Патент на изобретение №2341046

(54) УСТРОЙСТВО АВТОМАТИЧЕСКОЙ КОММУТАЦИИ КАНАЛОВ

(57) Реферат:

Изобретение относится к технике автоматизированных систем управления. Технической задачей изобретения является разработка устройства автоматической коммутации каналов, обеспечивающего повышение оперативности передачи информации ввиду уменьшения времени простоев аппаратуры в режиме запроса для вынесения обоснованного решения на подключения резервного канала. Заявленное устройство содержит аппарат решающей обратной связи, к которому подключены канал “Запрос”, канал “Ошибка”, и блоки контрольно-решающего устройства, устройства формирования сигналов коммутации и исполнительного устройства, соединенные последовательно, причем контрольно-решающее устройство содержит счетчик запросов и ошибок, схему сравнения числа ошибок и запросов, счетчик запросов подряд, схему сброса счетчика запросов подряд, счетчик ошибок подряд, схему сброса счетчика ошибок подряд, реле времени, а устройство формирования сигналов коммутации содержит логические элементы “И” и “ИЛИ”, исполнительное устройство содержит параллельно расположенные триггеры и реле. 1 ил.

Изобретение относится к технике автоматизированных систем управления и может быть использовано в системах с решающей обратной связью (РОС).

Известно устройство для автоматического переключения каналов связи (авт.св. № 1826136), содержащее первые коммутаторы, первый, второй входы которых являются входами устройства, первые выходы которого через последовательно соединенные приемники информации и блоки контроля, первые выходы которых являются выходами устройства, а вторые выходы блока контроля соединены с первыми входами элемента запрета, выходы которых соединены с первыми входами регистров, первые выходы которых соединены с третьими входами первых коммутаторов, вторые выходы которых соединены с первыми входами вторых коммутаторов, первые выходы которых через последовательно соединенные контрольный приемник и дополнительный блок контроля соединены со вторыми входами вторых коммутаторов, третьи входы которых соединены со вторыми выходами регистров, соединенных также с входами элемента ИЛИ, выход которого соединен с первым входом дополнительного элемента запрета, второй вход которого и вторые входы регистров соединены с выходом генератора импульсов. Выход дополнительного элемента запрета соединен с входом кольцевого регистра. Выходы кольцевого регистра соединены с входами блока элементов запрета, управляющий вход которого соединен с выходом элемента ИЛИ, выходы блока элементов запрета присоединены к четвертым входам вторых коммутаторов, вторые выходы которых соединены с первыми входами дополнительных элементов ИЛИ. Вторые выходы регистров соединены со вторыми входами дополнительных элементов ИЛИ, кроме последнего. Выходы дополнительных элементов ИЛИ соединены со вторыми входами элементов запрета. Недостатками устройства являются невысокое качество контроля, которое обусловлено неоднозначностью сравнения основного и резервного каналов.

Известно также устройство автоматической коммутации каналов связи (патент № 2143788). Устройство содержит k линейных узлов, где k=2,4,6…, кольцевой регистр, блок элементов запрета, дополнительный элемент запрета, элемент ИЛИ, тактовый генератор, контрольный приемник, дополнительный блок контроля и регулирующий элемент. При этом каждый линейный узел содержит входной коммутатор, приемник информации, блок контроля, контрольный коммутатор, цифроаналоговый преобразователь, регистр, элемент запрета, дополнительный элемент ИЛИ, блок сравнения. Недостатком этого устройства является сложное аппаратурное оформление. Кроме того, достоверность оценки качества канала связи КРУ не усредняется на промежутке времени, достаточном для вынесения обоснованного решения, сигналы переключения не позволяют определить в каком направлении канал имеет худшее качество от станции А к Б или наоборот от Б к А. Указанные недостатки увеличивают вероятность необоснованных переключений каналов за счет снижения достоверности оценки качества канала связи, что снижает оперативность передачи информации.

Технической задачей изобретения является разработка устройства автоматической коммутации каналов, обеспечивающего повышение оперативности передачи информации ввиду уменьшения времени простоев аппаратуры в режиме запроса для вынесения обоснованного решения на подключения резервного канала.

Это достигается тем, что устройство автоматической коммутации каналов включает аппарат решающей обратной связи, к которому подключен канал “Запрос”, канал “Ошибка”, и блоки контрольно-решающего устройства, устройства формирования сигналов коммутации и исполнительного устройства, соединенные последовательно, причем контрольно-решающее устройство содержит счетчик запросов и ошибок, схему сравнения числа ошибок и запросов, счетчик запросов подряд, схему сброса счетчика запросов подряд, счетчик ошибок подряд, схему сброса счетчика ошибок подряд, реле времени, расположенные параллельно, а устройство формирования сигналов коммутации содержит логические элементы “И” и “ИЛИ”, исполнительное устройство содержит параллельно расположенные триггеры и реле; при этом аппарат решающей обратной связи через канал “Запрос” соединен со входами счетчика запросов подряд и схемы сброса счетчика запросов подряд, выход которого соединен со входом счетчика запросов подряд, выход которого соединен с первым входом второго логического элемента “ИЛИ”, выход которого соединен со входом первого триггера, выход которого соединен с первым реле; аппарат решающей обратной связи через канал “Ошибка” соединен выходом со входом счетчика ошибок подряд и схемой сброса счетчика ошибок подряд, выход которого соединен со входом счетчика ошибок подряд, выход которого соединен с первым входом логического элемента “ИЛИ”, выход которого соединен со входом второго триггера, выход которого соединен со вторым реле; аппарат решающей обратной связи через канал “Запрос” соединен своим выходом через логический элемент “ИЛИ” со входом счетчика запросов и ошибок и реле времени, которое выходом соединено со входом счетчика запросов и ошибок, выход которого соединен с первым входом второго логического элемента “И”, первым входом третьего логического элемента “И”, с первым входом четвертого логического элемента “И”, выход которого соединен со входом первого и второго триггера; аппарат решающей обратной связи через канал “Запрос”, “Ошибка” соединен с первым и вторым входом схемы сравнения числа ошибок и запросов соответственно, первый и второй выход которой соединены с первым и вторым входом первого логического элемента “И”, выход которого соединен со вторым входом четвертого логического элемента “И”, третий выход схемы сравнения числа ошибок и запросов соединен со вторым входом третьего логического элементом “И”, выход которого соединен со вторым входом первого логического элемента “ИЛИ”, а четвертый выход схемы сравнения числа ошибок и запросов соединен со вторым входом второго логического элемента “И”, выход которого соединен со вторым входом второго логического элемента “ИЛИ”.

Переключение аппаратуры РОС на резервный канал может выполняться как при полном подавлении рабочего канала, так и при снижении его пропускной способности ниже заданной нормы. При этом предполагается, что оба канала (основной и резервный) дуплексные и оборудованы специальными устройствами переключения.

Запасный канал может находиться в горячем резерве или в режиме отсутствия излучения для радиоканалов KB-диапазона.

Каждый из этих видов резерва имеет свои преимущества и недостатки. При работе по каналам проводных линий основным состоянием запасного канала будет состояние горячего резерва.

Запасный канал можно использовать для передачи такой информации, в которой допустимы перерывы передачи (информация второй категории срочности).

Контроль за исправностью каналов может осуществляться по отказам или по кодовому принципу. В устройстве автоматической коммутации каналов использован кодовый принцип контроля, при котором в случае достижения порогового количества обнаруженных ошибок делается вывод о непригодности данного канала. При построении системы с коммутацией аппаратуры с одного канала на другой решаются две принципиальные задачи: установление границы пропускной способности канала или средней нормы искажений в канале, при достижении которой канал считается неработоспособным и подлежит замене на резервный; определение длительности временного интервала, достигнутого для того, чтобы суждение о пригодности канала было обоснованным.

Если система не накладывает специальных требований по задержке информации, то коммутацию с основного на резервный канал можно осуществлять либо при ухудшении среднего качества канала, измеренного за достаточно большой промежуток времени (2 или 5 мин), либо при пропадании канала на время, превышающее длительность вероятных всплесков ошибок. При указанных ситуациях можно с достаточной уверенностью предположить, что канал подавлен вообще. Показателем качества канала может служить число ошибочных комбинаций или число запросов в единицу времени.

Коммутирующее устройство может осуществлять переключение аппаратуры РОС либо по приему и передаче одновременно, либо порознь. Последняя программа является более гибкой, так как можно осуществить четыре различных варианта: передача и прием по первому каналу; передача по первому каналу, прием по второму каналу; передача по второму каналу, прием по первому каналу; передача и прием по второму каналу.

Система РОС позволяет судить не только о качестве дуплексного канала в целом, но и определить в каком направлении канал имеет худшее качество. Это возможно вследствие того, что в аппаратуре РОС блокировка, например комплекта А, при искажениях в канале от Б к А происходит по сигналу с анализатора признака соответствия (АПС), а при искажениях в канале от А к Б по сигналу с дешифратора комбинации “Запрос” (ДШКЗ).

Общая программа работы устройства, обеспечивающего автоматическое переключение, выполнена следующим образом:

– если число запросов и ошибок по отношению к объему принятой информации за время анализа превышает заданную норму, то выдается предварительный сигнал “С1” о необходимости переключения;

– если блокировка приемника осуществляется примерно с одинаковой частотой как от сигналов АПС, так и от сигналов с ДШКЗ, то выдается исполнительный сигнал “С2” об одновременном переходе на резервный канал как на передаче, так и на приеме;

– если блокировка приемника осуществляется чаще по сигналам АПС, нежели по сигналам с ДШКЗ, то выдается исполнительная команда “С3” на забракование канала приема;

– если блокировка приемника осуществляется чаще по сигналам с ДШКЗ, то выдается исполнительный сигнал “С4” о переключении на резервный канал в цепи передачи;

– если число запросов или ошибок подряд превышает определенную норму, то непосредственно выдаются исполнительные сигналы С4 или С3 соответственно.

На чертеже представлена структурная схема устройства автоматической коммутации каналов (УАКК). УАКК содержит аппаратуру решающей обратной связи и блоки контрольно-решающего устройства (КРУ) 1, устройство формирования сигналов коммутации 2, исполнительное устройство 3, соединенные последовательно. Контрольно-решающее устройство 1 содержит счетчик запросов и ошибок 4, схему сравнения числа ошибок и запросов 5, состоящую из логического элемента “НЕ”, счетчик запросов подряд 6, схему сброса счетчика запросов подряд 7, состоящую из схемы “НЕ”, счетчик ошибок подряд 8, схему сброса счетчика ошибок подряд 9, состоящую из схемы “НЕ”; реле времени 10. Устройство формирования сигналов коммутации 2 состоит из логических элементов “И” (первый 15, четвертый 16, третий 17, второй 18) и “ИЛИ” (первый 19, второй 20). Исполнительное устройство 3 состоит из двух триггеров (первый 11, второй 13) и двух реле (первое 12, второе 14).

Назначение перечисленных выше блоков состоит в следующем. Счетчик запросов и ошибок 4 предназначен для образования предварительного сигнала “С1”, указывающего на необходимость переключения каналов. Он устанавливает то количество запросов и ошибок, при достижении которого устройство делает заключение об ухудшении качества канала ниже заданной нормы.

Схема сравнения числа ошибок и запросов 5 служит для определения того, какой канал необходимо переключить.

Реле времени 10 определяет временной интервал, в течение которого производится анализ качества канала с помощью счетчика запросов и ошибок 4 и схемы сравнения числа ошибок и запросов 5. Оно сбрасывает две последние схемы в исходное состояние, если за время анализа на счетчик поступило меньшее количество сигналов с ДШКЗ и АПС, чем установлено нормой.

Счетчики запросов подряд 6 и ошибок подряд 8 выдают исполнительные команды на переключение каналов в случаях пропадания каналов на время, большее 300 мсек. Схема сброса счетчиков запросов 7 и схема сброса счетчика ошибок подряд 9 осуществляют сброс этих счетчиков в исходное состояние, если запросы и ошибки не следуют подряд, то есть если каналы связи не пропадают, а лишь ухудшаются их состояния.

Устройство формирования сигналов коммутации (логические элементы “И”, “ИЛИ”) предназначено для объединения логики работы перечисленных выше узлов и формирования результирующих сигналов адаптации.

Исполнительное устройство 3 предназначено для переключения каналов. Триггер первый 11 и первое реле 12 воздействуют на канал передачи, а второй триггер 13 и второе реле 14 на канал приема.

Принцип работы устройства автоматической коммутации представлен следующим образом. Импульсы, соответствующие приему комбинации “Запрос” и комбинации с обнаруженной ошибкой, подаются на УАКК из дешифратора комбинации “Запрос” и анализатора признака соответствия, находящихся в приемнике аппаратуры РОС. Эти импульсы подаются на все анализирующие устройства УАКК.

Импульсы с ДШКЗ поступают одновременно на счетчик запросов подряд 6, схему сброса этого счетчика 7, счетчик запросов и ошибок 4 через элемент “ИЛИ” 21, а также на схему сравнения числа ошибок и запросов 5.

Канал передачи анализируется по числу комбинаций “запрос”, пришедших с противоположной станции. Канал приема анализируется по числу комбинаций, принятых с ошибками.

При поступлении подряд запросных комбинаций (комбинаций с обнаруженной ошибкой) счетчик запросов 6 (ошибок 8) подряд заканчивает счет и выдает сигнал через логическую схему ИЛИ 19 (20) на триггер первый 11 (второй 13). В результате происходит переключение канала передачи (приема) на резервный канал.

Из рассмотренного ясно, что данное переключение произойдет только при полном пропадании канала, при плохом канале счетчики ошибок и запросов подряд не будут выдавать сигналов на переключение.

Счетчик запросов и ошибок 4 и схема сравнения числа запросов и ошибок 5 производят общий подсчет и сравнение по количеству числа запросов и ошибок. При удовлетворительном качестве каналов передачи и приема общее число ошибок и запросов за время анализа будет меньше, чем это установлено емкостью счетчика. В результате этого счетчик запросов и ошибок 4 сбрасывается в исходное состояние по сигналам от реле времени 10. При ухудшении качества каналов ниже определенного уровня счетчик запросов и ошибок 4 досчитывает до конца и выдает сигнал С1 о необходимости переключения на резервный канал, открывает схемы “И” 16 в устройстве формирования сигналов коммутации.

Какой канал необходимо переключить, определяет схема сравнения числа ошибок и запросов 5. При этом возможны три варианта:

если количество ошибок и запросов примерно равно, делается суждение об ухудшении качества обоих каналов и выдается сигнал о переключении этих каналов на резервные;

если число запросов значительно превышает число ошибок, выдается сигнал о переключении на резервный канал передачи;

если число ошибок значительно превышает число запросов, выдается сигнал о переключении на резервный канал приема.

Эти сигналы формируются схемой сравнения числа ошибок и запросов 5 и проходят на исполнительное устройство через одну из схем логических элементов “И” 15, 16, 17, 18 и через схемы логических элементов “ИЛИ” 19, 20.

Схема “И” 16, 17 и 18 открывается только при наличии двух сигналов со схемы сравнения числа ошибок и запросов 5 и со счетчика запросов и ошибок 4.

Таким образом, УАКК позволяет существенно повысить надежность системы управления и увеличить скорость передачи информации при ухудшении качества канала связи.

Формула изобретения

Устройство автоматической коммутации каналов, содержащее аппарат решающей обратной связи, к которому подключен канал “Запрос”, канал “Ошибка”, и блоки контрольно-решающего устройства, устройства формирования сигналов коммутации и исполнительного устройства, соединенные последовательно, причем контрольно-решающее устройство содержит счетчик запросов и ошибок, схему сравнения числа ошибок и запросов, счетчик запросов подряд, схему сброса счетчика запросов подряд, счетчик ошибок подряд, схему сброса счетчика ошибок подряд, реле времени, расположенные параллельно, а устройство формирования сигналов коммутации содержит логические элементы “И” и “ИЛИ”, исполнительное устройство содержит параллельно расположенные триггеры и реле; при этом аппарат решающей обратной связи через канал “Запрос” соединен со входами счетчика запросов подряд и схемы сброса счетчика запросов подряд, выход которого соединен со входом счетчика запросов подряд, выход которого соединен с первым входом второго логического элемента “ИЛИ”, выход которого соединен со входом первого триггера, выход которого соединен с первым реле; аппарат решающей обратной связи через канал “Ошибка” соединен выходом со входом счетчика ошибок подряд и схемой сброса счетчика ошибок подряд, выход которого соединен со входом счетчика ошибок подряд, выход которого соединен с первым входом первого логического элемента “ИЛИ”, выход которого соединен со входом второго триггера, выход которого соединен со вторым реле; аппарат решающей обратной связи через канал “Запрос” соединен своим выходом через третий логический элемент “ИЛИ” со входами счетчика запросов и ошибок и реле времени, которое выходом соединено со входом счетчика запросов и ошибок, выход которого соединен с первым входом второго логического элемента “И”, первым входом третьего логического элемента “И”, с первым входом четвертого логического элемента “И”, выход которого соединен со входом первого и второго триггеров; аппарат решающей обратной связи через канал “Запрос”, “Ошибка” соединен с первым и вторым входами схемы сравнения числа ошибок и запросов соответственно, первый и второй выходы которой соединены с первым и вторым входами первого логического элемента “И”, выход которого соединен со вторым входом четвертого логического элемента “И”, третий выход схемы сравнения числа ошибок и запросов соединен со вторым входом третьего логического элементом “И”, выход которого соединен со вторым входом первого логического элемента “ИЛИ”, а четвертый выход схемы сравнения числа ошибок и запросов соединен со вторым входом второго логического элемента “И”, выход которого соединен со вторым входом второго логического элемента “ИЛИ”.

РИСУНКИ