Адаптивна абонентська система збору та передачі інформації по телефонних лініях з множинним доступом

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано для сбора и передачи информации по телефонным линиям в автоматизированных информационных и управляющих системах различного назначения, в том числе абонентских сетях распределенных вычислительных структур и сетей, использующих различные методы коммутации. Известна система передачи данных по телефонным линиям (Патент Франции №2320092, кл. H04M11/06, 1975), содержащая на абонентской стороне абонентские аппараты, генератор сигналов управления, блок приема сигналов управления и блок подключения; на станционной стороне автоматическую телефонную станцию (АТС), генератор сигналов управления и блок приема сигналов управления. Недостатком данной системы является значительные коммутационные помехи в тракте передачи данных, создаваемых АТС. Наиболее близким техническим решением к заявляемому является система передачи данных по телефонным линиям (Авт. св. СССР №698156, 1977), обеспечивающая по сравнению с предыдущей устранение коммутационных помех и функционирующая по принципу коммутации каналов. Данная система содержит на абонентской стороне (фиг.1) абонентские аппараты 2, генератор сигналов управления 4, блок подключения 1, блок 5 приема сигналов управления, блок отключения 6, абоненты передачи данных 3, блок поиска свободных линий 7, линии связи 15, на станционной стороне (фиг.2) - блок 8 подключения, АТС 9, генератор 10 сигналов управления, блок 11 приема сигналов управления, блок 12 приема станционного вызова, блок 13 поиска свободных линий, блок 14 отключения АТС 9, линии связи 15. Недостатком системы является: отсутствие общепринятых методов и интерфейсов сопряжения с абонентами передачи данных, использующих в настоящее время различные компьютерные системы и устройства на базе микропроцессорной техники; недостаточная пропускная способность при использовании низкоскоростных систем передачи данных; невозможность устранения помех различного происхождения, возникающих непосредственно в линиях связи, и как следствие, снижение верности передаваемой информации. В основу изобретения поставлена задача обеспечения сопряжения системы с абонентами передачи данных на уровне системного интерфейса, обеспечивающего подключение к системе различных микропроцессорных средств ввода-вывода информации, обеспечения высокой помехоустойчивости за счет предварительной настройки канала на оптимальные параметры передачи данных и использования помехоустойчивого кодирования, повышение пропускной способности за счет буферизации данных и преобразования скорости передачи. Поставленная задача достигается с помощью нового технического решения. В адаптивную абонентскую систему сбора и передачи информации по телефонным линиям с множественным доступом, содержащую на абонентской стороне абонентские аппараты, генератор сигналов управления, блок приема сигналов управления и блок подключения, управляющий вход которого соединен с первым выходом блока приема сигналов управления, второй вход блока подключения соединен с выходом генератора сигналов управления, а выходы блока подключения соединены с n линиями связи, которые также соединены с входом блока приема сигналов управления, а также блок отключения абонентов и блок поиска свободных линий, причем выходы абонентских аппаратов подключены к входам блока поиска свободных линий и, через блок отключения абонентов, к информационным входам блока подключения, третий управляющий вход которого соединен с первым выходом блока поиска свободных линий, а второй выход блока поиска свободных линий соединен с первым управляющим входом блока отключения абонентов, второй управляющий вход которого подключен к второму выходу блока приема сигналов управления, дополнительные входы которого соединены с соответствующими линиями связи; на станционной стороне - АТС, генератор сигналов управления и блок приема сигналов управления, причем входы блока подключения соединены с n входящими и n исходящими линиями связи, которые соединены с соответствующими входами блока приема сигналов управления, первый выход которого подключен к первому управляющему входу блока подключения, вход которого соединен с выходом генератора сигналов управления, а также блок приема станционного вызова, блок поиска свободных линий и блок отключения АТС, при этом входящие и исходящие линии связи подключены к АТС через блок отключения АТС, первые управляющие входы которого соединены со вторым управляющим выходом блока приема сигналов управления, а вторые управляющие входы блока отключения АТС соединены с первым выходом блока поиска свободных линий, второй выход которого подключен к второму управляющему входу блока подключения, информационные входы блока поиска свободных линий соединены с соответствующими входящими и исходящими линиями связи, а дополнительный вход блока поиска свободных линий подключен к выходу блока приема станционного вызова, входы которого подключены ко входам и выходам АТС, согласно изобретению, введены дополнительно на абонентской и станционной сторонах идентичные модули управления каналом и передачей данных, причем на абонентской стороне первый выход модуля управления каналом соединен с первым управляющим входом блока подключения, второй выход соединен с входом блока поиска свободных линий, а управляющий выход абонента передачи данных соединен с информационным входом модуля. На станционной стороне первый выход модуля управления подключен к входу блока приема сигналов управления, второй выход соединен с блоком подключения, а информационный вход модуля управления соединен с выходом абонента передачи данных, причем модуль управления каналом и передачей данных содержит однокристальную микроЭВМ, устройство сигнала запроса на обмен, управляемый приемопередатчик, блок управления приемо передатчиком, адресный мультиплексор, дешифратор, буферную память, шинный формирователь данных, логическую схему управляющих сигналов, внешнюю системную магистраль, причем шина адреса микроЭВМ соединена с входом адресного мультиплексора, второй вход которого соединен с шиной адреса внешней системной магистрали, информационный выход мультиплексора соединен с адресным входом буферной памяти, шина данных которой соединена с шинным формирователем данных, первый выход которого соединен с шиной данных микроЭВМ, второй выход соединен с шиной данных внешней системной магистрали, управляющие выходы микроЭВМ соединены с логической схемой сигналов управления, первый выход которой соединен с адресным мультиплексором, второй выход с буферной памятью, третий выход с шинным формирователем данных и четвертый выход соединен с шиной управления внешней системной магистрали, вход дешифратора соединен с линиями шины адреса микроЭВМ, первый выход дешифратора соединен с первым входом устройства сигнала запроса на обмен, второй вход которого соединен с шиной данных микроЭВМ, а выход соединен с блоком поиска свободных линий на абонентской стороне и с входом блока приема сигналов управления на станционной стороне, второй выход дешифратора соединен с первым входом блока управления приемо-передатчиком, второй вход которого соединен с шиной данных микроЭВМ, а два информационных выхода соединены с входами приемо-передатчика, два выхода которого также соединены с шиной данных микроЭВМ, а третий выход соединен с блоком подключения на абонентской стороне и с блоком подключения на станционной стороне. Абоненты передачи данных (ЭВМ) подключаются на абонентской и станционной сторонах к внешней системной магистрали. Новые качественные признаки достигаются тем, что в систему передачи данных (фиг.1 и 2), содержащей на абонентской стороне устройства 1, 4, 5, 6, 7 и на станционной - устройства 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, введены дополнительные идентичные модули управления каналами и передачей данных 16 и 17, реализованные на базе высокопроизводительной микроЭВМ, реализующие целевые отличительные качественные признаки, причем на абонентской стороне первый выход модуля управления каналом 16 соединен с первым управляющим входом блока подключения, второй выход соединен со входом блока поиска свободных линий, управляющий выход абонента передачи данных соединен с первым информационным входом 16; на станционной стороне первый выход модуля управления 17 подключен к входу блока приема сигналов управления, второй выход этого же модуля 17 соединен с блоком подключения, выход абонента передачи данных: соединен с информационным входом 17. В качестве абонента передачи данных 3 на абонентской и станционной сторонах могут использоваться различные микропроцессорные устройства и ЭВМ. На фиг.3 и 4 приведена структурная схема адаптивной абонентской системы сбора и передачи информации по телефонным линиям с множественным доступом, содержащая на абонентской стороне (фиг.3), абонентские аппараты 2, генератор сигналов управления 4, блок подключения 1, блок 5 приема сигналов управления, блок отключения 6, абоненты передачи данных 3, блок поиска свободных линий 7, линийсвязи 15, модуль управления каналами и передачей данных 16; на станционной стороне (фиг.4) приведены блок 8 подключения, АТС (9), генератор 10 сигналов управления, блок 11 приема сигналов управления, блок 12 приема станционного вызова, блок 13 поиска свободных линий, блок 14 отключения АТС (9), линии связи 15, модуль управления каналами и передачей данных 17. Структурная электрическая схема модуля управления каналами и передачей данных представлена на фиг.5 и содержит однокристальную микроЭВМ 18, устройство сигнала запроса на обмен 19, управляемый приемо-передатчик (модем) 20, блок управления приемо-передатчиком 21, адресный мультиплексор 22, дешифратор 23, буферную память 24, шинный формирователь данных 25, логическую схему управляющих сигналов 26, внешнюю системную магистраль 27. Система работает следующим образом. В исходном состоянии линии 15 на абонентской стороне через блок 1 и блок 6 подключены к соответствующим телефонным аппаратам 2, а на станционной стороне через блок 14 соединены со входом АТС 9 и используются для телефонной связи. Сигнал о предстоящей передаче данных поступает от абонента 3 в блок 7. Блок 7 определяет свободную в данный момент линию 15 и выдает команду в блок 6 и блок 1. По команде блока 7 блок 6 отключает выбранную линию 15 от линейного выхода телефонного аппарата 2, а блок 1 с помощью генератора 4 посылает в выбранную линию управляющий сигнал и затем соединяет ее с информационным выходом абонента 3. На станционной стороне блок 11,восприняв поступающий с линии 15 сигнал управления, выдает команды в блок 8 и блок 14. Блок 14 отключает выбранную линию 15, а блок 8 подключает ее к каналу связи с вычислительным центром или вышестоящей по уровню ЭВМ (на чертеже не показан). Таким образом образуется прозрачный канал между вызывающим абонентом 3 и вышестоящей ЭВМ, обеспечивающий использование любых методов передачи (частотных, импульсами постоянного тока). Если во время сеанса передачи данных возникает необходимость освобождения используемой линии 15 для телефонной связи абоненту 2, то с помощью блока 7 определяется другая свободная линия 15, блок 6 и блок 14 отключают эту линию от абонентских аппаратов 2 и АТС 9, после чего происходит перекоммутация тракта передачи данных на вновь выбранную.линию 15, а требуемая линия 15 освобождается для предоставления телефонной связи. Сигнал об окончании сеанса передачи данных генерируется с выхода абонента 3 и поступает в блок 7, по команде которого блок 1 формирует в линии 15 с помощью генератора 4 сигнал освобождения. Этот сигнал воспринимается на станционной стороне блоком 11, по команде которого происходит освобождение линии 15. Одновременно происходит освобождение линии 15 на абонентской стороне. Данная система, реализуя прозрачные каналы для передачи данных, не решает ряд вопросов, в результате чего затруднено ее реальное использование в различных информационных системах. В частности, не обеспечивает интерфейс связи с компьютерными средствами передачи и обработки данных, не обеспечивает достаточную верность передаваемой информации (исключает коммутационные помехи АТС, в тоже время не реагирует на помехи, возникающие непосредственно в линиях за счет плохих контактов в распределительных, коробках, шкафах и др.), имеет недостаточную пропускную способность за счет длительного удержания каналов связи, связанного с передачей данных и ожиданием обслуживания. Указанные недостатки устраняются введенными дополнительными модулями 16 и 17 управления каналами и передачей данных, обеспечивающими сглаживание информационного графика, адаптацию системы к параметрам телефонной линии возможность помехоустойчивого кодирования, обнаружения ошибок, а также стандартные методы подключения вводно-выводных микропроцессорных устройств. Абонент передачи данных 3 на абонентской стороне, инициирующий обмен, формирует запрос на шину управления системной магистрали 27, который через логическую схему 26 обеспечивает доступность буферной памяти 24. При этом шина адреса и данных микроЭВМ переключаются с помощью мультиплексора 22 и шинного формирователя 25 на внешнюю магистраль 27. Абонент передает данные в буферную память 24 через формирователь 26, после чего логически отключается от магистрали 27 и передает управление микроЭВМ 18. При этом буферная память 24 с помощью мультиплексора 22 и формирователя 25 опять становится доступной микроЭВМ, которая, используя дешифратор 23 и устройство 19, формирует сигнал запроса, поступающий в блок анализа линий 7, который инициирует создание канала, как показано выше. Послесоздания канала с использованием приведенного выше алгоритма, выход приемопередатчика 20 соединяется с блоком подключения 1 и осуществляется настройка канала с учетом параметров линии. При этом обеспечивается выбор максимальной скорости передачи, при которой верность передаваемой информации не ниже допустимого значения. Это достигается обменом и анализом тестовой комбинации между модулями 16 и 17 абонентской и станционной сторон. Передающая сторона формирует и передает тестовую комбинацию с определенной скоростью. Принимающая сторона анализирует верность приема и выдает сигнал подтверждения правильности приема. Получив сигнал подтверждения, передающая сторона повторяет передачу с повышенной скоростью и т.д. Для используемой линии устанавливается максимальная скорость передачи, которая соответствует тому значению, после которого начинаются искажения передаваемой информации. Приведенный алгоритм настройки канала реализуется управляемым приемо-передатчиком 20 с помощью блока управления 21 и микроЭВМ 18. Аналогично схема работает при передаче информации в обратном направлении. Обмен информацией между абонентами (ЭВМ) 3 абонентской и станционной сторон осуществляется через буферную память 24 модулей 16 и 17. Использование данного принципа позволяет создать разветвленную структуру для сбора и передачи информации по телефонным линиям с множественным доступом абонентов 3 абонентской стороны к центральной обслуживающей ЭВМ (3) станционной стороны. Для этого производится многократное (по числу пользователей) подключение модулей 17 к системной шине 27 и использование ЭВМ 3 на станционной стороне, работающей в режиме разделения времени, реализуемым циклическим опросом модулей 17.