Гибкий мультиплексор для станций спутниковой связи Российский патент 2024 года по МПК H04J3/07 

Изобретение относится к области многоканальных систем связи, в частности к мультиплексорам с временным разделением каналов, и может использоваться в станциях спутниковой связи в качестве оборудования абонентского доступа для упаковки/распаковки современного набора интерфейсов и приема/передачи группового сигнала.

Известен ряд гибких мультиплексоров, обеспечивающих объединение данных множества аналоговых и цифровых интерфейсов в единый групповой сигнал, например, мультиплексор [1 - патент RU 11428, МПК H04J 3/04, опубл. 16.09.1999 г.], содержащий шину, предназначенную для передачи данных потока Е1, шину, предназначенную для управления и сигнализации, коммутатор голосовых и цифровых данных, подключенный к первой и второй шинам, коммутатор сигнализации, подключенный к первой и второй шинам, блоки низкоскоростного подключения, подключенные к первой и второй шинам и к автоматической телефонной станции (АТС), блок подключения линейной стороны с выходами на линейное оборудование, подключенный к первой и второй шинам и к оборудованию первичной скорости Е1, устройство управления, подключенное ко второй шине, коммутатор синхронизации и внутренний тактовый генератор. Недостатком мультиплексора [1] при использовании в станциях спутниковой связи является использование внутренней шины данных со стандартной скоростью передачи 2048 кбит/с (поток Е1) по стандартам МСЭ-Т, G703, G704.

Известен мультиплексор [2 - патент RU 2690785, МПК H04L 29/04, опубл. 05.06.2019 г. Бюл. №16] наиболее близкий к предлагаемому устройству по совокупности существенных признаков, принятый за прототип и содержащий установленные в шасси соединенные посредством шины передачи данных и шины управления и сигнализации: центральный модуль управления (ЦМУ), модуль линейных интерфейсов и модуль абонентских интерфейсов, в котором модуль абонентских интерфейсов включает в себя интерфейс передачи данных и голосовые интерфейсы, а модуль линейных интерфейсов содержит по меньшей мере интерфейс Е1, причем ЦМУ содержит энергонезависимую память и выполнен с возможностью мультиплексирования/демультиплексирования сигналов, кросс-коммутации, управления для работы с голосовыми интерфейсами, интерфейсами передачи данных и линейными интерфейсами, обеспечения локального, сетевого удаленного мониторинга и администрирования, программного резервирования потоков Е1, мультиплексирования голосовых интерфейсов и интерфейсов передачи данных в потоки Е1 для передачи по линиям связи.

Недостатком приведенного мультиплексора [2] при использовании в станциях спутниковой связи является использование внутренней шины данных со стандартной скоростью передачи, например, со скоростью передачи 2048 кбит/с (поток Е1) по стандартам МСЭ-Т, G703, G704. Линейные интерфейсы мультиплексоров [1] и [2] позволяют селектировать из группового сигнала часть каналов со скоростью 64 кбит/с, или всех каналов и формировать выходной сигнал со скоростью передачи от 64 до 2048 кбит/с, с шагом 64 кбит/с, что, в свою очередь, не позволяет использовать мультиплексор на низких скоростях (менее 64 кбит/с) с использованием интерфейсов, таких как С1-ФЛ-БИ, а также снижает эффективность использования пропускной способности канала при использовании специальных интерфейсов со скоростями не кратными 64 кбит/с.

Технической проблемой, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является требование спутниковых систем связи, к мультиплексному оборудованию в области широкого диапазона скоростей передачи линейных интерфейсов, который может находиться в диапазоне значений от 6,4 кбит/с до 25 Мбит/с, в зависимости от доступного спутникового ресурса и технической возможности приемо-передающего оборудования станции спутниковой связи. Для технической реализации мультиплексирования в таком широком диапазоне скоростей выходного сигнала обычно требуется использование нескольких ступеней мультиплексирования, что серьезно усложняет схему.

Для решения указанной технической проблемы предлагается гибкий мультиплексор для станций спутниковой связи, содержащий один или несколько модулей абонентских цифровых и/или аналоговых интерфейсов, центральный модуль управления, модуль линейных интерфейсов, которые подключены к шине управления, а также к шине данных и синхронизации.

Согласно изобретению, для расширения диапазона скоростей передачи и приема данных на выходах модуля линейных интерфейсов и повышения эффективности использования группового сигнала, в центральном модуле управления по совокупности значений скоростей передачи и приема всех абонентских интерфейсов и системных каналов для конкретной конфигурации режима работы гибкого мультиплексора, автоматически определяется скорость и длительность цикла передачи и приема группового, линейного сигнала, формируется и передается по шине данных и синхронизации временная структура группового сигнала к формирователям временных позиций соответствующего модуля, а также формируются, передаются и записываются позиции передачи и приема данных в групповом сигнале по шине управления в оперативно запоминающие устройства соответствующего модуля. Для этого в состав каждого модуля абонентских интерфейсов и в модуль линейных интерфейсов введены:

- оперативно запоминающие устройства с позициями передачи и приема данных, подключенные к шине управления;

- формирователи временных позиций для передачи и приема данных абонентских интерфейсов и системных сигналов цикла группового сигнала, подключенные к шине данных и синхронизации и к оперативно запоминающим устройствам с позициями передачи и приема.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является расширение диапазона скоростей передачи и приема данных, расширение функциональных возможностей гибкого мультиплексора, повышения эффективности использования группового сигнала, а также возможность использования оборудования первичного группового сигнала в системах спутниковой связи.

Сочетание отличительных признаков и свойств предлагаемого изобретения в доступной литературе не обнаружено, поэтому оно соответствует критерию новизны и изобретательного уровня.

Заявленный технический результат достигается за счет того, что в модули абонентских цифровых интерфейсов (МАЦИ), модули абонентских аналоговых интерфейсов (МААИ) и модуль линейных интерфейсов (МЛИ) введены оперативно запоминающие устройства (ОЗУ) с позициями передачи и приема данных, подключенные к шине управления (ШУ), и введены формирователи временных позиций (ФВП) для передачи и приема данных абонентских интерфейсов и системных сигналов цикла группового сигнала, подключенные к шине данных и синхронизации (ШДС) и к соответствующему ОЗУ с позициями передачи и приема данных. Указанные признаки гибкого мультиплексора являются существенными для решения технической проблемы и получения требуемого технического результата.

На фигуре представлена блок-схема предлагаемого гибкого мультиплексора для станций спутниковой связи.

Гибкий мультиплексор для станций спутниковой связи (фиг.) содержит модуль линейных интерфейсов (МЛИ) 1, один или несколько модулей абонентских цифровых интерфейсов (МАЦИ) 2 и/или абонентских аналоговых интерфейсов (МААИ) 3, центральный модуль управления (ЦМУ) 4, которые подключены к шине управления (ШУ), при этом все модули также подключены к шине данных и синхронизации (ШДС). Каждый МЛИ 1, МАЦИ 2, МААИ 3, содержат формирователи временных позиций (ФВП) 5 и оперативно запоминающие устройства (ОЗУ) 6.

Состав цепей ШУ должен соответствовать принятому интерфейсу управления, и для интерфейса SPI содержит следующие цепи:

- данные передачи (линейного блока) MOSI;

- данные приема MI SO;

- тактовая частота передачи/приема;

- временной строб разрешения.

В предлагаемом изобретении ШДС должна включать следующие цепи:

- тактовая частота передачи и приема группового сигнала;

- данные передачи и приема группового сигнала;

- метка начала цикла группового сигнала;

- данные начала цикла группового сигнала.

Работа устройства состоит в следующем. В ЦМУ 4 по совокупности значений скоростей передачи и приема всех абонентских интерфейсов и системных каналов для конкретной конфигурации режима работы гибкого мультиплексора, автоматически определяется скорость и длительность цикла передачи и приема группового, линейного, сигнала, формируется и передается по ШДС временная структура группового сигнала к ФВП 5 соответствующего модуля, а также формируются, передаются и записываются позиции передачи и приема данных в групповом сигнале по ШУ в ОЗУ 6 соответствующего модуля. Кроме того, в ЦМУ 4 происходит преобразование одного из возможных интерфейсов внешнего управления (ИВУ) в сигналы ШУ.

Тактовые частоты, метка начала цикла группового сигнала, а также данные начала цикла группового сигнала формируются в МЛИ 1, а данные передачи и приема группового сигнала формируются всеми модулями абонентских интерфейсов.

В ОЗУ 6 с позициями передачи и приема данных по ШУ загружаются упорядоченные по номерам позиций начала и конца фрагментов данных всех абонентских интерфейсов и системных каналов для МЛИ 1. При определении длины фрагмента данных конкретных абонентских интерфейсов учитываются длины данных следующих субканалов абонентского интерфейса:

- данные трафика абонентского канала, зависящие от скорости передачи абонентского канала и длительности цикла;

- данные служебной сигнализации, сопровождающей данные трафика интерфейса;

- данные субканала выравнивания скорости асинхронных абонентских данных.

ФВП 5 передачи и приема данных в каждом из абонентских интерфейсов и в модуле линейных интерфейсов, содержит временной распределитель цикла и путем сравнения текущей позиции цикла с позицией, считываемой с ОЗУ 6, формирует временные позиции выдачи данных для каждого из своих интерфейсов и считывает данные своих конкретных интерфейсов из принимаемого сигнала ШДС.

В модулях абонентских интерфейсов линейные узлы конкретных интерфейсов обеспечивают буферизацию данных передачи и выдачу их в формируемых временных позициях, а также буферизацию селектируемых из группового сигнала данных приема конкретных абонентских интерфейсов и преобразование их в непрерывные сигналы абонентского интерфейса ИЦ1 - ИЦn, ИА1 - ИА1

МЛИ 1 формирует и ведет прием и обработку системных каналов гибкого мультиплексора, к которым относятся:

- синхроканал цикловой синхронизации;

- канал количества байт цикла;

- канал нумерации циклов;

- канал контрольной суммы CRC данных группового сигнала.

Кроме того, МЛИ 1 обеспечивает выдачу данных в формате выходного интерфейса V.35, а также преобразование принимаемых данных указанного линейного интерфейса в изохронный цикловой сигнал, выдаваемый в шину данных и синхронизации.

В гибком мультиплексоре модули абонентских интерфейсов могут объединяться с МЛИ 1 и ЦМУ 4, в единый конструктив, таким образом количество конструктивных модулей в гибком мультиплексоре может быть различно, от одного до нескольких, в зависимости от количества и номенклатуры требуемых абонентских интерфейсов.

Гибкий мультиплексор может работать в одном из двух режимов: режим конфигурирования, режим работа по ранее заданной конфигурации.

В режиме работы по ранее заданной конфигурации с памяти ЦМУ 4 в ОЗУ 6 с позициями передачи и приема данных по ШУ загружаются все технические характеристики группового сигнала - количество бит в цикле, временные позиции цикла, используемые каждым из абонентских интерфейсов, а также режим работы каждого из абонентских интерфейсов и выходного сигнала, а в МЛИ 1 формируются отдельные (выходные) сигналы тактовых частот приема и передачи, метки начала цикла. После этого гибкий мультиплексор готов к работе по назначению, т.е. объединению данных различных абонентских интерфейсов в единый выходной сигнал.

В режиме конфигурирования гибкий мультиплексор работает с параметрами абонентских сигналов, задаваемых оператором, и определяет формализованные параметры настройки группового сигнала и абонентских сигналов, которые в режиме работы по заданной ранее конфигурации загружаются в ОЗУ 6 и в МЛИ 1, а также в порты управления конкретных абонентских интерфейсов. Формализованное описание параметров включает:

- скорость передачи выходного сигнала модуля линейных интерфейсов;

- количество бит в цикле, границы которого задаются сигналом цикловой синхронизации;

- количество бит данных в цикле для каждого абонентского сигнала и их положение в цикле.

При создании формализованного описания параметров определяются основные параметры выходного сигнала:

- скорость передачи группового сигнала;

- длительность цикла группового сигнала, выбираемая из набора нескольких значений, которые кратны 125 мс (периоду дискретизации сигналов речи);

- количество бит в цикле группового сигнала;

- количество бит цикла, выделенных для каждого из абонентских интерфейсов.

В состав группового сигнала, обычно, включаются дополнительно ряд системных каналов, обеспечивающих решение системных задач гибкого мультиплексора: синхросигнал, канал нумерации циклов, канал передачи суммы циклического контроля CRC данных цикла.

Автоматический выбор длительности цикла группового сигнала по суммарной скорости передачи абонентских интерфейсов обеспечивает оптимизацию эффективности передачи группового сигнала с учетом имеющихся ограничений на количество бит в цикле.

При создании формализованного описания параметров для каждого из абонентских интерфейсов учитывается необходимость выделения временных позиций цикла для следующих субканалов: линейная сигнализация, управление выравниванием скорости, данные абонентского трафика.

В МЛИ 1 используются стандартные интерфейсы, позволяющие работать с широким диапазоном скоростей передачи сигнала, например, синхронный интерфейс V.35 по рекомендации МСЭ-Э.

Таким образом в предлагаемом устройстве обеспечивается расширение диапазона скоростей передачи и приема данных на выходах МЛИ 1 за счет автоматического изменения длительности и структуры цикла группового сигнала.

В таблице 1 приведены значения параметров линейного - группового сигнала и эффективность использования пропускной способности канала применительно к гибкому мультиплексору, использующему три длительности цикла с диапазоном выходных скоростей от 16 кбит/с до 25 Мбит/с по интерфейсу V.35.

Под эффективностью использования понимается отношение количества бит, представляющих в цикле абонентский трафик к общему количеству бит в цикле. Для оценки принято количество служебных бит в цикле для канала синхронизации, количества байт в цикле, нумерации цикла, контрольной суммы CRC, равное 40.

Изобретение относится к области многоканальных систем связи. Техническим результатом является расширение диапазона скоростей передачи и приема данных на выходах модуля линейных интерфейсов и повышение эффективности использования группового сигнала. Гибкий мультиплексор для станций спутниковой связи, у которого в состав каждого модуля абонентских интерфейсов и в модуль линейных интерфейсов введены: оперативно запоминающие устройства с позициями передачи и приема данных; формирователи временных позиций для передачи и приема данных абонентских интерфейсов и системных сигналов цикла группового сигнала, подключенные к шине данных и синхронизации и к оперативно запоминающим устройствам с позициями передачи и приема; причем центральный модуль управления выполнен с возможностью по совокупности значений скоростей передачи и приема всех абонентских интерфейсов и системных каналов для конкретной конфигурации режима работы гибкого мультиплексора автоматически определять скорость и длительность цикла передачи и приема группового линейного сигнала, формировать и передавать по шине данных и синхронизации временную структуру группового сигнала к формирователям временных позиций каждого модуля абонентских интерфейсов и модуля линейных интерфейсов, а также формировать, передавать и записывать позиции передачи и приема данных в групповом сигнале по шине управления в оперативно запоминающие устройства каждого модуля абонентских интерфейсов и модуля линейных интерфейсов. 1 ил.

Гибкий мультиплексор для станций спутниковой связи, содержащий один или несколько модулей абонентских цифровых и/или аналоговых интерфейсов, центральный модуль управления, модуль линейных интерфейсов, которые подключены к шине данных и синхронизации и к шине управления, отличающийся тем, что в состав каждого модуля абонентских интерфейсов и в модуль линейных интерфейсов введены:

- оперативно запоминающие устройства с позициями передачи и приема данных;

- формирователи временных позиций для передачи и приема данных абонентских интерфейсов и системных сигналов цикла группового сигнала, подключенные к шине данных и синхронизации и к оперативно запоминающим устройствам с позициями передачи и приема;

причем центральный модуль управления выполнен с возможностью по совокупности значений скоростей передачи и приема всех абонентских интерфейсов и системных каналов для конкретной конфигурации режима работы гибкого мультиплексора автоматически определять скорость и длительность цикла передачи и приема группового линейного сигнала, формировать и передавать по шине данных и синхронизации временную структуру группового сигнала к формирователям временных позиций каждого модуля абонентских интерфейсов и модуля линейных интерфейсов, а также формировать, передавать и записывать позиции передачи и приема данных в групповом сигнале по шине управления в оперативно запоминающие устройства каждого модуля абонентских интерфейсов и модуля линейных интерфейсов.