СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОЙ КОММУТАЦИИ В СЕТИ СВЯЗИ И СИСТЕМА ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ Российский патент 1995 года по МПК H04M3/42 

Изобретение относится к передаче информации в сетях связи и может быть использовано в интегрированных сетях передачи пакетов данных и аналоговой информации без ее преобразования в дискретные сигналы, в частности для создания интегрированных информационных сетей отраслевых АСУ (ОАСУ) на базе некоммутируемых стандартных каналов тональной частоты (ТЧ), образованных аппаратурой уплотнения аналогового типа.

Целью изобретения является повышение эффективности использования сети связи за счет обеспечения возможности передачи в сети коммутации пакетов по ТЧ-каналам межузловой связи приоритетных групп аналоговой информации без ее предварительного преобразования в дискретные сигналы и при сохранении в сети коммутации пакетов высокой эффективной передачи пакетов данных.

На фиг.1 приведена структурная схема системы автоматической коммутации; на фиг.2 - структурная схема коммутатора физических каналов (КФК); на фиг.3 - структурная схема станционной ЭВМ узла; на фиг.4 - структурная схема программного блока управления; на фиг.5 - структурная схема блока сопряжения ЭВМ узла с исходящими каналами межузловой связи; на фиг.6 - структурная схема блока сопряжения ЭВМ с входящими каналами межузловой связи; на фиг.7 - структурная схема блока сопряжения ЭВМ узла с аппаратурой передачи данных абонентских линий абонентов с дискретной информацией; на фиг.8 - структурная схема блока сопряжения ЭВМ узла с аппаратурой передачи данных канала управления КФК; на фиг. 9 - структурная схема блока фиксации состояния маршрутного соединения; на фиг. 10 - структурная схема блоков фиксации признаков "речь", "согласие", "разъединение"; на фиг.11 - пример реализации схемы управления КФК в блоках кодового управления КФК; на фиг.12 и 13 - таблицы состояний, реализуемых в блоке кодового управления КФК; на фиг.14-22 - пример алгоритма функционирования при связи абонентов с аналоговой информацией; на фиг. 23 - графики, иллюстрирующие эффективность предлагаемых способа и системы автоматической коммутации в сети связи и их место по этому критерию среди известных способов и систем.

Система автоматической коммутации в сети связи, реализующая предлагаемый способ, содержит узел 1 коммутации, терминалы абонентов с дискретной информацией 2¹-2^N, терминалы коммутации абонентов с аналоговой информацией 3¹-3^k, терминалы (телефонные аппараты) абонентов с аналоговой информацией 4¹-4^k, группы аналоговых каналов к смежным узлам 1 станций J, S только для передачи данных 5_j¹-5_jⁿ; 5¹_s-5_sⁿ, группы аналоговых каналов к смежным узлам 1 станций J, S для передачи аналоговой информации (речи) и данных 6_j¹-6_j^m; 6_s¹-6_s^m, стационарную ЭВМ 7, блоки сопряжения станционной ЭВМ со станционными комплектами АПД 8, станционные комплекты АПД или модемов с контроллерами 9; линию связи блоков сопряжения со станционными комплектами АПД или модемов с контроллерами 10, линии 13 и 11 связи станционных комплектов АПД 9 и удаленных комплектов АПД, канал 12 управления коммутатором физических каналов (КФК) 12, удаленные комплекты АПД или модемы с контроллерами 13, периферийный комплект АДП 14 канала управления КФК, линии 15 связи терминалов с аналоговой информацией КФК, коммутатор 16 физических каналов, связь 17 периферийного комплекта АПД канала управления КФК с коммутатором физических каналов, линии 18 связи терминалов абонентов с дискретной информацией с удаленными комплектами АПД, линии 19 связи терминалов коммутации с удаленными комплектами АПД.

КФК 16 содержит координатные соединители 20 и 21, блок 22 управления; блок 23 сопряжения с каналом управления КФК, блоки сопряжения с соединителями 24 и 25.

Станционная ЭВМ содержит программный блок 26 сопряжения с АПД абонентских линий групп терминалов 2¹-2^N, 3¹-3^k, программный блок сопряжения с АПД входящих каналов групп 6 и 27, программный блок сопряжения с АПД исходящих каналов групп 6 и 28, программный блок 29 сопряжения с АПД 14 канала управления КФК, программный блок 30 управления, программные блоки 31-33 инициации формирования пакетов вызовов, согласия, разъединения, программные блоки 34-36 приема и анализа пакетов вызова, согласия, разъединения, программные блоки 37-39 формирования пакетов вызова, согласия, разъединения, программные блоки 40-42 фиксации признаков "речь", "согласие", "разъединение", программный блок 43 фиксации маршрутного соединения, программный блок 44 формирования сигналов физической коммутации 44.

Программный блок 30 управления содержит ядро 45 операционной системы, супервизор 46 задач, диспетчер 47 ввода-вывода, память 48.

Блок сопряжения с исходящими каналами межузловой связи содержит пакет 40 программ и память сеансового и транспортного уровней, диспетчер 50 пакетной коммутации и память, псевдодрайвер 51 распределения альтернативных исходящих линий, секция 52 обработки драйвера, секция 53 связи драйвера 53, аппаратно-программный стык "2К" 54.

Блок сопряжения с входящими каналами межузловой связи содержит пакет 49 программ и память сеансового и транспортного уровней, диспетчер 50 пакетной коммутации и память, секцию 52 обработки драйвера, секцию 53 связи драйвера, аппаратно-программный стык "2К" 54, псевдодрайвер 55 группы инициативных устройств (входящих линий).

Блок сопряжения с аппаратурой передачи данных абонентских линий абонентов с дискретной информацией содержит аппаратно-программный стык "2К" 54, драйвер 56 инициативных устройств, секцию 57 обработки драйвера, секцию 58 связи драйвера.

Блок сопряжения с аппаратурой канала управления КФК содержит аппаратно-программный стык "2К" 54, драйвер 59, секции 60 обработки драйвера, секции 61 связи драйвера.

Блок фиксации состояния маршрутного соединения содержит регистр 62 слова состояния, логические элементы И 63 и 64, дешифраторы 65-68.

Каждый из блоков 40-42 содержит дешифраторы 69 асинхронных сигналов, триггеры 70, логический элемент И 71.

Схемы управления КФК (блоки 20 и 21) реализуются, например, на совокупности открытых и закрытых контактов реле соответствующих линий.

Пример реализации схемы управления приведен на фиг.11. Из примера видно, что в исходном состоянии контактами, реле каналов межузловых связей соответствующие каналы подключены к станционным комплектам АПД или модемов с контроллерами. При срабатывании двух реле, например Р_i и Р_j соответствующие линии в блоке 20 отключаются от станционных комплектов АПД, а в блоке 21 соединяются между собой.

При срабатывании реле абонентских линий абонентов с аналоговой информацией, например Р_l и Р_m, в блоке 21 соответствующие линии соединяются между собой. При этом связь межузловых каналов со станционными комплектами АПД не нарушается.

На фиг.12 и 13 приведен пример таблицы состояний реализуемых в блоке 44 "формирования сигналов физической коммутации". Видно, что, например, для взаимного соединения линий i и j необходимо одновременное срабатывание реле Р_i и Р_j линий l и m - одновременно срабатывание реле Р_l и Р_m.

В качестве ЭВМ 7 используется мини-ЭВМ, например, СМ-2М, содержащая слои программного обеспечения, а именно драйверы, реализующие физической уровень; псевдодрайверы, реализующие уровень линейного управления; сетевой уровень пользовательских программ; транспортный уровень пользовательских программ; сеансовый и представительный уровень пользовательских программ.

Блок 30 (см.фиг.3) представляет собой операционную среду и операционную память мини-ЭВМ.

Блоки 31, 32 и 33 инициации пакетов вызова, согласия и разъединения представляют собой программные модули представительного уровня, производящие анализ соответствующих служебных сообщений из абонентских линий терминалов дискретных данных и терминалов посылки вызова. Их реализация аналогична таковой, например, в терминальной подсистеме информационной сети фрагмента "Сирена-2".

Блоки приема и анализа 34-36 формирования и передачи 37-39 пакетов вызова, согласия и разъединения представляют собой соответствующие программные модули сеансового уровня соответственно для входящих и исходящих связей этого уровня с транспортным уровнем. Их реализация аналогична таковой для механизма закрепления за данной парой адресатов коммутируемой транспортной станции РОС АСПО.

В составе программных модулей имеются также модули вывода пакетов согласия и вызова местным абонентам с аналоговой информацией (в терминалы 3). Их, реализация аналогична таковой в терминальной подсистеме информационной сети фрагмента "Сирена-2".

Блоки 40-42 фиксации признаков "речь", "согласие", "отбой" представляют собой соответствующие аппаратные или программные модули, реализующие логические операции И. Все эти блоки реализуются однотипно. Пример реализации приведен на фиг.10.

Вследствие того, что на схемы И подаются асинхронные сигналы, каждый из них предварительно фиксируется соответствующим триггером 70. Возврат этих триггеров в исходное состояние осуществляется сигналом из блока 30.

Блок 43 фиксации маршрутного соединения представляет собой аппаратное или программное представление "Слова состояния" соответствующего маршрутного соединения в маршрутной таблице. С логической точки зрения - это дешифратор, на входы которого из блока 30, блоков инициации 31-33 приема и анализа 34-36 поступают сигналы о номерах входящей N_вх, исходящей N_вых линиях, о номере виртуального соединения, N_вс; о признаке информации, подлежащей передаче "речь", о признаке "согласие", о признаках отбоя "местный отбой", "удаленный отбой".

Признаки N_вх, N_вых, N_вс вводятся в дешифратор из блока 30. На фиг.9 приведен пример структурной схемы блока 43.

Блок 44 представляет собой блок формирования сигналов физического соединения или разъединения соответствующих входящей N_вх и исходящей N_вых линий, передаваемых из ЭВМ 7 в блок 16.

Терминал коммутации 3 может быть реализован аналогично терминалам системы "Сирена-2" или упрощенно в соответствии.

Уведомление абонента с аналоговой информацией о входящем соединении в терминале коммутации 3 может быть реализовано аппаратными и программными средствами в блоках 7 и 3, аналогичными таковым, например, в системе "Сирена-2" используемыми в узлах информационной сети для уведомления о наличии в очереди входящего сообщения "электронной почты".

В качестве соединителей 20 и 21 могут быть использованы таковые, как, например, в координатных АТС.

Терминал абонента с аналоговой информацией 4 представляет собой обычный телефонный аппарат с питанием микрофонной цепи от местной батареи.

Процесс функционирования системы автоматической коммутации применительно к коммутации абонентов с дискретной информацией не отличается от такового в прототипе.

Процесс функционирования системы применительно к коммутации абонентов с аналоговой информацией рассмотрен на основе алгоритма функционирования, приведенного на фиг.14-22.

Пусть абонент группы 4 данного узла хочет установить физическое соединение с абонентом группы 4 узла Ψ, отстоящего от данного через один транзитный узел S.

Прежде всего все активные абоненты группы 4 перед началом работы (смены) подтверждают свою "активность" выполнением на терминале коммутации группы 3 операций, предшествующих на фиг.14-22, 1 условию "Можно работать", 2.

При ответе "Да" терминал группы 3 данного абонента группы 4 готов к работе.

При ответе "Нет" операции подготовки к работе повторяются. При необходимости в телефонном разговоре (или в передаче данных по принципу "прямого соединения") абонент-инициатор в терминале группы 3 набирает адрес абонента-получателя и признак "Речь" на клавиатуре своего терминала группы 3 и инициирует формирование исходных данных пакета "Запрос вызова" нажатием клавиши "Инициация пакета "Запрос вызова" (9-11). Затем нажимает клавиши "Передача", после чего из терминала группы 3 в ЭВМ 7 данного узла передается машинное сообщение инициации пакета 3В.

После получения из ЭВМ 7 реплики "Сообщение 3В принято к доставке", в терминале 3 либо на дисплее высвечивается сама реплика либо появляется акустический сигнал "Ждите".

Если реплика "сообщение 3В принято к доставке" не получена, перечисленные операции 10-14 инициации посылки пакета повторяются.

Если все в порядке и в ЭВМ 7 данного узла получено подтверждение приема реплики в терминале группы 3, в ЭВМ данного узла выполняется операция 18, фиксируется признак "Речь", в блоке 40 и начинается формирование данного маршрутного соединения в блоке 43.

Одновременно признак "Речь", номер исходящего логического канала, тип пакета ЗВ фиксируется в блоке 37 (см.фиг.3), где формируется пакет ЗВ.

Далее следует совокупность операций 23 и 24 передачи пакета ЗВ в исходящий канал межузловой связи группы 5 и получения подтверждения его приема на транзитной станции. При положительном подтверждении на транзитной станции в блоке 34 ЭВМ 7 выполняется операция 25 - анализа пакета ЗВ. После выполнения анализа в блоке 40 фиксируется признак "Речь", в блоке 43 начинается формирование слова состояния данного логического маршрутного соединения.

Далее пакет ЗВ в ЭВМ 7 транзитной станции передается в блок 37, из которого следует его передача в исходящий канал к конечной станции адресата, в процессе которой выполняется совокупность операций 29 и 30.

При положительном подтверждении в ЭВМ 7 конечной станции в блоке 34 (см.фиг.3) выполняется операция 31 анализа пакета 3В, в результате которого в блоке 40 фиксируется признак "Речь", а в блоке 43 начинается формирование слова состояния данного маршрутного логического соединения.

Результаты анализа из блока 34 передаются также в блок 31, вследствие чего блок 30 управления проверяет условие "Вызываемый абонент свободен". Если он свободен, выполняются операции 36 и 37, в результате которых в блоке 38 формируется пакет. Вызов "Принят" и осуществляется его передача в исходящий канал.

Далее на конечной станции одновременно происходят два процесса. В соответствии с первым ЭВМ 7 формирует в блоке 31 сигнал вызова в терминал коммутации 3 данного телефонного абонента 4. В результате выполнения операций 39-41 этот сигнал принимается в терминале коммутации 3 данного телефонного абонента 4 и на терминале 3 появляется оптический и/или акустический сигнал "Вызов".

В соответствии с вторым процессом в ЭВМ 7 выполняются операции 43 и 44 и анализируется условие 45. При положительном результате в КФК блоками 20 и 21 осуществляется физическая коммутация, в процессе которой абонентская линия вызываемого абонента подключается к линии межузловой связи группы 6 из пучка линий к данному транзитному узлу.

На транзитной станции в ЭВМ 7 в блоке 35 анализируется признак "Вызов принят" (операция 48), пакет "Вызов принят" передается из блока 35 в блок 38 и далее в исходящий канал.

Признак "Вызов принят" (согласие) фиксируется в блоке 41, в блоке 44 выполняется операция 52, в блоке 20 и 21 выполняется операция 55 физической коммутации аналоговых ТЧ-каналов, входящих в данное маршрутное соединение.

После выполнения условия 60 на станции-инициаторе соединения в ЭВМ 7 выполняются операции 61 и 62, а затем операции 56, 58 и 63, в результате которых абонентская линия абонента 4 - инициатора связи, подключается к физическому соединению данной пары корреспондентов.

Одновременно на станции-инициаторе в ЭВМ 7 выполняются операции 64-66 и абоненту-инициатору соединения в терминале коммутации группы 3 формируется сигнал "Можете говорить". Далее ожидается выполнение условия 67. Как только это произошло, абонент-инициатор связи нажимает на терминале-коммутации клавишу "Инициация пакета завершения" (эта операция может быть совмещена с операцией "Вещания телефонной трубки"). В результате в терминале коммутации группы 3 данного абонента автоматически выполняются операции 70 и 71 и ожидается выполнение условия 72, после чего терминал коммутации данного абонента возвращается в исходное состояние.

После проверки условия 74 на станции-инициаторе в ЭВМ 7 в блоке 33 инициируется формирование пакета "Завершение связи" (разъединение).

Признак "Разъединение" фиксируется в блоке 42, в блоке 39 фиксируется и передается в исходящий канал группы 5 пакет ЗС. На данной же станции в блоке 44 формируется сигнал возврата КФК по данной связи в исходное состояние и выполняется операция 86 возврата КФК по данной связи в исходное состояние, в блоке ЗС фиксируется признак свободности данного абонента. В результате станция-инициатор по данной связи переходит в исходное состояние ожидания инициации очередной связи.

После выполнения условия 83 на транзитной станции в блоке 36 выполняется признак "Разъединение", который фиксируется в блоке 42. Далее параллельно выполняются два процесса: передачи пакета ЗС из блока 36 в блок 39 и далее в исходящий канал по направлению к узлу адресата данного соединения (операции 92 и 93, условие 94); возврата КФК транзитной станции по данному соединению в исходное состояние (операции 86, 87 и 89, условие 88).

После выполнения условия 94 на станции адресата в блоке 36 выявляется признак "Разъединение", который фиксируется в блоке 42. Далее выполняются параллельно два процесса: возврата оконечной станции адресата в исходное состояние по данному соединению (операции 91, 97, 99 и 100, условие 98), передача реплики "Связь завершена" в терминал коммутации абонента-адресата (операции 101 и 104, условия 102 и 103). В результате в ЭВМ 7 станции адресата в блоках 31-33 фиксируется признак "Абонент свободен".

Система автоматической коммутации по данному соединению возвращена в исходное состояние.

Все операции и условия, выполняемые в ЭВМ 7 начального, транзитного и конечного узлов выполняются под управлением блока 30.

При установлении соединения между местными абонентами с аналоговой информацией после выполнения операций 18-20 сразу выполняются операции 63, 56 и 58 применительно к данной паре абонентских линий. Аналогично выполняются и операции возврата этих абонентских линий в исходное состояние.

При этом пакеты коммутации в ЭВМ 7 узла не формируются и каналы межузловой связи от станционных комплектов АПД (модемов с контроллерами) не отключаются, так как процесс коммутации местных телефонных абонентов реализуется только соединителем блока 21 (фиг.2).

Использование: в технике коммутации в интегрированных информационных сетях отраслевых АСУ, базирующихся на использовании некоммутируемых стандартных каналов связи тональной частоты (ТЧ), образованных аппаратурой уплотнения аналогового типа. Сущность изобретения: система содержит один узел коммутации, N терминалов абонентов с дискретной информацией, K терминалов коммутации с аналоговой информацией, K терминалов абонентов с аналоговой информацией, 2 m каналов передачи данных 2 n каналов аналоговой информации, одну станционную ЭВМ, (N + K + 2n + 2m + 1) блоков сопряжения, (N + K + 2n + 2m + 1) станционных комплектов аппаратуры передачи данных (АДП), (N + K + 2n + 2m + 1) линий связи блоков сопряжения со стандартными комплектами АПД, (N + K) линий связи станционных комплектов АПД с удаленными комплектами АПД, один канал управления коммутатором физических каналов (КФК), (N + K) удаленных комплектов АПД, один периферийный комплект АПД, K линий связи терминалов с аналоговой информацией с КФК, один КФК, одну линию связи периферийного комплекта АПД с КФК, N линий связи терминалов абонентов с дискретной информацией с удаленными комплектами АПД, K линий связи терминалов коммутации с удаленными комплектами АПД. Цель изобретения - повышение эффективности использования сети связи путем обеспечения возможности передачи по ТЧ-каналам приоритетных групп аналоговой информации. Благодаря введению дополнительного КФК и анализа в узлах сети признака "Речь" и признаков "Согласие" и "Разъединение" достигается поставленная цель. 2 с.п. ф-лы, 23 ил.

СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОЙ КОММУТАЦИИ В СЕТИ СВЯЗИ И СИСТЕМА ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ.