АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ СИСТЕМА ИНТЕГРАЛЬНОЙ ЦИФРОВОЙ СВЯЗИ Российский патент 2002 года по МПК H04B13/00 

Настоящее изобретение относится к области радиоэлектроники, а именно к технике передачи аналоговой и дискретной информации, и может быть использовано для организации внутренней и внешней связи на кораблях, судах и других объектах.

Известно "Устройство громкоговорящей дуплексной связи" (А. С. СССР 568210, кл. Н 04 М 9/08). Устройство содержит электронный коммутатор, микрофон, громкоговоритель, усилитель передачи и приема, формирователь управляющих импульсов, ФНЧ, модулятор, демодулятор и другие элементы, образующие приемные и передающие тракты.

Недостатками аналога являются низкая помехозащищенность коммутаторов, зависимость качества передачи информации от длины абонентской линии, большая аппаратурная и кабельная избыточность, при этом устройство обеспечивает только внутреннюю громкоговорящую связь.

Наиболее близкой к заявляемой системе по технической сущности решения вопроса является "Система внутрикорабельной громкоговорящей связи и трансляции" (патент РФ 2131168, 27.05.99 г., кл. 6 Н 04 В 13/00). Система предназначена для организации внутрикорабельной громкоговорящей и телефонной связи, а также для передачи данных.

Эта система является прототипом, рассчитана на использование коммутационных центров, которые соединены между собой ВОЛС, и к ним подсоединяются коммутаторы и пульты, блоки каютных и отсечных громкоговорителей, блоки трансляции и блоки абонентских линий телефонных аппаратов. КЦ содержат N приемопередатчиков и абонентских модулей, соединенных с основной и резервными шинами управления и другими информационными шинами, при этом вход коммутаторов и пультов соединен с различными КЦ, а приемопередатчик - с шиной В2. Однако такая система позволяет организацию только внутрикорабельной связи и передачу данных.

Интенсивное развитие радиоэлектроники в последние годы позволило широко использовать на флоте новые комплексы и системы различного назначения. Связь между комплексами осуществляется с помощью проложенных по кораблю, судну кабельных трасс.

Десятки бухт разнокалиберных кабельных линий пронизывают "водонепроницаемые" переборки и палубы корабля, связывая между собой радиоэлектронные комплексы и их элементы и унося более 60% стоимости и трудоемкости монтажных и пусконаладочных работ при строительстве кораблей и судов.

Cократить количество передаваемой информации в этих комплексах и системах нереально, напротив, автоматизация процессов управления ведет к постоянному росту передаваемой информации, а вот основной метод, по которому осуществляется связь между электронными подсистемами корабля, судна, может быть упрощен.

В настоящее время выдвигаются требования по созданию единых комплексов связи, объединяющих как систему внутренней связи, так и систему радиосвязи, т.е. внешней связи.

В объединенном комплексе должны осуществляться следующие виды связи:
- телефонная;
- ГГС и трансляция;
- радиосвязь;
- передача данных и др.

Особенностью графика корабельной, судовой связи для работы является 100% доступ абонентов к каналам связи. Количество используемых радиосредств - в зависимости от ранга корабля, судна.

Такой комплекс должен иметь автоматическое управление как самой внутренней связи, так и системой радиосвязи, т.е. внешней связи.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей, снижение номенклатуры приборов при одновременном сокращении линейной кабельной сети.

Поставленная цель достигается за счет введения в известную систему центрального блока коммутации (ЦБК), соединенного с коммутационными центрами (КЦ) посредством волоконно-оптических линий связи (ВОЛС). При этом ЦБК содержит центральный приемопередающий блок (ЦППБ) управления и ЦППБ открытой и закрытой связи, причем ЦППБ открытой связи соединен с КЦ, а ЦППБ управления и закрытой связи соединен с приемопередающим блоком (ППБ) аппаратуры управления радиокомплексом, в которую входят пульты внутренней и внешней связи, соединенные с ППБ, а устройство управления (УУ) комплексом выполнено на основе микроЭВМ и звездообразно соединено с коммутационными полями (КП), ЦППБ управления, ЦППБ магистралей, ЦППБ отображения и информации, пультом оператора радиста, а также с аппаратурой контроля. В свою очередь ЦППБ открытой и закрытой информации соединены через устройства сопряжения (УС) с радиосредствами, причем КЦ соединены также и с аппаратами абонентов, в которые входят ППБ, соединенные с пультами внутренней и внешней связи, а также аппаратурой документирования информации.

Структурная схема системы приведена на чертеже. Она содержит: ЦБК 1, коммутационные центры 2, соединенные между собой волоконно-оптическими линиями связи (ВОЛС) 3. К каждому КЦ подключены аппараты абонентов 4, в которые входят ППБ и пульты внутренней связи (ПВС), а также блоки каютных и отсечных громкоговорителей, блоки трансляции и блоки абонентских линий телефонных аппаратов (не показано).

ЦБК состоит из следующих основных элементов:
- устройства управления (миниЭВМ) 5;
- коммутационных полей открытой и закрытой связи 6;
- ЦППБов:
- открытой связи управления 7;
- закрытой связи 8;
- открытой связи 9;
- отображения информации 10;
- аппаратуры контроля 11;
- ЦППБ магистрали открытой и закрытой связи 12.

В аппаратуру управления радиокомплексом (АУР) входят:
- ППБи;
- пульты внешней связи (ПВС) 13;
- пульт оператора радиста 14.

В комплекс также входят:
- устройство сопряжения (УС) 15;
- устройство сопряжения оконечных средств 16;
- радиосредства 17;
- телеграфные и наборно-печатающие устройства (НПЧУ).

Устройство управления комплексом (УУ) 5 выполнено на основе микроЭВМ и осуществляет обработку управляющей информации, поступающей от внешних устройств (пультов, КЦ и пр.), а также предназначено для формирования кодов управления внешними устройствами (КЦ и др. ) и внутренними блоками УУ (коммутационные поля, контрольные устройства и др.).

Пульт оператора радиста 14 соединен непосредственно с УУ 5 и предназначен для формирования каналов управления комплексом и индикации состояния работы технических средств. Пульты внешней радиосвязи 13 соединены с УУ через ППБ и ЦППБ управления 7 ВОЛС и предназначены для передачи речевой и телеграфной информации.

Устройство сопряжения (УС) 15 соединено с УУ 5 одной управляющей линией магистрального типа, служащей для обмена информацией управления между УУ 5 и УС 15 через ЦППБ магистрали 12.

Информационный обмен между этими устройствами осуществляется по второй ВОЛС.

Абонентские ВОЛС предназначены для обмена информационными сигналами и сигналами управления между средствами радиокомплекса и КЦ 2
Групповые ВОЛС 3 предназначены для обмена информационными сигналами между КЦ 2, а также и ЦБК 1.

Интерфейс обмена между техническими средствами и КЦ предназначен для обмена как информационными, так и сигналами управления между средствами радиокомплекса 17 и КЦ 2 по ВОЛС.

Режим работы аппаратуры - маркерный синхронный с временным уплотнением. По ВОЛС 3 передается смешанная информация:
- импульс синхронизации (маркер);
- речевая информация (в цифровом виде);
- управляющая информация.

При заданном количестве КЦ 2 длительность циклов строго определена, и циклы следуют друг за другом. Каждый цикл начинается с циклового синхросигнала (ЦСС). Частота следования циклов, а следовательно, и ЦСС составляет 64 кГц, что равно частоте дискретизации f_d аналогового сигнала, и длительность цикла составляет 15,6 мкс.

В зависимости от частоты канальных интервалов N и частоты дискретизации f_d тактовая частота образующей цифрового сигнала
f_m=f_d•N.

КЦ 2 состоят из двух частей, относящихся к приему и передаче информации в "кольце" и "звезде", и функционально связаны между собой коммутационным полем.

В КЦ 2 входят такие основные узлы, как устройства синхронизации приема и передачи "кольца" и "звезды", коммутационные поля и устройства управления (не показаны). Цифровой сигнал поступает на устройство синхронизации приема "кольца". Этот блок состоит из устройства выделения синхросигналов и формирования специальных сигналов, а также из схем защиты ЦСС и СЦСС от одиночных сбоев. Устройство формирования выделяет признаки ЦСС и СЦСС и формирует тактовые синхросигналы (ТСС) и специальные сигналы. Так как на устройства синхронизации подается цифровой сигнал, прошедший канал связи, то в нем с определенной вероятностью элементарные символы могут быть искажены.

Схема защиты от одиночных сбоев ЦСС по приходе признака ЦСС вырабатывает последовательность "контрольных" признаков ЦСС, по которой и принимается решение о наличии синхронизма. Благодаря данной схеме система переходит в режим поиска синхронизма. Только после трех подряд следующих сбоев ЦСС, при кратковременных искажениях синхронизма под воздействием помех сбоя синхронизации не происходит.

Устройство синхронизации передачи "кольца" состоит из устройства уплотнения сигналов служебного канала, устройства уплотнения информации и устройства согласования задержки. На вход устройства уплотнения сигналов служебного канала (ССК) поступает разуплотненный сигнал, где параллельный код преобразуется в последовательный со скоростью передачи 64 кбит/с.

Устройство уплотнения информации выполняет те же функции по отношению к цифровому информационному сигналу.

Но скорость передачи последовательного кода определяется тактовой частотой. Устройство согласования задержек служит для согласования времени приема и передачи ССК.

Для организации коммутационных полей используется система В-П-В (временное - пространственное - временное разделение). Цифровой сигнал "кольца" с оптического приемного устройства "кольца" поступает на устройство разуплотнения информационного канала. Сигналы управления для данного устройства формируются устройством выделения синхросигналов и формирования специальных сигналов. В устройстве разуплотнения информационного канала происходит снижение скорости передачи информации до 64 кбит/с.

Выделенный ССК с устройства разуплотнения информационного канала поступает на устройство разуплотнения служебного канала, где происходит снижение скорости передачи с 64 кбит/с до 125 бит/с.

В устройстве разуплотнения ССК двоичный код преобразуется в позиционный, который управляет работой устройства коммутации "кольца".

В устройстве коммутации "кольца" (приемная часть) происходит коммутация информации из "кольца" с нужным абонентом.

В устройстве коммутации "кольца" (передающая часть) происходит коммутация информации от нужного абонента в "кольце" под воздействием управляющих сигналов с устройствами синхронизации "звезды".

Устройство синхронизации "звезды" синхронизирует работу звездообразной подсистемы связи с кольцевой. Информация служебного канала устройств синхронизации "звезды" управляет работой устройства управления коммутационным полем, где происходит преобразование двоичного кода ССК в позиционный код, который поступает на коммутационное поле, и в котором происходит необходимая коммутация под воздействием позиционного кода устройства управления коммутационным полем.

Абонентский аппарат (АА) 4 осуществляет связь с любым из абонентов системы связи либо со всеми абонентами одновременно, или с отдельной группой абонентов, находящихся в сети связи. Кроме того, АА 4 принимает вызов, отображающийся в виде визуального и тонального сигнала, имеет выход на устройство громкоговорящей связи, имеет возможность подключения устройства документирования информации 18.

Работа аппаратуры управления радиокомплексом осуществляется следующим образом.

После подачи напряжения на все блоки системы, кроме управляющей микроЭВМ 5, блоки переходят в режим ожидания, и микроЭВМ 5 начинает обрабатывать программу начальной установки, по которой устанавливается исходное для работы состояние всех блоков и узлов системы, и на это время запрещается прерывание ЭВМ от всех источников прерывания, кроме канала связи.

После окончания работы программы начальной установки ЭВМ 5 переходит к обработке циклической программы контроля, по которой последовательно контролируются все узлы и блоки системы, а также все средства радиокомплекса 17 (т. е. происходит периодический контроль). В это время разрешаются все прерывания работы ЭВМ 5 ото всех остальных источников.

В случае поступления команды на ЭВМ 5 из какого-либо пульта или устройства происходит прерывание работы программы контроля, и управление передается подпрограмме обработки прерываний, которая, определив источник прерывания, передает управление той подпрограмме, которая работает с данным источником прерывания (таймером, ПО, АА и т.д.).

После окончания работы этой подпрограммы управление передается к прерванной программе контроля. При наличии нескольких прерываний подпрограмма прерывания определяет порядок их обработки в соответствии с присвоенным приоритетом.

Для определения источников прерывания каждому средству радиокомплекса, а также блоку АУР, который управляется от ЭВМ 5, присвоен адрес и для хранения информации об их состоянии соответствующая область памяти ОЗУ.

Рассмотрим работу АУР при формировании, например, тракта 2 ТЛФ УКВ для разговора оператора.

При нажатии кнопки 2 ТЛФ УКВ на пульте оператора (ПО) 14 информация о состоянии органов управления пульта передается в ЭВМ 5. Текущая работа ЭВМ 5 прерывается, и подпрограмма прерываний определяет источник прерываний - ПО 14. После этого управление передается подпрограмме работы с ПО 14, которая, сравнив новое состояние органов управления со старым, определяет, какая кнопка нажата (нажатие кнопки 2 ТЛФ УКВ), запоминает в области памяти ОЗУ соответствующее пульту оператора новое состояние пульта и в соответствии с нажатой кнопкой передает управление подпрограмме формирования тракта 2 ТЛФ УКВ.

Подпрограмма формирования тракта 2 ТЛФ УКВ в соответствии с приведенными выше алгоритмами формирует заданный тракт, при этом она в процессе работы обращается к следующим подпрограммам: работы с радиостанцией 17, выбора свободного канала в групповых линиях связи, работы к БК 2, работы с табло индикации ПО 14.

После окончания работы подпрограммы формирования 2 ТЛФ УКВ тракта на табло индикации загорается индикатор "Готовность - 2 ТЛФ УКВ", а управление передается прерванной программе.

Обработка остальных алгоритмов начинается при поступлении команд с ПО или других устройств, при этом происходит прерывание работы ЭВМ 5. Программа обработки прерываний определяет источник поступления команд и передает управление соответствующей подпрограмме, предписывающей работу с данным устройством.

Формируемые ЭВМ 5 ответные команды посылаются нужным устройствам через соответствующий интерфейс 16.

Блок сопряжения интерфейсов средств радиокомплекса и АУР с каналом управления предназначен для выдачи информации от внешних устройств 17, подключенных к данному КЦ 2, в канал управления АУР и приема из него информации, адресованной внешнему устройству.

Из канала управления информация поступает в блок в последовательном виде и с помощью сдвигающего регистра преобразуется в параллельный код. Одновременно от устройств, подключенных к КЦ 2 через интерфейс, поступает информация, предназначенная для передачи к ЭВМ 5.

Наличие информации на передачу идентифицируется сигналом по линии "запрос", по переднему фронту которого устанавливается в "1" триггер запроса соответствующего устройства.

Сигналы с триггеров запроса всех устройств, подключенных к КЦ 2, поступают на устройство выделения запросов, на входе которого в соответствии с приоритетом, присвоенным каждому устройству, устанавливается код адреса соответствующему устройству и сигнал запроса на передачу при наличии хотя бы одного запроса от устройств, подключенных к КЦ 2.

Адресная часть приходящей из общего канала информации анализируется, т. е. определяется, предназначена ли она для передачи устройству, подключенному к КЦ 2, или пришедший блок информации "пустой". Этот анализ делается сравнением адресной части команды с адресом, присвоенным данному КЦ 2.

Информация о том, является ли блок "пустым", определяется по третьему биту идентификации.

Объединение ВКС и АКС обеспечивается:
- ЦБК 1 со следующими функциями (сопряжение автоматизированного рабочего места (АРМ) АКС с единой коммутационной средой по цепям группового управления каналообразующей аппаратуры (КОА));
- коммутацией НЧ трактов в соответствии с единой адресной структурой ВКС;
- постовыми устройствами сопряжения с функцией: группировки, разгруппировки команд управления; распределения информационных потоков внешних связей корабля;
- выработкой команд на коммутацию (раскоммутацию) приемных трактов.

Для обеспечения сопряжения блоков коммутации с различными абонентами предусмотрены два варианта:
- КЦ 2 предъявляет к абоненту требования по цифровым сетям интегрального обслуживания на базовом доступе 2 В + D (два по 64 кбит/с + 16 кбит/с);
- блок коммутации обеспечивает, например, стык типа "Форос".

Использование заявляемой системы позволяет расширить функциональные возможности аппаратуры и повысить эффективность использования сети, объединяющей все подсистемы автоматизированного комплекса связи корабля. Комплекс также позволяет объединить все виды внутрикорабельной связи, управления средствами АКС, коммутации информационных трактов АКС, при этом сократить количество кабеля не менее чем в 5 раз, сократить оборудование на 50% от обычных систем, уменьшить в среднем вес кабеля на сотню тонн и повысить надежность и живучесть системы связи.

Изобретение относится к области радиоэлектроники и может быть использовано для организации внутрикорабельной внутренней и внешней связи. Достигаемым техническим результатом изобретения является расширение функциональных возможностей, снижение номенклатуры приборов при одновременном сокращении линейной кабельной сети. Это происходит за счет дополнительного введения в систему центрального блока коммутации (ЦБК) и аппаратуры управления радиокомплексом (АУР), при этом ЦБК соединен с коммутационными центрами (КЦ) посредством волоконно-оптических линий связи и содержит центральный приемопередающий блок (ЦППБ) управления, ЦППБ открытой и закрытой связи, ЦППБ магистралей и другие блоки, причем устройство управления комплексом выполнено на основе микроЭВМ и звездообразно соединено с элементами ЦБК, которые, в свою очередь, связаны с АУР. Применение такой системы позволяет повысить эффективность использования сети, объединяющей все подсистемы автоматизированного комплекса связи (АКС) корабля, а также объединить все виды внутрикорабельной связи, управления средствами АКС, коммутации информационных трактов АКС, при этом сократить количество кабеля не менее чем в 5 раз, сократить оборудование на 50% и повысить надежность и живучесть системы связи. 1 ил.

Автоматизированная система интегральной цифровой связи, содержащая в своем составе коммутационные центры (КЦ), последовательно соединенные между собой волоконно-оптическими линиями связи, к которым подсоединены коммутаторы и пульты, блок трансляции и блок абонентских линий телефонных аппаратов, при этом КЦ содержат N абонентских модулей, соединенных с основной и резервной шинами управления и другими информационными и управляющими шинами, отличающаяся тем, что в систему дополнительно введен центральный блок коммутации (ЦБК), соединенный с КЦ посредством волоконно-оптических линий связи, при этом ЦБК содержит устройство управления - мини-ЭВМ - подсоединенное первым входом к центральному приемопередающему блоку (ЦППБ) открытой связи управления, вторым входом к коммутационным полям, третьим входом к пульту оператора радиста, четвертым входом к ЦППБ магистрали, пятым входом к устройству отображения информации и шестым входом к аппаратуре контроля, при этом ЦППБ открытой связи управления своим первым и вторым выходами соединен с приемопередающими блоками аппаратуры радиокомплекса, ЦППБ магистрали через устройство сопряжения соединен с радиосредствами, а ЦППБ открытой и закрытой связи первым входом соединен с управляющим устройством - мини-ЭВМ - через самостоятельные коммутационные поля, вторым входом через устройство сопряжения соединен с радиосредствами, третьим входом - с приемопередающими блоками, которые, в свою очередь, первым входом соединены с ЦППБ закрытой и открытой связи, вторым входом с ЦППБ открытой связи управления, при этом выход приемопередающего блока соединен с пультом внешней связи, выход которого соединен с аппаратами абонентов, которые соединены с коммутационными центрами, причем КЦ соединены с аппаратами абонентов, к которым подсоединены устройства документирования информации.