АБОНЕНТСКИЙ КОМПЛЕКС ДЛЯ СРЕДСТВ ТЕХНИЧЕСКОГО ОБСЛУЖИВАНИЯ

Абонентский комплекс для средств технического обслуживания (СТО) относится к аппаратуре коммутации абонентских комплектов и может найти применение в системах внутренней телефонной связи.
Известен способ и система для обработки телефонных вызовов с участием двух цифровых беспроводных абонентских устройств, исключающее двойное кодирование речевых сигналов (заявка 98107812/09 от 29.04.1998), недостатком которого является невысокий уровень функциональных возможностей данной системы.
Известен так же абонентский терминал связи (заявка 98109147/09 от 19.05.1998), недостатком которого является недостаточно высокий уровень функциональных возможностей данного терминала связи.
Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемому является квазиэлектронная автоматическая телефонная станция (АТС), описанная в книге «Автоматические системы коммутации», под ред. О.Н.Ивановой, Москва, изд. «Связь», 1978 г., стр.451-455, принятая за прототип.
Укрупненная структурная схема устройства-прототипа приведена на фиг.1, где обозначено:
1.1-1.n - с 1-го по n-й абонентские комплекты;
3 - коммутационная система;
4 - комплекс громкоговорящей связи (КГСв);
5 - диктофон;
6 - комплекс радиосвязи (КРСв);
7 - комплект входящих соединительных линий (КВСЛ);
8 - комплект служебный абонентский (КСА);
9 - комплект исходящих соединительных линий (КИСЛ);
10 - комплект шнуровой абонентский (КША);
11 - комплект набора номеров (КНН).
Устройство-прототип содержит n абонентских комплектов 1.1-1.n, первые выходы-входы которых соединены с соответствующими входами-выходами коммутационной системы 3, при этом вторые выходы-входы абонентских комплектов 1.1-1.n соединены между собой и подсоединены к соответствующему выходу-входу коммутационной системы 3, при этом входы-выходы абонентских комплектов 1.1-1.n являются соответствующими входами-выходами устройства-прототипа. Кроме того, выходы-входы коммутационной системы 3 соединены с входами-выходами диктофона 5, комплекса радиосвязи 6, комплекта служебного абонентского 8 и комплекта набора номеров 11 соответственно. Первый, второй и третий выходы коммутационной системы 3 соединены с первыми входами соответственно комплекса громкоговорящей связи 4, комплекта исходящих соединительных линий 9 и шнурового абонентского комплекта 10. Вторые входы диктофона 5, комплекса радиосвязи 6, комплекса громкоговорящей связи 4, комплекта входящих соединительных линий 7, комплекта служебного абонентского 8, комплекта исходящих соединительных линий 9, шнурового абонентского комплекта 10 и комплекта набора номеров 11 соединены между собой и подключены к соответствующему входу коммутационной системы 3. Выходы комплекта входящих соединительных линий 7 и шнурового абонентского комплекта 10 соединены с соответствующими входами коммутационной системы 3. Причем выходы-входы диктофона 5, комплекса радиосвязи 6, комплекта служебный абонентский 8 и шнурового абонентского комплекта 10 являются соответствующими выходами-входами устройства-прототипа. Выход комплекта исходящих соединительных линий 9 является соответствующим выходом устройства, а вход входящих соединительных линий 7 - соответствующим входом. Функционирует устройство-прототип следующим образом. Коммутационная система 3 предназначена для установления соединений между линиями или каналами, включенными в ее входы и выходы. Комплекты, включенные в коммутационную систему 3 (на фиг.1 не показаны), предназначены для передачи и приема управляющих и линейных сигналов.
Комплекты подразделяются на абонентские 1.1-1.n, связанные через абонентскую линию с телефонным аппаратом абонента, служебные 8; шнуровые 10; комплект набора номеров 11. К входам и выходам коммутационной системы 3 подключаются также диктофон 5, комплекс радиосвязи 6, комплекс громкоговорящей связи 4, комплект входящих соединительных линий 7, комплект исходящих соединительных линий 9.
Недостатками устройства-прототипа являются значительные весовые и габаритные характеристики, невысокая достоверность передачи речевой информации в условиях наличия паразитных электромагнитных наводок. Задача-улучшение технических характеристик устройства. Для решения поставленной задачи в устройство, содержащее два абонентских комплекта, входы-выходы которых являются первым и вторым входами-выходами устройства, а также модуль коммутатора, выход которого подключен к комплексу громкоговорящей связи, при этом модуль коммутатора имеет два входа, три входа-выхода и четыре выхода-входа, согласно полезной модели, введены первый и второй пульты, первые выходы-входы которых соединены соответственно с первым и вторым входами-выходами модуля коммутатора, третий вход-выход которого соединен с объединенными вторыми выходами-входами пультов, входы-выходы которых соединены с выходами-входами соответствующих абонентских комплектов, кроме того, модуль коммутатора включает девять модемов, входы которых соединены с первой сигнальной шиной, а их выходы - со второй сигнальной шиной, шесть кодеков, входы первого, второго, третьего и шестого подсоединены к первой сигнальной шине, а выходы первого, второго, четвертого, пятого и шестого кодеков - ко второй сигнальной шине, с которой соединены выходы первого и второго вокодеров, входы которых подключены к первой сигнальной шине, при этом входы-выходы вокодеров соединены между собой и с выходом-входом модуля сопряжения с мультиплексным каналом обмена, а также четыре буфера последовательных портов (БПП), выходы-входы второго и четвертого БПП являются первым и вторым выходом-входом устройства соответственно; выход-вход третьего БПП - вторым входом-выходом модуля коммутатора; выходы-входы контроллера соединены с входами-выходами первого, второго, третьего и четвертого БПП, коммутатора и программируемой логической интегральной схемы (ПЛИС), выход которой соединен со второй сигнальной шиной, а ее вход - с первой сигнальной шиной, к которой подсоединен выход коммутатора, вход которого соединен со второй сигнальной шиной; кроме того, шесть усилителей низкой частоты (УНЧ), причем входы-выходы первого, второго и шестого УНЧ подсоединены к выходам-входам первого, второго и шестого кодеков соответственно, а выходы-входы первого и второго УНЧ являются третьим и четвертым выходами-входами модуля коммутатора соответственно; вход третьего УНЧ подключен к выходу третьего кодека, выходы четвертого и пятого УНЧ соединены с входами четвертого и пятого кодеков соответственно, при этом входы четвертого и пятого УНЧ являются соответственно первым и вторым входами модуля коммутатора, выход третьего УНЧ - выходом модуля коммутатора.
Структурная схема заявляемого абонентского комплекса приведена на фиг.2, где обозначено:
1.1, 1.2 - первый и второй абонентские комплекты;
2.1, 2.2 - первый и второй пульты;
3 - модуль коммутатора;
4 - комплекс громкоговорящей связи (КГСв).
Предлагаемое устройство содержит последовательно соединенные (двунаправлено) первый абонентский комплект 1.1 и первый пульт 2.1, последовательно соединенные (двунаправлено) второй абонентский комплект 1.2 и второй пульт 2.2, при этом первые выходы-входы первого 2.1 и второго 2.2 пультов подсоединены к первому и второму входам-выходам модуля коммутатора 3 соответственно. Вторые выходы-входы первого 2.1 и второго 2.2 пультов соединены с третьим входом-выходом модуля коммутатора 3, выход которого соединен с входом КГСв 4.
Кроме того, первый вход модуля коммутатора 3 является первым входом для подсоединения первого типа внешних устройств, а второй вход - вторым входом для подключения второго типа внешних устройств. Первый - четвертый выходы-входы модуля коммутатора 3 являются соответствующими выходами-входами устройства для соединения с комплексом радиосвязи. Входы-выходы первого и второго абонентских комплектов 1.1, 1.2 являются соответственно первым и вторым входами-выходами устройства.
Первый и второй абонентские комплекты 1.1, 1.2 выполнены одинаково. Структурная схема абонентского комплекта 1.1 приведена на фиг.3, где обозначено:
1.1.1 - гарнитура;
1.1.2 - модуль нагрудных переключателей (МНП).
Абонентский комплект 1.1 состоит из гарнитуры 1.1.1 и МНП 1.1.2, выход-вход которого является выходом-входом абонентского комплекта 1.1, выход МНП 1.1.2 соединен с входом гарнитуры 1.1.1, вход МНП 1.1.2 соединен с выходом гарнитуры 1.1.1, вход-выход гарнитуры 1.1.1 является входом-выходом абонентского комплекта 1.1.
МНП 1.1.2, 1.2.2 соответственно первого и второго абонентских комплектов 1.1, 1.2 выполнены одинаково.
Структурная схема МНП 1.1.2 приведена на фиг.4, где обозначено:
1.1.2.1 - первый усилитель;
1.1.2.2 - второй усилитель;
1.1.2.3 - кодек;
1.1.2.4 - модем.
МНП 1.1.2 содержит первый 1.1.2.1 и второй 1.1.2.2 усилители, последовательно соединенные кодек 1.1.2.3 и модем 1.1.2.4, выход-вход которого является выходом-входом МНП 1.1.2. Причем вход кодека 1.1.2.3 соединен с выходом первого усилителя 1.1.2.1, вход которого является входом МНП 1.1.2, вход второго усилителя 1.1.2.2 соединен с выходом кодека 1.1.2.3, выход второго усилителя 1.1.2.2, является выходом МНП 1.1.2.
Первый и второй пульты 2.1, 2.2 выполнены одинаково.
Структурная схема пульта 2.1 приведена на фиг.5, где обозначено:
2.1.1 - клавиатура матричная 4*5, с единичными индикаторами;
2.1.2 - ПЛИС;
2.1.3 - буфер последовательного порта RS485 (БПП);
2.1.4 - индикатор 2*20 (2 строки по 20 символов).
Пульт 2.1 состоит из последовательно соединенных клавиатуры матричной 4*5 2.1.1, ПЛИС 2.1.2 и БПП 2.1.3, а также индикатора 2*202.1.4, выход-вход которого соединен со вторым входом-выходом ПЛИС 2.1.2. При этом выход-вход буфера последовательного порта 2.1.3 является первым выходом-входом пульта 2.1, разъем входа-выхода пульта 2.1 соединен с разъемом второго выхода-входа пульта 2.1.
На фиг.6 приведена схема модуля коммутатора 3, где обозначено:
3.1-3.9 - с первого по девятый модемы;
3.10, 3.14, 3.15, 3.16 - с первого по четвертый буферы последовательных портов (БПП);
3.11 - программируемая логическая интегральная схема (ПЛИС);
3.12 - коммутатор;
3.13 - контроллер;
3.17, 3.19, 3.21, 3.23, 3.25, 3.27 - с первого по шестой кодеки;
3.18, 3.20, 3.22, 3.24, 3.26, 3.28 - с первого по шестой усилители низкой частоты (УНЧ);
3.29, 3.31 - первый и второй вокодеры;
3.30 - модуль сопряжения с мультиплексным каналом обмена (МКО).
Модуль коммутатора 3 содержит с первого по девятый модемы 3.1-3.9, входы которых соединены с первой сигнальной шиной, а их выходы соединены со второй сигнальной шиной, вход-выход модема 3.1 является первым входом-выходом модуля коммутатора 3, вход-выход модема 3.2 является вторым входом-выходом модуля коммутатора 3. Входы кодеков с первого по третий 3.17, 3.19, 3.21 и шестого кодека 3.27 соединены с первой сигнальной шиной, выходы кодеков первого 3.17, второго 3.19 и с четвертого по шестой, 3.23, 3.25, 3.27 соединены со второй сигнальной шиной. Кроме того, выходы-входы первого 3.17, второго 3.19 и шестого 3.27 кодеков соединены с входами-выходами соответствующих УНЧ 3.18, 3.20, 3.28. Выход третьего кодека 3.21 соединен с входом третьего УНЧ 3.22. Входы четвертого 3.23 и пятого 3.25 кодеков подсоединены к выходам четвертого 3.24 и пятого УНЧ 3.26 соответственно. Выход-вход модуля сопряжения с МКО 3.30 соединен с входами-выходами первого 3.29 и второго 3.31 вокодеров, выходы которых соединены со второй сигнальной шиной, а их входы - с первой сигнальной шиной. Выходы-входы контроллера 3.13 соединены соответственно с входами-выходами первого 3.10, второго 3.14, третьего 3.15 и четвертого 3.16 БПП, коммутатора 3.12 и ПЛИС 3.11, выход которой соединен со второй сигнальной шиной, а вход - с первой сигнальной шиной. Вход коммутатора 3.12 соединен со второй сигнальной шиной, а его выход - с первой сигнальной шиной. При этом выходы-входы второго 3.14, четвертого 3.16 БПП, первого 3.18 и второго 3.20 УНЧ являются соответственно первым, вторым, третьим и четвертым выходами-входами модуля коммутатора 3 для подключения комплекса радиосвязи. Выход-вход третьего БПП 3.15 является третьим входом-выходом модуля коммутатора 3. Выход третьего УНЧ 3.22 является выходом модуля коммутатора 3. Входы четвертого 3.24 и пятого 3.26 УНЧ являются соответственно первым и вторым входами модуля коммутатора 3.
Предлагаемое устройство работает следующим образом.
Абонентский комплекс предназначен для работы в объектах и представляет собой усилительно-коммутационное устройство, обеспечивающее всех абонентов объекта внутренней связью и выход каждого из абонентов на внешние средства связи - средства радиосвязи (КРСВ). При этом осуществляется циркулярная и избирательная связь с внешними абонентами.
Кроме того, устройство обеспечивает транслирование сигналов, поступающих к абоненту от радиостанции, на громкоговоритель 4.
Блоки предназначены:
пульты 2.1, 2.2 - для обеспечения управления и индикации режимов связи;
модуль коммутатора 3 - для коммутации речевых потоков;
модуль громкоговорителя 4 - для трансляции переговоров;
модули нагрудных переключателей 1.1.2, 1.2.2 - для подключения электроакустических устройств (гарнитуры, микрофонов и т.д.) к модулю коммутатора 3 и управления выбором режимов прием-передача при работе с внешними средствами связи, а также выбора режима «принудительный циркуляр».
Абонентский комплекс обеспечивает следующие режимы связи:
- внутреннюю двустороннюю телефонную связь между абонентами с прослушиванием собственной речи;
- внутреннюю циркулярную связь с прослушиванием собственной речи с переключением абонентов в режим «внутренняя связь» независимо от выбранных ими ранее режимов работы («принудительный циркуляр») и автоматическим возвратом в выбранные режимы связи по окончании действия «принудительного циркуляра»;
- прием сигналов от аппаратуры передачи служебных сообщений через первый и второй входы устройства;
- выход на внешние средства связи - РСв;
- посылку избирательного вызова внешним абонентам по РСв;
- посылку циркулярного вызова внешним абонентам по РСв;
- световую индикацию поступающих вызовов по внешним средствам связи с возможностью контроля номера вызывающего абонента;
- транслирование сигналов, прослушиваемых абонентом по радио, на громкоговоритель 4;
- возможность предоставления радиосвязи для абонента.
Сигнал от электроакустических устройств поступает на вход усилителя 1.1.2.1 модуля нагрудного переключателя 1.1.2, который имеет автоматически регулируемый коэффициент усиления в диапазоне частот от 300 до 3400 Гц. После чего сигнал преобразуется в цифровую форму и далее сигнал поступает в модуль коммутатора 3, где осуществляется коммутация устройств таким образом, что сигнал поступает на один из комплексов связи (направление связи), либо в сеть внутренней связи. С выхода усилителя 1.1.2.1 сигнал подается на кодек 1.1.2.3, который преобразует поступающий аналоговый сигнал в цифровой вид в формате импульсно-кодовой модуляции 64 (ИКМ 64), далее сигнал подается на цифровой модем 1.1.2.4, который обеспечивает кодирование, модуляцию и передачу речевого сигнала в цифровом виде по витой паре на модуль коммутатора 3 через соответствующие первый 2.1 или второй 2.2 пульты.
В модуле коммутатора 3 сигнал подается на соответствующий цифровой модем 3.1 или 3.2, где выполняется демодуляция и декодирование сигнала. С выхода модемов 3.1, 3.2 в заранее определенное временное окно сигнал в формате ИКМ 64 попадает на вторую сигнальную шину модуля коммутатора 3. Под управлением контроллера 3.13 коммутатор 3.12 осуществляет коммутацию сигналов, поступающих от нагрудных переключателей 1.1.2, 1.2.2 во временные окна соответствующие выбранным абонентами направлениям связи. С модуля коммутатора 3 через соответствующие первый или второй пульты 2.1, 2.2 сигнал поступает на выходы-входы модулей нагрудных переключателей 1.1.2 или 1.2.2. Сигнал, поступивший на выход-вход абонентского комплекта 1.1, поступает на выход-вход модема 1.1.2.4, который обеспечивает демодуляцию и декодирование сигнала. С цифрового модема 1.1.2.4 сигнал в формате ИКМ 64 подается на кодек 1.1.2.3, который обеспечивает преобразование цифрового сигнала в аналоговую форму. С выхода ко дека 1.1.2.3 сигнал поступает на вход усилителя 1.1.2.2, который обеспечивает усиление сигнала. С выхода усилителя 1.1.2.2 МНП 1.1.2 сигнал подается на электроакустическое устройство, входящее в состав абонентского комплекта 1.1.
Коммутатор 3.12 работает под управлением контроллера 3.13, причем управление осуществляется по параллельной шине управления. Коммутатор 3 передает и принимает цифровую информацию в формате ИКМ 64 по первой и второй сигнальным шинам.
В режиме внутренней связи телефонные сигналы всех абонентов поступают в модуль коммутатора 3, где под управлением контроллера 3.13 осуществляется микширование сигналов, поступающих от всех абонентов и сигналов, поступающих в коммутатор 3 от внешних устройств первого типа (например, от аппаратуры ГО-27 (прибор оповещения)) и второго типа (например, устройства бортового управления системой автоматики (БУ СА)). Микшированный сигнал поступает на входы-выходы коммутатора 3 для всех абонентов работающих в настоящий момент во внутренней сети.
Информация от всех направлений связи передается по второй сигнальной шине в последовательном виде в соответствующие временные окна. За каждым направлением связи закреплено отдельное окно.
Под управлением контроллера 3.13 коммутатор 3 может переслать информацию из любого временного окна входящего потока в любое временное окно исходящего потока. Так же коммутатор 3 обеспечивает параллельное подключение нескольких телефонных каналов в режиме микширования, позволяющем осуществлять одновременный обмен речевой информацией между несколькими абонентами.
В режиме радиосвязи под управлением контроллера 3.13 сигнал абонента коммутируется во временное окно, предназначенное для работы с аппаратурой РСв. После чего цифровой сигнал в кодеках 3.13, 3.15 преобразуется в аналоговую форму для передачи его в аппаратуру РСв. Речевой сигнал от аппаратуры РСв поступает в модуль коммутатора 3 - на кодеки 3.17, 3.19. Принятый сигнал в кодеках 3.17, 3.19 преобразуется из аналоговой формы в формат ИКМ 64. С выхода первого и второго кодеков 3.17, 3.19 сигнал поступает на вторую сигнальную шину коммутатора 3 в заранее определенное временное окно.
Буферы 3.10, 3.14, 3.16 - являются буферами последовательного порта (БПП) типа RS232, буфер 3.15 является БПП типа RS485.
Модуль коммутатора 3 является многофункциональным устройством, позволяющим реализовать большое количество функциональных возможностей. В заявляемом устройстве - абонентском комплексе для средств технического обслуживания (СТО) - модуль коммутатора 3 используется без изменения его конструкции, программное обеспечение позволяет путем задания конфигурации (используемых функциональных возможностей) использовать только необходимые функциональные возможности и, соответственно, выходные сигналы модуля коммутатора 3.
В пультах 2.1-2.2 используется кнопочная клавиатура, представляющая собой матрицу 4×5.
Индикационное табло пультов 2.1-2.2 предназначено для отображения информации о состоянии и режимах функционирования абонентского комплекса.
МНП 1.1.2, 1.2.2 реализованы на микросхеме цифрового абонентского интерфейса МТ9172 и кодеках МТ9162 фирмы Zarlink.
Пульты 2.1-2.2 реализованы на ПЛИС фирмы Xilinx XC2V250-4CS144I.
Модемы с первого по девятый 3.1-3.9 реализованы на микросхеме цифрового абонентского интерфейса МТ9172.
ПЛИС 3.7 реализована на микросхеме XC3S400-4PQ208I фирмы Xilinx.
Коммутатор 3.12 реализован на микросхеме MT90812AL фирмы Zarlink.
Контроллер 3.13 реализован на микросхеме AT91RM9200 фирмы Atmel.
БПП 3.10, 3.14, 3.15, 3.16 реализованы на микросхеме МАХ3160 фирмы Maxim.
Кодеки 3.17, 3.19, 3.21, 3.23, 3.25, 3.27 - реализованы на микросхеме МТ9162 фирмы Zarlink.
УНЧ 3.18, 3.20, 3.22, 3.24, 3.26, 3.28 реализованы на микросхеме OP467GS фирмы Analog Devices.
Вокодеры 3.29, 3.31 реализованы на микросхеме АМВЕ2000 фирмы DVSI.
Модуль сопряжения с МКО 3.30 реализован на микросборке ВА996.
Данная элементная база обладает минимальными весовыми и габаритными характеристиками и минимальным энергопотреблением.
Таким образом, по сравнению с прототипом, предлагаемый абонентский комплекс обеспечивает более высокую надежность, лучшие весовые и габаритные характеристики, меньшую вероятность ошибок, более высокую степень защиты от паразитных электромагнитных наводок.