ПЯТИКАСКАДНАЯ КОММУТАЦИОННАЯ СИСТЕМА
FIVE-STAGE SWITCHING SYSTEM

Изобретение относится к области радиотехники и цифровой техники и может быть использовано при создании коммутационных систем, в том числе полнодоступных высокочастотных коммутаторов размерностью n×m.
За аналог взята практическая реализация трехкаскадного коммутатора ([1] - Барабанова Е.А., Мальцева Н.С. Принципы построения коммутационных систем с параллельной настройкой. Вестник Астраханского государственного технического университета. Сер.: Управление, вычислительная техника и информатика. - 2010. - №2. - С.122-128.). Недостатком является реализация на разных коммутационных модулях.
Известна трехкаскадная коммутационная система ([2] - Патент на изобретение 2359313 Российская Федерация, МПК G06F 7/00. Трехкаскадная коммутационная система / Жила В.В., Барабанова Е.А., Мальцева Н.С. (RU). - №2007107780/09; заявление 01.03.2007; опубликовано 20.06.2009.), взятая за прототип.
Трехкаскадная коммутационная система [2] содержит входной, промежуточный и выходной каскады, каждый из которых содержит группу коммутационных модулей, при этом для обеспечения полнодоступной коммутации во входном каскаде используются коммутационные модули размером n1×m1, в промежуточном каскаде - модули n2×m2 и в выходном каскаде - модули n3×m3, а также сверхсложную систему управления и взаимодействия, обеспечивающую перекоммутацию системы без нарушения уже установленных соединений.
Недостатком такой коммутационной системы является ее построение на различных коммутационных модулях в каждом каскаде: n1×m1, n2×m2, n3×m3, что повышает сложность схемы, так как нужно подбирать элементы различных типов, согласовывать их по параметрам и сложная система управления коммутатором, что существенно увеличивает стоимость разработки, изготовления и настройки такой коммутационной системы.
Целью изобретения является создание коммутационной системы (высокочастотного полнодоступного коммутатора) на одном типовом коммутационном модуле и упрощение системы управления коммутатором.
Для достижения указанной цели предлагается пятикаскадная коммутационная система, содержащая входной, промежуточный и выходной каскады, каждый из которых содержит группу коммутационных модулей.
Согласно изобретению, в систему дополнительно введены два промежуточных каскада, при этом все коммутационные модули в каскадах выполнены на типовом коммутационном модуле 4×4, а также введена простая и эффективная система управления, содержащая последовательно соединенные ПЭВМ, устройство сопряжения и преобразователи кодов, выходы которых подключены к управляющим входам - выходам соответствующих коммутационных модулей.
Сочетание отличительных признаков и свойств предлагаемого изобретения из доступной литературы не известно, поэтому оно соответствует критериям новизны и изобретательского уровня.
На фиг.1 приведена функциональная схема пятикаскадной коммутационной системы 16×16, а на фиг.2 - фото макета пятикаскадной коммутационной системы.
1
4
1
4
1
4
1
4
1
4
Пятикаскадная коммутационная система (фиг.1) содержит 5 соединенных последовательно коммутационных каскадов 1, 2, 3, 4, 5, каждый из которых содержит четыре коммутационных типовых модуля 1…1, 2…2, 3…3, 4…4, 5…5.
Каждый выход коммутационного модуля входного каскада подключен к одному входу коммутационных модулей последующего каскада. Аналогично включены все последующие каскады.
1
2
3
4
5
Управление коммутационными модулями каждого из каскадов осуществляется от ПЭВМ 6 с монитором 7 и клавиатурой 8 через устройство сопряжения 9 и преобразователи кодов 10, 10, 10, 10, 10.
1
16
1
2
3
4
Система работает следующим образом. Входные сигналы A…A от 1 до 16 подаются на входы коммутационных модулей 1, 1, 1, 1 входного каскада. Каждый коммутационный модуль размерностью четыре входа на четыре выхода.
1
2
3
4
1
1
2
3
4
2
1
2
3
4
3
1
2
3
4
4
1
2
3
4
1
2
3
4
1
2
3
4
1
2
3
4
1
2
3
4
1
2
3
4 -
1
2
3
4
1
2
3
4
5
Четыре выхода первого каскада каждого коммутационного модуля подключены ко входам коммутационных модулей 2, 2, 2, 2 следующим образом: выходы модуля 1 подключены к первым входам модулей 2, 2, 2, 2; выходы модуля 1 - ко вторым входам модулей 2, 2, 2, 2; выходы модуля 1 - к третьим входам модулей 2, 2, 2, 2; выходы модуля 1 - к четвертым входам модулей 2, 2, 2, 2. Аналогично подключение модулей 2, 2, 2, 2 к модулям 3, 3, 3, 3; модулей 3, 3, 3, 3 - к модулям 4, 4, 4, 4 и модулей 4, 4, 4, 4 к модулям 5, 5, 5, 5. Далее в ПЭВМ 6 с монитором 7 и клавиатурой 8 задаются параметры: какой входной сигнал должен поступать на какой выход. Эти команды через устройство сопряжения 9 подаются ПЭВМ 6 на преобразователи кодов 10, 10, 10, 10, 10, которые фиксируют код и обеспечивают необходимые коммутационные пути входных сигналов на выход.
1
5
1
4
1
4
1
4
1
4
1
4
Выходы преобразователей кодов 10-10 подключены к управляющим входам-выходам соответствующих коммутационных модулей 1…1, 2…2, 3…3, 4…4, 5…5.
Устройство сопряжения 9 представляет собой сетевой мезонинный модуль с функциями Web-сервера. Для реализации стека протоколов TCP/IP используется Ethernet-контроллер W5300.
Коммутационный модуль выполнен на базе элемента Hittite HMC276QS24, представляющий собой коммутатор на четыре входа и два выхода.
Преобразователь кода выполнен на основе ПЛИС и обеспечивает преобразование управляющих кодов от ПЭВМ 6 в коды, необходимые для управления коммутационными модулями.
В случае необходимости изменения коммуникационных путей одного или нескольких входных сигналов в ПЭВМ 6 задаются новые коммуникационные пути, при этом работающие тракты не изменяются. Производится перезагрузка и устанавливаются новые соединения, т.е. в этом случае обеспечивается основной принцип прототипа: установление новых связей в процессе работы с реальным сигналом без нарушения установленных ранее связей.
На основе предлагаемого технического решения разработан и изготовлен макет пятикаскадной коммутационной системы 16×16 (фиг.2) по заказу "Октант - Я" со следующими техническими характеристиками:
- габариты системы 430×430×44 мм;
- коммутационное число входов 16 на 16 выходов;
- автоматическая регулировка - по входу, исключает перегрузки системы и возникающие отсюда искажения сигнала;
- уровень входного сигнала от минус 35 дБм до минус 5 дБм;
- потребляемая мощность не превышает 70 Вт.