СИНХРОННЫЙ МУЛЬТИПЛЕКСОР С ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКИМ ИНТЕРФЕЙСОМ ДЛЯ УСТРОЙСТВ СЕТЕВОГО СТЫКА ЦИФРОВЫХ АТС И АБОНЕНТСКИХ ЦИФРОВЫХ КОНЦЕНТРАТОРОВ

Предлагаемая полезная модель относится к телекоммуникационным технологиям и, в частности, к цифровым АТС, абонентским цифровым концентраторам и к их устройствам сетевого стыка (УСС).
На ее основе предлагается усовершенствовать оборудование сетевого стыка цифровых АТС и абонентских цифровых концентраторов (АЦК), например, системы АТСЦ-90 или другой подобной, таким образом, чтобы на базе усовершенствованного с ее помощью оборудования стало возможным передавать через устройства сетевого стыка АТС и АЦК группу первичных потоков по одной высокоскоростной волоконно-оптической линии.
В качестве прототипа выбрано оборудование временного группообразования с синхронным сопряжением цифровых потоков, описанное в книге: Цифровые системы передачи информации. Левин Н.С., Плоткин М.А., М.: Радио и связь, 1982. - 216 с., ил., на с.87. Данное устройство содержит распределитель передачи, распределитель приема, опознаватель группового синхросигнала, фазирующее устройство, приемник станционного синхросигнала, умножитель частоты, выделитель тактовой частоты, кодер и декодер CMI-кода. Передающая и приемная части устройства-прототипа содержат также синхронизированное с тактовой частотой объединяемых потоков генераторное оборудование. В передающей части устройства-прототипа в групповой высокоскоростной сигнал посредством передатчика синхросигнала вводится цикловой синхросигнал, необходимый для фазирования генераторного оборудования и управляемого им канального распределителя приемной части, причем, в приемной части обработка синхросигнала (поиск фазы цикла) и формирование фазирующего импульса производятся в приемник синхросигнала.
Известное устройство имеет электрический линейный тракт и работает по электрическим кабельным линиям, чаще всего, с использованием биполярного линейного кода, а также требует наличия в передающей части специального передатчика синхросигнала, что не позволяет строить на основе этого оборудования протяженные кольцевые и другие оптические сети доступа. Кроме этого, известное устройство не имеет средств для замыкания линейного тракта «на себя», что необходимо для тестирования оборудования и для мониторинга аварийных состояний.
Целью данной полезной модели является расширение функциональных возможностей синхронного мультиплексора, а именно: создание такого синхронного мультиплексора, который использовал бы для циклового фазирования приемного распределителя свойство синхронных станционных цифровых потоков - синфазное расположение в них нулевых канальных интервалов, а также использовал бы синхронокомбинации, вводимые оборудованием АТС и АЦК в нулевые канальные интервалы этих потоков в циклах, содержащих синхросигнал, и не требовал бы наличия в передающей части специального передатчика синхросигнала, посредством которого в групповой сигнал вводится дополнительная синхрокомбинация. Кроме этого, создаваемый синхронный мультиплексор должен иметь возможность передачи формируемого с его помощью высокоскоростного группового линейного сигнала на большие расстояния по оптической линии. Последнее должно обеспечить возможность применения предлагаемой полезной модели в устройствах сетевых стыков цифровых АТС и АЦК, позволяющих строить на основе этого оборудования протяженные кольцевые и другие оптические сети доступа, что особенно важно при телефонизации малонаселенных сельских районов и пригородных территорий. Кроме этого, создаваемый мультиплексор должен обеспечивать замыкание линейного тракта «на себя», что необходимо для тестирования оборудования, а также он должен обеспечивать мониторинг аварийных состояний.
Для достижения поставленной цели предлагается использовать синхронный мультиплексор, дополненный оборудованием оптического интерфейса. При этом синхронный мультиплексор должен быть синхронизирован от тактового генератора АТС или АЦК. Кроме этого, предлагаемый мультиплексор должен иметь в своем составе коммутатор обхода, позволяющий замыкать мультиплексор «на себя» в обход оптического тракта, что необходимо при настройке и тестировании оборудования, и не должен иметь в своем составе передатчика синхросигнала.
Предлагается синхронный мультиплексор, включающий распределитель передачи, распределитель приема, опознаватель группового синхросигнала, фазирующее устройство, приемник станционного синхросигнала, умножитель частоты, выделитель тактовой частоты, кодер и декодер CMI-кода, причем распределитель передачи с одной стороны имеет интерфейс в сторону коммутационного оборудования, а с другой стороны он связан с кодером CMI-кода, умножителем частоты, и приемником станционного синхросигнала, который также связан с умножителем частоты и имеет интерфейс синхросигналов «8МИ, «8К», а также входной интерфейс «8МО», «8КО», «8МИ», «8КЛ», TCS в сторону
коммутационного оборудования, при этом кодер CMI-кода связан с умножителем частоты, а распределитель приема, имеющий интерфейс в сторону коммутационного оборудования, связан с декодером CMI-кода и выделителем тактовой частоты, фазирующим устройством, опознавателем группового синхросигнала, имеющим выход фазирующего сигнала в сторону коммутационного оборудования, а опознаватель группового синхросигнала и фазирующее устройство также связаны друг с другом,
дополнить оптическим передатчиком, оптическим приемником, коммутатором обхода, схемой блокировки, аварийным сигнализатором и формирователем аварийного сигнала приема, причем, оптический передатчик, как и оптический приемник должны иметь оптические интерфейсы в сторону линии, оптический передатчик, имеющий контрольный сигнал «РЛ», должен быть связан с коммутатором обхода, единичными светодиодными индикаторами аварийных состояний «С», «L», «CL» и аварийным сигнализатором, имеющим интерфейс аварийных сигналов «TAL», «RAL», «TRAL» в сторону коммутационного оборудования, и связанным с формирователем аварийного сигнала приема, оснащенным единичным светодиодным индикатором аварии приема «R», также связанным со схемой блокировки, кроме этого, аварийный сигнализатор должен быть связан с фазирующим устройством, имеющим индикатор аварийного сигнала «Р» и приемником синхросигнала, а оптический приемник должен быть связан со схемой блокировки и формирователем аварийного сигнала приема, а схема блокировки также должна быть связана с коммутатором обхода, имеющим связи с декодером CMI-кода и выделителем тактовой частоты, кроме этого, коммутатор обхода имеет управляющий вход «ШЛ» и должен быть связан с единичным индикатором состояния шлейфа «0».
На основе предлагаемого синхронного мультиплексора могут быть реализованы УСС цифровых АТС и АЦК, позволяющие передавать групповой высокоскоростной цифровой поток по одномодовым и многомодовым оптическим линиям на большие расстояния. Это, в свою очередь, позволит строить на базе АТС и АЦК, оснащенных такими УСС, оптические сети доступа различной топологической структуры (кольцевой, звездообразной, древовидной и других) и позволит телефонизировать с их помощью большие территории в сельских и пригородных районах.
Благодаря синфазному (одновременному) появлению в передаваемых станционных потоках синхрокомбинаций в циклах, содержащих синхросигнал, и появлению в результате этого в групповом высокоскоростном сигнале синхрогрупп
большой длины, выполняющих функцию синхрокомбинаций для фазирования приемного распределителя предлагаемого синхронного мультиплексора, появляется возможность упростить структуру этого мультиплексора, исключив из нее передатчик синхросигнала, предусмотренный в устройстве-прототипе для формирования и введения в групповой поток для аналогичной цели специальных синхрокомбинаций.
Наличие коммутатора обхода и возможности замыкания предлагаемого мультиплексора «на себя» в обход оптического линейного тракта позволит упростить его настройку, локализацию неисправностей при техническом обслуживании этого мультиплексора и его ремонте.
Наличие в составе предлагаемого мультиплексора оборудования, позволяющего осуществлять мониторинг аварийных состояний сигналов, передаваемых в систему технического обслуживания АТС и АЦК, обеспечивающую локализацию неисправностей, ведение автоматизированной аварийной базы, выдачу распечаток об авариях, извещение персонала, должно существенно упростить локализацию и устранение аварий в оптических сетях доступа, построенных на основе УСС АТС и АЦК, оснащенных таким мультиплексором.
На фиг.1 приведена структура одного из вариантов построения синхронного мультиплексора с волоконно-оптическим интерфейсом для устройств сетевого стыка цифровых АТС и АЦК, где:
1 - распределитель передачи;
2 - приемник станционного синхросигнала;
3 - оптический приемник;
4 - декодер CMI-кода;
5 - выделитель тактовой частоты;
6 - кодер CMI-кода;
7 - умножитель частоты;
8 - фазирующее устройство;
9 - коммутатор обхода;
10 - схема блокировки;
11 - распределитель приема;
12 - оптический передатчик;
13 - аварийный сигнализатор;
14 - формирователь аварийного сигнала приема;
15 - опознаватель группового синхросигнала.
Назначение этих компонентов следующее:
- распределитель передачи 1 (РП) предназначен для преобразования 16-ти синхронных первичных потоков, поступающих от оборудования УСС, в единый высоко-скоростной цифровой поток со скоростью передачи 32768 кбит/с. Он принимает объединяемые первичные потоки DT1-DT16, записывает их в параллельный регистр тактовым сигналом 2048 кГц. С выходов регистра эти сигналы посредством селектора-мультиплексора данных, управляемого синхронным счетчиком, сдвигаемым тактовым сигналом с частотой 32768 кГц, выдаются в виде высокоскоростной последовательности в NRZ-коде на выход;
- приемник станционного синхросигнала 2 (ПСС) предназначен для приема от оборудования синхронизации АТС и АЦК станционных синхросигналов, их преобразования в тактовые сигналы 8М (8 МГц), 8К (8 кГц), 2048 кГц, необходимые для синхронизации передающего распределителя мультиплексора и для синхронизации других устройств УСС. При пропадании или искажении станционных тактовых сигналов, ПСС формирует аварийный сигнал «авария тактовой системы» («Авар.ТС»), для повышения надежности тактовой системы применяются две пары станционных тактовых сигналов 8М0, 8К0 и 8М1, 8К1, переключаемые под действием станционного сигнала TCS, все эти сигналы парафазные и передаются по двухпроводным линиям - проводам А и В;
- оптический приемник 3 (Опр), предназначен для приема оптического сигнала из линии, его преобразования в электрический сигнал высокоскоростного потока, кодированный CMI-кода, а также для формирования аварийного сигнала при снижении уровня принимаемого сигнала ниже установленного порога;
- декодер CMI-кода 4 предназначен для преобразования высокоскоростного линейного сигнала, кодированного CMI-кодом, поступающего с выхода оптического приемника 3, в сигнал, кодированный NRZ-кодом;
- выделитель тактовой частоты 5 (ВТЧ) предназначен для выделения приемного тактового синхросигнала с частотой 32768 кГц из высокоскоростного линейного сигнала, кодированного кодом CMI;
- кодер CMI-кода 6 предназначен для кодирования высокоскоростного сигнала, поступающего с выхода РП1 в коде NRZ, линейным CMI-кодом с повышенным числом чередований нулей и единиц, используемым для передачи сигнала по оптической линии;
- умножитель частоты 7 предназначен для умножения частоты станционного тактового сигнала 8,192 МГц на 4 и для формирования тактовой частоты 32768 кГц;
- фазирующее устройство 8 (ФУ) предназначено для реализации процесса фазирования приемного распределителя 11, а также для формирования аварийного сигнала «Р» (фаза) при срыве циклового фазирования;
- коммутатор обхода 9 предназначен для замыкания мультиплексора «на себя» в обход оптического тракта под действием управляющего сигнала «ШЛ» (шлейф);
- схема блокировки 10 (СБ) предназначена для блокировки шумового сигнала, поступающего с выхода Опр3 при снижении уровня приема или при отсутствии полезного сигнала на входе приемника 3;
прм
- распределитель приема 11 (РП) предназначен для разделения группового потока 32768 кбит/ч, принятого из оптической линии, на 16 первичных потоков 2048 кбит/с - сигналы DR1÷DR16, сопровождаемые тактовым сигналом Т;
- оптический передатчик 12 (ОП) предназначен для преобразования электрического сигнала высокоскоростного потока 32768 кбит/с в оптический сигнал, ввода оптического сигнала в оптоволоконный световод оптической линии, обеспечения необходимых электрических и тепловых режимов работы полупроводникового лазерного излучателя, формирования аварийных сигналов превышения тока накачки лазерного излучателя и пропадания оптической мощности, а также постоянного напряжения, пропорционального остаточному ресурсу лазерного излучателя;
- аварийный сигнализатор 13 (ФАС) предназначен для формирования аварийных сигналов тактовой системы «TAL», приемного тракта «RAL», передающего тракта «TAL», и для выдачи этих сигналов в оборудование технического обслуживания АЦК и АТС;
- формирователь аварийного сигнала приема 14 (ФАСП) предназначен для обработки высокочастотной импульсной последовательности,
сопровождающей безаварийную работу ОПр, и для формирования аварийного сигнала приема при ее пропадании, соответствующем аварийному состоянию приемного тракта (снижению уровня приема или пропаданию сигнала, обусловленному обрывом оптической линии или другими причинами);
- опознаватель группового синхросигнала 15 (ОГС) предназначен для опознавания цикловой синхрокомбинации в групповом линейном сигнале и формирования короткого импульса при опознавании этого сигнала на заданной позиции.
Основные преимущества предлагаемого синхронного мультиплексора с волоконно-оптическим интерфейсом.
- Возможность работы по одномодовым и многомодовым волоконно-оптическим линиям связи на большие расстояния (до 60 80 км) без промежуточных регенераторов является преимуществом предлагаемого мультиплексора, по отношению к прототипу, работавшему лишь по электрическим кабельным линиям.
- Упрощение системы цикловой синхронизации, отсутствие передатчика синхросигнала, предусмотренного в прототипе, не приводящее к ухудшению качества работы предлагаемого мультиплексора.
- Возможность дистанционного мониторинга аварийных состояний мультиплексора является преимуществом, позволяющим существенно упростить локализацию повреждений удаленных мультиплексоров, благодаря их включению в централизованную систему технического обслуживания АТС и АЦК, и выводу сообщений об авариях на единый терминал технического обслуживания.
- Облегчение настройки и технического обслуживания мультиплексора за счет возможности замыкания «на себя» в обход оптического тракта также является преимуществом предлагаемого мультиплексора.
Реализация узлов синхронного мультиплексора с волоконно-оптическим интерфейсом.
Все узлы мультиплексора разработаны в ФГУП ЛОНИИС. Большинство высокоскоростных узлов реализовано на микросхемах средней степени интеграции серий K1533 (74ALS), K1554 (AC). Умножитель частоты 7 и ВТЧ 5 используют в
качестве элемента частотной селекции монолитный кварцевый фильтр на 32768 кГц, производства ОАО «Морион» г.Санкт-Петербург. Блок мультиплексора имеет двухплатную книжную (раскрывающуюся) конструкцию. На одной плате размещены элементы передающей части, на другой - приемной части. Обе печатные платы - четырехслойные, соединены между собой гибким шлейфом. Оптический передатчик, умножитель частоты, ВТЧ выполнены на малогабаритных двухслойных платах - мезонинах. В передатчике используется схема стабилизации оптической мощности с обратной связью по свету, а также схема стабилизации температуры кристалла полупроводникового лазерного излучателя. В качестве излучателя применен отечественный передающий модуль ПОМ-14. Может также применяться модуль ПОМ-561, который не требует стабилизации температурного режима.
Приемник оптический 3 выполнен на основе отечественного трансимпедансного приемного оптического модуля ПРОМ364 с многомодовым пигтейлом. Усилитель приема реализован на транзисторах КТ3144А, КТ316БМ. В качестве первой решающей схемы приемника, а также сигнализатора снижения уровня оптической мощности применены быстродействующие компараторы AD8561AN фирмы Analog Divise (США). Вся схема приемника помещена в специальный фрезированный секционированный экран из магний-алюминиевого сплава с электропроводящим покрытием, что обеспечивает надежную защиту от электромагнитных помех и низкий коэффициент ошибок в оптическом тракте при большом перекрываемом затухании.
На лицевой панели блока мультиплексора размещены оптические розетки FC-РС «Т» и «R» (см. фиг.1). Также на лицевой панели размещены: гнездо для измерения остаточного ресурса лазерного излучателя «РЛ», аварийные и другие светодиодные одиночные индикаторы:
«С» - включение холодильника;
«L» - отсутствие лазерного излучателя;
«CL» - превышение тока накачки лазера;
«R» - авария приемного тракта;
«Р» - авария циклового фазирования;
«О» - включение обхода.
Блок мультиплексора устанавливается в стандартную кассету конструктива АТСЦ-90.