；以及
信元切分电路，它通过操作能接收来自数据接口电路的第二始发数据流，并产生各第二数据信元。
15．如权利要求14所述装置，其中：
各数据信元还包括第一标题数据；
各第二数据信元还包括第二标题数据；
第一标题数据将各数据信元跟中继线信道联系起来；以及
第二标题数据将各第二数据信元跟第二中继线信道联系起来；
16．如权利要求1所述的数据通信装置，其中：
中继线接口电路还包括这样的电路，它通过操作可在第二中继线信道上接收第二连续比特率呼叫数据；
数据接口电路还包括这样的电路，它通过操作能接收第二呼叫数据，并提取第二始发数据流；
信元切分电路还包括信道捆绑电路；
信道捆绑电路包括这样的电路，它通过操作能接收始发数据流以及第二始发数据流，并产生第3数据流，第3数据流包括来自始发数据流的数据以及来自第二始发数据流的数据；以及
由信元切分电路产生的各数据信元包括第3数据流数据。
17．在介于各中继线信道以及基于信元的网络之间交换数据的装置中，一种用于产生各数据信元的方法包括：
在中继线信道上接收连续比特率呼叫数据；
处理呼叫数据，以便提取从始发方送往接收方的始发数据流；
将始发数据流切分为信元有效负荷数据；以及
形成含有信元有效负荷数据的各数据信元。
18．如权利要求17所述方法，其中，呼叫数据包括各起始位和各停止位，各起始位和各停止位对含有始发数据流的呼叫数据的各分段进行定界，并且其中提取始发数据流包括提取由各起始位和各停止位来定界的呼叫数据的各分段。
19．如权利要求17所述方法还包括：
在第二中继线信道上接收第二呼叫数据；
处理第二呼叫数据，以便产生第二始发数据流；
将第二始发数据流切分为第二信元有效负荷数据；
形成含有第二有效负荷数据的各第二数据信元。
其中各数据信元都含有标题数据，它将各数据信元跟中继线信道联系起来，并且各第二数据信元都含有第二标题数据，它将
各第二数据信元跟第二中继线信道联系起来。
20．如权利要求17所述方法，还包括在背板接口上发送各数据信元。
21．如权利要求17所述方法还包括：
在背板接口上接收各第二数据信元；
通过从各第二数据信元提取有效负荷数据来产生第二数据流；
处理第二数据流，以便产生第二呼叫数据；
在中继线信道上发送第二呼叫数据。
22．如权利要求17所述方法，其中，呼叫数据是64Kbps的语音频段调制解调器信号的脉冲编码调制表示，并且处理呼叫数据包括通过对语音频段调制解调器信号的表示进行解调来产生始发数据流，并从已解调数据中提取始发数据流。
23．如权利要求17所述方法，其中，对始发数据流进行切分包括由信元切分电路进行处理，以便产生含有标题数据以及信元有效负荷数据的各数据信元。
24．如权利要求17所述方法，其中，信元切分电路包括ATM适应层-5的切分与重组电路。
25．用于在各中继线信道以及基于信元的网络之间交换数据的数据通信装置，该装置包括：
中继线接口装置，用于在中继线信道上接收呼叫数据；
数据接口装置，用于接收呼叫数据并提取数据流；以及信元切分装置，用于接收数据流并产生各数据信元。
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