专利名称：局域网数字电话交换系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种电通信技术，更确切地说是涉及一种以电话交换功能为特征的计算机网络系统。
传统的电话交换系统主要由电话交换机、电话机与传输线路连接组成，电话交换机使任一电话用户与所要的另一电话用户间建立起连接关系并互相交换信息。用模拟语音信号进行交流、通话。用户电话交换机连接各分机电话用户并通过中继线与公共电话交换网连接。
现有的局域网，如企业、大楼等的内部智能网，是由数字线路(一般为光缆或电缆)及连接在该数字线路上的若干终端(计算机)组成的电脑数据网络，各网络终端通过数字线路传递数字信号。进行信息交流及资源共享。
随着计算机技术及通信技术的飞速发展及人们对利用现代化技术指导生产、科研、商务、管理等的渴望，越来越多的企业、事业、大楼内建设了智能布线系统，即同时布设有两套互相独立、各司其职的电话交换网和内部电脑数据网，电话线与光缆或电缆并存，使内部的信息网络复杂化，还增加了网络的建设费用及维护、运行、管理成本。
本发明的目的是设计一种局域网数字电话交换系统，通过将电话交换技术应用于计算机网络中，或者说将电话交换网和内部电脑数据网合二而一，而形成一种以一个内部电脑数据网却同时具备电话交换功能的新型的局域网数字电话交换系统。
本发明的目的是这样实现的一种局域网数字电话交换系统，包括电话交换机、用户电话机和传输线路，其特征在于所述的用户电话机是数字电话分机；所述的传输线路是计算机网络数据线；所述的电话交换机是由电子计算机、网卡和电话语音卡连接构成的服务器，电话语音卡及网卡分别与电子计算机的总线连接，所述的网卡还与计算机网络数据线连接，所述的电话语音卡还与公共电话网连接，所述的数字电话分机连接在计算机网络数据线上。
所述的计算机网络数据线包括含有NT网、NOVEL网的计算机专用或通用数字网络线。
所述的服务器有二个或二个以上，二个或二个以上的服务器分别连接公共电话网，二个或二个以上的服务器通过包括Internet、卫星光纤的数字媒体互相连接。
所述的数字电话分机是包含有专用软件的多媒体计算机，由中央处理单元和与中央处理单元连接的网卡、声卡和与声卡连接的送、受话器组成，所述的网卡连接所述的网络数据线。
所述的数字电话分机是加装有专用数字电话卡和软件的计算机，专用数字电话卡插置在计算机的扩展槽中并连接送、受话器，还包括有网卡，连接计算机与所述的网络数据线。
所述的数字电话分机由普通电话机和一连接装置组成，该连接装置包括有中央处理器、只读存储器、随机存取存储器、模/数转换器、数/模转换器、输入/输出接口控制器、网络接口和话音/双音频信号处理器；所述的只读存储器、随机存取存储器及输入/输出接口控制器分别与中央处理器连接，所述的网络接口与输入/输出接口控制器连接并与所述的网络数据线连接，所述的输入/输出接口分别连接模/数转换器、数/模转换器及话音/双音频信号处理器，所述的话音/双音频信号处理器连接普通电话机。
所述的数字电话分机是专用数字电话机，包括中央处理器、只读存储器、随机存取存储器、输入/输出接口控制器、键盘、模/数转换器、数/模转换器和网络接口，所述的只读存储器、随机存取存储器及输入/输出接口控制器分别连接中央处理器，所述的键盘、模/数转换器、数/模转换器及网络接口分别连接输入/输出接口控制器，所述的网络接口与所述的网络数据线连接。
本发明的局域网数字电话交换系统，包括有外部向内部呼叫模式、内部向外部呼叫模式和内部向内部呼叫模式，其特征在于为每一数字电话分机设置一网址，并建立起具有分机电话号与其网址间对应关系的网址数据库；以由电子计算机、电话语音卡和网卡连接组成的服务器作为网桥，使公共电话交换网与各数字分机电话机间建立起电脑数字网络，利用电脑数字网络技术识别、转发双音多频/脉冲信号建立主、被叫电话用户的连接关系和通过数模、模数转换进行主、被叫双向语音传输。
所述的外部向内部呼叫模式进一步包括所述的服务器在收到公共电话网呼叫时提供对话环境，先取得目的数字分机电话资料，再通过查询网址数据库找到目的数字分机电话网址，并呼叫目的数字分机电话，建立起与公共电话网间的连接。
所述的内部向外部呼叫模式进一步包括所述的服务器在收到内部数字分机电话对外部电话的呼叫信号时，由服务器将数字呼叫信号向外进行双音多频信号的转发，建立起与公共电话网间的连接。
所述的内部向内部呼叫模式进一步包括在服务器收到某一数字分机电话A呼叫另一数字分机电话B的数字呼叫信号时，查询网址数据库找到目的数字分机电话B的网址，并通过该网址对目的数字分机电话B进行呼叫，建立起数字分机电话A与数字分机电话B间的连接。
所述的网址数据库建立在所述服务器的内部或服务器外部的其它网络设备中。
本发明将计算机局域网中的各数字分机电话(终端)通过服务器(用户小交换机)进行连接，各局域网通过服务器进行连接，从而形成扩大化的局域网，该局域网除了具有计算机网络的功能外还具备强于电话交换系统的功能。服务器给每个数字分机电话分配一个网络地址，通过查找网络地址实现各数字分机电话间的连接。数字分机电话将包含有拨号信息的数据包送至服务器，服务器解包后取出拨号信息，再通过双音频发生器将拨号信号送到公共电话网上拨通电话，完成由内线向外线拨打电话的过程。当服务器收到来自公共电话网的双音频拨号信号时，由服务器提供对话环境并取得目的分机的资料，从数据库中检索出数字电话分机的网络地址，从而实现由外线向内线拨打电话的过程。
本发明的局域网数字电话交换系统与传统的电话交换系统比较具有以下特点a.传统电话交换系统的分机数目因受其容量限制，因此是固定的，而本发明的局域网数字电话交换系统，因内部通讯资源庞大，从理论上说，可管理的分机数目是不受限制的；b.传统电话交换系统的中继线是固定的，而本发明的局域网数字电话交换系统，有充分的扩展空间，且其成本远远低于传统电话交换机；c.传统电话交换系统在扩容时，需从交换机开始拉线，而本发明的局域网数字电话交换系统则可从任何网络结点处引线；d.传统电话交换系统是以时分、空分技术进行通讯的，普通电话线的带宽仅为64K，而本发明的局域网数字电话交换系统是利用电脑网络的高速宽带数据通讯能力进行通讯的，带宽可达到100M，在音频信号转换成数字信号并经过压缩后，单路通话的带宽远小于64K，因此单路通话仅需不超过10Kbit/s的数据流；e.传统电话交换机使用模拟语音信号进行交流，本发明的局域网数字电话交换系统在与公共电话网连接后，是将模拟信号转换成数字信号，然后在局域网数字电话交换系统中传输；f.本发明的局域网数字电话交换系统比传统电话交换系统具有更强大的扩展功能，能以较低的成本实现传统电话交换机需用较高成本才能实现的功能，如用传统电话交换机的模拟方式实现可视电话及可视电话会议时，图像品质低、实现成本高，而用局域网数字电话交换系统的电脑数字网络通讯能力实现可视电话及可视电话会议时，所需成本大大降低，且图像品质好，另外，语音信箱的设置还大大方便了内部移机，更符合流动办公的要求；g.本发明的局域网数字电话交换系统能以非常简捷的方式完成计费、统计、管理等功能，并能更方便地溶于现代计算机管理模式中。
本发明将计算机网络技术应用于电话交换网，使两者合二为一，从而形成一种采用计算机网络技术的数字电话交换系统，可大大降低电话交换网的设备成本及维护、运行成本，并且提供了更广泛的功能，同时还大大简化了企业、事业、大楼等的内部智能信息网络结构，为电话进入信息高速公路建立了先行基础。
下面结合实施例及附图进一步说明本发明的技术。
图1是局域网数字电话交换系统结构示意2是图1中数字电话分机的第一种实施例结构示意3是图1中数字电话分机的第二种实施例结构示意4是图1中数字电话分机的第三种实施例结构示意5是图1中数字电话分机的第四种实施例结构示意6是局域网数字电话交换系统主控模块S1结构及流程关系示意7是图6中自动摘机模块S2工作流程8是图6中被叫分机资料取得模块S3工作流程9是图6中被叫分机名与目的网址查询模块S4工作流程10是图6中被叫分机呼叫模块S5工作流程11是图6中被叫分机状态反馈模块S6工作流程12是图6中外线资源查询模块S7工作流程13是图6中外线拨号模块S8工作流程14是图6中内/外线连通模块S9工作流程15是图6中内线拨号接收模块S10工作流程16是图6中内/内线连通模块S11工作流程17是图6中挂机模块S12工作流程18是本发明局域网数字电话交换系统的网址数据库结构示意图参见图1，本发明局域网数字电话交换系统由服务器11、网络线12和多个数字电话分机13连接组成，并与公共电话网14连接。服务器11包括电子计算机111、总线112和与总线112连接的电话语音卡113(如168声讯台所使用的语音卡)及网卡114。电子计算机111由CPU中央处理器U1、随机存取存储器U2、只读存储器U3和总线控制器U4连接构成。网卡114用于连接电脑网络，通过网络线12连接各数字电话分机13(分机A、分机B……)。电话语音卡113则用于提供语言环境及与公共电话网14的连接。电话语音卡113包括有A/D模数转换器U5、D/A数模转换器U6、公共电话状态识别器U7、双音多频DTMF/脉冲信号识别器U8和双音多频DTMF/脉冲信号发生器U9。服务器11在实施时，其硬件部分只需在普通电脑中插置电话语音卡及网卡即可实现。
参见图2，是本发明系统中数字电话分机13的第一种实施结构，是一种包含专用软件的多媒体计算机，由电脑21、网络接口22、声卡23和送、受话器24(听筒及话筒)组成，网络接口22连接网络线12。
参见图3，是本发明系统中数字电话分机13的第二种实施结构，是一种加装专用数字电话卡和软件的计算机，由电脑31(可利用已有的电脑)、网络接口32、数字电话卡33和送受话器34(听筒及话筒)组成，网络接口32连接网络线12，数字电话卡33实质上是一数模(A/D、D/A)转换器，插置在电脑31的扩展槽中，电脑31可用于控制、压缩数据。
参见图4，是本发明系统中数字电话分机13的第三种实施结构，是一种在现有的普通电话机41上加装专用设备42的结构，专用设备42由CPU中央处理器421、只读存储器422、随机存取存储器423(单片机)、I/O(输入/输出)接口控制器424、数模(A/D、D/A)转换器425、话音、双音多频、脉冲信号处理器426、电源427和网络接口428连接组成。网络接口428连接网络线12，信号处理器426连接普通电话机41，电源427为专用设备42提供直流供电。
参见图5，是本发明系统中数字电话分机13的第四种实施结构，是一种独立的、专用的数字电话分机，由CPU中央处理器51、只读存储器52、随机存取存储器53(单片机)、I/O(输入/输出)接口控制器54、数模(A/D、D/A)转换器55、键盘56、网络接口57和送受话器(听筒及话筒)58连接组成。网络接口57连接网络线12。
数字电话分机通过服务器接收网络呼叫信号，由CPU检测分机状态，若忙则向网络发出忙信号，若闲则发出振铃信号，同时向网络送等待信号；数字电话分机摘机后向网络送摘机信号；数字电话分机接收到网络的连通信号后，通过数模(A/D、D/A)转换器将网络的数字信号转换成语音信号，和将数字电话分机的语音信号转换成数字信号，实现通话；数字电话分机在挂机或接收到网络挂机信号后，由CPU向网络送挂机信号，结束通话。
参见图6，图中示出局域网数字电话交换系统主控模块S1结构及流程关系，主控模块S1用于管理其它模块，完成内/外线之间的数字信号交换。其它模块包括自动摘机模块S2(详见图7)、被叫分机资料取得模块S3(详见图8)、被叫分机名与目的网址查询模块S4(详见图9)、被叫分机呼叫模块S5(详见图10)、被叫分机状态反馈模块S6(详见图11)、外线资源查询模块S7(详见图12)、外线拨号模块S8(详见图13)、内/外线连通模块S9(详见图14)、内线拨号接收模块S10(详见图15)、内/内线连通模块S11(详见图16)，和挂机模块S12(详见图17)。
自动摘机模块S2在外线有呼叫信号进入服务器时，控制公共电话状态识别器U7摘机并保持。被叫分机资料取得模块S3在服务器收到外线拨入的分机号(如DTMF或脉冲信号)后，控制DTMF/脉冲信号识别器U8接收并识别该信号。被叫分机名与目的网址查询模块S4在服务器收到外线拨入的分机号后，查询分机名与目的网址数据库(数据库结构如图18所示，为分机号与网址间建立起唯一的对应关系)，获得目的网址。被叫分机呼叫模块S5在收到目的网址后，将呼叫信号送给相应的分机。被叫分机状态反馈模块S6用于检测被叫分机状态，并分析该状态，以便作出相应的处理。外线资源查询模块S7用于查询外线的忙闲状态。外线拨号模块S8用于转发分机所发的外线信号为外线的DTMF信号。内/外线连通模块S9为内/外线通话建立通道。内线拨号接收模块S10用于获得内线拨号信号。内/内线连通模块S11为内线分机间的互相通话建立通道。挂机模块S12在完成通话后用于释放资源并填写记录。
下面结合本发明系统的三种工作模式并参照附图1来进一步说明附图6至附图18。图中X1表示外线振铃信号，X2表示被叫电话双音频信号，X3表示被叫电话数字信号，X4表示被叫分机网址信号，X5表示数字语音信号，X6表示模拟语音信号，X7表示被叫分机呼叫信号，X8表示内部分机状态反馈信号，X9表示内部分机摘机信号，X10表示内部分机挂机信号，X11表示外线挂机信号，X12表示外线资源状态信号，X13表示内部分机通话允许信号，X14表示外线资源反馈信号，X15表示外线振铃信号，X16表示外线呼叫信号，X17表示摘机信号。
外部向内部呼叫模式包括以下步骤a.当服务器电话语音卡上的公共电话状态识别器U7从外线接收到外部的振铃信号时，向服务器的电子计算机发出外线呼叫信号，电子计算机收到该信号后，在图6所示的S1主控模块控制下启动电子计算机开始工作；b.由图6、图7所示的S2自动摘机模块向公共电话状态识别器U7发出软件摘机信号，随后电子计算机进入图6、图8所示的S3被叫分机资料取得模块，由服务器电话语音卡上的数模转换器U6将电脑话务员的提示数字语音信号转换成模拟语音信号并发向公共电话网；c.由服务器电话语音卡上的双音多频/脉冲信号识别器U8将来自公共电话网的被叫分机双音多频/脉冲信号转换成被叫分机数字信号，S3模块接收到该被叫分机数字信号后，将其传递给图6、图9所示的S4被叫分机名与目的网址查询模块；d.S4模块通过查询图18所示的网址数据库，将被叫分机数字信号转译成被叫分机网址信号并传输给图6、图10所示的被叫分机呼叫模块S5，S5模块通过服务器的网卡U10和网络数据线12，向被叫分机发出被叫分机呼叫信号；e.由图6、图11所示的被叫分机状态反馈模块S6接收被叫分机的内部分机状态反馈信号，即忙音或等待信号，S6模块根据接收到的信号状态并通过模数转换器U6向公共电话网反馈分机状态并等待分机摘机，完成呼叫工作；f.当分机提机后则进入外部与内部的通话状态，服务器在主控模块S1的控制下，启动图6、图14的内/外线模块S9工作，由A/D转换器U5将来自公共电话网的模拟语音信号转换为数字语音信号，再由电子计算机将该数字语音信号通过网卡U10及网络数据线12传给被叫数字电话分机，完成从外至内的语音传输，而被叫数字电话分机发出的数字语音信号通过网卡U10及网络数据线12传输给S9模块，S9模块收到该数字语音信号后再将其通过服务器上电话语音卡的D/A数模转换器U6转换成模拟语音信号，经公共电话网传给外部主叫方，完成从内至外的语音传输。当通话完毕后则进入图6、图17所示的S12挂机模块。
内部向外部呼叫模式包括以下步骤a.服务器上的网卡U10接收到来自内部主叫数字电话分机的被叫电话数字信号后，则服务器在图6、图12所示的主控模块S1的控制下进入外线资源查询模块S7；
b.S7从公共电话状态识别器U7处获得外线资源状态信号，若外线已无资源，则通过网卡U10向主叫分机发出忙音信号，否则，将被叫电话数字信号传输给如图6、图13所示的外线拨号模块S8；c.S8模块将被叫电话数字信号通过双音多频/脉冲信号发生器U9向公共电话网拨号，并直接进入图6、图14所示的内/外线连通模块S9工作；d.S9模块将来自公共电话网被叫的模拟语音信号通过模数转换器U5转换成数字语音信号，由服务器的电子计算机通过网卡U10及网络数据线12传给主叫数字电话分机，完成从外至内的语音传输，而主叫数字电话分机发出的数字语音信号通过网卡U10及网络数据线12传输给服务器的电子计算机，再由电子计算机将其通过服务器上电话语音卡的数模转换器U6转换成模拟语音信号经公共电话网传给外部被叫方，完成从内至外的语音传输。上述步骤实现内部向外部的呼叫及通话，当通话完毕后则进入图6、图17所示的挂机模块S12。
内部向内部呼叫模式包括以下步骤a.服务器上的网卡U10接收到来自主叫数字电话分机的呼叫信号后，如图6、图15所示，服务器在主控模块S1控制下进入如图6、图9所示的被叫分机名与目的网址查询模块S4工作；b.S4模块通过查询网址数据库，将被叫内部数字分机信号转换成内部分机网址信号，并传输给图6、图10所示的被叫分机呼叫模块S5；c.S5模块通过服务器的网卡U10和网络数据线12向被叫数字电话分机发出被叫分机呼叫信号，被叫分机反馈分机状态信号忙音或等待，当模块S6接收到该状态信号后通过网卡U10向主叫分机发出分机状态反馈信号，完成分机与分机的呼叫工作；d.在被叫数字电话分机摘机后，服务器在S1主控模块控制下，进入如图16所示的S11内/内线连通模块进行工作，S11通过网卡U10向两分机发出内部分机通话允许信号，两分机在接到该允许信号后通过网络直接通话，完成内部分机互相通话，通话完毕后进入挂机模块。
本发明通过在通用或专用计算机上增设相关装置再连接公共电话网及数字网，可将公共电话网的模拟信号转换成数字信号，可根据不同情况进行压缩后再通过各种计算机网络模式与任一数字电话分机间通讯，实现交换功能，相关装置可包括电话语音卡、MODEN卡、X.25卡、远程通讯卡、资源扩充卡及专用软件等。其网络传输系统可以是各种计算机使用的通用或专用数字网络，如NT网、NOVEL网等。
以上实施例所涉及的是以一个服务器作为用户电话小交换机使用的情况，而实际系统可以存在两个或两个以上的服务器，各服务器除连接公共电话网外，还可通过各种数字媒体如Internet、卫星光纤等互相连接，不同服务器下的数字电话分机可通过两服务器间的通讯进行通话，服务器还可支持异地电话内部通话。而所涉及的网址数据库可设置在服务器内部，也可设置在通过总线与服务器连接的其它网络设备中。
本发明还可很方便地实现其它功能，包括程控电话交换机的所有基本功能、管理功能及一些独特的功能。
利用本发明的原理也一样可以实现以局用交换机为核心的电话交换系统。
权利要求
1.一种局域网数字电话交换系统，包括电话交换机、用户电话机和传输线路，其特征在于所述的用户电话机是数字电话分机；所述的传输线路是计算机网络数据线；所述的电话交换机是由电子计算机、网卡和电话语音卡连接构成的服务器，电话语音卡及网卡分别与电子计算机的总线连接，所述的网卡还与计算机网络数据线连接，所述的电话语音卡还与公共电话网连接，所述的数字电话分机连接在计算机网络数据线上。
2.根据权利要求1所述的局域网数字电话交换系统，其特征在于所述的计算机网络数据线包括含有NT网、NOVEL网的计算机专用或通用数字网络线。
3.根据权利要求1所述的局域网数字电话交换系统，其特征在于所述的服务器有二个或二个以上，二个或二个以上的服务器分别连接公共电话网，二个或二个以上的服务器通过包括Internet、卫星光纤的数字媒体互相连接。
4.根据权利要求1所述的局域网数字电话交换系统，其特征在于所述的数字电话分机是包含有专用软件的多媒体计算机，由中央处理单元和与中央处理单元连接的网卡、声卡和与声卡连接的送、受话器组成，所述的网卡连接所述的网络数据线。
5.根据权利要求1所述的局域网数字电话交换系统，其特征在于所述的数字电话分机是加装有专用数字电话卡和软件的计算机，专用数字电话卡插置在计算机的扩展槽中并连接送、受话器，还包括有网卡，连接计算机与所述的网络数据线。
6.根据权利要求1所述的局域网数字电话交换系统，其特征在于所述的数字电话分机由普通电话机和一连接装置组成，该连接装置包括有中央处理器、只读存储器、随机存取存储器、模/数转换器、数/模转换器、输入/输出接口控制器、网络接口和话音/双音频信号处理器；所述的只读存储器、随机存取存储器及输入/输出接口控制器分别与中央处理器连接，所述的网络接口与输入/输出接口控制器连接并与所述的网络数据线连接，所述的输入/输出接口分别连接模/数转换器、数/模转换器及话音/双音频信号处理器，所述的话音/双音频信号处理器连接普通电话机。
7.根据权利要求1所述的局域网数字电话交换系统，其特征在于所述的数字电话分机是专用数字电话机，包括中央处理器、只读存储器、随机存取存储器、输入/输出接口控制器、键盘、模/数转换器、数/模转换器和网络接口，所述的只读存储器、随机存取存储器及输入/输出接口控制器分别连接中央处理器，所述的键盘、模/数转换器、数/模转换器及网络接口分别连接输入/输出接口控制器，所述的网络接口与所述的网络数据线连接。
8.一种局域网数字电话交换系统，包括有外部向内部呼叫模式、内部向外部呼叫模式和内部向内部呼叫模式，其特征在于为每一数字电话分机设置一网址，并建立起具有分机电话号与其网址间对应关系的网址数据库；以由电子计算机、电话语音卡和网卡连接组成的服务器作为网桥，使公共电话交换网与各数字分机电话机间建立起电脑数字网络，利用电脑数字网络技术识别、转发双音多频/脉冲信号建立主、被叫电话用户的连接关系和通过数模、模数转换进行主、被叫双向语音传输。
9.根据权利要求8所述的局域网数字电话交换系统，其特征在于所述的外部向内部呼叫模式进一步包括所述的服务器在收到公共电话网呼叫时提供对话环境，先取得目的数字分机电话资料，再通过查询网址数据库找到目的数字分机电话网址，并呼叫目的数字分机电话，建立起与公共电话网间的连接。
10.根据权利要求8所述的局域网数字电话交换系统，其特征在于所述的内部向外部呼叫模式进一步包括所述的服务器在收到内部数字分机电话对外部电话的呼叫信号时，由服务器将数字呼叫信号向外进行双音多频信号的转发，建立起与公共电话网间的连接。
11.根据权利要求8所述的局域网数字电话交换系统，其特征在于所述的内部向内部呼叫模式进一步包括在服务器收到某一数字分机电话A呼叫另一数字分机电话B的数字呼叫信号时，查询网址数据库找到目的数字分机电话B的网址，并通过该网址对目的数字分机电话B进行呼叫，建立起数字分机电话A与数字分机电话B间的连接。
12.根据权利要求8所述的局域网数字电话交换系统，其特征在于所述的网址数据库建立在所述服务器的内部或服务器外部的其它网络设备中。
全文摘要
本发明涉及一种局域网数字电话交换系统,包括由电子计算机、网卡和电话语音卡连接构成的服务器(电话交换机)、数字电话分机和连接服务器与各数字电话分机的网络数据线(传输线路)。服务器与公共电话网连接。服务器为每一分机设置一网址,并为分机电话号与网址间对应关系建立网址数据库;系统以服务器为网桥,使公共电话网与各数字分机电话机间建立起电脑数字网络,利用电脑数字网络技术识别、转发双音多频信号建立主、被叫电话用户的连接关系和通过数模、模数转换进行主、被叫双向语音传输。
文档编号H04L12/42GK1260657SQ99100139
公开日2000年7月19日 申请日期1999年1月11日 优先权日1999年1月11日
发明者叶文宇, 沈宁, 林松, 冯晖 申请人:浙江铱星科技开发有限公司