МНОГОФУНКЦИОНАЛЬНАЯ АППАРАТУРА ПЕРЕДАЧИ ДАННЫХ
MULTIFUNCTIONAL DATA TRANSMISSION EQUIPMENT

Изобретение относится к системам передачи сообщений и может быть использовано в качестве аппаратуры передачи данных для обмена документальной информацией на сетях в полевых системах связи.
Известно, что в системах передачи информации в автоматизированных системах управления используются специальные установки, называемые аппаратурой передачи данных (АПД), которые представляют собой совокупность устройств, обеспечивающих обмен данными по каналам связи с заданной скоростью и достоверностью передачи.
В ряде источников приведена обобщенная структурная схема АПД, которая содержит передающую часть, включающую в себя вводное, кодирующее, наборное устройства и распределитель, приемную часть, состоящую из входного устройства, распределителя, наборного устройства, декодирующего устройства, дешифратора, выводного устройства и устройства защиты от ошибок (УЗО) [1]. Для сокращения массогабаритных показателей в современной аппаратуре передачи данных ряд устройств функционально объединяются друг с другом.
Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемому изобретению является аппаратура передачи данных, взятая за прототип, структурная схема которой приведена на рис. 8.7 в указанной выше литературе [1]. Эта аппаратура содержит устройство преобразования сигналов (УПС), к которому подключен канал связи, устройство защиты от ошибок (УЗО), блок (устройство) сопряжения (БС), устройство ввода и устройство вывода (УВВ) информации.
Недостатком известной АПД является ограниченная скорость обмена информацией по каналам связи и большие массогабаритные характеристики, что не позволяет использовать ее в объектах связи и управления, размещенных в кузовах-контейнерах на шасси различных автомобилей, имеющих ограниченный объем для размещения в них громоздкой аппаратуры передачи данных.
Целью изобретения является расширение функциональных возможностей аппаратуры в части обеспечения новых режимов и видов работы по каналам и линиям связи с различной скоростью обмена информацией и требуемой достоверностью передачи при одновременном сокращении ее массогабаритных показателей.
Поставленная цель достигается тем, что в многофункциональную аппаратуру передачи данных, содержащую блок сопряжения, канал связи, устройство защиты от ошибок (УЗО), устройство преобразования сигналов (УПС) и устройство ввода-вывода, дополнительно введены абонентская линия (АЛ) от телефонного аппарата системы ЦБ/АТС, соединительная линия (СЛ) от автоматической телефонной станции дальней связи (АТС ДС), автоматический коммутатор сообщений (АКС), состоящий из процессора, оперативного запоминающего устройства (ОЗУ), постоянного запоминающего устройства (ПЗУ) и двух контроллеров стыка, блок ввода ключей, устройство шифрования-дешифрования информации (ШДИ), линейный фильтр, блок опорных частот, пульт дистанционного управления (ДУ), блок подключения линий связи (ПЛС), первый и второй линейные входы-выходы которого подключены к входам-выходам соответственно проводной линии связи и многоточечной линии связи, речевое устройство (РУ), абонентский фильтр и оконечное оборудование данных (ООД), а устройство ввода-вывода выполнено в виде блока управления и контроля, клавиатуры и устройства отображения информации, при этом первый и второй линейные входы-выходы блока сопряжения соединены соответственно с АЛ от телефонного аппарата системы ЦБ/АТС и СЛ от АТС ДС, а первый и второй станционные входы-выходы блока сопряжения подключены к первым входам-выходам соответственно УЗО и блока управления и контроля устройства ввода-вывода, второй вход-выход УЗО соединен с первым входом-выходом второго контроллера стыка автоматического коммутатора сообщений, процессор которого по общей шине соединен с шиной данных УЗО, ОЗУ, ПЗУ, первого и второго контроллеров стыка, устройства преобразования сигналов, блока управления и контроля и устройства отображения информации устройства ввода-вывода, третий вход-выход устройства защиты от ошибок соединен с первым входом-выходом устройства преобразования сигналов, вход-выход блока ввода ключей соединен с первым входом-выходом устройства ШДИ, второй и третий входы-выходы которого подключены соответственно ко второму входу-выходу второго контроллера стыка автоматического коммутатора сообщений и ко второму входу-выходу устройства преобразования сигналов, вход-выход клавиатуры соединен со вторым входом-выходом блока управления и контроля УВВ, третий вход-выход которого соединен с входом-выходом устройства отображения информации, вход-выход процессора автоматического коммутатора сообщений соединен с входом-выходом ПЗУ, первый, второй и третий управляющие выходы блока опорных частот подключены к управляющим входам соответственно УЗО, второго контроллера стыка АКС и блока управления и контроля УВВ, четвертый вход-выход которого соединен с входом-выходом пульта дистанционного управления, первый вход-выход первого контроллера стыка соединен с абонентским входом-выходом речевого устройства, линейный вход-выход которого соединен с входом-выходом абонентского фильтра, а второй вход-выход первого контроллера стыка АКС соединен с входом-выходом ООД, третий вход-выход УПС через линейный фильтр соединен с входом-выходом канала связи, а пятый вход-выход блока управления и контроля УВВ соединен со станционным входом-выходом блока подключения линий связи.
Поставленная цель достигается также и тем, что устройство преобразования сигналов содержит блок режимов, блок тактовой сигнализации (БТС), блок управления, приемопередатчик сигналов тональной частоты (ТЧ), приемопередатчик биимпульсных сигналов, приемопередатчик телеграфных (ТЛГ) сигналов, приемопередатчик сигналов по стыку И-РС и блок коммутации линейных цепей, при этом первый вход-выход блока режимов соединен с первым входом-выходом блока управления, второй вход-выход которого соединен с первым входом-выходом блока тактовой сигнализации, первый, второй, третий и четвертый информационные входы-выходы блока управления подключены к информационным входам-выходам соответственно приемопередатчика сигналов ТЧ, приемопередатчика биимпульсных сигналов, приемопередатчика ТЛГ сигналов и приемопередатчика сигналов по стыку И-РС, первый, второй, третий и четвертый управляющие выходы блока управления подключены к управляющим входам соответственно приемопередатчика сигналов ТЧ, приемопередатчика биимпульсных сигналов, приемопередатчика ТЛГ сигналов и приемопередатчика сигналов по стыку И-РС, выходы передающих цепей приемопередатчика сигналов ТЧ, приемопередатчика биимпульсных сигналов, приемопередатчика ТЛГ сигналов и приемопередатчика сигналов по стыку И-РС подключены соответственно к первым, вторым, третьим и четвертым станционным входам блока коммутации линейных цепей, первый, второй, третий и четвертый станционные выходы которого подключены к приемным цепям соответственно приемопередатчика сигналов ТЧ, приемопередатчика биимпульсных сигналов, приемопередатчика ТЛГ сигналов и приемопередатчика сигналов по стыку И-РС, при этом второй вход-выход блока тактовой сигнализации является первым входом-выходом устройства преобразования сигналов, вторым входом-выходом которого является второй вход-выход блока режимов, который по шине данных соединен с процессором автоматического коммутатора сообщений, третий вход-выход блока управления является вторым входом-выходом устройства преобразования сигналов и соединен с третьим входом-выходом устройства шифрования-дешифрования информации, а линейный вход-выход блока коммутации линейных цепей является третьим входом-выходом устройства преобразования сигналов, который через линейный фильтр подключен к входу-выходу канала связи.
Сопоставимый анализ с прототипом показывает, что многофункциональная аппаратура передачи данных отличается от прототипа наличием новых блоков: абонентской линии (АЛ) от телефонного аппарата системы ЦБ/АТС, СЛ от станции АТС ДС, автоматического коммутатора сообщений, блока ввода ключей, блока шифрования информации, линейного фильтра, блока опорных частот, пульта дистанционного управления, блока подключения линий связи, проводной и многоточечной линий связи, речевого устройства, абонентского фильтра и оконечного оборудования данных, а также изменением связей с остальными элементами схемы.
При введении новых блоков в указанной связи с остальными элементами схемы в заявляемую многофункциональную аппаратуру передачи данных вышеуказанные блоки проявляют новые свойства, заключающиеся в расширении функциональных возможностей аппаратуры в части обеспечения работы по каналам и линиям связи с различной скоростью обмена информацией и требуемой достоверностью передачи при одновременном сокращении ее массогабаритных показателей.
Таким образом, заявляемая многофункциональная аппаратура передачи данных соответствует критерию изобретения «новизна». Сравнение заявляемого решения с другими техническими решениями показывает, что вновь введенные в предлагаемую многофункциональную аппаратуру передачи данных блоки реализуемы, хорошо известны специалистам в данной области техники и дополнительного творчества, учитывая приведенные ниже пояснения, для их воспроизведения не требуется.
Заявляемая совокупность элементов и связей позволяет достичь поставленной цели за счет оригинального сочетания используемых в сетях передачи сообщений приборов и устройств как в их прямом, так и в нестандартном применении.
Это позволяет сделать вывод о соответствии предлагаемой многофункциональной аппаратуры передачи данных критерию изобретения «существенные отличия».
На фиг. 1 приведена структурная электрическая схема предлагаемой многофункциональной АПД, а на фиг. 2 показана структурная схема автоматического коммутатора сообщений.
Многофункциональная аппаратура передачи данных содержит (фиг. 1) блок 1 сопряжения (БС), к которому подключены абонентская линия (АЛ) 2 от телефонного аппарата системы ЦБ/АТС и соединительная линия (СЛ) 3 от автоматической телефонной станции дальней связи (АТС ДС), устройство защиты от ошибок (УЗО) 4, автоматический коммутатор сообщений (АКС) 5, состоящий из процессора 6, оперативного запоминающего устройства (ОЗУ) 7, постоянного запоминающего устройства (ПЗУ) 8, первого 9 и второго 10 контроллеров стыка, блок ввода 11 ключей, блок 12 шифрования информации, устройство 13 преобразования сигналов (УПС), линейный фильтр 14, к которому подключен канал связи 15, устройство ввода-вывода 16, состоящее из блока 17 управления и контроля, клавиатуры 18 и устройства 19 отображения информации, блок 20 опорных частот, пульт 21 дистанционного управления (ДУ), блок 22 подключения линий связи (ПЛС), к которому подключены проводная линия связи (ЛС) 23 и многоточечная линия связи 24, речевое устройство (РУ) 25, абонентский фильтр 26 и оконечное оборудование данных (ООД) 27.
Первый и второй линейные входы-выходы блока 1 сопряжения соединены соответственно с АЛ 2 от телефонного аппарата системы ЦБ/АТС и СЛ 3 от АТС ДС, а первый и второй станционные входы-выходы блока 1 сопряжения подключены к первым входам-выходам соответственно УЗО 4 и блока 17 управления и контроля устройства 16 ввода-вывода, второй вход-выход УЗО 4 соединен с первым входом-выходом второго контроллера 10 стыка автоматического коммутатора 5 сообщений, процессор 6 которого по общей шине соединен с шиной данных УЗО 4, ОЗУ 7, ПЗУ 8, первого контроллера 9 стыка, второго контроллера 10 стыка, блока 17 управления и контроля и устройства 19 отображения информации устройства 16 ввода-вывода. Третий вход-выход устройства 4 защиты от ошибок соединен с первым входом-выходом устройства 13 преобразования сигналов. Вход-выход блока 11 ввода ключей соединен с первым входом-выходом блока 12 шифрования информации, второй и третий входы-выходы которого подключены соответственно ко второму входу-выходу второго контроллера 10 стыка автоматического коммутатора сообщений 5 и ко второму входу-выходу устройства 13 преобразования сигналов. Вход-выход клавиатуры 18 соединен со вторым входом-выходом блока 17 управления и контроля УВВ 16, третий вход-выход которого соединен с входом-выходом устройства 19 отображения информации, вход-выход процессора 6 автоматического коммутатора сообщений 5 соединен с входом-выходом ПЗУ 8. Первый, второй и третий управляющие выходы блока 20 опорных частот подключены к управляющим входам соответственно УЗО 4, второго контроллера 10 стыка АКС 5 и блока 17 управления и контроля УВВ 16. Вход-выход пульта 21 дистанционного управления соединен с четвертым входом-выходом блока 17 управления и контроля УВВ 16, первый вход-выход первого контроллера 9 стыка соединен с абонентским входом-выходом речевого устройства 25, линейный вход-выход которого соединен с входом-выходом абонентского фильтра 26, а второй вход-выход первого контроллера 9 стыка АКС 5 соединен с входом-выходом ООД 27. Третий вход-выход УПС 13 через линейный фильтр 14 соединен с входом-выходом канала связи 15, а пятый вход-выход блока 17 управления и контроля соединен со станционным входом-выходом блока 22 подключения линий связи, первый и второй линейные входы-выходы которого подключены к линейным входам-выходам соответственно проводной линии связи 23 и многоточечной линии связи 24.
Устройство 13 преобразования сигналов (фиг. 2) содержит блок 28 режимов, блок 29 тактовой сигнализации (БТС), блок 30 управления, приемопередатчик 31 сигналов тональной частоты (ТЧ), приемопередатчик 32 биимпульсных сигналов, приемопередатчик 33 телеграфных (ТЛГ) сигналов, приемопередатчик 34 сигналов по стыку И-РС (канал от радиостанции) и блок 35 коммутации линейных цепей, к которому через линейный фильтр 14 подключен вход-выход канала 15 связи.
Первый вход-выход блока 28 режимов соединен с первым входом-выходом блока 30 управления, второй вход-выход которого соединен с первым входом-выходом блока 29 тактовой сигнализации (БТС), первый, второй, третий и четвертый информационные входы-выходы блока 30 управления подключены к информационным входам-выходам соответственно приемопередатчика 31 сигналов ТЧ, приемопередатчика 32 биимпульсных сигналов, приемопередатчика 33 ТЛГ сигналов и приемопередатчика 34 сигналов по стыку И-РС (для работы по радиоканалу различных радиостанций), первый, второй, третий и четвертый управляющие выходы блока 30 управления подключены к управляющим входам соответственно приемопередатчика 31 сигналов ТЧ, приемопередатчика 32 биимпульсных сигналов, приемопередатчика 33 ТЛГ сигналов и приемопередатчика 34 сигналов по стыку И-РС. Выходы передающих цепей приемопередатчика 31 сигналов ТЧ, приемопередатчика 32 биимпульсных сигналов, приемопередатчика 33 ТЛГ сигналов и приемопередатчика 34 сигналов по стыку И-РС подключены соответственно к первым, вторым, третьим и четвертым станционным входам блока 35 коммутации линейных цепей, первый, второй, третий и четвертый станционные выходы которого подключены к приемным цепям соответственно приемопередатчика 31 сигналов ТЧ, приемопередатчика 32 биимпульсных сигналов, приемопередатчика 33 ТЛГ сигналов и приемопередатчика 34 сигналов по стыку И-РС. При этом второй вход-выход блока 29 тактовой сигнализации является первым входом-выходом устройства 13 преобразования сигналов, вторым входом-выходом которого является второй вход-выход блока 28 режимов, который по шине данных соединен с процессором 6 автоматического коммутатора 5 сообщений, третий вход-выход блока 30 управления является вторым входом-выходом устройства 13 преобразования сигналов и соединен с третьим входом-выходом устройства 12 шифрования-дешифрования информации, а линейный вход-выход блока 35 коммутации линейных цепей является третьим входом-выходом устройства 13 преобразования сигналов, который через линейный фильтр 14 подключен к входу-выходу канала 15 связи.
Блок 1 сопряжения предназначен для согласования входных и выходных цепей аппаратуры ПД по уровням сигналов с абонентской линией 2 от телефонного аппарата системы ЦБ/АТС и СЛ 3 от АТС ДС.
АЛ 2 предназначена для подключения внешнего телефонного аппарата системы ЦБ/АТС к аппаратуре ПД и ведения по ней телефонной связи. Она может быть выполнена с помощью полевого распределительного кабеля типа ПРК-1×4 или легкого полевого кабеля типа П-274М.
СЛ 3 предназначена для выхода оператора аппаратуры ПД на автоматическую телефонную станцию ДС и установления связи через нее с оператором взаимодействующей аппаратуры передачи данных. Она может быть выполнена с помощью полевого распределительного кабеля типа ПРК-1×4.
Устройство 4 защиты от ошибок содержит процессор, оперативное запоминающее устройство (ОЗУ), постоянное запоминающее устройство (ПЗУ), узел по модулю два, кодирующее и декодирующее устройства, регистры передаваемой и принимаемой информации, регистр управления интерфейсом, схему управления вводом и передачей информации, схему управления приемом информации из канала связи и выводом информации в канал связи, входной и выходной коммутаторы, устройство согласования с абонентским и канальным интерфейсами. УЗО 4 по способу защиты от ошибок выполнено по системе с решающей обратной связью, согласно которой в УЗО ведется проверка правильности приема информации по кодовому признаку и при обнаружении ошибки УЗО вырабатывает сигнал запроса, направляемый пользователю информацией. По этому сигналу передающее УЗО приемной станции прекращает передачу информации получателю и посылает на передающую станцию комбинацию запроса о повторении неправильно принятого знака (блока). Одновременно приемное УЗО стирает неправильно принятый знак (блок).
Функционально устройство УЗО включает в себя передающую и приемную части. Работа УЗО основана на том, что блоки данных передаются по каналу связи по определенному алгоритму непрерывно друг за другом последовательным кодом и хранятся в запоминающем устройстве (ЗУ) передатчика до получения сигнала (запроса или подтверждения) по обратному каналу. Принимаемые данные хранятся в запоминающем устройстве до окончания приема блока и выдаются в случае их правильности приема. Управление работой УЗО осуществляется с пульта управления дистанционно или с внешнего оборудования, например персональной электронной вычислительной машины (ПЭВМ).
УЗО обеспечивает:
обмен сообщениями в дуплексном и полудуплексном режимах сеансовой связи с подтверждением квитанцией о правильном приеме сообщений;
цикловую синхронизацию и повышение достоверности передаваемых сообщений путем каскадного кодирования сообщений на передаче и декодирования на приеме;
управление циклом передачи сообщения;
организованную работу в радиосети или многоточечной проводной сети связи;
контроль устройства преобразования сигналов и канала связи;
прием и передачу совместно с автоматическим коммутатором сообщений речевой информации при ведении телефонной связи.
Автоматический коммутатор 5 сообщений предназначен для приема (передачи), коммутации и распределения сообщений по установленным трактам передачи (приема) информации по подключенным к аппаратуре каналу связи 15, проводной 23 и многоточечной 24 линиям связи, а также обмена информацией с оконечным оборудованием данных 27.
Автоматический коммутатор сообщений обеспечивает:
обработку одноадресных, многоадресных, циркулярных, вызывных и ответных сообщений, выбор маршрутов их передачи в соответствии с адресными признаками, заложенными в заголовке сообщения и адресной информации;
приоритетную передачу сообщений в соответствии с категориями срочности;
корректировку адресной информации по служебному сообщению, поступившему из канала связи, оконечного оборудования данных (ООД) или с клавиатуры устройства ввода-вывода;
защиту от размножения и зацикливания сообщений на одном переприемном участке;
вывод на ООД для регистрации заголовков сообщений, не доведенных до адресатов, при невозможности их передачи по основному и обходным маршрутам с указанием времени регистрации;
вывод на ООД для регистрации заголовков всех передаваемых и принимаемых сообщений с указанием времени регистрации;
контроль и управление аппаратурой.
Блок 11 ввода ключей предназначен для ввода данных (ключа) в блок 12 шифрования информации, с помощью которого обеспечивается защита передаваемой (принимаемой) по каналу связи информации.
Алгоритм работы блока 11 и блока 12 осуществляется аналогично работе устройства, описанного в патенте на изобретение RU №2027311 С1 от 20.01.1995 [2], в котором реализован способ передачи и приема информации с обеспечением подлинности передаваемого сообщения. Согласно этому способу у каждого из двух взаимодействующих абонентов сети передачи информации формируют и заносят на хранение в память секретный ключ, известный только данной паре абонентов и состоящий из Z двоичных символов. Этот ключ используют для шифрования информации на передаче и дешифрования информации на приеме.
В качестве блока 12 шифрования информации может быть использовано, например, устройство конфиденциальной связи, возможности и принципы работы которого изложены в патенте RU 2197067 [3]. Это устройство функционирует (согласно требованиям ГОСТ 28147-89) в режиме гаммирования для обеспечения доставки информации с минимальной задержкой и без размножения ошибок.
Защита передаваемой по каналам связи информации осуществляется путем включения блока 12 шифрования в тракты ведения переговоров и использования режима шифрования информации, при котором криптографическому преобразованию подвергается каждый символ открытого текста передаваемой и принимаемой по каналу связи 15 информации.
Шифрование передаваемой по каналам связи 15 информации осуществляется с использованием блока 12 путем его включения в составляемый тракт для ведения переговоров. При этом блок 12 функционирует на основе ГОСТ 28147-89 и осуществляет наложение (при передаче информации) и снятие (при приеме) шифра с передаваемой информации в соответствии с определенным алгоритмом.
На приеме зашифрованная информация, поступившая из канала связи через устройство 13 преобразования сигналов, поступает на аналоговый вход блока 12 шифрования. В этом устройстве информация преобразуется в дискретную форму и, после снятия шифра, расшифрованная информация поступает в УЗО 4, в котором она преобразуется в соответствии с алгоритмом его работы, приведенным выше.
Устройство 13 преобразования сигналов указанного выше состава предназначено для преобразования сигналов, поступающих от оконечного оборудования данных, в кодограммы при передаче их по каналу связи и обратного преобразования поступающих из канала связи кодограмм в сигналы оконечного оборудования данных на приеме. Режимы работы устройства устанавливаются в зависимости от подключенного оконечного оборудования данных, то есть работа по каналу ТЧ, биимпульсному (цифровому) каналу, телеграфному каналу или каналу, образованному радиосредствами, с подключением каналов по соответствующему стыку.
Устройство 13 преобразования сигналов (УПС) обеспечивает:
управление режимами приема и передачи радиосредств в полудуплексном режиме;
электрическое сопряжение УПС с каналообразующими средствами и коммутационным оборудованием;
коммутацию линейных выходов УПС в режиме «на себя» при проведении предпускового контроля и контроля аппаратуры в целом;
работу по каналам связи, образованным различными средствами связи;
синхронизацию тактовой частоты в приемнике УПС.
Линейный фильтр 14 предназначен для согласования входных и выходных цепей аппаратуры ПД по уровням сигналов с каналом связи и защиты информации от наводимых помех.
Аппаратура ПД обеспечивает работу по каналу связи 15. При этом в качестве каналов связи могут быть использованы каналы тональной частоты (ТЧ), цифровые биимпульсные среднескоростные каналы, работающие по стыкам С1-ФЛ-БИ, стартстопные телеграфные (ТЛГ) каналы с различной скоростью передачи информации и радиоканалы, образованные различными радиостанциями и имеющие возможность подключения их к аппаратуре передачи данных по стыку И-РС.
Устройство 16 ввода-вывода в составе блока 17 управления и контроля, клавиатуры 18 и устройства 19 отображения информации предназначено для набора данных и ввода их в аппаратуру передачи данных, а также для обеспечения взаимодействия с пультом 21 дистанционного управления.
Устройство 16 ввода-вывода обеспечивает ввод с клавиатуры 18 адресной информации, сообщений и отображение их на табло устройства 19 отображения информации, сообщений о состоянии комплекта (ССК) аппаратуры и формирование сигнала пуска аппаратуры ПД.
Блок 17 управления и контроля является основным элементом управления аппаратуры ПД и автоматического коммутатора 5 сообщений.
Клавиатура 18 представляет собой наборное устройство стандартного типа и содержит буквенно-цифровые клавиши, цифровые индикаторы, посредством которых осуществляется набор данных и ввод их в аппаратуру ПД.
Устройство 19 отображения информации содержит световое табло и предназначено для отображения передаваемой (принимаемой) информации и данных о состоянии блоков и узлов аппаратуры ПД, каналов и линий связи в процессе обмена информацией по каналам связи и с оконечным оборудованием данных.
Блок 20 опорных частот предназначен для формирования несущих частот для работы по каналам связи, сигналов тактовой сигнализации и других сигналов управления аппаратурой передачи данных. Он обеспечивает формирование сетки рабочих частот для узлов и блоков аппаратуры передачи данных.
Пульт 21 дистанционного управления представляет собой устройство ввода-вывода информации и предназначен для дистанционного управления аппаратурой ПД, в том числе выполнения операций по настройке аппаратуры, выбору режимов работы и используемых каналов связи, контролю состояния узлов и блоков аппаратуры.
Блок 22 подключения линий связи предназначен для подключения к аппаратуре ПД и коммутации цепей проводной 23 и многоточечной 24 линий связи при организации обмена информацией с абонентами, включенными в эти линии связи.
Речевое устройство 25 аппаратуры содержит передающую часть, представляющую собой дельта-сигма-модулятор, состоящую из узла вычитания с интегратором, формирователя цифрового сигнала, формирователя знака приращений и компандера; приемную часть, представляющую собой дельта-сигма-демодулятор, состоящую из компандера, формирователя знака приращений и фильтра нижних частот, и блок согласования входных и выходных цепей.
С помощью речевого устройства 25 осуществляется ведение с аппаратуры ПД телефонной связи по цифровым каналам связи с оператором взаимодействующей аппаратуры передачи данных и оконечным оборудованием данных. При этом аналоговый речевой сигнал с выхода микрофона через узел вычитания поступает на вход формирователя цифрового сигнала и далее через узел согласования поступает на автоматический коммутатор сообщений аппаратуры передачи данных при передаче речевого сообщения, а на приеме речевое сообщение с АКС аппаратуры ПД через узел согласования и фильтр нижних частот поступает на телефон абонента.
Речевое устройство 25 предназначено для преобразования аналогового речевого сигнала в конкретную цифровую форму и ведения телефонной связи с оконечными устройствами, например аппаратурой внутренней связи и микротелефонной гарнитурой (МТГ).
Абонентский фильтр 26 предназначен для выделения сигналов от переговорных устройств, например от внешней микротелефонной гарнитуры, и обеспечения возможности ведения переговоров без помех через аппаратуру передачи данных в процессе организации передачи (приема) сообщений.
В качестве оконечного оборудования данных 27 может быть использована аппаратура (устройство), установленная на выносных рабочих местах должностных лиц и операторов связи, например портативный компьютер или другое аналогичное оборудование.
Обмен информацией между ООД 27 и аппаратурой ПД осуществляется по интерфейсу RS-232C. При этом сообщения состоят из заголовка и информационной части.
В основу функционирования аппаратуры передачи данных заложены программно-аппаратные принципы, при этом реализуются различные режимы работы, которые задаются путем ввода в аппаратуру соответствующей команды управления.
Многофункциональная аппаратура передачи данных обеспечивает:
автоматическое распределение сообщений между абонентами радиосети и многоточечной проводной сети связи, оконечным оборудованием данных (ООД) и устройством ввода-вывода (УВВ) в соответствии с адресными признаками, заложенными в заголовках сообщений, и маршрутами их доведения;
помехоустойчивую передачу и прием сообщений по каналу связи со скоростями от 0,1 до 32 кбит/с;
преобразование последовательности двоичных сигналов в сигналы ЭВМ, необходимые для передачи по каналам связи и обратного преобразования сигналов, приходящих из канала связи в двоичную форму;
совместную работу с другими станциями через блок сопряжения;
установку режимов работы аппаратуры, хранение адресной информации, ввод сообщений, проведение контроля аппаратуры и отображение его результатов, вывод информации на табло устройства 19 отображения информации устройства ввода-вывода 16;
преобразование аналоговых речевых сигналов в импульсную форму и обратное преобразование, сопряжение с микротелефонной гарнитурой (МТГ) непосредственно или через аппаратуру внутренней связи и коммутации, установленную у пользователя информацией.
Обмен осуществляется следующими видами сообщений:
рабочими сообщениями, предназначенными для информационного обмена между абонентами системы обмена данными, в том числе транзитными;
контрольными сообщениями;
тестовыми и ответными тестовыми сообщениями;
сообщениями, содержащими адресную информацию;
квитанциями, формируемыми аппаратурой по результатам передачи сообщения, введенными из ООД, на одном переприемном участке;
сообщениями о состоянии аппаратуры передачи данных;
регистрационными сообщениями.
В аппаратуре реализован алгоритм упорядоченной автоматической работы абонентов в радиосети и проводной сети связи (по проводной и многоточечной линиям связи). При этом сеть может использоваться поочередно для передачи сообщений и ведения телефонных переговоров.
В аппаратуре ПД предусмотрены процедуры дистанционной проверки ее исправности с помощью тестовых сообщений, передаваемых по каналу связи, шлейфового контроля тракта передачи сообщений с помощью контрольных сообщений, вводимых с ООД 27 и клавиатуры 18 устройства ввода-вывода 16; дистанционного управления аппаратурой с пульта дистанционного управления 21. Контроль режимов работы и результатов проверки исправности аппаратуры обеспечивается с помощью сообщений о состоянии комплекта (ССК) аппаратуры, выводимых в ООД или на табло устройства 19 отображения информации.
В основу способа адресования сообщений в аппаратуре ПД положены принципы зоновой нумерации абонентов, базирующиеся на решениях, принятых в автоматических телефонных станциях дальней связи (АТС ДС).
Управление режимами работы многофункциональной аппаратуры передачи данных производится с оконечного оборудования данных (ООД) и с пульта дистанционного управления. Задание режимов работы аппаратуры осуществляется в аналоговом режиме с использованием команд и служебных сообщений.
При этом аппаратура ПД обеспечивает возможность работы:
по каналам тональной частоты (ТЧ);
по биимпульсным (цифровым) каналам связи;
по телеграфным (ТЛГ) каналам связи;
по коммутируемым каналам сети телефонной связи через внешнюю станцию АТС ДС;
по проводной и многоточечной линиям связи, образованным полевыми кабелями связи.
Передающая часть многофункциональной аппаратуры ПД выполняет следующие основные функции:
преобразование информации, набранной (записанной) в неэлектрической форме на каком-либо наборном устройстве (носителе), в электрические сигналы;
кодирование символов, подлежащих передаче каким-либо двоичным кодом, простым или избыточным. В процессе кодирования данные могут объединяться в блоки (группы), или, наоборот, массив информации, поступающей от источника, разбивается на отдельные кодовые комбинации;
запоминание передаваемой информации, если по условиям работы аппаратуры может возникнуть необходимость в повторной передаче;
превращение двоичных сигналов в вид, удобный для передачи по каналу связи. Частным случаем этого преобразования является модуляция, если передача ведется по каналу связи на несущей частоте.
Кроме перечисленных функций предлагаемая аппаратура ПД осуществляет функциональный контроль исправности блоков и узлов аппаратуры, каналов связи, вызов и отбой по коммутируемым каналам.
Приемная часть аппаратуры передачи данных осуществляет обратное преобразование сигналов, которое можно разделить на следующие основные этапы:
1. Прием электрических двоичных сигналов постоянного или переменного тока из канала связи и преобразование их в вид, удобный для дальнейшей обработки.
2. Регистрация элементов комбинации, то есть определение значащей позиции каждого элемента в кодовой комбинации. В процессе регистрации производится также определение номера каждого элемента в кодовой комбинации, для чего выделяются моменты начала и конца комбинации или блока данных.
3. Проверка принятой комбинации или блока данных на отсутствие ошибок.
4. Дешифрация принятой кодовой комбинации, то есть определение знака, которому соответствует эта комбинация по кодовой таблице. Дешифрация не требуется, если информация записывается на перфоленту, так как на перфоленте фиксируется не сам знак, а непосредственно кодовая комбинация в двоичной форме.
5. Фиксирование приемной информации путем печати знаков на бумаге или каком-либо другом носителе. При непосредственном вводе в электронную вычислительную машину (ЭВМ), особенно на среднескоростных и высоких скоростях, печать может не производиться, поскольку информация вводится непосредственно на магнитной ленте без участия промежуточного контроля.
При работе аппаратуры ПД по каналу тональной частоты данные, сформированные оператором в ООД, считываются с него и через первый контроллер 9 стыка АКС поступают в УЗО 4, где преобразуются (кодируются) из параллельного кода в последовательный и разбиваются на блоки по m информационных элементов. К этим элементам добавляются проверочные разряды. Таким образом, на выходе кодирующего устройства УЗО 4 имеется n-разрядная кодовая комбинация. Эта комбинация переписывается в оперативное запоминающее устройство УЗО 4, которое запоминает кодовую комбинацию до окончания ее передачи в канал связи. Далее блоки последовательным кодом поступают в приемопередатчик сигналов ТЧ устройства 13 преобразования сигналов, который преобразует параметры дискретных сигналов в частотно-модулированные колебания и выдает их через линейный фильтр 14 в канал связи 15. В конце передачи каждого блока анализируется сигнал, поступивший по обратному каналу с приемной станции. При приеме сигнала подтверждения в канал связи передается очередной блок данных. При приеме же сигнала запроса блок данных, во время передачи которого принят запрос, искусственно исправляется. После этого в канал связи передаются два блока из оперативного запоминающего устройства и блокируется ввод данных из ООД.
На приеме частотно-модулированные колебания из канала связи 15 через линейный фильтр 14 поступают в демодулятор приемопередатчика 31 сигналов ТЧ устройства 13 преобразования сигналов, в котором они демодулируются и последовательным кодом выдаются в устройство 4 защиты от ошибок. В УЗО 4 сигналы детектируются и параллельно поступает в ОЗУ для хранения.
При работе по телеграфному каналу связи обмен информацией между аппаратурой ПД и оконечным оборудованием данных осуществляется по старт-стопному принципу. По запросам от блока управления УПС с устройства ввода-вывода поступают информационные знаки, которые проверяются на четность для формирования проверочных элементов и для подтверждения правильности считывания информации. В устройстве защиты от ошибок кодовая комбинация преобразуется из параллельного в последовательный код знака, которая поступает на модулятор приемопередатчика ТЛГ сигналов устройства преобразования сигналов. Модулятор приемопередатчика преобразует последовательный код знака в фазоманипулированный сигнал и выдает его через линейный фильтр в канал связи. После формирования последней посылки информационного блока аппаратура ПД переключается на прием сигнала подтверждения по обратному каналу. На противоположной станции принятый сигнал поступает из канала связи на демодулятор приемопередатчика ТЛГ сигналов, где преобразуется в последовательность элементов, которая заносится в память. По окончании приема блока данных проверяется правильность его приема. После этих операций блок управления УЗО переключается в режим формирования сигнала запроса устройству ввода-вывода данных на вывод очередного информационного знака. Далее процесс передачи данных по каналу связи осуществляется аналогично описанному выше.
Работа аппаратуры передачи данных по радиоканалу по стыку И-РС происходит аналогично работе по каналу ТЧ. Отличие заключается в том, что при передаче информации необходимо переключать радиостанцию с передачи на прием. Управление радиостанцией с передачи на прием и обратно производится приемопередатчиком сигналов по стыку И-РС устройства преобразования сигналов.
Работа аппаратуры передачи данных по проводной линии 23 связи осуществляется, как с абонентом или должностным лицом с их вынесенного рабочего места. Ввод сообщений, их вид и скорость обмена сообщениями зависит от типа используемого оконечного оборудования данных у абонента (должностного лица), включенного на втором конце проводной линии связи.
Обмен информацией по многоточечной линии 24 связи организуется по типу работы в проводной сети связи, при этом в эту сеть включается несколько абонентов. Подключение абонентов к аппаратуре ПД осуществляется в зависимости от занятости входа в аппаратуру ПД и в порядке очередности выхода их в линию связи. Возможность подключения абонентов к аппаратуре передачи данных регулируется блоком 22.
Особенностью работы по проводной 23 и многоточечной 24 линий связи является то, что абоненты, включенные в эти линии связи, имеют возможность автоматического выхода через аппаратуру передачи данных на каналы связи, подключенные к ней, ведения обмена сообщениями с удаленными абонентами и между собой.
Ввод информации в автоматический коммутатор сообщений из пульта 21 дистанционного управления, ООД 27, проводной 23 или многоточечной 24 линий связи организуется при наличии в оперативном запоминающем устройстве (ОЗУ) 7 АКС 5 свободных зон.
При преобразовании принятой информации в кодовую комбинацию к заголовку сообщения добавляется текущее время (часы, минуты, секунды).
По окончании ввода сообщения в АКС организуется режим анализа адресной части принятой информации с целью определения маршрута его передачи. Выбор маршрута производится на основании маршрутно-адресной информации, хранящейся в энергонезависимой памяти АКС.
По окончании передачи кодовой комбинации УЗО переходит в режим ожидания квитанции. Время ожидания квитанции зависит от времени переключения радиостанции с приема на передачу и канальной скорости. Если в течение времени ожидания квитанция отсутствует, УЗО производит повторную передачу блока данных в соответствии с установленной кратностью передачи. При неполучении квитанции на последнюю передачу УЗО вырабатывает и передает в АКС код состояния «Сообщение не передано» и устанавливается в исходное состояние. При приеме квитанции из канала связи УЗО выдает в АКС состояние «Сообщение передано». По результатам передачи блока данных происходит корректировка очереди блока данных, предназначенных для передачи в канал связи.
При приеме сообщения из канала связи, в УЗО осуществляется фазовая синхронизация по приему блока данных, анализ структуры информации и выделение градации принимаемого блока данных.
Принятый блок данных декодируется, анализируется правильность приема кодовых блоков и их исправление при обнаружении ошибок. При наличии неисправленных ошибок производится синхронное накопление кодовых блоков из повторных передач.
По окончании обработки принятого блока данных УЗО передает в АКС код состояния «Наличие сообщения» и код градации принятого блока данных.
Автоматический коммутатор сообщений при обнаружении признака наличия сообщения из УЗО осуществляет его расшифровывание на сетевом ключе и запись в свободную зону. При этом осуществляется отбраковка ложной путем сравнения полученной при расшифровывании и принятой имитозащитных вставок и устаревшей информации.
При совпадении адреса в сообщении с собственным адресом АКС автоматически формирует пакет-квитанцию отправителю, при условии если эта функция задана в заголовке сообщения, и ставит принятый блок данных на передачу в пульт дистанционного управления или в ООД.
Технический эффект от предлагаемой многофункциональной аппаратуры передачи данных заключается в расширении функциональных возможностей аппаратуры в части обеспечения новых режимов и видов работы по каналам и линиям связи с различной (повышенной) скоростью обмена информацией и требуемой достоверностью передачи при одновременном сокращении ее массогабаритных показателей.
По сравнению с прототипом в предлагаемой аппаратуре ПД обеспечивается выполнение не менее шести функций, в том числе работа по четырем типам каналов связи (вместо двух каналов), по двум типам линий связи (проводной и многоточечной линиям связи), организованным полевыми кабелями, а также по коммутируемым каналам связи, включенным в автоматические (АТС ДС) и ручные телефонные станции дальней связи (РТС ДС). При этом расширен также диапазон скоростей передачи информации по каналам и линиям связи, начиная от 100 до 32000 бит/с, в то время как в прототипе обеспечивается скорость передачи (обмена информацией) по каналу связи не выше 2400 бит/с.
В предлагаемой аппаратуре ПД значительно сокращены массогабаритные показатели. Это следует из сравнения аппаратуры передачи данных по прототипу и предлагаемой малогабаритной аппаратуры передачи данных.
Аппаратура передачи данных по прототипу выполнена в виде двух стоек: одна с габаритами 1432×598×480 мм и массой 185 кг, другая стойка имеет габариты 573×234×653 и массу 35 кг, в то время как в предлагаемом изобретении многофункциональная аппаратура передачи данных выполнена в виде одной основной упаковки с габаритами 574×334×175 мм и массой не более 25 кг, а также пульта дистанционного управления (ПДУ) с небольшими габаритами и массой.
-7
-2
Достоинством предлагаемого изобретения является также и то, что в многофункциональной аппаратуре передачи данных обеспечивается повышение достоверности передачи информации, достигаемое за счет использования циклического кода и решающей обратной связи. При этом достоверность передаваемой информации обеспечивается в предлагаемой аппаратуре ПД не хуже 1×10 (на знак) при коэффициенте ошибок в канале Кош=5×10.
Источники информации
1. Белоцветов М.А. Системы управления и средства оперативной связи и сигнализации: Учеб. пособие для техникумов. - М.: Радио и связь, 1981, с. 142-163 (прототип).
2. Патент RU №2027311 С1, МПК Н04К 1/00, от 20.01.1995.
3. Патент RU №2197067 С2, МПК Н04К 1/00, от 20.01.2003.