СИСТЕМА ВНУТРИОБЪЕКТОВОЙ СВЯЗИ

Настоящая полезная модель относится к области электрорадиотехники и может быть использована для организации внутриобъектовой громкоговорящей и телефонной связи.
Известно «Устройство громкоговорящей двухпроводной дуплексной связи», А.С. СССР №568210, кл. Н04М 9/08.
Устройство содержит электронный коммутатор, микрофон, громкоговоритель, усилитель передачи и приема, формирователь управляющих импульсов, ФНЧ, модулятор, демодулятор и др. элементы, образующие приемные и передающие тракты.
Однако недостатком аналога является низкая помехозащищенность коммутаторов, зависимость качества передачи информации от длины абонентской линии, большая аппаратурная и кабельная избыточность.
Прототипом заявляемой системы является «Унифицированная судовая аппаратура громкоговорящей связи и трансляции «Рябина», ИД1.203.028ТО, 1971 г. Аппаратура предназначена для обеспечения громкоговорящей связи и трансляции командных и вещательных передач на судах морского и речного флотов. Приборы аппаратуры позволяют создавать различные схемы связи, например, схему дуплексной громкоговорящей связи (ГГС) между коммутаторами на 1, 3, 5, 10 и 20 направлений, схему симплексной ГГС, схему циркулярной связи и др. В схему дуплексной связи входят коммутаторы емкостью на 1, 3, 5, 10 и 20 абонентов, соединенные между собой в любых комбинациях без ограничения количества. Связь осуществляется путем использования шумостойкого микрофона и встроенного или выносного громкоговорителя. Вызов абонента производится световым сигналом и голосом. Коммутаторы изготавливаются трех типов: навесные - для установки во внутренних помещениях, водозащищенные - для установки на верхней палубе и пультовые - для встраивания в пульты управления объектом.
Коммутаторы между собой соединяются кабелем типа КМПВЭ и снабжены корпусами и панелями, на которых установлены органы управления, коммутации и индикации, а также разъемы, к которым подключаются электроакустические преобразователи, кабели внешнего монтажа и вторичный источник питания.
Этот аппаратурный комплекс, являющийся прототипом, рассчитан на использование в системах связи, имеющих произвольную конфигурацию. Каждый из коммутаторов связи указанного комплекса имеет одинаковые интерфейсы, что позволяет без ограничений проектировать соединение коммутаторов независимо от места их расположения или принадлежности к конкретной схеме связи.
Однако данный комплекс обладает существенным недостатком - каждому направлению связи соответствует конкретная линия связи, что на
большинстве проектов приводит к значительной потребности в линейных кабелях. Кроме того, комплекс имеет существенную аппаратурную избыточность и большую номенклатуру приборов (коммутаторов).
Целью полезной модели является расширение функциональных возможностей, снижение номенклатуры приборов при одновременном сокращении линейной кабельной сети.
Поставленная цель достигается за счет введения в известную систему коммутационных центров (КЦ) и соединения их между собой последовательно волоконно-оптическими линиями связи (ВОЛС), к которым подсоединены коммутаторы и пульты, блок каютных отсечных громкоговорителей, блок трансляции и блок абонентских линий телефонных аппаратов, при этом КЦ содержат N приемопередающих и абонентских модулей, соединенных с резервной и основной шинами управления, шинами «B1», «B2», «Е», а шина резервного и основного устройства управления соединена с системой документирования информации, оперативным запоминающим устройством (ОЗУ) канала «Е», синхронизатором, ОЗУ канала «Д» и расширителем магистрали. Расширитель магистрали, в свою очередь, соединен с шиной адресования и шиной передачи данных, с которыми соединены как резервные, так и основные центральные процессоры и ячейка резерва, при этом коммутаторы и пульты содержат микроконтроллер, соединенный с коммутатором, приемопередатчиком, индикатором и схемой управления. Схема управления соединена с клавиатурой и преобразователем напряжения, к которому подключен микрофон и оконечный усилитель, а к выходу усилителя подключен громкоговоритель и микрофон, причем выход коммутатора соединен с разными коммутационными центрами, а приемопередатчик - с шиной «B2».
Блок-схема системы приведена на фиг.1. Она содержит: КЦ 1, соединенные между собой ВОЛС 2. К каждому КЦ 1 подключены коммутаторы 3, а также блоки каютных и отсечных громкоговорителей, блоки трансляции и блоки абонентских линий телефонных аппаратов (на фиг.не показаны). К коммутаторам 3 подключены электроакустические преобразователи 4 (Мкф., Гр. и др.).
Структурная схема КЦ 1 приведена на фиг.2. Она содержит: устройство управления 5 (т.е. центральный процессор) и резервное устройство управления 6, синхронизатор 7, ОЗУ канала «Д» 8, ОЗУ канала «Е» 9, расширитель магистрали 10, ячейку стыка с аппаратом документирования 11, четыре абонентских модуля 12 на 32 абонента каждый, магистральные передающий 13 и приемный 14 модули на 16 направлений связи, ячейку контроля и резервирования 15, шину резервного 16 и шину основного 17 устройства управления, шину управления 18, шину адресования 19, шину передачи данных 20, а также шины «B1», «B2» и «Д». В состав каждого основного 5 и резервного 6 ЦП входят: ОЗУ, ПЗУ и ЭППЗУ. Абонентский модуль 12 состоит из коммутатора на 32 абонента, сумматора, группового преобразователя и абонентских комплектов. В состав магистрального приемного модуля 14 входят: расширитель магистрали, диспетчер приема и приемники ВОЛС. А магистральный передающий модуль
15 состоит из расширителя магистрали, диспетчера передачи и передатчиков ВОЛС.
При сбое или отказе основного вычислителя ячейкой контроля и резервирования 15 производится передача функций управления КЦ 1 резервному вычислителю и индикация аварийного режима работы. Основные тактовые сигналы, определяющие работу КЦ 1 в целом, вырабатываются ячейкой синхронизации 7.
Основным в составе является 125 мкс коммутационный кадр.
Для обеспечения кадровой синхронизации один из КЦ 1 сети связи программно называется «ведущим» и является задатчиком кадра, под который подстраиваются остальные КЦ 1. При отсутствии прямой связи какого-либо КЦ 1 с «ведущим» возможен двухступенчатый способ синхронизации, когда для данного КЦ 1 выбирается вторичный «ведущий» КЦ 1, имеющий прямые связи с основным. При отказе «ведущего» КЦ 1 программным методом назначается новый задатчик кадра и происходит автоматическая пересинхронизация сети, при этом информация о всех соединениях абонентов сохраняется.
В качестве среды передачи данных между КЦ 1 используются ВОЛС 2 с физической скоростью в линии 8192 кБит/с.
Для обмена данными между процессорами смежных КЦ 1 выделен канал сигнализации «Е» со сквозной скоростью 64 кБит/с, а для передачи информации между абонентами системы выделено 120 каналов «В» с той же скоростью; общая структура магистрального обмена представляет 120 В+Е. Связывающим звеном между управляющим устройством КЦ 1 и каналообразующей аппаратурой при организации канала «Е» служит ОЗУ канала «Е» 9, позволяющее временно хранить принятые данные с входящих линий связи до считывания их центральным процессором КЦ 1, а также буферировать передаваемую процессором информацию.
Ячейка диспетчера передачи служит для формирования потока канала «В» магистрального обмена.
Диспетчер приема решает обратную задачу выделения требуемых каналов «В» из общего потока данных от всех направлений связи. Такой принцип построения приемного и передающего модулей может позволить варьировать число магистральных линий связи от 2 до 16, изменяя количество ячеек приемника ВОЛС, передатчика ВОЛС и диспетчера передачи. В качестве среды передачи данных между КЦ 1 и коммутаторами 3 служит двухпроводная линия с физической скоростью в линии 512 кБит/с.
Для обмена данными между ЦП 5 КЦ 1 и процессором коммутатора 3 выделен канал синхронизации «Д» со сквозной скоростью 64 кБит/с, для речевых выборок - канал «В1», для аппаратуры передачи данных - канал «В2» с той же скоростью; общую структуру информационного обмена можно представить в виде 2 В+Д.
Ячейка стыка с системой документирования 11 позволяет для 4-х программно-выбранных абонентов осуществлять съем с шины речевых выборок «В1» и преобразование в аналоговую форму сигнала всех респондентов абонента, включая его самого.
На фиг.3 приведена структурная схема коммутатора 3, она включает в себя:
- коммутационное устройство 20;
- приемопередатчик 21;
- микроконтроллер коммутатора 22;
- преобразователь напряжения 23;
- органы управления 24;
- усилитель 26;
- индикатор 27.
Коммутационное устройство 20 осуществляет автоматическую или ручную коммутацию с основной на резервную линию связи, а также переход в режим автоматического контроля коммутатора 3. В функции приемопередатчика 21 входит согласование с трансформатором гальванической развязки канала, прием последовательной информации в коде «Манчестер-II», обработка приходящей информации и разделение ее по каналам.
В задачу контроллера коммутатора 22 входит управление клавиатурой, устройствами индикации и звуковой сигнализации, обработка и формирование индикации канала «Д», управление информационной строкой, управление переходом с основной на резервную линию связи.
Преобразователь напряжения 23 формирует напряжение, необходимое для функционирования коммутатора 3. Схема управления клавиатурой 24 производит прием сообщений о нажатии клавиши, буферировании кода нажатой кнопки и выдачу кода кнопки контроллеру.
Усилитель 25 служит для усиления сигналов как микрофонного, так и оконечного. Индикатор 26 обеспечивает индикацию номеров вызываемого (исходящий вызов) абонента, индикацию результатов контроля.
Работа системы осуществляется следующим образом.
Программа строится по принципу опроса всех абонентов, начиная с нулевого, по каналу «Д». Затем производится последовательный опрос канала «Е» по всем КЦ 1.
Опрос каждого ОЗУ осуществляется до получения «пустого» сообщения. На всякий принятый по каналу «Д» сигнал по адресу опрашиваемого абонента посылается байт подтверждения. Сообщения, принимаемые по каналу «Д» могут быть как однобайтовые, так и многобайтовые. Каждое сообщение заканчивается байтом подтверждения, отсутствие которого свидетельствует о незавершенности приема.
Абсолютный номер абонента определяется местом подключения его линии связи к КЦ 1. Поэтому коммутаторы 3, подключенные к двум КЦ 1, могут работать по одному из номеров - основному или резервному.
При организации связи обмен по каналам служебной информации ведется с указанием основного номера абонента. Действующий номер используется при определении направления трансляции сигналов вызова и при записях в ОЗУ конференций.
При переключении абонента с одной линии на другую все установленные соединения должны быть перекроссированы на его новый номер. Индикатором переключения является коммутатор 3. Он формирует
спецкоманду, информирующую КЦ 1 о начале работы через него, и далее передает информацию обо всех установленных соединениях и посланных сигналах вызова. При получении спецкоманды КЦ 1 очищает ОЗУ конференции абонента и по обычному алгоритму обрабатывает сигналы на установление соединения, где абонент изменил свой действующий номер, по получении которого делается коррекция в центральных библиотеках КЦ 1.
В коммутаторе 3 кнопки скомпонованы в матрицу. В исходном состоянии вся матрица нулевая, при нажатии кнопки соответствующий ей элемент матрицы переходит в состояние «Лог.1». В каждом цикле производится считывание всей матрицы. Состояние абонента индицируется различными режимами горения светодиода кнопки. Каждой кнопке соответствует ячейка ОЗУ, в которую записывается состояние в формате. Информация из ячеек режима высветки извлекается в каждом программном цикле и на ее основе, а также на основе состояния счетчика временных меток, компонуются байты для рассылки в порты, управляющие включением светодиодов.
Приемопередатчик коммутатора 3 при работе с КЦ 1 находится в ведомом режиме. Первая половина 125 мкс цикла обмена сообщениями отводится под прием информации с КЦ 1, вторая половина - под передачу на КЦ 1. Обмен ведется непрерывно, при отсутствии значащей информации посылаются пустые (нулевые) сообщения. Этим поддерживается постоянно режим синхронизации КЦ 1 и коммутатора 3.
Использование заявляемой системы позволяет:
- расширить функциональные возможности аппаратуры и повысить эффективность использования сети за счет объединения нескольких видов обслуживания (передача ГГТ и трансляции, передача сигналов управления и т.д.), а также организация телефонной связи в едином коммутаторе;
- уменьшить количество и массу линейных кабелей в 5 раз;
- сократить количество оконечных устройств на объекте;
- повысить надежность и живучесть системы.