一般而言，本发明涉及通信系统和方法，具体而言，涉及给电话 系统中特定的电话组提供寻呼特征的方法和系统。

                        发明背景

当今市场上有多种多路电话系统。一种多路系统称作“键控电话 系统”。这种系统有多个称作“键控电话”的电话，每个电话由通信 介质连到一个称作“键控服务单元(KSU)”的中心控制箱。

键控电话系统有一些潜在问题。一个问题涉及把系统中的每个电 话连到中心控制箱所需的连线。另一个问题是由于大部分智能被放在 中心控制箱中，所以在系统中存在一个单一故障点。

有鉴于上述各情况的出现，本发明在于提供一种在多线路电话系 统中对特定的电话组提供寻呼特征的方法和系统。在一个实施例中， 描述了一种方法，该方法用于在具有多个电话的无KSU电话系统中一 组选定的电话中提供单向通信，该方法包括步骤：

将组号分配给所述多个电话中的每一个；

从所述多个电话中选出的一个寻呼电话上选出一个组号；

通过所述电话系统的话音信道对具有所述选定的组号的一组电 话自动地建立起单向话音通信。

                       附图简述

图1显示本发明一个实施例的系统结构体系。

图2是根据本发明一个实施例构成的电话的框图。

图3A和3B分别显示系统话音和数据通信信道的特点。

图4显示本发明的实施例中使用的一种协议的各种结构和持续时 间。

图5显示根据本发明实施例的协议的命令表。

图6是初始化和同步化过程的流程图。

图7示出呼叫者标识(id)信息数据包。

图8是根据本发明调节时隙的示例流程图。

图9是话路安全特性的实现示意图。

图10A和10B以例说明根据本发明的原理实现的话路安全特性。

图11A和11B以例说明根据本发明的原理实现的群呼特性。

                      附图详述

图1显示能实现本发明的无KSU电话系统的示例。该系统包含多 个电话10-1至10-n，它们彼此互连，并连到往/返于一中心办公室 的电话线11-1至11-n。系统1还包括一个话音信函服务器15和一 个呼叫者ID(标识)服务器19。呼叫者ID服务器19能处理收到的 呼叫者ID信息。话音信函服务器15能处理系统1的话音信函。

在本实施例中，系统1中的每个电话10-1至10-n需要和线11 -1和11-2相连。这是因为线11-1用于控制数据通信，而线11-2 用于电话之间的音频通信，下文中将对此作更详细的解释。

图2显示代表图1所示电话10-1至10-n之一的硬件方框图。 每个电话20包含一个线路接口电路21，它能连到从图1所示线路11 -1至11-n中选出的4对电话线上。每对电话线1-4代表一对塞尖 和塞环线。线路接口电路21的功能是提供线路设定和线路状态传感。 它还提供4电话线之间的线路切换和桥接，以实现例如会议能力。

此外，电话20还包括一个RF(射频)部分25。RF部分25包含 一个收发信机电路22用于连到多路系统1的线路11-2上。如前面 提到的那样，系统的线路11-2被指定为系统内音频通信用的通信介 质，如用于系统中10-1至10-n之间的相互通信或寻呼。收发信机 22能发送和接收在线路11-2上携带的3个被RF调制和频率多路复 用的音频信道。这些音频信道之一用于半双工方式的寻呼，而其他两 个信道用于全双工相互通信。在图3A中列出了这些音频信道的示例 性特征。能实现收发信机22功能的适当IC(集成电路)实例是可从 Motorola(摩托罗拉)得到的MC13109。

还有一个发射机24和接收机23对用于实现数据信道。如前所 述，该数据信道用于在电话10-1至10-n以及任何其他附加服务器 (如话音信函服务器15和呼叫者ID服务器19)当中发送系统控制和 信号数据。图3B中概要显示示例数据信道的特征。数据信道的最大 位速率在2Kbps的范围，使用Manchester编码。调制和解调方法是 窄带FSK(频移键控)。能实现接收机23功能的适当IC实例是可从 Motorola得到的MC3361。发射机24可以由基于VCO的分离电路实现 的，这是公知的技术。

音频收发信机22和数据收发信机对23及24由RF微控制器26 监视和控制。微控制器26监视这些收发信机的状态并且与电话20的 主微控制器29通信。RF微控制器26还负责为电话20的RF部分中的 各种收发信机产生计时信号。RF微控制器还负责在线路11-1上携带 的数据信道的物理和链路级控制。能实现RF微控制器26功能的适当 IC实例是可从Toshiba(东芝)得到的TMP87C808。

主微控制器29监视和控制电话20的各种功能。它通过线路接口 单元(LIU)微控制器28监视和控制线路接口电路21。能实现LIU 微控制器28功能的适当IC实例是可从Toshiba得到的TMP87C446N。

主控制器29还通过连于RF微控制器26的串行总线31与RF部 分25接口。主控制器29还与电话20的用户界面部分通信，如电话 20的键盘32和显示器33。它还控制一个与电话的手持送受话器和/ 或头戴送受话器相连的语音IC35。此外，主微控制器29还监视一个 免提电话35，以实现电话20的扬声器电话功能。能实现主控制器29 功能的适当IC实例是可从Toshiba得到的TMP 87CM53F。

如上文中所讨论的那样，无KSU系统1中的电话10-1至10-n 使用该系统的线路11-1上携带的数据通信信道在彼此间进行通信， 从而实现该系统的各种特性。该数据信道进一步由时隙分配方案来划 分，显示为图4的元件401。如图4所示，数据信道被分成32个数据 包时隙和3个“并入(join-in)”(例如J)时隙。下面将更详细地 讨论这些时隙的功能和应用。

当系统1中的电话10-1至10-n首次互连并通电时，首先由系 统管理器对每个电话赋予各自的站点标识(ID)。然后这些电话将只 在与其自己的站点标识对应的时隙传送数据信息。例如，可对一个电 话赋予一站点标识5。于是该电话将只在时隙5上广播数据。然而， 系统1中的每个电话将在所有时间监视该数据信道，以便看它是否需 要响应数据信道上的任何数据。

图4的元件402显示出实现本发明原理的一个协议的一般数据包 结构。如图4所示，一个典型的数据包含9位报头、6位命令字、6 位操作数1、6位操作数2、8位校验和、1位停止位和1位校验(guard) 位。每位被RZ Manchester编码，并持续500微秒。图5显示为实现 本发明原理可能由本系统使用的各种命令的语法。

当本系统中的一个电话被初始加电时，它处于根据自己的内部计 时自由运行状态。然后，电话10-1至10-n的每一个将根据图6所 示同步和识别算法试图使自己与系统1中的所有其他电话同步。

如图6的步骤601中所示，在系统1中的一个电话被初始加电并 已被赋予一个站点标识之后，该电话将等待一段时间，例如5秒，如 步骤602中所示。这一等待时段提供时间让系统1中可能已经开始初 始化过程的另一电话去完成初始化过程。

在步骤605中，在等待时段之后，该电话将监视数据信道看在数 据信道中是否存在任何有效命令。有效命令可以由一有效报头观察 到，例如如图4的元件402中所示的报头。这个表明系统1中的其他 电话已经在工作而且已在系统1中被同步化。

一旦观察到一个有效命令，于是该电话将调节它的在RF微控制 器26的软件中实现的自由运行时钟，以与已经发挥功能的系统1同 步，如步骤607中所示。该电话将能通过观察数据包的原始地址来得 知该系统当前处于哪个时隙，因为这一地址对应于该时隙号。在步骤 609中，该初始化电话还将在J时隙405-407(如图4所示)之一中 广播一个并入消息。图5的元件502中显示了一个并入命令的实例。 并入消息的目的是向其他电话广播它现在存在于该系统中。如果如步 骤611中所示这个并入消息在一时间段内未被拒绝消息所拒绝，则该 初始化电话已经成功地成为功能系统1的组成部分。随后，如步骤630 所示，电话在被分配的时隙再次出现时发送数据包。

在步骤613，如果在某一时段内没有观察到有效命令，该初始化 电话则将假定它是系统上正在试图初始化的第一个电话。于是该电话 将随机地选取J1至J3时隙之一去广播一个并入命令，如上文中结合 步骤609所讨论的那样。一旦这一并入消息被广播出去，则如步骤619 中所示，其他可能存在的电话系统将使用这一命令把它们本身同步于 这个首先进行初始化的电话。然后，如步骤630中所示，这个首先进 行初始化的电话便可以在对应于它的站点标识的时隙中开始传输。

在本发明的另一方面中，图4所示数据信道的数据包时隙可以被 扩展或压缩，以便动态地加速系统1的控制和命令数据的传输。系统 1中一个时隙的扩展和/或压缩是基于在该时隙中是否正在发送数据 和发送何种类型的数据。

根据本发明，在图8中给出了一个流程图，它允许本系统中的每 个电话动态地调节一个时隙的时间段。如图8的步骤801中所示，且 如先前讨论的那样，系统中每个正在发挥功能的电话总是在监视数据 信道以发现任何有关的数据消息。所以，系统1中的任何电话能通过 观察例如是否存在一个有效报头来确定在一个时隙中是否存在任何 数据包。如前文讨论的那样，如图4中所示，一个有效报头可以包含 8个零后跟一个1。

所以，如果本系统中的一个电话观察到在一个特定时隙中不存在 数据包，则如图8的步骤805中所示，该电话将把该特定时隙减小到 11ms。另一方面，当有一个数据包占据一个时隙时，则该电话将需要 进一步确定该数据包是何种类型，如步骤803和807中所示。特别是， 如步骤807中所示，该电话需要确定该数据包是否是一个呼叫者标识 (ID)包。

如步骤805中所示，如果该电话确定数据包不是一个呼叫者标识 包，则该时隙将保持在50ms，如图4的元件401中所示。另一方面， 如果数据包是一个呼叫者标识包，则该时隙将按下述方式扩展。

呼叫者标识包用于传送来话呼叫者标识信息，该信息已由呼叫者 标识服务器19处理过，供在系统1的一个电话上显示。呼叫者标识 包的实例表示为图5的元件505和示于图9中。在本实施例中，所收 到的呼叫者标识信息被分成多于一个数据包，从而能在一个数据包中 的操作数2字段传送多于64位的呼叫者标识信息。

具体地说，如图7中所示，第一呼叫者标识包701的操作数2含 有一个数字，指出为这个特定呼叫者标识信息将要传送多少包。为了 传送如图7所示的这些多重呼叫者标识包，系统中的每个电话一旦确 定在一时隙中正在发送一个呼叫者标识包便增大该时隙的长度，以便 让全部呼叫者标识包相继地传送，如图7中所示。具体地说，系统中 的每个电话将把一个常规包时隙长度(例如图2的元件402所示的50 +1ms)扩展，其扩展因子等于由第一呼叫者标识包701的操作数2 (即701a)确定的呼叫者标识信息包个数。这样，整个呼叫者标识信 息被连续地传送，无需等到下一周期中的时隙。所以，根据图8构成 的协议允许一时隙根据该时隙的内容动态地扩展或压缩。

图8中的流程图最好作为由图2所示RF微控制器26执行的软件 来实现。如所实现的那样，微控制器26负责数据信道的物理和链路 层，还控制和监视数据信道的数据发射机24和数据接收机23二者的 计时。

在根据本发明原理的另一方面中，一个用户能自动保护系统中的 一个电话线路，从而没有其他电话能切入(pick up)这被保护的线 路。当该线路用于数据服务时，例如用于调制解调器或传真传输，这 一点特别有好处。

例如在图2中所示的系统1的每个电话包含一个RJ-11数据插 口91。这个数据插口91可以由例如调制解调器、传真机或只是简易 老式电话(POT)使用。用户可以配置这一数据端口使其与4个电话 线路L1-L4的任何一个相连，电话20由图2的线路接口电路21中 的一个滑动开关连接。

图9更详细地显示这一构成。滑动开关92连在该系统中一个电 话的数据插口91和电话线1-4(由R1-4和T1-4代表)之间。传 感器93通过传感电阻R65连到电话插口91的一个端子。在这个实施 例中，传感器93包含一个光耦合器94。所以，当有一个装置，如调 制解调器或传真机，连到数据插口并工作时，将产生一个电流通过电 阻R65并被传感器93感知。于是产生一个信号V-数据-P并被微控 制器29监视到。

一旦微控制器29感知V-数据-P是有效的(低)，表明在数据 端口上有一个工作的装置，控制器将在赋予当前单元的时隙在数据信 道上广播一个线路保护命令。该线路保护命令如图5中的元件501所 示。

线路保护命令501有一个第一操作数，它指明从发送该线路保护 命令的电话的角度看哪条线路(例如L1-L4；L5-L6当前被保留) 上该数据装置在工作。该命令的第二操作数指明该电话试图保护的线 路分机号码。这个第二操作数是需要的，因为只有线路1和线路2得 要连到系统中的所有电话。所以，系统中每个电话的线路3和线路4 可以是不同的物理线路并有不同的分机号。操作数2通过指定分机号 能解决多义性问题，这在下文中将更详细地描述。

图10A和10B显示与线路保护命令有关的流程图。图10A是发送 过程，而图10B是接收过程。在图10A的步骤102，接有数据端口的 电话将监视和确定该数据端口是否如前述那样正在使用。如果这一数 据端口是在使用，则在步骤104中该电话确定这一端口是否连在该电 话的线路1或线路2。如果被保护的线路或是线路1或是线路2，则 该电话将发送该线路保护命令，其中操作数1设为L1或L2，如步骤 106中所示。另一方面，如果被保扩的线路是L3或L4，该电话将把 命令操作数1设备L3或L4。该电话还将把该线路的相应分机号放入 命令的第二操作数。

在接收端，系统中的每个电话将接收如图10A中所示那样广播的 线路保护命令。在步骤112中，接收电话将首先确定所收到命令的操 作数1是否含有L1或L2。在步骤114，如果该条件为真，则该电话 中的微控制器29将保护该线路。保护一个线路的意思是该电话的用 户将不能访问该线路。通过点亮一个与该线路关联的LED或在LCD33 (如图2中所示)上的一个指示，可以给用户一个可见的指示，告知 用户一个特定线路被保护了。如果该用户仍试图访问该线路，则该电 话可以发出音频嘟嘟声，以告知该用户此线路不能被访问。

另一方面，如果所收到的命令的操作数1是L3或L4，则接收电 话还将看看所收到命令的操作数2。如步骤116中所示，它将把操作 数2中的分机号与它自己的L3或L4的分机号作比较。如果分机号匹 配，则该电话的微控制器29将保护相应的L3或L4。否则，如步骤 120中所示，线路保护命令将被忽略，因为发送电话试图保护的特定 线路在物理上不与接收电话的线路相连。

此外，在系统中的所有电话都可以显示线路号和/或已被保护的 线路的分机号。如前所述，此信息被包括在线路保护数据包中。对于 线路1和2，与这些线路有关的分机号已预编程在系统的每个电话机 中，因此尽管在数据包中没有发送分机号，仍可以显示与线路1或2 有关的分机。

在本发明的另一方面中，系统1还允许群寻呼特性。群寻呼特性 允许系统1中的任何电话向处于一个兴趣群体的一组电话发送单向话 音通信。根据本发明原理的这一特性示于图11A和11B，下面将进行 讨论。

图11A说明寻呼电话的处理流程。在步骤111，当电话第一次加 电和被安装好时，该电话被赋予一个它在系统1中所属于的组号。在 步骤112，为启动群寻呼特性，该电话的用户将摘机一次或启动扬声 器电话一次。

然后，如步骤114中所示，该用户可以选择寻呼系统1中的所有 电话或者选择一个组号去寻呼。这可通过图2中所示系统1的键盘32 和LCD33来完成。

一旦选择了一组，则寻呼电话的微控制器29将广播一个“寻呼 通”命令，如图5的元件509所示。这一命令有一操作数2，它包含 一个这次寻呼所针对的组号。一旦发出了这一命令，便响起“继续” 嘟嘟声。在用户听到这一嘟嘟声之后，该用户便可说出他或她的寻呼 消息，如步骤116和118中所示。如前文详细讨论的那样，这一寻呼 消息将由系统的L2线路上携带的半双工音频话音信道携带。当用户 挂断寻呼电话时寻呼将结束，或者在寻呼后30秒自动结束，这要看 哪种情况更快些。当寻呼单元发出“寻呼断”命令(如图5的510中 所示)时，寻呼终止。

图11B描述群寻呼特性的接收过程。在接收端，在被寻呼的组中 的电话将认识到它正在被所发送的“寻呼通”命令(如前述)寻呼。 一旦该命令被属于该组的电话接收，便如步骤122中所示，向用户产 生一个提示音调。在一个实施例中，该电话还将自动地把半双工寻呼 信道连到被寻呼电话的扬声器电话上，从而能从扬声器听到话音消 息，如步骤124所示。被寻呼的电话还将呼叫方的标识显示在电话显 示器33上，该呼叫方标识能从“寻呼通”命令中得到。被寻呼的电 话用户在听到寻呼消息后只要回答该电话便可开始与寻呼电话的双 向对话。由接收电话发送一个“互相通信通命令”(如图5的511中 所示)便建立起双向互通信。如前面讨论的那样，互通信是由图2的 收发信机22在两个全双工话音信道上进行的。

应该理解，这里显示和描述的实施例及其变型只是用于举例说 明，而本领域技术人员可以不脱离本发明的范围和精神的前提下实现 各种修改。