УСТРОЙСТВО ДЕТЕКТИРОВАНИЯ КАНАЛОВ ВИДЕОКОНФЕРЕНЦСВЯЗИ В СИСТЕМАХ ПЕРЕДАЧИ С ВРЕМЕННЫМ УПЛОТНЕНИЕМ
APPARATUS FOR DETECTING VIDEOCONFERENCING CHANNELS IN TIME-DIVISION MULTIPLEXED TRANSMISSION SYSTEMS

Изобретение относится к технике цифровой связи и может быть использовано для поиска каналов видеоконференцсвязи в цифровых системах передачи информации с временным уплотнением.
Известна параллельная архитектура для высокоскоростного обнаружения флагов сигнала передачи данных и идентификации пакетов (патент США №4974223 от 27.11.1990 г., МПК6 H04J 3/24), которая позволяет в системах передачи информации с временным уплотнением осуществлять поиск каналов, отведенных для сигналов передачи данных и границ прохождения пакетов передачи данных в рамках мультиплексного цифрового потока. Указанная архитектура включает в себя элемент обнаружения флага передачи данных, элемент идентификации пакетов, входные регистры и регистры состояния элементов архитектуры. Функционирование элементов обнаружения флага и идентификации пакетов происходит по принципам конечного автомата. На вход элемента обнаружения флага поступает байт информации, полученный байт сравнивается с существующими шаблонами и, в зависимости от совпадения с одним из шаблонов, элемент обнаружения флага переходит в соответствующее состояние. В зависимости от текущего состояния элемента второй байт информации сравнивается с определенным шаблоном и в случае его совпадения элемент переходит в состояние «флаг обнаружен». После этого в работу включается элемент идентификации, который, по схожим принципам, осуществляет поиск флага окончания прохождения пакета. И, таким образом, в канале мультиплексного цифрового потока производится поиск флага передачи данных заданной структуры (01111110), по которому определяется, что данный канал отведен под сигнал передачи данных, начало и окончание передачи информационных пакетов.
Недостатком известной архитектуры является невозможность выявления информационной нагрузки, в случае когда информация с коммутационно-адресными признаками передается не в канале, предназначенном для определенного приемника в отдельном канале.
Известно многоканальное устройство перераспределения пакетной информации (патент США №4612636 от 16.09.86 г., МПК6 H04J 3/26), позволяющее распределять по соответствующим нескольким каналам информацию от пакетов, принимаемых асинхронно. Каждый пакет, кроме информации, содержит адрес того канала, для которого предназначена информация. Устройство содержит первое запоминающее устройство (ЗУ), в которое производится запись асинхронно принимаемых пакетов. Во втором ЗУ имеется несколько адресных блоков памяти, по одному на каждый канал. Первая адресная схема, при записи каждого пакета в первое ЗУ, обращается к запоминающему блоку второго ЗУ в зависимости от адреса пакета и записывает информацию этого пакета в адресный блок памяти. Вторая адресная схема периодически опрашивает блоки памяти второго ЗУ. Считывающая схема получает информацию по каждому каналу из периодически опрашиваемых блоков памяти второго ЗУ. Данное устройство позволяет распределять принимаемые асинхронно пакеты информации по каналам, используя для этого данные, заложенные в адресной части пакета.
Недостатком многоканального устройства перераспределения пакетной информации является то, что оно теряет свою работоспособность в случае использования в мультиплексном цифровом потоке децентрализованных систем сигнализации.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является выбранное в качестве прототипа устройство детектирования каналов в приемнике для систем передачи с временным уплотнением (патент США №4660195 от 21.04.87 г., МПК6 H04J 3/24), позволяющее различать в мультиплексном цифровом потоке каналы с временным уплотнением, предназначенные для конкретного приемника. Рассматриваемое устройство состоит из ресивера, регистра сдвига, генератора тактовой частоты, селектора фазы тактовой частоты, схемы сравнения, запоминающего устройства и схемы управления.
Работа устройства детектирования каналов в приемнике для систем передачи с временным уплотнением заключается в следующем.
Принимаемый мультиплексный цифровой поток состоит из определенного количества каналов для передачи информации. Каждый канал имеет фиксированную структуру, а именно имеется начальный разряд, адресная часть с адресом соответствующего приемника, информационная часть с передаваемыми в приемник данными и свободный интервал. Сигнал из линии связи поступает на вход ресивера, где из входного сигнала восстанавливается мультиплексный цифровой поток. В соответствии с тактовым сигналом от селектора фазы тактовой частоты в регистре сдвига регистрируется один из каналов мультиплексного цифрового потока. С выхода регистра сдвига сигнал поступает на схему сравнения, где производится сравнение адресной части поступившего сигнала с заданным значением в запоминающем устройстве и в случае их совпадения схемой управления принимается решение о принадлежности анализируемого канала данному приемнику. Количество приемников соответствует числу каналов, уплотненных в сигнале.
Известное устройство детектирования каналов в приемнике для систем передачи с временным уплотнением позволяет выделить из группового уплотненного потока данных те данные, которые предназначены для конкретного приемника, определенного в адресной части принимаемого канального сигнала.
Недостатком устройства детектирования каналов в приемнике для систем передачи с временным уплотнением является то, что оно теряет свою работоспособность при использовании в мультиплексном цифровом потоке децентрализованных систем сигнализации, т.е. когда информация с коммутационно-адресными признаками передается в отдельном канале, а не в канале, предназначенном для определенного приемника, как в известном устройстве. Также в известном устройстве отсутствует возможность выделения данных, принадлежащих одному виду передачи, в частности сигналов видеоконференцсвязи.
Целью изобретения является расширение функциональных возможностей устройства за счет выделения каналов видеоконференцсвязи в мультиплексном цифровом потоке при использовании децентрализованных систем сигнализации, т.е. когда информация с коммутационно-адресными признаками передается в отдельном канале, а не в канале, предназначенном для определенного приемника, а также выделение данных, принадлежащих одному виду передачи, в частности сигналов видеоконференцсвязи.
Цель достигается тем, что в известное устройство, входом которого в целом является вход ресивера, выход которого подключен к первому входу первого регистра сдвига и к первому входу селектора фазы тактовой частоты, ко второму входу которого подсоединен выход генератора тактовой частоты, при этом первый выход селектора фазы тактовой частоты подключен ко второму входу первого регистра сдвига, согласно изобретению введены второй регистр сдвига, схема сравнения, схема поиска сигнала видеоконференцсвязи, схема принятия решения, при этом выход первого регистра сдвига через схему сравнения соединен с первым входом схемы принятия решения, причем второй выход селектора фазы тактовой частоты через последовательно соединенные второй регистр сдвига и схему поиска сигнала видеоконференцсвязи подключен ко второму входу схемы сравнения, а третий выход селектора фазы тактовой частоты соединен со вторым входом схемы принятия решения, выход которой является выходом устройства в целом.
Сопоставительный анализ технического решения со схемой детектирования каналов в приемнике для систем передачи с временным уплотнением, выбранной в качестве прототипа, показывает, что заявляемое устройство детектирования каналов видеоконференцсвязи в системах передачи с временным уплотнением отличается новыми элементами, такими как второй регистр сдвига, схема сравнения, схема поиска сигнала видеоконференцсвязи, схема принятия решения с соответствующими связями.
Таким образом, заявляемое техническое решение соответствует критерию изобретения «новизна».
Анализ известных технических решений в исследуемой и смежных областях позволяет сделать вывод о том, что введенные элементы известны. Однако введение их в устройство детектирования каналов видеоконференцсвязи в системах передачи с временным уплотнением с указанными связями придает этой системе новые свойства. Введенные элементы функционируют таким образом, что позволяют расширить функциональные возможности устройства за счет реализации функции поиска сигнала видеоконференцсвязи в мультиплексном цифровом потоке в условиях отсутствия адресной части мультиплексора.
Таким образом, техническое решение соответствует критерию “изобретательский уровень”, т.к. оно для специалиста явным образом не следует из уровня техники.
Техническое решение может быть использовано для поиска каналов видеоконференцсвязи в цифровых системах передачи информации с временным уплотнением.
Таким образом, изобретение соответствует критерию “промышленная применимость”.
На фиг.1 представлена структурная блок-схема устройства детектирования каналов видеоконференцсвязи в системах передачи с временным уплотнением;
на фиг.2 - блок-схема алгоритма функционирования схемы сравнения;
на фиг.3 - блок-схема алгоритма функционирования схемы поиска сигнала видеоконференцсвязи;
на фиг.4 - блок-схема алгоритма функционирования схемы принятия решения;
на фиг.5 - структура служебного подканала;
на фиг.6 - схема входов и выходов второго регистра сдвига.
Устройство детектирования каналов видеоконференцсвязи в системах передачи с временным уплотнением (фиг.1) содержит: ресивер - 1, первый регистр сдвига - 2, селектор фазы тактовой частоты - 3, генератор тактовой частоты - 4, второй регистр сдвига - 5, схему сравнения - 6, схему поиска сигнала видеоконференцсвязи - 7; схему принятия решения - 8, при этом входом устройства в целом является вход ресивера 1, выход которого подключен к первому входу первого регистра сдвига 2 и к первому входу селектора фазы тактовой частоты 3, ко второму входу которого подсоединен выход генератора тактовой частоты 4, при этом первый выход селектора фазы тактовой частоты 3 подключен ко второму входу первого регистра сдвига 2, при этом выход первого регистра сдвига 2 через схему сравнения 6 соединен с первым входом схемы принятия решения 8, причем второй выход селектора фазы тактовой частоты 3 через последовательно соединенные второй регистр сдвига 5 и схему поиска сигнала видеоконференцсвязи 7 подключен ко второму входу схемы сравнения 6, а третий выход селектора фазы тактовой частоты 3 соединен со вторым входом схемы принятия решения 8, выход которой является выходом устройства в целом.
Принцип работы устройства детектирования каналов в приемнике для систем передачи с временным уплотнением основан на учете структурных особенностей сигналов видеоконференцсвязи (ВКС).
В принимаемом мультиплексном цифровом потоке имеется N 64 кбит/с канальных интервалов, каждый из которых состоит из восьми подканалов со скоростью передачи информации 8 кбит/с. Некоторые канальные интервалы могут быть задействованы под передачу сигналов ВКС. В канальных интервалах с сигналом ВКС присутствует служебный подканал, имеющий фиксированную структуру (фиг.5), а именно - имеется сигнал синхронизации FAS и управляющий сигнал BAS, передающиеся с периодичностью в 80 бит. При этом синхрослово FAS имеет вид х0011011, а передающееся через 80 бит синхрослово FAS1 - x1xxxxxx; 8 бит сигнала управления BAS и передающееся через 80 бит 8 бит сигнала управления BAS1 образуют код [16.8] с исправлением ошибок с порождающим многочленом
g(x)=х8+х7+х6+х4+х2+x+1.
Учет этих структурных особенностей положен в основу работы устройства детектирования каналов видеоконференцсвязи в системах передачи с временным уплотнением. Сначала в подканалах осуществляется поиск синхрослова FAS и FAS1, затем осуществляется вычисление из бит сигнала управления BAS проверочных бит кода [16.8] с исправлением ошибок по следующей формуле:
n
m
где p - проверочные биты (сигнал BAS I), b - биты кода (сигнал BAS), RESg(x) [f(x)] представляет остаток, полученный при делении g(x) на f(x). Затем, в случае нахождения синхрослов FAS и FAS1, а также совпадения вычисленных проверочных бит из бит сигнала управления BAS с передающимся сигналом управления BAS1, принимается решение о присутствии в системе передачи информации с временным уплотнением сигнала ВКС. Структурная схема устройства детектирования каналов ВКС в системах передачи с временным уплотнением представлена на фиг.1.
Предлагаемое устройство детектирования каналов видеоконференцсвязи в системах передачи с временным уплотнением работает следующим образом.
Входной сигнал поступает на вход ресивера 1 (фиг.1), где он преобразуется в мультиплексный цифровой поток. Выход ресивера 1 является информационным входом первого регистра сдвига 2. Генератор тактовой частоты 4 генерирует многофазный тактовый импульс, который поступает в селектор фазы тактовой частоты 3 для того, чтобы выдать тактовый импульс в первый регистр сдвига 2, синхронизированный с мультиплексным цифровым потоком, полученным из ресивера 1. Емкость первого регистра сдвига 2 зависит от типа входного мультиплексного цифрового потока. Например, если входной цифровой поток представляет собой мультиплексный цифровой поток с временным уплотнением соответствующий рекомендации ITU-T G.732, то емкость первого регистра сдвига 2 равна 256.
С выхода первого регистра сдвига 2 информация записывается во второй регистр сдвига 5 под управлением тактовых импульсов с селектора фазы тактовой частоты 3 таким образом, что второй регистр сдвига заполняется битами одного подканала текущего канального интервала мультиплексного цифрового потока. Емкость второго регистра сдвига 5 составляет 96 бит.
7
7
6
4
1
m
6
7
5
4
3
1
0
5
7
3
2
1
0
4
6
2
1
0
3
7
6
5
4
0
2
6
5
4
3
1
7
6
5
3
2
1
0
7
5
2
0
∧
∧
∧
∧
∧
∧
∧
∧
∧
∧
∧
∧
∧
∧
∧
∧
∧
∧
∧
∧
∧
∧
∧
∧
∧
∧
∧
∧
∧
∧
∧
С 8-15 выходов второго регистра сдвига 5 биты поступают в схему поиска сигнала видеоконференцсвязи 7, которая функционирует в соответствии с алгоритмом, приведенным на фигуре 3. Алгоритм выполняет вычисление битов проверки BAS1 из битов сигнала BAS в соответствии с выражением 1. На первом этапе алгоритма выполняется ввод битов с 8-15 выходов второго регистра сдвига 5. На втором этапе выполняется вычисление восьмого бита проверки BAS1 в соответствии с выражением p=b b b b, где  - операция исключающего ИЛИ, b m  {0, …, 7} - биты сигнала BAS. На третьем этапе вычисляется седьмой бит BAS1 в соответствии с выражением р=b b b b b b. Далее вычисляется шестой бит BAS1 в соответствии с выражением р=b b b b b. На пятом этапе вычисляется пятый бит BAS1 в соответствии с выражением р=b b b b. На шестом этапе вычисляется четвертый бит BAS1 в соответствии с выражением р=b b b b b. Далее вычисляется третий бит BAS1 в соответствии с выражением р=b b b b. Затем вычисляется второй бит BAS1 в соответствии с выражением p=b b b b b b. На девятом этапе вычисляется первый бит BAS1 в соответствии с выражением р=b b b b. На заключительном этапе из вычисленных бит BAS1 формируется байт проверки сигнала управления.
Выходом схемы поиска сигнала видеоконференцсвязи 7 (фиг.1) является байт проверки сигнала управления BAS1, который является входом схемы сравнения 6. Также на вход схемы сравнения 6 со второго регистра сдвига 5 поступают биты с выходов 0-7, 80-87 и 88-95. Схема сравнения 6 функционирует в соответствии с алгоритмом, приведенным на фиг.2. Алгоритм выполняет проверку соответствия заданных бит сигналам синхронизации FAS и FAS1, а также сравнение бит сигнала управления BAS1 с вычисленной в схеме поиска сигнала видеоконференцсвязи 7 проверкой сигнала управления. На первом этапе алгоритма осуществляется ввод битов с 0-7 выходов второго регистра сдвига 5 (первый байт). На втором этапе выполняется сравнение введенных бит с сигналом синхронизации FAS, имеющим значение х0011011. В случае если введенные биты не соответствуют сигналу FAS, то с выхода схемы сравнения 6 выводится «0». Если введенные биты соответствуют сигналу синхронизации FAS, то на втором этапе алгоритма осуществляется ввод битов с 80-87 выходов второго регистра сдвига 5 (одиннадцатый байт). На третьем этапе выполняется сравнение введенных бит с сигналом синхронизации FAS1, имеющим значение x1xxxxxx. В случае, если введенные биты не соответствуют сигналу FAS 1, то с выхода схемы сравнения 6 выводится «0». Если введенные биты соответствуют сигналу синхронизации FAS1, то на четвертом и пятом этапах алгоритма осуществляется ввод битов с 88-95 выходов второго регистра сдвига 5 (двенадцатый байт) и ввод байта с выхода схемы поиска сигналов видеоконференцсвязи 7. Далее выполняется сравнение битов с выходов 88-95 второго регистра сдвига 5 с байтом, поступившим со схемы поиска сигналов видеоконференцсвязи 7. В случае если введенные байты не совпадают, то с выхода схемы сравнения 6 выводится «0». В противном случае с выхода схемы сравнения 6 выводится «1».
С выхода схемы сравнения 6, в зависимости от результатов ее работы, на вход схемы принятия решения 8 поступает «0» или «1». Схема принятия решения 8 функционирует под управлением тактовых импульсов с селектора фазы тактовой частоты 3 таким образом, что принятие решения о наличии в цифровом потоке сигнала ВКС осуществляется на каждом такте работы второго регистра сдвига 5. Схема принятия решения функционирует в соответствии с алгоритмом, приведенным на фиг.4. При начальных условиях работы алгоритма индикатор j=0. На первом этапе алгоритма осуществляется ввод данных с выхода схемы сравнения 6. На втором этапе алгоритма в случае, если с выхода схемы сравнения 6 поступила «1», принимается решение о присутствии в цифровом потоке сигнала ВКС. В противном случае на следующем этапе алгоритма проверяется значение индикатора j. Если значение индикатора j менее 96, то текущее значение индикатора j увеличивается на единицу и выполняются действия по вводу текущих данных с выхода схемы сравнения 6. Работа алгоритма продолжается до тех пор, пока с выхода схемы сравнения не поступит «1», в этом случае принимается решение о наличии в цифровом потоке сигнала ВКС, или пока индикатор j не превысит значение 96, в этом случае принимается решение об отсутствии в цифровом потоке сигнала ВКС.
Таким образом, предлагаемое устройство позволяет производить выделение каналов видеоконференцсвязи в мультиплексном цифровом потоке при использовании децентрализованных систем сигнализации, т.е. когда информация с коммутационно-адресными признаками передается в отдельном канале, а не в канале, предназначенном для определенного приемника, а также выделение данных, принадлежащих одному виду передачи, в частности сигналов видеоконференцсвязи.
Техническая реализация основных элементов устройства детектирования каналов видеоконференцсвязи в системах передачи с временным уплотнением выполнена на программируемой логической интегральной схеме (ПЛИС) VIRTEX-5 компании XILINX Inc., США.