專利名稱：采用話上數據與靈巧電話通信的前端處理器的制作方法
技術領域：
本發明涉及電信領域，特別是涉及用于將數字電話(例如，公用電話)連接中心局(CO)的裝置和方法。更具體地說，本發明涉及通常與中心局并置，并采用話上數據(DOV)與電話機通信和采用模擬或數字方式與中心局通信的前端處理器(FEP)。
取消電信產業中的管制已經導致公用電話和交換系統的私有化。這樣就造成了本地和長途呼叫服務兩者的提供者之間在收入方面的競爭。來自公用電話用戶的硬幣收集和信用卡收費是該收入的重要來源。通過發展能夠在常規的二線電話線路上工作的“靈巧”電話增強了公用電話所有者獲取該收入的能力。這種電話通常包括一個微處理器和執行在其它情況下應在中心局中執行的功能的存儲器。靈巧公用電話能夠向發話人和呼叫業務提供者這兩者提供增強型業務(例如，自動話務員輔助和消息傳遞)。
一個公用電話通常是經被標志等級的中繼線、租用線路或標準商業線路連到本地電話公司的中心局。中心局將本地呼叫接到本地接入和轉送區中的目的地。長途電話則通過AT&T長途電話網絡或通過一個或多個獨立的局間電話局(carrier)在遠距離的本地電話公司之間傳遞。由于本地電話公司和其它業務提供者使用他們的業務和設備來完成呼叫，因而分享從專用公用電話創造收入。這種分享對不提供那些業務的公用電話是有意義的。例如，被稱為“投幣電話”或“發送付費電話”的在從一個公用電話進行傳輸之前通過投幣付費的呼叫需要智能投幣信令和能夠針對費用在智能公用電話或中心局中進行處理的計費。
1992年10月6日的題為“電話系統網間連接器接口”的美國專利No.5,153,907公開了一種在一個公用電話和一個始發中心局之間的接口。所公開的接口包括一個用于監測來自公用電話的呼叫信號的監測電路，用于從公用電話獲取硬幣或信用卡付費信息的電路，和控制電路，用于驗證付費信息并將該呼叫接到一個業務提供者以便繞過始發中心局。所公開的接口聲稱能夠增強呼叫業務和呼叫選擇路由功能，該呼叫業務和呼叫選擇路由功能是通過連接到業務提供者網間連接器從電話網線路上的集中位置進行的。確認呼叫付費信息并將該呼叫傳送到始發中心局或另外的業務提供者。
如同上面作為例子引述的美國專利No.5,153,907，使用靈巧電話的現有技術的電信系統需要在各個電話中采用程度較高的先進技術，因此使靈巧電話相對昂貴。另外，現有技術系統在訪問和管理電話中存儲的數據方面效率較差。
因此，本發明的主要目的是降低成本。這是通過從各個投幣電話中取消處理器和數據庫存儲器并將這些部件集中在一個可訪問多個公用電話的前端處理器中實現的。本發明的另一個目的是通過提供直接訪問更多數據庫的FEP改善電信系統的功能性，從而允許使用更先進的程序設計。在不需要技術人員訪問各個公用電話的情況下就可改變電話的程序和其它特性。
根據本發明的前端處理器(FEP)在電信系統中通過相應的二線塞尖/塞環線路將多個公用電話連接到一個中心局。本發明的FEP包括(a)實現采用話上數據(DOV)與公用電話通信的數字用戶線路接口模塊，DOV通信包括向和從公用電話發送和接收數據和話音信號，和從公用電話接收單音信號，該DOV通信采用塞尖/塞環線路；(b)一個數據庫，和(c)用于訪問數據庫以獲取呼叫定額(rating)數據并收集數據庫中存儲的每條用戶線路和每個呼叫數據的控制處理器。
一個FEP的優選實施例進一步包括一個通知子系統，用于在控制處理器的控制下存儲向公用電話發送的話音信息。另外，該實施例包括用于從遠程地點訪問數據庫的裝置。
這里公開的優選實施例中的數字用戶線路接口模塊包括一個用戶線路接口，該用戶線路接口包括連接中心局二線塞尖/塞環線路的中心局接口，連接該中心局接口和公用電話中一個特定公用電話的一條二線塞尖/塞環線路的用戶線路接口；和操作連接該中心局接口和該用戶線路接口的數字信號處理器；數字信號處理器包括用于實現單音解碼和單音產生以及經該接口實現模擬中心局信令的裝置。優選實施例的數字用戶線路接口模塊還包括一個連接該用戶線路接口和該控制處理器的模塊控制/T1接口。模塊控制/T1接口實現與中心局的T1數字通信。
優選實施例中的中心局接口包括一個編譯碼器，一個混合電路，一個DC信號檢測電路，一個浪涌和電源交叉保護電路，和一個從該中心局連接浪涌和電源交叉保護電路和一條二線塞尖/塞環線路的叉簧繼電器電路。
優選實施例中的用戶線路接口包括一個數據/話音接口電路，一個混合電路，一個電池饋電電路，一個浪涌和電源交叉保護電路，和一條連接浪涌和電源交叉保護電路和公用電話的二線塞尖/塞環線路的反相/檢測繼電器。
優選實施例中的模塊控制/T1接口包括一個微處理器，一個數字交換矩陣，一組控制數據流到用戶線路接口的數據信道控制器，一個T1跨距(span)接口，單音解碼器，和一個會議電話橋路(conferencebridge)。
優選實施例中的控制處理器包括一個中央處理器；一個時鐘；程序、數據和數據庫存儲器；和向數據庫存儲器提供訪問端口的串行輸入/輸出電路。
該FEP最好還可以包括當在進程中有一個呼叫和在進程中無呼叫時向公用電話供電的裝置。另外，該FEP可以包括在二線塞尖/塞環線路上向公用電話中裝載軟件的裝置。這樣允許從FEP修改公用電話的特性和參數。該FEP最好還可以包括用于存儲呼叫限制表的裝置和根據該呼叫限制表阻塞呼叫的裝置。該呼叫限制表包含給定的某些撥號號碼數據，其中FEP阻塞針對這些號碼的呼叫。另外，該限制表可包含給定的某些借款或現金卡號碼數據，其中與這些號碼有關(始發initi-ated with)的呼叫被阻塞。
該FEP還可以包括用于存儲規定卡號碼的裝置和根據從投幣電話接收的數據自動對規定的電話號碼進行撥號的裝置，其中所接收的數據表示帶有規定卡號碼的收費或借款或現金卡已被插入啟動呼叫。該特性允許FEP在發話人實際上不撥號碼的情況下由FEP撥出該號碼。該號碼可以以NPA—NXX—XXXX的形式存儲以及可以有一個被列出的優選局間承載物表。當該卡插入電話機時，不需要發話人的進一步操作就可將所指示號碼的呼叫接入。電話機將該號碼信息送到FEP，由FEP采取適當的操作完成該呼叫。它可以包括刪除本地呼叫所需的NPA，或可以根據需要包括預先未定的(prepend-ing)一個1+或10XXX+1+。FEP執行適當的定額功能并要求卡上有適當的資金來完成呼叫。另外，該FEP可以包括根據從公用電話接收的數據自動對規定的電話號碼進行撥號的裝置，所接收的數據表示發話人已在投幣電話上按下或操縱了一個預定鍵。
通過采用本發明的FEP，可以從電話機中移去許多靈巧電話的元件并集中在FEP中。例如，將通知子系統、數據庫存儲器、和處理電路配置在FEP中，并由于許多(例如，數百個)電話機共享，而代替每個電話機需要上述裝置之一。另外，由于據庫電路被配置在FEP中并直接訪問維護系統，該數據庫可以被及時地以新的形式有效地更新。由于電話機和FEP以及FEP的數據端口之間的分開的數據鏈路，也可以在呼叫進程中訪問一個遠端數據庫。本發明的其它特性和優點將在下面描述。
圖1是按照本發明包括一前端處理器12的電信系統的一個實施例的框圖。圖2是該前端處理器的一個閑置子系統12—1的一個實施例的框圖。圖3是該閑置子系統的數字用戶線路接口模塊20，22，24的一個實施例的框圖。圖4是該數字用戶線路接口模塊使用的用戶線路接口卡30，32，34，36的一個實施例的框圖。圖5是描述一中心局接口42和一在用戶線路接口卡中使用的線路接口44的實施例的框圖。圖6是在該數字用戶線路接口模塊使用的模塊控制/T1接口38的一個實施例的框7是在該閑置子系統中使用的控制處理器26的一個實施例的框圖。圖8A和8B共同作為執行按照本發明的一個付費發送呼叫的過程的流程圖。按照本發明的一個前端處理器(FEP)是一個在普通公共電話線上提供增強型公用電話業務的在線呼叫處理裝置。如圖1所示，該FEP典型地是由公用電話10，一個FEP(或多個FEP)12，一個中心局(CO)14，和一個維護系統16組成的整個系統的一部分。該FEP的一個目前優選實施例可以與多個不同類型的公用電話接口，它們包括投幣，免投幣，僅對方付費，現金卡，和信用卡電話。取決于特定的呼叫，該FEP可以屏蔽和限制呼叫，提供增強型服務，或在現金/信用卡系統中執行呼叫定額功能。參考圖1，按照本發明的一個FEP12的一個目前優選實施例包括多個閑置子系統12—1。多個閑置子系統可以鏈接或連成網絡(菊花鏈方式(daisy—chained))以便對外部本地或遠端用戶呈現一單一端口。該多個閑置子系統12—1可以使用一個公共數據庫/多路復用器12—2。相應于所有其他功能，每個閑置子系統獨立地工作。每個公用電話機通過一束二線塞尖/塞環線11連接到該FEP。在目前的優選實施例中，每個閑置子系統12—1能夠接收多至72條二線線路。該閑置子系統12—1通過可以承載數字或模擬信號的二線線路13連接到中心局。該閑置子系統經一19.2kbps串行鏈路12—3連接到數據庫/多路復用器12—2。該FEP通過一個或多個串行鏈路15連接到維護系統16，所述串行鏈路15包括普通電話公司線路或固定(租借的)線路。該FEP12具有一種靈活的積木式結構，它可容納可變多個用戶線路接口模塊20，22，24(圖2)，以便與一給定系統的各種需求匹配。用戶可以經一串行端口(例如，一個RS/232端口)與該FEP通信，該串行端口耦合到與維護系統16連接的串行鏈路15，維護系統16典型地包括一個用于系統管理和數據收集的終端或工作站(未示出)。前端處理器12的典型應用包括未完成呼叫的話音消息傳遞；與安裝在監獄內的對方付費電話定時裝置(CCTD)相結合對同獄犯人打對方付費電話進行限制；現金/信用卡電話操作；公用電話管理。例如，該EFP可以跟蹤錢幣盒中的錢幣，以便設置收集的定時步驟。此外，該FEP可以時刻跟蹤電話的使用，提供對未工作電話的指示。該FEP還被用來為本地呼叫提供目前某些中心局不能提供的呼叫定額，和根據本地呼叫的時間收費；根據不同載體資金的使用，收入分配適用于所使用的每種載體。這可與信用卡，借款卡和發送付費(投幣)呼叫結合使用；電話使用和呼叫模式的監視。例如，下面是對一使用根據本發明的前端處理器的系統執行一付費卡呼叫程序的簡單描述。更詳細地描述在下面參考圖8A和8B進行描述。1)電話摘機。該情況經一話上數據信道發信號給FEP。該FEP將一個撥號音發生器連接到線路上，并向主叫發送一撥號音。
2)主叫撥叫被叫號碼。該電話向FEP發送被叫號碼和信用卡或借款卡號碼。3)該FEP在其數據庫中查詢該被叫號碼和卡號碼。如果該卡有效，該FEP確定對該呼叫計費。該呼叫費用經話上數據信道返回到所述電話。4)電話中的卡閱讀器檢查該卡以確定是否剩有呼叫足夠的金額用于呼叫。a)如果金額足夠，該電話經話上數據信道向該FEP發送信號。然后該FEP撥出原始號碼并開始監視應答監控信道。當檢測到該應答監控時，該FEP向該電話發送信號，以開始對呼叫收費。b)如果金額不足，該電話通知FEP，該FEP向用戶發送一話音通知，指示卡上用于呼叫的金額不足，用戶應該或者使用新卡或者掛機。5)然后該電話和FEP繼續監視該呼叫。隨著該呼叫繼續，該電話根據其最初接收的付費信息減去剩在卡上的金額。當從兩端中的任何一端檢測到斷路時，使呼叫結束，該FEP收集和存儲統計數據，以便以后傳送到維護系統。該FEP12使用話上數據(DOC)技術與各靈巧電話通信。在優選實施例中的話音信道是PCM編碼。該FEP使用模擬或數字技術，例如通過PCM傳輸線(T1跨距)與中心局通信。每個數字用戶線路接口模塊20，22，24(圖2)提供一個或多個二線線路，該二線線路承載全雙工話音和數據以及為電池充電和使電話中電路工作的電源。本發明的優選實施例使用在ANSIT—1—601—1992中規定的DOV標準。當呼叫在一公用電話發出時，該FEP內的一個用戶線路接口檢測摘機信號和收集撥號和監控信息(例如，被撥數字，投幣音，付費或借款卡參數)。然后該FEP按照一預定的程序處理該呼叫。例如，可以允許該呼叫通過FEP內的一個中心局接口到達中心局和對進一步的信息進行監視；該呼叫可被阻塞，并可回送一通知給主叫；該呼叫可被撥到一新的終接號碼；或如上所述，可以計算呼叫定額信息并將其返回給主叫投幣電話。該FEP將不斷地監視該呼叫，并可周期地干預(例如，請求錢幣儲存)或返回修改的信息(例如，用于靈巧投幣電話操作)。在呼叫結束時，該FEP將執行任何終結操作(例如，錢幣收集，CO斷路)和生成一個呼叫累積記錄。每個閑置子系統中的控制處理器26(圖2)為大量的限制翻譯表或呼叫定額提供數據庫查詢。該控制處理器還收集每條線路和每個呼叫的數據，并將其傳送給系統數據庫/多路復用器12—2。該系統數據庫/多路復用器12—2通過對該閑置子系統的數據流復用和解調向和從外部各裝置，例如可以是與維護系統16有關的外部裝置提供一公共接口。該系統數據庫/多路復用器12—2還包括一大存儲容量的數據庫以及系統軟件的備份。圖2是FEP12的一個閑置子系統12—1的一個目前優選實施例的框圖。該閑置子系統包括三個24線數字用戶線路接口模塊20，22，24。該數字用戶線路接口模塊由一個公共控制處理器26；一個任選的數據庫處理器27；一個由兩個四路(四個消息)通知器28組成的通知子系統；和一個用于向各公用電話提供環路電源的電源轉換子系統支持。底板總線在接口模塊20，22，24和各支持子系統26—29之間分配功率，數據和話音信號。在圖2描述的實施例中，每個數字用戶線路接口模塊20，22，24與來自公用電話10的多至24條二線塞尖/塞環線(見線路11—1，11—2，11—3)和去到CO的多至24條二線塞尖/塞環線(見13—1，13—2，13—3)接口連接。該底板總線包括一個2Mbps的同步多點總線和一個19.2Kbps的異步多點總線。該2Mbps和19.2Kbps總線提供基本相同的容量。該19.2Kbps總線提供與其他硬件的反向兼容性。它還能夠作為2Mbps總線的備用總線。兩條總線均為在該系統的控制部件之間提供通信媒介的全雙工異步總線。圖3是數字用戶線路接口模塊20，22，24的一個實施例的框圖。每個數字用戶線路接口模塊包括多至四個6線接口卡30，32，34，36和一個模塊控制卡38。該用戶線路接口卡通過一組2線線路11—1a，11—1a，11—1c，11—1d與公用電話10(圖1)連接，和通過使用話上數據與該公用電話通信。在目前的優選實施例中，每個卡能夠接收6條二線線路和與6個公用電話通信。每個卡通過一組(即，1至6條)二線線路13—1A連接到中心局。每個數字用戶線路接口模塊使用一個標準ST—總線用于內部數字話音和數據信息傳輸。該ST—總線是一個以2·048Mhz工作的32—信道時分多路復用總線。時鐘和成幀信號提供同步化。兩個上述總線被用于所有的全雙工操作。模塊20，22，24。
通過上述多點總線彼此連接和連接到控制處理器26和通知子系統28(圖2)。在一個目前優選實施例中，該數字用戶線路接口模塊20，22，24包括用于與數字電話線路和模擬或數字中心局線路接口的電路。該數字用戶線路接口模塊20，22，24的實施例的特征在于1。該接口的線路側電話部件提供一個二線T/R環路；全雙工數字話音(64Kbps)；全雙工16/64Kbaud數據使用POLFD HDLC；浪涌和電源交叉保護；電池反相或向電話發“叫醒”音；具有40毫安電流限制的電池饋電；撥號音產生；DTMF檢測；和通知。2。該接口模塊的中心局一側的部件提供一個二線T/R環路；模擬話音；DC監控；叉簧模擬；浪涌和電源交叉保護；振鈴保護；應答監控反相檢測；呼叫進行音譯碼；分路應答監控檢測；DTMF檢測；OSI檢測；和通知。3。為話音和數據傳輸提供一個到底板接口的ST—總線。4。使從所述底板接收的時鐘和信號同步。圖4是用戶線路接口卡30，32，34，36的一個目前優選實施例的框圖。如圖所示，每個用戶線路接口卡包括一個用于模擬中心局信令檢測和單音和話音處理的數字信號處理器(DSP)模塊40；6個模擬CO接口電路42(包括單獨的接口電路42—1、42—2等等；6個數字用戶線路接口電路44(包括單獨的接口電路44—1，44—2，等等)；一個用于向所述接口電路提供電源的電源轉換器46；和一個時隙分配模塊48。當該線路接口卡由一T1中心局使用時，模擬的中心局部件可被刪除。在優選實施例中，該PCM高速通道包含32個連續取樣。每個取樣由8個比特組成并被稱作一個“時隙”。所述時隙分配模塊連接到該PCM高速通道上的所有部件，并分配時隙由每個部件使用。圖5是描述一中心局接口電路42和一用戶線路接口電路44的一個實施例的框圖。該中心局接口電路42包括一個編譯碼器55、一個2∶4線混合電路56、一個εDC信號檢測電路57(具有一個到DSP40的輸出)、一個浪涌和電源交叉保護電路58、和一個叉簧延遲電路59。叉簧延遲電路59的輸出適于耦合到來自中心局的一條二線塞尖/塞環線。該用戶線路接口電路44如所示經一條稱作“PCM”高速通道的總線連接到中心局接口42。該電路包括一個數據/話音接口電路50、一個2∶4線混合電路51、一個電池饋電電路52、一個浪涌和電源交叉保護電路53、和一個反相/測試繼電器54。該反相/測試繼電器54適合于耦合到一靈巧電話的二線塞尖/塞環線，和被用來顛倒該塞尖/塞環線的極性。用戶線路接口44向與其連接的電話提供話音、數據和電源。在優選實施例中的數據/話音接口電路50是一個DOV芯片。它從控制處理器接收話音和數據并將話音和數據轉換成經塞尖/塞環線發送到電話機的信號。它還接收來自電話的信號，并將其轉換成PCM信號和要被發送給該FEP的其他部件的數據。2∶4線混合電路51、56是將全雙工雙向信號轉換成單向信號的混合電路。這些電路是本領域公知的。電池饋電電路52連接電池和地到塞尖/塞環線對。該電路限制環路中的電流和保護環路不被短路。浪涌和電源交叉保護電路53、58保護塞尖/塞環線免受雷擊的影響和不使電源線短路。這些電路是本領域公知的。在不工作期間，CCT電話工作在低電源模式。反相/測試繼電器54的一個功能是“叫醒”該電話并使其進入啟動模式，以便該電話和該FEP能夠交換數據。這一功能也可通過由一現在可買到的ISDN芯片組提供的各種單音實現。該反相/測試繼電器還起著把接到電話機的塞尖/塞環線連接到一塞尖/塞環測試線的功能，該塞尖/塞環測試線提供了測試該塞尖/塞環線故障(例如短路和開路)或噪音的裝置。因此，在本發明的目前優選實施例中，反相/測試繼電器54的功能是將塞尖/塞環線對連接到該測試設備。
編譯碼器55是一個將CO環路上模擬信號轉換成PCM信號的公知電路。
DC信號檢測電路57在叉簧繼電器進入摘機后監測該CO線路的DC情況，以檢測如由CO反相(應答)的情況。
叉簧繼電器59提供了一種傳送線路“摘機”到CO的手段。該功能是與拿起電話機等效的。
圖6是模塊控制/T1接口38(圖3)的一個優選實施例的框圖。該模塊控制/T1接口38包括一個微處理器66，該微處理器控制與該接口模塊相關聯的24條線路的整個操作。模塊控制/T1接口38以雙向監視和控制線路狀態，分配資源，收集撥號信息，和當需要時訪問系統數據庫12—2(圖1)。模塊控制/T1接口38還包括一個進行話音和數據信道分配與通知器連接的數字交換矩陣60。該數字交換矩陣60提供對微處理器66的訪問，用于控制用戶線路接口卡30、32、34、36(圖3)。一組信道控制器61控制到該用戶線路接口卡30、32、34、36的數據流。一個T1間距接口62、包括編譯碼器的通知器接入電路、DTMF接收器環路(即音調譯碼器63(注意，DTMF音調也可由每個用戶線路卡上的DSP譯碼))、會議電話電話橋路(DSP)67、機載電源69、和一個定時和同步發生器69a也包括在該模塊控制/T1接口38上。在優選實施例中的數據信道控制器61是用于特定目的的芯片，它們從DSP接收數據并將該數據放在PCM數據流中。
模塊控制/T1接口模塊38執行定時和控制功能，起著一個數字T1中心局接口的作用。該接口的一個目前優選實施例的特征在于1.該模塊控制/T1接口包括一個微處理器，用于控制一相關的數字用戶線路接口模塊20、22、24和處理24條線路的所有功能。工作軟件可以從數據庫下載并存入存儲器。根據需要可以提供一個到達數據庫的專用串行端口。
2.該模塊控制/T1接口包括一個到達中心局的具有標準T—1容量的T1(一次群)接口，該標準T—1容量包括SF(超幀)和ESF(擴展超幀)。它提供用于線路長度選擇的軟件受控脈沖整形；綜合跨距告警和狀態記錄；從來話數據流中提取時鐘；和來話信號抖動衰減。
3.該模塊控制/T1接口提供時鐘、定時信號產生和向底板的分布，并包括有振蕩器和提供時鐘(2、4、和15MHz)，幀同步脈沖，和時隙同步脈沖的PLL。
4.該模塊控制/T1接口包括一個通知器接口，該接口使ST—總線與24條數字化通知器信道接口，并提供訪問和PCM轉換到來自底板的8條模擬通知器信道的ST—總線。
5.該模塊控制/T1接口包括一個數字交換模塊，該交換模塊為話音通路設置和通知器連接提供ST—總線時隙交換。它還為數據讀和寫操作提供訪問時隙，并包括作為一直接處理器接口的能力。
6.該模塊控制/T1接口包括一組數字通信控制器(例如，3個或4個HDLC協議控制器)。
7.該模塊控制/T1接口提供雙向電話會議電話橋路(例如，話音的通知播放)。
圖7是閑置處理器26的框圖，該閑置處理器26基本上與數據庫/多路復用器12—2相同。該處理器包括一個16MHz16—位中央處理器(CPU)70；一個時鐘71；一個存儲器擴展接口72；程序存儲器73；數據存儲器74；數據庫存儲器75；提供12個存取數據庫端口的串行輸入/輸出電路76、77、78；和電源79。如圖所示，CPU70連接到19·2Kbps異步多點數據總線和2Mbps同步多點數據總線。
話音信號同時以模擬和數據的形式保持在該FEP中。靈巧公用電話將模擬手機信號翻譯成標準μ律64Kbps數字PCM，和將該標準μ律64Kbps數字PCM譯成模擬手機信號。(μ律是轉換話音為PCM的北美標準；α律是被使用在大多數其他地區的標準)編碼話音與一個16Kbps數字和控制信道(每個8Kbps)相結合，在電話和FEP之間提供全雙工話上數據傳輸。該FEP將恢復的話音和數據多路復用成內部話音和數據總線的一個所選時隙。在提供模擬中心局接口的實施例中，中心局接口電路42中的編譯碼器(編碼器/譯碼器)55(圖5)轉換ST—總線時隙數字信號成模擬信號，和將模擬信號轉換成ST—總線時隙數字信號。在提供數字中心局接口的實施例中，ST—總線話音總線連接到對標準T1格式編碼和譯碼的T1接口62(圖6)。在兩種實施例中(即提供模擬和數字中心局接口的實施例中)，對于任何所需時隙交換和分配，通過數字交換矩陣60確定數字話音路由。所述交換矩陣還提供了進入會議電話電話呼叫模塊(例如，DSP76(圖6))的話音總線，該會議電話電話呼叫模塊以單向或雙向將通知放置在話音上。
話音通知由四路通知器卡28(圖2)產生并經8條模擬總線在底板上分布。每個數字用戶線路接口模塊20、22、24將模擬話音總線轉換為ST—總線39(圖3)的PCM信道。這些信道中的每一個然后可以使用該模塊中的所有的用戶線路接口卡。需要通知的用戶線路接口電路連接到其上正放置有合適通知的模擬總線上。在目前的優選實施例中，模擬通知結構提供8條通知器信道，為72條線路服務。然而，這種比率可能引起延遲或表明與通知密度的應用不相適用，并可以按需要改進。也可以使用數字通知器。
為了合適、滑動的自由操作，在數字電路之間必須保持定時同步。電話；數字用戶線路接口電路30，32，34，36；交換矩陣60；和T1接口62構成了必須被相位和/或頻率鎖定的初級信號通路。三個數字用戶線路接口模塊20、22、24獨立地工作，不必彼此同步。它們僅通過同步和異步串行通信信道連接。
在提供數字中心局接口的實施例中，一個從來話T—跨距信號提取的1·544MHz時鐘為各個用戶線路接口電路30，32，34，36提供初級定時基準。為ST總線工作所需的2·048MHz時鐘和幀同步信號和為到達一特定電話的鏈路所需的4·096MHz和15·36MHz時鐘被全部鎖相到該初級1·544MHz信號。電話以從動方式工作，按鎖定到接收速率的速率發送數據。
在提供模擬中心局接口的實施例中，所述初級定時基準從一個機載自激晶體振蕩器(內側框69a)獲得，而所有其他定時信號都鎖定到該振蕩器。
除了告警卡29(圖2)以外，該系統中的每個電路卡包含一個機載DC—DC電源變換器，該變換器將一個DC電池的電壓變換成操作所述卡的模擬和數字電路所需的電壓。一個向用戶線路接口模塊20、22、24提供電源以使電話工作的升壓變換器被設置在所述告警卡上。在目前的優選實施例中，上述變換器產生一個具有適于為72個電話供電的電流的整流和保護輸出。該輸出通過底板向下被分配給所有的線路卡。
圖8A和8B是使用本發明的FEP的系統在執行一付費發送呼叫的工作流程圖。該流程圖表明了由主叫、公用電話(本例中為一個付費卡終端(CCT)、FEP、和中心局所執行的步驟。與這些部件的每個相應的符號被設置在該流程圖的頂部。操作程序從上到下以箭頭的方向進行。于是，第一步是主叫拿起CCT上的手機。該CCT確認手機已被拿起并與FEP形成環路。該FEP將該環路確認為一個呼叫的開始。同時，該CCT接收器被打開，發送器處于無聲狀態。然后，該CCT使用話上數據向該FEP發送摘機啟動電文(即，從電話到FEP表明該手機已摘機并將開始呼叫的數字消息)。所述FEP接收該數據并發送一撥號音返回的CCT。該撥號音向主叫證實與中心局的接續已經完成。然后，該CCT在一個相應的顯示器(未示出)上顯示消息“插入卡”。主叫按照指令插入他的卡，CCT讀取該卡上的數據。然后，該CCT向該FEP傳送卡中信息(包括關于該卡信息的數字消息，它們包括卡的序列號和卡上所剩的金額值)。所述傳送通過話上數據進行。該FEP接收話上數據通信，證實所述序列號，和使用話上數據發送卡有效電文(表示該卡已有效的數字消息)返回給該CCT。該CCT接收所述信息，然后顯示消息“請撥號”以及顯示指示卡上所剩金額的消息。這些通過主叫撥叫被叫號碼的第一位至最后位的數字來證實。該CCT存儲這些號碼并利用DTMF信號將其傳送到FEP。該FEP接收所撥的數字，并從存儲器中檢索呼叫定額信息。該呼叫定額電文(一個指示呼叫付費的數量的消息)通過話上數據傳送給該CCT。
現在參考圖8B，FEP然后向中心局傳送所有數字。中心局然后發送一個回鈴音(RBT)給始發呼叫電話。(RBT指示與被叫電話的接續有效而不是忙。如果該接續無效，將發送其它音諸如忙音或重排音。)此時，該CCT等待電池反相。(電池反相是模擬用戶線路和中繼線上使用的標準方法，指示該呼叫在遠端已被應答。地通常被連接到塞尖線，而電池(-48V)通常經合適的阻抗連接到塞環線。當該呼叫被應答時，塞尖線與電池連接，而塞環線連接到地。)然后，話音數據從中心局被送到FEP，該FEP執行導出應答監控/話音檢測。被叫用戶的話音被送到CCT和主叫用戶。同時，該CCT確認由FEP執行的電池反相，并打開其發送器，以允許主叫用戶與被叫用戶相互通話。與此同時，該CCT減小主叫付費或借款卡上所剩的金額(即，取決于所述呼叫定額信息)。卡上所剩金額被周期地由CCT顯示。最終，主叫掛機，CCT確認掛機并利用話上數據向該FEP發送掛機電文(指示該電話掛機的數字消息)。該CCT還向FEP發送出卡電文(指示該卡已被取出，并且金額量已從該卡中減去)。該FEP接收這些話上數據信號，并釋放與中心局的環路。該CCT將卡返回給主叫并釋放與FEP的環路。同時，該FEP記錄DCR/CDR(卡詳細記錄/詳細呼叫記錄，該記錄以后被送到管理系統。)并確認與該CCT構成的環路的釋放。此時，與發送付費呼叫有關的CCT、FEP、和中心局的操作序列結束。
以上對所述系統在執行一發送付費呼叫中的工作的描述是一個如何使用話上數據在CCT，FEP，和中心局之間進行信息通信的例子。本操作序列的其他步驟(例如，形成環路，經DTMF進行數字轉發，讀卡)對本領域的技術人員是公知的，因而在這里不作詳細解釋。
雖然在這里詳細地描述了本發明的一個目前優選實施例，但本發明決不限于所公開的特定實施例。例如，應答監控和呼叫付費功能能夠從普通的靈巧公用電話中去掉，并由FEP完成。因而，公用電話不必必須具有卡閱讀器。此外，公用電話可以由一個本地電源供電而不是FEP供電(雖然甚至當在過程中沒有呼叫時向公用電話提供電源是優選實施例的一個重要特性)。FEP的呼叫限制表和根據該呼叫限制表阻塞呼叫的處理電路也是重要的，但不是優選實施例的絕對必要特征。如上所述，該呼叫限制表可以包含規定要被阻塞的被叫號碼和/或要被阻塞的借款或現金卡號碼的數據。FEP的自動撥叫一預定號碼以響應一被接收的預定卡號碼的能力也是很有用的。例如，該特性可被用于允許一個維修技術人員用卡呼叫其家的辦公室，但不是其它號碼。在閱讀了本說明書之后，其它各種改變和改進對于本領域的技術人員是顯而易見的。因此，除非可能對它們進行特別地限制，所附權利要求的保護范圍不受上述特定解釋的限制。
權利要求
1.一種前端處理器，用于在電信系統中通過相應的二線塞尖/塞環線路將多個公用電話連接到一個中心局，包括(a)一個數字用戶線路接口模塊，操作連接所述公用電話和所述中心局，實現采用話上數據(DOV)與所述公用電話通信，所述DOV通信包括向和從所述公用電話發送和接收數據和話音信號，和從所述公用電話接收單音信號，所述DOV通信采用所述塞尖/塞環線路；(b)一個數據庫；和(c)一個控制處理器，操作連接所述數字用戶線路接口模塊和所述數據庫，所述控制處理器訪問所述數據庫以獲取呼叫定額數據并收集所述數據庫中存儲的每條用戶線路和每個呼叫數據。
2.根據權利要求1所述的前端處理器，進一步包括一個通知子系統，操作連接所述數字用戶線路接口模塊和所述控制處理器，所述通知子系統在所述控制處理器的控制下存儲向投幣電話發送的話音信息。
3.根據權利要求1所述的前端處理器，進一步包括用于從一個遠程地點訪問所述數據庫的裝置。
4.根據權利要求1所述的前端處理器，其中所述數字用戶線路接口模塊包括一個用戶線路接口，該用戶線路接口包括一個中心局接口，操作連接所述中心局的一條二線塞尖/塞環線路；一個用戶線路接口，操作連接到所述中心局接口和所述投幣電話的一個特定公用電話的一條二線塞尖/塞環用戶線路；和一個數字信號處理器，操作連接所述中心局接口和所述用戶線路接口，所述數字信號處理器包括用于實現單音解碼和單音產生以及經所述接口實現模擬中心局信令的裝置。
5.根據權利要求4所述的前端處理器，其中所述數字用戶線路接口模塊進一步包括一個模塊控制/T1接口，操作連接所述用戶線路接口和所述控制處理器，所述模塊控制/T1接口實現與所述中心局的T1數字通信。
6.根據權利要求4所述的前端處理器，其中所述中心局接口包括一個編譯碼器；一個混合電路，操作連接所述編譯碼器；一個DC信號檢測電路，操作連接所述混合電路；一個浪涌和電源交叉保護電路，操作連接所述DC信號檢測電路；和一個叉簧繼電器電路，從所述中心局操作連接所述浪涌和電源交叉保護電路和一條二線塞尖/塞環線路。
7.根據權利要求4所述的前端處理器，其中所述用戶線路接口包括一個數據/話音接口電路；一個混合電路，操作連接所述數據/話音接口電路；一個電池饋電電路，操作連接所述混合電路；一個浪涌和電源交叉保護電路，操作連接所述電池饋電電路；和一個反相/檢測繼電器，操作連接所述浪涌和電源交叉保護電路和一個公用電話的一條二線塞尖/塞環線路。
8.根據權利要求5所述的前端處理器，其中所述模塊控制/T1接口包括一個微處理器，一個數字交換矩陣，操作連接所述微處理器；一組數據信道控制器，操作連接所述交換矩陣并控制數據流到所述用戶線路接口；一個T1跨距接口，操作連接所述數字交換矩陣和所述中心局；單音解碼器，操作連接所述微處理器和所述數字交換矩陣；和一個會議電話橋路，操作連接所述微處理器和所述數字交換矩陣。
9.根據權利要求1所述的前端處理器，其中所述控制處理器進一步包括一個中央處理器；一個時鐘，操作連接所述中央處理器；程序、數據和數據庫存儲器，操作連接所述中央處理器；和串行輸入/輸出電路，向所述數據庫存儲器提供訪問端口。
10.根據權利要求1所述的前端處理器，進一步包括一個通知子系統，操作連接所述數字用戶線路接口模塊和所述控制處理器，所述通知子系統在所述控制處理器的控制下存儲發送到所述公用電話的話音；和用于從一遠端地點訪問所述數據庫的裝置；其中所述數字用戶線路接口模塊包括(1)一個用戶線路接口，包括一個中心局接口，操作連接所述中心局的一條二線塞尖/塞環線路；一個用戶線路接口，操作連接到所述中心局接口和所述公用電話中一個特定公用電話的一條二線塞尖/塞環線路；和一個數字信號處理器，操作連接所述中心局接口和所述用戶線路接口，所述數字信號處理器包括用于實現單音解碼和單音產生以及經所述接口實現模擬中心局信令的裝置；和(2)一個模塊控制/T1接口，操作連接所述用戶線路接口和所述控制處理器，所述模塊控制/T1接口實現與所述中心局的T1數字通信；其中所述中心局接口包括一個編譯碼器；一個混合電路，操作連接所述編譯碼器；一個DC信號檢測電路，操作連接所述混合電路；一個浪涌和電源交叉保護電路，操作連接所述DC信號檢測電路；和一個叉簧繼電器電路，從所述中心局操作連接所述浪涌和電源交叉保護電路和一條二線塞尖/塞環線路；其中所述用戶線路接口包括一個數據/話音接口電路；一個混合電路，操作連接所述數據/話音接口電路；一個電池饋電電路，操作連接所述混合電路；一個浪涌和電源交叉保護電路，操作連接所述電池饋電電路；和一個反相/檢測繼電器，操作連接所述浪涌和電源交叉保護電路和一個公用電話的一條二線塞尖/塞環線路；其中所述模塊控制/T1接口包括一個微處理器，一個數字交換矩陣，操作連接所述微處理器；一組數據信道控制器，操作連接所述交換矩陣并控制數據流到所述用戶線路接口；一個T1跨距接口，操作連接所述數字交換矩陣和所述中心局；單音解碼器，操作連接所述微處理器和所述數字交換矩陣；和一個會議電話橋路，操作連接所述微處理器和所述數字交換矩陣；其中所述控制處理器進一步包括一個中央處理器；一個時鐘，操作連接所述中央處理器；程序、數據和數據庫存儲器，操作連接所述中央處理器；和串行輸入/輸出電路，向所述數據庫存儲器提供訪問端口。
11.根據權利要求1所述的前端處理器，進一步包括在進程中有一個呼叫時和在進程中無呼叫時向所述公用電話提供電能的裝置。
12.根據權利要求1所述的前端處理器，進一步包括在所述二線塞尖/塞環線路上向所述公用電話裝載軟件的裝置。從而修改所述公用電話的特性和參數。
13.根據權利要求1所述的前端處理器，進一步包括用于存儲呼叫限制表的裝置和根據所述呼叫限制表阻塞呼叫的裝置。
14.根據權利要求13所述的前端處理器，其中所述呼叫限制表包含給定的某些撥號號碼被阻塞的呼叫的數據。
15.根據權利要求13所述的前端處理器，其中所述呼叫限制表包含給定的某些借款或現金卡號碼數據，與這些號碼有關的呼叫被阻塞。
16.根據權利要求1所述的前端處理器，進一步包括用于存儲規定卡號碼的裝置和根據從公用電話接收的數據自動對規定的電話號碼進行撥號的裝置，其中所接收的數據表示帶有所述規定卡號碼的收費或借款或現金卡已被用來啟動呼叫。
17.根據權利要求1所述的前端處理器，進一步包括根據從公用電話接收的數據自動對規定的電話號碼進行撥號的裝置，所接收的數據表示發話人已在公用電話上按下或操縱了一個預定鍵。
18.一種前端處理器，用于在電信系統中通過相應的二線塞尖/塞環線路將多個公用電話連接一個中心局，包括一個數字用戶線路接口模塊，操作連接所述公用電話和所述中心局，實現采用話上數據(DOV)與所述公用電話通信，所述DOV通信包括向和從所述公用電話發送和接收數據和話音信號，和從所述公用電話接收單音信號，所述DOV通信采用所述塞尖/塞環線路；其中所述數字用戶線路接口模塊包括一個中心局接口，操作連接所述中心局的一條二線塞尖/塞環線路；一個用戶線路電路接口，操作連接所述中心局接口和一個所述公用電話的一條二線塞尖/塞環線路；一個數字信號處理器，操作連接所述中心局接口和所述用戶線路電路接口，所述數字信號處理器包括用于實現單音解碼和單音產生以及經所述接口實現模擬中心局信令的裝置；一個模塊控制/T1接口，操作連接所述控制處理器和所述中心局接口，所述模塊控制/T1接口實現與所述中心局的T1數字通信。
19.一種前端處理器，用于在電信系統中通過相應的二線塞尖/塞環線路將多個公用電話連接一個中心局，包括一個數字用戶線路接口模塊，操作連接所述公用電話和所述中心局，實現采用話上數據(DOV)與所述公用電話通信，所述DOV通信包括向和從所述公用電話發送和接收數據和話音信號，和從所述公用電話接收單音信號，所述DOV通信采用所述塞尖/塞環線路；其中所述數字用戶線路接口模塊包括一個中心局接口，操作連接所述中心局的一條二線塞尖/塞環線路，所述中心局接口包括一個編譯碼器；一個混合電路，操作連接所述編譯碼器；一個DC信號檢測電路，操作連接所述混合電路；一個浪涌和電源交叉保護電路，操作連接所述DC信號檢測電路；和一個叉簧繼電器電路，從所述中心局操作連接所述浪涌和電源交叉保護電路和一條二線塞尖/塞環線路；一個用戶線路電路接口，操作連接所述中心局接口和一個所述公用電話的一條二線塞尖/塞環線路；一個數字信號處理器，操作連接所述中心局接口和所述用戶線路電路接口，所述數字信號處理器包括用于實現單音解碼和單音產生以及經所述接口實現模擬中心局信令的裝置。
20.一種前端處理器，用于在電信系統中通過相應的二線塞尖/塞環線路將多個公用電話連接一個中心局，包括一個數字用戶線路接口模塊，操作連接所述公用電話和所述中心局，實現采用話上數據(DOV)與所述公用電話通信，所述DOV通信包括向和從所述公用電話發送和接收數據和話音信號，和從所述公用電話接收單音信號，所述DOV通信采用所述塞尖/塞環線路；其中所述數字用戶線路接口模塊包括一個中心局接口，操作連接所述中心局的一條二線塞尖/塞環線路；一個用戶線路電路接口，操作連接所述中心局接口和一個所述公用電話的一條二線塞尖/塞環線路，所述用戶線路電路接口包括一個數據/話音接口電路；一個混合電路，操作連接所述數據/話音接口電路；一個電池饋電電路，操作連接所述混合電路；一個浪涌和電源交叉保護電路，操作連接所述電池饋電電路；和一個反相/檢測繼電器，操作連接所述浪涌和電源交叉保護電路和一個公用電話的一條二線塞尖/塞環線路；和一個數字信號處理器，操作連接所述中心局接口和所述用戶線路電路接口，所述數字信號處理器包括用于實現單音解碼和單音產生以及經所述接口實現模擬中心局信令的裝置。
21.一種前端處理器，用于在電信系統中通過相應的二線塞尖/塞環線路將多個公用電話連接一個中心局，包括一個數字用戶線路接口模塊，操作連接所述公用電話和所述中心局，實現采用話上數據(DOV)與所述公用電話通信，所述DOV通信包括向和從所述公用電話發送和接收數據和話音信號，和從所述公用電話接收單音信號，所述DOV通信采用所述塞尖/塞環線路；其中所述數字用戶線路接口模塊包括一個中心局接口，操作連接所述中心局的一條二線塞尖/塞環線路；一個用戶線路電路接口，操作連接所述中心局接口和一個所述公用電話的一條二線塞尖/塞環線路；一個數字信號處理器，操作連接所述中心局接口和所述用戶線路電路接口，所述數字信號處理器包括用于實現單音解碼和單音產生以及經所述接口實現模擬中心局信令的裝置；一個模塊控制/T1接口，操作連接所述控制處理器和所述中心局接口，所述模塊控制/T1接口實現與所述中心局的T1數字通信并且包括一個微處理器，一個數字交換矩陣，操作連接所述微處理器；一組數據信道控制器，操作連接所述交換矩陣并控制數據流到所述用戶線路接口；一個T1跨距接口，操作連接所述數字交換矩陣和所述中心局；單音解碼器，操作連接所述微處理器和所述數字交換矩陣；和一個會議電話橋路，操作連接所述微處理器和所述數字交換矩陣。
全文摘要
一種前端處理器(FEP)，進行在線呼叫處理并在普通投幣電話用戶線路上提供增強的公用電話服務。該系統包括靈巧電話，一個FEP(或多個FEP)(12)，一個中心局(14)，和一個維護/管理系統(16)。FEP可以根據具體的應用篩選或限制呼叫，提供增強型服務或在現金/借款卡系統中執行呼叫定額功能。FEP采用模擬或數字技術與中心局通信，FEP中的數字用戶線路接口模塊(20，22，24)提供二線線路，傳送全部雙工話音和數據以及電能向電池充電和操作公用電話中的電路。
文檔編號H04M3/487GK1126533SQ94192695
公開日1996年7月10日 申請日期1994年7月6日 優先權日1993年7月6日
發明者史蒂芬M·菲勒布朗, 西馬克·貝塔, 米歇爾S·杰吉, 馬丁L·克諾得三世, 羅納德B·魯濱遜, 杰夫里R·賽格, 吉村勝美, 角川啟一, 鈴木順夫, 枝茂弘 申請人:賽恩思動力學公司, 株式會社田村電機制作所