Рис. 4.16 Функциональная схема блока формирования исходящих каналов.

ОЗУ₁

ОЗУ₂

Р_з/сч

D_стр

D_ст

D_стр

D_ст

Q₃Q₂Q₁

Сч2

Т

R

У«0»

ГЛАВА 10

ПАТЕНТНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ

Патентные исследования проводились при помощи онлайновой службы поиска американского национального патентного бюро. Поиск производился по ключевым словам: «communications AND E1», искались патенты 1997 и 1998 годов, результаты поиска отображены ниже.

РезультатыПеребора вPATBIB-97-98 db для:

(communicationAND E1):13 патентов.

Отображено:с 1 по 13 из 13

Номер

Заглавие

5,727,160Блок радиоуправленияпортом в беспроводнойперсональнойсистеме связи
5,724,610СелекторныеподсистемыCDMA системы, использующиепару первыхпроцессоровдля выбораканалов CDMA, связывающиеподсистемуи центр обслуживанияподвижныхабонентов
5,708,660Соглашениядля принятияи отправленияпакетов сообщенияс оборудованиемсвязи АТМ
5,705,178Методы и композиции,основанныена запрещениивторженияклетки и фиброзаанионичнымиполимерами
5,705,177Методы и композиции,основанныена запрещениивторженияклетки и фиброзаанионичнымиполимерами
5,701,465Методы и прибордля сохраненияресурсов системы,гарантирующиекачествообслуживания
5,692,038Методы дляидентификацииисточникателефоннойсвязи
5,674,844Лечение, дляпредотвращенияпотери массыкости и увеличенияв метаболическихпроцессов вкости
5,671,251Приборы и методработы устройствапередачи данных,для избирательнофункционирующегокак аналоговыймодем, как цифровоймодем, и кактерминальныйадаптер
5,654,815Методы синхронизациии единицысинхронизации,для терминальногообмена
5,605,938Методы и композициидля запрещениявторженияклетки и фиброза,использующегосульфат декстрана
5,598,401Приборы и методдля цифровогоустройствапередачи данных,функционирующегов аналоговомрежиме
5,592,607Интерактивныйметод и системадля созданияадресной информации,использующейуказанныепользователемзоны адреса

РезюмеПеребора

communication:12683 слова в 6493 патентах.

E1:193 слова в 127 патентах.

(communication AND E1): 13 патентов.

ВремяПеребора: 0.36секунд.

На основе результатов перебора для рассмотрения были выбраны следующие патенты: 5,724,610 5,708,660 5,701,465 5,692,038 5,671,251 5,654,815 5,598,401 5,592,607. Ни один из них не является патентом на подобную коммутационную БИС, более подробно каждый из выбранных патентов рассмотрен далее. Следовательно проектируемая БИС обладает патентной чистотой и является потенциально перспективной для производства.

Патент,Соединенныештаты

№ 5,724,610

Март 3, 1998

СелекторныеподсистемыCDMA системы, использующейпару первыхпроцессоровдля выбораканалов CDMA, связывающиеподсистемуи центр обслуживанияподвижных абонентов

Изобретатели: Han;Jin Soo(Daejeon, KR); Cheong;Yoon Chae(Kyoungki-do, KR).

Представитель: HyundaiElectronics Industries Co., Ltd.(Kyoungki-do, KR).

Приложение №: 478,030

Зарегистрировано: 7.06.1995

ОсновнойРевизор: Lee; Thomas C.

ПомощникРевизора: Luu; LeHien

Поверенный,Агент или Фирма:Merchant, Gould, Smith, Edell, Welter & Schmidt

Краткое содержание

Селекторнаяподсистемабанка коллективногодоступа с кодовымразделением.В систему включеныдва блока: блокSBSC и блок S/V. БлокONE SBSC разработан,чтобы управлятьдвенадцатьюS/V направлениями,чтобы обеспечить96 каналов движенияза SBS, и такимобразом, одноS/V правлениеобеспечиваетвосемь каналовсвязи. Селекторнаяподсистемабанка (SBS) коллективногодоступа с кодовымразделением(CDMA) система, включает:блок SBS, блок SBS, состоящий изпары первыхпроцессоровдля управления движением фрейма CDMA и связываетподсистему(CIS), выбирая каналмежду CIS и центромобслуживания(MSC); двухпортоваяоперативная память (DRAM) служитдля храненияфрейма и управленияпервым процессором,а также управлениемпрямого доступав память (DMAC); второй процессорслужит дляуправленияDMAC; E1 сопрягаютблок данныхфрейма с MSC, получаясинхронизмиз TFU CPS приемника;и блок S/V, связываемыймежду DRAM и E1 сопрягаеткак множествопродолженийформ карты, идля полученияфрейма движенияк блоку интерфейсаE1 после DSP. Следовательно,массовое производствомодуля, имеющегоконкурентоспособность,избегает сложногостроения оборудованияи уменьшаетвозможностьконфликта междусигналамиуправлениями.

Патент,Соединенныештаты

№ 5,708,660

Январь13, 1998

Соглашения для принятияи отправленияпакетов сообщенияс оборудованиемсвязи ATM

Изобретатели:Riedel;Michael(Dresden, DE).

Представитель: SiemensAktiengesellschaft(Munich, DE).

Приложение №: 610,366

Зарегистрировано: 4.03.1996

ОсновнойРевизор: Safourek; BenedictV.

Поверенный,Агент или Фирма:Hill, Steadman & Simpson

Краткое содержание

Оборудованиесвязи ATM обслуживаетотправляемыепакеты сообщений,поставленныхчерез, по крайнеймере одну магистраль(E1,...,En) в течениепроцесса виртуальныхсвязей с подчиненнымимагистралями(A1,...,An) входящимив соответствующуювиртуальнуюсвязь. Характерныепараметрытакже, как, покрайней мере,два различныхприоритета,определеныдля соответственнойвиртуальнойсвязи в течениеустановленногозапроса. Соответствующеерасположениемагистралиобслуживанияимеет управляющееустройство(BHE) распределением, имеющим центральнуюпамять (СМ), вкоторой связанныезапросом спискиочередностизаказов пакетовустановленныедля храненияпакетов сообщения.Контрольноеустройство(STE), в которомсохраняетсятаблица распределения(LUT), соединеннаяс пакетом. Этатаблица распределенияраспределяетидентификаторсписка очередностизаказов такжекак идентификаторприоритета запроса информации(VPA/VCI) содержащийсяв пакетах сообщения.Базирующиесяна критериииндивидуальныхидентификаторовприоритета,идентификаторысписка очередностизаказов принадлежностивставляютсяв список очередностизаказов рассылки(Q1, Q2) распределенныйсоответственноприоритету.Эти спискиочередностизаказов рассылкиобрабатываютсяс различнымиприоритетами,посредством идентификаторовсписка очередностизаказов, вследствиеэтого предлагаемые,добавленияк пакету (СМ)для созданияпакета сообщения.

Патент,Соединенныештаты

№ 5,701,465

Декабрь23, 1997

Методыи прибор длясохраненияресурсов системы,гарантирующиекачество обслуживания

Изобретатели:Baugher;Mark John(Austin, TX); Chang;Philip Yen-Tang(Austin, TX); Morris;Gregory Lynn(Round Rock, TX); Stephens;Alan Palmer(Austin, TX).

Представитель:InternationalBusiness Machines Corporation(Armonk, NY).

Приложение№: 674,074

Зарегистрировано: 1.07.1996

ОсновнойРевизор: Black; Thomas G.

ПомощникРевизора: Lewis; C.

Поверенный,Агент или Фирма:Emile; Volel

Краткое содержание

Методдля обеспечениядоступа к узлу,включая шагиопределения,является лиширина полосычастот доступнойдля передачипо линии связи,запрошеннаяудаленнымузлом, сохранениеширины полосычастот длязапрошенногодоступа, еслиширина полосычастот определена,как доступная,и открытиезапрошенногодоступа дляпропусканиятолько, еслиширина полосычастот, сохранена.Кроме того,прибор дляобеспечениядоступа к удаленномуузлу, включаяприбор дляопределения,является лиширина полосычастот доступнойдля передачипо линии связи,запрошеннаяудаленнымузлом, прибордля сохраненияширины полосычастот длязапрошенногодоступа, еслиширина полосычастот определена,как доступная,и прибор дляоткрытия запрошенногодоступа дляпропускания,только еслиширина полосычастот, сохранена.

Патент,Соединенныештаты

№ 5,692,038

Ноябрь25, 1997

Методдля идентификацииисточникателефоннойсвязи

Изобретатели:Kraus;Evan(Atlanta, GA); Yue;Drina C.(Atlanta, GA); Smets;Raymond J.(Atlanta, GA); Moquin;Thomas Joseph(Roswell, GA).

Представитель:BellSouthCorporation(Atlanta, GA).

Приложение№: 743,751

Зарегистрировано:7.11.1996

ОсновнойРевизор: Matar; Ahmad F.

Поверенный,Агент или Фирма:Jones & Askew

Краткое содержание

Методдля идентификацииисточникасвязи, включаяшаги: получениесвязи на линиизапроса; идентификациястроки вызывающегономера, связанногос линией запроса;доступ к базеданных, дляобеспеченияидентичностьисточника, находя входбазы данных,соответствующийстроке вызывающемуномеру; объявлениеэтой идентичности источнику; изапрос подтверждения.Приоритетвызывающегооператора может использоваться,для идентификацииисточника.Факсимильныесообщения такжемогут бытьидентифицированыпрежде, чемсообщениепоступило.

Патент,Соединенныештаты

№ 5,671,251

Сентябрь23, 1997

Приборыи метод устройствапередачи данных,для избирательнофункционирующегокак аналоговыймодем, как цифровоймодем, и кактерминальныйадаптер

Изобретатели:Blackwell;Steven R.(Huntsville, AL); Pearson;John Timothy(Huntsville, AL); Fridlin;C. C.(Boca Raton, FL).

Представитель:Motorola,Inc.(Schaumburg, IL).

Приложение №: 395,332

Зарегистрировано:28.02.1995

ОсновнойРевизор: Chin; Wellington

ПомощникРевизора: Luther;William

Поверенный,Агент или Фирма:Gamburd; Nancy R.

Краткое содержание

Прибори метод дляустройствапередачи данных,для избирательногофункционированияв множествеаналоговыхи цифровыхспособов, такихкак аналоговыймодем, как цифровоймодем, и кактерминальныйадаптер. Конструктивныеисполненияобеспечиваютединственноеустройствосвязи сгруппированныхданных, котороебудет конфигурированои впоследствииреконфигурирован,чтобы обеспечитьпередачу данныхв ряд сетей,включая общественныетелефонныесети и цифровыесети, включаяT1, E1 и ISDN. Различныеконструктивныеисполнениятакже обеспечиваютсигнальноемоделированиеразличныхсетей, так, чтофактическаясеть являетсяпрозрачнойдля терминалаи пересылкиинформациичерез устройствосвязи в сеть.

Патент,Соединенныештаты

№ 5,654,815

Август5, 1997

Методысинхронизациии единицысинхронизации,для терминальногообмена

Изобретатели:Bunse;Stephan(Stuttgart, DE).

Представитель: AlcatelN.V.(NL).

Приложение №: 440,822

Зарегистрировано:15.05.1995

Краткое содержание

Синхронизациямежду двумяместами в оптическойсистеме связи, соотнося полученныйсигнал синхронизациис сигналомсинхронизациис станции иуправляя тактамисобственностанции соответственно,корреляцияпроисходитв одном месте,но изделиекорреляцииработает вдругом месте(E1-E3), и сигнал тактапоследнихуправляетсясоответственно.Это может бытьвыполнено, посылая первуюпоследовательностьбитов синхронизацийот терминала(E1-E3), и делая петлю,это поддерживаютв обмене скоростипередачи информациив битах второйпоследовательностибитов синхронизации,генераторсинхронизматерминала(E1-E3) управляетсясогласно полученнойпоследовательностибитов корреляций.Это имеетпреимуществопри обмене, таккак синхронизациятребует толькооптическихпереключателейи никакихоптико-электронныхпреобразователей.Это разрешаетвсе оптическиеобмены и устраняетодин оптико-электронныйпреобразовательсоединенногоабонента.Единственныйнедостаток- то, что дляпередатчикабез приемника,дополнительныйобратный каналявляется необходимым.

Патент,Соединенныештаты

№ 5,598,401

Январь28, 1997

Приборыи метод дляцифровогоустройствапередачи данных,функционирующегов аналоговомрежиме

Изобретатели:Blackwell;Steven R.(Huntsville, AL); Pearson;John T.(Huntsville, AL); Fridlin,IV; Charles C.(Boca Raton, FL).

Представитель:Motorola,Inc.(Schaumburg, IL).

Приложение№: 407,749

Зарегистрировано:21.03.1995

ОсновнойРевизор: Marcelo; Melvin

Поверенный,Агент или Фирма:Gamburd; Nancy R

Краткое содержание

Прибори метод дляустройствапередачи данных,для избирательногофункционированияв множествеаналоговыхи цифровыхспособов, такихкак аналоговыймодем, как цифровоймодем, и кактерминальныйадаптер. Конструктивныеисполненияобеспечиваютединственноеустройствосвязи и группированиеданных, котороебудет конфигурированои также впоследствииреконфигурировано,чтобы обеспечитьпередачу данныхв ряд сетей,включая общественные телефонныесети, выделенныйканал, и цифровыесети, включаяT1, E1 и ISDN. Различныеконструктивныеисполнениядалее обеспечиваютвыбор основногоцифровогорабочего режимапри одновременномобеспеченииавтоматическойреконфигурациидля вспомогательногоили запасногоаналоговогорабочего режима.Различныеконструктивныеисполнениятакже обеспечиваютсигнальноемоделированиеразличныхсетей, такой,что фактическаясоединеннаясеть являетсяпрозрачнойдля терминалаи пересылкиданных черезустройствосвязи в сеть.

Патент,Соединенныештаты

№ 5,592,607

Январь7, 1997

Интерактивныйметод и системадля создания адресной информации,использующейуказанныепользователемзоны адреса

Изобретатели:Weber;Karon A.(San Francisco, CA); Poon;Alex D.(Mountain View, CA); Moran;Thomas P.(Palo Alto, CA).

Представитель:XeroxCorporation(Stamford, CT).

Приложение№: 138,545

Зарегистрировано:15.10.1993

ОсновнойРевизор: Powell; Mark R.

ПомощникРевизора: Ho; RuayLian

Поверенный,Агент или Фирма:Bares; Judith C.

Краткое содержание

Интерактивныйметод и система,для поддержанияи облегчениязадачи в урегулирования,прежде всего, в реальномвремени. В одномконструктивномисполнении,пользовательсистемы используетпишущее устройство,чтобы войтив форму рукописныхштрихов, которыесохранены исоотнесеныс адресом, типавремени, обеспеченногосинхронизациейсистемы. Счетасобраны в структуреданных, представляемойпространственнойобластью напоказе названномадресом, иливременем, зона,которая создана,когда пользовательвходит в нее,запрашивающееадрес из системы.Все счета, введенныев специфическуюобласть часовогопояса в экспозиционнойплощади сохраненыв блоке структурыданных, соотнесеннойсо временем,связанным собластью зонытого времени,и, в то времякак часовыепояса созданыв последовательномприказе, ограниченномпо времени,счет - можетбыть введенв зоны временив любой последовательностии все еще можетбыть соотнесенс зоной тоговремени. Дополнительнаявозможностьобеспечиваетобозначениеблока пользовательскихсчетов какключевое слово,которое можетзатем бытьсвязано с другимичасовыми поясами,чтобы соединитьключевые словасо временамии счетами. Штрихивошли и обозначили,посколькуключевое словоназначеноуникальный,распознаваемыйсистемойидентификатор.Структураданных хранитштрихи ключевогослова, расположениев экспозиционнойплощади и зонахвремен, с которымиэто связано.Хорошо-разработанныйинтерфейспользователяобеспечиваетрабочие областиокна для созданияи использованиячасовых поясови для легкоотображенияи использованияключевых слов.

ГЛАВА 3

РАЗРАБОТКА ФУНКЦИОНАЛЬНО-ЛОГИЧЕСКОЙ СХЕМЫ БЛОКОВ ПРОЕКТИРУЕМОГОУСТРОЙСТВА

ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ СХЕМА БЛОКА ВЫДЕЛЕНИЯ ЦИКЛОВОЙ И СВЕРХЦИКЛОВОЙ СИНХРОНИЗАЦИИ

Синхронизация БИС коммутации по циклам и сверхциклам обеспечивает правильное распределение коммутируемого сигнала по каналам, а также правильное декодирование кодовых групп. Работа приемников цикловой и сверхцикловой синхронизации основана на передаче в групповом канале кодовых групп цикловой и сверхцикловой синхронизаций. Причем работа приемника сверхцикловой синхронизации практически не отличается от работы приемника цикловой синхронизации, только установка сверхцикловой синхронизации начинается после установки цикловой.

К аппаратуре систем синхронизации предъявляются следующие требования:

Время вхождения в синхронизм при первоначальном включении аппаратуры в работу и время восстановления в синхронизм при его нарушении должно быть минимальным;
Приемник синхросигнала должен быть помехоустойчив, что обеспечивает большее среднее время между сбоями синхронизма.

На БЛОК ВЫДЕЛЕНИЯ ЦИКЛОВОГО И СВЕРХЦИКЛОВОГО СИНХРОНИЗМА поступают входящие групповые каналы и тактовые импульсы, выделенные линейным оборудованием станции (ВТ_и), функция этого блока состоит в выделении из групповых каналов синхроимпульсов цикловой и сверхцикловой синхронизации. Структурно такой блок должен состоять из 8^ми приемников цикловой и сверхцикловой синхронизации (см. рис. 4.1).

БЛОК ВЫДЕЛЕНИЯ ЦИКЛОВОГО И СВЕРХЦИКЛОВОГО СИНХРОНИЗМА

Приемник цикловой и сверхцикловой синхронизации

- канал ИКМ - 30/32;

- ВТ_и;

- данные на УУ.

Рис. 4.1 Структура блока.

Приемник цикловой и сверхцикловой синхронизации обеспечивает установление синхронизма после включения аппаратуры в работу, контроль за состоянием синхронизма в рабочем режиме, обнаружение сбоя синхронизма и его восстановление.

Структурноприемник цикловой и сверхцикловой синхронизации состоит из (см. рис. 4.2):

Опознаватель синхросигнала - предназначен для выделения из группового ИКМ сигнала кодовых последовательностей по структуре совпадающих с синхросигналом. Блок содержит два выхода, на одном из которых появляется импульс в момент прихода кодовой комбинации циклового синхросигнала (КЦС), а на другом - в момент прихода кодовой комбинации сверхциклового синхросигнала (КСЦС).
Анализатор циклового и анализатор сверхциклового синхронизма определяют наличие соответствующего синхронизма (НС) или его отсутствие (ОС).
Решающее устройство определяет пропадание синхронизма, но поддерживает нормальную работу коммутатора даже при пропадании двух синхрогрупп подряд.
Генератор импульсной последовательности вырабатывает определенный набор импульсных последовательностей, используемых для управления работой функциональных узлов коммутатора, их синхронизации. На его выходе вырабатываются три группы импульсов: разрядные, канальные и цикловые.

Входящий групповой канал

Выделенный тактовый импульс

ОПОЗНОВАТЕЛЬ

НС

КЦС

ОС

НС

КСЦС

ОС

Рис. 4.2 Структурная схема приемника цикловой и сверхцикловой синхронизации.

Рассмотрим функциональные схемы каждого из блоков приемника цикловой и сверхцикловой синхронизации.

Функциональная схема (см. рис. 4.3) опознавателя синхронизма содержит регистр сдвига и дешифратор, представляющие собой две схемы совпадения, на выходе одной из которых появляются импульс в момент прихода КЦС, а на выходе другой - в момент прихода КСЦС. Схема регистра сдвига построена на 8^ми тактируемых D – триггерах, а схемы совпадения кодовых комбинаций представляют собой схемы И.

Рис. 4.3 Функциональная схема опознавателя кодовых комбинаций циклового и сверхциклового синхросигналов.

Функциональная схема анализатора циклового (сверхциклового) синхронизма (рис. 4.4) содержит схему совпадения, определяющую наличие синхронизма и схему выдающую логическую «1» на выходе в момент прихода кодовой комбинации синхросигнала при отсутствии синхронизма.

Рис. 4.4 Функциональная схема анализатора циклового (сверхциклового) синхронизма.

Решающее устройство содержит двоичный счетчик - накопитель по выходу из синхронизма, двоичный счетчик - накопитель по входу в синхронизм и схему совпадения (см. рис. 4.5).

Рис. 4.5 Функциональная схема решающего устройства.

Функциональная схема генератора импульсной последовательности содержит три распределителя импульсов: распределитель разрядных импульсов (РР), распределитель канальных импульсов (РК) и распределитель цикловых импульсов (РЦ), каждый из которых реализован в виде двоичного счетчика и дешифратора, и двух схем совпадения, на выходе одной из них формируется сигнал цикловой синхронизации, а на выходе другой сигнал сверхцикловой синхронизации (см. рис. 4.6).

Функциональная схема всего блока представлена на рисунке 4.7. Рассмотрим работу схемы приемника цикловой и сверхцикловой синхронизации. Накопитель по входу в синхронизм обеспечивает защиту приемника от ложного синхронизма в режиме поиска, когда на вход поступают случайные комбинации группового сигнала, совпадающие с синхросигналом. Обычно накопитель по входу в синхронизм содержит два- три разряда. Накопитель по выходу из синхронизма необходим для исключения ложного нарушения синхронизма. Обычно накопитель по выходу из синхронизма содержит четыре - шесть разрядов.

В режиме синхронизма накопитель по входу в синхронизм заполнен, а накопитель по выходу - пуст. Сигнал наличие синхронизма (НС) на выходе держит накопитель по входу в синхронизм. Случайные кодовые комбинации, совпадающие с кодовой комбинацией синхросигнала, не будут влиять на работу приемника.

При отсутствии кодовой комбинации синхросигнала (КЦС или КСЦС) из-за воздействия помехи или других причин цикловый или сверхцикловый сигнал генератора импульсной последовательности сформирует на выходе анализатора циклового (сверхциклового) синхронизма сигнал отсутствия синхронизма (ОС), который поступит на вход накопителя по выходу из синхронизма. Если нарушения синхронизма кратковременны (1-3 цикла), то следующий сигнал КЦС (КСЦС) совпадет по времени с цикловым или сверхцикловым сигналом от генератора импульсной последовательности и запишет «1» в накопитель по входу в синхронизм, а так как накопитель заполнен, то его выходной сигнал сбросит три младших разряда накопителя по выходу из синхронизма в нулевое состояние и синхронная работа устройства не нарушится.

При длительном нарушении синхронизма накопитель по выходу будет заполнен, на его выходе появится логическая единица и начнется поиск синхронизма. Теперь первый же импульс от опознавателя установит в начальное нулевое состояние разрядный и канальный распределители, а также старший разряд накопителя по выходу из синхронизма.

Следующее опознавание будет произведено ровно через цикл (сверхцикл). Если синхросигнал выделен верно, то в накопитель по входу будет записана «1». При трехкратном совпадении сигналов КЦС (КСЦС) и циклового (сверхциклового) сигналов от генератора импульсной последовательности накопитель по входу в синхронизм заполнится и установит «0» в трех младших разрядах накопителя по выходу из синхронизма (в четвертом разряде накопителя по выходу «0» был установлен ранее). Синхронная работа устройства установлена.

Рис. 4.6. Функциональная схема генератора импульсной последовательности.

ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ СХЕМА БЛОКА ЦИКЛОВОГО ВЫРАВНИВАНИЯ И КОММУТАЦИИ

На БЛОК ЦИКЛОВОГО ВЫВРАВНИВАНИЯ И КОММУТАЦИИ поступают входящие групповые каналы, и его функция заключается в выравнивании каналов в соответствии с сигналом синхронизации УСТРОИСТВА УПРАВЛЕНИЯ и коммутировании каналов в соответствии с адресом, поступающим с УСТРОЙСТВА УПРАВЛЕНИЯ.

Рассмотрим принцип циклового выравнивания входящих групповых каналов, он заключается в записи в запоминающее устройство информации входящих групповых каналов синхронно с выделенными тактовыми импульсами и считывании их синхронно со станционными импульсами тактовой и цикловой синхронизации.

Для осуществления коммутации необходимо сформировать общий, уплотненный во времени канал, и переставить импульсы из одной временной позиции в другую. Как отмечалось выше технически такую перестановку легко выполнить в запоминающем устройстве, если записывать информацию общего канала последовательно, а считывать в соответствии с картой коммутации.

Объединение процессов циклового выравнивания и коммутации позволяет сократить необходимый объем запоминающего устройства и уменьшить время задержки прохождения информационных сигналов. Для обеспечения данных функций блок ЦИКЛОВОГО ВЫРАВНИВАНИЯ И КОММУТАЦИИ должен содержать утроенное количество запоминающих устройств. Это необходимо для запоминания информации входящих групповых каналов в случае потери синхронизации одного из них (восстановление синхронизма происходит максимум в течение трех циклов). Структурная схема такого устройства представлена на рисунке 4.8.

СТи

В/вКУ

Рис20 Структурная схема блока ЦВПКиК

БЛОК ЦИКЛОВОГО ВЫРАВНИВАЕИЯ И КОММУТАЦИИ

ЗАПОМИНАЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО КОММУТАЦИИ

ВГК

ВТ_и

ЗАПОМИНАЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО КОММУТАЦИИ

От УУ

СТ_и

Рис. 4.8. Структура блока.

Рассмотрим структурную схему БЛОКА ЦИКЛОВОГО ВЫРАВНИВАНИЯ И КОММУТАЦИИ:

Запоминающее устройство коммутации, предназначено для коммутации входных каналов (запись информации ведется последовательно, а считывание происходит в соответствии с картой коммутации), одновременно с коммутацией происходит временное уплотнение входящих групповых каналов. Для выравнивания предусмотрено наличие трех запоминающих устройств коммутации, при заполнении одного из них информацией нескольких (не всех) каналов автоматически начинается заполнение следующего и т.д.
Запоминающее устройство адреса, предназначено для хранения номеров (адресов) коммутируемых каналов.

ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ СХЕМА ЗАПОМИНАЮЩЕГО УСТРОЙСТВА КОММУТАЦИИ.

Для обеспечения указанных выше функций запоминающее устройство коммутации должно записать информацию всех 256^ти каналов за один цикл, т.е. должно обладать емкостью:

256 * 8 [бит] = 2048 [бит]. (4.1)

Организация запоминающего устройства коммутации зависит от режима работы:

При записи данное запоминающее устройство представляет собой восемь ОЗУ с разрядной организацией, в каждое из которых записывается информация соответствующая входящему групповому каналу синхронно со своей выделенной тактовой частотой и цикловым синхросигналом. Емкость каждого из ОЗУ:

32 * 8 [бит] = 256 [бит]. (4.2)

При считывании запоминающее устройство коммутации представляет собой одно ОЗУ со словарной организацией (емкостью 256*8 [бит]). В каждой ячейке ОЗУ содержится информация одного информационного канала. Следовательно, все восемь разрядов каждого из информационных каналов можно считывать одновременно по параллельному каналу. Таким образом, одновременно с коммутацией осуществляется уплотнение восьми групповых каналов в один общий групповой канал, передаваемый по параллельной шине, что позволяет снизить внутреннюю скорость передачи данных до 2,048 Мбит/с.

Структурно схему запоминающего устройства коммутации можно представить в виде восьми ОЗУ емкостью 256 бит каждая, выходы которых объединены общей параллельной шиной, а на входы каждого из ОЗУ поступают соответствующие групповые каналы и выделенные тактовые импульсы. Такая схема представлена на рисунке 4.9.

ЗАПОМИНАЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО КОММУТАЦИИ

чтение/запись

Адрес чтения

ВГК
ВТ_и
Параллельная шина

Рис. 4.9. Структурная схема запоминающего устройства коммутации.

Рассмотрим функциональную схему одного из восьми ОЗУ (см. рис. 4.10), она включает в себя:

Счетчик тактовых импульсов, предназначенный для формирования адреса в режиме записи (Сч2).
Дешифраторы строк и столбцов, предназначенные для правильного функционирования матрицы памяти (D).
Мультиплексор, предназначенный для переключения считывания адреса столбца от счетчика в режиме записи или от запоминающего устройства адреса (ЗУА) в режиме считывания (М).
Н

ВГК

У«О»

ВыборЗУ

Р_з/сч

ОЗУ

8*32

D_ст

А1 А2 А3 А4 А5

ДD_стр

А1

А2

А3

Сч2

Q1

Q2

Q3

Т

R

M

D1D2 D3 D4 D5

А

От ЗУА

Q1Q2Q3Q4Q5

Cч2

Т

R

Р8

D1D2 D3 D4 D5

ВТ_и

Параллельная шина
епосредственно матрица памяти, состоящая из 256^ти элементов (8*32).

Рис. 4.10. Функциональная схема ОЗУ запоминающего устройства коммутации.

Принцип работы данной схемы состоит в следующем:

В режиме записи (Р_з/сч=1) мультиплексор подключает к дешифратору столбцов старшие 5 разрядов счетчика адреса, 3 младшие разряда счетчика подключены к дешифратору строк. ЗУ в этом режиме имеет разрядную организацию.
В режиме считывания (Р_з/сч=0) мультиплексор подключает к дешифратору столбцов ЗУА, а дешифратор строк при этом отключается и ОЗУ приобретает словарную организацию каждые из восьми элементов памяти входящих в состав столбцов матрицы памяти образуют ячейку памяти и считываются параллельно.

ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ СХЕМА ЗАПОМИНАЮЩЕГО УСТРОЙСТВА АДРЕСА.

Запоминающее устройство адреса предназначено для хранения адреса входящего канала, который поступает на выход в момент поступления станционного тактового импульса, соответствующего номеру исходящего канала. Каждому из восьми ОЗУ, рассмотренных выше соответствует отдельное запоминающее устройство адреса, т.е. каждому входящему групповому каналу соответствует свое запоминающее устройство адреса (см. рис. 4.11).

ЗАПОМИНАЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО АДРЕСА

чтение/запись

Рис. 4.11. Структурная схема запоминающего устройства адреса.

Для обеспечения правильного функционирования схемы необходимо запомнить адрес входящего канала, который состоит из 5^ти разрядов:

2⁵ = 32. (4.3)

Но для функционирования УСТРОЙСТВА УПРАВЛЕНИЯ нужно знать о состоянии канала в любой момент времени, для этого разрядность запоминающего устройства адреса необходимо увеличить на 1 бит, который отображает состояние канала («1»– канал занят; «0»– канал свободен). Этот разряд так же может управлять состоянием выходной ячейки ОЗУ, при появлении в данном разряде «0» выходная ячейка ОЗУ переходит в третье состояние (для этого выходные ячейки ОЗУ должны быть построены по соответствующей схеме). Следовательно, данное запоминающееустройство должно обладать емкостью:

32 * 6 [бит] = 192 [бит]. (4.4)

Запоминающее устройство адреса имеет словарную организацию, как при записи информации, так и при считывании (одно слово обладает разрядностью 6 бит). Функциональная схема данного устройства представлена на рисунке 4.12.

ВыборЗУ

Т_и

Р_з/сч

на ОЗУ

ОЗУ

6*32

Р_з/сч

У«О»

На УСТРОЙСТВОУПРАВЛЕНИЯ

Рис. 4.12. Функциональная схема запоминающего устройства адреса.

Функциональная схема запоминающего устройства адреса состоит из:

Матрица памяти 6*32, предназначенная для хранения адреса коммутируемого канала.
Дешифратора столбцов (D), предназначенного для правильного функционирования матрицы памяти.
Счетчика тактовых импульсов (Сч2), предназначенного для формирования адреса считываемой или записываемой информации.
Схемы совпадения, предназначенной для формирования сигнала считывания из ОЗУ коммутации.

Работает устройство следующим образом:

В режиме записи (запись ведется, как в адресное ЗУ, так и в ЗУ коммутации), в соответствии с тактовыми импульсами записывается информация об адресе коммутируемого канала и его состоянии на данный момент. Информация поступает от УСТРОЙСТВА УПРАВЛЕНИЯ в виде 6^ти разрядных слов.
В

Сигнал считывания на ЗУК

Сигнал считывания на ЗУА

t

t

Т_и

Т_и

Т_и

- Считывание разрешено
режиме считывания информации адрес коммутируемого канала должен поступить немного раньше начала считывания информации из запоминающего устройства коммутации, для этого необходима схема совпадения, формирующая сигнал разрешения чтения на запоминающее устройство коммутации. Так как сигнал разрешения чтения для запоминающего устройства адреса является постоянным, а информация на выходе обновляется благодаря счетчику тактовых импульсов, постоянно меняющему адрес считывания; то при включении схемы совпадения тактового импульса и сигнала разрешения чтения, на выходе этой схемы будет формироваться сигнал, соответствующий моменту поступления адреса на запоминающее устройство коммутации. Следовательно, при подаче этого сигнала на запоминающее устройство коммутации, в качестве сигнала разрешения чтения, чтение из этого устройства будет производиться в нужный момент времени. Временные диаграммы, поясняющие работу схемы совпадения представлены на рисунке 4.13.

Рис. 4.13. Временные диаграммы, поясняющие принцип работы, устройства совпадения.

КОММУТАЦИОННЫЙ ЭЛЕМЕНТ.

Введем понятие коммутационного элемента. Коммутационный элемент - это совокупность запоминающего устройства адреса и ОЗУ запоминающего устройства коммутации, функциональная схема коммутационного элемента представлена на рисунке 4.14. Схема БЛОКА ЦИКЛОВОГО ВЫРАВНИВАНИЯ И КОММУТАЦИИ содержит двадцать четыре коммутационных элемента, т.е. по три на каждый из входящих групповых каналов.

ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ СХЕМА БЛОКА ФОРМИРОВАНИЯ ИСХОДЯЩИХ КАНАЛОВ

БЛОК ФОРМИРОВАНИЯ ИСХОДЯЩИХ КАНАЛОВ

ЗУ₁

ЗУ₂

Р_з/сч

параллельная шина
исходящие групповые каналы

ЛОК ФОРМИРОВАНИЯ ИСХОДЯЩИХ ГРУППОВЫХ КАНАЛОВ, предназначен для формирования 8^ми каналов стандарта ИКМ - 30/32 из поступающего на его вход уплотненного во времени и разнесенного в пространстве скоммутированного канала. Для обеспечения непрерывного формирования каналов блок нуждается в двух запоминающих устройствах, в каждый момент времени из одного идет считывание, а в другой идет запись. Структурная схема такого блока представлена на рисунке 4.15.

Рис. 4.15. Структура блока.

Для расчета емкости каждого из двух элементов памяти необходимо выяснить принцип работы блока. В момент записи по параллельной шине передается восемь разрядов одного из каналов, следовательно, ОЗУ должно содержать восемь элементов в столбце. В момент считывания формируются восемь исходящих групповых каналов, в каждый момент времени на выход поступают восемь бит, по одному на каждый канал; следовательно, ОЗУ должно содержать восемь столбцов. Таким образом, общая емкость ОЗУ составляет:

8 * 8 [бит] = 64 [бит]. (4.4)

Организация ОЗУ словарная, но при записи информации каждая ячейка памяти состоит из элементов памяти, входящих в соответствующий столбец матрицы, а при считывании - из элементов, входящих в соответствующую строку. Функциональная схема данного устройства представлена на рисунке 4.16, она состоит из:

Собственно матрицы памяти, они предназначены для хранения информации.
Дешифраторы строк и столбцов, предназначены для правильной работы матриц памяти.
Счетчик предназначен для формирования адресов записи и считывания.
Инвертор предназначен для переключения записи/чтения.

Принцип работы этой схемы заключается в следующем, при записи со счетчика адреса трехразрядный код поступает на дешифратор столбцов (D_ст), а дешифратор строк (D_стр) отключается и восемь разрядов одного информационного канала поступает на элементы памяти выбранного столбца. При считывании отключается дешифратор столбцов (D_ст), а трехразрядный код счетчика адресов поступает на дешифратор строк (D_стр) и восемь одноименных разрядов разных информационных каналов выбранной строки матрицы поступают на соответствующие восемь выходов исходящих групповых каналов. В результате на выходе коммутационной БИС формируются групповые каналы в стандарте ИКМ -30/32.

ГЛАВА 2

РАЗРАБОТКА СТРУКТУРНОЙ СХЕМЫ УСТРОЙСТВА

СРАВНЕНИЕ ПРОЕКТИРУЕМОЙ СИСТЕМЫ С ЦИФРОВОЙ ТРАНСПОРТНОЙ СЕТЬЮ КОМПАНИИ “МТУ-ИНФОРМ”

Прежде всего необходимо отметить, что обе системы имеют в своей основе кольцевой принцип построения сети, что обеспечивает преимущества по сравнению с радиальной схемой построения сети (см. Введение). Основным отличием проектируемой системы от сети, построенной по принципу Синхронной Цифровой Иерархии, является снижение минимальной пропускной способности канала до 2,048 Мбит/с, это накладывает определенные условия на построение устройств обеспечивающих работу сети. Вторым важным отличием проектируемой системы является децентрализация управления, которая позволяет использовать устройства системы независимо от центрального узла управления, что в конечном итоге позволяет продолжить работу сети при выходе из строя центрального управляющего элемента, и тем самым повысить надежность системы вцелом.

3.2 РАССМОТРЕНИЕ РАЗЛИЧНЫХ ВАРИАНТОВ ПОСТРОЕНИЯ СТРУКТУРНОЙ СХЕМЫ

Исходя из назначения устройства, можно представить устройство в виде некоего блока, который обеспечивает пространственно-временную коммутацию 256^ти входящих цифровых каналов, в соответствии с сигналами УСТРОЙСТВА УПРАВЛЕНИЯ, и выравнивает входящие групповые каналы по циклам. Структурная схема такого устройства показана на рисунке 3.1.

БЛОК

КОММУТАЦИИ

УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ

Шина обмена с внешним контроллером управления

- 2,048 Мбит/с

- Шины обмена

Рис. 3.1 Общее строение устройства коммутации.

Для обеспечения циклового выравнивания входящих групповых каналов в БЛОКЕ КОММУТАЦИИ необходим специальный блок, отвечающий за выравнивание (назовем этот блок БЛОКОМ КОММУТАЦИИ И ЦИКЛОВОГО ВЫРАВНИВАНИЯ), а для синхронизациинеобходимо выделить синхроимпульсы цикловой и сверхцикловой синхронизации. Тогда структурная схема примет вид, показанный на рис. 3.2. Этот вариант укрупненной структурной схемы включает в себя дополнительно БЛОК ВЫДЕЛЕНИЯ ЦИКЛОВОГО И СВЕРХЦИКЛОВОГО СИНХРОНИЗМА.

БЛОК

КОММУТАЦИИ И ЦИКЛОВОГОВЫРАВНИВАНИЯ

БЛОК ВЫДЕЛЕНИЯ ЦИКЛОВОГО И СВЕРХЦИКЛОВОГО СИНХРОНИЗМА

УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ

Шина обмена с внешним контроллером управления

- 2,048 Мбит/с

- Шины обмена

Рис. 3.2 Укрупненная структурная схема проектируемого устройства.

Далее необходимо рассмотреть принцип коммутации разноименных временных каналов, как отмечалось во Введении, коммутация сводится к перестановке импульсов из одной временной позиции в другую. Но в данном случае такая перестановка возможна только в одном групповом канале, а нам необходимо скоммутировать 8 групповых каналов, т.е. помимо временной коммутации необходима еще и пространственная. Такие требования существенно усложняют проектируемое устройство и поэтому необходимо рассмотреть возможность исключения пространственной коммутации, этого можно добиться объединением входящих групповых каналов в один общий канал с пропускной способностью 16,384 Мбит/c.

2,048 [Мбит/с] * 8 = 16,384 [Мбит/с]. (3.1)

Такое преобразование канала должен выполнять специальный БЛОК ФОРМИРОВАНИЯ ОБЩЕГО КАНАЛА, тогда вся коммутация будет осуществляться только во временной области и это упростит решение задачи построения коммутационного блока. До этого блока необходимо выровнять входящие каналы по циклам, поэтому цикловое выравнивание следует выполнять в отдельном БЛОКЕ ЦИКЛОВОГО ВЫРАВНИВАНИЯ. При таком построении схемы на выходе БЛОКА КОММУТАЦИИ будет сформирован общий канал со скоростью передачи 16,384 Мбит/с, его необходимо разделить на 8 исходящих групповых каналов, для этого требуется БЛОК ОБРАТНОГО ПРЕОБРАЗОВАНИЯ. Структурная схема, отвечающая вышеперечисленным требованиям, изображена на рис. 3.3.

УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ

2,048 Мбит/с
16,384 Мбит/с
Шины обмена

Шина обмена с внешним контроллером управления

Рис. 3.3 Первичный вариант структурной схемы.

При всех достоинствах данного построения, у этой структурной схемы существует недостаток, который заключается во внутреннем умножении тактовой частоты в 8 раз, что накладывает свой отпечатокна построение устройства в целом. В качестве прототипа мне была предложена следующая схема построения устройства (см. рис. 3.4), здесь предложено распараллелить общий канал на 2 канала, по которым поступают четные и нечетные импульсы, это позволяет снизить умножение частоты в два раза, другими словами пропускная способность каждого из внутренних каналов составляет 8,192 Мбит/с.

( 2,048 [Мбит/с] * 8 ) / 2 = 8,192 [Мбит/с]. (3.2)

Такое построение схемы позволяет частично компенсировать недостатки предыдущей схемы и в конечном итоге снизить требования к быстродействию отдельных элементов схемы. В структурной схеме прототипа была реализована возможность объединения нескольких блоков со сходными функциями в один. В результате преобразования блоки ЦИКЛОВОГО ВЫРАВНИВАНИЯ, ВЫДЕЛЕНИЯ ЦИКЛОВОГО И СВЕРХЦИКЛОВОГО СИНХРОНИЗМА и БЛОК ФОРМИРОВАНИЯ ОБЩЕГО КАНАЛА были объединены в БЛОК ЦИКЛОВОГО ВЫРАВНИВАНИЯИ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ КОДА ИКМ-30/32. А БЛОКОБРАТНОГО ПРЕОБРАЗОВАНИЯ был переименован в БЛОК ОБРАТНОГО ПРЕОБРАЗОВАНИЯ КОДА. Преобразованная структурная схема устройства коммутации представлена на рис. 3.4.

УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ

Шина обмена с внешним контроллером управления

2,048 Мбит/с
8,192 Мбит/с
Шины обмена

Рис. 3.4 Структурная схема прототипа.

Логичным продолжением рассмотренных вариантов структурных схем, на мой взгляд, является вариант схемы, где общий канал распараллеливается на 8 каналов, что позволяет снизить внутреннюю пропускную способность каналов до 2,048 Мбит/с и, соответственно, не производить внутреннего умножения частоты. Это позволяет существенно снизить требования к быстродействию внутренних элементов и упростить схемотехнику устройства. При детальном рассмотрении структуры можно заметить, что для обеспечения циклового выравнивания входящих групповых каналов необходимо запомнить информацию из этих каналов, приходящую в разное время, а затем начать считывание информации по сигналу синхронизации из УСТРОЙСТВА УПРАВЛЕНИЯ. Как показано во Введении, для выполнения временной коммутации также необходимо запомнить приходящую информацию, а затем считывать эту информацию в порядке соответствующим карте коммутации. Отсюда несложно сделать вывод о целесообразности объединения блоков ЦИКЛОВОГО ВЫРАВНИВАНИЯ и КОММУТАЦИИ, а БЛОК ВЫДЕЛЕНИЯ ЦИКЛОВОГО И СВЕРХЦИКЛОВОГО СИНХРОНИЗМА можно оставить в виде отдельного блока. Такая структурная схема представлена на рис. 3.5.

Рассмотрим подробнее назначение блоков и их отличия отпрототипа:

БЛОК ЦИКЛОВОГОВЫРАВНИВАНИЯ И КОММУТАЦИИ предназначен для приема 8^ми входящих групповых каналов формата ИКМ – 30/32 их последующего выравнивания, временного уплотнения и коммутации. По сравнению с прототипом такое объединение функций позволило снизить внутреннюю частоту с 8192 кГц до 2048 кГц, т.е. в четыре раза, а задержку передачи информации с 2 – 3 циклов в прототипе, до 1 - 2 за счет объединения функций коммутации и выравниванияв одном блоке. Снизить внутреннюю частоту до тактовой частоты входного сигнала стало возможным из-за пространственного распараллеливания разрядов уплотненного общего канала и передачи этих разрядов по параллельной шине. А так как все восемь разрядов информационного канала всегда коммутируются по одному адресу, то пространственной коммутации не требуется, а весь процесс коммутации сводится, как показано выше лишь к перестановке канала из одной временной позиции в другую.
БЛОК ВЫДЕЛЕНИЯ ЦИКЛОВОГО И СВЕРХЦИКЛОВОГО СИНХРОНИЗМА предназначен для выделения из информационных каналов потока ИКМ – 30/32 сигналов цикловой и сверхцикловой синхронизации, которые позволяют синхронизировать работу устройства в целом и выровнять входящие групповые каналы. Этот блок принципиально не отличается от аналогичного блока в прототипе.
БЛОК ФОРМИРОВАНИЯ ИСХОДЯЩИХ КАНАЛОВ предназначен для преобразования скоммутированного уплотненного временного канала в 8 выходных групповых каналов и вставки в них служебных каналов, пришедших из УСТРОЙСТВА УПРАВЛЕНИЯ. Принципиальным отличием от аналогичного блока в прототипе является отсутствие повышенной тактовой частоты входящего уплотненного канала и наличие 8^ми разрядной шины на входе блока.

ГЛАВА 4

ВЫБОР СХЕМО-ТЕХНОЛОГИИ ПРОЕКТИРУЕМОЙ БИС

КРАТКИЙ ОБЗОР СУЩЕСТВУЮЩИХ СХЕМО-ТЕХНОЛОГИЙ ПРИМЕНЯЕМЫХ В ИНТЕГРАЛЬНЫХ СХЕМАХ

Рассмотрим наиболее распространенные схемотехнологии применяемые в интегральных схемах:

Транзисторно-транзисторная логика (ТТЛ).
Эмиттерно-связанная логика (ЭСЛ).
Логика, построенная на основе структуры метал-диэлетрик-полупроводник с п-каналом (пМДП).
Логика, построенная на основе структуры метал-диэлетрик-полупроводник с транзисторами разной проводимости (КМДП).

ТЕХНОЛОГИЯ ТТЛ.

Технология ТТЛ основана на биполярных структурах. Базовый элемент ТТЛ представляет собой схему, содержащую один многоэмиттерный транзистор и один обычный (см. рис. 5.1), это логическая схема И-НЕ (функцию И выполняет транзистор VT1, а функцию инверсии выполняет транзистор VT2).

Рис. 5.1. Базовый элемент ТТЛ.

Подобная схема обладает низкой помехоустойчивостью и низким быстродействием, быстродействие можно увеличить, используя сложный инвертор, который позволяет сократить время включения (переход из логического «0» в логическую «1»); но время выключения (переход из логической «1» в логический «0») сократить, не удается.

Более высокое быстродействие позволяют получить схемы субсемейства ТТЛШ (транзисторно-транзисторная логика с использованием транзисторов с барьером Шотки; см. рисунок 5.2). В таких схемах барьер Шотки создает нелинейную обратную связь в транзисторе, в результате транзисторы не входят в режим насыщения, хотя и близки к этому режиму. Следовательно, практически исключается время рассасывания, что позволяет существенно увеличить быстродействие.

ис. 5.2. Транзистор Шотки.

ТЕХНОЛОГИЯ ЭСЛ.

ехнология ЭСЛ является так же, как и технология ТТЛ, биполярной, т.е. элементы строятся с использованием биполярных структур. Основой элементов ЭСЛ является так называемый «переключатель тока», на основе которого строится базовый элемент этой технологии - ИЛИ- -НЕ (см. рис. 5.3); по выходу1 данной схемы реализуется логическая функция ИЛИ-НЕ, а по выходу2 - ИЛИ.

Рис. 5.3. Базовый элемент ЭСЛ.

Из-за низкого входного сопротивления схемы ЭСЛ обладают высоким быстродействием и работают преимущественно в активном режиме, следовательно, помеха попавшая на вход усиливается. Для повышения помехоустойчивости шину коллекторного питания делают очень толстой и соединяют с общей шиной.

По сравнению со схемами ТТЛ схемы ЭСЛ обладают более высоким быстродействием, но помехоустойчивость у них гораздо ниже. Схемы ЭСЛ занимают большую площадь на кристалле, потребляют большую мощность в статическом состоянии, так как выходные транзисторы открыты и через них протекает большой ток. Схемы, построенные по данной технологии не совместимы со схемами, построенными по другим технологиям, использующим источники положительного напряжения.

ТЕХНОЛОГИЯ пМДП.

В отличие от технологий, рассмотренных выше, технология пМДП основана на МДП - структурах, которые обеспечивают следующие преимущества по сравнению с биполярными:

Входная цепь (цепь затвора) в статическом режиме практически не потребляет тока (высокое входное сопротивление);
Простая технология производства и меньшая занимаемая площадь на кристалле.

сновными логическими схемами изготовлеваемыми на основе пМДП являются схема ИЛИ-НЕ и И-НЕ (см. рис. 5.4 и рис. 5.5).

ис. 5.4. Схема ИЛИ-НЕ.

Рис. 5.5. Схема И-НЕ.

К недостаткам этих схем можно отнести невысокое быстродействие, по сравнению со схемами ТТЛШ и ЭСЛ. Но в настоящее время благодаря применению новых технологий (окисная изоляция, использование поликремневых затворов, технология «кремний на сапфире») создаются быстродействующие МДП структуры.

5.1.4. ТЕХНОЛОГИЯ КМДП.

Следующим шагом развития МДП технологии стало использование комплиментарных МДП транзисторов, т.е. транзисторов с разным типом проводимости, причем основными являются транзисторы п-типа; а транзисторы р-типа используются в качестве динамической нагрузки.

Использование КМДП-схем по сравнению со схемами пМДП позволяет снизить потребляемую мощность, повысить быстродействие и помехоустойчивость, однако это достигается за счет увеличения площади занимаемой на кристалле и усложнения технологии производства.

азовыми элементами КМДП-схем являются, как и для пМДП, логические элементы ИЛИ-НЕ и И-НЕ (см рис.5.6 и 5.7).

Р

ис. 5.6. Схема ИЛИ-НЕ.

Рис. 5.7. Схема И-НЕ.

К особенностям интегральных схем, построенных по технологии КМДП можно отнести следующее:

Чувствительность к статическому электричеству (для защиты в буферные каскады ставятся диоды);
Тиристорный эффект (в КМДП структурах образуются паразитные биполярные, подобные тиристору, структуры между шинами питания). При включении питания тиристор включается и замыкает шину «+» на общую шину (для защиты используется окисная изоляция).

ВЫБОР СХЕМОТЕХНОЛОГИИ ПОСТРОЕНИЯ БИС

При сравнении рассмотренных выше схемотехнологий не трудно придти к следующим выводам:

В биполярных технологиях базовым является элемент реализующий лишь одну логическую функцию (И-НЕ в ТТЛ(Ш) и ИЛИ-НЕ в ЭСЛ), в то время как базовыми в МДП технологиях являются и те и другие логические элементы. Конечно, можно любую логическую функцию перевести в базисы И-НЕ или ИЛИ-НЕ, но это усложняет и процесс создания схемы, и саму схему. Следовательно с этой позиции схемы предпочтительней строить на основе МДП структур.
Так как внутреннее умножение частоты в проектируемой БИС было устранено, то быстродействие не играет значительной роли, следовательно, технология ЭСЛ отпадает; так как интегральные схемы, построенные по данной технологии, потребляют значительную мощность и менее помехоустойчивы, чем все остальные; а для обеспечения питания таких схем необходимы специальные каскады.
У схем МДП более простая технология изготовления, что сказывается на себестоимости всего устройства в целом, следовательно, с этих позиций технология МДП предпочтительней биполярной.

В результате анализа различных технологий (см. ГЛАВА 9) было отдано предпочтение технологии КМДП, как наиболее оптимальной для решения данной задачи.

СХЕМЫ КМДП С ТРЕЬИМ СОСТОЯНИЕМ

Для решения некоторых задач, например, таких как подключение нескольких устройств к одной шине, используются схемы с третьим состоянием. Помимо двух логических уровней у такой схемы есть еще одно - третье состояние, в котором выход (иногда вход)схемы отключен, и сигналы проходящие по шине в этот момент не влияют на элементы данной схемы, и в тоже время на шину не поступают сигналы от отключенных таким способом элементов. В результате схемы с третьим состоянием позволяют избежать наложения сигналов от разных устройств, подключенных к одной шине и, следовательно, избежать помех в общих для нескольких устройств проводниках. Так как для построения схемы была выбрана технология КМДП, то рассмотрим схему с тремя состояниями на примере инвертора построенного по технологии КМДП, схема этого устройства изображена на рисунке 5.8.

Транзисторы VT1 и VT2 представляют собой обычный КМДП инвертор, подключенный к источнику питания и общей шине через транзисторные ключи, построенные на транзисторах VT3 и VT4.

ис. 5.8. Схема КМДП с тремя состояниями.

ассмотрим принцип работы данной схемы. Управление ей осуществляется двумя входами Z и Z. Если на вход Z подать напряжение логической единицы, то транзисторы VT3 и VT4 откроются и схема работает как обычный инвертор, а при подаче на управляющий вход напряжения логического нуля транзисторы VT3 и VT4 закроются и на выходе схемы окажется очень большое сопротивление. Таблица истинности такого элемента сведена в таблицу 5.1.

Таблица 5.1.

Вход

Выход

Отключен

ГЛАВА 5

РАЗРАБОТКА ПРИНЦИПИАЛЬНЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СХЕМ БАЗОВЫХ ЯЧЕЕК ПРОЕКТИРУЕМОЙ ЗАКАЗНОЙ БИС

Любое цифровое устройство предназначено для выполнения той или иной логической функции, следовательно, такое устройство можно представить в виде элементарных ячеек, таких как НЕ, И-НЕ, ИЛИ-НЕ. Рассмотрим их схемы и принцип работы.

Из-за того, что разработка элементов велась на программе схемотехнического моделирования в стандарте ANSI, то обозначения элементов не совпадают принятыми в нашей стране; соответствие элементов показано на рисунке 6.1.

Рис. 6.1. Таблица соответствия элементов.

ЯЧЕЙКА НЕ (ИНВЕРТОР).

Инвертор представляет собой элемент, с помощью которого реализуется логическая функция НЕ, т.е. при поступлении на вход логической единицы на выходе образуется логический ноль, а при поступлении на вход логического нуля на выходе образуется логическая единица. Результат схемотехнического моделирования и таблица истинности данного элемента представлены на рисунке 6.2.

Принцип работы этой схемы заключается в следующем, при поступлении на вход напряжения логической единицы транзистор VT1 открывается, а VT2 закрывается, напряжение на выходе падает до величины логического нуля (см. осциллограмму на рисунке6.2). При подаче на вход схемы напряжения логического нуля транзисторы VT1 закрывается, а VT2 открывается, на VT1 возникает падение напряжения и напряжение на выходе начинает возрастать до величины логической единицы (см. осциллограмму на рисунке 6.2).

Рис. 6.2. Схема инвертора.

ЯЧЕЙКА ИЛИ-НЕ

СхемаИЛИ-НЕ представляет собой элемент, который при поступлении хотя бы на один его из входов напряжения логической единицы выдает на выходе логический ноль, в противном случае на выходе схемы ИЛИ-НЕ будет логическая единица.

Ячейка ИЛИ-НЕ на два входа представлена на рисунке 6.3. Рассмотрим принцип работы данного элемента. При поступлении напряжения логической единицы на один из входов схемы, один из входных транзисторов (VT1 или VT2) открывается, а соответствующий ему нагрузочный транзистор (VT3 или VT4) закрывается, в результате выход оказывается подключенным к «земле», т.е. на выходе образуется логический ноль. При поступлении на оба входа схемы напряжения логического нуля, транзисторы VT1 и VT2 закрываются, а нагрузочные транзисторы наоборот открываются, в результате на закрытых транзисторах образуется падение напряжения и на выход схемы поступает напряжение логической единицы. На осциллограмме (см. рис. 6.3) представлены эпюры напряжений на входах и выходе схемы, иллюстрирующие работоспособность данного элемента, на этом же рисунке представлена таблица истинности элемента ИЛИ-НЕ.

Иногда требуются схемы ИЛИ-НЕ с большим количеством входов. Для построения таких схем достаточно добавить по два транзистора на каждый вход, транзистор п-типа подключить параллельно другим транзисторам п-типа, а транзистор р-типа подключить последовательно другим транзисторам р-типа. Схема ИЛИ-НЕ на три входа изображена на рисунке 6.4. Принцип работы данной схемы не отличается от принципа работы схемы ИЛИ-НЕ на два входа.

ис. 6.3. Ячейка ИЛИ-НЕ на два входа.

Рис. 6.4. Схема ИЛИ-НЕ на три входа.

ЯЧЕЙКА И-НЕ

Схема И-НЕ представляет собой элемент, который при поступлении на все входы напряжения логической единицы выдает на выходе напряжение логического нуля, в противном случае на выходе будет логическая единица.

Схема И-НЕ на два входа представлена на рисунке 6.5. Рассмотрим принцип работы данного элемента. При поступлении хотя бы на один из входов напряжения логического нуля один из входных транзисторов (VT1 или VT2) закрывается, на нем образуется падение напряжения, а один из нагрузочных транзисторов (VT3 или VT4) открывается, в итоге на выходе образуется напряжение логической единицы. При поступлении на оба входа напряжения логической единицы, оба транзистора VT1 и VT2 открываются, а транзисторы VT3 и VT4 закрываются, и выход оказывается подключен к «земле», другими словами на выходе действует напряжение логического нуля.

Рис. 6.5. Схема И-НЕ на два входа.

Иногда требуются схемы И-НЕ с большим количеством входов. Для построения таких схем достаточно добавить по два транзистора на каждый вход, транзистор п-типа подключить последовательно другим транзисторам п-типа, а транзистор р-типа подключить параллельно другим транзисторам р-типа. Схема ИЛИ-НЕ на три входа изображена на рисунке 6.6. Принцип работы данной схемы не отличается от принципа работы схемы ИЛИ-НЕ на два входа.

Рис. 6.6 Схема И-НЕ на три входа.

6.4 ЭЛЕМЕНТЫ «И» И «ИЛИ»

Элементы И и ИЛИ получаются добавлением на выход элементов И-НЕ и ИЛИ-НЕ инверторов, в результате двойного логического отрицания на выходе схемы получается требуемая логическая функция. Эквивалентные логические схемы элементов И и ИЛИ представлены на рисунках 6.7 и 6.8.

ис. 6.7. Эквивалентная схема элемента И.

Рис. 6.7. Эквивалентная схема элемента ИЛИ.

6.5 ЯЧЕЙКА ПАМЯТИ

Ячейка памяти является еще одним базовым элементом, на основе которого строятся запоминающие устройства различных блоков. Ячейка памяти предназначена для хранения информации поступившей по входной шине и считывания информации по выходной шине, причем ячейка должна памяти должна обеспечивать координатную выборку информации. Ячейка памяти представляет собой простейший триггер, содержащий две пары КМДП транзисторов и два п-канальных транзистора в качестве ключей (см. рис. 6.8). Необходимо отметить, что при разработке элементов ячейки памяти учитывались требования миниатюризации с одн

ой стороны и требования обеспечения определенного запаса по быстродействию с другой.

Рис. 6.8. Принципиальная схема запоминающей ячейки.

Рассмотрим принцип работы данной ячейки. При поступлении напряжения логической единицы на адресный вход (Адрес), транзисторы VT5 и VT6 открываются и триггер, собранный на VT1 - VT4, начинает работать в обычном режиме, т.е. при поступлении на вход логической единицы, на выходе образуется логический ноль, и, наоборот, при поступлении логического нуля, на выходе образуется логическая единица. Это происходит из-за того, что один из транзисторов VT1 или VT2 открыт, т.к. они включены в противофазе. Транзисторы VT3 и VT4 играют роль динамической нагрузки. Если использовать один из входов триггера для записи информации (Запись), а с другого эту информацию считывать (Считывание), то получится ячейка памяти, но с инверсным выходом, т.к. считанные сигналы необходимо усилить, то это можно сделать при помощи инвертирующих усилителей считывания.

Для объединения ячеек памяти в единое запоминающее устройство необходимо объединить в общие шины входные и выходные выводы, так чтобы была возможность записывать и считывать информацию в соответствии с функциональными требованиями, а выводы выбора адреса объединить в одну параллельную шину. Схема фрагмента запоминающего устройства из четырех ячеек приведена на рисунке 6.9.

Рис. 6.9. Схема объединения запоминающих ячеек.

Результаты разработки топологии запоминающих ячеек проектируемой БИС рассмотрены в ГЛАВЕ 7, там же рассмотрен принцип размещения ячеек на одном кристалле.

ГЛАВА 6

РАЗРАБОТКА ПРИНЦИПИАЛЬНОЙ СХЕМЫ ПРОЕКТИРУЕМОЙ БИС

Для построения принципиальной схемы на основе функциональной необходимо разработать библиотеку элементов. Библиотека элементов включает в себя наиболее часто используемые элементы функциональной схемы, такие как счетчики, триггеры и др. Библиотечные элементы составляются из базовых ячеек, разработанных ранее. Затем библиотечные элементы объединяются на одной принципиальной схеме.

РАЗРАБОТКА БИБЛИОТЕКИ ЭЛЕМЕНТОВ

ТАКТИРУЕМЫЙ D-ТРИГГЕР

актируемые D-триггеры используются в схеме приемника циклового и сверхциклового синхронизма (на них собран регистр сдвига); у тактируемого триггера добавлен еще один вход для синхроимпульса, по которому и срабатывает триггер. Схема D-триггера, обозначение и таблица переходов приведены на рисунке 7.1.

Рис. 7.1. Схема D-триггера.

Рассмотрим принцип работы триггера, его схема содержит два входа: один информационный (D), а другой синхронизирующий (C). При подаче логического нуля на вход С, как видно из осциллограмм, состояние триггера не изменяется, т.к. сигнал не проходит через элементы И-НЕ на входе схемы, и следовательно состояние триггера не изменяется. При подаче на вход С напряжения логической единицы, поступающий на вход D сигнал изменит состояние триггера, т.к. на один из входных элементов И-НЕ поступит единица. При поступлении логическойединицы на вход D (на входе С действует напряжение логической единицы), триггер перейдет в состояние, когда на выходе Q действует напряжение логической единицы; а при поступлении логического нуля триггер перейдет в состояние, когда на выходе Q действует напряжение логического нуля.

СЧЕТЧИКИ.

четчики присутствуют во всех частях схемы. Простейшим двоичным счетчиком будет обыкновенный делитель на два, который при поступлении на вход импульса, на выходе будет выдавать логическую единицу до тех пор, пока на вход не поступят ещеодин импульс. Такой делитель можно собрать на одном D-триггере, соединив выход Q со входом D и снимая информацию с этого же выхода. Двухразрядный счетчик импульсов получится объединении двух делителей на два, причем вход С второго делителя необходимо присоединить к выходу Q первого делителя. Схема двухразрядного двоичного счетчика приведена на рисунке 7.2.

Рис. 7.2. Схема простейшего двухразрядного счетчика.

Принцип работы данной схемы заключается в следующем, при подаче первого импульса на вход схемы (Т) входной триггер переходит в состояние, когда на выходе Q действует логический ноль, при этом на инверсном выходе образуется логическая единица, поступающая на вход D. Следовательно, при поступлении следующего импульса логическая единица на входе D «перебросит» триггер в состояние, когда на выходе Q начинает действовать логическая единица, запускающая второй триггер, который работает аналогичным образом. Таким образом, на выходах схемы формируется последовательность двоичных чисел (см. осциллограммы на рис. 7.2), сначала 00, затем 01, затем 10 и, наконец, 11; после поступления следующего импульса на вход Т, на выходе снова образуется 00.

приведенного выше счетчика существует один недостаток, его нельзя «сбросить» в исходное, нулевое состояние. Этот недостаток легко устраним, т.к. у D-триггера имеется возможность вывести еще один вход для сброса триггера в нулевое состояние ®, тогда схема такого счетчика примет следующий вид (см. рис. 7.3).

Рис. 7.3 Двухразрядный счетчик.

Принцип работы данной схемы не отличается от принципа работы схемы приведенной выше, за исключением того, что в нулевое состояние (на выходе 00) эту схему можно перевести в любой момент времени по сигналу R.

ри необходимости увеличить разрядность счетчика можно, добавляя в схему новые триггеры (таким образом строятся схемы на 3, 4 и более разрядов), но иногда возникает необходимость сбросить не все выходы счетчика, а лишь один разряд. Такую схему можно построить, добавив элемент ИЛИ-НЕ, подключенный к триггеру обслуживающему заданный разряд. Рассмотрим схему четырехразрядного счетчика, с возможностью сброса четвертого разряда. Схема такого устройства представлена на рисунке 7.4.

Рис. 7.4. Схема четырехразрядного счетчика с возможностью сброса четвертого разряда.

Принцип работы данной схемы практически не отличается от принципа работы счетчика, рассмотренного выше, кроме того, что сброс четвертого разряда может осуществляться как вместе со сбросом всего счетчика, так и отдельно, для этого в схему добавлен элемент ИЛИ-НЕ.

ДЕШИФРАТОРЫ

ешифраторы, как и счетчики, встречаются во всех элементах схемы. Применяемые в устройстве дешифраторы являются позиционными, они преобразуют двоичный код в импульс на соответствующем коду номере выхода. Для построения такой схемы, в отличие от предыдущих, не нужно использовать элементы с памятью (такие как триггеры), ее можно собрать лишь из схем НЕ и И. Схема трехразрядного дешифратора представлена на рисунке 7.5.

Рис. 7.5. Схема трехразрядного дешифратора.

Схема работает следующим образом, при поступлении кодовой комбинации (от 000 до 111) на вход ищется совпадение (при помощи схем И) и на соответствующий выход поступает напряжение логической единицы. Инверторы требуются для преобразования кодовых комбинаций, содержащих логические нули.

В разрабатываемой БИС существует необходимость и в дешифраторах на большее количество разрядов (4 и 5), поэтому необходимо рассмотреть схемы таких дешифраторов. Принципы функционирования таких схем не отличаются от принципа функционирования трехразрядного дешифратора, только количество схем совпадения (И) увеличивается в соответствии с увеличением выходов (N):

N = 2ⁿ;[7.1]

где n - количество входов, и количество инверторов увеличится до количества входов.

Схема дешифратора на четыре входа представленана рисунке 7.6. Аналогично строится схема и пятиразрядного дешифратора.

ис. 7.5. Схема четырехразрядного дешифратора.

МУЛЬТИПЛЕКСОР

Мультиплексор является устройством, подключающим один из входов к выходу по сигналу управления. В схеме проектируемого устройства мультиплексор встречается всего один раз, но так как схема его получается достаточно простой, то было решено вынести мультиплексор в библиотеку элементов. У разрабатываемого мультиплексора 10 информационных входов, разбитых на две группы по 5 входов, и 5 выходов, к которым подключается соответствующая группа входов, управление производится при помощи одного управляющего входа. Схема такого мультиплексора представлена на рисунке 7.6.

Рассмотрим принцип работы данной схемы, при поступлении на вход А уровня логического нуля через инвертор подключаются схемы совпадения для первой группы входов, при прохождении через любой из входов этой группы сигнала логической единицы, одна из схем И срабатывает и выдает на своем выходе напряжение логической единицы, через схему ИЛИ подключены выходы, и при поступлении на один из входов схемы ИЛИ, сигнал проходит на выход. При подаче напряжения логической единицы на вход А первая группа входов отключается, и подключается вторая группа входов, схема работает в аналогичном первому случаю режиме, только на выход поступают сигналы со второй группы входов. Этот принцип работы хорошо иллюстрируется при помощи осциллограмм приведенных на рисунке 7.6.

Рис. 7.6. Схема мультиплексора.

РАЗРАБОТКА ПРИНЦИПИАЛЬНЫХ СХЕМ БЛОКОВ ПРОЕКТИРУЕМОЙ БИС

РАЗРАБОТКА ПРИНЦИПИАЛЬНОЙ СХЕМЫ ПРИЕМНИКА ЦИКЛОВОГО И СВЕРХЦИКЛОВОГО СИНХРОНИЗМА

Разработку принципиальной схемы на основе разработанной библиотеки элементов необходимо вести по функциональной схеме данного блока. В функциональной схеме имеется регистр сдвига на тактируемых триггерах (следовательно, нам понадобятся 8 D-триггеров), схемы совпадения собраны на собраны на элементах И (на 4 и на 6 входов), счетчики и дешифраторы также являются библиотечными элементами, следовательно, по сравнению с функциональной схемой принципиальная не несет в себе изменений. Принципиальная схема, построенная с помощью программы схемотехнического моделирования, представлена на рисунке 7.7, единственным отличием, связанным со спецификой программы является построение схемы в стандарте ANSI. Функционирование схемы, подробно описано в ГЛАВЕ 3.

Рис. 7.7. Принципиальная схема приемника циклового и сверхциклового синхронизма.

РАЗРАБОТКА ПРИНЦИПИАЛЬНОЙ СХЕМЫ КОММУТАЦИОННОГО ЭЛЕМЕНТА

Принципиальная схема КОММУТАЦИОННОГО ЭЛЕМЕНТА также строится на основе функциональной схемы, но в данном случае необходимо рассмотреть соединение ячеек памяти, входящих в состав двух ОЗУ (запоминающего устройства адреса и информационного запоминающего устройства).

запоминающем устройстве адреса, как следует из описания структурной схемы запись и считывание производятся словами по 6 бит, следовательно, необходимо объединить входы и выходы ячеек, расположенных в одной строке, а адресные входы необходимо объединить у ячеек, расположенных в одном столбце (см. рис. 7.8).

Рис. 7.8. Принципиальная схема запоминающего устройства адреса.

информационном запоминающем устройстве запись производится побитно, а считывание словарно (по 8 бит), для этого необходимо объединить входы всех ячеек, а выходы ячеек объединить по строкам, при этом необходимо к каждому адресному входу подключит элемент И, который и позволит выбрать именно ту ячейку памяти, которую и необходимо (см. рис. 7.9). При таком построении запоминающего устройства адрес строки и адрес столбца должны задаваться для каждой ячейки отдельно.

Рис. 7.9. Принципиальная схема запоминающего устройства коммутации.

Дальнейшая разработка принципиальной схемы КОММУТАЦИОННОГО ЭЛЕМЕНТА сводится к подстановке разработанныхбиблиотечных элементов в соответствии с функциональной схемой данного блока. Запоминающие устройства на принципиальной схеме блока представлены в виде отдельных элементов. Разработка принципиальной схемы велась при помощи программы схемотехнического моделирования, и все элементы данного устройства представлены в стандарте ANSI. Принципиальная схема коммутационного элемента представлена на рисунке 7.10.

Функционирование данной схемы описано в ГЛАВЕ 7, но необходимо отметить, что в запоминающем устройстве коммутации при записи и считывании информация представляется в разной форме (при записи побитно, а при считывании словарно) и поэтому дешифратор строк при считывании информации необходимо отключить.

Рис. 7.10. Принципиальная схема коммутационного элемента.

ПРИНЦИПИАЛЬНАЯ СХЕМА БЛОКА ФОРМИРОВАНИЯ ИСХОДЯЩИХ КАНАЛОВ

азработка принципиальной схемы БЛОКА ФОРМИРОВАНИЯ ИСХОДЯЩИХ КАНАЛОВ, не отличается от разработки предыдущих принципиальных схем. Рассмотрим принцип работы запоминающего устройства. При записи запоминающее устройство воспринимает информацию словарно по 8 бит, и записывает ее в соответствующий столбец (для этого необходимо объединить входы элементов входящих в одну строку), а считывание информации происходит из соответствующей строки (для этого необходимо объединить элементы, входящие в один столбец) (см. рис. 7.11)

Рис. 7.11. Принципиальная схема запоминающего устройства.

ля построения принципиальной схемы всего блока, также была использована программа схемотехнического работающая в стандарте ANSI. Принципиальная схема блока представлена на рисунке 7.12.

Рис. 7.12. Принципиальная схема блока формирования исходящих каналов.

Функционирование данного блока более подробно описано в ГЛАВЕ 3.

ГЛАВА 7

КОНСТРУКТИВНЫЕ ОСОБЕННОСТИ ПРОЕКТИРУЕМОГО УСТРОЙСТВА

ВВЕДЕНИЕ

В настоящее время существует несколько стандартных технологий производства кристалла с линиями рисунка от 0,25 до 3,0 мкм. Но в связи с тем, что в нашей стране технологии 0,25 и 0,35 мкм еще не отработаны, то приходится разрабатывать устройства с учетом имеющихся технологий, т.е. приходится прибегать к схемотехническим изощрениям для получения конкурентоспособной интегральной схемы. В результате была выбрана технологияизготовления кристалла с минимальной шириной рисунка 1,2 мкм, как наиболееотработанная и наиболее экономически выгодная. При появлении в нашей стране более современных технологий на одном кристалле при тех же размерах можно будет разместить коммутатор на большее количество каналов.

8.1.1 ОСНОВНЫЕ ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ КРИСТАЛЛА

Рассмотрим основные характеристики проектируемой БИС, в основном, определяемые технологией производства:

Напряжение питания - 5 В;
Ток потребления - не более 1 мА;
Диапазон рабочих температур - от -20 до +60 ⁰С;
Технология производства - стандартная, 1,2 мкм;
Предполагаемый тип корпуса - 2123.40-1, стандартный, с количеством выводов – 40.

НАЗНАЧЕНИЕ ВЫДОВ МИКРОСХЕМЫ

Таблица 8.1

Предварительно принятое назначение выводов микросхемы

Выводы

Назначение

1 - 8

9 - 16

17,18

- 22

- 26

- 30

Групповые входы

Групповые выходы

Питание и «земля»

Шина обмена информацией между кристаллами по горизонтали

Шина обмена информацией между кристаллами по вертикали

Адресные выводы кристалла

Ввод команды

Вывод результатов

Выбор кристалла

Ввод тактовой частоты

Ввод синхроимпульсов

ЭЛЕМЕНТЫ ТОПОЛОГИИ

КОНСТРУКТИВНО - ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ОГРАНИЧЕНИЯ

В данном разделе приведены основные конструкторско-технологические ограничения на проектирование микросхемы, определяемые заводом изготовителем в соответствии с применяемой технологией.

Конструкторско-технологические ограничения предназначены для проектирования топологии цифровых КМДП БИС по технологии, предусматривающей использование «карманов» п-типа проводимости, изоляцию элементов посредством заглубленных в объем монокристаллического кремния, легированного фосфором, самосовмещенных транзисторных структур и двухуровневой разводки, сформированной на основе сплавов алюминия.

Перечень и последовательность слоев фотолитографии, существенных при проектировании БИС, приведены в таблице 8.2.

Минимальная ширина топологического рисунка - 1,2 мкм. Остальные минимально-допустимые размеры элементов топологии, существенные для проектирования блоков БИС, приведены в таблице 8.3.

Транзисторные структуры, выполненные по данной технологии характеризуются следующими физико-технологическими параметрами:

Эффективная длинна канала транзистора - 1,0 мкм;
Удельная емкость затвора - 800 пф/мм;
Подвижность электронов в канале - 400 см/Вс;
Подвижность дырок в канале - 200 см/В с;
Пороговое напряжение

п-канальных транзисторов - 0,5 … 1,5 В;

р-канальных транзисторов - 0,8 … 2,0 В.

Таблица 8.2

Перечень слоев фотолитографии

Номер

слоя

Наименование слоя

Карман п-типа

Диффузионные области р-охраны

Активные области транзисторов (тонкий окисел)

Затворы из поликристаллического кремния, легированного фосфором

Диффузионные области истока-стока р-канальных транзисторов

Диффузионные области истока-стока п-канальных транзисторов

Первые контактные окна в диэлектрическом слое

Алюминиевая металлизация первого уровня

Вторые контактные окна в диэлектрическом слое

Алюминиевая металлизация второго уровня

Таблица 8.2.

Минимально-допустимые размеры элементов топологии

№

пп

Наименование элемента топологии

Размер,мкм

Перекрытие области тонкого окисла областьюкармана п-типа

Перекрытие области охраны р-типа областью тонкого окисла

Расстояние между границей области кармана и границей области охраны р-типа

Ширина области локального окисла внутри области кармана п-типа

Расстояние от границы тонкого окисла до контактной площадки из поликристаллического кремния

Расстояние между двумя соседними областями из поликристаллического кремния

Ширина затворов из поликристаллического кремния

Размер стороны контактной площадки из поликристаллического кремния

Ширина шин из поликристаллического кремния вне области канала

Расстояние между областью охраны р-типа и областями исток-сток п-канальных транзисторов

Расстояние между областями исток-сток р-канальных транзисторов и карманом п-типа

Размер стороны контактного окна

Расстояние от края контактного окна до края контактной площадки

Ширина шин алюминия первого уровня металлизации

Ширина шин алюминия второго уровня металлизации

Расстояние между двумя шинами алюминия в одном уровне металлизации

Расстояние от линии рельефа до края контактного окна

Расстояние от края контактного окна к диффузионной области истока-стока до поликристаллического затвора

Перекрытие локального окисла поликремневым затвором п- и р-канальных транзисторов.

0,5

1,0

4,0

2,0

0,5

1,2

4,0

2,0

1,2

1,0

1,2

3,0

4,0

1,2

0,5

1,0

1,2

8.2.2 ПРИМЕР ТОПОЛОГИИ ВЫПОЛНЕНОЙ С УЧЕТОМ НОРМ КОНСТРУКТИВНО - ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ОГРАНИЧЕНИЙ

Проектирование топологии кристалла определяется с одной стороны конструктивно-технологическими ограничениями, описанными в предыдущем разделе, а с другой стороны - требованиями минимизации площади, занимаемой схемой. Кроме того, выбранная архитектура кристалла позволяет использовать предварительно разработанные библиотечные элементы. К числу таких элементов относятся инвертор, двух-, трех- и четырехпроводные логические элементы, триггеры различного назначения, регистровые ячейки. Однако, требования миниатюризации, особенно для блоков ОЗУ, привели к необходимости разработки оригинальных устройств. На рисунках 8.1 и 8.2 показана разработанная топология запоминающей ячейки и фрагмент ОЗУ из четырех ячеек.

- Al

- Si

Р⁺

Активная

область

N⁺⁺

Р⁺

Активная

область

Р⁺

N⁺

Активная

область

Рис. 8.1. Топология запоминающей ячейки ОЗУ.

«Земля»

Вход

Адрес

Питание

Выход

Рис. 8.2. Фрагмент топологии ОЗУ из 4^х стандартных ячеек.

ГЛАВА 8

МЕРОПРИЯТИЯ ПО ОХРАНЕ ТРУДА ПРИ РАБОТЕ С ЭВМ ПРИ РАЗРАБОТКЕ ТОПОЛОГИИ БАЗОВЫХ ЯЧЕЕК ЭЛЕМЕНТОВ ПРОЕКТИРУЕМОЙ БИС

9.1 ПРЕДИСЛОВИЕ.

Компьютерывсе шире входятво все сферынашей жизни.Компьютер сталпривычным нетолько в производственныхцехах и научныхлабораториях,но и в студенческихаудиторияхи школьныхклассах. Непрерывнорастет числоспециалистов,работающихс персональнымкомпьютером,который становитсяих основнымрабочим инструментом.Небывалаяскорость получениявизуальнойинформациии ее передачиадресату, а,следовательно,возможностьнаиболее эффективногопрактическогоиспользованияэтой информации- вот основныепричины всеобщейкомпьютеризации.

Однако длительноепребываниеу экрана компьютерабез соблюдениянеобходимыхправил небезвреднодля здоровьяоператоров.В первую очередьони отмечаютнарушениезрения, утомлениемышц рук ипозвоночника,общую слабость.Основные факторывредного влияниякомпьютерана организм- это электромагнитныеполя и излучения,электроннаяразверткаизображенияи его мельканиена экране, длительнаянеподвижностьпозы оператора.Предупредитьвоздействиеэтих факторов,- значит, сохранитьздоровье.

9.2 ДИСПЛЕЙ– РИСК ДЛЯ ЗДОРОВЬЯ.

Средстваотображениявизуальнойинформации,обеспечивающиеэффективноеинформационноевзаимодействиечеловека скомпьютером,получают широкоераспространениев различныхавтоматизированныхсистемах управленияи проектирования.Получениеинформации,ее хранение,обработка ипередача адресатупроисходятв сотни и тысячираз быстрее,чем это сделалбы человек спомощью обычныхсредств связи.Системы отображениябыстро совершенствуются,расширяетсяих номенклатура,создаютсякомпактныеи универсальныесредства, легкоприспосабливаемыек различнымусловиям применения.

Число специальныхвычислительныхкомплексови промышленныхсистем управленияпроизводственнымипроцессами,как и числооператоровЭВМ, постоянноувеличивается.Ежедневно втечение несколькихчасов операторынаходятся передэкранами электронныхдисплеев, чтопри несоблюдениисанитарно-гигиеническихнорм и правилможет повлечьза собой развитиенекоторыхпрофессиональныхзаболеваний.На состояниездоровья операторадисплея могутвлиять такиевредные факторы,как длительноенеизменноеположение тела,вызывающеемышечно-скелетныенарушения;постоянноенапряжениеглаз; воздействиерадиации (излучениеот высоковольтныхэлементов схемыдисплея иэлектронно-лучевойтрубки); влияниеэлектростатическихи электромагнитныхполей, что можетприводить ккожным заболеваниям,появлениюголовных болейи дисфункцииряда органов.Все эти проблемысерьезно изучаютсяи обсуждаютсяво всем мире.

За последнеевремя привлекаетк себе вниманиетакое явление,как техностресс.Дело в том, чтос внедрениемвидеодисплеевработающиес ними пытаютсяполучить ответна следующиевопросы: являетсяли силовойтрансформаторвидеодисплеяопасным с точкизрения излучения?Создает ливидеодисплейдругие опасныеизлучения?Возможны лииные проблемысо здоровьем?Даже в случаеотрицательногоответа на этивопросы остаютсянекотораянеопределенностьи ощущениетревоги, чтоможет привестик плохомусамочувствиюи даже развитиюфобии - боязнидисплея. Поэтомупсихическоесостояниечеловека,находящегосяперед экраномдисплея, - однаиз важнейшихпроблем, надрешением которойработают тысячиспециалистов.

Становитсявсе более очевиднойтесная взаимосвязьмежду эргономикой(т.е. научнойорганизацией)рабочего места,уровнем психологическихрасстройствоператороввидеодисплееви нарушениямиздоровья. Приразработкеметодов управлениятакими фактораминеобходимопринимать вовнимание эффектыобратной связи,что требуетподробногоанализа всехэлементовфункционирующейсистемы.

Исследованиявзаимосвязиусловий работыи здоровьяслужащих включают:

- медицинскоеобследование(офтальмологическое,ортопедическое,аллергологическоеи др.);

- анализ рабочихзадач, уровняумственнойнагрузки инагрузки назрительныйаппарат;

- количественнуюоценку времени,требуемогодля выполненияпоставленныхзадач;

- анализгигиеническихусловий - изменениекачественныхпараметроввоздуха;

- проверкуправильностиработы и эффективностисистемы кондиционирования;

- анализокружающегошума;

- анализсветотехническихусловий (освещение,яркость, контрастность).

Обследованияслужащих, работающихв учрежденияхСеверной Америкии Европы, показали,что раздражениеслизистойоболочки глази носоглотки,головная боль,аллергическоесостояние,респираторныезатруднения,раздражениякожи, объединяемыеобщим термином"синдром заболевания",часто наблюдаютсяу работающихв кондиционированныхпомещениях.Обычно такие нарушения связывают сплохим состоянием воздуха внутрирабочего помещения,однако в некоторыхисследованияхбыла установленасвязь с профессиональнымифакторами,такими, какпродолжительностьпользованиявидеодисплеем,степень стрессовоговоздействияи удовлетворениеработой. Исследоваласьвзаимосвязьмежду индивидуальнымии профессиональнымифакторами ивосприимчивостьюк качествувоздуха у служащихофисов. Прианализе воздухаопределялисьсодержаниев нем окисиуглерода, двуокисиуглерода,формальдегида,никотина, взвешенныхчастиц, а такжетемператураи относительнаявлажность. Впыли, взятойс экрановвидеодисплеев,были обнаруженыминеральныеволокна, чтодало основаниесделать выводоб электростатическомвлиянии видеодисплеевна микроклиматрабочего места.

Неионизирующееэлектромагнитноеизлучение внеоптическомдиапазонечастот можетнанести вредздоровью, приэтом имеютзначениенапряженностьполя, диапазончастот, видизлучения(импульсноеили непрерывное)и время воздействия.В некоторыхрабочих помещенияхвидеодисплеиявляются сильнымиисточникаминеионизирующихэлектромагнитных,оптическихи субоптическихизлучений (рис.9.1).

Были проведенытакже измеренияизлученийдисплеев вдиапазоне от20 Гц до 2 МГц. Измеренияпоказали, чтомаксимальнаянапряженностьэлектрическогополя составляет430 В/м, а магнитного— 8 А/м. Данныезначения непредставляютбольшой опасностидля здоровьяоператоравидеодисплея. Хотя случаиэритемы (покраснениякожи) у оператороввстречаютсячаще, чем у другихработников,четкой связимежду эритемойи работой сдисплеямиустановитьне удалось.Большая рабочаянагрузка можетвызвать некоторыесимптомы кожныхзаболеваний,но нельзя суверенностьюутверждать,что это следствиевоздействиявидеодисплеев.

Затруднениязрительноговосприятияможно объяснитьследующимифакторами:

- резкимиконтрастоммежду яркостьюэкрана компьютераи освещенностьюпомещения(предпочтительнымявляется среднийконтраст);

недостаточнойосвещенностьюрабочего места(наиболее оптимальнаосвещенность600—400 лк).

Рис. 9.1 Зоныкомпьютерногоизлучения А- вид сверху; Б- вид сбоку. Цифрамиобозначенызоны и данывеличинынапряженностиэлектромагнитныхполей в них.

Как показалиисследованияконвергенцииглаз в зависимостиот частотымельканийэкрана дисплея,точка конвергенциисмещается темдальше, чемменьше частотамельканий.Частота сердцебиенийи ее нестабильностьявляются надежнымииндикаторамиумственнойнагрузки. Наиболееоптимальноерасстояниенаблюдения- 50 - 80 см. Крупныйшрифт читаетсялучше при одинаковыхугловых размерах.

Мельканиеи дрожаниеэкрана и изображения,резкое падениеконтраста привнешней засветкеотмечаютсяпри работе надисплеях свакуумнымитрубками.Альтернативнымитехнологиямиявляются плоскиеплазменные,электролюминесцентныеи новейшиежидкокристаллические(ЖК) экраны.Плазменнаятехнологияпрактическиисключает мелькание.Электролюминесцентныедисплеи требуютвысоких напряжений,что существенноудорожает схемыуправления.Наибольшейэкономичностьюобладают ЖК-дисплеи,как для переносных,так и для стационарныхкомпьютеров.Внедрениедисплеев вразных странахсопровождаетсяреализациейшироких программ.

9.3 ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ ПОЛЯ И ИЗЛУЧЕНИЯ.

Дисплеи сэлектроннолучевымитрубками (ЭЛТ)являютсяпотенциальнымиисточникамимягкого рентгеновского,ультрафиолетового,инфракрасного,видимого,радиочастотного,сверх- и низкочастотногоэлектромагнитногоизлучения(ЭМИ).С конца 70-х годовпредметомдискуссий иисследованийстал вопросо возможномвлиянии комплексаЭМИили отдельныхего видов навозникновениекожной сыпи,катаракт глаза,самопроизвольныхабортов.

ИсточникамиЭМИ радиочастотногои низкочастотногодиапазоновмогут являтьсясистема горизонтальногоотклонениялуча электронно-лучевойтрубки (ЭЛТ)дисплея,работающегона частотах15 - 53 кГц, блок модуляциилуча ЭЛТ– 5 - 10 МГц, системавертикальногоотклоненияи модуляциилуча ЭЛТ– 50 - 81 Гц. Электромагнитноеполе (ЭМП)имеет электрическуюи магнитнуюсоставляющие,причем взаимосвязьих достаточносложна. На расстоянииот видеотерминаловдо оператораэлектрическаяи магнитнаясоставляющиеполя оцениваютсяраздельно.Большинствоопубликованныхрезультатовизмеренийкасается излучения,исходящегоот видеотерминалов,тогда как стандартыразрабатываютсяприменительнок воздействиюизлучения наорганизм человека.Широкий спектрчастот электромагнитныхсигналов создаетсущественныесложности дляизмерений икомплекснойоценки. В настоящеевремя еще нетобоснованныхрекомендацийпо метрологииЭМИ дисплеев,а опубликованныесведения обуровнях ЭМПпротиворечивы.

Результатыгигиеническихи клинико-физиологическихисследований,осуществленныхспециалистамиРоссийскогоНИИ профессиональныхзаболеваний,послужилиоснованиемдля разработкипроекта санитарныхнорм и правилдля тех, ктоработает свидеотерминалами.С учетом широкополосностиспектра ЭМИвидеотерминалапредложен самыйширокий норматив- в диапазонечастот 0,06 - 300 МГц- 10,0 В/м по электрическойсоставляющейи 0,3 А/м по магнитнойсоставляющей.

9.4 ЗРЕНИЕ И КОМПЬЮТЕР.

Современныйслужащий, работающийна компьютере,читает не отраженныетексты, как приобычной работес бумагой иписьменнымипринадлежностями,а смотрит наисточник света- дисплей. Егоглаза перебегаютс бумаги наэкран и обратно.Сотни, тысячираз в день глазадолжны перестраиватьсяс одного способачтения на другой.Поэтому предупреждениезаболеванийглаз у операторовдисплея - однаиз ведущихпроблем, касающихсяих здоровья.

9.4.1 АНАТОМИЯ ГЛАЗА.

Органзрения человекасостоит изглазного яблока,зрительныхнервов и зрительныхцентров в головноммозгу.

В глазномяблоке расположеныоптическаясистема исветочувствительныйслой - сетчатка.Оптическаясистема глазавключает роговицу,переднюю изаднюю камеры,наполненныеводянистойвлагой, хрусталики захрусталиковоепространство,заполненноестекловиднымтелом. Изменениефокусногорасстоянияоптическойсистемы глазадостигаетсятем, что поддействием такназываемыхцилиарных мышцменяется кривизнаповерхностихрусталика.Хрусталик имеетнеоднородноеслоистое строение.Светочувствительнымэлементом глазаявляется сетчатаяоболочка (сетчатка),выстилающаядно глазногояблока. Сетчаткасостоит изразличныхклеток и сложногопереплетениянервных волокон.На сетчатойоболочке имеетсяособый участок- желтое пятнодиаметром 0,6мм, в серединекоторого расположеноцентральноеуглубление,называемоефовеальнымцентром. Деталипредмета, которыенеобходимо рассмотретьнаиболее подробно,соответствующимиповоротамиглаза направляютсяна центральноеуглублениесетчатки, гдеотносительнаяострота - зрениямаксимальна.

Человеческийглаз обладаетразличнойсветовойчувствительностьюк разным длинамволн монохроматическихизлучений вдиапазоне 380 -700 нм. Инфракрасныхи ультрафиолетовыхлучей человеческийглаз не видит.Наибольшаячувствительностьглаза днемсоответствуетмаксимумуспектральнойхарактеристикиизлученияСолнца (550 нм) и,очевидно, являетсярезультатомдлительногоприспособлениязрения человекак рассеянномусолнечномуосвещению.Очень важнымсвойством глазаявляется егоприспосабливаемостьк интенсивностисвета (адаптация),которая достигаетсяизменениемдиаметра зрачка,а также изменениемфотохимическойчувствительностирецепторовсетчатки ирядом центральныхнервных процессов.

9.4.2 ФОРМИРОВАНИЕ ИЗОБРАЖЕНИЯ НА ЭКРАНЕ ДИСПЛЕЯ.

С одной стороны,изображениявидеодисплея,если они статические,должны восприниматьсятак же стабильно,как отпечаткина бумаге; сдругой стороны,изображениячасто изменяются,при этом новоеизображениедолжно появлятьсябыстро и бытьчетким. Иногдавидеодисплеивоспроизводятдвижущеесяизображение,в этом случаеоно также должнобыть четким.

Чтобы удовлетворитьэтим двумтребованиям,большинствовидеодисплеевформируютизображения,которые неявляются неизменными.Частота коррекцииизображений(т.е. частота,с которой изображениязаменяются)является достаточновысокой, приэтом изображениекажется неизменным,несмотря нато, что фактическияркость любойточки изображениябывает прерывистой.Эффект неизменногоизображенияявляется результатомучета двухфакторов:инерционностизрения человекаи инерционностиэкрана видеодисплея. Фактическуючувствительностьк изменениямяркости вовремени определяетряд факторов:средний уровеньяркости (яркостьадаптации),частота сменыизображений,величина измененияяркости, размерплощади, накоторой изменяетсяяркость, и частьплощади сетчаткиглаза, на которуюэто изображениепопадает.

Представимсебе свет, яркостькоторогоувеличивается,а затем уменьшается,и это происходитциклическиво времени.Если скоростьизменений мала,то источниксвета кажетсясначала всеболее ярким,а затем тусклыми снова яркими т.д. Если частотаповторенийувеличивается,то источниксвета воспринимаетсякак имеющийнекую среднююяркость, накоторую наложенакомпонента,изменяющаясяво времени. Этапеременнаякомпонентаявляется разностьюмежду пиковымзначениемяркости и постояннойяркостью дисплеяза время одногокадра. При дальнейшемвозрастаниичастоты средняяяркость воспринимаетсякак постоянная.Восприятиемельканий сувеличениемчастоты снижается,хотя переменнаякомпонентаостается неизменной.Начиная сопределеннойкритическойчастоты слитиямельканий(КЧСМ)- различимостьмельканийпропадает, ияркость источникакажется постоянной.На частотах,близких к КЧСМ,восприятиемельканийзависит в первуюочередь отвеличины переменнойкомпоненты.КЧСМне являетсяпостояннойчастотой. Уразных людейвеличина КЧСМпри одних и техже условияхразлична. ИмеетсяопределенноестатистическоераспределениеКЧСМ.При конструированиидисплеев вкачестве КЧСМпринимаютзначение, котороеимеет определенныйпроцент людей.Обычно видеодисплеирассчитываюттак, чтобы припредлагаемойсредней яркостичастота сменыкадров быларавна или превышалаКЧСМдля 90 % операторов.Видеодисплейс заложеннымив нем среднейяркостью, частотойсмены кадрови типом люминофораимеет переменнуюкомпоненту,частота которой(частота мельканий)не воспринимаетсяопределеннымпроцентомоператоров.

Чтобы управлятьчастотой мельканий,разработчикимеет в своемраспоряжениивозможностьизменить трифактора, оказывающиевлияние навременнуючувствительностьзрительногоаппарата: частотусмены кадров,тип люминофораЭЛТ и среднююяркость дисплея(размер экрана,который такжевлияет начувствительностьк частоте мельканий,обычно диктуетсярабочими условиями).Из этих трехфакторов частотасмены кадровоказываетнаибольшеевлияние навосприятиемельканий.

Большинствовидеодисплеевформируютизображения,яркость которыхменяется вовремени. Наиболееярким примеромявляется растровыйдисплей наэлектронно-лучевойтрубке (ЭЛТ).ЭЛТсоздает изображениепутем сканированиясветового луча.Любая точкарастра имеетмаксимальнуюяркость тольков один моментвремени запериод кадра.Частота кадровобычно составляетот 40 до 100 Гц. Такимобразом, каждаяточка экранавспыхиваетс интерваломот 1/40 с (25 мс) до 1/100с (10 мс). Послесвечениеизображения,частота сменыкадров и средняяяркость определяютпеременнуюкомпонентуяркости. Большинстволюминофоровимеет некоторуюинерционность,т.е. яркость ихсвечения спадаетплавно, обычнопо экспоненциальномузакону. Инерционностьлюминофороввлияет на величинупеременнойсоставляющейяркости приданных значенияхчастоты кадрови средней яркости.Представимсебе видеодисплей,имеющий люминофорс малым послесвечением,т.е. яркостьлюминофорапосле каждоговозбуждениябыстро спадает.Чтобы получитьзаданную среднююяркость, максимальнаяяркость такоголюминофорадолжна бытьочень высокой.Минимальнаяяркость люминофорас большимпослесвечениемсравнительновысока, поэтомуего максимальнаяяркость недолжна существеннопревышатьминимальноезначение, чтобыполучить заданнуюсреднюю яркость.

Средняяяркость видеодисплеяможет бытьуменьшена либоснижениемэлектрическогонапряжения,либо посредствомсветопоглощающегофильтра. Фильтрыобычно увеличиваютконтраст изображения,уменьшая среднююяркость. Такимобразом, онимогут частичноисключитьмелькания,одновременноулучшая качествоизображения. Приведенныевыше особенностиизображенийна экране дисплеяи являютсяодним из факторов,отрицательновлияющих назрительныйаппарат человека.

БОЛЕЗНИ, ВЫЗВАННЫЕ ТРАВМОЙ ПОВТОРЯЮЩИХСЯ НАГРУЗОК.

Исследованияамериканскихспециалистовпоказывают,что интенсивнаяи продолжительная работана компьютереможет статьисточникомтяжелых профессиональныхзаболеваний.

В отличиеот сердечныхприступов иприступовголовной болизаболевания,обусловленныетравмой повторяющихсянагрузок (ТПН),представляютсобой постепеннонакапливающиесянедомогания.Так называемыеэргономическиезаболеваниястановятсяв Америке быстрорастущим видомпрофессиональныхболезней. В1992 г. в США доляэтих заболеванийсоставила 52 %,в то время какв 1981 г. и в 1984 г. - 18% и 28% соответственно.Интересно, чтотемпы ростачисла заболеванийэтого видасоответствуюттемпам ростакомпьютеризацииучрежденийСША.

Экономическиепотери, наносимыеамериканскомубизнесу болезнямиоператоровЭВМ, необычайновелики: одинтяжелый случайможет обойтисьв 100 тыс. долл. Сюдавходят затратына лечение,административныерасходы и вынужденнуюпотерю производительноститруда заболевшегоработника.

Приводимаястатистикапредставляетсобой лишьчасть проблемы,потому чтокаждое такоезаболеваниеозначает тяжелуюличную драму.Множество людейвынужденыограничитьили полностьюпрекратитьсвою трудовуюдеятельностьи стать постояннымипосетителямиврачей ифизиотерапевтическихкабинетов. Вконце концовпрактическивсех их ждетхирургическаяоперация, котораястала обычнойдля лиц, страдающихот ТПН.Вероятностьуспешногооперативноговмешательствасоставляетпримерно 80 %;пациенты, какправило, проходятпродолжительныйпериод послеоперационнойреабилитации,но у некоторыхиз них прежняяработоспособностьполностью всеже не восстанавливается.Возвращаясьна прежнееместо, они могутработать толькос системойввода информациив компьютерс помощью голоса.

Анализируяпричины резкогороста "компьютерных"профессиональныхзаболеваний,американскиеспециалистыотмечают преждевсего слабуюэргономическуюпроработкурабочих местоператороввычислительныхмашин. Средипричин заболеваний- слишком высокорасположеннаяклавиатура,неподходящеекресло, эмоциональныенагрузки,продолжительноевремя работына клавиатуре.В отличие отмашинистокоператоры ЭВМсегодня работаютна клавиатуречасами безперерыва. Еслидвадцать летназад сотрудникиофисов выполнялиразличныеработы: выходилив копировальноебюро для ксерокопированиядокументов,занималисьс картотекойи во время печатанияна машинкепериодическиударяли порычагу переводакаретки нановую строку,- - то сегоднявсе эти операциивыполняеткомпьютер.

Специалистыполагают, чтоестественнымположениемкистей рукявляетсявертикальное,как при рукопожатии,а вовсе не ладоньювниз, как приработе на клавиатуреЭВМ. Ведущиеамериканскиекомпьютерныефирмы, обеспокоенныеростом числа профессиональныхзаболеваний,начали финансироватьработы поисследованиюих причин. Изучаютсявозможныеварианты конструкцииклавиатуры,однако специалистыне уверены втом, что новаяклавиатурасможет полностьюрешить проблему,посколькупричины заболеванийТПНдо сих пор полностьюне выявлены.

"Эпидемия"ТПНвызвала резкийскачок активностимножества фирм,производящих"эргономическое"оборудованиерабочих местоператоровЭВМ. При этомни одно изпредлагаемыхизделий неможет решитьпроблему целиком,а в данном случаетребуетсясистемныйподход, учитывающийпозу оператора,особенностирабочего местаи основныеприемы работына компьютере.

Сегоднявладельцы ЭВМмогут купитьразличныеприспособления,облегчающиетруд оператора,- от опоры длязапястья,удерживающейкисть в нужномположении вовремя наборана клавиатуреили работы с"мышью", допрограммногообеспечения,предупреждающегооператора онеобходимостисделать перерывв работе. Однакобольшее значениеимеет возможностьрегулировкиположения всехузлов рабочегоместа - высотыповерхностистола, креслаоператора.Следует добиватьсятого, чтобырабочее местосоответствовалохарактеруработы и фигуреоператора, ане наоборот.

Во многихофисах стандартнымоборудованиемстали подзапястники- - плоские илиизогнутыепластины измягкого материала,которые располагаютсяперед клавиатурой.Эффективностьэтих приспособленийзависит отпривычек истиля работыоператора. Еслив процессенабора операторвместе с ударомпо клавишеопускает своезапястье, топодзапястникипомогут удержатьзапястье внейтральномположении.Основное ихпредназначение— служить опоройдля запястьяво время паузмежду ударамипо клавишам.Если клавиатурарасполагаетсяслишком высоко,это приспособлениеможет принестибольше вреда,чем пользы,посколькуработник частоопираетсяруками наподзапястниквместо того,чтобы скользитьнад клавиатурой.Это приводитк перенапряжениювсей кисти.

Борьба сТПНне ограничиваетсятолько эргономическимоснащениемрабочего местаоператора. Вна данный момент появилиськлавиатурыновых конструкций,значительноотличающиесяот привычнойплоской клавиатуры.В новой моделиона разделенана две части,которые могутнаклонятьсяотносительногоризонтали.Одна из фирмразместилаклавиши на двухвогнутых дисках,что значительносокращаетнагрузку наладони. Однакодля оценкиистинной эффективностиновых конструкцийклавиатуртребуютсядополнительныеисследования.

Другоеустройство,привлекающееособое вниманиеспециалистовв области эргономики,- это манипулятортипа "мышь".При каждомподнятии рукии повторяющемсяее удержаниинад каким-либопредметомпредплечьеиспытываетзначительнуюнагрузку. Поэтомудля операторов,которые используютв своей работеклавиатуруи манипулятор"мышь", могутоказатьсявесьма полезнымиопоры для кистей,повторяющиеих перемещения.Эти опоры должныбыть размещенытак, чтобы кистисвободно свисалис них.

Правильныйрежим работыимеет важноезначение впрофилактикепрофессиональныхзаболеванийрук операторовЭВМ. Перерывыв работе, потягивания,разогреваниемышц, участвующихв процессенабора на клавиатуре,- все это поможетпредотвратитьболезнь.

Наиболеедальновидныеруководителифирм предпринимаютспециальныемеры по профилактикезаболеванийрук операторовЭВМ. В американскойкомпании "Голубойкрест", например,была разработанапрограмма,предусматривающаяинтенсивноеобучение всехсотрудников.Восьмичасоваяпрограммаобучения даетруководящемусоставу компаниизнания о том,как распознаватьсимптомы болезни.Руководителямбыло порученосоздать такуюобстановку,чтобы служащиенемедленносообщали освоих недомоганиях.Служащие, сосвоей стороны,во время одночасовойбеседы получалиначальныесведения обопасностизаболеванияТПН.Их также научилираспознаватьпервые признакиболезни, крометого, были данырекомендациипо организациисвоего рабочегоместа. Специалистыфирмы осмотрелинесколькомоделей "эргономическихкресел" и выбралисреди них одну,регулировкакоторой позволяетподогнать еепод размерытела каждогосотрудника.Выполнениеэтой программыпотребовалосотен тысячдолларов, однако,польза от неезначительноперекрыларасходы. Экономияот выплатыкомпенсациипо нетрудоспособноститолько за одингод составил1 млн. долл. Интересно,что число претензийпо страхованиюпосле проведенияпрограммывыросло, однакосредняя стоимостькомпенсациисократиласьс 20 тыс. долл. до3 тыс. долл. Представители компании объясняютэто более раннейдиагностикойзаболеваний.

ПроблемаТПНвстретиланеоднозначнуюреакцию средиизготовителейвычислительнойтехники, владельцевфирм и дажеоператоровЭВМ. Одни изних считают"эпидемию"подобных болезнейочереднойвыдумкой, полагая,что через нескольколет проблемаразрешитсясама собой.Другие настаиваютна расширенииисследованийпричин заболеваний.А в это времятысячи работников,занятых на ЭВМ,ежегодно пополняютряды заболевших.Только совместныеусилия изготовителейвычислительнойтехники, медицинскихработникови пользователей могут остановитьраспространениеэтих недугов.

Заболевания,обусловленныетравмой повторяющихсянагрузок, включаютболезни нервов,мышц и сухожилийруки. Наиболеечасто страдаюткисть, запястьеи плечо (сегментверхней конечностиот туловищадо локтя), хотямогут бытьзатронутыплечевая ишейная области.У операторовЭВМ заболеваниеобычно наступаетв результатенепрерывнойработы на неудобноили неправильнорасположеннойклавиатуре,например причрезмерновысоком положенииповерхностистола или плохоподогнанномпод фигурукресле.

9.2 РАБОТА У ДИСПЛЕЯ И ПУТИ ЕЕ ОПТИМИЗАЦИИ (ВИДЕОЭРГОНОМИКА)

Визуальныйканал вводаинформациив мозг человекаиспользуетсяпри работе сдисплеями.Передача информациипри этом производитсятолько в одномнаправлении— в мозг человека,при этом человекне может обходитьсябез постоянногозрительногоконтроля выполняемыхдействий.

Работа сдисплеем зачастуюпроисходитв помещенияхс искусственнымосвещением.Роль искусственногоосвещения вжизни современногообщества неизмеримовелика. Светлампы, создающийнеобходимыеусловия дляфункционированияоргана зренияи, следовательно,обеспечивающийполноценнуютрудовуюдеятельность,фактическиудлиняет периодсознательногосуществованиячеловека. Однакотакое освещениедолжно обеспечиватьправильнуюработу глази приближатьсяк оптимальнымусловиям зрительноговосприятияв условияхестественногосолнечногоосвещения.Только тогдавозможны высокаяпроизводительностьтруда и качествопродукции принаименьшемутомлениичеловека, в томчисле при работес дисплеями.

Как показалимногочисленныенаучные исследования,при повышенииосвещенностирабочих местот 100 до 1000 лк происходитрост производительноститруда для работысредней трудностина 5 - 6%, а при оченьтрудной зрительнойработе - на 15%.Бесспорна рольколичестваи качествасвета для повышениякачества продукции,безопасностина производстве.Большое влияниена психологическийстатус человека,работающегос компьютером,оказывает испектральныйсостав излученийискусственныхисточниковсвета. Приняторазличатьтеплые цвета(красный, оранжевый,желтый) и холодные(голубой, синийи фиолетовый).Кроме того,пульсация визлучениилюминесцентныхламп приводитк появлениютак называемогостробоскопическогоэффекта, искажающеговосприятиедвигающихсяпредметов иинформациюна экране дисплея.

При работе необходимо располагатьсяна расстояниивытянутой рукиот экрана; соседниедисплейныемониторы должнынаходитьсяот вас на расстояниине менее 2 м 22 см.По возможностинужно расположитьэкран дисплеянемного вышеуровня глаз.Это создастразгрузку техгрупп окологлазныхмышц, которыенапряжены приобычном взоре- вниз или вперед.Желательно,чтобы вечернееосвещениетерритории(или стены) вокругдисплея былосинего илиголубого цветас яркостью,примерно равнойяркости экрана.При дневномосвещении такжерекомендуетсяобеспечитьголубой фонвокруг дисплея(окраска стенили обоев).

Для большегоудобства накресле следуетрасположитьнебольшую опорув поясничномизгибе позвоночника— продолговатуюподушечку иливалик.

После каждых40 - 45 мин работынеобходимафизкультурнаяпауза — вращениеглазами почасовой стрелкеи обратно, простыегимнастическиеупражнениядля рук.

Помещение,где находятсякомпьютерыи видеомониторы,должно бытьдостаточнопросторным,с постояннымобновлениемвоздуха. Минимальнаяплощадь дляодного видеомониторасоставляет9 -10м².

Недопустимвизуальныйконтакт работникас другими мониторамиили телевизионнымиэкранами. Наэкране мониторане должно бытьникаких бликов.Следует такжеизбегать большойконтрастностимежду яркостьюэкрана и окружающегопространства;оптимальнымсчитаетсявыравниваниеяркости экранаи компьютера.Запрещаетсяработа с компьютеромв темном илиполутемномпомещении.

Работодателиуже в начале1993 г. столкнулисьс необходимостьюсоблюдениядиректив, касающихсяминимальныхтребованийк дисплеям,текст которыхбудет отраженв национальныхзаконах.

Первый вопрос,который долженпоставить передсобой работодатель,может бытьсформулированследующимобразом: "Могули я гарантировать,покупая отдельныефункциональныеблоки системы,что рабочееместо и условияработы будутсоответствоватьтребованиямзакона?" Второйвопрос связанс потенциальнымиразличиямимежду требованиями,существующимив различныхстранах, прираспространениидирективы иустановлениив связи с этимуровня требований, значительноболее высокого,чем минимальные,указанные вдирективе.

9.3 МЕБЕЛЬ ДЛЯ ОПЕРАТОРОВКОМПЬЮТЕРОВ.

Рабочаямебель приработе с компьютеромиграет оченьважную рольв созданииоптимальныхусловий деятельностичеловека иснижении степениего утомления(рис. 9.2).

Отечественныекресла и стулья(ГОСТ 19.19.17.14) дляработы с компьютеромимеют подъемно-поворотныймеханизм,регулируемыйнаклон спинки,предусматриваемоеизменениеположенияподлокотников,установленныхна подвижныхили неподвижныхопорах. Отдельныемодификациикресел и стульевснабженыподлопаточнойопорой. Современныеконструкциирабочего креслаоператора неучитываютравномерностираспределениясил тяжестизвеньев телана опорныеповерхностии ведут к статическомунапряжениюбольших мышечныхгрупп, чтоотрицательносказываетсяна работе оператораи ведет к профессиональнымзаболевания.Все это даетоснование дляразработкинового, универсальногокресла, позволяющегооператорусвободно, беззатраты излишнихсил производительнотрудиться втечение всегорабочего времени.

9.4 ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Сейчас четкоустановленаглавная угрозаздоровью операторовкомпьютеров- это неподвижность,статичностьпозы и глазныхмышц, особеннонуждающихсяв динамическомрежиме работы.Это требуетсоздания специальногодвигательногорежима для тех,кто трудитсяна ЭВМ. Крометого, необходимоснять влияниенизкочастотныхполей, создаваемыхвокруг экрана,а также высокочастотныхкомпонентовизлучений присканированииэлектронноголуча по экранудисплея.

В соответствии с вышеизложенными фактами, можно порекомендовать для использования в рамках концепции SOHO следующую конфигурацию компьютера (эта конфигурация использовалась мной при разработке данного дипломного проекта):

Монитор соответствующий международному стандарту на излучение MPR-II и неотражающей ЭЛТ, с минимальным разрешением 800*600 точек при частоте вертикальной развертки 75 Гц в режиме построчной развертки (NI) (Samsung SyncMaster 3Ne);
Видеоадаптер, спроектированный в соответствии с рекомендациями VESA, поддерживающий режим SVGA 800*600 точек при частоте обновления экрана 75 Гц, при глубине цвета не менее 16 бит (режим High Color) (S3 Trio64V2);
Клавиатура и «мышь» должны соответствовать требования эргономики (Turbo-Trak и Genius Easy Mouse);
У

правление должно осуществляться операционной системой с графическим интерфейсом пользователя (GUI), поддерживающим все указанные спецификации для видеоадаптера и монитора (Windows 95 OSR2 с набором драйверов DirectX (технология DirectDraw) версия 5.0 и драйвером видеоадаптера S3 Incorporated 4.03.00.2102-2.30.21)

Рис. 4.2 Правильное положение тела оператора компьютера обеспечивающее безопасную работу.

ГЛАВА 9

ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ РАЗРАБОТКИ БИС КОММУТАТОРА ЦИФРОВЫХ КАНАЛОВ СИСТЕМЫ ПЕРЕДАЧИ

10.1 ОБОСНОВАНИЕ ВЫБОРА ЗАКАЗНОЙ БИС

Заказные БИС обычно производятся большими партиями по специальному заказу, но все равно такие БИС являются дорогими, по сравнению с серийными, так как требуют тех же затрат на разработку, при намного меньшем числе БИС в серии. Но при использовании серийных интегральных схем их количество в проектируемом устройстве составляло бы несколько десятков, что существенно снизило бы надежность, увеличило бы количество потребляемой энергии, потребовало бы намного большей площади, при тех же реализуемых функциях; и в итоге оказалось бы экономически нецелесообразным. Поэтому было решено строить коммутатор в виде одной заказной БИС.

10.2 ОБОСНОВАНИЕ ВЫБОРА СТРУКТУРНОЙ СХЕМЫ

Выбор оптимального строения структурной схемы БИС коммутатора в наибольшей степени зависит от выбора оптимальных условий формирования уплотненного временного канала.

Проведем сравнение этих условий по следующим критериям:

по числу функций, выполняемых блоками коммутатора;
по внутренней частоте;
по стоимости реализации коммутатора;
по рациональному использованию оперативной памяти.

Рассмотрим три способа формированиягруппового канала: 1 - традиционный; 2 – реализованный в прототипе; 3 – с параллельной шиной. Традиционный способ состоит в формировании одного уплотненного по времени канала из 8^мивходящих групповых каналов простым повышением тактовой частоты в восемь раз.Этот способ невыгоден, так как с увеличением внутренней частоты уменьшается количество операций выполняемых отдельными блоками коммутатора и усложняется схемотехника всего устройства в целом. Способ, реализованный в прототипе, заключается в передачи отдельно четных и нечетных импульсов уплотненного канала. Этот способ хоть и позволяет устранить некоторые сложности схемотехнического плана (внутренняя частота снижена в два раза по сравнению с традиционным способом), но не решает всей проблемы в целом. В качестве оптимального выбран 3^ий способ. Этот способ подразумевает передачу уплотненного по времени канала по параллельной восьмиразрядной шине, что позволяет не увеличивать внутреннюю частоту и одному блоку выполнять большее количество функций (так, например блок ЦИКЛОВОГО ВЫРАВНИВАНИЯ И КОММУТАЦИИ помимо коммутации выполняет цикловое выравнивание, и формирование уплотненного временного канала). Что позволяет снизить задержки прохождения сигнала через БИС и рациональней использовать внутренние запоминающие устройства (для коммутации, циклового выравнивания и преобразования кода используются одни и те же ОЗУ). Все это позволяет снизить себестоимость устройства в целом.

10.3 ОБОСНОВАНИЕ ВЫБОРА ТЕХНОЛОГИИ ПОСТРОЕНИЯ БИС

К разрабатываемой БИС коммутации предъявляются следующие требования, которые позволяют более плодотворно вести работу по созданиюданного устройства:

Возможностьинтегрирования в существующие цифровые системы передачи данных (в частности построение одно- и многозвенных систем на основе разрабатываемой БИС);
простотауправления;
невысокаястоимость.

Для обеспечения возможности интегрирования в существующие цифровые системы необходимо применятьстандартные схемотехнологии построения БИС, обладающие широкой распространенностью. Следовательно, для своей реализации разрабатываемое устройство требует определенные промышленные наработки различных технологий. На современном этапе производительность той или иной технологии не может бытьизмерена только количеством элементов (чаще всего транзисторов) на единице площади, как это часто делается для интегральных схем. Логическая функция (И-НЕ или ИЛИ-НЕ) реализованная по одной технологии необязательно эквивалентна по количеству элементов соответствующейлогической функции реализованной на основе другой технологии,поэтому числоэлементов на единицу площади не является основным критерием сравнения технологий.В этом случае важны и другиехарактеристикиБИС реализованных на основе разных технологий, отражающие их функциональные возможности, способы реализации логических функций.

Отдругих типов БИС, заказные интегральные схемы отличаются следующими своими свойствами:

Большая степень интеграции;
Меньшая функциональная гибкость;
Аппаратная поддержка выполняемых команд.

Все эти и некоторые другие свойства позволяют реализовыватьна них сложные алгоритмы обработки цифровых сигналов при относительнонизких затратах.

Таким образом, использование заказной БИС, реализованной на отработанной технологии производства, существенно уменьшит ограничения на сложность реализации коммутатора при относительнонизких затратах на производство.

Выбор технологии производства БИС производится методом анализаиерархий. Варианты,которые былирассмотрены,представленыв таблице 10.1.

Таблица10.1

Возможные варианты технологий производства заказной БИС.

Технология	Краткое описание (реализуемая базовая функция)
ТТЛ(Ш)	Биполярная (И-НЕ)
ЭСЛ	Биполярная (ИЛИ-НЕ)
NМДП	МДП с n-каналом (И-НЕ и ИЛИ-НЕ)
КМДП	Комплиментарная МДП (И-НЕ и ИЛИ-НЕ)

При заполнении таблиц использовалась шкала относительной важности, приведенная в таблице 10.2.

Таблица10.2.

Шкалаотносительнойважности.

Интенсивностьотносительной важности	определение
1	равнаяважность
3	умеренноепревосходство
5	сильноепревосходство
7	значительноепревосходство
9	очень сильноепревосходство
2,4,6,8	промежуточныесуждения

Выбор производится по следующим критериям:

Быстродействие;
Помехоустойчивость;
Потребляемая мощность;
Площадь, занимаемая на кристалле;
Совместимость (возможность интеграции БИС, построенной по данной технологии, с БИС, построенными по другой технологии);
Стоимость.

На основании этих данных были составлены 7 матриц: матрица попарных сравнений для критериев, по которой определяется наиболее важный (таблица 10.3) ,6 матриц попарных сравнений альтернатив по отношению к каждому критерию (таблицы 10.4, 10.5, 10.6, 10.7, 10.8, 10.9).

В матрицах приняты следующие обозначения:

X_i- локальный приоритет, определяемыйпо формуле :X_i=

- сумма по столбцу
.

A - вариант реализации на ТТЛ(Ш),

B - вариант реализации на ЭСЛ,

C - вариант реализации на nМДП,

D - вариант реализации на КМДП.

Таблица10.3.

	1	2	3	4	5	6		X_i
1.Быстродействие	1	1/5	3	1/3	1/7	3	0,66	0,07
2.Помехоустойчивость	3	1/5	3	1	1/7	3	0,96	0,11
3.Потребление	1/3	1/7	1	1/3	1/5	3	0,46	0,05
4.Площадь	7	3	5	7	1	7	4,15	0,45
5.Совместимость	5	1	7	5	1/3	5	2,58	0,28
6.Стоимость	1/3	1/5	1/3	1/3	1/7	1	0,32	0,04
							9,13	1,00

Рассчитаем отношение согласованности по следующей формуле:

ОС = ИС/СС,где (10.1)

ИС = (_il- n)/(n - 1); (10.2)

n=6; СС=1,2

_il = X_i* y_ij= 1,17 + 1,33 + 0,96 + 1,54 + 0,88 + 0,88 = 6,76; (10.3)

ИС = (6,76- 6)/(6 - 1) = 0,152;

ОС = 0,152/1,2 = 0,127.

ОС

Таблица10.4

Быстродействие.

	A	B	C	D		X_i
A	1	1/5	3	3	1,16	0,19
B	5	1	7	7	3,96	0,65
C	1/3	1/7	1	1/2	0,39	0,07
D	1/3	1/7	2	1	0,56	0,09
					6,07	1,00

Рассчитаемотношение согласованностипо следующейформуле:

ОС = ИС/СС,где (10.1)

ИС = (_il- n)/(n - 1); (10.2)

n=4; СС=0,9

_il = X_i* y_ij= 1,27 + 0,97 + 1,04 + 0,92 = 4,20; (10.3)

ИС = (4,2- 4)/(4 - 1) = 0,067;

ОС = 0,067/0,9 = 0,074.

ОС

Таблица10.5

Помехоустойчивость.

	A	B	C	D		X_i
A	1	5	1	1/3	1,14	0,21
B	1/5	1	1/5	1/7	0,48	0,09
C	1	5	1	1/3	1,56	0,29
D	3	7	3	1	2,20	0,41
					5,37	1,00

Рассчитаем отношение согласованности по следующей формуле:

ОС = ИС/СС,где (10.1)

ИС = (_il- n)/(n - 1); (10.2)

n=4; СС=0,9

_il = X_i* y_ij= 1,09 + 0,90 + 1,09 + 0,96 = 4,04; (10.3)

ИС = (4,04- 4)/(4 - 1) = 0,013;

ОС = 0,013/0,9 = 0,014.

ОС

Таблица10.6

Потребление.

	A	B	C	D		X_i
A	1	5	1/5	1/7	0,61	0,09
B	1/5	1	1/7	1/9	0,24	0,04
C	5	7	1	1/3	1,85	0,29
D	7	9	3	1	3,71	0,58
					6,41	1,00

Рассчитаем отношение согласованности по следующей формуле:

ОС = ИС/СС,где (10.1)

ИС = (_il- n)/(n - 1); (10.2)

n=4; СС=0,9

_il = X_i* y_ij= 1,19 + 0,88 + 1,26 + 0,92 = 4,25; (10.3)

ИС = (4,25- 4)/(4 - 1) = 0,083;

ОС = 0,083/0,9 = 0,092.

ОС

Таблица10.7

Площадь.

	A	B	C	D		X_i
A	1	5	3	5	0,99	0,21
B	1/5	1	1/3	1/2	0,24	0,05
C	1/3	3	1	3	2,03	0,43
D	1/5	2	1/3	1	1,47	0,31
					4,73	1,00

Рассчитаем отношение согласованности по следующей формуле:

ОС = ИС/СС,где (10.1)

ИС = (_il- n)/(n - 1); (10.2)

n=4; СС=0,9

_il = X_i* y_ij= 1,07 + 0,99 + 0,75 + 1,24 = 4,05; (10.3)

ИС = (4,05- 4)/(4 - 1) = 0,017;

ОС = 0,017/0,9 = 0,019.

ОС

Таблица10.8.

Совместимость.

	A	B	C	D		X_i
A	1	5	1/3	1/5	0,76	0,13
B	1/5	1	1/7	1/9	0,24	0,04
C	5	7	1	1/2	2,41	0,41
D	3	9	2	1	2,47	0,42
					5,88	1,00

Рассчитаем отношение согласованности по следующей формуле:

ОС = ИС/СС,где (10.1)

ИС = (_il- n)/(n - 1); (10.2)

n=4; СС=0,9

_il = X_i* y_ij= 1,19 + 0,88 + 1,08 + 0,94 = 4,09; (10.3)

ИС = (4,09- 4)/(4 - 1) = 0,03;

ОС = 0,03/0,9 = 0,033.

ОС

Таблица10.9

Стоимость.

	A	B	C	D		X_i
A	1	3	5	6	3,08	0,56
B	1/3	1	3	4	1,41	0,26
C	1/5	1/3	1	2	0,60	0,11
D	1/6	1/4	1/2	1	0,38	0,07
					5,47	1,00

Рассчитаем отношение согласованности по следующей формуле:

ОС = ИС/СС,где (10.1)

ИС = (_il- n)/(n - 1); (10.2)

n=4; СС=0,9

_il = X_i* y_ij= 0,95 + 1,19 + 1,04 + 0,91 = 4,09; (10.3)

ИС = (4,09- 4)/(4 - 1) = 0,03;

ОС = 0,03/0,9 = 0,033.

ОС

Глобальный приоритет для каждой альтернативы вычисляется как сумма произведений локальных приоритетов на соответствующий весовой коэффициент. Глобальные приоритеты приведены в таблице 10.10, изкоторой видно, что наибольший приоритет у варианта реализации БИС коммутации с использованием КМДП технологии.

Таблица 10.10.

	1	2	3	4	5	6	Глобальный Приоритет
Вес	0,07	0,11	0,05	0,45	0,28	0,04
ТТЛ(Ш)	0,19	0,21	0,09	0,21	0,13	0,56	0,19
ЭСЛ	0,65	0,09	0,04	0,05	0,04	0,26	0,09
пМДП	0,07	0,29	0,29	0,43	0,41	0,11	0,33
КМДП	0,09	0,41	0,58	0,31	0,42	0,07	0,39

Выводы:С помощью метода анализа иерархий проведено сравнениеследующих типов технологий производства БИС по следующим критериям: 1) быстродействие; 2) помехоустойчивость; 3) потребляемая мощность; 4) площадь, занимаемая на кристалле; 5) совместимость; 6) стоимость.Предпочтение отдается технологии КМДП. В таблице 10.3. приведена матрица сравнения критериев.Наибольший локальный приоритет у критерия «площадь».По данным таблицы 10.9 локальныйприоритет пМДП технологии превалирует над локальными приоритетамидругих технологий, но в других случаях локальный приоритет КМДП выше. Конечным этапом сравнения является синтез глобальных приоритетов. Наибольший глобальный приоритет имеет КМДП технология,она и будет использоваться для реализации заказной БИС коммутатора.

10.4 РАСЧЕТ ОСНОВНЫХ ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ

10.4.1РАСЧЕТ ПОКАЗАТЕЛЕЙ НАДЕЖНОСТИ.

При расчете определим следующие показатели:

наработка на отказ Т [ч];
вероятность безотказной работы за год (8760 часов).

T=1/  , где —интенсивностьотказов устройства;

,где _i— интенсивностьотказов i-гоэлемента;

Р_бр(t= 8760) = е^-^^t = e ^-^⁸⁷⁶⁰. (10.4)

Расчетинтенсивностиотказов элементовприведен втаблице 10.11.

Таблица10.11

Наименование

Элемента

Количество k

Интенсивностьотказов одного

элемента_i,1/ч

Интенсивность отказов всех элементовk*_i,[1/ч]

Интегральнаясхема

10^-6

1*10^-6

Итого

=10^-6

 =10^-6[1/ч];

T=1/ =1/10^-6=10⁶[час];

Время наработки на отказ производители различных электронных компонентов стараются сделать как можно больше, для того чтобы при интегрировании этих компонентов в одном устройстве(на одной печатной плате) время наработки на отказ тоже было бы большим (при интеграции п компонентов время наработки на отказ уменьшается приблизительно в п раз). И поэтому время наработки на отказ данной БИС составляет около 114 лет, т.е. намного больше срока морального старения.

Р_бр(t= 8760) = е^-^^t = e ^-^⁸⁷⁶⁰ 0,991.

10.4.2РАСЧЕТ СЕБЕСТОИМОСТИ ИЗГОТОВЛЕНИЯ БИС.

БИС изготовлена на основе кремниевого кристалла по технологии КМДП. Себестоимость БИС равна: С_БИС= П + С_кр+З+ ЦР + ОЗР,где

П —стоимость покупных деталей (корпус, проводники и т.д.);

С_кр— себестоимость изготовления кристалла ИС;

З —расходы наосновную заработнуюплату;

ЦР —цеховые расходы;

ОЗР— общезаводскиерасходы.

1. Рассчитаем стоимость покупных изделий П.(Ценына компонентысведены в таблицу10.12.)

Таблица10.12

Наименование Элемента	Тип	Количество, шт.	Ценаза Единицу, $	Сумма, $
Кристалл	Кремниевый	1	0,02	0,02
Корпус	2123.40- 1	1	0,05	0,05
Проводники		40	0,004	0,16
Изготовление фотошаблона ИС		Площадь,см²	Ценаза См²,$
		3,5	0,02	0,07
Итого				0,3

2. Себестоимость изготовления кристалла ИС.

Расходы назарплату:

Плотность компоновки_факт=498/3,5=142,28 эл/см²,а _норм= 75 эл/см².

ОпределимкоэффициентпересчетаК_{пересч.}=_факт/ _норм= 142/75 = 1,9

Расценок на 1 см²:

Р_ц=0,8*Р_д+Р_ц; P_д=0,1руб/см²

Р_ц= Р_д*0.2*К_пересч

Р_ц= 0,8*0,1+0,1*0,2*1,9 = 0,12 руб/см²

Расходына зарплату(без учета расходов на социальные нужды):

З_кр1=Р_ц1*S_кр=0,5* 3,5= 1,75 руб.

Расходы на зарплату (с учетом расходов на социальные нужды +41%):

З_кр=1,41 * Р_ц1*S_кр=1,41 * 0,5 * 3,5= 2,47 руб.

Себестоимостьизготовлениякристалла ИС:

С_кр= З_кр+ М + Н, гдеН— накладныерасходы

Н=2,2*З_кр=2.2*2,47=5,43руб.

С_кр=2,47+ 2,38 + 5,43 = 10,28 руб.

3. Расчетрасходов назарплату приизготовленииБИС.

Трудоемкостьработ:

подготовка кристалла к фотолитографии t_пф.=S_кр* 10 сек/см²= 3,5 * 10 = 350 сек= 0,01 ч;
непосредственно процесс фотолитографии и формирования элементов t_фл.=S_кр*5 ч/см²=3,5*5 = 17,5ч;
пайка внешних выводов t_пвв.=S_кр*1сек/10см²=3,5/10 = 0.35сек =0,0001ч;
проверка работоспособности и настройка t_прн.=S_кр*10мин/10см²=3,5*10/10 = 3,5мин= 0,06ч;
промывка и лакировка корпуса t_плк.=S_кр*4мин/10см²=3,5*4/10=1,4мин= 0,02ч.

Рассчитаемрасходы назарплату приизготовленииблока. Результатыможно свестив таблицу (см. таблица 10.13)

Таблица10.13

Видыработ	Трудоемкость нормо-час	Разряд работы	Часоваяставка руб./ч	Расходына зарплатуруб.
1.Подготовка кристалла	0,01	2	2,032	0,02032
2.Фотолитография	17,5	3	0,010	0,175
3.Пайка	0,0001	3	0,010	0,00001
4.Проверка	0,06	4	6,689	0,40134
5.Промывкаи лакировка	0,02	2	2,188	0,04376
Итого:				0,65

4. Цеховыенакладныерасходы наизготовлениеустройства; примем коэффициент увеличения равным 2,7 (среднеотраслевой коэффициент):

ЦР = 2,7* З_устр= 2,7*0,65 = 1,76 руб.

5. Общезаводскиенакладныерасходы наизготовлениеустройства; примем коэффициент увеличения равным 1,3 (среднеотраслевой коэффициент):

ОЗР = 1,3* З_устр= 1,3*0,65 = 0,84руб.

Себестоимостьизготовленияразрабатываемой БИС:

П = 0,3*6,05 = 1,82 руб.

С_БИС= П + С_кр+ З_устр+ ЦР + ОЗР= =1,82+10,28+0,65+1,76+0,84 =15,35 руб.

Расчет оптовойцены:

Ц_опт= С_БИС(1 + /100)=15,35(1+0,15) = 17,65 руб.

ВЫВОДЫ

Основываясь на вышеприведенных фактах, было выбрано использование заказной БИС на основе КМДП технологии. Как видно из экономического расчета такая БИС обладает достаточно низкой себестоимостью и хорошими показателями надежности, что очень важно при использовании данной БИС в системах общего пользования, таких как городские телефонные сети, работающих круглые сутки.

ДОКЛАД

В связи с расширением цифровых сетей связи в России остро стоит проблема перевода этих сетей на отечественную элементную базу.

Большинство цифровых сетей строится по иерархическому принципу, но наиболее массовым изделиями, применяемыми в этих сетях, является абонентское коммутационное оборудование. Поэтому задача разработки коммутатора абонентских каналов в виде заказной БИС актуальна.

Проектируемая БИС, предназначена для коммутации 256 каналов, в стандарте ИКМ–30/32, входящих абонентов с таким же количеством исходящих. Микросхема принимает информацию по восьмипараллельным групповым входам и выдает ее синхронно по восьми групповым выходам.

На основе требований к коммутатору строится структурная схема. Блок Выделения Циклового и Сверхциклового Синхронизма предназначен для выделения сигналов цикловой и сверхцикловой синхронизации. Блок Циклового Выравнивания и Коммутации предназначен для выравнивания по циклам входящих каналов и их коммутации. Так как на вход поступает восемь пространственно разделенных каналов, то для выполнения заданных функций необходима пространственно-временная коммутация. Пространственной коммутации можно избежать, объединив все восемь входящих каналов в один, уплотненный по времени, поток, при этом коммутация сводится лишь к перестановке во времени импульсных сигналов уплотненного временного потока, но тогда внутренняя частота коммутатора возрастет в восемь раз и составит 16,384 МГц. Снижение внутренней частоты можно достичь, передавая восемь бит каждого из информационных каналов не последовательно, а по параллельной шине. После проведенной коммутации требуется обратно преобразовать уплотненный канал. Для выполнения данной функции на выход ставится Блок Формирования Исходящих Групповых Каналов, который и преобразует уплотненный временной канал в восемь каналов ИКМ-30/32. Работой всех блоков управляет Внутреннее Управляющее Устройство.

На основании структурной схемы были разработаны функционально-логические схемы блоков.

Блок Выделения Циклового и Сверхциклового Синхронизма состоит из восьми приемников циклового и сверхциклового синхронизма (по одному на каждый канал). Приемник циклового и сверхциклового синхронизма представляет собой устройство, которое обеспечивает поиск и удержание циклового и сверхциклового синхронизма. Синхронизация коммутаторанеобходима для правильного распределения коммутируемого сигнала по каналам.

Функционально такой приемник состоит из:

1. Опознаватель синхросигнала, предназначенный для выделения кодовых комбинаций совпадающих по структуре с синхросигналом. Функциональная схема опознавателя содержит регистр сдвига и две схемы совпадения на выходе одной из которых появляется импульс в момент прихода кодовой комбинации синхросигнала, а на выходе другой - в момент прихода кодовой комбинации сверхциклового синхросигнала.
Анализатор циклового и анализатор сверхциклового синхронизма определяют наличие соответствующего синхронизма (НС) или его отсутствие (ОС). Функциональная схема анализатора содержит схему совпадения, которая определяет наличие синхронизма и схему выдающую логическую «1» на выходе в момент прихода кодовой комбинации синхросигнала при отсутствии синхронизма.
Решающее устройство содержит два двоичных счетчика - накопители по входу и выходу из синхронизма и схему совпадения.Накопитель по входу в синхронизм обеспечивает защиту приемника от ложного синхронизма в режиме поиска, когда на вход поступают случайные комбинации группового сигнала, совпадающие с синхросигналом. Накопитель по выходу из синхронизма необходим для исключения ложного нарушения синхронизма.
Генератор импульсной последовательности вырабатывает определенный набор импульсных последовательностей, используемых для управления работой функциональных узлов коммутатора, их синхронизации. Функциональная схема генератора содержит три распределителя импульсов:распределитель разрядных импульсов, распределитель канальных импульсов и распределитель цикловых импульсов, каждый из которых содержит двоичный счетчик и дешифратор.

На блок циклового выравнивания и коммутации поступают входящие групповые каналы, его функция заключается в выравнивании каналов в соответствии с сигналом синхронизации и коммутировании каналов в соответствии с адресом, поступающим с устройства управления.

Принцип циклового выравнивания заключается в записи в запоминающее устройство информации входящих групповых каналов синхронно с выделенными тактовыми импульсами и считывании их синхронно со станционными импульсами тактовой и цикловой синхронизации.

Для осуществления коммутации необходимо сформировать общий, уплотненный во времени канал, и переставить импульсы из одной временной позиции в другую. Технически такую перестановку легко выполнить в запоминающем устройстве, если записывать информацию общего канала последовательно, а считывать в соответствии с картой коммутации.

Объединение процессов циклового выравнивания и коммутации позволяет сократить необходимый объем запоминающего устройства и уменьшить время задержки прохождения информационных сигналов. Для обеспечения данных функций блок циклового выравнивания и коммутации должен содержать утроенное количество запоминающих устройств. В одно из них постоянно производится запись, из другого считывание, а третье предназначено для записи при переполнении первого. Следовательно, блок циклового выравнивания и коммутации можно представить в виде 24^х самостоятельных коммутационных элементов (по три на каждый канал).

Для обеспечения требуемых функций запоминающее устройство коммутации должно записать информацию всех 32^х каналов за один цикл, т.е. должно обладать емкостью 256 бит.

Функциональная схема включает в себя:

Счетчик тактовых импульсов, предназначенный для формирования адреса в режиме записи.
Дешифраторы строк и столбцов.
Мультиплексор, предназначенный для переключения считывания адреса столбца от счетчика в режиме записи или от запоминающего устройства адреса в режиме считывания.
Непосредственно матрица памяти, состоящая из 256^ти элементов (8*32).

Организация запоминающего устройства коммутации зависит от режима работы:

При записи данное запоминающее устройство представляет ОЗУ с разрядной организацией, в него записывается информация соответствующая входящему групповому каналу синхронно со своей выделенной тактовой частотой и цикловым синхросигналом.В этом режиме мультиплексор подключает к дешифратору столбцов старшие 5 разрядов счетчика адреса, 3 младшие разряда счетчика подключены к дешифратору строк.
При считывании запоминающее устройство коммутации представляет собой ОЗУ со словарной организацией. В каждой ячейке ОЗУ содержится информация одного информационного канала. Следовательно, все восемь разрядов каждого из информационных каналов можно считывать одновременно по параллельному каналу. Таким образом, одновременно с уплотнением осуществляетсякоммутация.В этом режиме мультиплексор подключает к дешифратору столбцов запоминающее устройство адреса, а дешифратор строк при этом отключается, и ОЗУ приобретает словарную организацию, каждые из восьми элементов памяти, входящих в состав столбцов матрицы памяти образуют одну ячейку памяти и считываются параллельно.

Запоминающее устройство адреса предназначено для хранения адреса входящего канала, информация которого поступает на выход в момент поступления станционного тактового импульса, соответствующего номеру исходящего канала.

Адрес входящего канала, состоит из 5^ти разрядов. Но для функционирования устройства управления необходимо иметь информацию о состоянии канала в любой момент времени, для этого разрядность запоминающего устройства адреса была увеличена на 1 бит, который отображает состояние канала («1» –канал занят; «0» – канал свободен). Этот разряд так же может управлять состоянием выходного каскада ОЗУ, при появлении в данном разряде «0» выходной каскад ОЗУ переходит в третье состояние.Запоминающееустройство адреса обладает емкостью: 192 бита и имеет словарную организацию, как при записи информации, так и при считывании.

Функциональная схема запоминающего устройства адреса состоит из:

Матрицы памяти 6*32.
Дешифратора столбцов.
Счетчика тактовых импульсов.
Схемы совпадения.

Работает устройство следующим образом:

В режиме записи (запись ведется, как в адресное ЗУ, так и в ЗУ коммутации), в соответствии с тактовыми импульсами записывается информация об адресе коммутируемого канала и его состоянии на данный момент. Информация поступает отустройства управления в виде 6^ти разрядных слов.
В

t

- Считывание разрешено
режиме считывания информации адрес коммутируемого канала должен поступитьраньше начала считывания информации из запоминающего устройства коммутации, для этого необходима схема совпадения, формирующая сигнал разрешения чтения на запоминающее устройство коммутации. Так как сигнал разрешения чтения для запоминающего устройства адреса является постоянным, а информация на выходе обновляется благодаря счетчику тактовых импульсов, постоянно меняющему адрес считывания; то при включении схемы совпадения тактового импульса и сигнала разрешения чтения, на выходе этой схемы будет формироваться сигнал, соответствующий моменту поступления адреса на запоминающее устройство коммутации.

Р_з/сч

параллельная шина
исходящие групповые каналы

лок формирования исходящих групповых каналов, предназначен для формирования 8^ми каналов стандарта ИКМ - 30/32 из поступающего на его вход уплотненного во времени и разнесенного в пространстве скоммутированного канала. Для обеспечения непрерывного формирования каналов блок нуждается в двух запоминающих устройствах, в каждый момент времени из одного идет считывание, а в другой идет запись. В момент записи по параллельной шине передается восемь разрядов одного из каналов, следовательно, ОЗУ должно содержать восемь элементов в столбце. В момент считывания формируются восемь исходящих групповых каналов, в каждый момент времени на выход поступают восемь бит, по одному на каждый канал; следовательно, ОЗУ должно содержать восемь столбцов. Таким образом, общая емкость ОЗУ составляет 64 бит.

Организация ОЗУ словарная, но при записи информации каждая ячейка памяти состоит из элементов памяти, входящих в соответствующий столбец матрицы, а при считывании - из элементов, входящих в соответствующую строку. Схема данного устройства состоит из:

Собственно матрицы памяти.
Дешифраторы строк и столбцов.
Счетчик предназначен для формирования адресов записи и считывания.
Инвертор предназначен для переключения режимов записи/чтения.

Принцип работы этой схемы заключается в следующем, при записи со счетчика адреса трехразрядный код поступает на дешифратор столбцов, а дешифратор строк отключается и восемь разрядов одного информационного канала поступает на элементы памяти выбранного столбца. При считывании отключается дешифратор столбцов, а трехразрядный код счетчика адресов поступает на дешифратор строк и восемь одноименных разрядов разных информационных каналов выбранной строки матрицы поступают на соответствующие восемь выходов исходящих групповых каналов. В результате на выходе коммутационной БИС формируются групповые каналы в стандарте ИКМ -30/32.

Элементы БИС выполнены по стандартной КМДП технологии, с двух уровневой металлизацией (одна выполнена из алюминия, другая из поликремния), с минимальной толщиной рисунка 1,2 мкм.

В дипломе проработаны вопросы технико-экономического обоснования разработки и вопросы экологии и безопасности жизнедеятельности, а так же был проведен патентный поиск на предмет патентной «чистоты».

МИНИСТЕРСТВО СВЯЗИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Московский технический университет связи и информатики

Разрешаю

допустить к защите

Зав.кафедрой

______________________

__________________1998г.

ДИПЛОМНЫЙ ПРОЕКТ

на тему

Коммутатор цифровых каналов системы передачи

Дипломант_________________________________________(Логинов Д.А.)

Консультант_______________________________________(Рыбаков В.С.)

Рецензент_________________________________________(Сперанский В.С. )

Консультант по экологии и

безопасности жизнедеятельности______________________(Павлов А.Н.)

Консультант по экономической части___________(Микиртичан А.Г.)

М о с к в а 1998г.

Московский технический университет связи и информатики

Р ЕЦ Е Н З И Я

а дипломный проект студента Логинова Дмитрия Анатольевича

а тему Коммутатор цифровых каналов системы передачи

Московский технический университет связи и информатики

ОТЗЫВ РУКОВОДИТЕЛЯ

а дипломный проект студента Логинова Дмитрия Анатольевича

а тему Коммутатор цифровых каналов системы передачи

Расширениесети цифровойтелефоннойсвязи и передачицифровой информациии объема предоставляемыхуслуг сдерживаетсяотсутствиемсоответствующейотечественнойэлементнойбазы. ПоэтомуразработкаБИС коммутациицифровыхинформационныхканалов являетсяактуальнойзадачей.

Вовремявыполнениядипломногопроекта студент Логинов Д.А.проявил самостоятельностьи умение работатьс техническойлитературой.Провел анализпринциповпостроенияи работы различныхтипов цифровыхсетей связи,позволившийопределитьтребованияк коммутационнойБИС.

Разработкаструктурнойи функциональнойсхем блоковустройстваотличаетсяоригинальностью.

Дипломныйпроектстудента ЛогиноваД.А., как показываютпроведенныеисследования,обладает практическойценностью,отвечает требованиямГЭК, а авторпроекта заслуживаетотличной оценкии присвоенияквалификации инженера.

уководитель Рыбаков В.С.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В результатепроведенной работы спроектирована интегральная схема высокой степени интеграции, построенная на основе технологии КМДП, которая предназначена для функционирования в абонентских подсистемах связи. Разработанная интегральная схема позволяет осуществить коммутацию 256^ти входящих абонентских каналов. Коммутация производится только во временной области, т.е. исключена пространственная коммутация, что позволяет существенно сократить занимаемую на кристалле площадь. Формат передачи данных ИКМ-30/32 (Е1), что позволяет интегрировать разработанную интегральную схему в существующие системы связи без дополнительных технических преобразований. Интегральная схема также позволяет ответвлять требуемое количество каналов из одного потока информации. Приведенные расчеты показывают соответствие разработанного устройства требованиям технического задания.

С экономической точки зрения спроектированная интегральная схема получилась относительно дешевой и потенциально конкурентоспособной.Приведенные технико-экономические расчеты показывают, что интегральная схема получилась высоко надежной и ее можно рекомендовать к использованию в сетях, работающих круглосуточно.

Проведенный патентный поиск показывает, что данная интегральная схема является«патентно-чистой», т.е. на данный момент нет патента на аналогичное устройство, что также способствует продвижению данной рынке.

ПРИМЕЧАНИЕ

Все зарегистрированные торговые марки являются собственностью их уважаемых владельцев.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

Литература

В.Б. Булгак. Приказ о мерах по защите интересов российских производителей телекоммуникационного оборудования. Министерство Связи Российской Федерации. Москва. 1997 год.
Дж. Беллами. Цифровая телефония. Перевод с английского. Радио и Связь. Москва. 1986 год.
О.Н. Иванова, М.Ф. Копп, З.С. Коханова, Г.В. Метельский, под редакцией О.Н. Ивановой. Автоматическая коммутация (учебник для ВУЗов). Радио и Связь. Москва. 1988 год.
Л.А. Коледов, В.А. Волков, Н.И. Докучаев и др. Конструирование и технология микросхем. Курсовое проектирование (учебное пособие для ВУЗов). Высшая Школа. Москва. 1984 год.
С. Мурога. Системное проектирование сверхбольших интегральных схем. В двух книгах. Перевод с английского. Мир. Москва. 1985 год.
Ю.В. Скалин, А.Г. Бернштейн, А.Д. Финкевич. Цифровые системы передачи. Радио и Связь. Москва. 1988 год.
П. Хоровиц, У. Хилл. Искусство схемотехники. В двух книгах. Перевод с английского. Мир. Москва. 1983 год.
В.Л. Шило. Полупроводниковые цифровые микросхемы. Радио и Связь. Москва. 1987 год.
В.Л. Шило. Линейные интегральные схемы. Радио и Связь. Москва. 1989 год.
Г.Г. Демирчоглян. Компьютер и здоровье. Советский спорт. Москва. 1995 год.
В.А. Федоренко, А.И. Шошин. Справочник по машиностроительному черчению. Машиностроение. Санкт-Петербург. 1981 год.
А.Н. Жаров. «Железо» IBM. Микроарт. Москва. 1996 год.
Э. Гроув. Системная плата Pentium (версия: VX1F «LEO»). Руководство пользователя. Перевод с английского. Intel. Филиппины.1997 год.
Х. Парк. Дисплей цветного изображения SyncMaster 3Ne. Руководство пользователя. Перевод с английского. Samsung. Южная Корея. 1997 год.
И.Г. Александрова. Микросхемотехника. Конспект лекций. МТУСИ. Москва. 1997 год.
Л.А. Летник. Цифровые устройства и микропроцессоры. Конспект лекций. МТУСИ. Москва. 1995 год.
В.А. Курбатов. Экология и безопасность жизнедеятельности. Конспект лекций. МТУСИ. Москва. 1997 год.
А.Г. Микиртичан. Организация производства и управление предприятиями. Конспект лекций. МТУСИ. Москва. 1997 год.

Адреса в Internet

http://asu.pstu.ac.ru/book/informat/
http://dialup.mtu.ru
http://www.mtu.ru
http://orasrv.extech.msk.su
http://osp.sovets.ru
http://patents.cnidr.org
http://patents.uspto.gov
http://referats.aha.ru
http://www.osp.ru
http://www.rocit.ru
http://www.aport.ru
http://www.yahoo.com
http://www.altavista.com
http://www.au.ru
http://www.infodom.ru
http://www.patent.ru
http://www.raid.ru/mirrors/osp/cw
http://www.ruslan-com.ru/ATM-serv.htm
http://www.ruspatent.ru
http://www.uspto.gov
http://www2.yandex.ru
http://www3.freestats.com

УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ

БЛОК ВЫДЕЛЕНИЯ ЦИКЛОВОГО И СВЕРХЦИКЛОВОГО СИНХРОНИЗМА

БЛОК ФОРМИРОВАНИЯ ИСХОДЯЩИХ ГРУППОВЫХ КАНАЛОВ

2,048 Мбит/с (Групповые каналы формата ИКМ - 30/32)
2,048 Мбит/с (Уплотненный канал, передаваемый по параллельной 8^ми разрядной шине)
Шины обмена с устройством управления и внешним контроллером управления

БЛОК ЦИКЛОВОГО ВЫРАВНИВАНИЯ И КОММУТАЦИИ

Рис. 3.5 Структурная схема проектируемого устройства.

На внешний контроллер управления

КСЦС

СЦС

Ц₀

Ц₁

Ц₂

Ц₃

Ц₁₅

К₀

К₁

К₂

К₃

К₁₆

К₃₁

Рис. 4.7 Функциональная схема приемника циклового и сверхциклового синхронизма

ВТ_и

ВГК

КЦС

Cч₂

Q₁

Q₂

Q₃

Q₄

Cч₂

Q₁

Q₂

Q₃

ЦС

Р₁

Р₂

Р₃

Р₄

Р₈

Cч₂

А₁

А₂

А₃

А₁

А₂

А₃

А₄

А₅

А₁

А₂

А₃

А₄

Q₁

Q₂

Q₃

Q₁

Q₂

Q₃

Q₄

Q₅

Q₁

Q₂

Q₃

Q₄

Cч₂

Q₁

Q₂

Q₃

Q₄

Cч₂

Q₁

Q₂

Q₃

ОС

НС

ОС

НС

ОПОЗНАВАТЕЛЬ

АНАЛИЗАТОР

СИНХРОНИЗМА

РЕШАЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО

ГЕНЕРАТОРИМПУЛЬСНОЙ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТИ

ВТ_и

У «О»

Рис. 4.14 Функциональная схема коммутационного элемента.

Т_и

ОЗУ

6*32

На УСТРОЙСТВОУПРАВЛЕНИЯ

ВГК

ВыборЗУ

Р_з/сч

ОЗУ

8*32

D_ст

А1 А2 А3 А4 А5

D_стр

А1

А2

А3

Сч2

Q1

Т

M

D1D2 D3 D4 D5

А

Q1Q2Q3Q4Q5

Cч2

Т

D1D2 D3 D4 D5

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ СОКРАЩЕНИЙ

ANSI

ATM

CCITT

CDMA

CTI

DTMF

GUI

ISDN

ISO

ITU

IVR

Mbps

MPEG

PDH

SDH

SDM

SOHO

STM

SVGA

TCP/IP

VESA

АО

АОН

АТС

ВГК

ВТ_и

ВТЦ

БИС

г.

др.

ЖК

ЗУ

ЗУА

ИКМ

ЛВС

МГТС

МДП

НИИ

ОЗУ

ПК

рис.

руб.

см.

СП

СТ_и

ТВ

т.д.

т.е.

т.к.

ТПН

ТТЛ

УАТС

УЗУ

УУ

ЭВМ

ЭЛТ

ЭМИ

ЭМП

ЭСЛ

American National Standards Institute (американский национальный институт стандартов)
AsynchronousTransfer Mode (режим асинхронной передачи данных пакетами постоянной длинны)
Consultative Committee for InternationalTelephone and Telegraph (МККТТ - Международный Консультативный Комитет по Телефонии и Телеграфии)
Code Division Multiple Access (vультидоступ с кодовым разделением каналов)
Computer Telephone Integration (компьютерно-телефонная интеграция)
Dual-tone multifrequency (тоновый набор)
Frame Relay (способ передачи данных пакетами переменной длинны)
Graphical Users Interface (графический интерфейс пользователя)
Integrated Services Digital Network (цифровая сеть с интегрированным сервисом)
International Standards Organization (международная организация стандартов)
International Telecommunications Union (международное объединение связи)
Interactive Voice Response (интерактивный голосовой отклик)
Megabit per second (Мбит/с - мегабит в секунду)
Move Picture Expert Group (группа экспертов по движущимся изображениям)
Non Interacled (без мерцания)
Plesiochronous Digital Hierarchy (плезиохронная цифровая иерархия)
Synchronous Digital Hierarchy (синхронная цифровая иерархия)
Synchronous Digital Multiplexer (синхронный цифровой мультиплексор)
Small Office - Home Office (малый офис - домашний офис)
Synchronous Transfer Mode (режим синхронной передачи данных)
Super Video Graphics Adapter (улучшенный видеоадаптер)
Transmission Control Protocol / Internet Protocol (протокол доступа в Internet)
Video Electronics Standards Association (Ассоциация стандартизации электронных видео компонентов)

Акционерное Общество
Автоматический Определитель Номера
Автоматическая Телефонная Станция
Входящий Групповой Канал
Выделенный Тактовый Импульс
Внешний Телефонный Центр (call center)
Большая Интегральная Схема
Город
Другое
Жидкокристалльный
Запоминающее Устройство
Запоминающее Устройство Адреса
Импульсно– Кодовая Модуляция
Локальная Вычислительная Сеть
Московская Городская Телефонная Сеть
Металл -Диэлектрик- Полупроводник
Научно Исследовательский Институт
Оперативное Запоминающее Устройство
Персональный Компьютер
Рисунок
Рубль
Смотри
Совместное Предприятие
Станционный Тактовый Импульс
Телевидение
Так далее
То есть
Так как
Травма Повторяющихся Нагрузок
Тразисторно- Транзисторная Логика
Учережденческая Автоматическая Телефонная Станция
Управляющее Запоминающее Устройство
Устройство Управления
Электронно-вычислительная Машина
Электронно-лучевая Трубка
Электромагнитное Излучение
Электромагнитное Поле
Эммитерносвязанная Логика

ГЛАВА 1

РЕШЕНИЕ ПРОБЛЕМЫ ПЕРЕДАЧИ ИНФОРМАЦИИ НА ПРИМЕРЕ КОМПАНИИ «МТУ-ИНФОРМ»

Компания"МТУ-Информ"(сокращениеот "Московскиетелекоммуникационныеуслуги и информатика")создана в 1992 годуи являетсяцеликом российскимпредприятием."МТУ-Информ"действуетпреимущественнона территорииМосквы и Московскойобласти – каксамостоятельно,так и черездочерние компании.Основные сферыдеятельностив настоящеевремя – предоставлениеуслуг проводнойтелефонии иуслуг по передачецифровых данных."МТУ-Информ"располагаетсобственнойкрупнейшейв Москве оптоволоконнойтранспортнойсетью. По числуобслуживаемыхабонентовтелефоннойсвязи компаниязанимает сейчасв столице второеместо. В ближайшеевремя переченьуслуг значительнорасширится:планируетсяввод в действиецифровой сетирадиотелефонии,трансляцияпрограмм кабельноготелевидения,появление"интеллектуального"коммуникационногосервиса, обеспечениеполноценноговыхода в Интернети др. Среди клиентов– крупнейшиеотечественныеи зарубежныефирмы, банки,гостиницы,аэропорты,информационныеагентства ит.д. "МТУ-Информ"– молодая истремительноразвивающаясякомпания, постоянносовершенствующаясвою техническуюбазу и непрерывнорасширяющаянабор предоставляемыхуслуг. С помощьюих серверавсегда можнополучать самуюоперативнуюи полную информацию.

ЭТИ СЕТИЕСТЬ СЕГОДНЯ:

Цифроваятранспортнаясеть;
сетьпередачи данных;
телефоннаясеть общегопользования;
"интеллектуальные"телефонныеуслуги.
сетьдля доступак Интернет.

ЭТИ СЕТИСКОРО ПОЯВЯТСЯ:

сотоваярадиотелефоннаясеть стандартаCDMA;
сетьбеспроводноготелевидения;

2.1 ЦИФРОВАЯТРАНСПОРТНАЯСЕТЬ

2.1.1 ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

В сентябре1996 г. компания"МТУ-Информ"ввела в эксплуатациюпервую очередьсобственнойцифровой транспортнойсети. На этомэтапе былозадействовано70 узлов, которыеразместилисьв зданиях АТСМосковскойгородскойтелефоннойсети (МГТС). Такоерешение позволилоэффективнообъединятьпо мере необходимоститехническиересурсы "МТУ-Информ"и МГТС. В узлахсети были расположеныцифровыемультиплексоры,связанные другс другом магистральнымиоптоволоконнымикабелями, общаяпротяженностькоторых составилаоколо 600 км. Ужепервая очередьцифровой транспортнойсети охватилапрактическивсю Москв

у:расстояниеот ближайшегоузла сети допотенциальногопользователясоставило неболее 3 км.

Рис. 2.1

Сетьтопологическисостоит из трехколец STM-4 (622 Мбит/с)и одного кольцаSTM-16 (2.5 Гбит/с), связанныхдруг с другомпотоками STM-1 (155Мбит/с) и примыкающихк ним двадцатипяти периферийныхколец STM-1 (155 Мбит/с).Сеть построенас применениемтехнологииSDH(Synchronous Digital Hierarchy — СинхроннаяЦифровая Иерархия),позволяющейсоздать единуютранспортнуюсреду для разнородныхинформационныхпотоков. Приэтом совокупнаяпропускнаяспособностьсети достаточнадля того, чтобыв едином потокепередаватьбольшие массивыинформации— как телефонно-голосовой,так и изначальносуществующейв виде цифровыхданных. За счетвысокой пропускнойспособности(по этому показателюсеть являетсяодной из крупнейшихв Москве) на еебазе возможнаорганизациявторичных сетейбольшой мощности,в том численаложеннойсети передачиданных.

Транспортнаясеть компаниивысоконадежна.Ее оборудованиепостоянносамотестируетсяи при возникновениикакой-либонеисправностисоответствующеесообщениепосылаетсяцентральнойсистеме управления,которая выдаетдиагностическоесообщение намонитор оператораи одновременносохраняет егов базе данныхдля последующегоанализа. Каналыв сети продублированыс помощью обходныхпутей, на которыесистема переключаетсяв случае ухудшениякачества передачиили пропаданияосновногоканала. Такойпринцип управленияобеспечиваетполное сохранениесвязи в случаеаварии на кабельныхтрассах иливыходе из строякаких-либоэлементовсетевогооборудования.

Центральнаясистема управленияразмещаетсяв главном офисекомпании. С еепомощью ведетсяпостоянноенаблюдениеза состояниемсети в целоми за работойоборудованияна ее отдельныхучастках, оперативномаршрутизируютсяинформационныхпотоки, оптимизируетсязагрузка отдельныхэлементов, апри необходимости,сеть автоматическипереконфигурируется.

Цифроваятранспортнаясеть позволяетпередаватьтелефонныйтрафик как отсобственныхАТС "МТУ-Информ",так и транзитный,исходящий отсетей МГТС идругих телефонныхоператоров.Номерная емкость,которую обслуживаетсеть, составляетныне примерно100000 номеров.

Набазе транспортнойсети создананаложеннаясетьпередачи данных"МТУ-Информ".Данная сетьпредназначенадля сдачипользователямв аренду коммутируемыхи некоммутируемыхцифровых каналовсвязи.

2.1.2 ПЕРСПЕКТИВЫРАЗВИТИЯ

В планыкомпании "МТУ-Информ"по развитиюсвоей транспортнойсети входит:

дальнейшаяпрокладкаоптическогокабеля и увеличениеколичестваузлов в Москве(к концу 1997 планируетсяпроложить встолице еще300 километровоптическогокабеля и довестиколичествоузлов до 150);

расширениетранспортнойсети на Московскийрегион;

интеграцияс телекоммуникационнымисетями и сетямикабельноготелевиденияотечественныхи зарубежныхкомпаний.

2.1.3 ТЕХНИЧЕСКОЕОБЕСПЕЧЕНИЕ

ТЕХНОЛОГИЯSDH

Стремлениек созданиюединого стандартатранспортнойсети привелок разработкеи последующемуширокому внедрениюоборудованиясинхронно-цифровойиерархии (SynchronousDigital Hierarchy — SDH), являющемусяна сегодняшнийдень основойдля созданияширокополосныхтранспортныхсетей. Его важнейшиеособенности— наличие гибкойлегко управляемойструктуры дляпередачи ипереключенияпотоков информацииразной мощности(в том числе иплезиохронных),ввода и выделенияэтих потоковв произвольныхпунктах, системконтроля качества.Все это либоневыполнимо,либо крайнезатруднительнопри существовавшихранее другихцифровых системах— плезиохронныхцифровых иерархиях(PDH). Операторусети SDH абсолютнобезразлично,какие видыинформациипередаютсяпо сети, посколькуи телефония,и компьютерныеданные, и сигналыкабельноготелевиденияпредставляютс точки зренияSDH лишь цифровойпоток различнойскорости. Отсети же требуетсялишь достаточнаяпропускнаяспособность.В связи с неоспоримымипреимуществамиSDH-технологиикомпания «МТУ-Информ»выбрала ее дляреализациисвоей транспортнойсети.

ОБОРУДОВАНИЕСЕТИ

Транспортнаясеть «КомпанииМТУ-Информ»построена наоборудованииSDH производствакомпании ECITelecom(Израиль). В узлахсети расположенысинхронныецифровыемультиплексоры(Synchronous Digital Multiplexer — SDM), находящиесяв зданиях АТСАО «МГТС» исвязанные другс другом магистральнымиоптоволоконнымикабелями.

Перваяочередь сетизапущена вэксплуатациюосенью 1996 г. Всоставе первойочереди сетинасчитывается13 мультиплексоровSDM-16 и 59 мультиплексоровSDM-1 семействаSYNCOM.

Топологическисеть состоитиз первичногоцентральногокольца со скоростьюпередачи информации2,488 Гбит/с (STM-16) инесколькихвторичных колецсо скоростямипередачи 155,5(STM-1) и 622 Мбит/с (STM-4). Приэтом от пользователейв SDM поступаютпотоки 2,048 Мбит/с;трассы прохожденияпотоков задаютсяпрограммно.Кольцеваяструктура ирезервированиеканалов обеспечиваютсвязность сетипри аварияхна магистраляхи бесперебойностьпередачи данных.

Вторая очередьсети будетпредставлятьсобой 3 кольцаSTM-4 и 18 колец STM-1 исостоять из23 мультиплексоровSDM-4 и более чемиз 72 мультиплексоровSDM-1C производствакомпании ECI Telecom.

Всесетевые элементыуправляютсяиз единогоцентра управлениясети, находящегосяв главном офисекомпании. СистемауправленияeNM производстваECI Telecom отвечаетвсем самымсовременнымтребованиям,предъявляемымк системамтакого рода,а многие еефункции являютсяуникальными.

Системауправленияпредоставляетоператорумножестворазличныхвозможностейдля управлениясетью. В частности,система позволяет:

собиратьи анализироватьаварийныесообщения врежиме реальноговремени;
осуществлятьмониторинги конфигурациюудаленногосетевого элемента(до уровня блока);
автоматическисоздаватьканал указаниемего начальнойи конечнойточек;
контролироватькачество каналабез нарушениясвязи;
устанавливать«петли» наближнем и дальнемконцах, а такжеконтрольныеточки на любомучастке пути,что существеннооблегчаетпоиск неисправности;
строитьканалы с однимвходом и несколькимивыходами, чтосоздает удобнуюсреду для передачиоцифрованныхсигналов кабельноготелевидения;
редактироватьконфигурацииканала безперерыва связи;
переводитьпериферийноеоборудованиесети на новуюверсию программногообеспеченияиз центра управлениябез перерывасвязи.

К концу 1997 года«КомпанияМТУ-Информ»планируетпроложитьдополнительно300 километровоптическогокабеля и увеличитьколичествоузлов в чертеМосквы до 150.

ТОПОЛОГИЯИ ПРОПУСКНАЯСПОСОБНОСТЬСЕТИ

Сетьтопологическисостоит из трехколец STM-4 (622 Мбит/c)и одного кольцаSTM-16 (2.5 Гбит/с), связанныхдруг с другомпотоками STM-1 (155Мбит/c) и примыкающихк ним двадцатипяти периферийныхколец STM-1 (155 Мбит/c).

Сетьпредоставляетвозможностьпередачи покаждому изнаправленийдо 63, 252 или 1008 потоковЕ1 (2Мбит/с) покольцам STM-1, STM-4 илиSTM-16 соответственно.Такая пропускнаяспособностьобеспечиваетпередачу 1890, 7560или 30240 телефонныхканалов, используяпри этом лишьдва оптическихволокна в кабеле.ИспользуемымPDH-интерфейсомявляется G.703.

Совокупнаяпропускнаяспособностьсети достаточнадля того, чтобыв едином потокепередаватьбольшие массивыинформации— как телефонно-голосовой,так и изначальносуществующейв виде цифровыхданных. За счетвысокой пропускнойспособности(по этому показателюсеть являетсяодной из крупнейшихв Москве) на еебазе возможнаорганизациявторичных сетейбольшой мощности,в том численаложеннойсети передачиданных.

2.2 СЕТЬ ПЕРЕДАЧИДАННЫХ

(ATM/Frame Relay)

2.2.1 ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Набазе собственнойцифровойтранспортнойсетикомпания "МТУ-Информ"создала наложеннуюсеть передачиданных. Даннаясеть предназначенадля сдачипользователямв аренду коммутируемыхи некоммутируемыхцифровых каналовсвязи. Скоростьпередачи информациипо каналамсвязи — до 2,488Гбит/с. Сетьстроится наоснове технологииFR/ATM,позволяющейоптимизироватьинформационныйпоток, идущийот многиходновременноработающихпользователей,гарантируякаждому из нихопределеннуюпропускнуюспособность.ПрименениетехнологииFR/ATM дает возможностьсэкономитьдо 30% затрат,приходящихсяна оплату услугсвязи, по сравнениюс использованиемвыделенныхлиний. Сетьвысоконадежна:за счет кольцевойструктуры ирезервированиямагистральныхоптоволоконныхлиний обеспечиваетсяустойчивостьк авариям ибесперебойностьпередачи данных.

НатерриторииМосквы максимальноерасстояниеот потенциальныхпользователейдо узлов сетисоставляет1-3 км. Такая плотностьобеспечиваетсяза счет равномерногозаполнениятерриторииМосквы транспортнойсетью "МТУ-Информ"(см. рис. 2.1).

Компания"МТУ-Информ"полностьюрешает вопросыорганизации"последнеймили" до абонентов:либо путемаренды выделенныхтелефонныхпар у своегопартнера —спецузла АО"МГТС", либо,при необходимости,прокладкойновых кабелей(медных илиоптоволоконных).

Оборудованиесети позволяетосуществлять:

интегрированнуюпередачукомпьютерныхданных, речи,факсов и видеоизображений;
коммутациюканалов/пакетов/ячеек;
взаимодействиеабонентов наскоростях 2048Кбит/с, n * 64 Кбит/с,64 Кбит/с и менеепо выделеннымканалам связи;
поддержкупротоколовX.25, CE, интерфейсовV.24/RS-232, X.21/RS-449, V.35, V.36 и классовобслуживанияCBR (Constant Bit Rate), VBR (Variable Bit Rate), UBR (UnspecifiedBit Rate), ABR (Available Bit Rate);
централизованныйсквозной контрольи тестированиеустройств сети(узлов, трактов,плат, портов,включая оборудование"последнеймили" и вплотьдо выходногоразъема абонента);
автоматическуюальтернативнуюмаршрутизацию(реконфигурациюмаршрутов иканалов) в случаеперегрузкиили аварийопорной цифровойсети;
сбор статистикипо трафику,качеству работыи авариям.

Применяемыетехнологииполностьюсоответствуютмеждународнымстандартами рекомендациямCCITT (МККТТ) / ITU и ANSI.

Набазе сети передачиданных "МТУ-Информ"возможна организациявиртуальныхкорпоративныхподсетей, управляемыхабонентом сего станцииуправления— с определеннымобъемом полномочийпо управлениюи реконфигурациии с должнойстепенью защитыот вмешательствв работу подсети.

Первая очередьсети передачиданных "МТУ-Информ",рассчитаннаяна 10000-17000 абонентов,введена вэксплуатациюв августе 1997 г.

2.2.2 ПЕРСПЕКТИВЫРАЗВИТИЯ

Основныминаправлениямиразвития сетипередачи данных"МТУ-Информ"являются:

увеличениеколичестваузлов сети, еераспространениена Московскуюобласть;

интеграцияв общемировуюсеть АТМ;

расширениеспектра услугсети за счетвнедренияширокополосногосервиса (B-ISDN);

предоставлениеуслуг АТМ напериферийныхкольцах сети.

К 1999 г.предполагаетсярасширениечисла пользователейдо 40000. При этоможидаетсяпереход частипользователейот другихтелекоммуникационныхкомпаний, поскольку"МТУ-Информ"будет к томувремени предлагатьсвоим клиентамуникальноепо комплексностиобслуживание.

2.2.3 ТЕХНОЛОГИЯATM/FR

Нацеленнаяна максимальноеудовлетворениепотребностейразличныхкатегорийабонентов,технологияпередачи цифровойинформацииFrame Relay (FR), позволяетобеспечитьсовместноеиспользованиемногими абонентамивысокоскоростныхцифровых каналовс минимальнымизадержками.Ее идея состоитв передачецифровой информациипакетами переменнойдлины с применениемстатистическогомультиплексирования,что гарантируетпользователюопределеннуюпропускнуюспособностьканала, а такжепозволяетрасширить этотканал при резком(взрывном)возрастаниитрафика за счетдругих каналов,незанятых вданный моментвремени. Этоэкономит до30% затрат, приходящихсяна оплату услугсвязи, по сравнениюс использованиемвыделенныхлиний.

FR-технологияиспользуетсяв низкоскоростной,"абонентской"части сети,работающейна скоростяхдо 2 Мбит/с. Вотличие от нее,технологияATM (Asynchronous Transfer Mode), связаннаяс переносомячеек фиксированногоразмера, применяетсяв магистральныхканалах сети,использующихскорости от155 Мбит/с и выше.ATM-технологияпозволяетоптимизироватьпропускнуюспособностьканалов, чтодля клиентаозначает увеличениенадежностипри прохожденииразнородныхинформационныхпотоков.

2.2.4 ОБОРУДОВАНИЕСЕТИ

Всеоборудованиеналоженнойсети передачиданных поставилакомпания NewbridgeNetworks(Канада), котораявыпускаетполную гаммусетевых устройств,хорошо стыкующихсяне только междусобой, но и соборудованиемдругих производителей.В узлах сетиустанавливаютсяустройствасемействаMainStreet: ATM-коммутаторы36170, коммутаторы36120 и мультиплексоры3600.

Абонентысети, расположенныев непосредственнойблизости кузлам магистральнойкоммутации,могут подключатьсяк ATM-коммутаторамчерез пользовательскиеинтерфейсы(STM-1, видеоинтерфейсыPAL/NTSC, интерфейсыЛВС). Абонентскиеузлы ATM могутподключатьсяк сети черезинтерфейсыSTM-1 ATM, E3 ATM, E1 ATM, которыедоводятся доабонентов черезотдельныесистемы передачилибо по оптоволокну.При этом в качествеабонентскогооборудованиямогут использоватьсяустройства36030, 36050, 36150 MainStreet, модулиATM NIC для рабочихстанций, а такжеустройствасемействаVIVID. Низкоскоростнойдоступ удаленныхпользователейобеспечиваютмультиплексоры3600 MainStreet. Эти устройствагибко наращиваютсяпутем установкив них дополнительныхплат, что позволяетрасширять сетьпостепеннои с небольшимидополнительнымизатратами.Терминальныеадаптеры (DTU)обеспечиваютдоведение допомещенийпользователянесколькихцифровых каналовс суммарнойпропускнойспособностьюдо 2 Мбит/с пообыкновеннойвитой паре.Подключениеабонентов ксети возможнотакже по стыкамBRI или PRI ISDN.

В качестветранспортнойсреды используетсяпостроеннаякомпанией"МТУ-Информ"собственнаяSDH-сеть.

Дляорганизацииналоженнойсети передачицифровой информациив узлах сетиSDH устанавливаютсяинтеллектуальныемультиплексорыс функциямикоммутациипакетов FR илиАТМ, а такжестанция менеджерасети, расположеннаяна центральномузле. МультиплексорыFR связаны междусобой информационнымипотоками соскоростямипередачи 2,048Мбит/с, а весьобмен информационнымипотоками междумультиплексорамиFR осуществляетсячерез транспортнуюсеть SDH.

В узлахцентральногокольца установленымагистральныекоммутаторыATM типа 36170 MainStreet. Дляабонентскогодоступа используютсякоммутаторыFrame Relay типа 36120 MainStreet иинтеллектуальныемультиплексорытипа 3600 MainStreet. Последниелегко превращаютсяв коммутаторыFrame Relay/X.25 путем установкив них специальногомодуля (FRS илиFRE). Абонентыподключаютсяк узламсети по выделеннымфизическимлиниям связичерез терминальныеадаптеры (DTU),выбираемыеиз широкойноменклатурыустройствабонентскогодоступа компанииNewbridge Networks Corp. К числутаких устройствотносятся,например, адаптерытипа 26xx/27xx MainStreet.

Такимобразом, в ядресети реализуетсярежим ATM, в ядреи на вторичныхкольцах — режимFrame Relay, а на перифериик сети возможендоступ в самыхразличныхрежимах и вшироком диапазонескоростейпередачи — взависимостиот нужд конкретногоабонента.

2.2.5 ТОПОЛОГИЯИ ПРОПУСКНАЯСПОСОБНОСТЬСЕТИ

опологиясети передачицифровой информациис наложеннымисетями FR и АТМ,а также с выделеннымивысокоскоростнымиканалами, изображенана рисунке:

Рис. 2.2

Центральноекольцо сетиимеет пропускнуюспособностьSTM-1 (155 Мбит/с); каждыйузел периферийныхколец имеет4 канала связиЕ1 (4 * 2 Мбит/с). Наращиваниепропускнойспособностисети возможнопутем изменениятопологии —перехода откольцевыхструктур крадиальнымна наиболеезагруженныхучасткахза счет реконфигурациипотоков Е1транспортнойсети SDH.

К каждомуиз 69 коммутаторов/ мультиплексоровдоступа в узлахсети может бытьподключенодо 250 абонентов(на скорости64-128 кбит/с). Возможентакже абонентскийдоступ на скоростях2 Мбит/с и 155 Мбит/с(в центральномкольце).

Передачупотоков цифровойинформациипо выделеннымканалам типа"точка — точка"или "точка —много точек"потоками 2,048Мбит/с, 34,368 Мбит/с,139,264 Мбит/с, 155 Мбит/с,622 Мбит/с и 2,488 Гбит/сможно осуществлять,используяподключениенепосредственнок системампередачи(мультиплексорамSDM) транспортнойсети SDH. В качествепользователейтаких услугмогут выступать,например, студиикабельногоТВ, от которыхпоступает либонесжатый видеоканал,либо несколькосжатых видеоканалов,преобразованныхв один посредствомспециальноговидеомультиплексора.Целесообразноиспользоватьоцифрованныевидеоканалыв стандартеMPEG2, что позволяетпередаватьодин телевизионныйканал со скоростьюот 2 до 8 Мбит/с).Такая технологияявляется базовойдля построениякомбинированныхволоконно-оптическихи коаксиальныхширокополосныхсетей кабельноготелевидения,позволяющихтранслироватьдесятки каналов,организовывать"видео по запросу"и оказыватьдругие услуги.

Реализованнаятаким образомсеть передачицифровой информацииимеет универсальнуюархитектуру,способнуюработать врежимах "прозрачныйканал" дляпередачи какпакетов, таки ячеек. Этопозволяетоптимизироватьсеть, сохраняяэкономию пропускнойспособностипри низкоскоростномдоступе извнеи обеспечиваетбыстрый обменинформацией,при которомэкономия ресурсовне являетсяпервостепеннымтребованием.Для пользователейже сеть оказывается"прозрачной"и с них снимаютсяпроблемы попоиску и приобретениюкакого-либодополнительногооборудования,а также по стыковкеих сетей. Компания"МТУ-Информ"полностью беретна себя всюорганизациюпрямого доступак пользователями контролируетработоспособностьканала вплотьдо розеткиабонента. Перваяочередь сетирассчитанана 10000-17000 абонентов(нижняя границадостигаетсяпри неравномерномраспределенииабонентов поузлам).

ДЛЯЧЕГО И КАК СЕТЬМОЖЕТ ИСПОЛЬЗОВАТЬСЯКЛИЕНТАМИ

Сеть можетиспользоватьсядля решенияследующихзадач:

передачиречи;
передачиданных;
сопряжениялокальныхвычислительныхсетей (ЛВС), втом числе иработающихв разных стандартах(Token Ring, SNA, Ethernet и т.д.);
установлениясвязи междуудаленнымтерминаломи главнымкомпьютером;
установлениясвязи междуудаленнымперсональнымкомпьютером(ПК) и ЛВС;
сопряжениявысокопроизводительныхЛВС;
созданиявиртуальнойкорпоративнойсети, коммутируемойи управляемойпользователем(в том числе ис доступом кИнтернет);
обеспечениявидеоконференц-связи;
передачивидеоизображений,в том числесигналов телевещания(кабельногоТВ);
организацииразличныхинтерактивныхслужб с использованиеммультимедиа("видео по запросу"и т.д.).

ляиспользованиясети предлагаетсянесколькостандартныхрешений, показанныхна рисунках.

Рис 2.3; 2.4 и 2.5

Компания"МТУ-Информ"полностью беретна себя всюорганизациюдоступа непосредственнок абонентам,что весьмавыгодно отличаетее от большинствадругих компаний,предоставляющихлишь каналысвязи.

При использованиина "последнеймиле" медногокабеля затратыберет на себя«МТУ-Информ»,а в дальнейшемони покрываютсяза счет аренднойплаты.

2.3 ТЕЛЕФОННАЯСЕТЬ ОБЩЕГОПОЛЬЗОВАНИЯ

2.3.1 ОБЩИЕСВЕДЕНИЯ

Телефоннаясеть компании"МТУ-Информ"предназначенадля оказанияразнообразныхтелефонныхуслуг индивидуальными корпоративнымклиентам г.Москвы. Сетьбазируетсяна принадлежащихкомпании электронныхцифровых АТС,а в качестветранспортнойсреды используетсясобственнаяSDH-сеть.Номерная емкостьсоставляетв настоящеевремя примерно100000 номеров, входящихв нумерациюМосковскойгородскойтелефоннойсети. Такимобразом, почислу обслуживаемыхабонентовкомпания "МТУ-Информ"является вторымпосле АО "МГТС"операторомтелефоннойсвязи в Москве.Телефонныеуслуги, предоставляемые"МТУ-Информ",отличает высокоекачество. Егосоставляющие— хорошая слышимость,надежностьустановлениясоединения,стабильностьпараметровсигнала и т. д.Располагаясобственнойтранспортнойсетью, равномернопокрывающейпрактическивесь город,"МТУ-Информ"имеет возможностьобеспечиватьсвязь с абонентамиМГТС, доставляясигнал к центральнойАТС компаниипо своей цифровойсети. УстаревшиеаналоговыеАТС, на которыхв значительнойстепени происходитпотеря качествасигнала, приэтом не используются.Центральныйузел сети"МТУ-Информ"имеет выходына другие городаи за пределыРоссии черезСП "СЦС Совинтел"и АО "Ростелеком".Благодарявысоким характеристикамтелефоннойсети "МТУ-Информ"ее услугамипользуются:

отечественныеи зарубежныебанки (Сбербанк,Инкомбанк,Автобанк,Внешторгбанк,Московскиймеждународныйбанк, "Российскийкредит", Citybank, CreditSuisse, Westdeutsche Landersbank и др.);

бизнес-центры(Совинцентр,Макдональдс,Mosenka, Парус, ЗападныйМост и др.);

крупныезарубежныефирмы (IBM, Microsoft, Shell, Chevron,Pepsi, Masterfoods, Proctor&Gamble и др.);

всеоператорысотовых сетей("Би-Лайн", "МобильныеТелеСистемы","МосковскаяСотовая Связь","Совинтел"и др.);

поставщики(сервис-провайдеры)услуг Интернет("Совам-Телепорт","Демос","Релком"и др.);

гостиницы("Националь","Тверская"и др.);

информационныеагентства(Рейтер и др.);

аэропорты("Шереметьево"и др.)

и проч.

Принеобходимости"МТУ-Информ"берет на себякомплексноедоведение линийсвязи до клиента,включая строительствокабельнойканализации,проектированиеи прокладкуоптоволоконныхи медных кабельныхтрасс непосредственнодо объекта,установку иобслуживаниесогласующейаппаратуры,поставку, монтажи подключениеместной АТСи т.д. Таким образом,"МТУ-Информ"способна производитьполную комплекснуютелефонизациюорганизации-заказчика.

В настоящеевремя в рамкахтелефоннойсети общегопользованиясети "МТУ-Информ"происходитразвитие такназываемыхинтеллектуальныхуслуг.Их предоставлениеобеспечиваетсяпрограммно-аппаратнымкомплексомкомпьютерно-телефоннойобработкивызовов. Напрактике этоозначает, чтопользователисмогут обращатьсяк службам типа"800" и "900", широкораспространеннымв развитыхстранах. Подобныеслужбы позволяютполучать любыевиды справочнойинформациииз специализированныхбаз данных,оплачиватьсоединениедебитными икредитнымикарточками(в том числе засчет вызываемогоабонента), строитькорпоративныесети различныхвидов, организовыватьконференц-связь,пользоватьсяголосовой иэлектроннойпочтой и многоедругое. В числепрочего, этислужбы даютвозможностьсоздавать новыевиды сервисапри участиидругих компаний-операторов.

щеодно направлениеразвития телефоннойсети общегопользования— ее интеграцияс сетьюрадиотелефонии"МТУ-Информ",находящейсяв стадии развертывания.Услугамирадиотелефониикомпания планируетохватить какМоскву, так иПодмосковье.Подключениебазовых радиотелефонныхстанций коборудованиюпроводной связибудет осуществлятьсяпосредствомтранспортнойсети"МТУ-Информ".Таким образом,деятельностькомпании кактелефонногооператорапризвана увеличитьдоступностьтелефонныхуслуг в Москвеи Московскойобласти сзначительнымодновременнымрасширениемих набора исущественнымулучшениемкачества. Всвоей тарифнойполитике компанияориентируетсяна доступностьуслуг потенциальнымклиентам сосредним уровнемдоходов.

Рис. 2.6

2.3.2 ПЕРСПЕКТИВЫРАЗВИТИЯ

В планыкомпании "МТУ-Информ"по развитиюсвоей телефоннойсети входит:

введениедо конца 1997 г. еще100000 номеровкоммутаторнойемкости;

открытиедоступа к цифровыхсетям с интеграциейслужб (ISDN);

предоставлениеширокого спектра«интеллектуальных»услуг;

введениев строй единойучетно-расчетнойсистемы, автоматическиотслеживающейпредоставлениевсех видовуслуг.

2.3.3 "ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНЫЕ"ТЕЛЕФОННЫЕУСЛУГИ

Дополнительныеуслуги на сетиМТУ-Информ

Развертываемыйна сети МТУ-ИнформУзел ДополнительныхУслуг (Service Node) предоставитабонентамМосковскойгородскойтелефоннойсети широкиевозможностисистемы компьютерно- телефоннойинтеграции(CTI).

На первомэтапе внедреныследующиеслужбы Узла:

ВнешнийтелефонныйЦентр (Call Center) илислужба 800;

можетс высокойэффективностьюобслуживатьпоток телефонныхвызовов, направленныйв адрес компании- арендаторауслуг Узла. ВТЦв первую очередьпредназначентем компаниям,которые по родусвоей основнойдеятельностидолжны обеспечиватьпостоянноеи эффективноевзаимодействиесо своими клиентами.

Системапредоставленияуслуг междугороднойи международнойсвязи;

Альтернативныйдоступ к услугамдальней связи– дает возможностьфизическими юридическимлицам пользоватьсямеждугороднойи международнойсвязью попривлекательнымтарифам, с удобнойформой оплатыи отличнымкачеством.

Системапредоставленияаудиоинформации(Audiotex)

Позволяетпредоставлятьпользователямсправочнуюаудиоинформациюпо выбору,организоватьтеле игры, розыгрышлотерей, опрособщественногомнения и др.

2.3.4 ТЕХНИЧЕСКОЕОБЕСПЕЧЕНИЕ

ТЕХНОЛОГИЯ"ИнтеллектуальныхУслуг"

Узелбазируетсяна телефоннойсети общегопользования"МТУ-Информ"и программно-аппаратномкомплексекомпьютерно- телефоннойсистемы обработкивызовов. Имеябольшую гибкостьи наращиваемость,компьютерно- телефоннаясистема МТУ-Информпозволяетбыстро разрабатыватьи внедрятьновые услугии использоватьсамые современныесредства доступа,передачи ипредоставленияинформации.Немаловажно,что доступ кУзлу имеютпрактическивсе абонентыМосковскойгородскойтелефоннойсети, независимоот используемоготелефонногоаппарата и типателефоннойстанции. Взависимостиот решаемойзадачи Узелможет одновременнообслуживатьдо несколькихтысяч вызововодновременно.

ТехническиУзел являетсякомплексом,основаннымна компьютернойсети, служащейдля коммутациителефонныхлиний абонентови операторов,выполнениясценариевуслуг, обработкизапросов абонентов,записи, воспроизведенияи храненияречевой ифаксимильнойинформации,сбора и обработкистатистическойинформации,управлениябазами данныхи приложениями.Открытая архитектурапрограммныхсредств и возможностиналоженнойсети передачиданных, телефоннойсети общегопользованияи магистральнойсети для доступак Интернетпозволяютарендоватьресурсы Узлавнешним пользователям.

РешениеУзла основанона программномкомплексеодного из крупнейшихпроизводителейCTI - фирмы Genesys, аппаратуреDialogic,серверах Compaqи коммутаторафирмы NorthernTelecom.

СтруктуруЦентра можнопредставитьв виде блоковIVR (Interactive Voice Response) и Call Center. В IVRразрабатываетсяи запускаетсясценарий обработкивызова абонента,определяютсянабираемыецифры в процесседиалога с системой,определяетсяномер абонента,выдаются речевыесообщения иподсказки,генерируютсяпеременныеданные сообщения(числа, даты идр.), осуществляетсяавторизация,биллинг и доступк базам. ОсновойCall Center являетсяT-Server, которыйподдерживаетагентскиеприложения(agent applications), управляеттелефоннойстанцией,распределяетподключениеагентов (Intelligent CallDelivery), отслеживаетих работу ипоток вызовов(Monitoring). Данныенакапливаютсяи обрабатываютсяв сервере статистики(Stat Server). В серверебаз данных (DBServer) хранятсябазы, необходимыедля работыагентов. Такжеагенты могутиспользоватьданные из глобальнойсети и локальныхбаз арендаторовресурсов Узла.

ппаратноУзел являетсякомпьютернойсистемой, состоящейиз объединенныхв сеть мощныхсерверов ирабочих станций.По спецификеисполняемыхзадач можновыделить четырегруппы серверов:IVR и Dialogic серверыв блоке IVR, T-Server вблоке Call Center и OracleServer.

Рис. 2.7

Проследимпрохождениевызова: Входящийвызов поступаетс МГТС черезтранзитнуютелефоннуюстанцию посленабора трехцифр номера(индекса) и попадаетна Dialogic-Server. По оставшимсячетырем цифрам,поступающимв виде импульсногочелнока, системаопределяетадрес требуемойслужбы. Принеобходимостисистема можетзапросить номерабонента (АОН).Прием цифр впроцессе диалогас абонентомпроизводитсяDTMF или декаднымиимпульсами.После авторизациив биллинговойсистеме возможнопроключениена международныеканалы, выдачастандартныхсообщений(аудиотекс) илисоединениес агентом. Впоследнемслучае система,получив информациюоб абоненте,проключаетнужного агента(по критериюдоступности,квалификации,“знакомства”с этим абонентом)и активизируетна его компьютересвязаннуюинформацию(в виде pop-screen). Приобслуживаниивызова агентможет использоватьлокальные иглобальныебазы, возможностьпередачи вызовастаршему операторуи в головнойофис фирмы. Порезультатамработы формируютсяотчеты, передаваемыезаказчикууслуги в удобномдля него виде.

2.3.5 ТЕХНИЧЕСКОЕОБЕСПЕЧЕНИЕ

ОБОРУДОВАНИЕСЕТИ

В качествеосновногооборудованиятелефоннойсети общегопользованияиспользуютсяэлектронныецифровые АТСмодели DX-200 производстваNokiaTelecommunications(Финляндия).Все АТС размещаютсяв центральномофисе компаниии связаны ссобственнойтранспортнойсетью "МТУ-Информ".Передача трафикапо оптоволокну,цифровая формапредставлениясигнала и надежнаясистема электронногонабора номерасоздают предпосылкидля высокогокачества связи.Особенно значимодостигнутоекомпаниейкачество связидля передачицифровых данных.Многочисленныетестированияпоказали, чтопри соединенииабонентовпрактическииз любого районаМосквы устойчивообеспечиваетсяскорость передачиданных не менее28800 бит/с. Для абонентовцифровых телефонныхсетей доставкасигнала можетпроизводитьсябез аналоговогопреобразования(при компьютернойпередаче данных— без применениямодемов). Попричине высокогокачества соединенияпредоставленные"МТУ-Информ"телефонныесерии используютсяведущими московскимипоставщиками(сервис-провайдерами)услуг Интернет.

Соединениеабонентовтелефоннойсети "МТУ-Информ"с абонентамиМГТС происходитс точки зренияпользователяточно так же,как и внутрисети. Доступк междугородными международнымлиниям связиосуществляетсячерез центральныйузел телефоннойсети "МТУ-Информ",имеющий выходв сети СП "СЦССовинтел" иАО "Ростелеком".

Позапросу клиентавозможна поставка,монтаж и подключениек телефоннойсети "МТУ- Информ"учрежденческихстанций (УАТС)средней и большойемкости типа"Меридиан-1", работающихпо цифровыми аналоговымлиниям связи.

Новыйвид предоставляемого"МТУ-Информ"сервиса — такназываемые"интеллектуальные"телефонныеуслуги.Они обеспечиваютсяспециальнымоборудованием.

2.4 ПОДКЛЮЧЕНИЕ К СЕТИ ИНТЕРНЕТ

2.4.1 ПОСТОЯННОЕПОДКЛЮЧЕНИЕК УСЛУГАМ ИНТЕРНЕТКОМПАНИИ "МТУ-Информ"

Описаниеуслуги Internet: Пользователюпредоставляютсяпостоянноеподключениек международнойсети ИнтернетпосредствомТСР/IP сети компании«МТУ-Информ».При организацииподключенияиспользуетсятехнологияFrame Relay. ТСР/IP сетькомпании «МТУ-Информ»создана наоснове самогосовременногооборудования:магистральныемаршрутизаторыпроизводстваCISCOSystems (США),сетевые серверыSUNMicrosystems (США),канальноеоборудованиеNewBridge (США)и ECI(Израиль).

Кмеждународнойсети ИНТЕРНЕТсеть компании«МТУ-Информ»подключаетсятрансатлантическимподводнымканалом Россия-Канадаемкостью 4Mbps. Каналимеет возможностидля практическинеограниченногонаращиванияего пропускнойспособностии прямого обменомтрафиком скрупнейшимиоператорамиИнтернетсевероамериканскогоконтинента.Международнаяконнективностьорганизованапо полностьюрезервированнойсхеме с использованиемзапасных наземныхи спутниковыхканалов.

В РоссииТСР/IP сеть компании«МТУ-Информ»имеет каналыпрямого обменатрафиком совсеми основнымироссийскихпровайдерамиуслуг Интернет.

В отличиеот другихсервис-провайдеров,компания «МТУ-Информ»предоставляетИНТЕРНЕТ услугине на портусвоего маршрутизатора,а в офисе клиента,используя дляэтого собственнуюсеть передачиданных, посколькупри подключениик другим провайдерамклиент должендополнительноарендоватьу третьей стороныканал сетипередачи данных.В офисе клиентаустанавливаетсятерминальныйадаптер, подключенныйк сетипередачи данных«МТУ-Информ».Как отмеченоранее, дажепростейшиетерминальныеадаптеры имеютвозможностьподключенияклиента по двумнезависимымканалам 64Kbps. Такимобразом, приобретаяуслуги ИНТЕРНЕТкомпании «МТУ-Информ»по каналу 64Kbps,клиент получаетвозможностьодновременновоспользоватьсяуслугами сетипередачи данных(например, длясопряжениялокальных сетейсобственныхфилиалов) илиорганизоватьподключениек ИНТЕРНЕТ двухнезависимыхкомпаний ,расположенныхрядом друг сдругом.

2.4.2 КОММУТИРУЕМОЕ ПОДКЛЮЧЕНИЕ К СЕТИ ИНТЕРНЕТ

Компания"МТУ-Информ"предлагаетвоспользоватьсяпринципиальноновой услугой- подключениемк сети Интернетпо коммутируемымлиниям городскойтелефоннойсети с оплатойв кредит.

Длядоступа в сетьИнтернет используетсямодемный пулкомпании,подключенныйк серийнымномерам 995-5555 и995-5556. Эти серийныеномера сформированыпрямо на транзитномтелефонномузле "МТУ-Информ".Транзитныйтелефонныйузел - это сложныйкомплекс устройств,осуществляющихкоммутациюмежстанционныхтелефонныхпотоков междугородскимиАТС. Транзитныйузел являетсясердцем цифровойтелефоннойсетикомпании"МТУ-Информ".Более чем 140 узловыхATC городскойтелефоннойсети соединеныс ним цифровымиволоконно-оптическимитрактами, чтопрактическивсегда позволяетсобирать трафикклиентов услугиИнтернетнепосредственнона их ближайшихрайонных АТС.Отсутствиезначительныханалоговыхучастков соединениясущественноувеличиваетскорость иустойчивостьмодемногосоединения.Качество этойсистемы доступамногократнопроверено наведущих Интернетпровайдерах,которым компания"МТУ-Информ"предоставляетв аренду своителефонныесерии с номерами,начинающимисяна 995, 961 и 258. В целом,телекоммуникационнаяинфраструктуракомпании "МТУ-Информ"создана наоснове современногооборудования,позволяющегопредложитьклиентам широкийспектр услугсамого высокогокачества. Средиэтого оборудованиятранзитныецифровые АТСNokia(Финляндия),магистральныемаршрутизаторыCISCOSystems(США), сетевыесерверы SUNMicrosystems(США),серверы доступаCISCOSystemsи 3COM(США),SDH мультиплексорыECI(Израиль), ATM иFrame Relay оборудованиеNewBridge(США) и др.

Длядоступа в Интернетиспользуетсятолько современноецифровоеоборудование,поддерживающеепротоколывысокой (до 56Кб/сек) пропускнойспособности.Используясобственныетелефонныересурсы, компания"МТУ-Информ"предпринимаетоперативныемеры по увеличениючисла входныхпортов модемногопула. Абонентуслуги Интернет"МТУ-Информ"практическине может получитьсигнал "занято".Это может произойтитолько вследствиеперегрузкиего районнойАТС. Ознакомитьсяс текущей статистикойзагрузки модемногопула можно надиаграмме на сервере компании . Компаниярасполагаетсобственнойобщегородскойвысоконадежнойволоконно-оптическойтранспортнойсетью(около 140 узловт.н. синхроннойцифровой иерархии,скорость до2,4 Гб/сек) и крупнейшейсетьюпередачи данныхATM/Frame Relay (более 70 узлов).Дляинтеграциисвоих Интернетуслуг "МТУ-Информ"используеттолько высоконадежныеволоконно-оптическиелинии и международныеканалы с гарантированнойпропускнойспособностью.Общая производительностьмеждународныхканалов насегодняшнийдень составляет4 Мб/сек и будетдальше растипо мере необходимости.Система международнойконнективностикомпании выполненапо полностьюрезервированнойсхеме с использованиемзапасных наземныхи спутниковыхканалов. В России"МТУ-Информ"имеет прямыесоглашенияоб обмене трафикомсо всеми ведущимипровайдерамиуслуг Интернет.Суммарнаяпроизводительностьканалов к другимроссийскимпровайдерампревышает 100Мб/сек.

2.5 СЕТИ НЕДАЛЕКОГО БУДУЩЕГО

СОТОВАЯРАДИОТЕЛЕФОННАЯСЕТЬ СТАНДАРТАCDMA

Внастоящее времяОАО "Персональныекоммуникации"- дочерняя компания"МТУ-Информ"- занимаетсяразвертываниемсети сотовойрадиотелефониистандартаCDMA. Предоставлениеуслуг радиотелефоннойсвязи CDMA компанией"Персональныекоммуникации"будет производитьсяс использованиемтранспортнойи телефоннойсетей "МТУ-Информ".В 1997 году планируетсяпредоставлениеуслуг радиотелефоннойсвязи сети CDMAпервым 60,000 стационарнымабонентамМосковскойобласти, а начинаяс 1998 года услугирадиотелефоннойсвязи станутдоступны вбольшинстверайонов Московскойобласти.

2.5.2 ТЕХНОЛОГИЯCDMA

ТехнологияCDMA (Code Division Multiple Access - мультидоступс кодовым разделениемканалов) являетсяразработкойамериканскойкомпании Qualcomm,Inc.и имеет рядзаметных преимуществпо сравнениюс другимидействующимисотовымитехнологиями.В частности,эта технологияотличаетсяэффективнымиспользованиемрадиоспектра,большей удельнойабонентскойемкостью, лучшейпомехозащищенностьюи более качественнымприемом в условияхсложного рельефа.Сигнал CDMA отличаетсятакже высокойстепенью защитыот несанкционированногодоступа ипрослушивания.Важно отметить,что абонентскиетерминалы CDMAимеют меньшиерабочие излученияпо сравнениюс другимистандартами,что снижаетвредное воздействиена организмчеловека. Такжетерминалы могутдольше работатьбез подзарядкиаккумуляторов,чем аналогичныетерминалыдругих сотовыхстандартов.

2.5.3 ОБОРУДОВАНИЕ

Порезультатамконкурса,проведенногосреди потенциальныхпоставщиковоборудования,компания"Персональныекоммуникации"подписалаконтракт самериканскойкомпаниейQualcomm на развертываниесистемы радиотелефоннойсвязи, работающейв диапазонечастот 800 Мгц.Подключениебазовых станцийсети CDMA к телефоннойсети общегопользованиябудет осуществлятьсяпосредствомцифровой транспортнойсети "КомпанииМТУ-Информ".

2.5.4 ДЛЯЧЕГО И КАК СЕТЬМОЖЕТ ИСПОЛЬЗОВАТЬСЯКЛИЕНТАМИ

Реализацияпроекта CDMA позволитдостичь дополнительныхвозможностейдля улучшениятелефонизацииМосковскогорегиона. Помимовысококачественнойтелефоннойсвязи, абонентамбудет предложенстандартныйнабор услуг,принятый дляцифровых сетей,в том числе:переадресациявызова, постановкавызова на ожидание,голосовая иэлектроннаяпочта, передачакоротких сообщений,конференц-связь,сокращенныйнабор номераи т.д., а такжедоступ ко всемдругим услугам,предоставляемымабонентам сетей"МТУ-Информ".Кроме того,абонентырадиотелефоннойсети CDMA будутиметь возможностьпередаватьи приниматьвысококачественныефаксимильныесообщения иданные (скоростьпередачи - 14,4Кбит/с).

2.5.3 ПЕРСПЕКТИВЫРАЗВИТИЯ

В ближайшембудущем в Московскомрегионе наоснове технологииCDMA могут бытьсозданы корпоративныесети для административныхорганов управления,милиции, скороймедицинскойпомощи, банкови т.д. Для такихсетей предусматриваетсявозможностьдополнительнойзащиты передаваемойинформациии возможностьприоритетногои бесплатноговыхода к экстреннымслужбам. Рассматриваетсятакже проектустановки вдольосновныхавтомагистралейв Московскойобласти и вМоскве пунктовэкстренноговызова типаEmergency Call. С такогопункта любойпользовательсможет простымподнятиемтрубки вызватьмилицию илиаварийнуюслужбу и сообщитьо происшествии,причем системаавтоматическиопределитместоположениеобъекта, с которогопоступил сигнал.

Вдальнейшихпланах компании- развитиерадиотелефоннойсети CDMA в близлежащихк Москве областях,для чего в настоящеевремя производятсянеобходимыеисследования.

2.5.4 СЕТЬБЕСПРОВОДНОГОТЕЛЕВИДЕНИЯ

Ни укого сейчасне вызываетсомнения, чтоименно посредствомтелевизионноговещания современныйчеловек получаетнаибольшееколичествоинформациии продолжаетстремитьсяполучать егово все возрастающейстепени.

Заметнуюроль начинаютиграть потребностив таких услугах,как видео обучение,электронныйшопинг и т.п.,которые оказываютсяпри помощиспециальносформированныхдецентрализованныхисточниковинформационныхресурсов. Впоследнеевремя, когдареализоваласьвозможностьобеспеченияабонентовтерминаламисо встроеннымимикропроцессорами,появиласьвозможностьосуществлятьзаказы "pay-per-view"либо "video-on demand", пользуясьэкранным меню

Таким образом,усложнившиесятребованиярынка играютроль катализаторав процессесоздании сетейсвязи, доводящихдо абоненташирокий инаращиваемыйнабор информационныхуслуг.

В этойсвязи особоеместо в телекоммуникационнойсети занимаетсеть доступаили, так называемая,"последняямиля", стоимостькоторой, заключаяв себе основнойобъем кабельнойпродукции иоборудования,составляетдо 80% стоимостивсей сети Вопросцелесообразностии востребованностиуслуг телекоммуникационныхоператоровсо стороныпотенциальныхпользователейстановитсяключевым. Поэтим причинамвзвешенныйвыбор технологиии способа
построениясетей доступаважен, во-первых,в части оптимизациизатрат настроительствои последующуюэксплуатациюсети; во-вторых- возможностирасширенияспектра оказываемыхуслуг в будущем.

В целяхрешения такойзадачи наиболеепрогрессивнымследует считатьсозданиеуниверсальнойтелекоммуникационнойинфраструктурыосновывающейсяна уже существующеймощнейшейкорневой сетиSDH/ATM/FrameRelay компанииМТУ-Информ ираспределительнойсети радиодоступа, набазе которыхвозможно
построениесовременнойтелекоммуникационнойсети, котораяимеет широкополосныймультимедийныймультисервисныйхарактер,обеспечивающеймассовый охватпользователей

Самже радиотракттакой системыпрозрачен дляпередачи различныхтипов аналоговыхили цифровыхсигналов (будьто NTSC, PAL, SECAM DVB или простопоток данныхс различнымискоростями).

Диапазонрабочих частот41,5 - 42,5 ГГц (условиямилицензии оговореноиспользованиетолько половинывыделенногорадиочастотногоресурса).

В диапазонечастот шириной2 ГГц эти системыпозволяютпередаватьот 96 до 128 аналоговыхТВ каналов (илив несколькораз большецифровых).Современныесистемы такоготипа обеспечиваютпередачурадиосигналовна
экологическибезопасныхуровнях мощности(всего 100...300 мВтна канал). Приэтом интересно,что подобныесистемы хорошоработают именнов городе, гдеСВЧ сигналможет приходитьк абоненту, ненаходящемусяв зоне прямой
видимости,многократнопереотражаясьот стен домов(малая длинаволны позволяетизбавитьсяот влиянияинтерференциии многолучевогораспространенияволн.). А дляулучшенияприема в особозатененныхместах
применяютсясравнительнонедорогиеретрансляторы.

Использованиесотового принципапозволяетпредлагатьпользователямв каждой из сотсвой набор ТВпрограмм, чтовыгодно отличаетсеть сотовогоТВ от существующихэфирных системметрового идециметровогодиапазонов.В
режиме ТВвещания каждаябазовая станцияспособна обслуживатьвсех абонентов,находящихсяв зоне ее действия,а не толькотех, до которыхдотянулсякабель.

Базовыестанции сетиMVDS в черте Москвыбудут располагатьсяв узлах транспортнойсети "МТУ-Информ"с целью упрощениятехническихрешений, а такжеснижения требуемыхинвестицийна прокладкукоммуникаций,аренду
помещений,и т.п.

МультиплексированиенесколькихТВ-программв общий цифровойпоток будетосуществлятьсяв местах вводав транспортнуюсеть SDH.Антенноехозяйство сетиMVDS размещаетсяна зданиях АТС,в которых находятсяузлы сети
"МТУ-Информ"или на близлежащихвысотных зданиях.
Минимальныйнабор услуг,предоставляемыйабонентам:

многопрограммноеТВ-вещание
цифровоекодированиеисточника ТВсигнала используетстандарт MPEG-2(ISO-13 818),
структурацикла кодированиядля канала имодуляция - всоответствиисо стандартомDVB-S (ETS 300 421);

СОДЕРЖАНИЕ

стр.

ВВЕДЕНИЕ 1

ГЛАВА 1. РЕШЕНИЕ ПРОБЛЕМЫ ПЕРЕДАЧИ ИНФОРМАЦИИ НА ПРИМЕРЕ КОМПАНИИ «МТУ-ИНФОРМ» 3

ЦИФРОВАЯ ТРАНСПОРТНАЯ СЕТЬ 3
1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ 3
2. ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ 5
СЕТЬ ПЕРЕДАЧИ ДАННЫХ 7
1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ 7
2. ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ 8
3. ТЕХНОЛОГИЯ ATM/FR 9
4. ОБОРУДОВАНИЕ СЕТИ 9
5. ТОПОЛОГИЯ И ПРОПУСКНАЯ СПОСОБНОСТЬ СЕТИ 10
6. ДЛЯ ЧЕГО И КАК СЕТЬ МОЖЕТ ИСПОЛЬЗОВАТЬСЯ КЛИЕНТАМИ 11
ТЕЛЕФОННАЯ СЕТЬ ОБЩЕГО ПОЛЬЗОВАНИЯ 12
1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ 12
2. ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ 14
3. «ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНЫЕ» ТЕЛЕФОННЫЕ УСЛУГИ 14
4. ТЕХНОЛОГИЯ «ИНТЕЛЕКТУАЛЬНЫХ УСЛУГ» 15
5. ОБОРУДОВАНИЕ СЕТИ 17
ПОДКЛЮЧЕНИЕ К СЕТИ ИНТЕРНЕТ 17
1. ПОСТОЯННОЕ ПОДКЛЮЧЕНИЕ К УСЛУГАМ ИНТЕРНЕТ КОМПАНИИ 17
2. КОММУТИРУЕМОЕ ПОДКЛЮЧЕНИЕ К СЕТИ ИНТЕРНЕТ 18
СЕТИ НЕДАЛЕКОГО БУДУЩЕГО 19
1. СОТОВАЯ РАДИОТЕЛЕФОННАЯ СЕТЬ СТАНДАРТА CDMA 19
2. ТЕХНОЛОГИЯ CDMA 19
3. ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ 20
4. СЕТЬ БЕСПРОВОДНОГО ТЕЛЕВИДИНИЯ 20

ГЛАВА 2. РАЗРАБОТКА СТРУКТУРНОЙ СХЕМЫ УСТРОЙСТВА 23

3.1 СРАВНЕНИЕ ПРОЕКТИРУЕМОЙ СИСТЕМЫ С ЦИФРОВОЙ ТРАНСПОРТНОЙ СЕТЬЮ КОМПАНИИ «МТУ-ИНФОРМ» 23

3.2 РАССМОТРЕНИЕ РАЗЛИЧНЫХ ВАРИАНТОВ ПОСТРОЕНИЯ СТРУКТУРНОЙ СХЕМЫ 23

ГЛАВА 3. РАЗРАБОТКА ФУНКЦИОНАЛЬНО-ЛОГИЧЕСКОЙ СХЕМЫ БЛОКОВ ПРОЕКТИРУЕМОГО УСТРОЙСТВА 29

ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ СХЕМА БЛОКА ВЫДЕЛЕНИЯ ЦИКЛОВОЙ И СВЕРХЦИКЛОВОЙ СИНХРОНИЗАЦИИ 29
ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ СХЕМА БЛОКА ЦИКЛОВОГО ВЫРАВНИВАНИЯ И КОММУТАЦИИ 35

ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ СХЕМА ЗАПОМИНАЮЩЕГО УСТРОЙСТВА КОММУТАЦИИ 36
ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ СХЕМА ЗАПОМИНАЮЩЕГО УСТРОЙСТВА АДРЕСА 39
КОММУТАЦИОННЫЙ ЭЛЕМЕНТ 43

ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ СХЕМА БЛОКА ФОРМИРОВАНИЯ ИСХОДЯЩИХ ГРУППОВЫХ КАНАЛОВ 43

ГЛАВА 4. ВЫБОРСХЕМОТЕХНОЛОГИИ ПРОЕКТИРУЕМОЙ БИС 46

КРАТКИЙ ОБЗОР СУЩЕСТВУЮЩИХ СХЕМО-ТЕХНОЛОГИЙ, ПРИМЕНЯЕМЫХ В ИНТЕГРАЛЬНЫХ СХЕМАХ 46
1. ТЕХНОЛОГИЯ ТТЛ 46
2. ТЕХНОЛОГИЯ ЭСЛ 47
3. ТЕХНОЛОГИЯ NМДП 48
4. ТЕХНОЛОГИЯ КМДП 48
ВЫБОР СХЕМО-ТЕХНОЛОГИИ ПОСТРОЕНИЯ БИС 50
СХЕМЫ КМДП С ТРЕТЬИМ СОСТОЯНИЕМ 50

ГЛАВА 5. РАЗРАБОТКА ПРИНЦИПИАЛЬНЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СХЕМ БАЗОВЫХ ЯЧЕЕК ПРОЕКТИРУЕМОЙ ЗАКАЗНОЙ БИС 52

ЯЧЕЙКА НЕ (ИНВЕРТОР) 52
ЯЧЕЙКА ИЛИ-НЕ 53
ЯЧЕЙКА И-НЕ 54
ЭЛЕМЕНТЫ «И» И «ИЛИ» 56
ЯЧЕЙКА ПАМЯТИ 56

ГЛАВА 6. РАЗРАБОТКА ПРИНЦИПИАЛЬНЫХ СХЕМ БЛОКОВ ПРОЕКТИРУЕМОЙ БИС 59

РАЗРАБОТКА БИБЛИОТЕКИ ЭЛЕМЕНТОВ 59
1. ТАКТИРУЕМЫЙ D-ТРИГГЕР 59
2. СЧЕТЧИКИ 60
3. ДЕШИФРАТОРЫ 62
4. МУЛЬТИПЛЕКСОР 63
РАЗРАБОТКА ПРИНЦИПИАЛЬНЫХ СХЕМ БЛОКОВ ПРОЕКТИРУЕМОЙ БИС 64
1. РАЗРАБОТКА ПРИНЦИПИАЛЬНОЙ СХЕМЫ БЛОКА ПРИЕМНИКА ЦИКЛОВОГО И СВЕРХЦИКЛОВОГО СИНХРОНИЗМА 64
2. РАЗРАБОТКА ПРИНЦИПИАЛЬНОЙ СХЕМЫ КОММУТАЦИОННОГО ЭЛЕМЕНТА 65
3. РАЗРАБОТКА ПРИНЦИПИАЛЬНОЙ СХЕМЫ БЛОКА ФОРМИРОВАНИЯ ИСХОДЯЩИХ КАНАЛОВ 67

ГЛАВА 7. КОНСТРУКТИВНЫЕ ОСОБЕННОСТИ ПРОЕКТИРУЕМОГО УСТРОЙСТВА 69

ВВЕДЕНИЕ 69
1. ОСНОВНЫЕТЕХНИЧЕСКИЕХАРАКТЕРИСТИКИКРИСТАЛЛА 69

НАЗНАЧЕНИЕ ВЫВОДОВ МИКРОСХЕМЫ 69

ЭЛЕМЕНТЫ ТОПОЛОГИИ 71
1. КОНСТРУКТИВНО– ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ОГРАНИЧЕНИЯ 71
2. ПРИМЕР ТОПОЛОГИИ ВЫПОЛНЕННОЙ С УЧЕТОМ НОРМ КОНСТРУКТИВНО– ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ОГРАНИЧЕНИЙ 72

ГЛАВА 8. МЕРОПРИЯТИЯ ПО ОХРАНЕ ТРУДА ПРИ РАБОТЕ С ЭВМ ПРИ РАЗРАБОТКЕ ТОПОЛОГИИ БАЗОВЫХ ЯЧЕЕК ЭЛЕМЕНТОВ ПРОЕКТИРУЕМОЙ БИС 74

ПРЕДИСЛОВИЕ 74
ДИСПЛЕЙ - РИСК ДЛЯ ЗДОРОВЬЯ 74
ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ ПОЛЯ И ИЗЛУЧЕНИЯ 77
ЗРЕНИЕ И КОМПЬЮТЕР 77

АНАТОМИЯ ГЛАЗА 78
ФОРМИРОВАНИЕ ИЗОБРАЖЕНИЯ НА ЭКРАНЕ ДИСПЛЕЯ 78

БОЛЕЗНИ, ВЫЗВАННЫЕ ТРАВМОЙ ПОВТОРЯЮЩИХСЯ НАГРУЗОК 80
РАБОТА У ДИСПЛЕЯ И ПУТИ ЕЕ ОПТИМИЗАЦИИ (ВИДЕОЭРГОНОМИКА) 82
МЕБЕЛЬ ДЛЯ ОПЕРАТОРОВ КОМПЬЮТЕРОВ 84
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 84

ГЛАВА 9. ТЕХНИКО– ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ РАЗРАБОТКИ БИС КОММУТАТОРА ЦИФРОВЫХ КАНАЛОВ СИСТЕМЫ ПЕРЕДАЧИ 86

ОБОСНОВАНИЕ ВЫБОРА ЗАКАЗНОЙ БИС 86
ОБОСНОВАНИЕ ВЫБОРА СТРУКТУРНОЙ СХЕМЫ 86
ОБОСНОВАНИЕ ВЫБОРА ТЕХНОЛОГИИ ПОСТРОЕНИЯ БИС 87
РАСЧЕТ ОСНОВНЫХ ТЕХНИКО– ЭКОНОМИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ 93
1. РАСЧЕТ ПОКАЗАТЕЛЕЙ НАДЕЖНОСТИ 93
2. РАСЧЕТ СЕБЕСТОИМОСТИ ИЗГОТОВЛЕНИЯ БИС 93
ВЫВОДЫ 95

ГЛАВА 10. ПАТЕНТНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ 96

ЗАКЛЮЧЕНИЕ 100

ПРИМЕЧАНИЕ 100

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ СОКРАЩЕНИЙ 101

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 103

Периферийное

кольцо

16,384 Мбит/с

(8 каналов ИКМ-30/32)

Периферийное

кольцо

16,384 Мбит/с

(8 каналов ИКМ-30/32)

Главное кольцо

139 Мбит/с

Периферийное

кольцо

16,384 Мбит/с

(8 каналов ИКМ-30/32)

Периферийное

кольцо

16,384 Мбит/с

(8 каналов ИКМ-30/32)

-Коммуникационныйблок №1

- 8,192 Мбит/с (4 каналаИКМ-30/32)

-Коммуникационныйблок №2

УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ

БЛОК ВЫДЕЛЕНИЯ ЦИКЛОВОГО И СВЕРХЦИКЛОВОГО СИНХРОНИЗМА

БЛОК ФОРМИРОВАНИЯ ИСХОДЯЩИХ ГРУППОВЫХ КАНАЛОВ

2,048 Мбит/с (Групповые каналы формата ИКМ - 30/32)
2,048 Мбит/с (Уплотненный канал, передаваемый по параллельной 8^ми разрядной шине)
Шины обмена с устройством управления и внешним контроллером управления

БЛОК ЦИКЛОВОГО ВЫРАВНИВАНИЯ И КОММУТАЦИИ

На внешний контроллер управления

р⁺

А- А

п⁺

Адрес

«Земля»

Питание

Вход

Выход

ТОПОЛОГИЯ И ПРИНЦИПИАЛЬНАЯ СХЕМА ЗАПОМИНЮЩЕЙ ЯЧЕЙКИ

-металлизация

-диэлектрик

ТОПОЛОГИЯ ФРАГМЕНТА ОЗУ ИЗ ЧЕТЫРЕХ ЯЧЕЕК

ОПОЗНАВАТЕЛЬ

СЦС

Ц₀

Ц₁

Ц₂

Ц₃

Ц₁₅

К₀

К₁

К₂

К₃

К₁₆

К₃₁

ВТ_и

ВГК

КЦС

Cч₂

Q₁

Q₂

Q₃

Q₄

Cч₂

Q₁

Q₂

Q₃

ЦС

Р₁

Р₂

Р₃

Р₄

Р₈

Cч₂

А₁

А₂

А₃

А₁

А₂

А₃

А₄

А₅

А₁

А₂

А₃

А₄

Q₁

Q₂

Q₃

Q₁

Q₂

Q₃

Q₄

Q₅

Q₁

Q₂

Q₃

Q₄

Cч₂

Q₁

Q₂

Q₃

Q₄

Cч₂

Q₁

Q₂

Q₃

ОС

НС

ОС

НС

КСЦС

ГЕНЕРАТОР ИМПУЛЬСНОЙ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТИ

АНАЛИЗАТОР СИНХРОНИЗМА

РЕШАЮЩЕЕ

УСТРОЙСТВО

ВТ_и

ОЗУ

6*32

ВГК

ОЗУ

8*32

D_ст

M

D1D2D3 D4 D5

А

Q1Q2Q3Q4Q5

Cч2

Т

D1D2D3 D4 D5

D_стр

А1

А2

А3

Сч2

Q1

Т

А1 А2 А3 А4 А5

У«О»

Т_и

ВыборЗУ

Р_з/сч

ОЗУ₁

ОЗУ₂

D_стр

D_ст

D_стр

D_ст

Q₃Q₂Q₁

Сч2

Т

R

СТ_и

Р_з/сч

У«0»

РЕЗУЛЬТАТЫ РАСЧЕТА ВЫБОРА ТЕХНОЛОГИИ ПОСТРОЕНИЯ БИС

ТЕХНОЛОГИЯ КРИТЕРИИ	ВЕС	ТТЛ(Ш)	ЭСЛ	пМДП	КМДП
1.Быстродействие	0,07	0,19	0,65	0,07	0,09
2.Помехоустойчивость	0,11	0,21	0,09	0,29	0,41
3.Потребление	0,05	0,09	0,04	0,29	0,58
4.Площадь	0,45	0,21	0,05	0,43	0,31
5.Совместимость	0,28	0,13	0,04	0,41	0,42
6.Стоимость	0,04	0,56	0,26	0,11	0,07
Глобальный приоритет		0,19	0,09	0,33	0,39

ОСНОВНЫЕ ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ

Показатель	Обозначение	Единицы измерения	Значение
1. Количество коммутируемых каналов.	- -	шт.	256
2.Формат передачи сигналов.	ИКМ- 30/32	- -	- -
3. Внутренняя частота	f	МГц	2,048
3. Время наработки на отказ.	T	ч	10⁶
4. Себестоимость.	С	руб.	15,35
5. Оптовая цена.	Ц	руб.	17,65

ВВЕДЕНИЕ

В настоящеевремя в России,как и во всеммире наблюдаетсяинформационныйбум и объеминформации,передаваемойпо коммутируемым (в том числе и телефонным) каналам связи, сильно возрастает и, поэтому, возникает необходимость в коммутационном оборудовании, которое обеспечивало быстрое и качественное соединение абонентов и соответствовало бы современным стандартам на коммутацию цифровых каналов передачи.

В начале прошлого года (14.01.97) Министерством Связи был издан приказ «О мерах по защите интересов российских производителей телекоммуникационного оборудования», в первом пункте которого говорится: «Предприятиям связи на сети общественного пользованияпреимущественно применять коммутационное оборудование отечественного производства, в том числе и производимых на совместных предприятиях»[1].

Сейчасфирмы-производителиведут широкие исследовательские и опытно-конструкторские работы по созданию электронных систем коммутации для передачи телефонной и телеграфной информации, данных и так далее в электронных автоматических телефонных станциях с временным разделением каналов, чтопозволяет одновременно устраивать несколько соединений через один и тот же коммутационный элемент. Это приводит к повышению использования оборудования коммутационного поля, а, следовательно, к улучшению экономических показателей при сохранении требуемого качества передачи информации. Электронные автоматические телефонные станции с цифровым коммутационным полем, построенные по принципу преобразования сигналов в форме импульсно-кодовой модуляции (ИКМ), являются основой для организации интегральных цифровых сетей связи. То есть систем коммутации, в которых аппаратура коммутации и передачи выполнена на единых принципах и единой элементной базе, а все виды информации передаются по сети в единой цифровой форме.

В настоящее время все более широкое распространение получают цифровые сети построенные по кольцевому принципу, где передача информации происходит в одном направлении это позволяет сократить затраты на прокладку магистральных кабелей и предоставляет возможность наращивания сетей, а также объединение нескольких низкоскоростных потоков в один высокоскоростной. Примером действующей в настоящее время кольцевой сети построенной по принципу Синхронной Цифровой Иерархии может служить сеть компании «МТУ-Информ», более подробно особенности функционирования этой сети рассмотрены в главе 1.

Учитывая все вышеперечисленное, видится актуальной разработка отечественной системы коммутации, не уступающей своим зарубежным аналогам по характеристикам, и в том числе разработка коммутационной БИС, которая послужит основой интегральной цифровой сети связи.

Мне в данном дипломном проекте предложено спроектировать коммутационную БИС, работающую в стандартной системе связи на основе импульсно кодовой модуляции формата ИКМ– 30/32.

Рассмотрим назначение данной БИС в системе передачи цифровой информации: проектируемая БИС, представляет собой блок временной коммутации разноименных временных каналов входящих и исходящих соединительных цифровых линий передачи. Кристалл предназначен для коммутации 255 каналов входящих абонентов с таким же количеством исходящих. Существующий формально еще один канал - нулевой - используется для синхронизации. Передача ведется в симплексном режиме, то есть только в одном направлении. Кристалл принимает информацию по восьми

параллельным входным групповым трактам (групповым входам) и выдает ее синхронно по восьми групповым выходам.

Кроме собственно коммутации, БИС предназначена для выполнения ряда других операций, задаваемых внешним или внутренним управляющим устройством. К числу таких операций относятся поиск и подсчет свободных каналов, соединение, разъединение и ряд других. Информация от внешнего управляющего устройства передается БИС в виде команды определенного формата. О результатах выполнения команды кристалл также передает информацию внешнему управляющему устройству.

Внутреннее управляющее устройство непосредственно интегрировано с БИС на одном кристалле и выполняет ряд специфичных для данного устройства функций, в данном дипломном проекте строение внутреннего управляющего устройства не рассматривается.

Рассмотрим также принцип коммутации разноименных временных каналов, он сводится к перестановке импульсов из одной временнойпозиции в другую (или в общем случае сдвигу). Технически эта перестановка осуществляется с помощью записи последовательности битов в оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) подряд, а в следующем цикле считывании ее в порядке соответствующем требуемой коммутации. Запись информации производится последовательно (есть адреса, по которым производится запись, генерируются счетчиком тактовых импульсов), а чтение –выборочно (то есть в соответствии с адресами, считываемыми из управляющего запоминающего устройства (УЗУ)).

Однонаправленное соединение по кольцу

Рис. 1.1.б. Кольцевая структура

АТС

Абонент1

Абонент2

Дуплексное соединение по любому маршруту

Коммутатор цифровых каналов системы передачи

Т

R

ПАТЕНТНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ

РАЗРАБОТКА ФУНКЦИОНАЛЬНО-ЛОГИЧЕСКОЙ СХЕМЫ БЛОКОВ ПРОЕКТИРУЕМОГОУСТРОЙСТВА

ОПОЗНОВАТЕЛЬ

ЗАПОМИНАЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО КОММУТАЦИИ

ЗАПОМИНАЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО КОММУТАЦИИ

ЗАПОМИНАЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО КОММУТАЦИИ

ОЗУ

Dст

А1 А2 А3 А4 А5

ДDстр

А1

Сч2

Q1

Т

M

А

От ЗУА

Т

Р8

ОЗУ

РАЗРАБОТКА СТРУКТУРНОЙ СХЕМЫ УСТРОЙСТВА

БЛОК

БЛОК

Рис. 3.3 Первичный вариант структурной схемы.

ВЫБОР СХЕМО-ТЕХНОЛОГИИ ПРОЕКТИРУЕМОЙ БИС

Рассмотрим наиболее распространенные схемотехнологии применяемые в интегральных схемах:

Р ис. 5.6. Схема ИЛИ-НЕ.

РАЗРАБОТКА ПРИНЦИПИАЛЬНЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СХЕМ БАЗОВЫХ ЯЧЕЕК ПРОЕКТИРУЕМОЙ ЗАКАЗНОЙ БИС

Рис. 6.1. Таблица соответствия элементов.

РАЗРАБОТКА ПРИНЦИПИАЛЬНОЙ СХЕМЫ ПРОЕКТИРУЕМОЙ БИС

КОНСТРУКТИВНЫЕ ОСОБЕННОСТИ ПРОЕКТИРУЕМОГО УСТРОЙСТВА

Выводы

Назначение

Номер

Наименование слоя

Наименование элемента топологии

МЕРОПРИЯТИЯ ПО ОХРАНЕ ТРУДА ПРИ РАБОТЕ С ЭВМ ПРИ РАЗРАБОТКЕ ТОПОЛОГИИ БАЗОВЫХ ЯЧЕЕК ЭЛЕМЕНТОВ ПРОЕКТИРУЕМОЙ БИС

ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ РАЗРАБОТКИ БИС КОММУТАТОРА ЦИФРОВЫХ КАНАЛОВ СИСТЕМЫ ПЕРЕДАЧИ

10.3 ОБОСНОВАНИЕ ВЫБОРА ТЕХНОЛОГИИ ПОСТРОЕНИЯ БИС

Биполярная (И-НЕ)

КМДП

ДИПЛОМНЫЙ ПРОЕКТ

Коммутатор цифровых каналов системы передачи

Р ЕЦ Е Н З И Я

ОТЗЫВ РУКОВОДИТЕЛЯ

ПРИМЕЧАНИЕ

Литература

ОЗУ

ОЗУ

Dст

А1 А2 А3 А4 А5

Dстр

А1

Сч2

Q1

Т

M

А

Т

ANSI

ATM

CDMA

АО

АТС

БИС

ИКМ

ОЗУ

УАТС

УЗУ

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ 1

ГЛАВА 9. ТЕХНИКО– ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ РАЗРАБОТКИ БИС КОММУТАТОРА ЦИФРОВЫХ КАНАЛОВ СИСТЕМЫ ПЕРЕДАЧИ 86

Периферийное

Периферийное

139 Мбит/с

Периферийное

Периферийное

D_ст

ДD_стр

Р

ис. 5.6. Схема ИЛИ-НЕ.

D_ст

D_стр

D_ст

D_стр