Многофункциональный абонентский терминал

Изобретение относится к технике электросвязи и может быть использовано для приема-передачи телефонной связи, осуществляемой по различным каналам связи, между абонентами ведомственных сетей и сетей связи народнохозяйственного назначения, а также телеграфных и файловых сообщений.

Известно "Устройство для передачи и приема дискретной информации" [патент РФ №2223608, МПК H04L 15/00. Устройство для передачи и приема документальной информации. 2004 г. Бюл. №4], содержащее приемопередатчик факсимильных сигналов, абонентские и станционные телеграфные аппараты, блоки коммутации каналов, коммутации телеграфных связей, сопряжения, сигнализации, вызывных приборов, коммутаторы абонентских каналов и др. Данное устройство осуществляет подключение абонентских либо станционных телеграфных аппаратов и приемопередающего факсимильного аппарата к соответствующим внешним линиям, каковыми являются линии дальней связи, абонентские линии телефонной связи, импульсные каналы, радиоканалы.

Недостатком данного устройства является его чрезмерная громоздкость, обуславливающая значительные массогабаритные показатели, низкая оперативность организации требуемых связей, а также отсутствие визуального контроля подлежащего передаче сообщения.

Известно устройство на основе микроЭВМ [Шевкопляс Б.В. Микропроцессорные структуры. Инженерные решения: Справочник. - 2-е изд. перераб. и доп. - М.: Радио и связь, 1990, с.7], в состав которой входят процессор, блок памяти и контроллеры устройств ввода-вывода информации, посредством внутренней магистрали соединенные между собой и подключенные к станционной стороне адаптера магистралей, к линейной стороне адаптера магистралей посредством внешней магистрали подключен контроллер управляемого объекта. Известное устройство обеспечивает возможность обмена с управляемым объектом телекодовой информацией.

Основным недостатком известного устройства является ограниченность его функциональных возможностей, заключающаяся в обеспечении обмена однотипной телекодовой информацией с одним управляемым объектом, а также низкая оперативность обработки передаваемых и принимаемых сообщений.

В качестве устройства-прототипа данного изобретения выбран "Многофункциональный абонентский терминал" (патент РФ №2416880, опубликованный 20.04.2011 г. Бюл. №11), содержащий процессор, блок памяти, контроллеры устройств ввода-вывода, адаптер магистралей, дополнительное запоминающее устройство и контроллер Ethernet, соединенные между собой посредством внутренней магистрали, к внешней (канальной) магистрали адаптера магистралей подключен узел интерфейсный, содержащий контроллеры стыков C1-И, RS-232, и не менее двух контроллеров стыка С2-ТЛГ, подключенных к внешней магистрали, при этом в качестве одного из устройств ввода-вывода используется печатающее устройство, допускающее его применение в полевых условиях, т.е. в виде термопринтера, осуществляющего печать на термобумагу, либо принтера, осуществляющего печать на обычную бумагу методом термопереноса, а к выходу одного из контроллеров стыка С2-ТЛГ подключен телеграфный аппарат, оснащенный трансмиттером и перфоратором.

Основным недостатком устройства-прототипа, многофункционального абонентского терминала (МФАТ), является ограниченность его функциональных возможностей, заключающаяся в том, что оно не обеспечивает бесперебойный режим прием-передача для телефонной связи, в том числе и с использованием аппаратуры громкоговорящей связи (ГГС), и требует наличия дополнительных внешних источников питающих напряжений для устройств и блоков, входящих в его состав.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей МФАТ путем обеспечения бесперебойного режима прием-передача для телефонной связи, в том числе с использованием аппаратуры ГГС, за счет использования интерфейсов информационных сигналов в качестве питающих напряжений для элементов и блоков МФАТ, что исключает применение дополнительных внешних источников питающих напряжений.

Поставленная цель достигается тем, что предлагается МФАТ, содержащий процессор, блок памяти, контроллеры устройств ввода-вывода, адаптер магистралей и контроллер стыка Ethernet, соединенные между собой посредством внутренней магистрали, периферийные устройства, причем адаптер магистралей и контроллер стыка Ethernet канальной стороной подключены к внешней магистрали, при этом в его состав дополнительно введено устройство коммутации акустических сигналов (УКАС), состоящее из блока коммутации интерфейсов (БКИ), к входу БКИ подключен второй выход контроллера цифрового интерфейса (КЦИ), вход которого подсоединен к внутренней магистрали, а его первый выход подключен к первому входу блока формирования питающих напряжений (БФПН), ко второму входу которого подключен первый выход делителя напряжения (ДН), первый выход БКИ подключен к входу преобразователя сигнала, выход которого подключен к входу ДН, второй выход ДН подключен через контроллер стыка С1-ТЧ с микротелефонной гарнитурой (МТГ), второй выход БКИ подключен к входу блока запирающего напряжения (БЗН), выход которого подключен к первому входу блока усилителя мощности звуковой частоты (БУМЗЧ), второй вход БУМЗЧ соединен с третьим выходом ДН, а выход БУМЗЧ подключен через блок согласования с аппаратурой ГГС.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что предлагаемый МФАТ отличается наличием нового функционального устройства - УКАС, в состав которого входят БКИ, КЦИ, БФПН, ДН, преобразователь сигнала, контроллер стыка C1-ТЧ, блок согласования, БЗН и БУМЗЧ.

Таким образом, заявляемый МФАТ соответствует критерию "изобретения новизна".

Сравнение заявляемого решения с другими аналогичными техническими решениями показывает, что вновь введенные в заявляемый МФАТ блоки в составе УКАС реализуемы и известны специалистам в данной области техники, поэтому дополнительного творчества для их воспроизведения не требуется. При этом заявляемое техническое решение явным образом не следует из уровня техники и существенно отличается от известных устройств в данной области техники, т.е. имеет "изобретательский уровень". Отмеченное позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого технического решения критерию "существенные отличия".

Заявляемое техническое решение может быть изготовлено на основе существующих блоков, используемых в вычислительной технике и в технике связи, и является промышленно применимым.

На фиг.1 приведена структурная схема предлагаемого МФАТ, где обозначены:

1 - процессор;

2 - блок памяти;

3 - контроллеры устройств ввода-вывода;

4 - периферийные устройства;

5 - внутренняя магистраль;

6 - адаптер магистралей;

7 - внешняя магистраль;

8 - контроллер стыка Ethernet;

9 - устройство коммутации акустических сигналов;

9.1 - контроллер цифрового интерфейса;

9.2 - блок формирования питающих напряжений;

9.3 - блок коммутации интерфейсов;

9.4 - преобразователь сигнала;

9.5 - блок запирающего напряжения;

9.6 - делитель напряжений;

9.7 - блок усилителя мощности звуковой частоты;

9.8 - контролер стыка С1-ТЧ;

9.9 - блок согласования.

Как показано на фиг.1, элементы (составные части), образующие заявляемый МФАТ, соединены между собой следующим образом.

Процессор 1, блок памяти 2, контроллеры устройств ввода-вывода 3, адаптер магистралей 6 и контроллер стыка Ethernet 8 посредством внутренней магистрали 5 соединены между собой. При этом адаптер магистралей 6 и контроллер стыка Ethernet 8 подсоединены к внешней магистрали 7. К контроллерам устройств ввода-вывода 3 подключены периферийные устройства 4. Кроме того, к внутренней магистрали 5 подключен УКАС 9, входом которого является вход 9.1.1 КЦИ 9.1. Первый выход 9.1.2 КЦИ является первым входом 9.2.1 БФПН 9.2. Второй вход 9.2.2 БФПН подключен к первому выходу 9.6.4 ДН 9.6. Второй выход 9.1.3 КЦИ подключен к входу 9.3.1 БКИ 9.3. Первый выход 9.3.2 БКИ подключен к входу 9.4.1 преобразователя сигнала 9.4, выход 9.4.2 которого соединен с входом 9.6.1 ДН, второй выход 9.6.3 которого является входом 9.8.1 контроллера стыка С1-ТЧ 9.8, выход которого 9.8.2 является входом для подключения МТГ. Второй выход 9.3.3 БКИ подсоединен к входу 9.5.1 БЗН 9.5, выход 9.5.2 которого является первым входом 9.7.1 БУМЗЧ 9.7, ко второму входу 9.7.3 которого подключен третий выход 9.6.2 ДН. Выход 9.7.2 БУМЗЧ соединен с входом 9.9.1 блока согласования 9.9, выход которого 9.9.2 является входом для подключения ГГС.

Процессор 1 представляет собой процессор, входящий в состав любой ПЭВМ. Блок памяти 2 представляет собой совокупность постоянного (ПЗУ) и оперативного (ОЗУ) запоминающих устройств, входящих в состав любой ПЭВМ (см. патент РФ №2416880, опубликованный 20.04.2011 г. Бюл. №11).

Совокупность периферийных устройств 4, подключенных через контроллеры устройств ввода-вывода 3, образуют монитор, полносимвольная клавиатура, графический манипулятор типа "мышь", сканер, принтер, накопитель на гибких магнитных дисках и т.п. (см. патент РФ №2416880, опубликованный 20.04.2011 г. Бюл. №11). Внутренняя магистраль 5 представляет собой материнскую плату, входящую в состав любой ПЭВМ (см. патент РФ №2416880, опубликованный 20.04.2011 г. Бюл. №11).

Количество контроллеров стыка Ethernet 8, подключенных к внешней магистрали 7, определяется функциональной необходимостью каждого конкретного МФАТ. Контроллер стыка Ethernet и внешняя магистраль известны (см. патент РФ №2416880, опубликованный 20.04.2011 г. Бюл. №11).

Адаптер магистралей 6 служит для подключения посредством контроллеров стыков С2-ТЛГ цифровых низкоскоростных каналов (см. патент РФ №2416880, опубликованный 20.04.2011 г. Бюл. №11).

КЦИ 9.1 служит для подключения УКАС 9 к внутренней магистрали 5 ПЭВМ. КЦИ реализуется на основе контроллеров с поддержкой интерфейса USB. В интерфейсе USB предусмотрена шина питающего напряжения, выход шины питающего напряжения подается на вход 9.2.1 БФПН 9.2.

БФПН предназначены для формирования питающих напряжений для блоков, функционально входящих в состав УКАС (шины питающих напряжений от БФПН к блокам, входящим в состав УКАС на фиг.1 не показаны). Указанные напряжения формируются из шины питающего напряжения интерфейса USB и напряжения, подаваемого с выхода 9.6.4 ДН, которое получено в результате допустимого падения напряжения сигналов речевого сообщения, приходящих с контроллера стыка С1-ТЧ (падение напряжения допускается интерфейсом стыка С1-ТЧ (см. ГОСТ 25007-81)). Примеры построения БФПН известны (например, см. патент РФ №2461483, опубликованный 20.09.2012 и патент РФ №2076355, опубликованный 27.03.1997 г.).

ДН предназначен для формирования из напряжения сигналов речевого сообщения интерфейса стыка С1-ТЧ напряжения, необходимого для работы БФПН, за счет использования резистивного делителя (см. ГОСТ 25007-81 п.п.13.1.2 и 13.1.3).

Кроме того, ДН обеспечивает передачу сигналов речевого сообщения, подаваемого на его вход 9.6.1 с преобразователя сигнала 9.4, на вход 9.7.3 БУМЗЧ 9.7. Как функциональное устройство ДН известно, например, см. патент РФ №2368908, опубликованный 27.09.2009 г.

БУМЗЧ предназначен для усиления напряжения сигнала речевого сообщения до уровня работы аппаратуры ГГС. БУМЗЧ может быть реализован на основе микросхемы МС 34119, выпускаемой корпорацией Motorola (документация по микросхеме МС 34 представлена на сайте http://www.ddrservice.info/download/Integrated-circuits/M/mc3/mc34119.pdf.html).

Блок согласования предназначен для подключения аппаратуры ГГС к УКАС. Блок согласования может быть реализован на основе согласующего трансформатора ТОТ35 (документация представлена на сайте http://www.chipdip.ru/product/tot35). В качестве аппаратуры ГГС может использоваться динамик ЭГДШ-17Н.

Контроллер стыка С1-ТЧ предназначен для подключения МТГ. В качестве контролера стыка С1-ТЧ может использоваться кодек МС 145484D корпорации Motorola (документация представлена на сайте http://www.freescale.com).

Преобразователь сигнала предназначен для формирования из цифрового сигнала речевого сообщения его аналоговой формы и, наоборот, из аналогового сигнала речевого сообщения его цифровой формы. Преобразователь сигналов представляет собой совокупность цифроаналогового преобразователя и аналого-цифрового преобразователя.

БЗП предназначен для формирования напряжения включения и выключения БУМЗЧ.

БКИ предназначен для управления интерфейсами цифрового сигнала речевого сообщения и аналогового сигнала речевого сообщения, а также формирования напряжения включения и выключения БУМЗЧ.

Функции КЦИ, БКИ, преобразователя сигналов и БЗН может выполнять контроллер AT 91SAM7S16-A4 компании Atmel (документация на сайте http://www.atmel.com/ru/ru/devices/SAM7S512.aspx).

Работает заявляемое устройство следующим образом.

При поступлении цифрового сигнала речевого сообщения на МФАТ из внешней магистрали 7, он через контроллер стыка Ethernet 8 поступает на внутреннюю магистраль 5, откуда по входу 9.1.1 поступает на УКАС 9. В КЦИ 9.1 с шины интерфейса USB питающее напряжение по входу 9.2.1 подается на БФПН 9.2, где формируется напряжение питания для всех блоков, функционально составляющих УКАС. В случае пропадания питающего напряжения с USB напряжение питания для всех блоков, функционально составляющих УКАС, формируется из напряжения сигнала речевого сообщения, подаваемого от МТГ с контроллера стыка С1-ТЧ 9.8, за счет его допустимого снижения, предусмотренного интерфейсом стыка С1-ТЧ. Указанное напряжение затем подается по входу 9.2.2 на ДН 9.6. Таким образом, за счет резервирования основной ветви питающего напряжения от шины интерфейса USB ветвью питающего напряжения интерфейса стыка С1-ТЧ, обеспечивается бесперебойность подачи напряжения питания для всех блоков, функционально составляющих УКАС.

С КЦИ по входу 9.3.1 сигнал речевого сообщения поступает в БКИ 9.3, откуда он с выхода 9.3.2 поступает на преобразователь сигналов 9.4, где из цифровой формы преобразуется в аналоговую, и уже с выхода 9.4.2 аналоговый сигнал речевого сообщения поступает на ДН 9.6. В случае функционирования основой ветви подачи питающего напряжения вход 9.2.2 БФПН закрыт и с выхода 9.6.4 ДН часть напряжения аналогового сигнала речевого сообщения не подается на БФПН. В то же время, если не включена аппаратура ГГС, с выхода 9.3.3 БКИ подается напряжение на БЗН 9.5, где на его выходе 9.5.2 формируется напряжение выключения БУМЗЧ 9.7. Если БУМЗЧ выключено, то вход 9.7.3 заперт и с выхода 9.6.2 аналоговый сигнал речевого сообщения не поступает на аппаратуру ГГС, а подается на вход 9.8.1 контроллера стыка С1-ТЧ на МТГ. При включении аппаратуры ГГС с выхода 9.3.3 БКИ не подается напряжение на БЗН. На его выходе 9.5.2 не формируется напряжение выключения БУМЗЧ и на вход 9.7.3 БУМЗЧ подается аналоговый сигнал речевого сообщения, где он усиливается и с выхода 9.7.2 поступает на блок согласования 9.9, с выхода которого 9.9.2 подается на аппаратуру ГГС.

При поступлении аналогового сигнала речевого сообщения на МФАТ с МТГ по входу 9.8.2 он поступает через ДН на преобразователь сигнала, где преобразуется в цифровую форму и уже в цифровой форме подается на БКИ, где усиливается до уровня, предусмотренного интерфейсом USB. Затем через КЦИ он поступает во внутреннюю магистраль 5, откуда через контроллер стыка Ethernet 8 поступает во внешнюю магистраль 7.

Прием-передача сигнала текстового сообщения на МФАТ осуществляется посредством контроллера стыка Ethernet. Обработка и хранение текстового сообщения происходит в процессоре 1 и блоке памяти 2. Сигнал текстового сообщения отображается на экране монитора (периферийного устройства 4) через контроллеры ввода-вывода 3. При необходимости он может корректироваться посредством клавиатуры и манипулятора «мышь» и распечатываться на принтере.

Прием-передача сигналов телеграфных сигналов осуществляется посредством телеграфных аппаратов, подключаемых к адаптеру магистралей (см. патент РФ №2416880, опубликованный 20.04.2011 г. Бюл. №11).

Исходя из изложенного можно сделать вывод, что цель, поставленная перед данным изобретением, - расширение функциональных возможностей МФАТ путем обеспечения бесперебойного режима прием-передача для телефонной связи, в том числе с использованием аппаратуры ГГС, за счет использования напряжения интерфейсов информационных сигналов в качестве питающих напряжений, что исключает применение дополнительных внешних источников питающих напряжений для устройств и блоков, входящих в его состав, достигнута.

Заявляемый МФАТ может найти применение при оснащении пунктов управления, в том числе корабельных, и автоматизированных рабочих мест автоматизированных систем управления связью и производственными процессами.

Технико-экономический эффект, обусловленный применением заявляемого МФАТ, заключается в существенном расширении функциональных возможностей за счет приема-передачи разнотипной электронной информации; повышении оперативности передачи телефонных сообщений за счет бесперебойной подачи питающих напряжений на блоки, функционально составляющие УКАС, а также в замене устаревшего парка аппаратуры, что позволит уменьшить общую массу и объем оборудования и снизить энергопотребление.

Многофункциональный абонентский терминал, содержащий процессор, блок памяти, контроллеры устройств ввода-вывода, адаптер магистралей и контроллер стыка Ethernet, соединенные между собой посредством внутренней магистрали, причем адаптер магистралей и контроллер стыка Ethernet канальной стороной подключены к внешней магистрали, периферийные устройства, отличающийся тем, что в его состав дополнительно введено устройство коммутации акустических сигналов, состоящее из блока коммутации интерфейсов (БКИ), к входу БКИ подключен второй выход контроллера цифрового интерфейса, вход которого подсоединен к внутренней магистрали, а его первый выход подключен к первому входу блока формирования питающих напряжений, ко второму входу которого подключен первый выход делителя напряжения (ДН), первый выход БКИ подключен к входу преобразователя сигнала, выход которого подключен к входу ДН, второй выход ДН подключен через контроллер стыка С1-ТЧ с микротелефонной гарнитурой, второй выход БКИ подключен к входу блока запирающего напряжения, выход которого подключен к первому входу блока усилителя мощности звуковой частоты (БУМЗЧ), второй вход БУМЗЧ соединен с третьим выходом ДН, а выход БУМЗЧ подключен через блок согласования с аппаратурой громкоговорящей связи.