МУЛЬТИПЛЕКСОР

МУЛЬТИПЛЕКСОР
Полезная модель относится к аппаратуре связи и может быть использована в городских и междугородних телефонных сетях и системах удаленного наблюдения и управления объектами.
Гибкий телефонный мультиплексор (далее - мультиплексор) использует временное уплотнение и разработан для применения в аналоговых и цифровых системах передачи информации для упаковки/распаковки телефонных каналов и сигналов управления взаимодействием (СУВ) в/из поток(а) Е1 в соответствии с Рекомендациями ITU-T G.703, G.704. Прибор принадлежит к семейству аппаратуры ИКМ-30, и его назначение - увеличение количества исходящих и входящих линий АТС для повышения межстанционной емкости.
Известны многочисленные типы отечественной и зарубежной аппаратуры аналогичного функционального назначения.
Известен мультиплексор, содержащий центральный узел - коммутатор, устройство управления, согласующие устройства, подключенные к мультиплексным ступеням первого уровня, которые подключены, в свою очередь, к мультиплексным ступеням второго уровня (1).
Преимущества этого мультиплексора: оборудование способно автоматически менять баланс пропускной способности между мультиплексируемыми каналами передачи данных и каналами передачи сигналов управления оборудованием.
В этом мультиплексоре согласующие устройства подключены к мультиплексным ступеням первого уровня. Сигналы последних, в свою очередь, объединяются с помощью мультиплексных ступеней второго уровня. Коммутатор осуществляет совместно с устройством управления маршрутизацию каналов в потоках.
Ограничениями этого известного оборудования являются: сложность устройства в целом за счет иерархичности структуры, а также ухудшение оперативности и надежности управления за счет удаленности устройства управления от центрального узла.
Известен мультиплексор, содержащий первую шину, предназначенную для передачи данных дуплексного потока, и вторую шину, используемую для управления и сигнализации, которые выполнены с возможностью объединения интерфейсных модулей, контроллеры обеих шин и модуль системного администрирования (2).
H 04 J 3/04
Кроме того, в известном устройстве для возможности увеличения емкости мультиплексора предусмотрены расширители шины.
Ограничениями этого технического решения являются: усложнение конструкции устройства за счет использования универсального модуля системного администрирования; использование расширителя шины, приводящее к дополнительным аппаратным затратам и снижающее пропускную способность шины.
Наиболее близкой по выполняемым функциям и по совокупности существенных признаков конструкцией является мультиплексор, содержащий первую шину, предназначенную для передачи данных потока Е1, вторую шину, предназначенную для управления и сигнализации потока Е1, коммутатор голосовых и цифровых данных, подключенный к первой шине, коммутатор сигнализации, подключенный ко второй шине, блоки низкоскоростного подключения, подключенные к первой и второй шинам, блок подключения линейной стороны, подключенный к первой и второй шинам, устройство управления, подключенное к блокам низкоскоростного подключения, коммутатору голосовых и цифровых данных и коммутатору сигнализации (3).
В этом техническом решении коммутатор голосовых и цифровых данных, а также коммутатор сигнализации выполнены матричными, и мультиплексор предназначен для произвольного распределения множественных дуплексных каналов со скоростями 64 кБит/с во множественных дуплексных потоках первичной скорости Е1 2048 кбит/с или удвоенной скорости 4096 кбит/с. В этом известном техническом решении описан прибор с раздельным мультиплексированием пользовательских каналов и соответствующих этим каналам сигналов управления взаимодействием (СУВ) с применением двух матричных цепей. Матричная реализация коммутатора голосовых и цифровых данных, а также коммутатора сигнализации, резко увеличивает сложность конструкции в целом и повышает ее стоимость. Для мультиплексоров, работающих с единственным потоком Е1, такое решение становится неоптимальным с точки зрения сложности и явной избыточности в схемотехнических решениях, что приводит к необходимости применения достаточно дорогих и сложных в конструктивном отношении быстродействующих матричных коммутаторов.
Решаемая полезной моделью задача - упрощение конструкции при работе с единственным потоком данных Е1 при сохранении основных функциональных возможностей устройства.
Технический результат, который может быть получен при использовании полезной модели, - расширение арсенала средств для обеспечения функциональных возможностей устройства с одновременным упрощением конструкции.
Дополнительный технический результат, который может быть получен при использовании полезной модели, - возможность расширенной диагностики и управления мультиплексором при интегрировании его в различные существующие системы контроля и управления оборудованием.
Для решения поставленной задачи с достижением указанного технического результата в известном мультиплексоре, содержащем первую шину, предназначенную для передачи данных потока Е1, вторую шину, предназначенную для управления и сигнализации, коммутатор голосовых и цифровых данных, подключенный к первой и второй шинам, коммутатор сигнализации, подключенный к первой и второй шинам, блоки низкоскоростного подключения, подключенные к первой и второй шинам и к АТС, блок подключения линейной стороны, подключенный к первой и второй шинам и к оборудованию первичной скорости Е1, устройство управления, подключенное ко второй шине, согласно заявленной полезной модели первая шина предназначена для передачи данных дуплексного потока Е1, коммутатор голосовых и цифровых данных выполнен на базе блока кадрообразования, на базе блока программируемых кофидеков и блока управления кофидеками, и на базе центрального контроллера, блок кадрообразования подключен к первой и второй шинам, блок программируемых кофидеков подключен к первой шине, а блок управления кофидеками и центральный контроллер - ко второй шине, блок программируемых кофидеков и блок управления кофидеками электрически связаны отдельной шиной между собой, причем блок кадрообразования выполнен с возможностью выработки сигнала кадровой синхронизации для функционирования кофидеков, блок программируемых кофидеков и блок управления кофидеками выполнены с возможностью выборки данных из канальных интервалов входящего потока Е1 и вставки данных в канальные интервалы исходящего потока Е1, а центральный контроллер, блок кадрообразования, блок программируемых кофидеков и блок управления кофидеками выполнены с возможностью перераспределения канальных интервалов в дуплексном потоке Е1, введены первый модуль согласующих устройств и второй модуль согласующих устройств, подключенные по отдельности ко второй шине, и электрически связанные отдельными шинами с блоком программируемых кофидеков, коммутатор сигнализации выполнен на базе блока
кадрообразования и на базе центрального контроллера, причем блок кадрообразования вьшолнен с возможностью выборки/вставки данных сигнализации из/в дуплексного поток(а) Е1, а центральный контроллер выполнен с возможностью передачи данных сигнализации между блоком кадрообразования, первым модулем согласующих устройств и вторым модулем согласующих устройств, блоки низкоскоростного подключения выполнены на базе блока программируемых кофидеков, первого модуля согласующих устройств и второго модуля согласующих устройств, при этом первый и второй модули согласующих устройств снабжены разъемами подключения к АТС, блок подключения линейной стороны выполнен на базе блока кадрообразования и блока согласования, причем блок согласования электрически связан отдельной шиной с блоком кадрообразования и снабжен разъемом для подключения к оборудованию первичной скорости Е1, при этом введены коммутатор синхронизации и внутренний тактовый генератор, коммутатор синхронизации подключен ко второй шине и электрически связан отдельной шиной с блоком кадрообразования, а внутренний тактовый генератор подсоединен к тактовому входу коммутатора синхронизации, устройство управления выполнено на базе центрального контроллера.
Возможны дополнительные варианты выполнения полезной модели, в которых целесообразно, чтобы:
-первый и второй модуль согласующих устройств были выполнены из контроллера сигнализации, аналого-цифрового преобразователя, коммутатора аналоговых линий каналов, блока ключей, блока сопряжения с АТС, причем контроллер сигнализации был подключен ко второй шине, а его выходы подключены отдельными шинами к первому входу коммутатора аналоговых линий каналов и ко входу блока ключей, блок сопряжения с АТС подключен разъемом к АТС, электрически был связан отдельной шиной с блоком программируемых кофидеков, его вход подключен отдельной шиной к выходу блока ключей, а его выход подключен отдельной шиной ко второму входу коммутатора аналоговых линий каналов, выход коммутатора аналоговых линий каналов был подключен ко входу аналого-цифрового преобразователя, выход которого был подключен отдельной шиной ко входу контроллера сигнализации;
-были введены двухпортовое запоминающее устройство (ЗУ) обмена и сменный модуль диагностики и управления, двухпортовое запоминающее устройство обмена было подключено ко второй шине, а сменный модуль диагностики и управления электрически был связан с ним отдельной шиной; В дополнение к предыдущему варианту:
-сменный модуль диагностики и управления может быть выполнен из блока обмена через двухпортовое запоминающее устройство (ЗУ) обмена, контроллера, интерфейса с шиной универсального сервисного оборудования (УСО), соединенных между собой отдельными шинами последовательно, и супервизора питания, при этом блок обмена через двухпортовое запоминающее устройство обмена подключен к двухпортовому запоминающему устройству обмена, а супервизор питания подключен отдельной шиной к контроллеру и интерфейсу с шиной УСО;
-сменный модуль диагностики и управления может быть выполнен из блока обмена через двухпортовое запоминающее устройство (ЗУ) обмена, автономного источника питания, контроллера, супервизора питания, блока индикации автономного сервисного оборудования (АСО) и устройства ввода АСО, при этом блок обмена через двухпортовое запоминающее устройство обмена подключен к двухпортовому запоминающему устройству обмена, супервизор питания соединен отдельными шинами с автономным источником питания и контроллером и подключен отдельными шинами питания ко входам питания блока индикации АСО и устройства ввода АСО, блок индикации АСО и устройство ввода АСО электрически связаны отдельными шинами с контроллером, который электрически связан отдельной шиной с блоком обмена через двухпортовое запоминающее устройство обмена;
-сменный модуль диагностики и управления может быть выполнен из блока обмена через двухпортовое запоминающее устройство обмена, контроллера, адаптера, соединенных между собой отдельными шинами последовательно, из автономного источника питания, супервизора питания, таймера, при этом блок обмена через двухпортовое запоминающее устройство обмена подключен к двухпортовому запоминающему устройству обмена, супервизор питания соединен отдельными шинами с автономным источником питания и контроллером и подключен отдельными шинами питания ко входам питания адаптера и таймера, а таймер электрически связан отдельной шиной с контроллером.
Кроме того, целесообразно, чтобы:
-был введен приемник внешней синхронизации, подключенный ко второму тактовому входу коммутатора синхронизации;
-был введен блок индикации, вход которого был подключен ко второй шине.
Указанные преимущества, а также особенности выполнения заявленной полезной модели поясняются лучшим вариантом ее выполнения со ссылками на прилагаемые функциональные схемы.
Фигура 1 изображает функциональную схему заявленного мультиплексора;
фиг. 2 - функциональную схему первого и второго модуля согласующих устройств, входящих в состав функциональной схемы на фиг. 1;
фиг. 3 - один из вариантов функциональной схемы сменного модуля диагностики и управления на фиг. 1;
фиг. 4, тоже, что фиг. 3, другой вариант;
фиг. 5, тоже, что фиг. 3, другой вариант.
Мультиплексор содержит (фиг. 1) первую шину 1, предназначенную для передачи данных дуплексного потока Е1, и вторую шину 2, предназначенную для управления и сигнализации. Кроме того, он функционально имеет (на фиг. 1 не показаны) коммутатор голосовых и цифровых данных, коммутатор сигнализации, блоки низкоскоростного подключения, блок подключения линейной стороны, устройство управления, подключенное ко второй шине. Коммутатор голосовых и цифровых данных выполнен на базе блока 3 кадрообразования, на базе блока 4 программируемых кофидеков и блока 5 управления кофидеками, и на базе центрального контроллера 6 (фиг. 1). Блок 3 подключен к первой и второй шине 1 и 2, соответственно. Блок 4 подключен к первой шине 1, а блок 5 и центральный контроллер 6 - ко второй шине 2. Блок 4 и блок S электрически связаны отдельной шиной между собой. Блок 3 кадрообразования выполнен с возможностью выработки сигнала кадровой синхронизации для функционирования кофидеков. Блок 4 программируемых кофидеков и блок 5 управления кофидеками выполнены с возможностью выборки данных из канальных интервалов входящего потока Е1 и вставки данных в канальные интервалы исходящего потока Б1. Центральный контроллер б выполнен с возможностью перераспределения канальных интервалов в дуплексном потоке Е1.
Введены первый модуль 7 согласующих устройств и второй модуль 8 согласующих устройств, подключенные по отдельности ко второй шине 2, и электрически связанные отдельными шинами с блоком 4 программируемых кофидеков. Коммутатор сигнализации выполнен на базе блока 3 и на базе центрального контроллера б, причем блок 3 кадрообразования выполнен с возможностью выборки/вставки данных сигнализации из/в дуплексного потока Е1, а центральный контроллер 6 выполнен с возможностью передачи данных сигнализации между блоком 3, первым модулем 7 согласующих устройств и вторым модулем 8 согласующих устройств. Блоки низкоскоростного подключения выполнены на базе блока 4 программируемых кофидеков, первого модуля 7 и второго модуля 8, при этом первый и второй модуль 7 и 8 соответственно, снабжены разъемами подключения к АТС. Блок подключения линейной стороны выполнен на базе блока 3 и блока 9 согласования, причем блок 9 электрически связан отдельной шиной с блоком 3 кадрообразования и снабжен разъемом для подключения к оборудованию первичной скорости Б1. Введены коммутатор 10 синхронизации и внутренний тактовый генератор 11. Коммутатор 10 синхронизации подключен ко второй шине 2 и электрически связан отдельной шиной с блоком 3, а внутренний тактовый генератор 11 подсоединен к тактовому входу коммутатора 10. Устройство управления выполнено непосредственно на базе центрального контроллера 6.
Первый и/или второй модуль 7, 8 согласующих устройств (фиг. 2) могут быть в частности выполнены из контроллера 12 сигнализации, аналого-цифрового преобразователя 13 (АЦП), коммутатора 14 аналоговых линий каналов, блока 15 ключей, блока 16 сопряжения с АТС. Контроллер сигнализации подключен ко второй шине 2, а его выходы подключены отдельными шинами к первому входу коммутатора 14 и ко входу блока 15 ключей. Блок 16 сопряжения с АТС подключен разъемом к АТС, электрически связан отдельной шиной с блоком 4 программируемых кофидеков, его вход подключен отдельной шиной к выходу блока 15 ключей, а его выход подключен отдельной шиной ко второму входу коммутатора 14. Выход коммутатора 14 аналоговых линий каналов подключен ко входу аналого-цифрового преобразователя 13, выход которого подключен отдельной шиной ко входу контроллера 12.
В мультиплексор (фиг. 1) могут быть введены двухпортовое запоминающее устройство 17 обмена и сменный модуль 18 диагностики и управления. Двухпортовое запоминающее устройство 17 подключено ко второй шине, а сменный модуль 18 диагностики и управления электрически связан с ним отдельной шиной.
В зависимости от области применения и конфигурации мультиплексора возможны различные варианты выполнения сменных модулей 18.
Сменный модуль 18 диагностики и управления (фиг. 3) может быть выполнен из блока 19 обмена через двухпортовое запоминающее устройство обмена, контроллера 20, интерфейса 21с шиной УСО, соединенных между собой отдельными шинами последовательно, и супервизора 22 питания. Блок 19 подключен к двухпортовому запоминающему устройству 17 обмена (фиг. 1), а супервизор 22 (фиг. 3) подключен шиной к контроллеру 20 и интерфейсу 21с шиной УСО.
В другом варианте сменный модуль 18 может быть выполнен (фиг. 4) из блока 19 обмена через двухпортовое запоминающее устройство обмена, автономного источника 23 питания, контроллера 20, супервизора 22 питания, блока индикации 24 АСО и устройства 25 ввода АСО. Блок 19 подключен к двухпортовому запоминающему устройству 17 обмена, супервизор 22 питания соединен отдельными шинами с автономным источником 23 питания и контроллером 20 и подключен отдельными шинами питании ко входам питания блока 24 индикации АСО и устройства 25 ввода АСО. Блок 24 и устройство 25 электрически связаны отдельными шинами с контроллером 20, который электрически связан отдельной шиной с блоком 19.
В другом варианте сменный модуль 18 может быть выполнен (фиг. 5) из блока 19, контроллера 20, адаптера 26, соединенных между собой отдельными шинами последовательно, и из автономного источника питания 23, супервизора 22 питания, таймера 27. Блок 19 подключен к двухпортовому запоминающему устройству обмена, супервизор 22 питания соединен отдельными шинами с автономным источником 23 питания и контроллером 20 и подключен отдельными шинами питания ко входам питания адаптера 26 и таймера 27, а таймер 27 электрически связан отдельной шиной с контроллером 20.
Для расширения функциональных возможностей в мультиплексор (фиг. 1) может быть введен драйвер 28 коммуникационного порта, подключенный ко второй шине 2. Может быть также введен приемник 29 внешней синхронизации, подключенный ко второму тактовому входу коммутатора 10 синхронизации. Также может быть введен блок 30 индикации, вход которого подключен ко второй шине 2.
Таким образом, особенностью настоящей полезной модели является распределение функций, выполняемых в ближайшем аналоге различными функциональными блоками, между конкретными специализированными конструктивными блоками с возможностью выполнения ими всех основных функциональных возможностей ближайшего аналога, осуществляемых в заявленной конструкции. При этом оказывается
целесообразным иначе распределить и функции отдельных конструктивных блоков. Сравнение выполняемых функций, осуществляемых блоками известного и заявленного мультиплексоров приведено в таблице.
Блоки мультиплексора Коммутато голосовых цифровых ных Коммута сигнали Блоки низкоскоро с тного Подключения Эти функции выполняет блок Блоки подключения линейподключенным к нему блоком 9 ной стороны Устройство управления
Таблица В заявленном мультиплексоре функции этого узла принципиально разделены, и их части выполняют: 1.Блок кадрообразования 3 (вырабатывает сигналы кадровой синхронизации для работы кофидеков); 2.Блок 4 программируемых кофидеков совместно «с блоком управления кофидеками (осуществляют доступ к канальным интервалам (КИ) потока В1 для выборки содержимого из заданных КИ входящего потока и вставки содержимого в заданные КИ исходящего потока); 3.Центральный контроллер 6(позволяет выполнять перераспределение КИ в потоке Е1 путем перепрограммирования кофидеков); Такое распределение функций по узлам целесообразно в мультиплексорах, работающих с единственным дуплексным потоком (Е1). Функции этого узла мультиплексора также оказалось целесообразным разбить по нескольким блокам: 1.Блок 3 кадрообразования (вставляет/вынимает биты сигнализации в/из поток(а) Б1); 2.Центральный контроллер 6(осуществляет передачу битов сигнализации между блоком 3 кадрообразования и первым и вторым модулями 7 и 8 согласующих устройств. Это также является следствием единственности потока Б1, т.к. в заявленном мультиплексоре с обработкой и передачей битов сигнализации легко справляется многофункциональный центральный контроллер 6, а доступ к этим битам в потоке осуществляет блок кадрообразования 3, поэтому нет необходимости в специализированной схемотехнике для обработки битов сигнализации на логическом уровне. Функции всей совокупности этих блоков в заявленном устройстве выполняют совместно: 1.Блок 4 программируемых кофидеков (30 каналов); 2.Первый и второй модули 7, 8 согласующих устройств (по 15 каналов каждый) . Функций устройства управления в заявленном мультиплексоре существенно перекрываются с функциями мощного центрального контроллера 6, но последний осуществляет также и обработку информации о сигнализации и др., что в мультиплексоре ближайшего аналога возложено на коммутатор сигнализации и другие узлы. Функции устройства управления, связанные с мультиплексированием данных, в заявленном мультиплексоре, сосредоточены в блоке 3 кадрообразования и блоке 4 программируемых кофидеков. 3 кадрообразования вместе с согласования.
Заявленный мультиплексор является гибким, т.к. он дает возможность:
1.изменять состав согласующих устройств (интерфейсов, предназначенных для подключения к АТС) путем простой смены одной или двух печатных плат, включающих первый и второй модуль 7, 8 согласующих устройств. Это дает возможность построить 3 возможные конфигурации: 30 входящих согласующих устройств для подключения к АТС, 30 исходящих согласующих устройств для подключения к АТС, 15 входящих и 15 исходящих согласующих устройств для подключения к АТС;
2.программно распределять канальные интервалы потока Е1 между согласующими устройствами;
3.устанавливать в мультиплексор различные сменные модули 18 диагностики и управления, что позволяет его интегрировать в существующие системы контроля и управления оборудованием с использованием шины УСО (разработка АО «Морион) (фиг. 3), или устанавливать (фиг. 4) в корпус мультиплексора модуль автономного сервисного оборудования (АСО), или подключать мультиплексор к вычислительным сетям для удаленного управления с применением внешнего программного обеспечения (фиг. 5).
Показанные на фигуре 1 штрих-пунктиром блоки не влияют на работоспособность устройства и предназначены для расширения его функциональных возможностей
Шинная структура заявленного мультиплексора (фиг. 1) включает первую шину 1, предназначенную для передачи данных дуплексного потока Е1, и вторую шину 2 управления и сигнализации. Вторая шина 2 предназначена для конфигурирования прибора, оперативной диагностики состояния блоков мультиплексора и быстрых межблоковых обменов информацией. Она является многофункциональной и выполняет следующие основные функции:
обеспечивает централизованное управление и диагностику узлов мультиплексора со стороны центрального контроллера б;
осуществляет передачу битов сигнализации входящего и исходящего потоков Е1 между блоком 3 кадрообразования, центральным контроллером 6 и первым и вторым модулями 7, 8 согласующих устройств; делает возможным обмен со сменными модулями 18 диагностики и управления через двухпортовое запоминающее устройство 17 обмена.
Первая шина является последовательно-параллельной и объединяет блок 3 кадрообразования и блок 4 программируемых кофидеков, обеспечивая передачу между ними дуплексного потока Е1 с полной кадровой синхронизацией от блока 3.
Блок 3 кадрообразования обеспечивает работу мультиплексора с полнодуплексным потоком Е1. Он построен на базе специализированной программируемой СБИС кадрообразования, которая анализирует приходящий поток, отыскивает в его структуре признаки синхронизации и вырабатывает сигналы кадровой (цикловой) и сверхцикловой синхронизации. Импульсы кадровой синхронизации вместе с принимаемым потоком Е1 поступают на первую шину 1. Кадровая синхронизация необходима для работы кофидеков, а сверхцикловая позволяет осуществлять доступ к битам сигнализации. Последние помещаются в регистры блока 3 кадрообразования, доступные на чтение для входящего потока Е1 и на запись для исходящего потока Е1. Внешний доступ к битам сигнализации осуществляет центральный контроллер 6 через шину управления и сигнализации.
Таким образом, блок 3 кадрообразования для входящего цифрового потока Е1 осуществляет следующие функции:
принимает электрический сигнал от блока 9 согласования; осуществляет обработку принимаемого потока Е1; вырабатывает импульсы кадровой и сверхцикловой синхронизации; по импульсам сверхцикловой синхронизации обновляет содержимое регистров сигнализации, которое через вторую шину 2 управления и сигнализации считывается центральным контроллером 6; вырабатывает сигналы аварийной индикации состояния потока в случаях потери принимаемого потока Е1 и(шш) потери синхронизации в принимаемом потоке Е1.
Для исходящего цифрового потока Е1 блок 3 кадрообразования осуществляет следующие функции:
тактирует работу кофидеков, заполняющих отведенные для них канальные интервалы в исходящем потоке, и принимает по первой шине 1 сформированный ими поток Е1 без битов сигнализации и других битов специального назначения;
в соответствующие места потока бэты специального назначения и сигнализации
подает сформированный поток в блок 9 согласования.
Блок 3 кадрообразования под управлением центрального контроллера 6 дает возможность установки и снятия как местного, так и удаленного шлейфа по потоку Е1.
Коммутатор 10 синхронизации делает возможным работу мультиплексора в трех режимах синхронизации:
-синхронизация от принимаемого потока Б1;
-синхронизация от внутреннего тактового генератора 11; внешняя синхронизация от приемника внешней синхронизации 29.
По выбору пользователя сигнал одного из этих источников подается в блок 3 кадрообразования.
Внутренний тактовый генератор 11 позволяет мультиплексору быть источником синхронизации. Такой вид синхронизации может быть выбран с помощью коммутатора 10 синхронизации.
Приемник 29 внешней синхронизации осуществляет электрическое согласование с внешним источником синхронизации и формирует сигнал, пригодный для подачи на вход коммутатора 10 синхронизации. Блок 9 согласования:
обеспечивает соответствие выходного потока Е1 блока 3 кадрообразования рекомендациям ГГО-Т G.703 в части, касающейся электрических параметров и формы сигнала;
преобразует принимаемый электрический сигнал потока Е1 для подачи его в блок 3 кадрообразования;
осуществляет защиту блока 3 кадрообразования от повышенного напряжения ни входных и выходных линиях.
Блок 30 индикации работает под управлением центрального контроллера 6. Он предназначен для визуального отображения состояния каждого из 30 каналов мультиплексора: свободен, занят, заблокирован, неисправен, а также результатов оценки коэффициента ошибок в принимаемом потоке Е1. управляет контролле зированно Осн Осо ами прибора и осуществляет координацию их работы. Центральный является многофункциональным и работает под управлением специалимногозадачного программного обеспечения реального времени. ные функции центрального контроллера 6: диагностика блоков прибора при включении, а также в процессе работы для выявления сбоев (и устранение сбоев, если это возможно сделать путем переконфигурации узла); инициализация узлов мультиплексора при включении или после сбоя; управление коммутатором 10 синхронизации; управление блоком 3 кадрообразования и передача битов канальной сигнализации между ним, первым и вторым модулями 7, 8 согласующих устройств; управление первым и вторым модулями 7,8 согласующих устройств; управление блоком 4 программируемых кофидеков (посредством блока 5 управления кофидеками); управление блоком 30 индикации - установка, и обновление показаний; взаимодействие со сменным модулем 18 диагностики и управления (посредством двухпортового запоминающего устройства 17 обмена); обмен с внешним компьютером, терминалом, модемом или другим подобным оборудованием с помощью драйвера 28 коммуникационного порта; выполнение пользовательских тестов оборудования. ности центрального контроллера 6 заявленного устройства: гибкость (возможность изменения конфигурации и настроек узлов мультиплексора программным путем); применение процессора с большой вычислительной мощностью, значительного объема оперативной памяти и памяти программ, позволяющее радикально расширить возможности диагностики и управления оборудованием;выполнение ряда традиционно реализуемых аппаратно функций переложено на программное обеспечение, что существенно упростило схемотехническую реализацию мультиплексора;
использование энергонезависимой памяти делает простым и оперативным обновление программного обеспечения извне (например, с помощью внешнего компьютера, непосредственно или через модем подключенного к коммуникационному порту);
обеспечение удаленного доступа с использованием Sa-битов потока Е1 (формирование и передача сигнализации о работе локального мультиплексора и прием информации от удаленного оборудования) совместно с блоком 3 кадрообразования;
широкие сервисные возможности и мощные средства внутренней диагностики узлов мультиплексора, облегчающие поиск неисправностей. Драйвер 28 коммуникационного порта, например RS232, предназначен для работы с внешним компьютером, терминалом, модемом или другим подобным оборудованием для осуществления диагностики и управления мультиплексором. Драйвер 28 работает под управлением центрального контроллера 6.
Блок 5 управления кофидеками предназначен для их инициализации и перепрограммирования в процессе работы. При этом происходит закрепление за каждым кофидеком своего канального интервала и настройка режимов работы, в частности, установка закона компрессии звукового сигнала. Кроме того, при необходимости, возможно тестирование кофидека под управлением центрального контроллера 6.
Блок 4 программируемых кофидеков осуществляет выделение в потоке Е1 заданного канального интервала и работу с его содержимым: цифро-аналоговое преобразование для входящего потока Е1 и аналого-цифровое для исходящего потока. В результате на стороне кофидека, предназначенной для подключения первого и второго модуля 7, 8 согласующих устройств, присутствует сформированный аналоговый сигнал тоновой частоты (ТЧ). Блок 4 схемотехнически выполнен для 30 идентичных независимых каналов.
Первый и второй модули 7, 8 согласующих устройств предназначены для подключения мультиплексора к АТС. Они выполняют взаимное преобразование битов сигнализации, получаемых по второй шине 2, и сигналов управления взаимодействием (СУВ) и совместно с центральным контроллером б реализуют алгоритмы работы с АТС. Кроме того, первый и второй модули 7, 8 работают с аналоговыми сигналами тоновой частоты (ТЧ) кофидеков и осуществляют защиту последних от высокого напряжения на линии. рой на ти муль сующ имею В зависимости от направления установления соединения АТС, первый и втомодули 7, 8 подразделяются на типы: модули входящих согласующих устройств (входящее соединение для АТС, к которой подключен данный мультиплексор); модули исходящих согласующих устройств (исходящее соединение для АТС, к которой подключен данный мультиплексор); В зависимости от исполнения, модули согласующих устройств подразделяются пы: городской вариант исполнения; междугородний вариант исполнения. Первый и второй модули 7, 8 схемотехнически выполнены для 15 каналов. В типлексоре возможно применение однотипных и разнотипных модулей соглаих устройств. Первый и второй модули 7, 8 входящих и исходящих согласующих устройств т одинаковую функциональную схему (фиг. 2). В их состав входят: Блок 16 сопряжения с АТС, обеспечивающий соответствие уровней сигналов линий, кофидеков и входа аналого-цифрового преобразователя 13 (АЦП); коммутатор 14 аналоговых линий каналов, предназначенный для подачи на вход АЦП 13 сигнала заданной линии заданного канала в каждый момент времени; АЦП 13, предназначенный для оцифровки значений напряжений на линиях, подключенных на его вход коммутатором 14; контроллер 12 сигнализации, предназначенный для выполнения следующих функций: реализации алгоритма входящего или исходящего соединения, в зависимости от типа согласующего устройства (совместно с центральным контроллером 6); управления коммутатором 14 аналоговых линий каналов; обработки результатов оцифровки сигналов на линиях, кодирования результатов оцифровки сигналов на линиях в биты сигнализации и подготовки последних для выборки центральным контроллером 6; сующи ными ностик мы. муник сервис управлении блоком 15 ключей, формирующим сигналов на линиях, исходя из результатов обработки битов сигнализации, подготовленных центральным контроллером 6; блок 15 ключей, электрически формирующих СУВ на аналоговых линиях;Различие первого и второго модулей 7 и 8 для входящих и исходящих соглах устройств состоит в следующем: отличаются алгоритмы установления соединения, выполняемые контроллером 12; различается схемотехническая реализации блока 15 ключей, что необходимо для осуществления физической поддержки алгоритма; используется различная схемотехника блока сопряжения с АТС. Двухпортовое запоминающее устройство 17 обмена служит для обмена данкомандами между центральным контроллером 6 и сменным модулем 18 диаги и управления, позволяя им работать как две асинхронные автономные систеСменный модуль 18 диагностики и управления является альтернативным комционному порту средством мониторинга мультиплексора. Сменный модуль 18 (фиг. 3) стыка УСО позволяет сопрягать мультиплексор с ным оборудованием АО «Морион. В его состав входят: блок 19 обмена через двухпортовое запоминающее устройство обмена, функцией которого является электрическая развязка модуля УСО от остального мультиплексора при пропадании питания. Это дает возможность получить через шину УСО некоторую информацию даже от прибора, находящегося в нерабочем состоянии; контроллер 20, управляющий работой сменного модуля 18; интерфейс с шиной УСО, в состав которого входят согласующие цепи, осуществляющий электрическое и логическое взаимодействие мультиплексора с шиной УСО; супервизор 22 питания, анализирующий состояние внутренних напряжений питания мультиплексора и информирующий об этом контроллер 20. Супервизор 22 также осуществляет автоматический переход модуля
УСО на питание от шины УСО при пропадании внутренних напряжений питания мультиплексора.
Сменный модуль 18 (фиг. 4) автономной сигнализации АСО позволяет управлять работой мультиплексора со встроенного или выносного устройства ввода и диагностировать состояние прибора, отображая результаты на встроенном индикаторе. В этом случае сменный модуль 18 включает в себя:
блок 19 обмена через двухпортовое запоминающее устройство обмена, имеющий то же назначение, что и у сменного модуля 18 УСО; контроллер 20, управляющий работой сменного модуля 18; супервизор 22 питания, анализирующий состояние внутренних напряжений питания мультиплексора и информирующий об этом контроллер 20. Супервизор 22 также осуществляет автоматический переход на резервное питание при нештатном пропадании внутренних напряжений питания мультиплексора для возможности оповещения об аварии; автономный источник питания 23, служащий для поддержания работоспособности сменного модуля 18 при нештатном пропадании внутренних напряжений питания мультиплексора для возможности оповещения об аварии;
блок 24 индикации АСО, предназначенный для отображения состояния оборудования и результатов тестов;
устройство 25 ввода АСО для возможности управления мультиплексором и запуска пользовательских тестов.
Сменный модуль 18 (фиг. S) Ethernet дает возможность включать мультиплесксор в компьютерные сети мониторинга оборудования, созданные на базе технологии Ethernet с применением специализированного программного обеспечения на удаленных управляющих компьютерах В этом случае сменный модуль 18 Ethernet включает в себя:
блок 19 обмена через двухпортовое запоминающее устройство обмена, имеющий то же назначение, что и у сменного модуля УСО; контроллер 20, управляющий работой сменного модуля 18 Ethernet; таймер 27, хронирующий работу контроллера 20 для обеспечения протоколов обмена через сеть;
супервизор 22 питания, имеющий то же назначение, что и у модуля
автономный источник питания 23, имеющий то же назначение, что и у
модуля АСО;
адаптер 26, предназначенный для работы с пакетами Ethernet и содержащий схемотехнические средства, обеспечивающие прием пакетов из
сети и их передачу в сеть.
Сменный модуль 18 SNMP имеет функциональную схему, аналогичную модулю Ethernet. Отличие от модуля Ethernet состоит в поддержке стандартного протокола SNMP (Simple Network Management Protocol). Это приводит к несколько иным схемотехническим решениям в части, касающейся контроллера и таймера, но не изменяет функциональную схему в целом. Контроллер 20 сменного модуля SNMP имеет память существенно большего объема для хранения необходимой структуры данных и более производительный процессор. К таймеру 27 также предъявляются повышенные требования ввиду необходимости отслеживания значительного количества событий с запоминанием времени их возникновения.
Работа заявленного мультиплексора (фиг. 1) предусматривает несколько штатных режимов, которые могут сменять друг друга в процессе работы мультиплексора:
базовый (основной режим работы);
диагностики и инициализации;
пользовательского тестирования. Базовый режим работы
Работу мультиплексора в базовом режиме работы с прослеживанием в нем путей данных и сигнализации потока Е1 можно описать следующим образом.
Входящий поток Е1 (Рекомендации ГГО-Т G.703, G.704), содержащий данные и биты сигнализации 30 телефонных каналов, поступает через блок 9 согласования на вход блока 3 кадрообразования. Блок 3 анализирует структуру входящего потока и вырабатывает импульсы кадровой (цикловой) и сверхцикловой синхронизации. Импульсы кадровой синхронизации вместе с преобразованным потоком поступают в первую шину 1. Блок 3 выделяет из входящего потока также биты сигнализации и помещает их в регистры, доступные по второй шине 2 управления и сигнализации.
Будучи при инициализации запрограммированными с помощью центрального контроллера 6, кофидеки блока 4 программируемых кофидеков с использованием сигналов кадровой синхронизации осуществляют доступ к содержимому соответствующих канальных интервалов (КИ) входящего потока Е1 на чтение.
Блок 4 осуществляет цифро-аналоговое преобразование информации КИ, аналоговые сигналы тоновой частоты поступают на входы первого и второго модуля 7, 8 согласующих устройств.
Биты сигнализации входящего потока Е1 обрабатываются отдельно: центральный контроллер б считывает их из регистров блока 3 кадрообразования, доступных через вторую шину 2 управления и сигнализации, обрабатывает и записывает в регистры контроллера 12 сигнализации (фиг. 2) первого и второго модулей 7, 8 согласующих устройств, и их дальнейшая обработка происходит в этих модулях Контроллер 12 сигнализации совместно с центральным контроллером 6 осуществляет выполнение алгоритма работы с АТС, к которой подключен мультиплексор. При этом формируются сигналы управления взаимодействием, которые в блоках 16 сопряжения с АТС объединяются с аналоговыми сигналами, обработкой которых занимается блок 4 программируемых кофидеков.
Для исходящего потока Е1 рассмотрим работу мультиплексора (фиг. 1), начиная с первого и второго модуля 7, 8 согласующих устройств. Контроллер 12 сигнализации совместно с центральным контроллером 6 осуществляет выполнение алгоритма работы с АТС и выработку битов сигнализации, исходя из сигналов управления взаимодействием. Последние, в блоке 16 сопряжения с АТС, объединены с аналоговыми сигналами тоновой частоты, обработкой которых занимается блок 4 программируемых кофидеков. Биты сигнализации через вторую шину 2 управления и сигнализации поступают из контроллера 12 сигнализации в центральный контроллер 6, который формирует содержимое регистров блока 3 кадрообразования. Блок 3 вставляет содержимое этих регистров в бтведенные для битов сигнализации места исходящего потока Е1.
Блок 4 осуществляет аналого-цифровое преобразование аналоговых сигналов тоновой частоты, принимаемых с первого и второго модулей 7, 8. Кодовое представление этих сигналов помещается в заданные КИ исходящего потока Е1.
ляется блоком 3 кадрообразования с использованием коммутатора 10 синхронизации для выбора источника синхронизации.
Режим диагностики и инициализации
Мультиплексор входит в этот режим автоматически при включении питания. Блоки, имеющие в своем составе контроллеры (первый и второй модули 7, 8 согласующих устройств и сменный модуль 16 диагностики и управления), при подаче питания осуществляют самотестирование и инициализацию по умолчанию. Одновременно с этим происходит выполнение программы тестирования и инициализации центрального контроллера 6, которая сначала проверяет его работоспособность, а далее, по мере инициализации других блоков мультиплексора, - работоспособность этих блоков. По завершении диагностики может быть осуществлена инициализация блоков в соответствии с системными установками центрального контроллера 6. Результаты диагностики и текущие настройки мультиплексора могут быть выведены по запросу в коммуникационный порт, на сменный модуль 18 диагностики и управления и(или) записаны в энергонезависимую память.
Режим пользовательского тестирования
Этот режим работы является сервисным и может использоваться для проверки работоспособности самого мультиплексора или подключенного к нему оборудования. Мультиплексор может реализовывать такие сервисные функции, как установка локального или удаленного (в случае применения на другом конце потока Е1 совместимого оборудования) шлейфа потока Б1, установка шлейфов (как цифрового, так и аналогового) кофидеками по каждому из 30 каналов индивидуально. Реализация этих сервисных функций осуществляется программно путем перепрограммирования регистров управления блока 3 кадрообразования и блока 4 управляемых кофидеков.
Наиболее успешно заявленный мультиплексор может быть использован в городских и междугородних телефонных сетях и системах удаленного наблюдения и управления объектами.
Источники информации:
1.Патент США № 5,495477, Н 04 Q 11/04, опубл. 27.02.96.
2.Патент США № 5,526,349, Н 04 L 12/40, опубл. 11.06.96.