Использование современных технологий в системах управления сетями
Плезиохронная иерархия цифровых систем связи, где объединяются потоки с небольшими расхождениями скоростей. Варианты использования возможностей модуля СК-120. Оборудование гибкого мультиплексирования ОГМ-30Е. Первичные цифровые групповые сигналы.
| Рубрика | Программирование, компьютеры и кибернетика |
| Вид | курсовая работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 28.10.2013 |
| Размер файла | 358,1 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
1. Аналитический обзор
1.1 Иерархия цифровых систем связи
К настоящему времени уже сложилась и нормализована МККТТ иерархия цифровых систем передачи - первичные, вторичные, третичные и четверичные системы. Первичные ЦСП строятся на принципе импульсно-кодовой модуляции передаваемых непрерывных сигналов. При этом осуществляется аналого-цифровое преобразование входных сигналов в передающей части аппаратуры и обратное цифро-аналоговое преобразование в приемной части аппаратуры.
Цифровые системы передачи второй и более высоких ступеней иерархии строятся на принципе объединения - разделения цифровых потоков, сформированных в ЦСП более низких ступеней иерархии.
Впервые ЦСП первой ступени иерархии были разработаны в США в начале 60-х годов и предназначались для передачи 24 сигналов ТЧ (ИКМ-24). Скорость передачи цифрового потока в линейном тракте составляла 1544 Кбит/с. Несколько позже подобная система была разработана в европейских странах и СССР. Однако эти системы, в отличии от разработанной в США имели не т24 канала, а 30 т.е. ИКМ-30 и имели скорость передачи цифрового потока в линейном тракте 2048 Кбит/с. Система подобного типа легла в основу другой европейской иерархии ЦСП.
К 1990 г. МККТТ разработал рекомендации по единой синхронной цифровой иерархии (SDH), позволяющей объединять цифровые потоки, образованные системами передачи, входящими в любую существующую иерархию.
Параметры цифровых потоков, получаемых на тех или иных ступенях иерархии, должны соответствовать рекомендациям МККТТ. Это позволяет унифицировать оборудование первичной сети и облегчает организацию международных связей.
Скорости цифровых потоков одной и той же ступени иерархии, на образуемых ЦСП, расположенными на различных станциях сети, могут несколько отличаться друг от друга в пределах допустимой нестабильности задающих генераторов. Это требует принятия специальных мер по объединению потоков в поток более высокой ступени иерархии, что заметно усложняет эксплуатацию первичной сети связи в целом и снижает ее качественные показатели.
Системы иерархии, где объединяются потоки с небольшими расхождениями скоростей, называются плезиохронными (PDH). Если же обеспечить синхронность объединяемых потоков, то резко упрощается техника их объединения и разделения. Кроме того, обеспечивается прямой доступ к компонентам составляющих потоков без разделения общего, а также появляются заметные преимущества эксплуатации и технического обслуживания сети связи.
В разработанной системе синхронной цифровой иерархии скорость передачи на первой ступени установлена равной 155520 Кбит/с, что выше верхней скорости европейской PDH (139264 Кбит/с). Установлены также скорости высших ступеней: второй - 155520 х 4 = 622080 Кбит/с и третьей - 622080 х 4 = 2483200 Кбит/с. Кроме того, рассматривается вопрос об установлении скоростей передачи ниже первой ступени, что позволит получить преимущества SDH на современных спутниковых и радиорелейных линиях связи, где скорости цифровых потоков обычно не превышают 60 Мбит/с.
1.2 Иерархия систем управления сетями электросвязи
В течение последних 10-15 лет, то есть с момента широкого внедрения во многие сферы жизнедеятельности человечества вычислительной техники и систем связи, в развитых странах наблюдается неуклонный рост интереса к вопросам управления сетями связи. В связи с этим постоянно появляется новый инструментарий, реализующий все больший и больший объем функций управления и мониторинга. При этом для обобщения принципов управления и непосредственно инструментов анализа и управления сетями применяется термин «управляющая платформа».
Управляющая платформа основывается на едином прикладном программном интерфейсе (API), определяемом и поддерживаемым различными производителями. При этом разработчики концентрируются на специфике приложений, поскольку платформа обеспечивает не только независимость от производителя, но и необходимые базовые средства.
В сочетании с термином «управляющая платформа» применяются следующие понятия, используемые при построении сети управления:
агент - программные средства, присутствующие на объекте управления и мониторинга, собирающие и хранящие необходимую информацию о нем;
менеджер - программные средства, размещенные в пунктах управления (например, пульте оператора и т.п.), позволяющие собирать и обрабатывать информацию от агентов;
протокол управления - набор стандартов на вид и процедуру обмена управляющей информацией между агентами и менеджерами через существующую транспортную сеть;
информационная база данных (MIB). При формировании агентом содержит модель объекта управления в виде набора параметров и характеристик. При формировании менеджером содержит сведения обо всех объектах управления, их состоянии, параметрах и характеристиках.
Все обзоры средств управления сетью непременно упоминают системы ведущих производителей компьютеров: IBM, AT&T, DEC, HP, SunSoft, Cabletron System, а также инструментарий фирм Novell и Microsoft, предназначенный для локальных и глобальных сетей персональных компьютеров.
Управляющие платформы IBM и AT&T реализуют иерархическую схему, а DEC, HP и Sun Microsystems в той или иной степени предпочитают распределенную архитектуру.
Абстракции, используемые в имеющихся стандартах для описания понятий «объект управления» и «задача управления», носят аксиоматичный характер. Например, согласно МСЭ-Т Х.722 управляемый объект определяется атрибутами; управляющими действиями; сообщениями, которые генерируются управляемыми объектами; поведением. Так в модели OSI с объектом управления ассоциируется понятие ресурс. Все это необходимо учитывать, а также анализировать требования, зафиксированные в стандартах, применительно к конкретной системе управления.
Классификация задач управления в том или ином стандарте - это тоже чистая абстракция. Например, основной задачей управления оператора связи, которая в соответствии с Рек. МСЭ-Т М3010 выполняет и функции технической эксплуатации, является поддержание функционирования сети связи в целом и её отдельных элементов на уровне, обеспечивающем предоставление услуг с заданным качеством и надежностью при минимизации эксплуатационных расходов т. С точки зрения семиуровневой модели OSI в функциональном плане на прикладном уровне объектами управления являются службы электросвязи. Однако эти же службы предоставляют собой объекты и других систем - таких, например, как системы эксплуатации и системы денежных расчетов. Поэтому нужно определить те аспекты служб, которые являются объектами именно, скажем системы эксплуатации.
Система расчетов обеспечивает организацию всевозможных оплат с учетом взаимозависимости заказов и правил производства того или иного типа оплаты. В отличии от них система управления предназначена для наблюдения за ресурсами, установки и изменения правил использования, идентификации типов режимов использования, обеспечения переходов между режимами. Следовательно, система эксплуатации пользуется системой управления. Однако она использует ресурсы для решения своих задач и поэтому имеет свою собственную систему эксплуатации.
В качестве примера можно рассмотреть следующую ситуацию:
В соответствии с функциональной иерархической структурой TMN система управления телекоммуникационной сетью должна выполнять следующие задачи на соответствующих четырех функциональных уровнях:
управление бизнесом (первый уровень)
управление услугами (второй уровень)
управление сетью (третий уровень)
управление элементами сети (четвертый уровень)
Если в качестве ресурса рассматривается отдельный элемент сети, то относящиеся к нему задачи управления принадлежат к типу задач управления элементами сети (например, коммутатор)
Пусть в качестве ресурса рассматривается более сложная система - сеть. На этом уровне имеют место задачи управления сетью (например комплексом оборудования сети передачи данных).
Если, в качестве ресурса рассматривается некоторый сервис, о здесь налицо задачи управления услугами. В данном случае от уровня управления услугами зависит количество и качество предоставляемых услуг связи.
Вывод: Таким образом система управления должна решать множество различных задач. Однако, основной функцией системы управления является оптимизация работы сети. При этом из предъявляемых к системе требований по адаптивности вытекают высокие требованиям по управляемости.
1.3 Варианты использования возможностей модуля СК-120
Модуль предназначен для управления оборудованием (изделиями) производства ОАО «Морион» с использованием протокола SNMP, а также выполняет функции SNMP агента, реализованного на микроконтроллере МС68360. Модуль используется в составе оборудования ОГМ-30Е.
Для выполнения функций управления оборудованием модуль СК-120 имеет значительный набор возможных способов обеспечения связи.
Таким образом, существует несколько вариантов управления оборудованием:
Рис. 1.1. Управление локальной сетью
Рис. 1.2. Управление несколькими ветвями блоков ОГМ-30 через Еthernet
Рис. 1.3. Управление несколькими ветвями блоков ОГМ-30 с использованием служебных каналов
где H - точка, соединённая через коммутатор с SCC3 (HDLC)
R - точка, соединённая через коммутатор с SCC4 (RS - 232)
M(0) - точка, скоммутированная на SCC1 в режиме Ethernet
M(1) - точка, скоммутированная на SCC1 в режиме HDLC
M(2) - точка, скоммутированная на SCC1 в режиме RS - 232
Рис. 1.4. Управление несколькими ветвями блоков ОГМ-30 через модемы
Первые два варианта предназначены для обеспечения управления оборудования по сетевым протоколам, вариант с подключением через служебные каналы, предназначен для оперативной настройки и тестирования оборудования на месте, последний вариант также является необходимым ибо он отражает современные тенденции развития распределенных систем управления.
Вывод: В заключение можно сказать, что любой из данных вариантов является необходимым для обеспечения конкурентно способности и повышения управляемости выпускаемого оборудования.
Вывод: В результате проделанной работы была изучена аппаратура ОГМ (оборудование гибкого мультиплексирования) были поставлены задачи создания системы управления, для данного оборудования, совместимой с существующими в стране SNMP системами.
2. Оборудование гибкого мультиплексирования ОГМ-30Е
2.1 Общее описание
Блок ОГМ - 30Е предназначен для работы в телефонной сети и в зависимости от установленного аппаратного и программного обеспечения может работать в различных режимах:
оборудование, используемое для перераспределения основных цифровых каналов 64 Кбит/с между 4 первичными сигналами электросвязи 2048 Кбит/с со структурой цикла, соответствующей рекомендациям МСЭ G.703 (транс-мультиплексор);
оконечное оборудование для телефонных каналов и каналов передачи данных;
оборудование для ввода / вывода телефонных каналов и каналов передачи данных на промежуточных пунктах (drop-insert);
оконечное оборудование используемое для согласования цифровых электронных АТС с аналоговыми АТС.
ОГМ - 30Е обеспечивает автоматический контроль функционирования и обнаружение неисправностей с помощью оборудования КС.
Формат данных потока 2048 Кбит/с соответствует Рек. G.704 МСЭ-Т, цифрового потока «сонаправленный стык» 64 Кбит/с -, преобразование аналогового телефонного сигнала в цифровой согласно Рек. G.711 МСЭ-Т. Общие вопросы функционирования - Рек. G.732 МСЭ-Т.
Рассмотрим структурную схему оборудования гибкого мультиплексирования на основе данной структурной схемы.
2.2 Принцип работы блока ОГМ
Рисунок 2.1. Структурная схема ОГМ-30Е
Первичные цифровые групповые сигналы 2048 Кбит/с поступают на плату ОД-111, где происходит преобразование квазитроичных сигналов в униполярный двоичный код, HDB3 - AMI декодирование, выделение тактовой частоты 2048 Кгц и преобразование скоростей входных цифровых сигналов 2048 Кбит/с к скорости работы внутренних электронных коммутаторов, расположенных в плате ЦП-110. ОД-110 передаёт в плату ЦП-110 преобразованный принимаемый поток 2 Мбит/с по двум последовательным шинам BSR и BDR. Шина BDR несёт информацию, содержащуюся во всех канальных интервалах принимаемого потока, кроме 16-го; шина BSR - информацию 16-го КИ и служебную информацию.
Передача осуществляется аналогично. Плата ОД-111 принимает последовательные потоки от платы ЦП-110: данных - BDT, сигналов управления - BSR, формирует групповой поток 2048 Кбит/с, осуществляет кодирование и преобразует биполярные сигналы в квазитроичные для передачи в линию связи.
В плате ЦП-110 находится управляемый напряжением генератор 8192 Кгц, от которого плата вырабатываются все необходимые тактовые последовательности для работы блока ОГМ-30Е: сигнал синхронизации F0, тактовые частоты F2M и F4M (рис. 2.5).
Рисунок 2.2. Диаграммы частот генератора ОГМ-30Е
Информация о работоспособности платы ОД-111, а также о состоянии входных потоков 2048 Кбит/с и внешнего сигнала синхронизации передаётся от ОД-111 по последовательной шине контроля CTRLI к плате УМ120 для последующей обработки и индикации аварийных состояний.
Одна плата ОД-111 осуществляет прием - передачу 2-х цифровых потоков 2048 Кбит/с. При необходимости обработки 3-х, 4-х потоков 2048 Кбит/с устанавливаются две платы ОД-111.
Плата ЦП-110 осуществляет цифровую обработку и контроль принимаемых потоков 2048 Кбит/с, обработку и преобразование по заданной программе поступающей информации о сигнальных каналах, перераспределение основных цифровых каналов (ОЦК) 64 Кбит/с между первичными сигналами 2048 Кбит/с и последовательными шинами групповых сигналов плат ОК-110.
Плата может производить переключение до 120 основных цифровых каналов 64 Кбит/с поступающих в составе 4-х первичных цифровых групповых сигналах 2048 Кбит/с
Работая от внутреннего генератора, плата ЦП-110 синхронно обрабатывает последовательные шины от ОД-111:BDR1, BSR1 и передает в плату ОД-111 потоки BDT1, BST1. (Для 2-го потока: BDR2, BSR2, BDT2, BST2 и т.д.).
Для обмена данными с платами ОД-110, плата ЦП-110 формирует последовательные шины: BDI - приём информации ОЦК от плат ОД-110, BDI - передача информации ОЦК в платы ОД-110, ВSI - прием информации сигнальных каналов от плат ОД-110, ВSO - передача информации сигнальных каналов в платы ОД-110.
Плата ЦП-110 имеет стык RS-232 с персональным компьютером типа IBM РС для загрузки выполняемой программы, изменения программы обработки и коммутации сигналов, изменения конфигурации блока ОГМ-30Е, а также для тестирования блока и оперативного контроля за состоянием каналов.
Информация о состоянии входных цифровых групповых сигналов 2048 Кбит/с и всех обрабатываемых каналах, а также о работоспособности платы передаётся от ЦП-110 по последовательной шине CTRL к плате КС-110 для последующей обработки и сигнализации.
При использовании ОГМ для коммутации телефонных каналов в каркас устанавливаются платы канальных окончаний ОК-110. При необходимости приема и обработки поступающих по каналам ТЧ сигнальных частот, для совместной работы с платой ЦП-110 в блок ОГМ-30Е устанавливается плата цифровых фильтров ЦФ-110. Плата ЦФ-110 определяет наличие сигнальных частот в любом канале ОЦК, производит предварительный анализ выделенных частот в каждом канале.
Плата контроля и сигнализации УМ-120 осуществляет контроль за исправностью плат блока ОГМ-30Е, анализируя данные шины CTRL линии INTER.
Плата питания ПН-110 осуществляет преобразование напряжения батареи -60В в напряжения +5В для питания всех плат блока ОГМ-30Е.
2.3 Описание конструктива
Конструктивно блок ОГМ-30E представляет собой однорядный съемный каркас евростандарта 19 дюймов.
Рисунок 2.3. Внешний вид оборудования ОГМ-30Е
В каркасе блока ОГМ-30Е устанавливаются съёмные платы, подключаемые к кросс-плате с помощью разъёмов.
Платы устанавливаются в каркас на места, обозначенные на фиксирующей планке, в соответствии с тех. паспортом на изделие.
Подключение блока ОГМ-30Е к внешним устройствам производится через разъемы, установленные на лицевой стороне соответствующих плат.
Блок ОГМ-30Е предназначен для работы в помещениях в условиях:
- температура окружающего воздуха от 5° С до 40°С;
- относительная влажность воздуха до 90% при температуре 30°С;
- атмосферное давление не ниже 60 КПА (450 мм рт. ст.).
Блок ОГМ-30Е сохраняет свои параметры после пребывания при температуре минус 50° С и плюс 50°С.
2.4 Шина ST-BUS
Все цифровые системы передачи должны осуществлять прием и передачу в соответствии с требованиями МККТТ, чтобы не возникало проблем их стыковки между собой. Однако при обработке группового сигнала непосредственно в самом оборудовании структура первичного цифрового группового сигнала подвергается преобразованию для облегчения обработки. Структура «внутреннего» группового сигнала может быть различной в разных устройствах, в зависимости от используемой элементной базы. В блоке ОГМ используются микросхемы фирмы «MITEL», работающие с потоком ST-BUS. Преобразование первичного группового потока в поток ST-BUS осуществляется в микросхеме МТ8952В фирмы «MITEL» в плате внешнего стыка.
На выходе приемной части приемопередатчика МТ8952В формируются сигналы BDR1 и BSR1. Структура сигналов показана на Рис.
Рисунок 2.4. Структура сигналов на выходе приемной части приемопередатчика
Каждый сигнал состоит из 32 временных интервалов (ВИ), которые составляют 1 цикл. Каждый временной интервал состоит из 8 бит.
В сигнале BDR1 каждый временной интервал (ВИ) содержит информацию соответствующую информации в канальном интервале (КИ) того же порядкового номера в первичном цифровом групповом сигнале.
В сигнале BSR1 содержится информация сверхцикла, т.е. КИ16 и служебная информация в служебных словах S1, S2, S3, S4. Соответствие между структурой сигнала BSR1 и структурой первичного цифрового группового сигнала (цикл, КИ) приведено в Табл. 2.1.
Табл. 2.1
Электрические параметры сигналов соответствуют МОП-уровням. Скорость передачи сигналов равняется 2048 Кбит/с. Приемопередатчик имеет эластичную память, которая позволяет синхронизировать все выходные сигналы от одной частоты 2048 Кгц (сигнал F2M). F0 - метка начала сверхцикла, устанавливает приемопередатчик в синхронизм.
На передающую часть приемопередатчика поступают сигналы BDT1, BST1, по кроссплате блока ОГМ.
Структура сигналов BDT1, BST1 не отличается от структуры сигналов BDR1 и BSR1. Информация из ВИ сигнала BDT1 транслируется в соответствующий КИ первичного цифрового группового сигнала.
Рисунок 2.5. Временные диаграммы сигналов приемной части приемопередатчика
2.5 Шины управления CTRL-O и CTRL-I в блоке ОГМ-30Е
Функции управления и мониторинга выполняются в блоке ОГМ-30Е платой УМ-120. Для переноса информации между платой УМ-120 и остальными платами блока используются две шины:
CTRL-O - для передачи информации от УМ-120 управляемым платам;
CTRL-I - для передачи информации от плат к УМ-120.
Формат передачи и приема информации по шинам управления.
Передача и прием информации происходят в пределах 125 мкс цикла. Начало цикла определяется сигналом «F0», передаваемом по шине «F0». Каждый цикл шин CTRL-O и CTRL-I делится на 256 битовых интервалов. Начало каждого интервала совпадает с фронтом сигнала «F2M». Правила обмена информации с шинами управления идентичны правилам обмена информацией с информационными шинами. Восемь битовых интервалов объединяются во временной интервал (ВИ). Канальный интервал, начинающийся сразу после метки «F0», нумеруется как «ВИ0», последний, интервал в цикле - «ВИ31». Внутри канального интервала биты нумеруются с «0» по «7». Бит с номером «7» передается на шину первым, а бит с номером «0» - последним.
Формат передачи информации по шине CTRL-O
Для передачи информации от платы УМ-120 к управляемым платам, используются первые пять временных интервалов - «ВИ0 - ВИ4».
В «ВИ0» передается адрес платы, связь с которой организуется в данном цикле. Первые два разряда этого канального интервала, позволяют организовать управление четырьмя блоками от одной платы УМ-120. Если эти два разряда равны «0», значит осуществляется адресация внутри блока, в котором установлена плата УМ-120, в противном случае направление передачи информации определяется переходной платой. Адрес платы определяется как место ее подключения к разъему кроссплаты. Пять разрядов адреса позволяют адресоваться к 31 плате, адрес «11111» не используется.
Рисунок 2.6. Формат «ВИ0» шины CTRL-O «Адрес платы»
В «ВИ1» передается адрес микросхемы на плате. Разряды «А0 - А3» позволяют адресовать до 16 микросхем. Разряд «R/W» определяет направление передачи информации: «0» - соответствует циклу записи данных передаваемых от платы УМ-120, «1» - данные будут передаваться из адресуемой платы. Для обеспечения возможности передачи к объектам больших массивов информации, используется флаг передачи массива «М». Организация передачи информационных массивов описана в разделе «Передача массивов информации».
Рисунок 2.7. Формат «ВИ1» шины CTRL-O «Адрес микросхемы»
Формат «ВИ2» и «ВИ3» зависит от адресуемого объекта. Ниже приводится формат этих канальных интервалов, используемый для управления ПЛИС.
Рисунок 2.8. Формат «ВИ2» шины CTRL-O «Адрес регистра»
Рисунок 2.9. Формат «ВИ3» шины CTRL-O «Данные»
Данные, передаваемые от УМ-120 к платам, находятся в «ВИ3» шины CTRL-O. В «ВИ-4» передается контрольная сумма циклического контроля для первых четырех байт (адрес платы, адрес микросхемы, адрес регистра и данные). С целью обеспечения достоверности передаваемой информации, плата, в адрес которой направлена информация, обязана подсчитать контрольную сумму циклического контроля (CRC-4), этих четырех байт и сверить ее с контрольной суммой CRC-4 полученной в «ВИ4». Если результат операции сравнения положительный («равно»), данные из промежуточных регистров ПЛИС транслируются в соответствующие микросхемы или регистры, в противном случае трансляция принятых данных запрещена. Результат операции сравнения транслируется в «ВИ-4» на шину CTRL-I, биты с «3» по «0» (положительный результат сравнения соответствует «0» уровню сигнала шины), разряды с «7» по «4» «ВИ-4», шины CTRL-I, в этом режиме не используются.
Формат байта CRC-4, передаваемый по шине CTRL-O.
Бит «С0» младший бит контрольной суммы, «С3» - старший.
Формат данных, передаваемых в «ВИ-4» шины CTRL-I, во время цикла записи.
2.6 Передача массивов информации
Для передачи больших массивов информации предусмотрена возможность передачи 16 байт данных в каждом цикле. При выполнении этой процедуры адресуется только первый байт передаваемого массива, а в регистре адреса микросхемы устанавливается разряд «М» - передача массива. Передача данных начинается с «ВИ3» и далее во всех нечетных канальных интервалах текущего и последующих циклов, до окончания массива. Формат передаваемого массива должен предусматривать возможность определения платой приемником информации длины передаваемых данных и самостоятельное завершение процедуры. Во время передачи массива, во втором и последующих циклах, адрес передаваемый в «ВИ0» всегда равен «11111».
2.7 Передача информации от плат к УМ-120
Передача информации от плат к УМ-120 осуществляется по шине CTRL-I. Временной интервал «ВИ4» общий для всех плат. Плата, адрес которой был передан в данном цикле по шине CTRL-O, передает в этом временном интервале в цикле записи - результат сравнения CRС-4, цикле чтения - данные из регистров платы.
Кроме этого, каждая плата имеет на этой шине свой временной интервал, который соответствует адресу платы. Адрес первой платы равен «1», а последней платы 27. Формат данных, передаваемых платой в своем временном интервале (биты с 7 по 2), индивидуален и зависит от функций платы, а формат данных передаваемых в битах 1 и 0, общий для всех плат и позволяет определить следующие состояния платы:
«Рабочий режим» - плата установлена, питание подключено, аварии нет, плата управляема по шинам CTRL;
«Начальный сброс» - плата установлена, но не закончился переходной процесс начального сброса, или идет процесс загрузки ПЛИС из последовательного ПЗУ платы, плата не управляема по шинам CTRL;
«Авария» - авария платы - указывает что плата не находится в режиме начального сброса и на плате активен хотя бы один из источников сообщения об аварии, плата управляема по шинам CTRL;
«Нет платы» - плата отсутствует;
Ниже приводится формат данных, передаваемых платой в своем временном интервале и пример реализации схемы формирования битов D1, D0.
Рисунок 2.10. Формат сообщений в индивидуальном временном интервале платы по шине CTRL_I
Таблица состояний платы, передаваемых на шину CTRL-I в битах D1 и D0
Плата находится в состоянии «Начальный сброс» или «Авария», если установлен хотя бы один из флагов «Alarm» или «Reset». Управление режимами работы платы (инициализация, изменение параметров) и мониторинг возможны только в состоянии «Управляемый режим».
Для платы КМ-120, всегда устанавливаемой на 4 место, выделяется два временных интервала на шине CTRL-I - «ВИ26» и «ВИ27». Это необходимо для обеспечения передачи больших объемов информации для мониторинга со стороны платы КМ-120 в плату УМ-120. Формат передачи данных в «ВИ26», биты D1 и D0, соответствует общепринятому, а формат передачи данных в «ВИ27» находится в стадии разработки.
Трансляция данных, передаваемых по «национальным битам», по шинам CTRL-O и CTRL-I.
Для трансляции данных, передаваемых по «национальными битам» канала Е1, используются последние четыре временных интервала каждой шины управления. Каждому каналу Е1, организация которого возможна в ОГМ, выделяется один временной интервал. Временные интервалы распределены следующим образом:
«ВИ28» - первая плата ВС-120, первый канал;
«ВИ29» - первая плата ВС-120, второй канал;
«ВИ30» - вторая плата ВС-120, первый канал;
«ВИ31» - вторая плата ВС-120, второй канал;
Информация в «ВИ28 - ВИ31» передаются только в нечетных циклах. Временные интервалы шины CTRL-I, несущие информацию о «национальных битах», содержат бит статуса. Если бит статуса установлен в «1», то в данном цикле, для данного временного интервала, передается информация о состоянии «национальных битов» КИ0 нечетного цикла. Информация, передаваемая во «ВИ28 - ВИ31» по шине CTRL-O, не содержит бит статуса, но она записываться в выходной регистр, из которого передается на шину CTRL-O, только один раз за два цикла (всегда в четном или всегда в нечетном цикле).
Рисунок 2.11. Формат информации, передаваемой в «ВИ28 - ВИ31» шины CTRL-I
Протокол управления:
Первые восемь адресов ПЛИС осуществляющей связь платы с шинами CTRL резервируются для общих протокольных функций.
ПЛИС, обеспечивающая управление платой по шинам CTRL-O и CTRL-I адрес микросхемы 00Н, исполняет следующие функции:
1. Триггер флага «Инициализация». Адрес микросхемы 00Н. Адрес регистра флага 01Н. Пишется и читается. Передается и принимается в «0» бите байта данных. Перевод этого триггера в состояние «1», обеспечивает отключение этой платы от информационных шин и прекращение передачи в сторону внешних интерфейсов, плата готова к инициализации (смене режима работы). Схема начального сброса должна устанавливать этот триггер в состояние «1». По окончании инициализации платы, этот флаг устанавливается в состояние «0».
2. Регистр адреса платы. Адрес микросхемы 00Н. Адрес регистра 00Н. Регистр содержит информацию об идентификационном номере платы. Только читается. Младший бит адреса расположен в «0» бите байта данных.
Идентификационный номер платы имеет длину один байт и присваивается на этапе разработки.
3. Регистр версии программного обеспечения. Адрес микросхемы 00Н. Адрес регистра 02Н. Только читается. Регистр содержит информацию о варианте исполнения функций управления, позволяет избежать изменения идентификационного номера плата при коррекции схемы управления. Длина поля 3 бита (биты 2 - 0).
Все регистры управления должны обеспечивать функции чтения и записи, при этом адрес и формат данных функции записи, должен соответствовать адресу и формату функции чтения.
В связи с тем, что протоколы последовательных портов различных фирм значительно отличаются друг от друга (не зафиксировано место флага «запись / чтение», различен порядок передачи бит байта и т.д.), поддержка этих протоколов возлагается на ПЛИС, осуществляющую связь с шинами CTRL.
3. Современные технологии проектирования и производства РЭА
3.1 Система автоматизированного проектирования Cadence
Последние десятилетия характеризуются бурным развитием электроники. Она проникла во все сферы жизнедеятельности человека. Сложность электронных устройств возрастет быстрыми темпами. Благодаря достижениям в современных технологиях производства электронных изделий достигнута очень высокая степень миниатюризации. Поэтому при разработке радиоэлектронной аппаратуры на современном базисе сейчас практически невозможно обойтись без мощных систем автоматизированного проектирования. Одной из наиболее хорошо развитых и пользующихся популярностью является САПР фирмы Cadence Systems Inc. Cadence Systems Inc. является мировым лидером в разработке т.н. EDA-систем (Electronic Design Automatization) - САПР для электронных систем. Cadence - система комплексной автоматизации процесса проектирования. Она включает в себя несколько взаимосвязанных и взаимодействующих модулей.
Cadence позволяет проводить:
моделирование работы аналоговых устройств,
моделирование работы цифровых устройств,
моделирование работы смешанных устройств,
физическое моделирование,
размещение компонентов (в ручном, и автоматическом режимах)
трассировку печатных проводников (в ручном, и автоматическом режимах)
температурный анализ при размещении элементов на плате (для обеспечения нормальных тепловых режимов работы).
анализ шумовых характеристик схемы
выпуск конструкторской документации (чертежей принципиальных схем, печатных плат, сборочных чертежей и т.д.).
Cadence дает возможность не только разработать печатную плату, но и по результатам физического моделирования откорректировать схему.
3.2 Программируемые логические интегральные схемы фирмы ALTERA и система автоматизированного проектирования MAX+PLUS II
Программируемые логические интегральные схемы (ПЛИС), а в зарубежной литературе именуемые PLD (programmable logic devices), - это полу заказные цифровые БИС, которые благодаря архитектурным и технологическим особенностям можно разрабатывать и изготовлять без специализированного технического оборудования. ПЛИС появились на мировом рынке в середине 80-х гг. И сразу получили широкое распространение, переместив процесс создания специализированной БИС с завода на рабочее место проектировщика. Цикл разработки БИС сократился до нескольких часов, и значительно уменьшились соответствующие затраты.
С начала 90-х гг. наибольшим спросом пользуются ПЛИС, обладающие:
высокой логической интеграцией на основе технологий КМОП;
быстродействием до 80 -100 МГц и выше;
возможностью программирования (загрузки внутренней конфигурации) без программатора.
Всем этим требованиям соответствуют ПЛИС фирмы ALTERA (США) - мирового лидера в области ПЛИС. В настоящее время ALTERA выпускает семь семейств ПЛИС различной архитектуры [14].
В России наиболее известны ПЛИС классического (Classic) семейства, некоторое время выпускаемые компанией INTEL. Основными преимуществами этих микросхем являются простота, низкая стоимость, удобные для монтажа DIP - корпуса, микропотребление энергии в статическом режиме и возможность поддержки отечественными средствами (САПР «ФОРС+», программаторы «Блиц», «Стерх», «Форсис»). ПЛИС ЕР220 заменяет любую микросхему серии 1556 (ХП4, ХП6, ХП8, ХЛ8).
Все ПЛИС изготавливаются по технологии КМОП с ультрафиолетовым стиранием (EPROM), обеспечивающей следующие параметры энергопотребления:
в статическом режиме - 10-30 мкА;
на частоте 1 МГц - 2-8 мА;
при увеличении тактовой частоты - 1 мА/МГц.
Для снижения цены на 30-40% при серийном производстве изделий все ПЛИС также выпускаются в пластмассовых корпусах (DIP и PLCC) с однократным программированием.
Недостатками ПЛИС классического семейства являются относительно невысокая степень интеграции и некоторые особенности архитектуры: отсутствие у триггеров входа установки в «1» (SET), блокирование контактов при реализации внутренних элементов памяти.
Этих недостатков полностью лишены ПЛИС семейств MAX7000 и FLASHlogic, которые имеют матричную архитектуру, т.е. содержат программируемые матрицы логических вентилей «И», «ИЛИ» и триггеры.
Семейство MAX7000 состоит из семи микросхем со степенью интеграции от 1200 до 10000 эквивалентных логических вентилей, содержащих от 32 (EPM7032) до 256 (EPM 7256) триггеров.
Дополнительно выпускается ПЛИС EPM7032V - функциональный аналог микросхемы EPM7032 с напряжением питания 3,3 В.
ПЛИС семейства MAX7000 изготавливаются по технологии КМОП с электрическим стиранием (EEPROM). Они обеспечивают:
минимальную задержку распространения сигнала от входа до выхода 5 нс;
максимальную тактовую частоту 190 МГц;
до 100 циклов программирования / стирания.
ПЛИС семейства MAX7000 имеют гибкую архитектуру. Их макроячейки содержат по две независимые линии обратной связи; с триггера и с контакта. Это позволяет использовать триггер в качестве внутреннего регистра, а контакт одновременно - как входной порт. Дополнительными ресурсами ПЛИС являются термы расширения (expander terms) - конъюнктуры, инверсные выходы которых образуют обратные связи с матрицей элементов «И». Термы позволяют формировать управляющие сигналы (например, CLK, SET, RESET) без затрат макроячеек. В результате перераспределения термов между макроячейками число входов элементов «ИЛИ» может быть увеличено до 32.
Каждая макроячейка имеет индивидуальный турбо бит, программирование которого позволяет уменьшить потребляемую мощность при некотором снижении быстродействия. Начиная с 1996 г. все ПЛИС семейства MAX7000 выпускаются в варианте ISP (in system programmable - программируемые в системе). Это позволяет программировать и стирать схему непосредственно на рабочей плате через 4-й сигнальный интерфейс, подключенный к порту компьютера. Наличие программатора становится необязательным, что значительно упрощает и удешевляет применение ПЛИС.
ПЛИС семейства MAX7000 имеют низкую стоимость. Например, цена микросхемы ЕРМ7032 составляет менее 7 , а микросхемы ЕРМ7128 - менее 25 .
С появлением семейства MAX7000 значительно уменьшилась практическая ценность выпускавшихся ранее ПЛИС семейства MAX5000, т. к. появились аналоги всех микросхем (например, ЕРМ5128 - ЕРМ7128) с лучшими характеристиками быстродействия и энергопотребления по более низким ценам.
MAX+PLUS II - это система автоматического проектирования программируемых логических интегральных схем (ПЛИС), разработанная Altera Corporation, мировым лидером по производству ПЛИС.
MAX+PLUS II - это многофункциональный программный продукт, обеспечивающий проектировщику возможность полного проектирования ПЛИС, начиная с ввода схемы, которую проектировщик собирается реализовать на ПЛИС и заканчивая программирования самой ПЛИС на программаторе.
MAX+PLUS II предлагает следующие возможности для пользователя:
ввод внутренней структуры ПЛИС путем графического ввода функциональной схемы;
ввод внутренней структуры ПЛИС c помощью языка программирования высокого уровня Altera Hardware Description Language (AHDL), который полностью встроен в оболочку MAX+PLUS II;
моделирование работы ПЛИС в виде временных диаграмм;
при наличии программатора произвести запись спроектированной структуры в ПЛИС и др.
При описании внутренней структуры ПЛИС с помощью AHDL возможны несколько вариантов.
В первом варианте проводить описание структуры в примитивах, т.е. используя простейшие функции типа RS-триггер, D-триггер, T-триггер, JK-триггер и др.
При втором варианте проводить описание при помощи примитивов и мега-функций.
Мега-функции представляют собой сложные логические функции типа счетчик, мультиплексор, дешифратор, регистр и др.
Преимуществом первого варианта является то, что транслятор затрачивает меньше времени на преобразование простейших функций языка AHDL в машинные коды.
Недостатками данного варианта является большой объем текста программ и необходимость подробного описания всей системы.
Во втором варианте, при использовании мега-функций, отпадает надобность подробного описания элементов в том смысле, что программист задает только параметры сложной логической функции. Для примера, используя мега-функцию lpm_counter счетчик можно описать, задав только тактируемый вход и ширину самого счетчика. Это значительно уменьшает объем, занимаемый текстом программы, а также позволяет несколько сократить время написания программы.
Недостатком является то, что на трансляцию программы в машинные коды затрачивается больше времени по сравнению с первым вариантом.
Но в конечном итоге результат получается одинаковым, поэтому стиль написания программного продукта целиком зависит от проектировщика.
При отладке написанного программного продукта SIMULATOR MAX+PLUS II позволяет подробно рассмотреть результат работы ПЛИС в виде временных диаграмм. Проектировщик может выбирать различные выходы и промежуточные состояния, описанные в программе, а также задавать различные входные воздействия.
3.3 Технология поверхностного монтажа
Стремительное развитие техники поверхностного монтажа компонентов объясняется прежде всего экономическими соображениями, т.к. позволяет в процессе конструирования электронной аппаратуру уменьшить габариты, снизить расход материалов и энергии, объем и массу корпусов и стоек, в которых должны размещаться электронные системы, и следовательно, уменьшить площадь сооружений [15]. Используя технику поверхностного монтажа, можно создавать более быстродействующие, помехоустойчивые и надежные радиоэлектронные и электронно-вычислительные средства.
Технология поверхностного монтажа компонентов по сравнению с существующей технологией обладает важнейшим критерием прогрессивности: обеспечивает миниатюризацию аппаратуры при одновременном росте ее функциональной сложности. Это отвечает требованиям рынка электронных изделий и особенно требованиям вычислительной техники.
Достоинства микрокорпусов. Термин «технология поверхностного монтажа» является общим обозначением нового направления в области электроники, включающего и технику корпусирования компонентов. Навесные компоненты, предназначенные для поверхностного монтажа, в основном, намного меньше, чем их традиционные эквиваленты, монтируемые в отверстия. Вместо длинных выводов или штырьков, как у корпусов, монтируемых в отверстия, они имеют очень короткие выводы или просто внешние контактные площадки. Такие компоненты непосредственно закрепляются на верхней (или нижней) стороне коммутационной платы при совмещении их выводов или внешних контактов с контактными площадками.
Малые размеры компонентов для ТПМК обеспечивают:
более высокую плотность монтажа на единицу площади коммутационной платы и, следовательно, дают снижение массо-габаритных показателей при этом же уровне функциональных возможностей.
Увеличение числа выводов корпуса (например, пластмассовый кристаллоноситель PLCC имеет 84 вывода) и, следовательно, повышение функциональных возможностей на единицу поверхности коммутационной платы.
Отмечая преимущества конструкции, разработанной на базе ТПМК, не следует умалчивать о сложном комплексе проблем, возникающих на этапе ее производства. Появление компонентов для ТПМК способствовало осуществлению и развитию процесса автоматизированной сборки. Но по мере перехода от простых чипов резисторов и конденсаторов к сложным корпусам ИС проблемы установки компонентов, пайки, проверки, испытаний и ремонта вылились в сложную систему технологических ограничений. Использование компонентов для ТПМК, несомненно, может дать целый ряд преимуществ. Именно поэтому год от года возрастают темпы освоения процесса поверхностного монтажа. В настоящее время разработчики, благодаря достоинствам новой технологии, имеют возможность уменьшать количество плат в проектируемом изделии. Применение корпусов с короткими выводами или внешними контактными площадками способствует также уменьшению величины паразитных индуктивностей, что особенно важно, например, в СВЧ-устройствах. Кроме того, для таких корпусов не требуется формовка и обрезка выводов. Конструирование изделий с поверхностным монтажом может быть довольно гибким: возможны варианты конструкторско-технической реализации изделия, в том числе и смешанный вариант с использованием компонентов для ТПМК и компонентов для установки в отверстия, если это целесообразно. Обычно с помощью техники поверхностного монтажа можно получить весьма высокую надежность, хотя в некоторых случаях она не обязательно выше той, которая присуща корпусам, монтируемым в отверстия. Корпуса для ТПМК, например, более устойчивы к воздействию вибрации, чем их традиционные аналоги.
Технологичность. Поверхностный монтаж допускает высокоскоростную автоматическую установку компонентов с частотой появления дефектов (100-1000)*10-6 в зависимости от сложности конструкции корпуса. Недостаток коммутационных плат (КП) для ТПМК заключается в том, что они менее удобны, чем традиционные, для проверки, испытаний и ремонта. Многовыводные корпуса требуют проектирования узких коммутационных дорожек с малым шагом между ними и, если не оптимизированы условия пайки, могут возникнуть проблемы, связанные с образованием перемычек припоя между соседними проводящими дорожками и выводами. В любом случае существуют некоторые ограничения налагаемые, например, в отдельных случаях на пайку компонентов волной припоя или погружением либо на методы пайки расплавлением дозированного припоя; для большинства коммутационных плат весьма трудно осуществить эффективную визуальную проверку качества пайки, поскольку выводы компонентов могут быть полностью скрыты телом самого компонента; в то же время использование топологии платы, обеспечивающей осмотр каждого соединительного узла за пределами периметра корпуса компонента, неизбежно привело бы к неэффективному использованию рабочего поля платы. Таким образом, необходимо тщательно прорабатывать вопросы испытания изготовленных плат.
Отвод тепла. Проблема теплоотвода, по-видимому, одна из наиболее распространенных и трудных в количественной оценке для изделий с применением ТПМК. Вследствие малого расстояния между компонентами количество тепла, выделяемого компонентами на единицу площади платы, существенно увеличивается. При разработке конструкции платы отвод тепла должен обязательно учитываться. Для улучшения теплоотвода можно использовать, например, платы на основе инвара, плакированного медью, хотя они дороже и массивнее обычных стеклоэпоксидных плат, которые также используются в ТПМК. Несогласованность коэффициентов расширения контактирующих материалов платы и корпуса компонента приводит реально к усталостным напряжениям и развитию дефектов в местах пайки вследствие постоянного термоциклирования, связанного с цикличностью работы устройства. В конечном итоге может развиться обширное коробление и плата разрушится. По этой причине на традиционных платах нецелесообразно монтировать компоненты в керамических корпусах с габаритами, превышающими 6 мм, а в процессе проектирования плат приходится принимать альтернативные решения.
Экономический аспект ТПМК. Во многих случаях прямой экономический выигрыш, который может дать ТПМК по сравнению с техникой монтажа в отверстия, не предсказуем. Корпуса для ТПМК дороже обычных корпусов, требуют плат более сложной конструкции, не обеспечивают приемлемого выхода годных изделий на этапе внедрения, требуют больших затрат на испытания и ремонт и, что более важно, требуют начальных капиталовложений порядка по меньшей мере полумиллиона долларов.
Преимущества техники поверхностного монтажа не могут быть оценены только прямым сопоставлением с экономическими показателями техники монтажа в отверстия. Стимулами развития и доказательством прав на существование (жизненности) поверхностного монтажа являются уменьшение массогабаритных показателей и увеличение функциональных возможностей аппаратуры.
плезиохронный цифровой модуль мультиплексирование
Библиографический список
Мячев А.А., Степанов В.И., Щерба В.К. «Интерфейсы систем обработки данных», М.: Радио и Связь, 1989.
Мячев А.А. «Интерфейсы устройств вычислительной техники», М.: Радио и Связь, 1993.
Гуревич В.Э., Лопушнян Ю.Г., Рабинович Г.В. «ИКМ в многоканальной телефонной связи», М.: Связь, 1983.
Аппаратура ИКМ-30. Под ред. Иванова Ю.П., Левина Л.С.М.: Связь. 1983.
Баева Н.Н. «Многоканальная связь и РРЛ», М.: Радио и Связь, 1988.
Размещено на Allbest.ru
Подобные документы
Общие принципы построения цифровых систем передачи, их иерархия и достоинства. Организация управления сетью оборудования связи с помощью персонального компьютера по интерфейсу серии F. Оборудование гибкого мультиплексирования ОГМ-30Е, принцип его работы.
дипломная работа [1,1 M], добавлен 28.10.2013Сущность, основные характеристики и компоненты информационных технологий и необходимость их использования в системах управления. Автоматизация уровня исполнительной деятельности персонала. Информационная, коммуникационная и системная модели офиса.
курсовая работа [56,0 K], добавлен 13.08.2010Анализ технологий развития телекоммуникационными сетями и структурной модели бизнес-процессов телекоммуникационного предприятия с целью определения архитектуры ИТС. Классификация направлений использования ГИС-технологий в телекоммуникационной области.
автореферат [805,3 K], добавлен 04.01.2009Обеспечение взаимодействия систем управления и сигнализации на основе гибкого коммутатора. Общая характеристика, особенности и архитектурные принципы организации NGN (сеть нового поколения). Анализ технологий и протоколов систем сигнализации NGN.
дипломная работа [2,0 M], добавлен 24.06.2015Asynchronous Transfer Mode как сетевая высокопроизводительная технология коммутации и мультиплексирования, основанная на передаче данных в виде ячеек фиксированного размера. Транспортные протоколы для локальных и глобальных сетей. Иерархия скоростей.
лекция [186,3 K], добавлен 15.04.2014Понятие и юридическая природа цифровых произведений. Рассмотрение способов защиты авторских прав для мультимедийной информации (шифрование, защита носителей, электронные ключи, цифровые водяные знаки). Характеристика видов цифровых произведений.
курсовая работа [48,3 K], добавлен 29.01.2010Изучение возможностей и актуальности использования того или иного сетевого оборудования, применяемого при построении современных ЛВС. Характеристика особенностей кабельных и беспроводных линий связи. Описания статической и динамической маршрутизации.
дипломная работа [1023,1 K], добавлен 23.06.2012Роль использования типовых программных компонентов в системах управления предприятиями. Классификация, состав и виды информационных бизнес-систем: интерактивные электронные технические руководства (ИЭТР) в управлении бизнесом, основные понятия ИЭТР.
дипломная работа [79,2 K], добавлен 16.06.2012Классификация компьютерных сетей (КС) по различным признакам. Исследование современных протоколов управления КС. Анализ архитектур управления КС. Разработка требований, предъявляемых к системам управления КС. Выбор способа организации системы мониторинга.
дипломная работа [3,3 M], добавлен 13.10.2016Основные типы линий связи. Локальные вычислительные сети (ЛВС) как системы распределенной обработки данных, особенности охвата территории, стоимости. Анализ возможностей и актуальности использования сетевого оборудования при построении современных ЛВС.
дипломная работа [823,9 K], добавлен 16.06.2012
