專利名稱：電訊操作系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明所屬技術領域廣義地說，本發(fā)明與電訊有關，更加具體地說，是關于電訊網絡的操作系統(tǒng)和設備。
與本發(fā)明相關的背景技術應用在諸如電話通訊和因特網上的電訊系統(tǒng)的構成為；諸如電話或個人計算機的終端設備、諸如本地電話線路或無線電連接的接入網絡、交換器或路由器、諸如公共交換電話網絡(PSTN)或城市間的數據網絡的骨干網絡。設計上的一個難點是位于終端的用戶有各種各樣的需求，而骨干網絡則必須處理高度標準化的負載，以保證操作的可靠性和有效性。
電訊系統(tǒng)需要用復雜的方法處理在系統(tǒng)中傳輸的數據流，多數情況下這些處理操作是在地理上和行政上相間隔的各個計算機系統(tǒng)上進行。很多條通訊線路同時運行，應用在不同數據流上的處理操作經常在大范圍地變換，控制這些計算機系統(tǒng)所需要的軟件一般龐大而復雜，難于改變。
當通過系統(tǒng)的數據流代表的是聲音，例如在現(xiàn)代數字電話網絡中，實現(xiàn)諸如三方或多方通話、語音郵件、語音識別與鑒定、通話等待、加密、語音代碼、雙音多頻(DTMF)探測等功能還需要運用特殊的處理。對于一般的數據應用，諸如電子郵件、遠程計算、計算機之間的文件傳輸或互聯(lián)網瀏覽，還需要諸如防火墻和加密等安全功能以及諸如流量規(guī)劃、錯誤處理、按優(yōu)先次序排列、緩沖儲存、格式轉換、多點傳送等數據流功能。
盡管電訊系統(tǒng)已經十分復雜，而諸如視頻電話、因特網游戲、圖像點播、因特網音頻、遠程工作合作、電話會診等新型服務也日益具有廣泛市場。這些服務將需要在現(xiàn)有網絡上覆蓋新型系列的功能，使軟件開發(fā)的工作變得更加復雜。
同時，即使對于單一應用，不同的用戶也會有不同的需求，例如，需要不同等級或形式的加密。由于處理多種情況的復雜性，將會延誤開發(fā)通訊應用軟件的進程。


圖1表示的是一個電話通訊系統(tǒng)10的典型配置。該電話通訊系統(tǒng)10包括由交換控制器14中大型計算機程序控制的交換器12。多個交換器12之間由傳輸實際通訊信號的并可能由諸如光纖和同軸電纜等各種物理介質組成的主干線16互相連接，交換控制器14也互相連接，但連線一般是信號線18，不是通訊主干線16。
這樣的系統(tǒng)10還包括實現(xiàn)諸如電話會議20、語音郵件22、收費服務24等功能的計算手段。諸如電話轉接等電話通訊功能可以通過在運行交換器12的程序中增加代碼或在電話通訊網絡10中增加專用硬件實現(xiàn)。特殊用戶所需要的功能定義在由交換器12軟件訪問的數據庫中，增加一種新型功能可能需要改變這些數據庫以及使用數據庫的全部交換器12軟件，還可能需要為網絡購買和安裝新型的硬件，還需要使用特定的軟件監(jiān)測用于每一特殊用戶的功能的兼容性。例如，通話等待和占線時電話轉接兩種功能定義了受話方占線這一同一事件的兩種不同行為，因此一個用戶可能就不能同時具備這兩種功能。
在傳統(tǒng)的電話通訊系統(tǒng)中，電話26的接入網絡基本上只包括用戶擁有的終端與電話公司運行的交換網絡之間的“局部環(huán)路”線28，進一步的功能都集中在交換器12其中。
一般地說，電話通訊的信號處理由專門用于各種工作的硬件完成，例如，音頻解碼和電話會議使用不同的硬件。由于新硬件需要設計、檢測、制造和配置，新功能的引進速度就會因此受到限制。承擔工作的固定性還造成不同類型的硬件之間不能分擔負載，例如不能使用空閑的音頻解碼硬件幫助過載的語音電話會議硬件。
交換器軟件實現(xiàn)諸如電話會議這樣的功能的方法是，通過電話交換器12引導代表用戶聲音的數據流往返于專門進行使這些語音數據流以突出談話者抑制背景噪音的方式形成一體所必需計算的硬件或軟件20。當一個用戶由電話26的按鍵鍵入適當號碼或通過與操作員聯(lián)系表示了加入電話會議的要求后，交換器12的操作系統(tǒng)就在會議硬件20上搜索并為之安排一套未占用的輸入輸出。如果交換器12成功，它就會在多元總線和同步光學網絡的通道中繼續(xù)搜索并安排往返這些輸入輸出的路徑，分別往返于該與會者的電話機26。軟件搜索并安排這些資源的方式完全處于交換器12的制造商編寫的軟件的控制之下，并受交換器12的擁有者控制，第三方無法進行改進。由于了解用戶接口十分困難，廣大用戶實際上很少能使用這些電話通訊功能。
因此，改變現(xiàn)有的電訊網絡10十分復雜，模式固化，硬件結構難以擴展。這又造成了現(xiàn)有的電訊產業(yè)無法提供諸如高質量聲音的新型功能，同時，也使現(xiàn)有的電訊產業(yè)每向市場推出一項新技術都要花費很長時間。
當前電訊系統(tǒng)軟件的復雜性，加上其軟件各元件之間廣泛的相互聯(lián)系，使得開發(fā)新功能非常困難。同時，電訊服務一直由大壟斷部門提供，使用著他們才能獲得的專有設備。另一項復雜性是新服務必須能夠向上兼容，以便管理現(xiàn)有的客戶。
軟件開發(fā)因此被局限于“封閉的”一些得到信任的開發(fā)商，因而也就縮小了可以利用的技能范圍，將許多具有適應市場需求新思想的開發(fā)商拒之門外。
傳統(tǒng)的電訊不考慮差異性，集中于提供單一服務。因此，電訊供應商不鼓勵以價格優(yōu)惠的方式向用戶提供多種服務，比如對圣誕節(jié)的低質量語音電話通訊，只是增加連接或降低價格。同時，小需求市場又由于開發(fā)和實現(xiàn)附加產品的花費不能獲得足夠利潤而完全得不到供應。
用戶可以利用自己的個人計算機(PC)上運行的軟件對電訊實行小范圍的控制。例如，目前有一種電話應用程序接口(TAPI)可以使得運行在通用型計算機上的軟件控制一種稱為專用分組交換機(PBX)的交換器的交換決定。
應用編程接口(API)將一系列相對簡單高層次的函數轉化為執(zhí)行這些函數所必需的較低層次的指令，簡化操作系統(tǒng)的使用。例如，程序使用Windows API執(zhí)行單一指令，可以打開窗口、文件、信息框，還可以執(zhí)行更加復雜的任務。Windows還具有處理電話通訊、傳送信息和其他通訊事務的多種種類的API。
這些API可以由Java實現(xiàn)，Java是一種流行的計算機語言，在通過因特網加載程序方面具有很強的功能，還能夠強加嚴格的規(guī)則保證這些程序不含有干擾程序所下載系統(tǒng)操作的軟件病毒。Java還廣泛應用于高級圖形用戶界面(GUI)的編程，比如應用在網頁上的某些功能，使得熟悉該領域的人可以容易地寫出一個控制電話通訊交換器的GUI。有一個稱為JTAPI的系統(tǒng)就是Java電話API的一個例子。
TAPI包含大量的專門子程序，允許用戶設置并拆卸連接某一物理設備的回路，包括電話機和諸如語音信箱這些功能的服務器。它還可以使用戶定義系統(tǒng)對諸如掛機等事件的響應。
一種稱為Parlay的系統(tǒng)實現(xiàn)了一個電話API，可以用于控制由大電話公司所擁有的中央辦公室電話交換器。它與使用一個電話API控制一個PBX在概念上相似，只是將安全作為首要關注對象，因為故障會對許多電話用戶造成不便。
Parlay、TAPI、J-TAPI以及類似系統(tǒng)允許第三方對于電話交換器怎樣與終端用戶和諸如語音會議服務器等專門設備的相互連接具有一定的控制，但是不允許第三方增加諸如加密或語音編碼等新功能。他們也不能描述對于因特網流量的管理，因此必須使用特殊系統(tǒng)管理這些功能，比如通過作為安全防火墻的計算機安排因特網瀏覽數據的路由。
在一個移動電話系統(tǒng)或個人通訊系統(tǒng)(PCS)中，移動電話含有處理無線電和語音信號并實現(xiàn)與基站聯(lián)絡的控制協(xié)議的內置計算機，基站也具有完成這些目的的內置計算機，這樣大量的移動電話和基站就構成一個網絡，使得移動電話能夠接入公共交換電話網絡(PSTN)或其他接入網絡。
移動電話的接入網絡相比傳統(tǒng)電話要復雜的多，它需要執(zhí)行諸如語音的數據壓縮等先進的信號處理功能和諸如在通話中支持由一個基站到另一個基站的電話通話傳遞等先進的通話處理功能。一個關鍵的困難是移動電話內置計算機所執(zhí)行的功能都是預先固定好的，程序使用只讀存儲器，受到與基站聯(lián)絡所使用的標準協(xié)議的能力的限制。例如，降低數據流量所使用的語音壓縮算法都是事先已經固定，新的算法開發(fā)出來以后也不能輕易改變。
用于電話通訊和用于數據傳輸的網絡是分別開發(fā)的，而建造獨特物理網絡的經濟理念非常軟弱，因此技術上也是會聚的。它們顯得會聚到靠近數據而不是靠近電話的模式，部分原因是數據模式具有更大的通用性。目前占統(tǒng)治地位的數據網絡是因特網。
圖2表示的是一個因特網通訊系統(tǒng)示例30的配置情況。因特網32本身由多個路由器34代表，這些路由器通過設計為高速傳輸大量數據的互聯(lián)網骨干網絡36相互連接。用戶計算機38可以通過多種方式訪問因特網，包括在一條電話線上利用聲頻調制和解調數據，這一方式需要一個調制解調器40并連接公共交換電話網絡42，然后再經過一個入口處44和訪問控制器46連接到因特網32。另一種連接方式是使用在高頻上調制和解調數據的置頂盒50，經過現(xiàn)有的電話或電視電纜網絡52，通過控制器54直接與因特網相連。一般情況下，這些高頻信號是在經過這些電話或電視電纜網絡52的現(xiàn)有服務使用的頻率范圍以外傳輸的。
在這些系統(tǒng)中，接入網絡的部分通常是一臺位于骨干網絡36邊緣的計算機系統(tǒng)38，執(zhí)行諸如用戶認證和控制加到骨干網絡36上負載的功能。通過定義通訊協(xié)議，使用戶計算機36和網絡36其他部分之間的通訊標準化。
因特網上的通訊可以按照各種形式的協(xié)議，通過各種形式的物理傳輸媒介。協(xié)議就是約束數據在硬件設備之間傳輸的一系列協(xié)定和規(guī)定。最簡單的協(xié)議只定義一個硬件配置，而比較復雜的協(xié)議則要定義時間選擇、數據格式、錯誤檢測和糾錯技術、軟件結構。
因特網是一個無連接的網絡服務，其中一個通訊可能會被分割成通過相同來源和目的地之間不同路徑上傳輸的多個數據包。傳統(tǒng)的電話通訊則相反，它只建立一條所有通訊數據都由此傳輸的路徑。
描述在諸如UNIX和Windows這樣的操作系統(tǒng)上運行的應用程序之間的連接時，人們廣泛采用了套接字機制。它們可以用來設置在不同計算機上運行的應用程序之間的連接，比如經過諸如以太網或因特網等網絡在不同計算機之間傳輸的數據包。例如在Java中，表達式“new Socket(＂www.wireless-sys.com＂，8888)”返回一個對象，代表與因特網上名為“WWW.Wireless-sys.com”的計算機“端口8888”的連接。這一對象還可以使用其他的Java方法向這一計算機發(fā)送和接收數據。協(xié)定中“端口號”用于定義所期望的數據類型。
使用套接字與另一個計算機上的過程通訊時，程序員設置了通訊的一方，但還必須依賴另一計算機的管理員設置另一方。協(xié)定中的端口號用于描述所期望的程序功能。
套接字通常使用網際協(xié)議(IP)，它還可以進一步設置為使用對送出的數據包不檢查是否被收到的不可靠的數據報協(xié)議(UDP)，或者使用反復嘗試直到收到收條確定的傳輸控制協(xié)議(TCP)。電話通訊應用通常使用UDP，因為不能按時到達的數據就沒有價值，而文件傳輸程序一般使用TCP，以確保準確發(fā)送。用戶一般需要在這兩種機制之間加以選擇，明確是在數據包發(fā)送過程中處理錯誤情況還是從頭開始寫一個新的機制。因為對于電話通訊，在處理IP流時增加加密或信號處理功能是困難的。
像IP這樣協(xié)議的關鍵優(yōu)點在于，它使得一個大網絡可以有效地運行，并且為應用軟件使用這個網絡提供了一個標準方法。缺點是它不允許對數據流執(zhí)行特別處理，并且沒有準確地指明對于服務質量的要求。
資源保留協(xié)議(RSVP)是IP的擴展，通過使用諸如數據速率和等待時間這些參數，允許在技術層面上確定服務質量。由于在骨干網絡上增加了復雜性并且需要更新它們的交換器硬件，它在被接受上受到限制，而且它不能包括確定與服務質量要求有關的費用的機制。
異步傳輸模式(簡稱ATM)網絡使用標準協(xié)議定位數據包(同IP一樣)，設置連接(同TCP一樣)，指定服務質量QoS(同RSVP一樣)。由于ATM設備運轉速度很高，ATM網絡大量地配置在骨干網絡的核心，但是最終用戶不能直接看到它的能力(由于IP作為應用標準的統(tǒng)治地位和ATM設備的高價格)。由于ATM路由器不能被直接訪問，也由于它們描述服務質量機制的復雜性，應用軟件還沒有使用這些機制。同時，像RSVP這些服務質量機制，不包含描述與服務質量要求有關的費用的方法。
除了以上提到的IP和ATM網絡，還有一些其他的網絡，如幀中繼網和以太網。另外，PSTN也可以用來傳輸數據，例如使用向一個模擬信號映射數字數據的格架編碼。各大類型的網絡都有一些差異，實現(xiàn)這些網絡在工程學上的差異也造成了性能上的差異。由這些變化引起的復雜性會造成用戶和應用軟件很難開拓所有可以利用的網絡，也很難充分利用網絡。
本領域里人們熟知的接入網絡都有著嚴重的局限性，因為這些網絡在設計時曾經過于狹窄地定義了電訊應用的限制，諸如僅僅是電話或文件傳輸等。因此，我們需要一項使接入網絡獲得多種電訊服務所必需的復雜功能的發(fā)明。
因此也需要一種靈活有效地提供電訊服務的方法和系統(tǒng)，并能夠改進前面所描述的問題。提供該設計必須要考慮易于實現(xiàn)，同時意識到現(xiàn)有設施極其難以改變的特性。
發(fā)明簡述本發(fā)明的目的因此就是為電訊網絡提供一種操作系統(tǒng)和設備，改進上述提到的問題。
本發(fā)明在一個方面可以廣泛地定義為是一種在電訊網絡上實現(xiàn)通訊的方法，它所包含的步驟為將通訊設置為數據流；通過實時地確定和執(zhí)行操作系統(tǒng)軟件功能，在電訊網絡上傳輸數據流；這里操作系統(tǒng)軟件功能是分布在電訊網絡上的。
本發(fā)明在另一方面可以定義為是一個電訊系統(tǒng)，它包含一個呼叫方、一個被呼叫方、一個與呼叫方和被呼叫方互相連接的具有混合協(xié)議的電訊網絡，呼叫方的可操作性為將通訊設置為數據流；電訊網絡的可操作性為通過實時地確定和執(zhí)行操作系統(tǒng)軟件功能，向被呼叫方傳輸數據流；這里操作系統(tǒng)軟件功能是分布在電訊網絡上的。
本發(fā)明的另一方面包括一個計算機可讀存儲器介質，存儲可以執(zhí)行的計算機軟件代碼，行使的步驟為將通訊設置為數據流；通過實時地確定和執(zhí)行操作系統(tǒng)軟件功能，在電訊網絡上傳輸數據流；這里操作系統(tǒng)軟件功能是分布在電訊網絡上的。
本發(fā)明的另一方面包括內置在一個載波中的計算機數據信號，這個計算機數據信號包含一系列機器可執(zhí)行的編碼，可由計算機執(zhí)行行使的步驟為將通訊設置為數據流；通過實時地確定和執(zhí)行操作系統(tǒng)軟件功能，在電訊網絡上傳輸數據流；這里操作系統(tǒng)軟件功能是分布在電訊網絡上的。
本發(fā)明的另一個深一層的方面包括一個移動電話，其中包括中央處理器元件；與中央處理器元件相連接的無線通訊輸入和輸出元件；與中央處理器元件相連接的存儲通過無線通訊輸入輸出元件下載的軟件代碼的存儲器元件，該軟件代碼可以在中央處理器上執(zhí)行；可以在中央處理器上執(zhí)行的實時分布式的操作系統(tǒng)核心軟件代碼；與中央處理器相互連接的用戶界面元件。
本發(fā)明提供了一個具有實時特性的分布式操作系統(tǒng)，并通過一個適合于開發(fā)多種服務的API提供先進的安全、會計、管理功能。它所提供的軟件可以運行在專門用于連接諸如電話和個人計算機等家庭和辦公室使用設備的硬件上，也可以運行在連接骨干網絡的硬件上。它還提供了在這些類型硬件之間進行通訊的物理方法，并因此構造了接入網絡。
廣義發(fā)明的簡要描述圖3的流程圖表示了一個在電訊網絡上根據以上概述的目標實現(xiàn)通訊的方法。使用這一方法，通訊在步驟56設置為數據流，可以根據TCP/IP作為一系列數據包傳輸。在步驟58，通過實時地確定和執(zhí)行操作系統(tǒng)軟件功能，在電訊網絡上傳輸這一數據流，這里操作系統(tǒng)軟件功能是分布在電訊網絡上的。
圖4是這一系統(tǒng)的物理表示。全圖表示一個使呼叫方62與被呼叫方64在一個混合協(xié)議的電訊網絡66上通訊的電訊系統(tǒng)60，電訊網絡66與通訊雙方物理地相互連接。作為一個例子，顯示中的呼叫方62包括一臺具有聲頻接口的通用型計算機68，聲頻接口可以是一臺標準電話機70，通過電話線與計算機68相連。電話通訊所需要的信號處理功能由一臺接入電話線的專門計算機進行，而控制功能由計算機68本身完成。這樣做就可以進行復雜的接入控制，因為計算機68可以視為接入網絡的一部分。
在本圖中，被呼叫方64被表示為一臺電話機，當然它也可以是任何其他電話通訊設備，如一臺傳真機或調制解調器。對本領域熟悉的人員應該清楚其他適宜的設備和安排。
實現(xiàn)發(fā)明要求呼叫方62具有將通訊設置為數據流或數據包的功能，通過實時地確定和執(zhí)行操作系統(tǒng)軟件功能，電訊網絡66可以在網絡66上傳輸數據流；這里操作系統(tǒng)軟件功能是分布在電訊網絡66上的。
操作系統(tǒng)一般是一系列使硬件與用戶或應用程序、定時任務、存儲分配、硬件的界面控制接口的軟件。操作系統(tǒng)所具有的性能及其一般的設計宗旨會對圍繞它所駐存的機器產生的編程風格和技術文化施加極其強烈的影響。
實時操作系統(tǒng)是一種某些功能需要在一定時間限制內執(zhí)行的操作系統(tǒng)，以便仍使用戶保持機器連續(xù)運轉的感覺。例如在語音通訊中，用戶一般不能接受大于200毫秒的稱為等待時間的完全單向的時間延遲。因此，所有影響語音信號的功能的運行時間必須小于200毫秒。
實時操作系統(tǒng)一般要把軟件代碼分成多個稱為線程的可以執(zhí)行單元，并安排它們在各自相應的時間限制中執(zhí)行。線程根據優(yōu)先性執(zhí)行，例如，一個處理實際聲音傳輸的線程通常比處理數據傳輸的線程具有較高的優(yōu)先權。
這些技術在計算機軟件領域特別是在內置系統(tǒng)領域里是為人所熟知的，但由于多種原因還沒有被應用在電話通訊網絡中。
首先，盡管人們認為PSTN不適合開放系統(tǒng)，占統(tǒng)治地位的電訊供應商們卻一直很難擺脫它們龐大的PSTN設施。因為外界用戶不能進入和修改PSTN，就要受到PSTN系統(tǒng)所提供的功能的限制。但是，由于現(xiàn)有的PSTN實際上是一個實時系統(tǒng)，發(fā)明不對PSTN本身進行改變，卻送給它一個壓縮為PSTN包并能在PSTN網絡上傳輸的數據流。進入PSTN通過代理服務器控制，由網關授權。
現(xiàn)有的電訊供應商們還在尋求繼續(xù)使用它們的智能網(IN)和高級智能網(AIN)服務，因為它們對提供這些服務的硬件和軟件進行了大量投資。由于開發(fā)新的軟件提供相同服務要大大容易得多，發(fā)明并不一定強調與這些系統(tǒng)的一體性，然而，發(fā)明的操作系統(tǒng)最好包含SS7堆棧，使用戶處理程序可以控制它并與之相互作用。
其次，在混合協(xié)議的網絡上很難實現(xiàn)實時系統(tǒng)而不發(fā)生質量問題。人們認為這一點是使PSTN與數據網絡一體化的障礙。這些質量問題及其解決方法將結合優(yōu)選實施例加以更加詳細的描述。
分布式操作系統(tǒng)是與多臺計算機的運轉合作的計算機程序，任務可以在任意一臺機器上互相交換運行，在應用程序和最終用戶看來，整個計算機組就像是一個統(tǒng)一系統(tǒng)。不管是位于終端設備的最終用戶，還是直接使用運行分布式操作系統(tǒng)的計算機，都能夠利用系統(tǒng)的全部資源。
在使用不同協(xié)議的多種網絡上實現(xiàn)分布式操作系統(tǒng)，需要網關與各個網絡接口。這些網關應該能夠識別和補償相關網絡的需要。
在發(fā)明中，網絡既是實時的也是分布式的。因此在可執(zhí)行的線程是分布式的時候，其中必須包括時間限制。
在前面論述到的多個方面，根據發(fā)明在一個混合協(xié)議的電訊網絡上應用實時分布式操作系統(tǒng)具有很多優(yōu)點。
實時功能允許聲頻、視頻、語音信號以用戶感到舒適的速度傳輸，許多現(xiàn)有的電訊系統(tǒng)，特別是那些使用因特網作為通訊媒介的系統(tǒng)，都存在著嚴重的質量問題，包括噪音和丟失數據包。發(fā)明為保證在這樣的網絡上的傳輸服務質量提供了一種方法，這一點將在下文做更加詳細的描述。
發(fā)明的分布特性具有許多操作上的優(yōu)點，包括1.提高了可靠性。由于分布功能比起核心更容易出現(xiàn)錯誤，使用這種方法，如果軟件發(fā)生問題，核心不會中止操作，系統(tǒng)還可能繼續(xù)運轉。
2.靈活性。不需要重新啟動，設備就可以更新功能或者安裝新的部件。
3.在軟件層面提供冗余度，而不是像過去使用的PSTN那樣在硬件層面提供。這一在硬件上的削減可以使資產、運行以及維護費用、場地服務、維護人員都降低50％，這里還都沒有包含有效性和可靠性。實際上，通過增加一層軟件冗余度，可以很容易地將可靠性提高幾個數量級。
4.系統(tǒng)的升級能力還能在增加設備、增加新網絡時增加新網關。隨著替代PSTN、因特網、ATM等類似網絡的新型網絡的發(fā)展，可以增加新的網關，淘汰現(xiàn)有設備。
5.由于一個節(jié)點或一條線路發(fā)生故障時，通訊還可以重新選擇線路，這一系統(tǒng)沒有單點故障。
同時，由于傳輸諸如通過PSTN或PBX的語音電話，或者傳輸通過因特網、局域網(LAN)或其他網絡的數據的多種服務只需要一個單一的物理網絡，使得發(fā)明的系統(tǒng)的物理安裝大為簡化。這一點削減了安裝材料和人力，也削減了對必需線路和路由硬件的維護。例如，一個標準的商務辦公室過去可能需要分別的PBX和LAN網絡，但是發(fā)明可以在單一的物理網絡上提供這兩種服務。
該系統(tǒng)最好在安裝了允許諸如電話會議或IP過濾等信號處理功能的情況下“活動”，它應該盡可能廣泛地使用多用途硬件增加使用范圍的有效性，達到一種硬件用于多種目的。
在定義諸如帶寬和等待時間這些服務質量參數方面，該系統(tǒng)應該包含非常普遍的機制以及為此達成協(xié)議的方法。
因為接入網絡一般是連接不同的兩方管理的域(比如一個最終用戶和一個服務提供商)，它應該為運行雙方提供一個可信賴的運行機制，這可以包括諸如響應各方需要和關注的軟件代理服務器和具有已知特性的過濾器庫等等。
該網絡還應該理想地允許新的一方增加功能，比如根據最終用戶的興趣和要求管理技術上困難的系統(tǒng)。
圖5A和5B表示根據發(fā)明在一個電訊系統(tǒng)上通訊的優(yōu)選方法的流程圖。
該方法起始于圖5A的步驟72，將通訊設置為一系列網際協(xié)議數據包，各自包含一個用于同步的時間標志。后文將會更加詳細的描述，網際協(xié)議數據包將被壓縮進在采用其他協(xié)議的網絡上傳輸所必需的其他協(xié)議。實際上，幾乎任何傳輸數據的協(xié)議都可以選擇為基本協(xié)議。
每一個數據包都被預制和選擇了一個時間標志，并將用于與數據包到達目的地的時間控制同步。同步很重要，特別是使用諸如IP這樣的無連接協(xié)議的時候。由于每一個數據包獨立行進，可能會沒有按照同樣的順序到達目的地，并且?guī)缀蹩隙ú皇且栽械南嗤g隔。被呼叫方因此使用時間標志來保證數據包的正確順序和間隔。
標志時間可以有許多方法，一般分為本地和系統(tǒng)兩類時鐘控制。例如，本地時鐘控制包括參照全球定位系統(tǒng)(GPS)數據、國家時鐘廣播、以及世界各地一般都可以利用的因特網時鐘服務。
系統(tǒng)時鐘則包括在ATM和T1服務的同步中所使用的時鐘。例如，一般用于ATM網絡的是一種8kHz同步廣播能力，它在各地都可以使用，并且本來是用于ATM同步固定比特率傳輸(CBR)的。某些網絡也可以使用192kHz的ATM時鐘。
如果輸入數據是音頻、視頻或語音，這一數據就可以數字化并按照生成數據包領域中熟知的方法連續(xù)地從來源信號流入。
或者，根據到達數據包的順序號排序，而不使用時間標志。然而，因為沒有考慮它們本身的用時差別，這樣做會造成性能低下。
在步驟74，網際協(xié)議(簡稱IP)數據包將被壓縮到與系統(tǒng)下一個電訊網絡兼容的協(xié)議中，這一過程最好是通過網關。在網絡技術中，網關是鏈接兩個不同類型網絡的硬件和軟件的結合，作用就像一個網絡到另一個網絡的門戶。例如，在不同電子郵件系統(tǒng)之間的網關使得不同電子郵件系統(tǒng)的用戶能夠交換信息。
在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，所有通訊都將使用IP，通過使用其它協(xié)議的網絡時再根據需要壓縮。不同網絡之間的網關因此將為到達的數據包開包，并根據通過下一網絡的需要改換壓縮。
在步驟76，通過實時地確定和執(zhí)行操作系統(tǒng)軟件功能，壓縮后的數據包在實時、容錯、分布式的電訊網絡上傳輸。
前面已經一般性地描述了怎樣實現(xiàn)一個實時、分布式的操作系統(tǒng)，然而，操作系統(tǒng)及其網絡還需要比其他網絡具有更強的可靠性，特別要比過去的因特網更加可靠。公眾對于一個電訊系統(tǒng)的可靠性有很高的期望，但是因特網系統(tǒng)存在著大量容易發(fā)生故障的元件。系統(tǒng)因此必須能夠容錯，以便系統(tǒng)上個別節(jié)點或鏈接上的故障不會引起整個系統(tǒng)的故障。
無論是用于電話通訊、數據、還是新的應用，都需要在構成連接的個別節(jié)點和鏈接發(fā)生故障時仍能保持連接不中斷。要自動實現(xiàn)這一點，可以使系統(tǒng)具有故障時重新選擇路由鏈接的能力，正如現(xiàn)在電話通訊和因特網的連接那樣；或者使用各種已經建立連接的代理服務器在發(fā)生故障時重新建立連接。如果代理服務器本身的節(jié)點發(fā)生故障，它們應該可以在功能節(jié)點上實現(xiàn)復原。在數據庫技術領域里熟知的技術可以保證這些代理服務器能夠通過各種方法充分恢復它們的狀態(tài)，保證繼續(xù)工作，例如，方法之一是在程序員規(guī)定的檢查點恢復附加節(jié)點的程序狀態(tài)。
在步驟78，數據包在目的地被接收并被解碼。當然，這一步驟還要包括去除多余的數據頭部或壓縮協(xié)議數據，從數據包中獲得信號數據。然后這一數據必須按照時間標志與其他的接收數據進行同步和排列。如前所述，時間標志和同步化都可以用許多方法完成。
在步驟80，決定數據包是否已經到達目的地。如果沒有，控制返回重復步驟76和78，直到數據包通過一個或多個網絡。
在步驟82，網絡中的元件實時地更新它們各自的對于網絡中節(jié)點和路徑的負載計劃表，這樣每一個元件都具有管理系統(tǒng)的負載平衡和容錯所必需的數據，這部分將在后文圖5B的步驟84至步驟98講解。圖中這一更新是連續(xù)的有限幾步，但在要求上應該是定期更新，甚至實時更新。
分布式操作系統(tǒng)的一個頗有價值的功能是負載平衡。系統(tǒng)為負載不重的處理器分派新的任務，并隨著負載隨時間的改變移動任務(動態(tài)的負載平衡)。在一般用途的計算中，在平衡計算負載時還要考慮文件的物理位置，以便網絡流量不會成為瓶頸。對于一個電訊系統(tǒng)，也需要這些優(yōu)化，并且最好要將優(yōu)化擴展到平衡使用關鍵的數據傳輸鏈接。對一個使用無線電鏈接并且用戶前置設備可以有兩個或多個顯示的電訊接入網絡，如何選擇這兩個或幾個無線電鏈接也應該作為負載平衡的一部分進行優(yōu)化。負載平衡可以采用在運行研究領域里熟知的優(yōu)選方法。
在計算和電訊系統(tǒng)上平衡負載需要估算各自應用的負載。在通用計算環(huán)境中，通常統(tǒng)計應用的近期行為估算這些負載，但是在電訊環(huán)境中，常?？梢愿鶕扑愎烙嬘嬎愫蛡鬏斬撦d。例如在電話通信中，語音編碼中的信號處理操作以及由此產生的數據速率都是精確已知的。我們必須在可利用的情況下使用這些信息，改進負載平衡的質量，以便保證不發(fā)生超載。由于這個原因，就需要使用分布式的操作系統(tǒng)運行一個接入網絡，使每一個過濾器都根據它們的計算負載和數據帶寬的需要設置性能。
在同時提交的另一份專利申請中，描述了在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中我們試圖采用的與網絡資源協(xié)調的方法，該申請根據2001年12月26日 申請日期1999年9月24日 優(yōu)先權日1998年9月25日
發(fā)明者威廉·馬丁·斯奈爾格魯夫, 邁克爾·斯塔姆, 莫里希爾·德西蒙尼 申請人:索馬網絡公司