话音与数据多路复接的方法和设备 本发明一般涉及电信中的信息多路复接领域，具体地涉及话音与数据多路复接的方法以及在用于将话音与数据多路复接到传输线路上的交换装置中的话音与数据多路复接器。
由于具有“网络能力”的信息处理装置的增加，通过共用的电信设备发送话音信号(例如电话通话)与数据信号(例如，将计算机数据从一个计算机转接到另一计算机)的需求正变得日益重要。通用的解决方法是通过现有的传统通信链路即话音(电话)连接以便进行数据通信(即，与话音信息不同的数据的传输)，以及使用一种用于这两种目的的通信装置。
但这造成要提供能有效处理所发送的不同类型的信息的交换机的问题。话音信息与数据信息实质上是不同地并且具有不同的传输特性。后者是由于话音信息一般可以压缩并划分为具有不同重要性的部分，即为理解消息或识别话音的个性所必须被接收的重要部分、和影响声音质量但可以忽略而不致使消息不可能理解的较不重要部分。而另一方面，数据信息通常是其所有部分都必须被发送，其中任何损失都将导致问题。
因而在这方面的基本问题是如何在一组给定的线路上发送不同的信息。一个可能性是在分开的线路上发送数据信息和话音信息，另一可能性是让两类信息共用一条线路。
在这方面中的一个重要情况是，在公用广域网(WAN)系统中也有不同类型的用于发送信息的线路。第一种类型的线路(固定收费类型，例如租用线路)收取固定费率，从而能经常可用，但这种类型线路通常很贵，并且特别地具有即使不在使用时也生成费用的缺点。第二种类型(按使用收费类型，例如ISDN线路)只根据使用生成费用，但具有一个缺点，即使用时的费用将最终超过租用线路的费用。
在使用话音与数据信息的不同线路的交换器中，第一种类型的线路既发送话音也发送数据信息。如果在一条线路上发送话音和数据，那么该线路被划分为各个信道，并且特定的信道发送数据信息而剩下的信道发送话音信息。两种系统都可能出现这种情况，即在第二种类型线路已在使用时，使得第一种类型线路(例如，租用线路)不经济，因为它仍有空闲的传输容量。例如，由于话音和数据传输需求不一样可能出现这种情况。如果具有64kb/s传输容量的线路预备用于话音传输，但只要求32kb/s以满足需求，那么一半的容量就有可能浪费掉。
本发明的一个目的是提供用于将话音与数据信息多路复接到第一种类型的传输线路上的一种方法和设备，其中该方法和装置保证这些线路的最佳使用。
这个目的是通过一种在通信系统中将话音与数据信息多路复接到至少一条第一种类型的传输线路上的方法来达到的，所述方法包括下列步骤：
-将具有特定传输容量的传输线路划分为多个信道，每个信道具有一个特定的传输容量；
-压缩和/或划分话音信息为一个或多个序列(stream)，每个序列以相应于传输线路的划分的信道之一的传输容量的速率被发送；
-划分数据信息为一个或多个序列，每个序列以相应于传输线路的划分的信道之一的传输容量的速率被发送；和
-根据需求向所述传输线路的信道动态地分配和去分配话音与数据信息序列。
此目的还通过一种用于将话音与数据信息多路复接到至少一条第一类型的传输线路上的交换设备来实现，该设备包括：
-第一线路划分装置，用于将具有特定传输容量的传输线路划分为多个信道，每个信道具有一个特定的传输容量；
-话音压缩/划分装置，用于压缩和/或划分话音信息为一个或多个序列，每个序列以相应于传输线路的划分的信道之一的传输容量的速率被发送；
-数据划分装置，用于划分数据信息为一个或多个序列，每个序列以相应于传输线路的划分的信道之一的传输容量的速率被发送；和
-序列分配装置，用于根据需求向所述传输线路的信道动态地分配和去分配话音与数据信息的序列。
由于将第一类型的线路的传输容量划分为多个较小传输容量的信道、和随后动态地分配已划分为适于信道传输容量的序列的话音与数据信息，有可能最有效地使用第一种类型线路，因为藉此线路在其传输容量中是灵活的。藉使用本发明的方法和设备，有可能在不得不利用其他线路之前首先使用第一种类型线路的信道，即在不得不使用任何其他线路之前，能填满第一类型线路的所有信道。
本发明的一个重要方面在于：划分第一类型线路为多个信道、划分信息为序列以及使第一种类型线路上的信道的信道传输容量与信息序列的传输速率互相适应，这使得有可能避免第一类型线路的传输容量的任何浪费。
根据优选实施例，具有特定传输容量(Nkb/s)的第一类型线路被划分为多个(n)相等传输容量(N/n kb/s)的信道并且所有序列具有相应于各个信道容量的相等速率。这样的容量划分是使各个信道的传输容量与各个信息序列互相适应的最简单的可能性。因此，即使在第一种类型线路上只剩下某一容量(例如，一个N/n kb/s的信道)，和同时有更多容量(例如，2N/n kb/s)的需求，通过划分所要求的容量为对应第一种类型线路的信道的容量序列(例如，2)，能分配一个序列给第一种类型线路上的剩余信道，而另一序列必须放置在另一条线路(例如，第二种类型线路)上。以这种方式使用第一种类型线路来填满容量。而且，通过使用动态分配，有可能在一个信道变为可供使用(即，以前被占用的一个信道变为可供使用)的时刻将第二序列分配给第一类型线路上的一个信道。这样，将对第二种类型线路的使用减小到最小并且在可能时总是在使用第一种类型的线路。
图1表示根据本发明的交换设备的一个实施例；
图2表示序列分配装置的内部结构；
图3表示根据本发明的交换设备的第二实施例；
图4表示被划分的传输线路的示意例子；
图5表示根据本发明的多路复接方法的流程图。
图5表示用于说明根据本发明的多路复接方法的流程图。在步骤S1中，划分第一种类型传输线路为多个信道，每个信道具有一个特定的传输容量。然后，在步骤S2中，确定数据与语音信息的传输需求。在步骤S3中，话音信息被划分和/或被压缩为序列，从而序列的传输速率适于传输线路所划分成的信道的传输容量。在步骤S4中，数据信息类似地被划分为具有相应于划分的信道传输容量的传输速率的序列。最后，在步骤S5中，各个序列被动态地分配到信道。
在接收端上信息(话音与数据)的重新组配是以类似方式完成的，即在各个信道上的序列被重新组配(和可能被解压缩)成相应于被馈送给在发送端上的交换装置的那些序列的数据或话音信息序列。然后，由接收端上的交换装置输出这些序列，如图3所示意的。
根据本发明，至少一条第一种类型的线路被划分为多个信道，其中每个信道具有一个特定的传输容量。如上所述，本发明的重要点在于使信道传输容量与信息序列传输速率相互适应。总的来说，因此信道不必具有相等的传输容量。唯一重要的是序列传输速率与信道传输容量相互适应。
这一般可通过记录传输线路是如何划分的和同时记录输入信息是如何被划分为序列来完成。然后该适应的要点在于使序列的传输速率调整到空闲信道的传输容量。这方面的一个示例是将具有Nkb/s的传输容量的传输线路划分为分别具有N·n1/p kb/s、N·n2/p kbs、……、N·nk/p kb/s传输容量的多个信道(例如，k个信道，k是一个整数)，其中n1、…、nk与P是整数并且n1+n2+…+nk＝P。然后，输入信息(数据与话音)被划分为分别具有N·n1/p kb/s、N·n2/p kb/s、…、N·nk/p kb/s传输速率的序列，并且这些序列被分配到具有合适传输容量的相应信道。
但是，对于所有信道来说，相同的传输容量(即n1＝n2＝…＝nk＝1，和k＝P)的选择是更可取的和有益的，因为它是获得上述相互适应的最简单和最有效方式。因此，下面的实施例都将以具有相等传输容量的信道的系统形式来进行描述，但如上所解释的那样，本发明不限制于此。
图1表示本发明的一个实施例，该图表示用于分别在传输线路10、20与30、40之间交换信息的交换设备1。线路30是用于传送话音信息的传输线路，而线路40是用于传送数据信息的传输线路。线路10是诸如租用线路的第一类型的传输线路。第一类型的线路10是固定收费线路，即它对于用户是恒定地可供使用的，并且线路费用是与多少数据经此线路传递无关的。第二类型的传输线路20是按使用收费的线路，诸如ISDN线路。这意味着费用只在线路使用时才生成并且这些费用取决于经此线路传送多少数据。
应注意：本说明书中的术语“传输线路”意思是指具有特定传输速率的用于通信的任何类型的传输路径。因此，本文中描述的“传输线路”可以是物理线路，但它们不限于如此。例如，所有“线路”可以是单条光缆的一部分。
应注意：为了简化起见，图1只表示4条线路10、20、30、40。实际的交换系统自然将使用大量的传输线路，其中4条线路10、20、30、40表示各自的多条所给定类型的线路。
线路10与20具有给定的传输容量N kb/s。一般的传输容量是64kb/s。第一与第二类型的两种线路10、20可以具有不同的传输容量，但最好具有两条线路的传输容量相等的线路。线路10连到用于将传输线路10划分为都具有相同传输容量的多个信道的线路划分装置11。例如，具有64 kb/s的线路划分为四个具有16 kb/s的相等信道。这示意地表示在图4中。将线路划分为不同信道的方法可以是任何已知方法，诸如TDMA(时分多址)。
应注意：由划分所产生的各信道之一将保留用于发送连接的状态信息，诸如D信道。这由图4中的最右边信道举例说明。数据可通过ISDND-信道或经过数据路径发送。
话音线路30被连到一个话音压缩/划分装置31。例如来自电话机的输入话音数据根据使用的通信设备类型可以以不同速率输入。话音压缩/划分装置把此输入数据划分为各个数据序列。完成划分使得各个数据序列的速率适用于线路划分装置11将传输线路10划分成的信道的传输容量。根据上面给出的示例，话音压缩/划分装置31将输入话音信息划分为具有16kb/s速率的信息序列。根据本发明，装置31不仅可以将输入话音信息划分为不同的数据序列，也可以压缩发送的话音信息。优选地，装置31划分并压缩输入的话音信息，压缩将导致随后的传输线路的更有效的使用。
数据线路40被连到数据划分装置41。数据划分装置41将输入数据信息划分为各个序列。每个信息序列具有适应于线路划分装置11将传输线路10划分为的那些信道的传输容量的速率。数据在另一端上进行重新组配。
应注意：信息流的传输速率适应于信道的传输容量。这不意味着传输速率必须等于传输容量，但它们是相等的是更可取的。
由于发送信息的划分和发送信息的压缩都是本领域中熟知的，并且信息划分与处理的精确技术与本发明无关，所以对它的描述被省略。
交换设备1还包括一个序列分配装置50。此序列分配装置50连到线路划分装置11、话音压缩/划分装置31和数据划分装置41。此序列分配装置50把来自装置31与41的序列动态地分配到传输线路10或20上的信道。动态分配是根据要求实行的，即只在表示导致传输排队的输入新数据序列要求新的连接时，序列分配装置50才确定空闲信道并随后分配新序列给那个信道。动态分配的过程使得序列分配装置50将首先确定在第一种类型的传输线路10上是否有空闲信道可供使用并随后分配相应的序列给第一类型的传输线路10的空闲信道。只在第一类型的传输线路10上没有信道可供使用时，序列分配装置50才将输入序列分配给第二类型的传输线路20。从而上述的实施例保证第一类型的传输线路10的传输容量的有效使用。
根据一个优选实施例，交换设备1也包括第二线路划分装置21，它用于将第二类型的线路20划分为特定数量的信道。优选地，线路20也被划分为每个具有与第一类型的线路10的信道一样的传输容量的信道。这具有优点：数据信息序列不仅互相适应于第一类型的线路信道，也适应于第二类型的线路上的信道。两种类型线路的信道从而也相互适应。这使得有可能更有效地使用传输容量。
根据本发明的另一优选实施例，序列分配装置50将优选地分配相应的数据信息的序列给第一类型的传输线路10。这意味着序列分配装置50将首先确定数据信息的通信需求，并随后分配数据信息的相应序列给第一类型的传输线路10的空闲信道。只在那之后，新近输入的话音信息序列才分配给传输线路10的剩余的空闲信道。如果传输线路10的信道容量不足以供输入的话音信息使用，那么不能被分配给传输线路10的信道的话音信息序列将分配给传输线路20的信道。这相应于一个溢出函数，根据此函数，溢出话音信息通过传输线路20而开辟信道。
优选地，如果传输线路10中的空闲信道不能满足数据信息信道的需求，则分配装置50将把已分配给传输线路10上信道的话音信息序列重新分配给传输线路20上的信道。这意味着话音信息序列被从传输线路10上的信道中移开并重新分配给传输线路20上的信道，以便因此给传输线路10信道上的数据信息序列的传输留出空间。根据这个实施例，在连接被保持建立的同时，在建立的连接中的话音信息序列被重新分配。
根据本发明的再一个实施例，序列分配装置50把传输线路10的信道划分为保留给据信息传输的一个特定数量、和保留给话音信息传输的一个特定数量。分配装置50能根据数据通信的需求改变保留给数据信息序列的信道数量。分配装置50例如通过计算为处理要求的传输速率所必须的信道数量并随后将这个数量与一个预定门限相比较来确定对于数据通信所要求的数量。如果所确定的要求超过门限要求，那么保留给数据信息序列的信道数量增加。优选地，此增加将只进行到一个预定的最大数量。此增加可以是递增的或一步增加到所述最大数量。
如果所确定的要求数量没超过给定的门限，那么将它与第二门限相比较，且如果它落在这个第二门限下面，那么保留给数据信息序列传输用的信道数量减少。优选地，此减少只进行到预定的最小数量，此减少可以是递减的或一步降到预定最小数量。
在上面的实施例中，保留给数据信息的传输的信道数量中的增加将优选地导致话音信息序列从传输线路10的信道中重新分配给传输线路20的信道，从而给数据信息信道中的增加留有余地。保留给数据信息传输的信道数量中的减少将优选地导致话音信息序列从传输线路20的信道中重新分配给传输线路10的信道，如果传输线路20的信道那时正被使用的话。
优选地分配数据信息到第一类型的线路信道的优点在于：话音信息连接(呼叫)一般是短的并且具有一个固定端(挂机)。在另一方面，数据信息连接通常维持很长时间并且因此不必要地占据其使用是按分钟收取费用的拨号线路。因此，优选地分配数据信息到第一类型线路并随后建立通过第二类型的线路的溢出话音呼叫的路由是有好处的。
图2给出序列分配装置50的更详细描述。一个要求确定装置51被连到数据划分装置41并且通过计算处理数据信息传输要求所必须的序列数量来确定要求的数量。要求确定装置51把与要求数量有关的数量(例如为处理对于数据信息传输所必须的信道数量)提供给比较装置53，该比较装置53用于将要求的数量与从诸如ROM或RAM的存储单元中读出的门限相比较。根据比较结果，信道数设置装置55从比较装置53中接收一个信号以增加或减少保留给数据信息传输的信道数量，如上所述。没有信号意味着信道数量保持不变。信道数设置装置被连到中央分配装置52，该中央分配装置52从话音压缩划分装置31和数据划分装置41中接收各自的数据序列。中央分配装置根据信道数设置装置55中设置的数量和根据存储在存储单元54中的分配表对数据序列进行分配、去分配和再分配。此分配表将各自的数据序列与第一或第二传输线路10、20上的相应信道联系起来。中央分配装置52还被连到诸如EEPROM的非易失性存储装置56，该装置56包含运行中央分配装置的操作程序。中央分配装置52优选地包含微处理器(未示出)。根据存储的程序，来自装置41与31的信息序列由中央分配装置52分配给各条传输线路10与20。图3表示本发明的另一优选实施例，其中与前面图中的一样的标号表示相同的或等效的部分。根据本发明的这个实施例，交换设备1是专用小交换机(PBX)且话音信息线路30载送电话呼叫，而分组交换机(PFA)2用于将数据信息提供给数据线路40。分组交换机2包含CPU201，该CPU201被连到线路40以便测量与评估正发送的数据量。在此实施例，CPU201确定发送增加的数据量是否需要新信道，即CPU201确定所述的要求。
图3还示意地表示在线路10与20的接收端处的安排。接收侧是发送侧的镜像，通过用于表示接收端的点划线来表示。
CPU201还通过线路210被连到序列分配装置50。从而，它能把要求信息提供给序列分配装置50。或者，CPU201也能确定必须的信道数并随后发送相应的请求到序列分配装置50。在两种情况中，其中优选地还包含有微处理器(未示出)的序列分配装置50能处理此要求或请求信息以便随后相应地动态地分配新序列到空闲信道。因此，在此实施例中，数据传输要求处理将在交换设备1(序列分配装置50)与分组交换机2(CPU201)之间被共享。
上面实施例中的多路复接方法基本上在于：PBX1将第一类型的传输线路划分为多个信道，其每个信道具有一个特定的传输容量，其中的一个信道被只保留只供数据业务之用。然后分组交换机2确定在输出线路40上的数据业务，并在检测的数据业务超过一个预定限制时向PBX1发送一个请求更多的用于数据信道序列的信道的请求。PBX1接收请求信息并同时检测是否有电话呼叫的请求。然后，根据所要求的对数据与话音信息的传输，分配装置50向各个信道动态地分配和去分配数据与话音信息序列。
在根据上面实施例的另一实施例，向特定信道的各个序列的分配是和先前实施例中的一样地进行的，即将各序列优先地分配给第一类型的线路(例如租用线路)，而且将与数据信息有关的序列则优先地分配给第一类型的线路，同时将溢出的话音序列经过另一线路，例如像ISDN线路那样的第二类型线路而建立路由。