CN1905568A - 局域网的信息处理设备的输入输出接口及通讯方法 - Google Patents

Abstract

提供了一种局域网和城域网之间信息处理设备的两端输入输出(I/O)接口和局域网用户和城域网系统的通讯方法。可充分发挥信息处理设备的信息处理性能和高速大容量输入输出数据的优势，使信息处理设备和数据通讯中可以充分发挥信息高速处理性能，降低配置，节约投资，大幅提高通讯运行效率。

Description

局域网的信息处理设备的输入输出接口及通讯方法

                            技术领域

本发明涉及一种局域网和城域网之间信息处理设备的两端输入输出(I/O)接口和对局域网用户及城域网的通讯方法，更具体地讲，涉及一种局域网和城域网之间的节点的信息处理设备的两端输入输出(I/O)接口及对局域网的用户终端和城域网系统的通讯方法。

                            背景技术

现今社会的信息处理设备(计算机)的信息处理性能发展很快，运算速度越来越高，但其设备的输入输出(I/O)接口以及网络的结构状况已严重制约了其性能的发挥。输入输出(I/O)接口和外部设备及网络的技术结构有密切关联，在系统程序执行中所消耗的时间被作为外部设备的额外开销而不被重视，因而处于被忽略的状态。虽然输入输出系统和网络结构只占信息处理速度的很小部分，但对整个系统影响很大。例如某种设备输入输出系统占总处理时间的10％来分析，根据Amdahl定理(总处理速度为执行时间的倒数)，如果CPU的性能提高10倍，而输入输出没有提高时，只能提高总处理速度的1/(0.1+0.9/10)＝1/(0.1+0.09)≈5倍，有50％的性能被消耗浪费掉。如果CPU的速度提高100倍，则1/(0.1+0.9/100)＝1/(0.1+0.009)≈10倍，有近90％的性能被浪费掉了。从上世纪90年代到现在，信息处理性能经过几代的重大提高，城域网也完成了光纤化的超宽带更新换代，但信息处理设备的输入输出(I/O)接口，特别是局域网结构改进不大，已严重地限制了信息处理性能的发挥。同时，在数据通讯中的繁杂的地址编码和通讯协议及沉重的线路调度也是信息处理的沉重负担，造成高配置、低效率的现状。因此，急需一种新的局域网和城域网之间的信息处理设备的两端输入输出(I/O)接口和对局域网用户及城域网系统的通讯方法来克服以上不足。

                            发明内容

为了改进局域网技术结构和上、下行传输方法，公开号为CN1758584且标题为“频率分配用户接入局域网的系统及上、下行传输方法”的专利申请提供了一种静态固定授权为每个用户提供专用通讯信道的物理链路中无中继放大、无中间接口和接口协议的技术结构以及一种新型的地址编码及上、下行传输方法(协议)，可免除局域网信息处理设备沉重的信息通讯中的线路调度。

本发明根据以上所述技术体系发明一种局域网和城域网之间信息处理设备的两端输入输出(I/O)接口和局域网用户和城域网系统的通讯方法。可充分发挥信息处理设备的信息处理性能和高速大容量输入输出数据的优势，使信息处理设备和数据通讯中可以充分发挥信息高速处理性能，降低配置，节约投资，大幅提高通讯运行效率。

为了解决以上问题，本发明提供了一种局域网和城域网之间的节点的信息处理设备的两端输入输出(I/O)接口及对局域网的用户终端和城域网系统的通讯方法，可充分发挥信息处理设备的信息处理性能和高速大容量输入输出数据的优势，使信息处理设备和数据通讯中可以充分发挥信息高速处理性能，降低配置，节约投资，大幅提高通讯运行效率。

为了实现本发明的一个方面，提供了一种信息处理中心和局域网之间的输入输出接口，包括：多个数字DTMF双音频地址编码触发控制器；和多个数据缓冲寄存器模块，其中，所述多个数字DTMF双音频地址编码触发控制器与所述多个数据缓冲寄存器模块一一对应，所述多个数字DTMF双音频地址编码触发控制器从信息处理中心接收下行信息，该下行信息具有信头和信尾，在该下行信息的信头中带有二进制的DTMF双音频地址编码，在该下行信息的信尾中带有二进制的DTMF双音频关闭编码，所述多个数字DTMF双音频地址编码触发控制器中的每一个将上述二进制的DTMF双音频地址编码和二进制的DTMF双音频关闭编码解码为十进制的DTMF双音频地址编码和十进制的DTMF双音频关闭编码，并根据解码出的十进制的DTMF双音频地址编码将从信息处理中心接收的下行信息输出给相应的数据缓冲寄存器模块或者不输出所述下行信息，并且如果向数据缓冲寄存器模块输出了从信息处理中心接收的下行信息，则在十进制的DTMF双音频关闭编码的作用下停止向相应的数据缓冲寄存器模块输出下行信息，所述多个数据缓冲寄存器模块分别从相应的数字DTMF双音频地址编码触发控制器接收下行信息，并根据信息格式要求输出下行数字基带信号，该下行数字基带信号具有信头和信尾，在该数字基带信号的信头中带有DTMF双音频地址编码和信息类别编码，并且在该数字基带信号的信尾中带有DTMF双音频关闭编码，所述多个数据缓冲寄存器模块还分别从局域网接收带有用户DTMF双音频地址编码的上行数字基带信号，信息处理中心从所述多个数据缓冲寄存器模块读取该上行数字基带信号并进行处理。

为了实现本发明的另一方面，提供了一种信息处理中心和城域网之间的输入输出接口，包括：多个数字DTMF双音频地址编码触发控制器；和多个数据缓冲寄存器模块，其中，所述多个数字DTMF双音频地址编码触发控制器与所述多个数据缓冲寄存器模块一一对应，所述多个数字DTMF双音频地址编码触发控制器从城域网接收下行信息，该下行信息具有信头和信尾，在该下行信息的信头中带有二进制的DTMF双音频地址编码，在该下行信息的信尾中带有二进制的DTMF双音频关闭编码，所述多个数字DTMF双音频地址编码触发控制器中的每一个将上述二进制的DTMF双音频编码解码为十进制的DTMF双音频编码，并根据解码出的十进制信头的DTMF双音频编码将从城域网接收的下行信息输出给相应的数据缓冲寄存器模块或者不输出所述下行信息，并且如果向数据缓冲寄存器模块输出了从城域网接收的下行信息，则在信尾DTMF双音频关闭统一编码的作用下停止向相应的数据缓冲寄存器模块输出下行信息，所述多个数据缓冲寄存器模块分别从相应的数字DTMF双音频地址编码触发控制器接收下行信息，信息处理中心从所述多个数据缓冲寄存器模块读取该下行信息。所述多个数据缓冲寄存器模块还分别从信息处理中心接收上行信息，并将接收的上行信息输出给城域网，该上行信息具有信头和信尾，在该信头中带有用户和被叫方所在局域网的DTMF双音频地址编码，在该信尾中带有统一识别码，该上行信息在经城域网和广域网到达被叫方局域网时作为下行信息。

为了实现本发明的另一方面，提供了一种信息处理中心和局域网之间的下行通讯方法，包括：a)从信息处理中心接收下行信息，该下行信息具有信头和信尾，在该下行信息的信头中带有二进制的DTMF双音频地址编码，在该下行信息的信尾中带有二进制的DTMF双音频关闭编码；b)在信头编码作用下，触发导通输出接收的下行信息，并在信尾作用下，关闭下行信息的输出；c)缓冲存储下行信息，并根据信息格式要求输出下行数字基带信号。

为了实现本发明的另一方面，提供了一种信息处理中心和局域网之间的上行通讯方法，包括：a)从局域网上行线路接收带有用户DTMF双音频地址编码的上行数字基带信号；b)缓冲存储接收的上行数字基带信号；和c)信息处理中心接收缓冲存储的上行数字基带信号。

为了实现本发明的另一方面，提供了一种信息处理中心和城域网之间的下行通讯方法，包括：a)从城域网接收下行信息，该下行信息具有信头和信尾，在该下行信息的信头中带有二进制的DTMF双音频地址编码，在该下行信息的信尾中带有二进制的DTMF双音频关闭编码；b)在信头编码作用下，触发导通输出接收的下行信息，并在信尾作用下，关闭下行信息的输出；c)缓冲存储输出的下行信息；和d)信息处理中心接收缓冲存储的下行信息。

为了实现本发明的另一方面，提供了一种信息处理中心和城域网之间的上行通讯方法，包括：a)从信息处理中心接收上行信息；b)缓冲存储接收的上行信息；和c)将缓冲存储的上行信息发送给城域网。

                            附图说明

通过下面结合附图进行的描述，本发明的以上和其他目的、特点和优点将会变得更加清楚，其中：

图1是本发明的局域网和城域网之间信息处理设备的两端输入输出(I/O)接口和局域网用户和城域网的通讯方法电路原理框图；

图2是本发明的信息处理中心和局域网之间的输入输出(I/O)接口的下行信道信息流程图；

图3是本发明的信息处理中心和局域网之间的输入输出(I/O)接口的上行信道信息流程图；

图4是图1中的用于下行信息传输的数字DTMF双音频地址编码触发控制器Ky1、Ky2和Kyn的电路原理图；

图5是图1中的用于城域网输入信息传输的数字DTMF双音频地址编码触发控制器Kb1、Kb2和Kbn的电路原理图；

图6A和图6B是图1中的用户接收端信息分类识别触发控制器Gt1、Gtn的电路原理图；

图7是图1中的用户双音频地址编码输出的数字解码器F1、F2和Fn的电路原理图；

图8是信息处理中心和城域网之间的上行通讯方法的流程图；和

图9是信息处理中心和城域网之间的下行通讯方法的流程图。

                            具体实施方式

现在将参照附图对本发明的优选实施例进行描述。在全部附图中，相同的元素由相同的标号来表示。在下面的描述中，为了简明将省略对这里所包括的已知功能和结构的详细描述。

图1是本发明的局域网和城域网之间信息处理设备的两端输入输出(I/O)接口和局域网用户和城域网的通讯方法电路原理框图。

参照图1，Cz为信息处理中心，Cx是I/O总线，Hx是与Cx相连接的高速集线器。

Ky1、Ky2、Kyn以及Kb1、Kb2、Kbn是数字DTMF双音频地址编码触发控制器。Gy1、Gy2、Gyn以及Gb1、Gb2、Gbn是数据缓冲(上行、下行)寄存器，每一个数据缓冲寄存器Gy1、Gy2、Gyn以及Gb1、Gb2、Gbn中可包括多个缓冲寄存器以分别用作上行数据缓冲寄存器和下行数据缓冲寄存器。Fam是频率分配用户接入局域网电路模块，该电路模块的详细结构可参见公开号为CN1758584的专利申请中的图1中示出的电路。M1、M2、Mn是城域网线路。Hj1、Hj2、Hjn是用户端集线器，并分支出多路分支线Ft1、Ft2、Ftn。F1、F2、Fn是用户端上行DTMF双音频数字地址解码电路。Gt1、Gtn是用户端各类信息的分类识别触发控制输入电路。各路分支线Ft1分别与F1、F2、Fn连接，各路分支线Ft2、Ftn分别与Gt1、Gtn连接。信息处理中心Cz处理的信息在经I/O总线到达高速集线器Hx时被分支为多路。高速集线器Hx分出多路分支线，分别接数据缓冲寄存器Gy1、Gy2、Gyn、Gb1、Gb2、Gbn以及数字DTMF双音频地址编码触发控制器Ky1、Ky2、Kyn、Kb1、Kb2、Kbn。

局域网用户下行信息在所述数据缓冲寄存器Gy1、Gy2、Gyn中的输入分别受控于Ky1、Ky2、Kyn。当信息处理中心在各用户时间段(片)输出的信息信头中的DTMF地址到来时，Ky1、Ky2、Kyn触发控制，才能有用户下行信息输入至数据缓冲寄存器Gy1、Gy2、Gyn。当本时间段(片)传输结束时，在信尾的DTMF编码作用下，停止输入信息。然后，根据信息种类所需要的传输格式，数据缓冲寄存器Gy1、Gy2、Gyn输出信头中带有该DTMF双音频的地址编码和信息类别编码并且信尾中带有DTMF双音频关闭编码的数字基带信号进入Fam模块中的高频数字调制解调器T1～Tn(未示出)。所述数字基带信号经调制成为数字高频宽带信号后经局域网下行传输到各用户的数字高频解调器，经数字高频解调器选频解调出的各用户的数字基带信号传输到各用户端设置的集线器Hj1、Hj2、Hjn，并分别经分支线Ft2、Ftn接用户端设置的各类不同信号分类的识别控制电路Gt1～Gtn，分别供给不同类别的用户显示设备的前置数据缓冲寄存器处理(未示出)以供不同类别的用户显示电路处理(未示出)。

在各用户端设置上行DTMF双音频地址编码解调器F1、F2、Fn。公开号为CN1758584的专利申请中的图6中的Ic1发出的DTMF双音频地址编码经F1、F2、Fn解调为数字DTMF编号信头信息，并与用户的上行数字基带信息一起经Fam模块中的数字高频调制器调制为高频数字宽带信号。该高频数字宽带信号经上行局域网传输并解调为带有DTMF双音频用户地址编码信头的数字基带信号，并被传输至各用户信道的数据缓冲寄存器Gy1、Gy2、Gyn的上行数据缓冲寄存器，供信息处理中心在该用户时间段(片)时处理识别用户地址编码并处理用户信息。

根据本发明，采用时分轮换制静态处理方法来处理局域网用户上行信息。具体地讲，在某一用户时间段(片)期间，信息处理中心Cz仅从各用户信道的数据缓冲寄存器Gy1、Gy2、Gyn之中与该用户时间段(片)对应的用户信道的数据缓冲寄存器读取上行信息并进行相应处理，并按这种方式依次轮换地从各用户信道的数据缓冲寄存器读取上行信息并进行相应处理。例如，第一用户上行信息已经通过局域网上行线路传输至数据缓冲寄存器Gy1，在第一用户时间段(片)期间，信息处理中心Cz仅从数据缓冲寄存器Gy1、Gy2、Gyn之中的数据缓冲寄存器Gy1读取第一用户上行信息并进行相应处理。接下来，第二用户上行信息已经通过局域网上行线路传输至数据缓冲寄存器Gy2，在第二用户时间段(片)期间，信息处理中心Cz仅从数据缓冲寄存器Gy1、Gy2、Gyn之中的数据缓冲寄存器Gy2读取第二用户上行信息并进行相应处理。依此类推，第n用户上行信息已经通过局域网上行线路传输至数据缓冲寄存器Gyn，在第n用户时间段(片)期间，信息处理中心Cz仅从数据缓冲寄存器Gy1、Gy2、Gyn之中的数据缓冲寄存器Gyn读取第n用户上行信息并进行相应处理。

在接收并处理用户上行信息之后，信息处理中心Cz会相应地向局域网用户发送下行信息。下行信息的发送可以是在与用户上行信息相同的用户时间段(片)期间执行，也可以在另外的时间执行。例如，在第一用户时间段(片)期间，信息处理中心Cz接收到第一用户上行信息。然后，信息处理中心Cz对第一用户上行信息进行处理并根据处理结果相应地向第一用户发送下行信息。根据实际情况，考虑到例如处理第一用户上行信息所需的时间等的因素，向第一用户发送下行信息的操作既可以在第一用户时间段(片)期间内执行，也可以在除第一用户时间段(片)以外的其他时间执行。

来自城域网的信息(即信息处理设备和城域网之间的下行信息)的输入受控于DTMF双音频地址编码控制电路Kb1、Kb2、Kbn。数据缓冲寄存器Gb1、Gb2、Gbn分别接城域网的电信、广电、互联网、政务网、商务网等的线路M1、M2、Mn。信息处理中心需对外输出的各类信息可充分利用城域网高速宽带的优势，发挥高速信息处理能力，实现高速宽带输出输入，其输出的信息(即信息处理设备和城域网之间的上行信息)的信头带有用户和被叫方所在局域网的DTMF双音频地址编码并且信尾带有统一识别码。

在城域网中的高速宽带信息到来时，在该信息的信头中的DTMF双音频地址编码触发控制电路Kb1、Kb2、Kbn的情况下，才可以将信息输入到数据缓冲寄存器等待信息处理设备处理；在信尾的DTMF关闭编码作用下，停止服务该局域网而可不间断地向另一个DTMF编码信头的局域网输入信息，支持实现共享性信息的集约化多地址、高效率群发通讯传输。

根据本发明，采用时分轮换制静态处理方法来处理城域网下行信息。具体地讲，在某一时间段(片)期间，信息处理中心Cz仅从城域网的多路下行信道中的数据缓冲寄存器Gb1、Gb2、Gbn之一读取下行信息并进行相应处理，并按这种方式依次轮换地从各路下行信道中的数据缓冲寄存器Gb1、Gb2、Gbn读取下行信息并进行相应处理。例如，第一城域网下行信息已经传输至数据缓冲寄存器Gb1，在第一时间段(片)期间，信息处理中心Cz仅从数据缓冲寄存器Gb1、Gb2、Gbn之中的数据缓冲寄存器Gb1读取第一城域网下行信息并进行相应处理。接下来，第二城域网下行信息已经传输至数据缓冲寄存器Gb2，在第二时间段(片)期间，信息处理中心Cz仅从数据缓冲寄存器Gb1、Gb2、Gbn之中的数据缓冲寄存器Gb2读取第二城域网下行信息并进行相应处理。依此类推，第n城域网下行信息已经传输至数据缓冲寄存器Gbn，在第n时间段(片)期间，信息处理中心Cz仅从数据缓冲寄存器Gb1、Gb2、Gbn之中的数据缓冲寄存器Gbn读取第n城域网下行信息并进行相应处理。

图2是本发明的信息处理中心和局域网之间的输入输出(I/O)接口的下行信道信息流程图。

参照图2，在步骤S210，接收信息处理中心来的信息，在信头中带有DTMF双音频地址的输出(I/O)接口编码，在信尾中带有DTMF双音频关闭统一编码。在步骤S220，在信头编码作用下，向(I/O)接口数据缓冲寄存器输入信号，在信尾作用下关闭。在步骤S230，(I/O)数据缓冲寄存器按信息格式要求输出数字基带信号，在信头中带有该信息类别的DTMF双音频编码分类信息识别和信息关闭码。在步骤S240，经局域网下行线路传输到用户的集线器并分支为多路信号。在步骤S250，在信息类别信头编码触发控制作用下输入信息，在信尾作用下关闭信息输入。

图3是本发明的信息处理中心和局域网之间的输入输出(I/O)接口的上行信道信息流程图。

参照图3，在步骤S310，将用户的双音频地址编码解码为2组数字二进制DTMF双音频地址编码。在步骤S320，将带有用户数字DTMF地址编码信头的数字基带上行信息送入局域网上行线路。在步骤S330，将上行的带有用户地址编码信头的用户信息经局域网上行线路输入到信息处理中心的(I/O)接口中的上行数据缓冲寄存器。在步骤S340，根据时分轮换制静态处理方法，信息处理中心在各用户时间段(片)内识别用户地址并处理相应的用户上行信息。

图4是图1中的用于下行信息传输的数字DTMF双音频地址编码触发控制器Ky1、Ky2和Kyn的电路原理图。

参照图4，数字DTMF双音频地址编码触发控制器Ky1、Ky2和Kyn包括：电源V+、集成电路Ic CD4514、电阻R1～R5、电容C1、常闭继电器K、晶闸管D1～D6、晶体三极管G。

电阻R1和R2起降压保护作用。集成电路Ic CD4514为解码芯片，内设逻辑解码电路，将二进制的数字DTMF信号解调为十进制双音频信号。其1脚、24脚经电阻R1接电源V+，12脚接地。每个DTMF编码数字二进制的信息Tx1、Tx2、Tx3、Tx4分为两组分别输入到Ic CD4514的2脚、3脚，21脚、22脚，经内部逻辑电路解码后分别在20脚、9脚、10脚、8脚、7脚、6脚、5脚、4脚、18脚、17脚、13脚、16脚、15脚、11脚输出编号为A、B、C、D、0、1、2、3、4、5、6、7、8、9的十进制的双音频信号。晶闸管D1、D2、D3、D4正负极串接组成信头触发电路，其触发极分别接CD4514的5脚、13号脚、4脚、15脚从而组成2638(这里，“2638”指的是分别从5脚、13号脚、4脚、15脚输出的编号为2、6、3、8的十进制双音频信号)的双音频用户地址编码触发控制电路。晶闸管D5、D6的正负极串接，其触发极分别接CD4514的8脚、7脚从而组成D和0(这里，“D和0”指的是分别从8脚、7脚输出的编号为D和0的十进制双音频信号)的编码信尾触发关闭电路。常闭继电器K的控制线圈的一端接常闭触点2脚和电阻R2，另一端接D5的正极。常闭继电器K的常闭触点1脚接电源V+。D6的负极接D1的正极并经降压保护电阻R2接K的常闭触点2。G为晶体开关三极管，R3为G的基极偏置电阻并且接D4的负极，电容C1为耦合电容并且接G的基极，电阻R5为G的发射极电阻，R4为G的集电极负载电阻。

当从信息处理中心来的信息的信头中带有2638的DTMF二进制数字编码到来时，所述带有2638的DTMF二进制数字编码分别从CD4514的2脚、3脚、21脚、22脚输入。此时，在5脚、13脚、4脚、15脚分别顺序输出的2638的DTMF双音频编码地址十进制信号分别触发晶闸管D1～D4导通，从而使电源V+经K的1脚和2脚、电阻R2、晶闸管D1-D4、电阻R3加到G的基极，使G得到基极偏压而导通，使信息经C1到G的基极输入，并且在发射极输出信息Vgy。触发导通的时间延迟可通过软件达到同步。

当用户时间段(片)信息传输结束时，在信尾中带有D和0的二进制数字DTMF编码信号的作用下，晶闸管D5、D6导通。由于降压电阻R2的作用，有更大电流从K的控制线圈流过，使常闭继电器K动作，使常闭触点1脚、2脚一瞬间断开，从而晶闸管D1～D6、晶体三极管G的基极失电而截止。而后，K很快又恢复常闭状态，并且整个电路处于待机状态，等待下一个时间的信息到来。

晶闸管D1～D4的触发极接CD4514的不同的输出编码可组成不同的(I/O)输入输出接口地址编码，最多可组成近万个地址编码。

图5是图1中的用于城域网输入信息传输的数字DTMF双音频地址编码触发控制器Kb1、Kb2和Kbn的电路原理图。

图5中的电路结构基本与图4相同，其不同之处在于：晶闸管D1、D2、D3、D4的触发极分别接Ic CD4514的4脚、17脚、5脚、16脚，从而组成3527(这里，“3527”指的是分别从4脚、17脚、5脚、16脚输出的编号为3、5、2、7的十进制双音频信号)地址编码的局域网自身编码。与局域网(I/O)输入输出接口地址编码不同的是，电信城域网用户8位地址编码的前4位作为局域网的地址码，后4位为信息处理设备的(I/O)输入输出接口地址码。

当从城域网来的信息的信头中有3527的数字二进制编码到来时，所述信头中有3527的数字二进制编码从Ic CD4514的2脚、3脚、21脚、22脚顺序输入。此时，在4脚、17脚、5脚、16脚分别输出的十进制的3527编码双音频信号分别触发晶闸管D1～D4导通，从而使电源V+经K的1脚和2脚、电阻R2、晶闸管D1-D4、电阻R3加到G的基极，使G得到基极偏压而导通工作。城域网输入的信息经C1输入到G的基极，并且在发射极输出信息Vgb到数据缓冲寄存器。控制导通的延迟可通过软件达到同步。

当该城域网的信息传输完毕时，在信尾中带有D和0的二进制数字DTMF编码信号的作用下，晶闸管D5、D6导通。由于电阻R2的作用，有更大电流从K的控制线圈流过，使常闭继电器K动作，使常闭触点1脚、2脚一瞬间断开，从而晶闸管D1～D6、晶体三极管G的基极失电而截止。而后，K很快又恢复常闭状态，并且整个电路处于待机状态，等待下一个时间的信息到来。

如有局域网内用户从城域网来的个性化信息时，其信头中的后4位用户地址编码和信息一起输入到数据缓冲寄存器，供信息处理中心识别并处理。

图6A和图6B是图1中的用户接收端信息分类识别触发控制器Gt1、Gtn的电路原理图。

参照图6A和图6B，用户接收端信息分类识别触发控制器Gt1、Gtn包括：电源V+、集成电路Ic CD4514、电阻R1～R5、电容C1、常闭继电器K、晶闸管D1～D6、晶体开关三极管G。

集成电路Ic CD4514为解码芯片，内设逻辑解码电路，将二进制的数字DTMF信号解调为十进制双音频信号。其1脚、24脚经电阻R1接电源V+，12脚接地。每个DTMF编码数字二进制的信息Tx1、Tx2、Tx3、Tx4分为两组分别输入到Ic CD4514的2脚、3脚、21脚、22脚，经内部逻辑电路解码后分别在20脚、9脚、10脚、8脚、7脚、6脚、5脚、4脚、18脚、17脚、13脚、16脚、15脚、11脚输出编号为0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、A、B、C、D的十进制的双音频信号。

在图6A中，晶闸管D1、D2、D3触发极分别接CD4514的13脚、9脚、6脚，从而组成A15(这里，“A15”指的是分别从13脚、9脚、6脚输出的编号为A、1、5的十进制双音频信号)的电信类别分类信息的双音频信头触发控制电路。

在图6B中，晶闸管D1、D2、D3正负极串接，其触发极分别接CD4514的16脚、10脚、7脚，从而组成B24(这里，“B24”指的是分别从16脚、10脚、7输出的编号为B、2、4的十进制双音频信号)的广电类别分类信息的双音频信头触发控制电路。

图6A和图6B中的晶闸管D4、D5的正负极串接，其触发极分别接CD4514的11脚、20脚，从而组成D和0的统一编码信尾触发关闭电路。类似图6A和图6B中的D1、D2、D3触发极的不同接法组合可组成各类信息类别的分类信息触发控制电路。

图6A和图6B中的常闭继电器K的控制线圈的一端接常闭触点2脚和电阻R2，另一端接D4的正极。常闭继电器K的常闭触点1脚接电源V+。D5的负极和D1的正极相接并经降压保护电阻R2接K的常闭触点2。G为晶体开关三极管，R3为G的基极偏置电阻并且接D3的负极，电容C1为耦合电容并且接G的基极，R4为G的集电极负载电阻，R5为G的发射极电阻。

当从信息处理中心来的信息的信头中带有A15或B24的双音频二进制数字编码到来时，所述带有A15或B24的双音频二进制数字编码分别从CD4514的2脚、3脚、21脚、22脚输入。此时，在A图的13脚、9脚、6脚或者在B图的16脚、10脚、7脚分别顺序输出的A15或者B24的十进制双音频编码信号分别触发晶闸管D1～D3导通，从而使电源V+经K的1脚、2脚、电阻R2、晶闸管D1-D3、电阻R3加到G的基极，使G得到基极偏压而导通。相应地，信息经C1耦合到G的基极输入，并且在发射极输出信息Vg1或Vgn。触发导通的时间延迟可通过软件达到同步。

当I/O接口的时间段(片)信息传输结束时，在信尾中带有D和0的二进制数字DTMF编码信号的作用下，晶闸管D4、D5导通。由于降压电阻R2的作用，有更大电流从K的控制线圈流过，使常闭继电器K动作，使常闭触点1脚、2脚一瞬间断开，从而晶闸管D1～D3、晶体三极管G的基极失电而截止。而后，K很快又恢复常闭状态，使整个电路处于待机状态，等待下一个信息到来。因此，通过使用图6A和图6B中的用户接收端信息分类识别触发控制器Gt1、Gtn使不同的各类信息实现分类识别。

图7是图1中的用户双音频地址编码输出的数字解码器F1、F2和Fn的电路原理图。

参照图7，用户双音频地址编码输出的数字解码器F1、F2和Fn包括：电源V+、集成电路Ic YN9101、晶振Hd、耦合电容C。

YN9101内设逻辑解码电路、信号放大电路等。集成电路Ic YN9101的3脚、4脚、5脚、6脚接电源V+，7脚为DTMF双音频十进制信号输入，8脚接地，9脚、10脚接晶振Hd以用于时钟同步。2脚、1脚、14脚、13脚为二进制数字DTMF双音频编码输出，分别顺序输出数字二进制的两组信号Tx1、Tx2、Tx3、Tx4。十进制的DTMF双音频信号经耦合电容C输入到YN9101的7脚，并经内部电路处理。而后，在2脚、1脚、14脚、13脚输出两组二进制数字的双音频信号，加在用户上行信息的信头，经局域网上行输入到信息处理设备的输入输出(I/O)接口的上行数据缓冲寄存器中，供信息处理中心识别并处理。

图8是信息处理中心和城域网之间的上行通讯方法的流程图。

参照图8，在步骤S810，从信息处理中心接收上行信息，该上行信息具有信头和信尾，在该信头中带有用户和被叫方所在局域网的DTMF双音频地址编码，在该信尾中带有统一识别码，该上行信息在经城域网和广域网到达被叫方局域网时作为下行信息。在步骤S820，(I/O)接口数据缓冲寄存器缓冲存储接收的上行信息。在步骤S830，(I/O)接口数据缓冲寄存器将缓冲存储的上行信息发送给城域网。

图9是信息处理中心和城域网之间的下行通讯方法的流程图。

参照图9，在步骤S910，从城域网接收下行信息，该下行信息具有信头和信尾，在该下行信息的信头中带有二进制的DTMF双音频地址编码，在该下行信息的信尾中带有二进制的DTMF双音频关闭编码。在步骤S920，在信头编码作用下，数字DTMF双音频地址编码触发控制器触发导通向(I/O)接口数据缓冲寄存器输出接收的下行信息，并在信尾作用下，关闭下行信息的输出。在步骤S930，(I/O)接口数据缓冲寄存器缓冲存储输出的下行信息。在步骤S940，根据时分轮换制静态处理方法，信息处理中心在各时间段(片)内从相应(I/O)接口数据缓冲寄存器读取缓冲存储的下行信息并进行处理。

根据本发明的局域网和城域网之间信息处理设备的两端输入输出(I/O)接口和对局域网用户及城域网的通讯方法，实现了信息处理设备的信息处理输入输出(I/O)接口静态授权管理，克服了输入输出(I/O)接口对信息处理能力提高的制约，基本不占用处理时间(约为0.3％)，免除了数据通讯中的繁杂的IP地址编码和通讯协议以及沉重的线路调度负担，使信息处理效率提高。依据Amdahl的定理计算，能充分发挥其性能：因为I/O接口基本不占信息处理时间，所以如果信息处理(CPU)提高速度100倍，则系统可通过扩展多个接口适应，则系统处理能力提高为1/(0.003+0.997/100)＝1/(0.003+0.00997)＝1/0.01297≈77.1倍，已经远远超过了传统系统的效率。

DTMF双音频地址编码的分配，原则上依据现有电信通用的地址编码分配处理标准。例如，在城域网中的8位编码的前4位分别分配为城域网的各个交换局和各局域网的信息处理设备(节点)，可分配近万个地址，后4位分配给局域网的用户，可分配近万个用户。因此，一个城域网理论上可容纳10000*10000＝100000000个(1亿个)用户地址，必要时可扩码位增容。但局域网内的用户则不受任何影响。连接各城域网之间通讯的广域网可使用原来的区域编码。

本发明具有以下优势：

1、能够建立数据通讯各个环节中的合理分工机制，使局域网独立承担通讯中的流媒体实时通讯。城域网和广域网主要承担高速化、集约化的数据通讯传输而免除频繁的线路调度负担，能充分发挥系统优势，将占数据信息85％以上的共享性信息(如影视、音乐等文化娱乐节目，书刊报纸、电子化的政务和商务信息，教育等)高速集约多地址群发方式传输存储到局域网的信息处理设备即时完成通讯任务，由用户自主地、不限时间、可任意重复地自主选择信息，(改变传统的各行业你播我看变为高效率集群化信息发行机制)，免除了城域网和广域网传统的流媒体传输模式，去掉了繁杂的传统地址编码和通信协议以及频繁线路调度的沉重负担，可大幅提高通讯效率。

2、使局域网、城域网、广域网数据通讯中各节点可以不再使用传统的数据交换机、路由器、集线器等设备，同时在传输性能要求相同条件下可大幅降低局域网信息处理设备的配置，大幅降低系统投资成本。

3、可以建立更安全的数据通讯机制。

4、可以大幅简化终端用户的设备技术结构，更便于操作应用，为电信、广电等行业的数字化转型提供良好支持。

5、局域网内各用户共享一台信息处理主机，共享高级别的软件支持，共享高级别的主外设存储(硬盘)等配置，极大地提高了设备利用率，可实现计算机应用的广泛普及，建立新一代的计算机应用和数据通讯体系。

6、因为建立了局域网静态授权通讯体系，可以较好地解决局域网数据通讯中信息堵塞问题。局域网通讯是基础，从而可整体改善网络通讯的现状。

7、在局域网实现了三网(多网)合一、用户端设备合一等高效综合利用。

尽管已参照本发明的优选实施例表示和描述了本发明，但本领域技术人员应该理解，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以对这些实施例进行各种形式和细节上的修改。

Claims (24)

1、一种信息处理中心和局域网之间的输入输出接口，包括：

多个数字DTMF双音频地址编码触发控制器；和

多个数据缓冲寄存器模块，

其中，所述多个数字DTMF双音频地址编码触发控制器与所述多个数据缓冲寄存器模块一一对应，

所述多个数字DTMF双音频地址编码触发控制器从信息处理中心接收下行信息，该下行信息具有信头和信尾，在该下行信息的信头中带有二进制的DTMF双音频地址编码，在该下行信息的信尾中带有二进制的DTMF双音频关闭编码，所述多个数字DTMF双音频地址编码触发控制器中的每一个将上述二进制的DTMF双音频地址编码和二进制的DTMF双音频关闭编码解码为十进制的DTMF双音频地址编码和十进制的DTMF双音频关闭编码，并根据解码出的十进制的DTMF双音频地址编码将从信息处理中心接收的下行信息输出给相应的数据缓冲寄存器模块或者不输出所述下行信息，并且如果向数据缓冲寄存器模块输出了从信息处理中心接收的下行信息，则在十进制的DTMF双音频关闭编码的作用下停止向相应的数据缓冲寄存器模块输出下行信息，

所述多个数据缓冲寄存器模块分别从相应的数字DTMF双音频地址编码触发控制器接收下行信息，并根据信息格式要求输出下行数字基带信号，该下行数字基带信号具有信头和信尾，在该数字基带信号的信头中带有DTMF双音频地址编码和信息类别编码，并且在该数字基带信号的信尾中带有DTMF双音频关闭编码，

所述多个数据缓冲寄存器模块还分别从局域网接收带有用户DTMF双音频地址编码的上行数字基带信号，信息处理中心从所述多个数据缓冲寄存器模块读取该上行数字基带信号并进行处理。

2、如权利要求1所述的输入输出接口，其中，所述信息处理中心根据时分轮换制静态处理方法在各用户时间段内从所述多个数据缓冲寄存器模块中的相应一个读取所述上行数字基带信号并进行处理。

3、如权利要求2所述的输入输出接口，其中，所述局域网包括：

频率分配用户接入局域网电路模块，该模块用于提供静态固定授权为每个用户提供专用通讯信道的物理链路中无中继放大、无中间接口和接口协议的频率分配用户接入局域网；

多个上行DTMF双音频地址编码解调器，用于将十进制DTMF双音频地址编码解调为二进制DTMF双音频地址编码信息；和

多个用户接收端信息分类识别触发控制器，用于将下行数字基带信号中的二进制的DTMF双音频信息类别编码解码为十进制的DTMF双音频信息类别编码，并根据解码出的十进制的DTMF双音频信息类别编码来输出相应类别的下行数字基带信号，

其中，所述频率分配用户接入局域网电路模块从所述多个数据缓冲寄存器模块接收所述下行数字基带信号，将所述下行数字基带信号调制成为数字高频宽带信号，将调制出的数字高频宽带信号下行传输，对下行传输的数字高频宽带信号进行选频解调，并将经选频解调得到的各用户的数字基带信号分别传输给相应用户的所述多个用户接收端信息分类识别触发控制器，

所述频率分配用户接入局域网电路模块还接收来自所述多个上行DTMF双音频地址编码解调器的解调出的二进制DTMF双音频地址编码信头信息以及上行数字基带信号，以便向所述多个数据缓冲寄存器模块输出带有用户DTMF双音频地址编码信头的上行数字基带信号。

4、如权利要求1至3中任一项所述的输入输出接口，其中，所述多个数字DTMF双音频地址编码触发控制器中的每一个包括：

DTMF双音频地址编码逻辑解码电路部分，将下行信息的二进制的DTMF双音频地址编码解码为十进制的DTMF双音频地址编码；和

导通-关闭触发控制电路部分，仅当解码出的十进制的DTMF双音频地址编码为与该数字DTMF双音频地址编码触发控制器对应的预定值时，向所述多个数据缓冲寄存器模块中的相应一个输出从信息处理中心接收的下行信息，并且仅当解码出的十进制的DTMF双音频编码为另一预定值时，电路关断，停止上述输出下行信息的操作。

5、如权利要求3所述的输入输出接口，其中，所述多个用户接收端信息分类识别触发控制器中的每一个包括：

DTMF双音频类别编码逻辑解码电路部分，将下行数字基带信号的二进制的DTMF双音频类别编码解码为十进制的DTMF双音频类别编码；和

导通-关闭触发控制电路部分，仅当解码出的十进制的DTMF双音频类别编码为与该数字DTMF双音频地址编码触发控制器对应的预定值时，向后级电路输出接收的下行数字基带信号，并且仅当解码出的十进制的DTMF双音频类别编码为另一预定值时，电路关断，停止上述输出下行数字基带信号的操作。

6、如权利要求1、2、3或5所述的输入输出接口，其中，所述多个数据缓冲寄存器模块中的每一个包括上行数据缓冲寄存器和下行数据缓冲寄存器。

7、一种信息处理中心和城域网之间的输入输出接口，包括：

多个数字DTMF双音频地址编码触发控制器；和

多个数据缓冲寄存器模块，

其中，所述多个数字DTMF双音频地址编码触发控制器与所述多个数据缓冲寄存器模块一一对应，

所述多个数字DTMF双音频地址编码触发控制器从城域网接收下行信息，该下行信息具有信头和信尾，在该下行信息的信头中带有二进制的DTMF双音频地址编码，在该下行信息的信尾中带有二进制的DTMF双音频关闭编码，所述多个数字DTMF双音频地址编码触发控制器中的每一个将上述二进制的DTMF双音频编码解码为十进制的DTMF双音频编码，并根据解码出的十进制的DTMF双音频编码将从城域网接收的下行信息输出给相应的数据缓冲寄存器模块或者不输出所述下行信息，并且如果向数据缓冲寄存器模块输出了从城域网接收的下行信息，则在DTMF双音频关闭统一编码的作用下停止向相应的数据缓冲寄存器模块输出下行信息，

所述多个数据缓冲寄存器模块分别从相应的数字DTMF双音频地址编码触发控制器接收下行信息，信息处理中心从所述多个数据缓冲寄存器模块读取该下行信息

所述多个数据缓冲寄存器模块还分别从信息处理中心接收上行信息，并将接收的上行信息输出给城域网，该上行信息具有信头和信尾，在该信头中带有用户和被叫方所在局域网的DTMF双音频地址编码，在该信尾中带有统一识别码。

8、如权利要求6所述的输入输出接口，其中，所述信息处理中心根据时分轮换制静态处理方法在各时间段内从所述多个数据缓冲寄存器模块中的相应一个读取所述下行信息，并进行处理。

9、如权利要求8所述的输入输出接口，其中，所述多个数字DTMF双音频地址编码触发控制器中的每一个包括：

DTMF双音频地址编码逻辑解码电路部分，将下行信息的二进制的DTMF双音频地址编码解码为十进制的DTMF双音频地址编码；和

导通-关闭触发控制电路部分，仅当解码出的十进制的DTMF双音频地址编码为与该数字DTMF双音频地址编码触发控制器对应的预定值时，向所述多个数据缓冲寄存器模块中的相应一个输出来自城域网的下行信息，并且仅当解码出的十进制的DTMF双音频编码为另一预定值时，电路关断，停止上述输出下行信息的操作。

10、如权利要求7至9中任一项所述的输入输出接口，其中，所述多个数据缓冲寄存器模块中的每一个包括上行数据缓冲寄存器和下行数据缓冲寄存器。

11、一种信息处理中心和局域网之间的下行通讯方法，包括：

a)从信息处理中心接收下行信息，该下行信息具有信头和信尾，在该下行信息的信头中带有二进制的DTMF双音频地址编码，在该下行信息的信尾中带有二进制的DTMF双音频关闭编码；

b)在信头编码作用下，触发导通输出接收的下行信息，并在信尾作用下，关闭下行信息的输出；

c)缓冲存储下行信息，并根据信息格式要求输出下行数字基带信号。

12、如权利要求11所述的下行通讯方法，其中，所述下行数字基带信号具有信头和信尾，在该数字基带信号的信头中带有DTMF双音频地址编码和信息类别编码，并且在该数字基带信号的信尾中带有DTMF双音频关闭编码。

13、如权利要求12所述的下行通讯方法，还包括步骤：

d)经局域网下行线路传输所述下行数字基带信号；和

e)在下行数字基带信号的信头中的信息类别编码的作用下，触发导通输出所述下行数字基带信号，并在信尾作用下，关闭所述下行数字基带信号的输出。

14、如权利要求13所述的下行通讯方法，其中，所述局域网下行线路是频率分配用户接入局域网的下行线路。

15、一种信息处理中心和局域网之间的上行通讯方法，包括：

a)从局域网上行线路接收带有用户DTMF双音频地址编码的上行数字基带信号；

b)缓冲存储接收的上行数字基带信号；和

c)信息处理中心接收缓冲存储的上行数字基带信号。

16、如权利要求15所述的上行通讯方法，其中，步骤a)包括：

a1)从用户端接收带有用户DTMF双音频地址编码的上行数字基带信号；

a2)经局域网上行线路传输所述上行数字基带信号；和

a3)从局域网上行线路接收所述上行数字基带信号。

17、如权利要求15或16所述的上行通讯方法，其中，步骤c)包括：信息处理中心根据时分轮换制静态处理方法在各用户时间段内接收缓冲存储的上行数字基带信号。

18、如权利要求17所述的上行通讯方法，其中，所述局域网上行线路是频率分配用户接入局域网的上行线路。

19、一种信息处理中心和城域网之间的下行通讯方法，包括：

a)从城域网接收下行信息，该下行信息具有信头和信尾，在该下行信息的信头中带有二进制的DTMF双音频地址编码，在该下行信息的信尾中带有二进制的DTMF双音频关闭编码；

b)在信头编码作用下，触发导通输出接收的下行信息，并在信尾作用下，关闭下行信息的输出；

c)缓冲存储输出的下行信息；和

d)信息处理中心接收缓冲存储的下行信息。

20、如权利要求19所述的下行通讯方法，其中，信息处理中心根据时分轮换制静态处理方法在各时间段内接收缓冲存储的下行信息。

21、一种信息处理中心和城域网之间的上行通讯方法，包括：

a)从信息处理中心接收上行信息；

b)缓冲存储接收的上行信息；和

c)将缓冲存储的上行信息发送给城域网。

22、如权利要求21所述的上行通讯方法，其中，所述上行信息具有信头和信尾，在该信头中带有用户和被叫方所在局域网的DTMF双音频地址编码，在该信尾中带有统一识别码。

23、如权利要求22所述的上行通讯方法，其中，所述DTMF双音频地址编码的分配依据电信通用的地址编码分配处理标准。

24、如权利要求23所述的上行通讯方法，其中，在城域网中，8位DTMF双音频地址编码的前4位分别分配为城域网的各个交换局和各局域网的信息处理设备，后4位分配给局域网的用户。

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