本发明涉及布线的分配，特别涉及在计算机的控制下在服务线和用户线之间提供电话、低速和高速数据传送、电源和视频的路由选择的电缆管理系统。 在对商业建筑物布线时，通过导线提供的所有服务，例如电话、低速和高速数据传送、电源和视频通常进入建筑物后终止于各自的接线板。接线板一般位于布线盒内，它包括用于进入建筑物的服务线的第一排终端，和用于在建筑物内接至各个用户位置的用户线的第二排终端。服务线和用户线之间在每块接线板内的连接是利用在第一排终端和第二排终端之间的跨接线手动完成的。在理想的情况下，应当保持关于每条导线在建筑物内接至何方以及与什么连接这样的记录。但是，由于真实的世界不是理想的，这样的记录不总是被恰当地保持。另外，导线通常在接线板处被加上标记，这些标记会脱落或者由于不更新而成为过时地标记。因此，当要求一个技术人员去增加、移动或改变一个连接时，该技术人员必须首先准确地确定涉及到哪些实际导线。这是非常费时和费力的工作。本发明的目的是提供具有自动记录保持功能的电缆管理系统。
除了记录保持问题外，通常的接线板方法产生了混乱的一堆导线，使得实际上很难查选服务线和用户线终端阵列。本发明的另一目的是提供取消用跨接线跨接服务线和用户线的电缆管理系统。
本发明的再一个目的是提供在其中能够提供不同种类的服务并将这些服务只提供给那些适于这些服务的用户线的电缆管理系统。
本发明的再一个目的是提供这样的电缆管理系统，在该系统中，在对建筑物已进行最初的布线之后，随后的增加、移动和改变可以遥控实现，不需要技术人员手动进行连接。
根据本发明的原理，通过提供位于多条服务线和多条用户线之间的电缆管理系统就实现了本发明的上述及其它目的。电缆管理系统包括多个固定在电路板上的、提供与用户线的连接的线终端单元和多个固定在电路板上的、提供与服务线的连接的服务终端单元。可控开关装置接在用户线终端和服务线终端之间，以便有选择地在被选的一条服务线和被选的一条用户线之间提供实际电连接。提供了一控制器，以便根据接收的命令有选择地在服务线和用户线之间接通连接和断开连接，该控制器具有在其中存储了根据开关装置所作的连接的连接图的存储器。提供了一管理站，用来给控制器发送命令，这些命令包括利用开关装置在规定的服务线和规定的用户线之间进行实际电连接的连接命令和利用开关装置在一条或多条规定的服务线和一条或多条规定的用户线之间断开实际电连接的断开命令。管理站包括一具有显示屏的计算机并具有一图形用户接口，操作者利用图形用户接口能够区分计算机显示屏上的位置，以便将选择的命令发送给控制器。
根据本发明的一个方面，开关装置包括按矩阵列排列的开关交叉点矩阵，每个交叉点在一组列交叉点中的一列和一组行交叉点中的一行的交叉处。
根据本发明的另一个方面，提供了一中心平板，该中心平板在其第一侧面上有以第一平行叠层阵列排列的多个第一电路板侧面连接器，在其另一侧面上有以垂直于第一平行阵列的第二平行叠层阵列的多个第二电路板侧面连接器。多个第一和第二电路板侧面连接器通过中心平板是相互电连接的。开关装置设置在与服务终端单元有关的电路板上，这些电路板被安装在在中心平板的第一侧面上的电路板侧面连接器中。线终端单元电路板被安装在在中心平板的另一侧面上的电路板侧面连接器中。因此，利用开关交叉点矩阵，多条服务线中的任何一条或多条能够与多条用户线中的任何一条或多条连接。
根据本发明的再一个方面，控制器设置在电路板上并固定在中心平板的第一侧面上的电路板侧面连接器的一个中。多条导电总线导线设置在中心平板上并与在该中心平板两侧面上的所有电路板侧面连接器相互电连接。在每块电路板上为控制器、服务终端单元和线终端单元提供与总线导线连接的无线电收发机，以便通过总线导线在它们之间进行通信。
连接系统包括用于在用户线之间传送特定媒介的通信服务的用户线和服务线连接矩阵，和用于连接和断开用户线的各个端口以及服务线的相应各个端口的开关，一旦计算机产生命令就使该端口与各个端口连接和断开该端口与各个端口的连接的与开关连接的命令启动控制器，用于存储每一个端口的连接和断开状态的记录的在控制器中的存储器，以及与控制器和存储器相联的一计算机，该计算机包括：根据在显示屏上的相应图象的区域能够识别每一个端口的连接和断开状态的图象显示屏和图形用户接口，以及计算机的命令启动输入设备，该输入设备能够选择上述区域中的一个区域，以便输入命令来启动控制器来连接和断开被相应的图象确定的被选择端口。
现在参看附图举例来描述本发明，各附图中的相同元件用相同的标号来标记，其中：
图1是按本发明的原理构成的电缆管理系统的透视图;
图2是图1电缆管理系统的方框图;
图3A表示电缆管理系统机壳内部的背面，画出了服务终端单元电路板和控制器电路板;
图3B表示电缆管理系统机壳内部的前面，画出了线终端单元电路板;
图3C表示中心平板的第一侧面，该侧面适合于安装服务终端单元电路板和控制器电路板;
图3D表示中心平板的另一侧面，该侧面适合于安装线终端单元电路板;
图3E表示服务终端单元电路板和线终端单元电路板与中心平板的垂直侧面连接;
图4是图2电缆管理系统的说明性控制器的方框图;
图5是表示在图2电缆管理系统的说明性线终端单元电路板上的电路的方框图;
图6是表示在图2电缆管理系统的示例性服务终端单元电路板上的电路的方框图;
图7A-7D表示本发明的由图形用户接口在管理站计算机的显示屏上提供的说明性屏幕顺序。
如图1所示，本发明的电缆管理系统被装在机壳10内，机壳10在其正面12和其背面（未示出）有特定媒介的连接器。机壳10内的电缆管理系统作为通信电路自动电缆管理的挠性电子接线或跨接插孔。各种服务，例如LAN′S（局域网）、电话、计算机I/O通道和外围设备以及视频分布连接通过在机壳10的后表面上的特定媒介的连接器被接至该电缆管理系统。一般来说，这些是被用以聚集在上升器（riser）和水平分布子系统中常用的多对电缆或宽频带电缆，例如同轴电缆和光纤。如图1所示，这些服务包括以太网、电话、视频和令牌环。
矩阵开关模块安装在机壳10内。相应于为每个用户的工作站子系统接线而选择的媒介的连接器设置在正面12上并附带有接至用户位置的电缆。因此，如图1所示，在用户位置处，可能有一台或多台电话、计算机工作站、传真机或电视机。一旦这样接线，每个用户就可以与所需的任何服务组合电连接。每个用户的服务的所有未来的改变都能够以电的方式来实现。
机壳10内的电缆管理系统保持着每根电缆的位置、来自何处和通往何处的数据库。该系统能够通过一管理站14（图2）来配置。如图2所示，装在外壳10内的电缆管理系统与服务线16连接，服务线16可以是电话线、视频信号线等，它从各种服务的供给者处到达系统。电缆管理系统还与到达各个用户位置的用户线18连接。用户线18每根都与在多个线终端单元电路板20-1，…，20-n之一上的各自的端口连接。同样地，服务线16每根都与在多个服务终端单元电路板22-1，…，22-p之一上的各自的端口连接。
将服务线16与用户线18连接的开关矩阵分布于服务终端单元电路板22-1，…，22-p之中，因此每块服务终端单元电路板22-1，…，22-p在其上包括与一组服务线16连接的多个服务终端单元以及整个开关矩阵的一部分。线终端单元电路板20-1，…，20-n和服务终端单元电路板22-1，…，22-p以这样的方式安装在图2中用点划线来表示的中心平板24相反的侧面上，使得每块线终端单元电路板22-1，…，22-n与每块服务终端单元电路板22-1，…，22-p的开关矩阵部分连接，以下将详细地进行描述。
在机壳10内还提供了安装在中心平板24的与服务终端单元电路板22-1，…，22-p同一侧的侧面上的一控制器电路板26。控制器电路板26以适当的方式与管理站连接，例如通过RS-232链路或调制解调器。为了在控制器电路板26、线终端单元电路板22-1，…，22-n和服务终端单元电路板22-1，…，22-p之间进行通信，在中心平板24上设置了通信总线。每块控制器电路板26、线终端单元电路板22-1，…，22-n和服务终端单元电路板22-1，…，22-p都有各自的无线电收发机28、30和32，当各块板装到中心平板24时，各自的无线电收发机就与通信总线连接。
每块服务终端单元电路板22-1，…，22-p都包括一存储器，该存储器存有利用在各自板上的开关矩阵部分所作的全部连接的连接图，控制器26包括一存储器，该存储器存有在机壳10内的整个电缆管理系统中的全部连接的连接图。管理站14给控制器26发送命令。这些命令包括在一条或多条规定的服务线16和一条或多条规定的用户线18之间进行连接的连接命令以及断开在规定的一条服务线16和规定的一条用户线18之间的连接的断开命令。控制器26将每一合适的命令传送给在中心平板24上的通信总线，在规定的一块服务终端单元电路板22-1，…，22-p上的无线电收发机32从通信总线接收该命令，然后根据接收的进行或断开连接的命令控制其开关矩阵部分。
图3A说明性地表示16块服务终端单元电路板22-1，…，22-16，这些电路板从机壳10的背面垂直地安装在机壳10内。另外，控制器26，它由两个半块电路板26-1和26-2组成，也垂直地安装，附加控制器电路板34也如此，它在本发明中不起作用。图3B说明性地表示16块线终端单元电路板20-1，…，20-16，这些电路板从机壳10的前面水平地安装在机壳10内。每块线终端单元电路板20-1，…，20-16和服务终端单元电路板22-1，…，22-16具有8个端口，在电路板的可见边缘上的相应的特定媒介的连接器接在这些端口上。
图3C和3D表示中心平板24的相反的侧面。具体来说，图3C表示中心平板24安装有服务终端单元电路板和控制器电路板的面而图3D表示中心平板24安装有线终端单元电路板的面。因此，如图3C所示，对于每块服务终端单元电路板和控制器电路板，提供了一对垂直取向的电路板侧面连接器36。同样，如图3D所示，在中心平板24的另一面，为每一块线终端单元电路板提供了一对水平取向的电路板侧面连接器36。在每个电路板侧面连接器36内有9个区域，每个区域由引线的6×6方阵组成。这些引线通过中心平板24延伸到在板24的另一面上的一个电路板侧面连接器36中的相应区域。
作为说明，每块服务终端单元电路板22-1，…，22-16和线终端单元电路板20-1，…，20-16具有8个输入/输出端口。这些端口的每一个都是四线端口，线终端单元电路板每个端口的四条线的每一条与在一对连接器36中的16个引线区域的每一个连接，电路板与该对连接器连接。这就总共占了每个区域36条引线中的8×4＝32条。在16个引线区域的每一个中的剩余的4条引线被留作电源、地和控制信号所用。同样地，服务终端单元电路板端口的四条线的每一条与在该服务终端单元电路板上的开关矩阵部分连接。每块电路板开关矩阵部分的输出是8个4线线束，这些线束每个都与与该服务终端单元电路板相关的连接器36的16个引线区域的每一个的4条引线连接。同样，总共占了16个引线区域中的每一个区域36条引线中的32条，剩余的4条引线被留作电源、地和控制信号所用。
由于连接器36在中心平板24两面上的正交关系，线终端单元电路板的每一个端口与一引线区域连接，该引线区域与在中心平板24另一面上的每一块服务终端单元电路板连接。因此，图3E表示线终端单元电路板20-1如何与服务终端单元电路板22-16的引线区域连接，以及如何与所有其它15个服务终端单元电路板的所有相应的引线区域连接。作为说明，线终端单元电路板20-1，…，20-16占据在中心平板24它们那一面上的第2到第17行水平连接器36。顶部和底部行空着。同样地，服务终端单元电路板22-1，…，22-16占据在中心平板24它们那一面上的第3到第18列垂直连接器36。因此，通过在服务终端单元电路板上的开关矩阵，任何一条服务线16能与任何一条用户线18连接。在说明性的实施例中，有16块服务终端单元电路板，每块有8个端口，共128个服务端口，有16块线终端单元电路板，每块8个端口，共128个用户端口。在服务终端单元电路板上的每个开关矩阵部分是8个端口×128个端口（32×512线）的交叉点矩阵。因此，如所指出的那样，128条服务线的每一条都能够与128个用户端口的每一个连接。
如在图3C中示意地所示，在中心平板24上有多线通信总线38。总线38平行于最左边各列的垂直连接器36以及平行于在板24的另一面上的上部各行水平连接器36（在图3中未示出）。为了无线电收发机28、30和32可以相互连接，总线38终止于在最左列的第2到第17行中的引线区域，以便与在所有线终端单元电路板20-1，…，20-16上的无线电收发机30连接;终止于在第3到第18列中的上部引线区域，以便与在所有服务终端单元电路板22-1，…，22-16上的无线电收发机32连接;以及终止于第一列的上部引线区域，以便与控制器26的无线电收发机28连接。
图4表示可在本发明的电缆管理系统中应用的控制器26。控制器26包括与3个不同类型的存储器相关的微处理器102。第一存储器是一程序只读存储器（ROM）104，在其中已存储了操作微处理器102的程序指令。微处理器102也与随机存取存储器（ROM）106相关，该存储器被微处理器102用作暂存存储器。最后一个非易失随机存取存储器108被用来存储表示利用在服务终端单元电路板22-1，…，22-p上的开关矩阵部分所作的全部连接的连接图。非易失RAM108是一电可擦ROM（有时称为“快速”PROM），即使在掉电时它仍保存其内容。由于将信息写入到非易失RAM108中需要较长的时间，RAM106被用来暂时存储该连接图直到它被写入到非易失RAM108为止。
微处理器102以任何合适的方式与管理站14连接，例如通过RS-232链路或调制解调器，或利用局域网。微处理器102从管理站14接收命令，例如以上所述的连接命令或断开命令，并且根据存储在ROM104中的程序通过无线电收发机28沿着在中心平板24上的总线导线38发送命令。作为说明，无线电收发机28是Echelon公司制造的Neuron芯片。微处理器102通过无线电收发机28沿着总线38访问服务终端单元电路板22-1，…，22-p中的规定的一块并提供合适的指令来控制该块服务终端单元电路板的开关矩阵部分。微处理器102接收它的指令的确认，无线电收发机28将该确认从规定的服务终端单元电路板沿总线38返回，微处理器102还更新存储在非易失RAM108中的连接图。
图5所示的线终端单元电路板20包括与在中心平板24上的总线导线38连接的无线电收发机30。作为说明，无线电收发机30是Echelon公司制造的Neuron芯片。线终端单元电路板20的功能是在用户线18和在安装在中心平板24的另一面上的服务终端单元电路板22-1，…，22-p上的开关矩阵之间提供接口。这一接口功能通过电缆驱动器（放大器）110而实现，该电缆驱动器（放大器）110有选择地从各条服务线16到各条用户线18或以相反的方向从各条用户线18到各条服务线16传送信号，由相应的控制继电器112的设定确定。控制继电器112被继电器驱动器114控制，继电器驱动器114根据由无线电收发机30通过在中心平板24上的总线导线38从控制器26的微处理器102接收的指令运行。最初，所有电缆驱动器110被设置为沿从用户线18到服务线16的方向传送信号。这出于安全考虑，当系统启动时，危险的被放大的高电压信号不会因疏忽而传送给用户线18，这样的信号经过用户线会损坏敏感的设备。
图6表示在服务终端单元电路板22-1，…，22-p之一上的电路22。这一电路包括一微处理器116，该微处理器与三种类型的存储器相关，它们是程序ROM118、非易失RAM120和RAM122。这些存储器的功能和与控制器26的微处理器102相关的存储器104、106和108的相同，只是专门用于它们与之有关的服务终端单元电路板22-1，…，22-p中的特定一块。微处理器116与无线电收发机32连接，作为说明，该无线电收发机32是Echelon公司制造的Neuron芯片，它与在中心平板24上的总线导线38连接，用于微处理器116和在控制器电路板26上的微处理器102之间的通信。微处理器116通过无线电收发机32经过总线38从微处理器102接收的指令被用来控制继电器128，使位于服务线16和开关矩阵126之间的电缆驱动器130“指向”正确的方向。此外，如同对与线终端单元电路板20-1，…，20-n相关的电缆驱动器110所做的那样，电缆驱动器130最初设定为“离开”用户线。如上所述，开关矩阵126与安装在中心平板24的另一面上的所有线终端单元电路板20-1，…，20-n连接，所以进入特定的服务终端单元电路板的服务线16中的任何一条都可以与用户线18中的任何一条连接。根据从在控制器电路板26上的微处理器102接收的指令，微处理器116控制开关矩阵126以便通过其在进入该服务终端单元电路板的服务线16中的特定一条和进入在中心平板24的另一面上的线终端单元电路板20-1，…，20-n中的一块的用户线18中的特定一条之间进行实际的电连接。
上述对电缆管理系统的控制是通过管理站14来实现的，管理站14是一具有图形用户接口（GUI）的计算机。管理站14的计算机装备了微软公司销售的WINDOWS操作系统，最好使用C语言将它的软件写成面向对象的程序。因此，当管理站14的操作者坐在计算机的前面时，在计算机的显示屏上出现一系列可见屏幕，所有的操作都根据通过计算机的鼠标输入设备“选中”的屏幕区域来进行。图7A-7D表示用于产生连接或断开命令的一系列这种说明性的屏幕。
图7A表示一启动管理站14就自动地被显示的屏幕。在屏幕的顶部是一名称行132，该名称行132将电缆管理系统识别为例如“集成电子开关”。屏幕为标准WINDOWS格式，在名称行132下面有一菜单行134。屏幕的其余部分具有表示系统配置的图象。在这一情形中，具有图形用户接口的一台管理站被用来控制两套电缆管理系统。要求操作者选择对哪一台设备进行控制，通过移动鼠标（未示出来）来进行选择，箭头光标指向要进行控制的设备，然后按一下鼠标上的开关。当系统的图象不能在一个屏幕上显示时，就使用垂直滚动行136和水平滚动行138，使屏幕“窗口”能移到整个图象的所需位置。
为安全起见，只有选定的操作者被允许接触系统的某些部分。因此，虽然没有表示出来，但应当有登记屏幕（有时称为登记对话框），登记屏幕要求操作者在允许继续做下去之前输入识别号码和口令。
图7B表示在操作已选定特定的电缆管理系统之后将出现的说明性屏幕。在菜单行134下面显示了服务终端单元（STU）电路板和线终端单元（LTU）电路板的配置，每块电路板具有8个端口。图7C表示顺序在图7B的屏幕之后的已选择了在菜单行134中的FUNCTION框140、在下拉菜单中的PATH CONNECTIONS框142、在下拉子菜单中的ADD PORTS框144以及STU端口146和LTU端口148后的屏幕。所有这些选择用图7C中的阴影线来表示。如图7D所示，利用STU菜单行152的FUNCTION框150，通过选择EXECUTE框154，前面已作的选择被管理站14转换为传送给控制器26的命令。因此，如果已选择了ADD PORTS框144（图7C），则产生一连接命令，将STU端口146和LTU端口148连接。另一方面，如果已选择了DET ETE PORT框156（图7C），则产生一断开命令。
虽然在此没有详细描述，但在管理站14内也存储了存储在控制器26的非易失RAM108中的系统图。除了存储经过服务终端单元电路板22-1，…，22-p的开关矩阵部分的连接通道外，在管理站14中的系统图还存储了在服务线16的每一条上提供的服务种类和能够被用户线18的每一条接受的服务种类。因此，在传送连接命令前，管理站检查系统图，以便确定仅已选择了一对匹配的服务线16和用户线18。如果已选择了不匹配的两条线，就告诉操作者并且必须改变选择。因此，电话线不会提供给电视机。
综上所述，已经公开了一种改进的电缆管理系统，该系统在计算机的控制下提供服务线和用户线之间的路由选择服务。虽然在此已公开了本发明的说明性实施例，但是，对公开的实施例的各种改进和修改本领域的普通技术人员是显而易见的，本发明将只被权利要求的范围所限定。