Цифровая система связи

(ЦБ) хниГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(СВ) и Джеффри Нейл Дененберг(56) Патент США Ф 3974343,кл. Н 04 В 7/00, 1974 .Патент США М 3860761,кл. Н 04 В 7/00, 1975. 4) ЦИФРОВАЯ СИСТЕМА СВЯЗИ 7) Изобретение относится к ке связи. Цель изобретени. лие влияния взаимных помех. Цифровая система связи содержит И терминальных селективных блоков (ТСБ) 1, каждый .иэ которых состоит из первой и второй групп процессоров 4 и 5 и коммутационного блока доступа (КБД) 6, а также коммутатор 2, выполненный в виде группы переключателей 3. Работа данной системы связи, являющейся синхронной по скорости и асинхронной по фазе, . осуществляется в коммутаторе 2 и в КБД 6 посредством множества многа- портных коммутационных элементов. Поры таких элементов действуют и как входы, и как выходы в зависимости от применения одностороннего, двустороннего и многостороннего коммутатора в сети, В коммутаторе 2 каждый порт содержит собственную логику управления приемом и передачей. 3 ил.Изобретение относится к цифровым связным и компьютерным системам с распределенным управлением, к цифровым коммутационным сетям и телефонным станциям и предназначено для получения расширенной пропускной способности абонентских линий и магистралей при использовании для оплаты эа дальнюю связь, для каскадного соеди кения, для сельской и местной связи для объединения и расширения сети, а также к многопроцессорным или многокомпьютерным системам связи, в которых определенное количество функций по обработке информации или других терминальных обрабатывающих функций обеспечивается одной группой процессоров или компьютеров, в то время как другие обрабатывающие функции, 20 связанные с различными и обширными группами терминалов, обеспечиваются независимо второй объединенной группой процессоров, связь и обмен ин, формацией между двумя группами про цессоров или компьютеров обеспечивается по общим каналам связи посредством цифровой коммутационной сети, и, кроме того, к многопортным коммутационным элементам, порты которых действуют и как входы, и как вьпсоды, взависимости от требований к применению сети для обеспечения одностороннего, двустороннего и многостороннегокоммутатора в сети. 35Цель изобретения - снижение. влияния взаимных помех.На фиг. 1 дана стуктурная электрическая схема предлагаемой системы; нафиг. 2 - модульное исполнение коммутатора; на фиг. 3 - схема коммутационного блока доступа.Цифровая система связи содержит Ктерминальных селективных блоков 1,коммутатор 2, выполненный в виде груп" 45пы переключателей 3, первую 4 и вторую5 группы процессоров, коммутационныйблок 6 доступа, входной блок 7 синхронизации, буферный регистр 8, блок 9управления приемов, блок 10 памяти управления приемом, блок 11 канальнойпамяти, блок 12 поиска отказа от приема, формирователь 13 сигнала,. отка. за, выходной регистр 14, линию 15 передачи, блок 16 отказа от приема блок17 управления передачей,.мультиплексную шину 18, блок 19 памяти каналов,блок 20 выбора свободного канала, декодер 21, блок 22 памяти данных, блок 23 синхронизации передачи, блок 24 поиска свободного канала и блок 25 памяти управления передачей.Цифровая система связи работает следующим образом.Кажцая из линий 15, показанньпс для блоков 1, является двунаправленной в том смысле, что содержит два однонаправленных тракта передачи, причем на каждое направление потока данных выделяется один тракт. Каждый однонаправленный тракт передачи несет в себе тридцать два мультиплексных тракта цифровой информации с временным разделением в последовательном формате передачи двоичного кода. В каждом кадре формата мультиплексногб разделения во времени содержатся тридцать два канала причем каждый канал содержит 16 бит информации при скорости передачи 4096 Мбит/с. Такая скорость передачи тактируется по всей системе, поэтому систему можно характеризовать как синхронную по скорости.Система является асинхронной по фазе, так что при приеме кадра битаинформации различными портами одино%ного коммутатора 2 синхронизация по фазе не требуется, Такая синхронная по скорости и асинхронная по фазе система осуществляется в коммутаторе 2 и в коммутационном блоке доступа 6 посредством множества многопортных коммутационных элементов, Когда по системе передаются цифровые выборки речи к одному конкретному. терминальному или селективному блоку 1, то эти выборки должны быть мультиплексированы во времени в конкретных кана", лах трактов передачи между коммутато-. рами 2, использованными для соединения терминальных селективных блоков 1. Каждым коммутатором 2 обеспечивается очередность временных интервалов, поскольку используемые для соединения терминальных селективных блоков 1 каналы могут меняться.В каждом терминальном селективном блоке 1 содержатся две группы процес.с соров 4 и 5; например, в терминальном селективном блоке 1 в первой группе процессоров 4 каждый процессор 4 выделяется на отдельную группу теРминалов, называемую терминальным пучком, и выполняет конкретную группу .обрабатывающих Функций, например таких, как установление канала связи посредством коммутатора и обеспечение сопряжения470 5 1579с терминалами внутри терминальногопучка, Пучки с большим потоком сообщений, например магистральные линии,могут содержать до тридцати терминалов, в то время как пучки с малым по 5током сообщений, например абонентскиетелефонные линии, могут содержать дошестидесяти терминалов; Каждый терминальный селективный блок 1 может сопрягаться с четырьмя пучками с большимпотоком сообщений; в этом случае содержится четыре процессора 4, в товремя, как субблок в тракте с малымпотоком сообщений может сопрягаться с 15восемью пучками и содержит восемьпроцессоров 4. Каждый А-процессор может содержать интерфейс на микропроцессоре 8085, а также запоминающееустройство с произвольным доступом и 20долговременное запоминающее устройст- .во, Каждый терминальный блок можетсодержать, например, до 1920терминалов с малым потоком сообщений (абонентских линий) или 480 25терминалов магистралей с большим потоком сообщений. Каждый терминальныйпучок, такой, например, как терминальный пучок 36 в субблоке 18, содер- .жит один процессор 4 и взаимодействующий с ним терминальный интерфейспучка. Такой термийальный интерфейспучка подключается двумя двунаправленными линиями 15, соответственно,,к каждому из коммутационных блоков6 доступа, Другие группы процессоров3555 содержатся в терминальном селективном блоке 1. Процессоры второй группыпроцессоров 5 выделены на вторую группу обрабатывающих функций, напримеруправление вызовом (обработка информации, связанная с вызовом, т.е. сиг- .нальный анализ, трансляция и т.д.)для терминалов, сопряженных терминальным селективным блоком 1, и могут быть 5реализованы на микропроцессоре 8085или его аналоге. Два процессора 4 и 5.выполняют идентичные обрабатывающиефункции терминального селективногоблока 1, что дает возможность каждому 5 ртерминальному пучку, выбирать любуюполовину средств защиты.Коммутатор 2 в модульном исполнениисодержит четыре независимые плоскости,обладающие коммутационной способ-ностью,Множество плоскостей обеспеченодля выполнения требований непрерывности связи и обслуживания в .случае кон" бкретного применения системы, В пред"почтительных вариантах конструкцииможет быть обеспечено две, три или четыре плоскости коммутации, которыесмогут обслуживать 120000 и более терминалов, т.е. абонентских линий, завершающихся в линейных цепях,Каждая плоскость коммутации можетсодержать до трех каскадов коммутационных элементов. Коммутация доступа,с помощью которой выбирается конкретная плоскость соединения, может располагаться в отдельном терминальномблоке 1, а не в коммутаторе 2. Конкретная плоскость коммутационных элементов выбирается с целью соединенияпосредством коммутационного каскададоступа в терминальном селективномблоке 1.Коммутатор 2 обладает способностьюмодульного расширения как посредствомувеличения числа плоскостей для повыщения возможности обработки информации потока сообщений, так и увеличения числа каскадов элементов коммутации или количества коммутационныхэлементов на каскад для увеличения количества терминалов, обслуживаемыхкоммутатором 2. Коммутатор 2, из которого составлены все каскады коммутации, может содержать многопортиыйодносторонний коммутатор, которыйдля наглядности описан как 16-портныйкоммутационный элемент (число портовможет быть больше или меньше шестнадцати). Односторонний коммутатор можетбыть определен как коммутационный элемент с множеством портов с возможностью двунаправленной передачи данных, в котором информация, принятаялюбым портом, также может коммутироваться и передаваться любым портом(этим самым или другим .портом коммутационного элемента). При работе в коммутаторе 2 весь перенос информации отпорта к порту осуществляется посредст"вом бит параллельной мультиплекснойшины 18 с временным разделением,которая обеспечивает пространственную.коммутацию, которая может определяться как обеспечение тракта передачимежду любыми двумя портами одного коммутатора 2,В коммутаторе 2 каждый порт содерзит; собственную логику управления приемом и собственнуюлогику управления передачей. К порту коммутатора 2 и от него передается информацияот коммутатора 2 и формате последовательных двоичных разрядов посредством линии 15 при тактовой скорости 4096 Мбит/с с последовательными двоичными разрядами, составляющими кадр, который подразделяется на 32 канала с 16 битами в каждом.11 оследовательно передаваемая от шестнадцати портов информация синхронна по скорости и фазе, т.е. логика управления передачей во всех портах коммутатора 2 передается на тактовой скорости 4096 Мбит/с и в любой момент времени в кадре передается то же положение двоичных разрядов. С другой стороны, прием информации последовательных двоичных разрядов в блоке 12 и всеми другими портами коммутатора 2 синхронен лишь по скорости, т.е. 20 нет необходимости в связи двоичных разрядов в кадре, который любые другие два порта могут принимать в любой момент времени, Следовательно, прием асинхронен по фазе. 25Если когда-либо потребуется установка допопнительных каскадов для мо-. дульного расширения сети, то оборудуЮтся двусторонние каскады, причем выходы резервируются для роста сети, 30 Но если в каком-либо каскаде размер сети делает возможным подключение более чем половины максимально требуемого числа терминалов, то этот каскад оборудуется односторонним. Это 35 дает возможность непрерывного модульного расширения сети до максимально требуемого размера без перестройки связей между каскадами.Логика управления блока 12 син хронизирует поступающую к каждому порту инйормацию от других коммутаторов 2, Для выборки адреса порта назначения и адресов канала от запоминающих устройств с произвольной45 выборкой адресов портов и каналов используется номер приходящего канала, Во время модульного мультиплексного доступа к мультиплексной шине 18 в канале блока 7 направляется в мультиплексную шину 18 слово приемного канала совместно с адресами его порта . назначения и канала. Во время каждого цикла функционирования мультиплексной шины 18 (интервал времени, на ко 55 тором инйормация передается от блока 7 к логике управления передачей) логика передачи каждого порта ищет адрес своего порта в мультиплексной шине 18. Если номер порта соответствует единственному адресу конкретного порта, то информация (канальные слова) записывается в информационную памятьс произвольным доступом опознающегопорта по адресу, соответствующему адресу считывания канальной памяти спроизвольным доступом к блоку 9, т.е.выполняется передача информации одного блока от блока 9 к блоку 17 при помощи мультиплексной шины 18 с временным разделением,Для типичного порта логика управления приемом и передачей действуетследующим образом,Входная синхросхема обеспечиваетсинхронизацию по разрядам и словаминйормации в линии 15 при скорости4096 Мбит/с. Выходной сигнал синхро-схемы является 16-битовым канальнымсловом и его канальный номер (представляющий положение канала в кадре)подключается к буферному регистру 8,который синхронизирует инйормацию стактированием, что является необходимым, поскольку информация в блоке7 асинхронна по сравнению с синхронизацией в мультиплексной шине 18. Выходной сигнал буферного регистра 8является 16-битовым канальным словоми его 5-битовым канальным номером.Содежращаяся внутри 16-битового канального слона инйормация указываетна характер этой инйормации. Такаяинйормация содержится в протокольныхбитах канального слова и совместнос информацией управляющего приемомблока 10 определяет действие, которое должно быть предпринято блоком9 для этого канала в этом кадре.Возможнопять видов действий: СПАТА,ВЫБОР, ЗАПРОС, ЗАМЕНА и ХОЛОСТОЕ/ОЧИСТИТЬ. Если протоколом является СПАТА(речевые и инйормационные слова), токанальное слово неизмененным направляется в мультиплексную шину 18 и изблока 11 и блока 19 выбираются адреса порта назначения и канала и на интервале времени доступа портом подаются в мультиплексную шину 18Есликомандой выбора является "Любой порт,;любой канал", блок 20 выбирает логику передачи с холостым каналом дляпроведения команды "Выбор первого свободного канала", На интервале доступамультиплексной шины 18 к логике приема выполняется "Выбор и:рвого свободного канала" в избранном порте в избранной логике управления передачей, которая возвращает номер свободного канала из блока 24. Блок 1 б изучает содержимое канала для указаний на отказ в установлении канала связи от последующих каскадов коммутационной сети, которое устанавливается посредством логики передачи. Блок 11 опрашивает память управления блока 10 для каналов, в которых есть символ отказа от приема и заставляет исключить иэ логики передачи номера каналов с символом отказа в приеме.Логика передачи изучает состояние линий адресов портов совместно с кодом модульной идентификации в декодирующей логике порта. Если декодером 21 декодируется точный адрес порта, и линия выбора является неактивной, то содержимое линий СПАТА мультиплексором шины 18 переписывается в информационную память с произвольным доступом блока 22, заданным состоянием линий адресом каналов мультиплексной 25 шины 18.Если линия выбора мультиплексной шины 18 является активной и блоком 9 запрашивается поиск первого свободного канала, не происходит операции 30 записи информации в блок, а номер свободного канала возвращается к запрашивающей приемной логике от блока 24.Информационная память с произволь ным доступом в блоке 22 является устройством обмена на.интервале времении считывается последовательно при управлении блоком 23. Слова, считанные иэ информационной памяти блока 22,4 О загружаются в проходной регистр 14 с параллельным входом и последовательным выходом, который передает поток последовательных двоичных разрядов в линию 15 передачи при скорости .45 4096 Мбит/с. Слово, загруженное в выходной регистр 14, может модифицироваться в канале О или 16. В канале ,в линию 15 вставляется сигнал тревоГи (Для проверки ОшибОк) и лОГикОЙ 5 О формирователя 13 в линию 15 при запросе вставляется информация сигнала символа отказа от приема, Память управления передачей с произвольным доступом блока 25 хранит состояние каждого выходящего канала. Логика управления передачей блока 17 координирует операции считывания и записи в информационную память блока 22 и память управления передачей блока25 и загрузку устройства поиска сво.бодного канала блока 24 и выходногорегистра 14.Каналы СПАТА могут использоватьсядля цифровой речевой передачи и передачи межпроцессорной информации, Припередаче речи для кодированных в импульсно-кодовой модуляции выборокдоступны 14 битов канального слова,а 2 бита доступны для протокольнойселекции сети. При использовании. дляуправления установлением канала связи доступны слова 13-битовый каналдля передачи информации, а 3 битадля протокольной селекции. Такой формат канального слова обеспечивает коммутацию во всей сети, включая связьмежду множеством 16-портных коммутационых элементов, Эти связи являютсяодонаправленными. Для двунаправленной связи требуются две однонаправленные связи.При помощи команды ВЫБОР устанавливается соединение посредством коммутационного элемента.После установления канала связииспользуется команда ЗАПРОС, предназначенная для определения, какой порткоммутатора 2 выбран для этого канала.Команда ЗАМЕНА используется кактолько установлен канал связи для переноса информации между двумя терминальными пучками и отличия такой информации от цифровых речевых выборок.Формат СПАТА используется для переноса речи и информации между любымидвумя терминалами.Командный формат ХОЛОСТОЕ/ОЧИСТИТЬуказывает на то, что канал связи очищен,Что касается линии 15, то выпол-няются команды ВЫБОР, ЗАМЕНА и ХОЛОСТОЕОЧИСТИТЬ, но так как нет режимаСПАТА, команда ЗАПРОС не требуется, .и поскольку в линии 15 передается канал символа отказа от приема, типыкоманд ВЫБОР ограничены. Команда БЛОКИРОВКА поддерживает связь в линии15, как только она установлена командами ВЫБОР. Канал резервируетсядля техобслуичвания и диагностикисети,От одного терминального интерфейса устанавливается по коммутационнойсети связь с другим терминальным интерфейсом, или от процессора 5 сдругим процессором 4, связанным стерминальным интерфейсом последовательностью команд В 1 ъ 1 БОР, то есть форматами канальных слов, которые введены в поток двоичных разрядов импульс 5но-кодовой модуляции между начальнымтерминальным интерфейсом и коммутационным блоком доступа 6 в последовательных кадрах канала связи. Для каждого соединения тракта по каждомукаскаду коммутации требуется одна команда ВЫБОР,По коммутационной сети связь устанавливается при помощи последовательных соединений через отдельные коммутационные каскады, Соединение происходит как упорядоченная прогрессия откаскадов с низшим номером к каскадамс большим номером при помощи соединений "От ввода на вывод" в коммутаторах 2, пока не будет достигнут предопределенный каскад отражения. Этоотражение является соединением междупортами ввода и обеспечивает соединение беэ дальнейшего распространения 25коммутационной сети, это необходимодля завершения желаемого соединения.Соединение "Ввод на ввод выполняется в коммутаторе 2,каскада отражения, затем следует упорядоченная про Огрессия от каскадов с большими номерами к каскадам с меньшими номерамиот выхода к вводу коммутационных элементов11 редварптельное опрецеление каскада отражения делается по отношениюк единственному адресу сети требуемого терминального интерфейса, Эти правила можно обобщить следующим образом,Если конечный терминальный интерфейс находится, в том же терминальномселективном блоке 1, то отражениепроисходит по достижении коммутационного блока 6 доступа.Если конечный терминальный интерфейс находится в том же терминальномблоке, то отражение происходйт подостижении первого каскада.Если конечный терминальный интерфейс находится в той же группе терми Ональных блоков, то отражение происходит по достижении второго каскада.Во всех других случаях отражениепроисходит по достижении третьегокаскада.55Последовательность команд ВЫБОРможет использоваться любым терминальным интерфейсом для установления соединения с терминальным интерфейсом. Выполняемые процессорами 4 и 5 обрабатывающие функции зависят от использованных частных компьютерных программ, в качестве примера обрабатывающих функций можно привести: .терминальное управление, которое обеспечивает особенности каждого класса обслуживания для абонентских линий или магистралей, сигнальное управление, при котором вырабатываются сигналы вызова терминалов, находящихся под процессорным управлением, и декодируются и интерпретируются последовательности сигналов и двоичных цифр, которые подаются на процессор терминального управления для действия, коммутационное управление, с помощью которого устанавливается, поддерживается и разрывается канал связи в сети, переданный с помощью функций терминального управления и сигнального управления, управление базой данных которое выполняет все операции с физической базой данных и делает возможным независимое оперирование других процессов над конкретной организацией базы дан- ных, и аппаратурное управление, которое включает в себя процессы управления аппаратурой, сопрягающей в Данный момент абонентские линии или магистрали, а также управление терминальными блоками и коммутационными элементами. В качестве примера распределения обрабатывающих функций можно привести распределение аппаратного управления вплоть до 60 линейных терминалов или 30 магистральных терминалов каждым процессором 4 и другие функции, выполняемые процессором 5 для некоторого другого числа терминаловКоммутационное управление несомненно может выполняться и с помощью процессора 4,еФормула изобретенияЦифровая система связи, содержащая И терминальных селективных блоков, соединенных между собой посредством коммутатора, выполненного в виде группы переключателей, о т л и ч а ю щ ая с.я тем, что, с целью снижения влияния взаимных помех, терминальные селективные блоки выполнены в виде первой группы процессоров, соединенных с второй группой процессоров по мультиплексной шине через коммутационный блок доступа, состоящий из последовательно соединенных входного блока син13 1579470 144 хронизации, буферного регистра и бло- .мом соединены с мультиплексной шиной ка управления приемом, выходы управ- непосредственно и через блок памяти ления которого соединены соответствен- канала, выход блока синхронизации пено с входами блока памяти управления редачи соединен с мультиплексной шиприемом, блока канальной памяти и5ной, выход которой через блок выбора блока поиска отказа от приема, соеди- свободного канала соединен с входом ненного через формирователь сигнала считывания блока памяти каналов, посотказа с выходным регистром, выход ледовательно соединенные декодер, которого соединен с линией передачи, 1 л блок памяти и выходной регистр, при1выход буферного регистра через блокэтом декодер, блок памяти данных, отказа от приема соединен с входом блок поиска свободного канала и блок блока управления передачей, соединен- канальной памяти соединены с мультипного с блоком памяти управления пере- лексной шиной. дачи, выходы блока управления - прие1579470 Составитель Е. СуринаРедактор Л, Пчолинская Техред Л,Олийньпс Корректо ец НТ ул. Гагарина, 10 изводственно-издательский комбинат "Патент", г, У Заказ 1925 ВНИИПИ Государственного комит 113035, Москв