МУЛЬТИПЛЕКСОР ДОСТУПА С ФУНКЦИЕЙ КОММУТАЦИИ
ACCESS MULTIPLEXER WITH SWITCHING FUNCTION

Изобретение относится к устройствам многоканальной связи, и может использоваться для построения местных, внутризоновых, магистральных, территориальных сетей связи.
Известен гибкий мультиплексор (патент US 5079769, кл. H04J 3/04, H04J 3/16, опубл. 07.01.1992 г.), содержащий множество соединительных блоков абонентской стороны, каждый из которых включает в себя множество канальных блоков голос/данные/сигнализация; множество модулей стороны линии с выходами на линейное оборудование; устройство управления; коммутационную матрицу голос/данные; коммутационную матрицу сигнализации и управления; шины управления и сигнализации.
В устройстве отсутствуют линейные интерфейсы, которые необходимы для подключения устройства к линии. Не реализована возможность организации конференц-связи между абонентами, организации динамической кросс-коммутации в режиме реального времени, позволяющей подключать множество пользователей ко множеству систем в различных динамических комбинациях путем создания соединений по их моментальному требованию.
Наиболее близким аналогом к заявленному устройству по совокупности признаков является гибкий мультиплексор (патент № 151436, кл. H04J 3/00, опубл. 10.04.2015 г.), принятый за прототип, включающий блоки низкоскоростного подключения с выходами на абонентские интерфейсы, линейные блоки с выходами на линейные интерфейсы, блок мультиплексора кросс-коммутатора с функцией организации конференц-связи и с выходами на электрические интерфейсы Е1, блок управления и сигнализации с выходами на интерфейсы системы технического обслуживания. Каждый из блоков низкоскоростного подключения соединен с блоком мультиплексора кросс-коммутатора, который в свою очередь, соединен с каждым из линейных блоков. Блок управления и сигнализации соединен с шиной управления с каждым из блоков низкоскоростного подключения, с блоком мультиплексора кросс-коммутатора и с каждым из линейных блоков.
В прототипе не обеспечена возможность организации динамической кросс-коммутации в режиме реального времени, позволяющей подключать множество пользователей ко множеству систем в различных динамических комбинациях путем создания соединений по их моментальному требованию.
Задача, на решение которой направлено изобретение, заключается в повышении качества предоставления и эффективности использования сетевых ресурсов за счет обеспечения адаптации сети к реальным изменениям в распределении трафика и поступающим требованиям по предоставлению сетевых ресурсов во времени.
Техническим результатом изобретения является расширение функциональных возможностей устройства, выраженных обеспечением возможности организации динамической кросс-коммутации в режиме реального времени.
Указанный технический результат достигается за счет того, что в мультиплексор доступа с функцией коммутации, содержащий блоки низкоскоростного подключения с выходами на абонентские интерфейсы и линейные блоки с выходами на линейные интерфейсы, снабжен кросс-платой, модулями управления и контроля, при этом вход-выход каждого блока низкоскоростного подключения и вход-выход каждого линейного блока соединен с соответствующим входом-выходом кросс-платы, первый вход-выход каждого модуля управления и контроля по шине управления соединен с входами-выходами кросс-платы, второй вход-выход каждого модуля управления и контроля соединен с входами-выходами кросс-платы. Причем каждый модуль управления и контроля включает цифровой сигнальный процессор, матрицу коммутации данных, матрицу коммутации сигнализации, микропроцессор, мультиплексор/демультиплексор, первое и второе оперативные запоминающие устройства (ОЗУ), первое и второе программируемые постоянные запоминающие устройства (ППЗУ). При этом первый и второй входы-выходы цифрового сигнального процессора соответственно соединен с входом-выходом первого ОЗУ и с входом-выходом первого ППЗУ. Третий и четвертый входы-выходы цифрового сигнального процессора соединен с первым входом-выходом матрицы коммутации данных и с первым входом-выходом матрицей коммутации сигнализации соответственно. Второй вход-выход матрицы коммутации сигнализации соединен с первым входом-выходом мультиплексора/демультиплексора, второй вход-выход которого соединен с вторым входом-выходом матрицы коммутации данных, третий вход-выход которой соединен с первым входом-выходом микропроцессора. Второй и третий входы-выходы микропроцессора соединен соответственно с входом-выходом второго ОЗУ и с входом-выходом второго ППЗУ. Четвертый вход-выход микропроцессора соединен с третьим входом-выходом матрицы коммутации сигнализации, пятый вход-выход микропроцессора соединен с третьим входом-выходом мультиплексора/демультиплексора, шестой вход-выход микропроцессора по шине управления соединен с входом-выходом кросс-платы. Причем четвертый вход-выход матрицы коммутации данных соединен с входом-выходом кросс-платы.
Изобретение иллюстрируется чертежами, где на фиг.1 показана функциональная схема мультиплексора доступа с функцией коммутации, на фиг.2 – функциональная схема модуля управления и контроля.
Мультиплексор доступа с функцией коммутации содержит блоки низкоскоростного подключения 1, линейные блоки 2, кросс-платы 3, модули управления и контроля 4. Каждый из модулей управления и контроля 4 включает цифровой сигнальный процессор 5, матрицу коммутации данных 6, матрицу коммутации сигнализации 7, микропроцессор 8, мультиплексор/демультиплексор 9, первое ОЗУ 10, первое ППЗУ 11, второе ОЗУ 12, второе ППЗУ 13. Вход-выход каждого блока низкоскоростного подключения 1 соединен с входом-выходом кросс-платы 3, вход-выход каждого линейного блока 2 соединен с входом-выходом кросс-платы 3, первый вход-выход каждого модуля управления и контроля 4 по шине управления соединен с входами-выходами кросс-платы 3, второй вход-выход каждого модуля управления и контроля 4 соединен с входами-выходами кросс-платы 3. При этом первый и второй входы-выходы цифрового сигнального процессора 5 соответственно соединен с входом-выходом первого ОЗУ 10 и с входом-выходом первого ППЗУ 11. Третий и четвертый входы-выходы цифрового сигнального процессора 5 соответственно соединен с первым входом-выходом матрицы коммутации данных 6 и с первым входом-выходом матрицей коммутации сигнализации 7. Второй вход-выход матрицы коммутации сигнализации 7 соединен с первым входом-выходом мультиплексора/демультиплексора 9, второй вход-выход которого соединен с вторым входом-выходом матрицы коммутации данных 6, третий вход-выход которой соединен с первым входом-выходом микропроцессора 8, второй и третий входы-выходы микропроцессора 8 соединен соответственно с входом-выходом второго ОЗУ 12 и с входом-выходом второго ППЗУ 13, четвертый вход-выход микропроцессора 8 соединен с третьим входом-выходом матрицы коммутации сигнализации 7, пятый вход-выход микропроцессора 8 соединен с третьим входом-выходом мультиплексора/демультиплексора 9, шестой вход-выход микропроцессора 8 по шине управления соединен с входом-выходом кросс-платы 3, причем четвертый вход-выход матрицы коммутации данных 6 соединен с входом-выходом кросс-платы 3.
Блоки низкоскоростного подключения 1 обеспечивают прием и преобразование аналоговых сигналов в цифровые по А-закону кодирования.
Линейные блоки 2 обеспечивают прием и обработку асинхронных и синхронных цифровых сигналов разного вида с различными интерфейсами (например, RS-232, RS-485, С1-И, Ethernet, С1-ТГ окончаний и т.п.).
Кросс-плата 3 обеспечивает коммутацию информационных сигналов и цепей питания.
Модули управления и контроля 4 обеспечивают мультиплексирование цифровых сигналов по методу временного объединения в поток форматов Е1 или xDSL работу, управление и сигнализацию, поддержку абонентской сигнализации и полнодоступной неблокируемой матрицы кросс коммутаций потоков Е1, а также позволяет организовать работу мультиплексора доступа с функцией коммутации в терминальном режиме, предназначенного для работы мультиплексора, как оконечного устройства сети, в режиме кроссовой коммутации для организации коммутации потоков Е1 и организации конференц-связи, в режиме ввода/вывода для организации связи в сети, содержащей оконечное оборудование с использованием возможности кроссовой коммутации, в режиме динамической кроссовой коммутации для автоматического соединения портов в режиме реального времени, позволяющее подключать множество пользователей ко множеству систем в различных динамических комбинациях путем создания соединений по их моментальному требованию. Каждый модуль управления и контроля 4 обеспечивает мультиплексирование, управление и контроль сигналов нескольких блоков низкоскоростного подключения 1 и/или линейных блоков 2.
Мультиплексор работает следующим образом.
Сигналы от абонентских интерфейсов принимаются и обрабатываются в блоках низкоскоростного подключения 1, где для преобразования аналогового сигнала в цифровой используется А-закон кодирования. Далее сигналы преобразуются в сигналы формата ST Bus и через кросс-плату 3 поступает на модули управления и контроля 4. Прием и обработка асинхронных и синхронных цифровых сигналов происходит в линейных блоках 2, поддерживающих различные интерфейсы (например, RS-232, RS-485, С1-И, Ethernet, С1-ТГ окончаний и т.п.). Преобразованные в формат ST Bus сигналы от линейных блоков 2 также через кросс-плату 3 поступают в модули управления и контроля 4. В модулях управления и контроля 4 в матрице коммутации данных 6 сигналы коммутируются на мультиплексор/демультиплексор 9, где происходит мультиплексирование по методу временного объединения цифровых каналов в потоки форматов Е1 или xDSL. Каждый сигнал устанавливается в общий цифровой поток Е1 в соответствующий (выделенный) временной промежуток. Информация сигнализации от абонентских и линейных интерфейсов с блоков низкоскоростного подключения 1 и/или линейных блоков 2 через кросс-плату 3 по шине управления поступает на микропроцессор 8, где состояние информации сигнализации считывается и обрабатывается с использованием второго ОЗУ 12 в соответствии с выбранным протоколом сигнализации и его настройками, записанными в втором ППЗУ 13. Затем обработанная информация сигнализации поступает на матрицу коммутации сигнализации 7, откуда коммутируется на мультиплексор/демультиплексор 9, где происходит мультиплексирование информации сигнализации в общий цифровой поток форматов Е1 или xDSL. Микропроцессор 8 управляет режимами работы мультиплексора/демультиплексора 9. При получении цифровых потоков Е1 в мультиплексоре/демультиплексоре 9 потоки Е1 демультиплексируются, выделяется информация сигнализации и цифровые сигналы. Информация сигнализации поступает по выделенному каналу на матрицу коммутации сигнализации 7, откуда коммутируется на микропроцессор 8. Затем информация сигнализации обрабатывается микропроцессором 8 с использованием ОЗУ 12 в соответствии с выбранным протоколом сигнализации и его настройками, хранящимися во втором ППЗУ 13. По шине управления информация сигнализации от микропроцессора 8 передается через кросс-плату 3 на блоки низкоскоростного подключения 1 и/или на линейные блоки 2, где информация сигнализации преобразуется в физическое состояние (сигналы). Выделенные в мультиплексоре/демультиплексоре 9 цифровые сигналы поступают на матрицу коммутации, откуда коммутируются через кросс-плату 3 на блоки низкоскоростного подключения 1, где преобразуются из цифровых в аналоговые и передаются на абонентские интерфейсы, и/или на линейные блоки 2, где обрабатываются и передаются на линейные интерфейсы. Управление узлами мультиплексора доступа с функцией коммутации осуществляется по протоколу SNMP. С внешнего устройства управления информация управления и контроля поступает на микропроцессор 8, где обрабатывается и записывается на второе ОЗУ 12. Далее информация управления от микропроцессора 8 поступает на матрицу коммутации данных 6, матрицу коммутации сигнализации 7, мультиплексор/демультиплексор 9 и по шине управления через кросс-плату 3 на линейные блоки 2 и блоки низкоскоростного подключения 1. Информация о состояниях матрицы коммутации данных 6, матрицы коммутации сигнализации 7, мультиплексора/демультиплексора 9 и об аварийных ситуациях поступает на микропроцессор 8, где обрабатывается и поступает на внешнее устройство управления. В режиме динамической кросс-коммутации цифровые сигналы от нескольких пользовательских интерфейсов с блоков низкоскоростного подключения 1 и/или линейных блоков 2 через кросс-плату 3 поступают на матрицу коммутации данных 6, откуда коммутируются на цифровой сигнальный процессор 5, где выделяется информация сигнализации, и, в зависимости от информации сигнализации, цифровой сигнальный процессор 5 осуществляет динамическое соединение абонентов друг с другом, поддерживая несколько соединений в одно и то же время. Через динамическое соединение данные из одного канала поступают обратно в другой канал на матрицу коммутации данных 6 и матрицу коммутации сигнализации 7, откуда поступают на мультиплексор/демультиплексор 9, где мультиплексируются в общий поток Е1 и по команде переключения от микропроцессора 8 передаются на внешнее оборудование. При поступлении групповых потоков Е1 в мультиплексор/демультиплексор 9 выделяются информация сигнализации, которая поступает на матрицу коммутации сигнализации 7, и цифровые сигналы, которые поступают на матрицу коммутации данных 6. Данные из матрицы коммутации данных 6 и матрицы коммутации сигнализации 7 поступают в цифровой сигнальный процессор 5, в котором обрабатываются при использовании первого ОЗУ 10 в соответствии с выбранным алгоритмом и его настройками (алгоритм мини АТС или алгоритм автоматического коммутатора или алгоритм управления конференциями), хранящимся в первом ППЗУ 11. В зависимости от поступившей информации сигнализации цифровой сигнальный процессор 5 осуществляет динамическое соединение абонентов друг с другом, поддерживая несколько соединений в одно и то же время.
Таким образом, техническое решение позволяет расширить функциональные возможности мультиплексора доступа с функцией коммутации путем обеспечения возможности организации динамической кросс-коммутации в режиме реального времени. Это позволяет адаптировать сеть к реальным изменениям в распределении трафика и поступающим требованиям по предоставлению сетевых ресурсов во времени, и, тем самым, обеспечивает решение поставленной задачи.