Унифицированный комплекс внутрикорабельной связи
Изобретение относится к области радиоэлектроники и может быть использовано для организации внутрикорабельной связи. Достигаемым техническим результатом изобретения является расширение функциональных возможностей, повышение его надежности и живучести. Для этого структура комплекса выполнена в виде k-1 связанных колец, где k - число изолированных помещений объекта, в которых установлены интегральные коммутационные центры (ИКЦ), каждый из которых связан со всеми другими центрами волоконно-оптическими линиями связи (ВОЛС), при этом ИКЦ содержат последовательно соединенные: микропроцессор, звуковую карту, блок модемов базовой радиостанции, блок управления модемом и звуковой картой, N блоков управления АУ, N плат абонентских модулей и N плат стыков "Е1", а также накопители информации. 3 ил.
Настоящее изобретение относится к области радиоэлектроники, а именно к технике передачи аналоговой и дискретной информации, и может быть использовано для организации внутрикорабельной связи на кораблях, судах и других объектах.
Известно "Устройство громкоговорящей дуплексной связи" (А.С. СССР №568210, кл. Н 04 М 9/08). Устройство содержит электронный коммутатор, микрофон, громкоговоритель, усилитель передачи и приема, формирователь управляющих импульсов, ФНЧ, модулятор, демодулятор и др. элементы, образующие приемные и передающие тракты.
Известно "Устройство громкоговорящей связи" (А.С. СССР №1125768, кл. Н 04 М 9/08). Устройство содержит коммутаторы, микрофон, громкоговоритель, усилитель и др. элементы и имеет ряд модификаций по емкости и условиям применения.
Недостатком аналогов является существенная зависимость качества передачи информации от длины абонентских линий, большая аппаратурная и кабельная избыточность, а также низкая надежность и живучесть.
Наиболее близкой к заявляемому комплексу по технической сущности является "Система внутрикорабельной связи и трансляции" (патент РФ №2131168, 27.05.99 г., кл.6 Н 04 В 13/00). Система предназначена для организации внутрикорабельной громкоговорящей и телефонной связи, а также для передачи данных.
Эта система является прототипом, рассчитана на использование коммутационных центров, которые последовательно соединены между собой волоконно-оптическими линиями связи (ВОЛС), и к ним подсоединяются коммутаторы и пульты, блоки каютных и отсечных громкоговорителей, блоки трансляции и блоки абонентских линий телефонных аппаратов, ВЦ содержат N приемопередатчиков и абонентских модулей, соединенных с основной и резервными шинами управления и другими информационными шинами, при этом вход коммутаторов и пультов соединен с различными КЦ, а приемопередатчик - с шиной В2.
Такая система не обеспечивает интеграцию всех служб корабля в силу специфичности принятых схемно-технических решений и имеет весьма ограниченную абонентскую емкость, низкую надежность и живучесть.
Целью изобретения является расширение функциональных возможностей комплекса, повышение его надежности и живучести.
Поставленная цель достигается тем, что структура комплекса выполнена в виде К-1 связанных колец, где К - число изолированных помещений корабля, в которых установлены интегральные коммутационные центры (ИКЦ), каждый из которых связан со всеми другими центрами ВОЛС, при этом ИКЦ содержат последовательно соединенные микропроцессор, звуковую карту, блок модемов базовой радиостанции, блок управления модемом и звуковой картой, N блоков управления АУ, N плат абонентского комплекта и N плат стыков "Е1", а также накопители информации, причем блоки управления АУ и блок управления модемом и звуковой картой параллельно соединены с микроконтроллером АУ, платы абонентского комплекта параллельно соединены с основной и запасной абонентской линией коммутатора электроакустических приборов и линий АУ, причем платы стыков имеют N выходов типа "Е1", плата звуковой карты соединена с источником художественного вещания, блок модемов базовой радиостанции имеет N входов типа ЕВМ, а микропроцессор - два стыка Ethernet, два порта RS-232 и интерфейс - VSB, при этом коммутатор электроакустических приборов и линий АУ соединен с линией трансляции и имеет входы и выходы для электроакустических преобразователей (микрофонов, телефонов, динамиков и др.)
Блок-схема унифицированного комплекса внутрикорабельной связи приведена на фиг.1. Она содержит: интегральные коммутационные центры (ИКЦ), каждый из которых связан со всеми другими центрами ВОЛС 2. К каждому ИКЦ 1 подключены абонентские устройства 3, а к абонентским устройствам 3 подключены электроакустические преобразователи (не показаны).
Структурная схема ИКЦ 1 приведена на фиг.2. Она содержит: процессор 4, звуковую карту 5, блок модемов базовой радиостанции 6, блок управления модемом и звуковой картой 7, блоки управления абонентским устройством 8, платы абонентских комплектов 9, платы стыков типа "К1" 10 и накопители информации 11.
ИКЦ 1 предназначены для обеспечения всех видов связи, команд и трансляции. Число ИКЦ 1, определяется классом корабля, выбранной схемой системы ВКС, требованиями живучести и надежности.
ВОЛС 2 служат для передачи данных между ИКЦ 1, связывая их между собой, образуя кольца.
Абонентские устройства (АУ) 3 обеспечивают прямую громкоговорящую связь, автоматическую телефонную связь, трансляцию, передачу данных и видеоинформации.
Процессор 4 используется в целях организации вычислительного процесса, для передачи по ВОЛС данных и видеоинформации. Тип процессора М1С 3377 Д/М. М1С-3031/14-12Р (промышленный компьютер).
Звуковая карта 5 служит для трансляции командной информации. Тип процессора MIPMC - 7440-000.
Блок модемов базовой радиостанции 6 служит для организации радиотелефонной связи внутри корабля.
Блок управления модемом и звуковой картой 7 служит для управления потоками информации и режимами работы.
Блоки управления абонентских устройств 8 служат в целях управления АУ и сбора информации от датчиков. Тип процессора (S108), 8 каналов RS - 232/422, по стыку RS - 422/485, скорость работы до 12 Мбит/с.
Платы абонентских комплектов 9 служат в целях преобразования аналоговой информации в цифровую (AG-2000С). До 24 аналоговых телефонных интерфейса с функциями контроля вызова и коммутации.
Платы стыков "Е1" 10 используются в целях передачи речевой информации, громкоговорящей связи и данных по "Е1", данных и видеоинформации по локальной вычислительной сети. (CG 6100С). До 16 каналов Е1 на плате имеет два стыка 10/100 Base - Т Ethernet.
Накопитель информации 11 используется в целях хранения программного обеспечения, а также в целях загрузки программного обеспечения и организации художественного вещания. Наименование накопителей НДД 2,5; FДД; СДROM ДRIVE (для ИХВ).
На фиг.3 приведена структурная схема абонентского устройства, она включает в себя: 12 - коммутатор электроакустических приборов и линий, который обеспечивает управление подключением электроакустических устройств (микрофоны, гарнитуры, громкоговоритель и т.д.), которые являются активными в текущей рабочей конфигурации АУ, а также обеспечивает программно управляемое от ИКЦ 1 переключение статуса АЛ (основная, резервная).
13 - микроконтроллер обеспечивает реализацию функций визуального контроля и управления режимами двухсторонней связи, циркулярного вызова и конференц-связи.
14 - дисплей используется для: получения справочной информации, индикации номера абонента телефонной связи, от которого поступает вызов, индикации используемых для передачи микрофонов и гарнитур и др.
15 - номеронабиратель используется при работе с АУ в режиме установления двухсторонней телефонной связи с набором полного телефонного номера вызываемого абонента.
16 - кнопки прямого вызова используются для выбора абонента в процессе установления двухсторонней телефонной связи между абонентами, оснащенными АУ.
АУ подключено к ИКЦ 1 двухпроводной абонентской линией, по которой обеспечивается прием и передача речевой информации во всех режимах работы и линии управления со стыком RS-485, по которому осуществляется обмен сигналами управления и взаимодействие между АУ и ИКЦ 1.
Основу блок-схемы, приведенной на фиг.1, составляет подсистема транспортных коммуникаций, реализованная средствами ИКЦ 1 и линий связи между ними. На ее базе (используя ее ресурс) функционируют пять подсистем, обеспечивающих услуги абонентам и работу другим подсистемам комплекса:
- подсистема громкоговорящей связи (ГГС);
- подсистема телефонной связи;
- подсистема трансляции;
- подсистема передачи данных;
- подсистема сопряжения с внешними АТС.
Функциональная структура комплекса включает и подсистемы электропитания и технической эксплуатации как подсистемы, обеспечивающие ее работу (не показаны).
Работа унифицированного комплекса внутрикорабельной связи осуществляется следующим образом.
Внутрикорабельная сеть связи представляет собой распределенную сеть коммутации цифровых каналов связи с пропускной способностью 64 Кбит/с каждый. В качестве коммутационной аппаратуры используются размещаемые по отсекам корабля ИКЦ 1. Связность между ними организуется на основе импульсно-кодовой модуляции каналов первичного тракта "Е1" с групповой скоростью 2048 кбит/с. В ИКЦ1 включается пользовательская аппаратура, которая в УК ВКС представлена в основном АУ и телефонными аппаратами (ТА).
По информации, задаваемой с АУ, в сети ВКС обеспечиваются следующие виды ВКС:
- двухсторонняя телефонная связь;
- прямой вызов между АУ постов корабля в режиме ГГС;
- циркулярный вызов (избирательный и общий в рамках определенной иерархической группы) в режиме ГГС;
- групповая дуплексная конференц-связь и др.
При образовании тракта связи определенного вида с ТА и АУ инициатора этой связи передается следующая информация:
- признак вида связи;
- категория пользователя;
- номер вызываемого абонента;
- собственный номер вызывающего абонента (он определяется в ИКЦ 1 путем идентификации линии включения ТА и АУ в ИКЦ1).
В случае инициации соединения от ТА признак вида соединения и его категория в ИКЦ1 определяются по соответствию абонентской линии телефонному аппарату. Указанный состав информации на участке АУ-ИКЦ1 передается в режимам интерфейса RS-485.
На основе принятой информации программное обеспечение ИКЦ1 реализует процессы (алгоритмы) сигнального обмена между ИКЦ1, осуществляется выбор оптимального пути установления соединения (т.е. коммутацию тракта по мере положительного использования заключительных фаз соединения (т.е. проверки созданного тракта на целостность и ответа вызова абонента).
Сигнальный обмен между ИКЦ1 производится путем передачи по выделенному в тракте Е1 каналу сигнализации (16-му каналу) комбинаций кода "3 из 8" в соответствии с принятым алгоритмом.
Система канальной сигнализации сети ВКС обеспечивает установление всех видов ВКС, а также оповещение ИКЦ1 о состоянии включенных в каждый из них групповых трактов Е1, что является основой динамического управления маршрутизацией соединений в сети.
На основе информации динамического управления программы ИНЦ1 обеспечивается автоматический обход поврежденных участков сети и устанавливается связь через работоспособные ИКЦ1 и соединительные линии 2 между ними.
Формат установления соединений (ФУС) по существу представляет собой начальное адресное сообщение, которое используется при образовании трактов всех видов связи.
Вид связи, который должен быть реализован в сети на основе информации ФУС, определяется типом сигнала занятия. Для сети ВКС ФУС, состоит из 9-ти байт сигнализации в коде "3 из 8" в следующем виде:
| Кс | А | В | XI | Х2 | А | В | X1 | Х2 |
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 |
Значение байт ФУС следующее:
Кс - категория приоритета соединения, определяемая по присвоенной категории АУ, инициирующей соединение. Число категорий приоритета абонентов в ВИС по предварительным оценкам не превышает трех;
АВХ1Х2 - в байтах 2...5 - четырехзначный номер вызываемого абонента;
АВХ1Х2 - в байтах 6...9 - четырехзначный номер вызываемого абонента.
Сигнальные байты ФУС передаются от одного ИКЦ1 к другому по выделенному каналу сигнализации способом безынтервального пакета. При безынтервальном способе передачи две одинаковые рядом следующие комбинации формата могут слиться в один сигнал. Для избежания этого при передаче сигналов следующая одинаковая комбинация подменяется на сигнал "ПОВТОР" (сигнал СУ 11). На приемном конце производится обратная замена сигналов.
Повышение надежности передаваемой сигнальной информации обеспечивается путем применения алгоритмических процедур подтверждения каждого сигнала (пакета) прямого направления соответствующим сигналом обратного направления.
Блок-схема УК ВКС учитывает и обеспечивает следующие требования:
- ни один из обрывов линий связи не приводит к потере связности ВКС к обрыву любого из АУ;
- выход из строя любого из ИКЦ1 не приводит к потере связности структуры ВКС и обрыву любого из АУ;
- выход из строя ИКЦ1 и линий связи по одному из бортов корабля не приводит к потере связности и обрыву неповрежденных АУ;
- выход из строя двух линий связи, расположенных по двум бортам (не находящихся в одном помещении), не приводит к нарушению связности системы ВКС.
Интеграция УК ВКС заключается в переходе от использования многочисленных прямых связей между АУ по принципу "кнопка-связь" к полнодоступной высоконадежной коммутируемой системе, обеспечивающей заданные характеристики автоматического соединения. Совместное использование всеми подсистемами комплекса ресурса подсистемы транспортных коммуникаций, построенной на основе ИКЦ1 и линий связи в виде К-1 связанных колец, решают задачи оптимизации величин их пропускной способности. Выход из строя любого из ИКЦ1 или любой из линий, связывающих ИКЦ1, не нарушает связности структуры при подключении АУ к двум ИКЦ1, нарушение структуры не приведет к потере каких-либо связей между абонентами.
Использование заявляемого комплекса ВКС позволяет расширить функциональные возможности аппаратуры за счет дополнительного обеспечения радиосвязи внутри корабля с использованием радиотелефонов, передачи видеоинформации, передачи данных и также обеспечить эффективность использования транспортной сети, объединяющей все подсистемы внутрикорабельной связи, при этом значительно повысить надежность и живучесь комплекса ВКС.
Унифицированный комплекс внутрикорабельной связи, содержащий в своем составе интегральные коммутационные центры (ИКЦ), последовательно соединенные между собой волоконно-оптическими линиями связи, к которым подсоединены абонентские устройства (АУ), отличающийся тем, что структура комплекса выполнена в виде k-I связанных колец, где k - число изолированных помещений объекта, в которых установлены ИКЦ, каждый из которых связан со всеми другими центрами посредством волоконно-оптических линий связи, к которым подсоединены АУ по двухпроводным абонентским линиям связи, при этом ИКЦ содержат последовательно соединенные микропроцессор, звуковую карту, блок модемов базовой радиостанции, блок управления модемом и звуковой картой, N блоков управления АУ, N плат абонентских модулей и N плат стыков Е1, соединенных приемо-передающей линией с накопителем информации, при этом АУ содержат коммутатор электроакустических приборов и линий, микроконтроллер, а также кнопки прямого вызова, дисплей и номеронабиратель, которые параллельно соединены с микроконтроллером, причем блоки управления АУ и блок управления модемом и звуковой картой соединены с микроконтроллером АУ по стыку RS-485, а платы абонентского модуля по двухпроводной абонентской линии соединены с основной и запасной абонентскими линиями коммутатора электроакустических приборов и линий АУ, при этом платы стыков имеют четыре выхода типа Е1, плата звуковой карты соединена с источником широковещательных передач, а блок модемов базовой радиостанции имеет N выходов типа FSM, микропроцессор имеет два стыка типа Ethernet, два порта RS-232 и интерфейс VSB, причем коммутатор электроакустических приборов и линий АУ соединен с линией трансляции и имеет входы и выходы для электроакустических преобразователей.
