Устройство для контроля неисправностей в цифровой системе связи Советский патент 1984 года по МПК G06F11/277 

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано в системах цифровой передачи сигналов связи. Известно устройство контроля коммутатора, основанное на сравнении цифрового сигнала команды (стимулирующего сигнала) с заданным кодом. При несовпадении кодов формируется сигнал «Не годен 1. Однако эта схема не предусматривает контроля частости появления таких несовпадений, т.е. не обнаруживает недопустимого снижения достоверности работы контролируемого устройства. Известно устройство, содержащее блок подключения информационных каналов, на вход которого поступает цифровая информация от источников информации, блок защиты, на вход которого поступают синхроимпульсы от источников информации, буферный регистр, в который записывается информация, принятая от блока подключения информации. Запись информации производится при наличии синхроимпульсов на выходе блока защиты. Код, принятый в буферный регистр, проверяется на достоверность с использованием контроля по модулю (например, контроль на четность). Блоки защиты и подключения информационных каналов управляются через дещифратор счетчиком номера канала. Счетчик сбоев подсчитывает зарегистрированные в блоке контроля по модулю ощибки. Блок управления либо изменяет состояние счетчика номера канала (если код от канала прощел аппаратурный контроль) , либо не изменяет состояние счетчика (если код от канала не прощел аппаратурный контроль). В последнем случае счетчик сбоев подсчитывает следующие один за другим сбои. После того, как код в счетчике сбоев станет равным порогу критерия неисправности, счетчик выдает на блок управления сигнал неисправности. Если сбоев нет - блок управления сбрасывает счетчик сбоев и код с выхода блока подключения информационных каналов поступает на устройство обработки (например, ЭВМ). Введение аппаратурного контроля существенно повыщает достоверность передачи измерительной информации от источников этой информации и позволяет выявить неисправный источник цифровой информации. Аналогичный аппаратурный контроль может быть использован и для контроля работоспособности функциональных блоков цифровой системы связи, содержащей аналоговые, аналого-цифровые и цифровые блоки 2. Однако в известном устройстве для контроля кодопреобразующих цифровых функциональных блоков необходимо подать от них на устройство контроля параллельный цифровой код, содержащий контрольный разряд для проверки кода по модулю. Это приводит к больщому числу соединений функциональных блоков с устройством контроля, а следовательно, к снижению надежности контроля в целом. В известном устройстве аварии диагностируются лищь по получении Q сбоев подряд, а не Q сбоев за определенный интервал времени, т.е. не обнаруживается недопустимое снижение достоверности работы цифровых блоков. Кроме того, нет возможности контролировать цифровые (задающие генераторы, формирователи специальных последовательностей импульсов, распределители импульсов и т.д.) и аналого-цифровые (аналогоцифровые преобразователи и цифроаналоговые преобразователи (АЦП и ЦАП) блоки, для которых признаком работоспособности является хотя бы одно переключение 0-1 или 1-О цифрового информационного сигнала в контрольных точках блока за определенный интервал времени. В известном устройстве нет возможности контролировать аналоговые блоки, для которых признаком работоспособности является наличие в контрольных точках информационного аналогового сигнала, что отображается на контрольном выходе блока логическим уровнем «О (отсутствие сигнала «Г Кроме того, недостаточно учитывается приоритетность контролируемых блоков. Действительно, при циклическом обходе контролируемых блоков в соответствии с их приоритетом при обнаружении неисправности канала блокируется счетчик номера канала. Но одновременно может произойти выход из строя предыдущего по приоритету функционального блока, что известным устройством не обнаруживается. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей и повышение достоверности контроля. Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее первый счетчик, выход которого подключен к входу дешифратора, первый выход которого подключен к входу первого коммутатора, второй счетчик и индикатор, введены формирователь импульсов, второй коммутатор, третий счетчик, элемент запрета, элементы И, элементы ИЛИ, первые входы первых элементов ИЛИ подключены к соответствующим входам устройства, выходы подключены к соответствующим входам первого коммутатора, выход которого подключен к первому входу второго коммутатора, первый выход которого подключен к первому входу элемента запрета, второй выход второго коммутатора подключен к первому входу второго счетчика, выход второго счетчика подключен к первому входу третьего счетчика, первый выход котог рого подключен к первому входу индикатора, и объединенным первым входам первого, второго и третьего элемента И, выход первого элемента И подключен к объединенным первым входам второго и третьего элемента ИЛИ, выход второго элемента ИЛИ подключен к первому входу первого счетчика, выход которого подключен к выходу устройства и второму входу индикатора, выход второго элемента И подключен к первому входу четвертого элемента ИЛИ, выход которого подключен к второму входу третьего счетчика, второй выход которого подключен к второму входу второго элемента ИЛИ, выход третьего элемента ИЛИ подключен к второму входу четвертого элемента ИЛИ и первому входу пятого элемента ИЛИ, выход пятого элемента ИЛИ подключен к второму входу второго счетчика, второй выход дешифратора подключен к первому входу четвертого элемента И, выход которого подключен к объединенным первым входам первых элементов ИЛИ, второй выход дешифратора подключен к входу формирователя импульсов, второму входу второго коммутатора и второму входу третьего элемента И, выход третьего элемента И подключен к первому входу элемента запрета, выход которого подключен к второму входу первого счетчика и объединенным вторым входам второго элемента И и пятого элемента ИЛИ, четвертый выход дешифратора подключен к второму входу третьего элемента ИЛИ, первый, второй и третий выходы формирователя импульсов подключены соответственно к второму входу четвертого элемента И, третьему входу второго коммутатора, и второму входу первого элемента И.

Сушность изобретения заключается в расширении функциональных возможностей за счет:

-обнаружения недопустимого снижения достоверности работы цифровых блоков, а не только Q сбоев подряд (путем контроля числа импульсов ошибок за определенный интервал времени);

-контроля наличия информационных сигналов в цифровых и аналого-цифровых блоках (путем контроля наличии переключений О - 1 или 1 О за определенный интервал времени) и обеспечения ускоренной проверки этих блоков;

-контроля наличия логического уровня аварии (например «1) на-контрольном выходе аналогичных блоков и повышении достоверности контроля за счет обеспечения

-S - кратной проверки правильности, выявленной в процессе циклического опроса номера отказавшегося блока с последующей его индикацией;

-автоматического прекращения индикации при восстановлении работоспособности контролируемого блока;

-периодической перепроверки номера отказавшего блока в процессе аварийной индикации с целью выявления возможного отказа предыдущего по приоритету блока при контроле наличия переключений 1 - О или О

- периодической перепроверки номера отказавшего блока в процессе аварийной индикации с целью выявления восстановления блока или отказа предыдущего по приоритету блока при контроле числа импульсов ошибок.

На чертеже представлена структурная схема устройства.

Устройство содержит входные шины 1, элементы ИЛИ 2 входные, коммутаторы 3 и 4, элемент 5 запрета, счечик 6 номера канала, дешифратор 7, элемент ИЛИ 8 установки счетчика сбоев в ноль, счетчик 9 сбоев, элемент И 10, элемент ИЛИ И установки счетчика подтверждения аварии в ноль, счетчик 12 подтверждения аварии, элемент ИЛИ 13 установки счетчика номера канала в ноль, индикатор 14, элементы И 15 - 17, формирователь 18 импульсов, элемент ИЛИ 19, выходная шина 20.

Устройство работает следующим образом.

На N входные шины 1 поступают сигналы от контролируемых N информационных блоков, входящих в состав цифровой системы связи (например, оконечного преобразовательного оборудования). Причем по каждому из N входов возможно поступление одного из трех сообщений:

1)Логический уровень «1 (авария), либо «О (норма), например, от стабилизатора напряжения и аналоговых блоков.

2)Цифровой информационный сигнал, который при нормальной работоспособности контролируемого блока должен содержать за контрольный интервал времени хотя бы одно переключение или .

3)Цифровой сигнал ошибок (результат проверки кода в функциональном блоке по модулю), который при нормальной работоспособности контролируемого блока не должен содержать больше Q единичных посылок за контрольный интервал времени, где Q определяется аварийным уровнем достоверности работы блока.

Подключение гo канала к схеме контроля осуществляется коммутатором 3 подключения N информационных каналов, управляемой через дешифратор 7 счетчика 6 номера ляемой через дешифратор 7 счетчика 6 номера канала. Номер контрольной точки подается от счетчика 6 на выходную щину 20 блока и затем к каждому контролируемому информационному блоку системы связи. Таким образом, на вход f-ro канала устройства обнаружения неисправностей может поступать сигнал одной из трех указанных выше разновидностей с h контролируемых точек каждого информационного блока. При этом сначала производится циклический опрос первых контрольных точек, затем вторых и т. д. В зависимости от вида ожидаемого сигнала, который заранее известен, дешифратор 7 номера канала формирует управляющие сигналы на своих втором и третьем выходах, которые и переводят схему контроля в нужный режим работы. Рассмотрим подробнее каждый из трех режимов работы. 1. На втором выходе дешифратора 7 формируется логическая «1, на третьем - 0. Пусть на входную шину 1 и соответственно первый вход элемента ИЛИ 2 t-ro канала поступает логический «О, что способствует отсутствию аварии контролируемого блока. При этом импульс с частотой следования fjOT формирователя 18 через элементы И 17, ИЛИ 2 Е-го канала, коммутатор 3 подключения N информационных каналов, коммутатор 4, элемент ЗАПРЕТА 5 и элемент ИЛИ 8 поступает на вход «Установка в «О счетчика 9 сбоев, на основной вход которого от формирователя 18 через коммутатор 4 поступают импульсы с частотой следования f. Кроме того, импульс с частотой следования f./ от элемента ЗАПРЕТА 5 поступает на вход счетчика 6. Первый же импульс этой последовательности устанавливает в нулевое состояние счетчик 9 и переводит счетчик 6 каналов в следующее состояние, обеспечивая подключение к схеме контроля (1+1)-го канала. Если на входе (Т+1)-го канала также ожидается поступление сообщения 1-го типа, то на втором и третьем выходе дешифратора 7 сохраняются логические «1 и «О. Пусть на входную шину 1 и соответственно первый вход элемента ИЛИ 2(F+l)-ro канала поступает логическая «1, что соответствует аварии контролируемого блока. При этом импульсы с частотой следования f от формирователя 18 через элемент 17 проходят йа вход элемента ИЛИ 2(f+l)-ro канала. Прохождение их через элемент ИЛИ 2 запрещается логическим потенциалом «1 от контролируемого блока. Таким образом, указанные выше импульсы не попадают на вход Установка в «О счетчика 9 сбоев. На основной вход счетчика 9 продолжают поступать импульсы с частотой следования f. По заполнению счетчика 9 сбоев счетчик 12 подтверждения аварии переводится в состояние 1 и устройство приступает к S-кратной проверке правильности выявленного в процессе циклического опроса номера отказавшего блока. Рассмотрим этот процесс подробнее при S 3. Итак, пусть при первичной проверке сигнала по (Р4-1)-му входному каналу зарегистрирована авария. Счетчик 12 перешел в первое состояние и через элемент ИЛИ 13 осуществляется установка в нулевое состояние счетчика 6 номера канала, и производится повторный опрос каналов. Если снова диагностируется авария, счетчик 12 переводится в нулевое состояние и процесс циклического опроса повторяется третий раз. Если авария и на этот раз подтвердилась, счетчик 12 переводится в третье состояние и сигнал с его второго выхода подается на второй вход индикатора 14, разрешая дешифрацию состояния счетчика 6 и индикацию, например, наименования блока и номера контрольной точки, где произошел отказ. Нулевой потенциал с третьего выхода дешифратора 7 запрещает прохождение логической «1 со второго выхода счетчика 12 через элемент И 16 на управляющий вход элемента ЗАПРЕТА 5. При восстановлении работоспособности отказавшего блока первым же импульсом, прошедшим через коммутатор 3, коммутатор 4, элемента ЗАПРЕТА 5, счетчик 6 номера канала переводится в (+2) состояние. Одновременно через элемент ИЛИ 8 счетчик 9 сбоев устанавливается в «О, а через элементы И 10 и ИЛИ 11 счетчик 12 подтверждения аварии также устанавливается в «О. Необходимо отметить, что прохождение сигнала через элемент И 10 возможно лишь при полном заполнении счетчика 12 {логическая «1 на его втором выходе). 2. На втором и третьем выходе дешифратора 7 формируется логический «О, Пусть на входную шину 1 и соответственно первый вход элемента ИЛИ 2 (t+2)-ro канала поступает информационный цифровой сигнал. На второй вход элемента ИЛИ 2 поступает логический «О со второго входа дешифратора 7 через элемент И 17. Информационный сигнал через элемент ИЛИ 2, коммутатор 3 подключения N информационных каналов, коммутатор 4, элемент ЗАПРЕТА 5, элемент ИЛИ 8 поступает на вход Установка в «О счетчика 9 сбоев, на основной вход которого от формирователя 18 через коммутатор 4 поступают импульсы с частотой следования f. Кроме того, инфор.мационный сигнал с выхода элемента ЗАПРЕТА 5 поступает на вход счетчика 6. Первая же двоичная посылка, принятая от контролируемого блока, осуществляет установку в нулевое состояние счетчика 9 и переводит счетчик 6 в следующее состояние, обеспечивая подключение к схеме контроля (t+3)-ro канала. Если на входе (f-b3)-ro канала также ожидается поступление сообщения 11-го типа ТО на втором и третьем выходе дешифратора 7 сохраняется логический «О. Пусть на выходе (Еч-З)-го канала информационный сигнал отсутствует, что является признаком аварии. Тогда на входе счетчика 6 импульсы отсутствуют и он не меняет свое состояние, и, следовательно, (-|-3)-ый канал остается подключенным к схеме контроля. Сброс счетчика 9 также не производится, и он осуществляет счет импульсов, поступающих на его основной вход с частотой следования f до полного заполнения. Таким образом, если за время работы счетчика 9 не произошла установка его в ноль информационным сигналом, счетчик 9 заполняется и счетчик 12 подтверждения аварии перейдет в первое состояние. После этого устройство обнаружения неисправностей приступает к кратной проверке правильности выявленного в процессе циклического опроса номера отказавшего блока. Процесс Sкратной проверки и индикации результатов контроля представлен в описании режима 1. С третьего выхода формирователя 18 импульса управления импульсы опроса с частотой повторения f4 min{fj, 3 через элементы И 15, ИЛИ 19, ИЛИ 8 осуществляют установку в нулевое состояние счетчика 9 непосредственно, а счетчика 12 через элемент ИЛИ 11. Это же импульс через элемент ИЛИ 13 устанавливает в нулевое состояние счетчик 6, и затем осуществляется повторный циклический опрос блоков. Тем самым обеспечивается периодическая перепроверка номера отказавшего блока с целью вьгявлесия возможного отказа предыдущего по приоритету блока. Импульсы опроса проходят через элемент И 15 лишь при обнаружении аварии. 3. На втором выходе дешифратора 7 - логический «О, а на третье.м - логическая «I. Пусть на входную шину 1 и соответственно первый вход элемента ИЛИ 2, например, (-f4)-ro канала поступает цифровой сигнал ошибок, причем он содержит менее Q единичных посылок за контрольный интервал времени. Этот сигнал через элемент ИЛИ 2, на второй вход которого от дешифратора 7 через элемент И 17 поступает нулевой потенциал, коммутатор 3 подключении информационных каналов, коммутатор 4 поступает на основной вход счетчика 9 сбоев. На вход установки нуля счетчика 9 поступают импульсы с частотой следования fj от формирователя 18 через коммутатор 4, элемент ЗАИРЕТА 5, элемент ИЛИ 8. Формирователь 18 начинает формировать импульсы с частотой следования f (вместо fj) при возникновении логической «1 на третьем выходе деи ифратора. Период следования этих .импульсов задает интервал времени контроля достоверности работы контролируемого блока. Поскольку сигнал ошибок содержит менее Q единичных посылок (емкость счетчика сбоев 9) за контрольный интервал времени, то счетчик 9 не успевает заполниться полностью и в конце контрольного интервала сбрасывается в нулевое состояние импульсом от формирователя 18. Этим же им-, пульсом счетчики 9 каналов .меняет свое состояние на единицу, обеспечивая подключение к схеме контроля (2+5)-го канала. Если на входе (Е+5) -го канала также ожидается поступление сообшения 111-го типа, то на втором выходе дешифратора 7 сохраняется логический «О, а на третьем - «1. Пусть на вход )-го канала поступает цифровой сигнал ошибок, содержащий Q и более единичных посылок за контрольный интервал времени. В этом случае счетчик 9 сбоев переполняется и счетчик 12 подтверждения аварии перейдет в первое состояние, и устройство переходит к S-кратной проверке правильности выявленного в процессе циклического опроса но.мера отказавшего блока. Процесс S-кратной проверки представлен в описании режима I. После S-кратного подтверждения аварии сигнал управления (логическая «1) со второго выхода счетчика 12 подается на второй вход индикатора 14. который дешифрирует состояние счетчика 6 и высвечивает, например, название блока н номер контрольной точки, где произошел отказ. При этом единичный потенциал с третьего выхода дешифратора 7 разрешает прохождение логической «1 со второго выхода счетчика 12 через элемент И 16 на управляющий вход элемента ЗАПРЕТА 5. Таким образом, запрещается прохождение и.мпульсов от фор.мирователя 18 через коммутатор 4 и элемент З.ЛПРЕТА 5 как На вход счетчика б каналов, так и через элементы ИЛИ 8. И 10. ИЛИ I 1 на вход установки нуля счетчиков 9 и 12. Счетчик б остается в (Е-5)-о.м состоянии, обеспечивая устойчивую индикацию аварии. Сохраняют свое состояние и счетчики 9 i 12. Периодическая перепроверка номера отказавшего блока с целью выявления возможного его восстановления или выхода из строя предыдущего по приоритету блока осу1цествляется так же, как в режи.ме И, с помощью импульсов частоты j f.; fj|формирователя 18 импульсов управления. Расс.мотрим случай нормальной работьл контролируемых функциональных б.чоков. Предлагаемое устройство ос шеств.1яет непрерь вный циклический опрос функциональных блоков в соответствии с их приоритетом. При этом в начале каждого цикла контроля на четвертом выходе дешифратора 7 формируется импульс, осуществляющий через эле.менты ИЛИ 19. ИЛИ 8 установку в нуль счетчика 9 и через элементы ИЛИ 19. ИЛИ 11 - счетчика 12. Тем исключается накопление информации в счетчиках 9 и 12 от цикла к ЦИКЛ}. Остановимся подробнее на выборе частот следования импульсов, снимаемых с выходов фор.мирователя 18 импульсов управления. Частота следования f (последовательность Nj) определяется выбранным интервалом времени контроля достовер 1ости работы функциональных блоков (III режим работы) . За период следования импульсов этой последовательности происходит накопление импульсов ощибок в счетчике 9 сбоев. Например, для цифровой телевизионной системы передачи (ЦТВСП), период следования может быть равен длительности п/кадра ТВ развертки. Если за это время счетчик 9 подсчитает Q и более и.мпульсов, то диагностируется авария.

Частота следования f (последовательность Ng) определяется выбранным йнтег злом времени контроля информационных цифровых разрядов (II режим работы) и емкостью счетчика 9 сбоев. Для, например, ЦТВСП интервал времени контроля может быть равен длительности п/ьадра ТВ развертки и, с учетом емкости 9, частота f Qfi (например, Q ).

Частота следования f, (последовательность N) выбирается из соображений имитации информационного цифрового сигнала (I режим работы). Эта последовательность поступает на вход Установка в «О счетчика 9, не позволяя ему накапливать импульсы последовательности N (с частотой f;., удобно выбрать J, 2f5).

При этом дважды за интервал времени контроля осуществляется установка в нулевое состояние счетчика 9.

Частота следования li/ (последовательность N) выбирается достаточно низкой, что соответствует переподтверждение работоспособности аппаратуры, например каждые F секунд.

При использовании предлагаемого устройства в ЦТВСП на его вход от функциональных блоков будут поступать сообщения одного из указанных выще трех типов сообщений, причем сообщение первого типа от стабилизаторов напряжения; второго типа - от аналоговых блоков (путем ограничения аналогового ТВ сигнала на уровне

30% диапазона зна,чений (диапазоны сигнала синхронизации приемников (ССП) и подачи полученного сигнала на вход устройства обнаружения неисправностей), аналогоцифровых и некоторых цифровых блоков; третьего типа - от кодопреобразующих цифровых блоков.

Технико-экономический эффект от использования предлагаемого устройства по сравнению с известным связан с расщирением функциональных возможностей, т. е. с возможностью контроля не только цифровых блоков по достоверности, но и аналоговых и аналого-цифровых блоков, а также специальных цифровых блоков (распределители импульсов, задающие генераторы, формирователи специальных последовательностей импульсов и т.п.).

По сравнению с известным повыщена достоверность контроля за счет обнаружения не Q сбоев подряд, а Q сбоев за контрольный интервал времени, т.е. обнаружения недопустимого снижения достоверности работы цифровых блоков. Кроме того, достоверность контроля повыщена за счет Sкратной проверки правильности обнаружения аварии с последующим выводом результата контроля на индикатор; периодической перепроверкой работоспособности аппаратуры в процессе индикации аварии; автоматического прекращения индикации при восстановлении работоспособности контролируемого блока.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ НЕИСПРАВНОСТЕЙ В ЦИФРОВОЙ СИСТЕМЕ СВЯЗИ, содержащее первый счетчик, выход которого подключен к входу дешифратора, первый выход которого подключен к входу первого коммутатора, второй счетчик и инц,нкатор,отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей и повышения достоверности контроля, в него введены формирователь импульсов, второй коммутатор, третий счетчик, элемент запрета, элементы И, элементы ИЛИ, первые входы первых элементов ИЛИ подключены к соответствуюш,им входам устройства, выходы подключены к соответствуюш,им входам первого коммутатора, выход которого подключен к первому входу второго коммутатора, первый выход которого подключен к первому входу элемента запрета, второй выход второго коммутатора подключен к первому входу второго счетчика, выход второго счетчика подключен к первому входу третьего счетчика, первый выход которого подключен к первому входу индикатора, и объединенным первым входам первого, второго и третьего элемента И, выход первого элемента И подключен к объединенным первым входам второго и третьего элемента ИЛИ, выход второго элемента ИЛИ подключен к первому входу первого счетчика, выхбд которого подключен к выходу устройства и второму входу индикатора, выход второго элемента И подключен к первому входу четвертого элемента ИЛИ, выход которого подключен к второму входу третьего счетчика, второй выход которого подключен к второму входу второго элемента ИЛИ, выход третьего элемента ИЛИ подключен к второму входу четвертого элемента ИЛИ и первому входу пятого элемента ИЛИ, выход пятого элеменi та ИЛИ подключен к первому входу четвертого элемента И, выход которого подключен (Л к объединенным вторым входам первых элементов ИЛИ, третий выход дешифратора подключен к входу формирователя импульсов, второму входу второго коммутатора и второму входу третьего элемента И, выход третьего элемента И подключен к второму входу элемента запрета, выход которого подключен к второму входу первого счетчика и объединенным вторым входам второго эле4 мента И и пятого элемента ИЛИ, четвертый выход дешифратора подключен к второму сл входу третьего элемента ИЛИ, первый, второй и третий выходы формирователя импуль4 сов подключены соответственно к второму входу четвертого элемента И, третьему входу второго коммутатора, и второму входу первого элемента И.