ПЯТИКАСКАДНАЯ КОММУТАЦИОННАЯ СИСТЕМА

Изобретение относится к области радиотехники и цифровой техники и может быть использовано при создании коммутационных систем, в том числе полнодоступных высокочастотных коммутаторов размерностью n×m.

За аналог взята практическая реализация трехкаскадного коммутатора ([1] - Барабанова Е.А., Мальцева Н.С. Принципы построения коммутационных систем с параллельной настройкой. Вестник Астраханского государственного технического университета. Сер.: Управление, вычислительная техника и информатика. - 2010. - №2. - С.122-128.). Недостатком является реализация на разных коммутационных модулях.

Известна трехкаскадная коммутационная система ([2] - Патент на изобретение 2359313 Российская Федерация, МПК G06F 7/00. Трехкаскадная коммутационная система / Жила В.В., Барабанова Е.А., Мальцева Н.С. (RU). - №2007107780/09; заявление 01.03.2007; опубликовано 20.06.2009.), взятая за прототип.

Трехкаскадная коммутационная система [2] содержит входной, промежуточный и выходной каскады, каждый из которых содержит группу коммутационных модулей, при этом для обеспечения полнодоступной коммутации во входном каскаде используются коммутационные модули размером n1×m1, в промежуточном каскаде - модули n2×m2 и в выходном каскаде - модули n3×m3, а также сверхсложную систему управления и взаимодействия, обеспечивающую перекоммутацию системы без нарушения уже установленных соединений.

Недостатком такой коммутационной системы является ее построение на различных коммутационных модулях в каждом каскаде: n1×m1, n2×m2, n3×m3, что повышает сложность схемы, так как нужно подбирать элементы различных типов, согласовывать их по параметрам и сложная система управления коммутатором, что существенно увеличивает стоимость разработки, изготовления и настройки такой коммутационной системы.

Целью изобретения является создание коммутационной системы (высокочастотного полнодоступного коммутатора) на одном типовом коммутационном модуле и упрощение системы управления коммутатором.

Для достижения указанной цели предлагается пятикаскадная коммутационная система, содержащая входной, промежуточный и выходной каскады, каждый из которых содержит группу коммутационных модулей.

Согласно изобретению, в систему дополнительно введены два промежуточных каскада, при этом все коммутационные модули в каскадах выполнены на типовом коммутационном модуле 4×4, а также введена простая и эффективная система управления, содержащая последовательно соединенные ПЭВМ, устройство сопряжения и преобразователи кодов, выходы которых подключены к управляющим входам - выходам соответствующих коммутационных модулей.

Сочетание отличительных признаков и свойств предлагаемого изобретения из доступной литературы не известно, поэтому оно соответствует критериям новизны и изобретательского уровня.

На фиг.1 приведена функциональная схема пятикаскадной коммутационной системы 16×16, а на фиг.2 - фото макета пятикаскадной коммутационной системы.

Пятикаскадная коммутационная система (фиг.1) содержит 5 соединенных последовательно коммутационных каскадов 1, 2, 3, 4, 5, каждый из которых содержит четыре коммутационных типовых модуля 1₁…1₄, 2₁…2₄, 3₁…3₄, 4₁…4₄, 5₁…5₄.

Каждый выход коммутационного модуля входного каскада подключен к одному входу коммутационных модулей последующего каскада. Аналогично включены все последующие каскады.

Управление коммутационными модулями каждого из каскадов осуществляется от ПЭВМ 6 с монитором 7 и клавиатурой 8 через устройство сопряжения 9 и преобразователи кодов 10₁, 10₂, 10₃, 10₄, 10₅.

Система работает следующим образом. Входные сигналы A₁…A₁₆ от 1 до 16 подаются на входы коммутационных модулей 1₁, 1₂, 1₃, 1₄ входного каскада. Каждый коммутационный модуль размерностью четыре входа на четыре выхода.

Четыре выхода первого каскада каждого коммутационного модуля подключены ко входам коммутационных модулей 2₁, 2₂, 2₃, 2₄ следующим образом: выходы модуля 1₁ подключены к первым входам модулей 2₁, 2₂, 2₃, 2₄; выходы модуля 1₂ - ко вторым входам модулей 2₁, 2₂, 2₃, 2₄; выходы модуля 1₃ - к третьим входам модулей 2₁, 2₂, 2₃, 2₄; выходы модуля 1₄ - к четвертым входам модулей 2₁, 2₂, 2₃, 2₄. Аналогично подключение модулей 2₁, 2₂, 2₃, 2₄ к модулям 3₁, 3₂, 3₃, 3₄; модулей 3₁, 3₂, 3₃, 3₄ - к модулям 4₁, 4₂, 4₃, 4₄ и модулей 4₁, 4₂, 4₃, 4_{4 -} к модулям 5₁, 5₂, 5₃, 5₄. Далее в ПЭВМ 6 с монитором 7 и клавиатурой 8 задаются параметры: какой входной сигнал должен поступать на какой выход. Эти команды через устройство сопряжения 9 подаются ПЭВМ 6 на преобразователи кодов 10₁, 10₂, 10₃, 10₄, 10₅, которые фиксируют код и обеспечивают необходимые коммутационные пути входных сигналов на выход.

Выходы преобразователей кодов 10₁-10₅ подключены к управляющим входам-выходам соответствующих коммутационных модулей 1₁…1₄, 2₁…2₄, 3₁…3₄, 4₁…4₄, 5₁…5₄.

Устройство сопряжения 9 представляет собой сетевой мезонинный модуль с функциями Web-сервера. Для реализации стека протоколов TCP/IP используется Ethernet-контроллер W5300.

Коммутационный модуль выполнен на базе элемента Hittite HMC276QS24, представляющий собой коммутатор на четыре входа и два выхода.

Преобразователь кода выполнен на основе ПЛИС и обеспечивает преобразование управляющих кодов от ПЭВМ 6 в коды, необходимые для управления коммутационными модулями.

В случае необходимости изменения коммуникационных путей одного или нескольких входных сигналов в ПЭВМ 6 задаются новые коммуникационные пути, при этом работающие тракты не изменяются. Производится перезагрузка и устанавливаются новые соединения, т.е. в этом случае обеспечивается основной принцип прототипа: установление новых связей в процессе работы с реальным сигналом без нарушения установленных ранее связей.

На основе предлагаемого технического решения разработан и изготовлен макет пятикаскадной коммутационной системы 16×16 (фиг.2) по заказу "Октант - Я" со следующими техническими характеристиками:

- габариты системы 430×430×44 мм;

- коммутационное число входов 16 на 16 выходов;

- автоматическая регулировка - по входу, исключает перегрузки системы и возникающие отсюда искажения сигнала;

- уровень входного сигнала от минус 35 дБм до минус 5 дБм;

- потребляемая мощность не превышает 70 Вт.