УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПЕРЕДАЧИ ДАННЫХ

Полезная модель относится к области вычислительной техники и может использоваться в качестве аппаратуры систем коммутации передачи цифровых данных в сетях связи.
Известны устройства временного объединения и разделения цифровых сигналов (Левин Л.С. Плоткин М.А. Цифровые системы передачи. М. Радио и связь, 1982; Иносэ X. Интегральные цифровые сети связи. Введение в теорию и практику. М. Радио и связь, 1982).
Также известно устройство для асинхронного уплотнения каналов связи с использованием временного разделения сигналов (SU №479138), содержащее на передающей станции распределитель записи, m ячеек памяти записи, фазовый компаратор, формирователь команд, m ячеек считывания, схему ИЛИ, передатчик групповой синхронизации, блок изменения последовательности записи и блок выделения временной позиции Стаффинга, а на приемной станции m ячеек записи, m ячеек считывания, распределитель считывания, схему ИЛИ, генератор с фазовой автоподстройкой частоты, дешифратор команд, приемник групповой синхронизации, блок изменения последовательности считывания и блок выделения временной позиции Стаффинга.
Известные устройства временного объединения и разделения цифровых сигналов имеют постоянную структуру цикла передачи, фиксированный порядок следования канальных интервалов с посимвольным или групповым объединением. Иерархия скоростей объединяемых цифровых сигналов также фиксирована и каждый тактовый интервал цикла передачи жестко закреплен за соответствующим канальным интервалом.
При передаче цифровых сигналов, скорости которых отличаются от скоростей цифровых каналов, эффективность использования группового цифрового тракта значительно снижается. Это обусловлено тем, что необходимо использовать дополнительные устройства сопряжения, обеспечивающие объединение поступающих цифровых сигналов, если их скорости меньше скорости цифровых каналов, или объединение цифровых каналов, если скорости поступающих сигналов больше скорости передачи, обеспечиваемой этими каналами. В известных устройствах, как правило, используется многоступенчатое объединение (разделение) цифровых сигналов с различными скоростями.
Известно также устройство мультиплексор/концентратор цифрового сигнала (US №3959595), выбранное в качестве прототипа, в котором между формирователем группового цифрового сигнала и оконечными устройствами включены согласующие блоки по числу цифровых каналов, каждый из которых состоит из двух идентичных частей А и В, содержащих регистр сдвига (накопитель), счетчик числа информационных сигналов (импульсов), поступающих от источника в течение цикла передачи группового сигнала, декодер, передатчик служебной информации, регистр уменьшения величин, элементы И и ИЛИ, функционирующие под воздействием общего для всех блоков согласования устройства управления.
ц
Запись информационных символов сигнала источника в течение цикла передачи Т(i) осуществляется, например, в зону А, а в течение этого же цикла производится считывание информационных символов из зоны В, которые были записаны туда в течение предыдущего цикла Тц(i-1). Одновременно с записью информационных символов в регистр сдвига счетчик числа информационных символов производит их подсчет. Результат подсчета кодируется в двоичном коде и передается в зоне служебных кодограмм цикла передачи.
o
n
n
n
0
Описываемое устройство (прототип) обеспечивает одноступенчатое объединение цифровых сигналов с произвольными скоростями передачи при выполнении условия F F для всех F в любой момент времени, где F число информационных бит n-го сигнала источника, поступающего за цикл передачи группового сигнала; F число тактовых интервалов (бит) цикла передачи, которые выделены для организации цифровых каналов.
Недостатками указанного устройства являются фиксированная структура цикла передачи, т.е. постоянное число организуемых канальных интервалов, а также наличие в каждом цикле передачи зоны служебных кодограмм, что приводит к снижению эффективности использования группового цифрового тракта и уменьшению помехоустойчивости. Кроме того, система представляет собой сложную конструкцию и не позволяет ее модернизировать и расширять при изменении графика или поставленных задач.
Предлагаемая полезная модель направлена на достижение технического результата, который заключается в упрощении конструкции узла передачи цифровых данных при расширении функциональных возможностей, выраженных в возможности расширения, и выполнения функции мультиплексора в сетях цифровой иерархии с линейной, кольцевой, звездообразной и смешанной структурой.
Указанный технический результат достигается тем, что устройство для передачи данных характеризуется тем, что представляет собой соединение логических элементов или контактно-релейных схем логических элементов для кодирования двоичной информации и ее передачи, и содержит два одинаковых по конструктивному исполнению канала прохождения сигнала, один из которых выполнен с входом и выходом для передачи сигнала напряжения равного логическому «0», а другой - с входом и выходом для передачи сигнала напряжения равного логической «1», при этом в каждом канале, по крайней мере, один логический элемент или контактно-релейная схема логического элемента выполнены при прохождении сигнала напряжения равного логическим «0» или «1» с возможностью передачи на вход смежного канала или на выход смежного канала управляющего сигнала для блокировки этого смежного канала до момента наличия сигнала напряжения в другом канале и разблокировки этого смежного канала при отсутствии сигнала напряжения в другом канале.
Указанные признаки являются существенными и взаимосвязаны с образованием устойчивой совокупности существенных признаков, достаточной для получения требуемого технического результата.
На фиг.1 представлена схема блока передачи данных с указанием входов и выходов;
фиг.2 - блок передачи данных в состоянии готовности принять бит;
фиг.3 - блок передачи данных в состоянии поступления сигнала (напряжение) от "устройства 1" на вход А;
фиг.4 - блок передачи данных в состоянии фиксации сигнала, отправки его дальше на контакт С "устройству 2" и отправки подтверждения о получении на контакт В "устройству 1".
фиг.5 - блок передачи данных в состоянии остановки передачи сигнала после отправки подтверждения на В, "устройство 1" останавливает передачу (вариант «а»)
фиг.6 - блок передачи данных: на контакт D от "устройства 2" приходит подтверждение о получении сигнала с С, (вариант «b»);.
фиг.7 - блок передачи данных: после отправки подтверждения на В, "устройство 1" останавливает передачу сигнала на А. Одновременно на контакт D от "устройства 2" приходит подтверждение о получении сигнала с С.
фиг.8 - блок передачи данных в состоянии прекращения передачи по контактам В и С (в случае когда пришло подтверждение на контакт D от "устройства 2 м);
фиг.9 - представлен пример исполнения блока передачи данных на логических элементах;
фиг.10 - представлен пример исполнения блока передачи данных на реле;
фиг.11 - блок передачи данных в исходном состоянии (для примера исполнения на реле);
фиг.12 - то же, что на фиг.11, первое состояние;
фиг.13 - то же, что на фиг.11, второе состояние;
фиг.14 - то же, что на фиг.11, третье состояние;
фиг.15 - то же, что на фиг.11, четвертое состояние;
фиг.16 - то же, что на фиг.11, пятое состояние;
фиг.17 - то же, что на фиг.11, шестое состояние;
фиг.18 - то же, что на фиг.11, седьмое состояние;
фиг.19 - то же, что на фиг.11, восьмое состояние;
фиг.20 - то же, что на фиг.11, девятое состояние;
фиг.21 - то же, что на фиг.11, десятое состояние;
фиг.22 - блок передачи данных в исходном состоянии (для примера исполнения на логических элементах);
фиг.23 - то же, что на фиг.22, первое состояние;
фиг.24 - то же, что на фиг.22, второе состояние;
фиг.25 - то же, что на фиг.22, третье состояние;
фиг.26 - то же, что на фиг.22, четвертое состояние;
фиг.27 - то же, что на фиг.22, пятое состояние;
фиг.28 - то же, что на фиг.22, шестое состояние;
фиг.29 - то же, что на фиг.22, седьмое состояние;
фиг.30 - то же, что на фиг.22, восьмое состояние;
фиг.31 - то же, что на фиг.22, девятое состояние
фиг.32 - то же, что на фиг.22, десятое состояние;
фиг.33 - то же, что на фиг.22, одиннадцатое состояние.
Согласно настоящей полезной модели рассматривается конструкция устройства 1 передачи данных (цифровых) в системах коммутации. Устройство передачи данных в таком устройстве основано на эффекте естественных задержках срабатывания переключающих элементах (транзисторы, оптроны, реле и т.д.). Устройство 1 представляет собой отдельный модуль, имеющий два входа (вход А 2 и вход В 3) и два выхода (выход С 4 и выход D 5).
Существуют различные физические способы кодирования двоичной информации, но чаще всего единица кодируется более высоким уровнем напряжения, чем нуль (или наоборот). Чтобы представить два логических состояния «1» и «0» в вентилях, соответствующие им входные и выходные сигналы имеют один из двух установленных уровней напряжения. Например, +5 вольт и 0 вольт. В рамках заявленной полезной модели реализуется принцип не формирования уровня напряжения, а изменение канала передачи напряжения, воспринимаемого как сигнал, а выбор этого сигнала в отношении «1» или «0» определяется каналом прохождения напряжения.
Заявленное устройство 1 реализует передачу «1» или «0» по следующему алгоритму.
При поступлении напряжения на вход А, сигнал означает поступление - "0", а поступление напряжения по контакту В воспринимается - "1". Соответственно из выходного контакта С выходит "0", а из выходного контакта D выходит "1".
Схема сама определяет максимально возможную скорость передачи данных, обусловливается это внутренними задержками исполняемых элементов.
Схема устройства является симметричной, это означает что при обработке "0" используется точно такая же схема, что и при обработке "1".
Устройство 1 имеет 4 состояния при передаче "0" и 4 состояния при передаче "1"
На фигурах. 3-8 представлен пример передачи сигнала "0" (для сигнала "1" все функционирует так же, только сигналы поступают вместо канала (А-В) по каналу (С-D).
0) Устройство 1 находится в состоянии готовности принять бит от устройства 6 и передать его устройству 7 (фиг.2). Устройства 1, 6 и 7 могут быть выполнены одинаковыми по конструкции, описание которой дано применительно к схемам, представленным на фиг.9 и 10.
1) Сигнал (напряжение) от устройства 6 поступает на вход А устройства 1 (фиг.3).
2) Устройство 1 фиксирует сигнал, отправляет его дальше на контакт выхода С устройству 7 и отправляет подтверждение о получении на контакт входа В устройства 1 (фиг.4).
3) Вариант а: После отправки подтверждения на вход В устройство 1 останавливает передачу сигнала (фиг.5).
Вариант b: На контакт выхода D от устройства 7 приходит подтверждение о получении сигнала с выхода С (фиг.6).
Вариант с: После отправки подтверждения на вход В устройство 1 останавливает передачу сигнала на вход А. Одновременно на контакт выхода D от устройства 7 приходит подтверждение о получении сигнала с выхода С (фиг.7).
4) За тем схема останавливает передачу по контактам входа В и выхода С (в случае, когда пришло подтверждение на контакт выхода D от устройства 7) (фиг.8).
После того как устройство 7 отключит сигнал на контакте выхода D, устройство переходит в нулевое состояние и готова принять следующий бит "0" или "1" (фиг.2).
Таким образом устройство для передачи данных согласно полезной модели представляет собой соединение логических элементов или контактно-релейных схем логических элементов для кодирования двоичной информации и ее передачи, и содержит два одинаковых по конструктивному исполнению канала прохождения сигнала, один из которых выполнен с входом и выходом для передачи сигнала напряжения равного логическому «0», а другой - с входом и выходом для передачи сигнала напряжения равного логической «1», при этом в каждом канале установлен по крайней мере один логический элемент или контактно-релейная схема логического элемента, выполненный при прохождении сигнала напряжения равного логическим «0» или «1» с возможностью передачи на вход смежного канала или на выход смежного канала управляющего сигнала для блокировки прохождения сигнала напряжения по этому смежному каналу до момента наличия сигнала напряжения в другом канале и разблокировки этого смежного канала при отсутствии сигнала напряжения в другом канале.
Данный принцип реализации кодов двоичной системы «1» и «2» может быть реализован на логических или релейного построения схемах, описываемых ниже.
На фиг.9 представлена схема устройства 1 передачи данных, выполненная на логических элементах типа И, ИЛИ, НЕ, И-НЕ, ИЛИ-НЕ.
Устройство по фиг.9 выполнено с двумя одинаковыми по исполнению каналами А-С и B-D. Канал А-С состоит из входа А 2, с которым связан первым входом первый логический элемент И (И-НЕ) 8, первый логический элемент НЕ 9, выход которого связан с первым входом второго элемента И (И-НЕ) 10, выход которого связан с первым входом первого логического элемента ИЛИ (ИЛИ-НЕ) 11.
выход которого связан со вторым входом второго элемента И (И-НЕ) 10. Второй логический элемент ИЛИ (ИЛИ-НЕ) 12 первым входом связан с выходом первого логического элемента И (И-НЕ) 8, а вторым входом связан с выходом В 4 и вторым входом первого логического элемента ИЛИ (ИЛИ-НЕ) 11. Второй логический элемент НЕ 13 своим входом связан с входом А 2, а выходом с входом третьего элемента И (И-НЕ) 14. выход которого связан с входом первого логического элемента НЕ 9. Канал B-D выполнен аналогично каналу А-С, где вместо входа А имеется вход В, а вместо выхода С - выход D. Между каналами существуют связи следующего вида. Второй вход логического элемента ИЛИ (ИЛИ-НЕ) 12 через диод связан с входом В. С выходом С и с выходом второго элемента И (И-НЕ) 10. Другие связи определяют работоспособность схемы устройства 1.
На фиг.10 представлена схема устройства 1 передачи данных, выполненная на реле (твердотельные реле, оптроны и все остальные виды реле). Логические элементы заменены на контактно-релейные схемы логических элементов, алгоритм работы которых с нормально замкнутыми контактами следующий: при отсутствии электрического тока через обмотку реле контакты реле замкнуты, а при протекании достаточного тока через обмотку реле контакты реле разомкнуты.
В канале А-С вход А 2 связан с контактами первого реле 15 и обмоткой второго реле 16, контакты которого связаны с выходом D. Контакты первого реле 15 через диоды связаны с обмоткой третьего реле 17, которая так же связана с обмоткой аналогичного реле в канале B-D. Контакты второго реле 16 связаны с обмоткой четвертого реле 18, которая так же связана с обмоткой аналогичного реле в канале В-D. Выход С 4 связан с контактами четвертого реле 18, обмоткой третьего реле 17 и входом В 3. Обмотки одноименных реле каналов соединены между собой.
Ниже рассматривается пример функционирования устройства передачи данных (фиг.10), построенного на реле.
1. Устройство ожидает сигнала (уровня напряжения достаточного для срабатывания реле) на входы А 1 ("ноль") или В 3 ("единица") (фиг.11).
2. На вход А 1 поступил сигнал ("ноль") (фиг.12). Нормально открытое реле 15, при прохождении через него сигнала происходит задержка (за исключением механических реле), реле 15 выполняет функцию блокировки поступления сигала в группу памяти (реле 17 и 18), в данном случае реле 15 открыто. Реле 16 переключается, чтобы перекрыть прохождение сигнала (заранее) с выхода D.
3. Дальше включается первый элемент группы памяти (реле 17 и 18) реле 17 (фиг.13). Блокируется та часть схемы, которая отвечает за передачу "единицы" с помощью реле 19 канала B-D. Реле 17 канала А-С и реле 20 канала B-D в данной схеме нужны только для усиления сигнала.
4. Сигнал проходит через реле 18 (фиг.14)
5. После срабатывания группы памяти (реле 17 и 18) усиленный сигнал идет на вход В и выход С (фиг.15). Сигнал на вход В необходим для подтверждения получения "нуля". Сигнал на выход С необходим для передачи дальше "нуля". Реле 16 закрыто. Срабатывание реле 21 не имеет ни какого значения при обработки "нуля".
6. На вход А перестает поступать сигнал, потому что устройство которое посылало сигнал на А получило обратный подтверждающий сигнал с входа В (фиг.16). На вход D поступает подтверждающий сигнал от устройства, которому был передан "ноль" на выход С. Реле 16 открывается из-за отсутствия сигнала на входе А, поэтому сигнал с выхода D готовится пройти в группу памяти (реле 17 и 18) для сброса.
7. Реле 18 включается, тем самым пошел сброс группы памяти (реле 17 и 18) (фиг.17).
8. С входа В и выхода С перестает идти сигнал (фиг.18). Для предшествующего устройства это означает, что схема устройства 1 готова принять следующий сигнал "ноль" (на вход А) или "единицу" (на вход В). Для последующего это означает, что сигнал доставлен. Реле 19 открывается, готовится к приему "единицы" (если она поступит, на вход В), реле 17 закрывается.
9. С выхода D перестает поступать сигнал (фиг.19). Это означает что последующее устройство готово принимать следующий сигнал ("ноль" или " единицу").
10. Реле 18 сбрасывается, тем самым завершается сброс группы памяти (реле 17 и 16) (фиг.20).
11. Схема устройства сбросилась и готова принять следующий сигнал "ноль" (на вход А) или "единицу" на (на вход В) (фиг.21).
Ниже рассматривается пример функционирования блока передачи данных, построенного на логических элементах.
1. Состояние ожидания. На всех входах логических элементов нет напряжения, равное 0 (фиг.22). Схема устройства ждет на вход А или В поступления напряжения, достаточного чтобы логические элементы (е1, е6, е7, е4) сработали как на логическую единицу. Если сигнал (логическая единица) придет на вход А, то это будет считаться что поступил "ноль". Если же сигнал (логическая единица) придет на вход В, то это будет считаться что поступила "единица".
2. Сигнал поступил на вход А (фиг.23). Это значит, что едет "ноль". е1 и е6 вошли в переходное состояние. После естественной задержки е1 и е6 сработают, е1 служит для поступления или отсекания поступления сигнала для запоминания группой элементов (е5, е9, е13). Совместно е6 и е10 служат для перекрывания поступления сигнала с выхода D.
3. После срабатывания е1, сигнал (логическая единица) поступает на е13 и е2 (фиг.24). е13 выполняет функцию объединителя. После срабатывания сигнал запоминается.
4. е9 после срабатывания закольцует сигнал (е9, е13), тем самым запомнит его (фиг.25). После срабатывания е2 перекрывает поступление сигнала через е4 с входа В в запоминающую часть ("единицы") схемы (е8, е12, е14).
5. Сигнал с е9 поступает на выходы С и В (фиг.26) и на е4, которая не пропустит сигнал дальше, потому что е4 было заранее заблокировано логическим нулем. После этого срабатывание е7 и е11 не имеет ни какого значения.
6. Сигнал который ушел на В, на устройство с которого пришел сигнал на А (Т1) (фиг.27). Это устройство приняло сигнал с входа В и отключило напряжение на вход А, тем самым подтвердив факт передачи "нуля". В свою очередь срабатывание е1 отключит поступление сигнала на группу памяти (е5, е9, е13).
7. Устройство которому был отправлен "ноль" через выход С, в подтверждение что оно его приняло, ответило на вход D (фиг.28). После срабатывания е6, е10 открывается для сброса группы памяти (е5, е9, е13).
8. После е10 сигнал поступает на е5 для сброса группы памяти "нуля" (е5, е9, е13) (фиг.29).
9. После е5, логический ноль перекрывает е9 (фиг.30).
10. После е9, сигнал прекращается на С и В (фиг.31).
11. е2 снимает блокировку с "единичной" части схемы (е4) (фиг.32).
12. Схема готова принять следующий сигнал "ноль" на вход А или "единицу" на вход В.
Для отправки "единицы" выше сказанное описание тоже верно, только вместо:
е1-е4, е5-е8, е9-е12, е13-е14, е2-е3, е6-е7, e10-e11. Схема является симметричной (фиг.33).
Настоящая полезная модель промышленно применима, может быть реализована на базе логических элементов или элементов контактно-релейного типа, которые широко выпускаются электронной промышленностью. Полезная модель позволяет реализовать новый принцип построения ЭВМ с неограниченно широкой архитектурой построения.