устройство конфиденциальной связи

Формула изобретения

Устройство конфиденциальной связи, содержащее в тракте передачи информации анализатор речепреобразующего устройства (РПУ), блок контроля речевой активности, генератор псевдослучайной последовательности (ГПСП), накопитель, блок наложения шифра, блок контроля качества наложения шифра, блок асинхронного преобразования, буфер, мультиплексор, линейный блок, а в тракте приема информации - линейный блок, демультиплексор, буфер, блок синхронного преобразования, блок восстановления синхронизации ГПСП и РПУ, ГПСП, накопитель, блок снятия шифра, генератор пауз речевой активности, коммутатор, синтезатор РПУ, соответственно, а также блок формирования тактовых последовательностей (ТП), отличающееся тем, что в тракте приема введены блок преобразования формата, сдвиговый регистр и блок линейного предсказания, при этом в тракте передачи информации вход анализатора РПУ является входом речевого сигнала (РС) от микрофона, выход анализатора РПУ подключен к первым входам блоков контроля речевой активности и контроля качества наложения шифра, первый выход блока контроля речевой активности подключен к первому входу блока наложения шифра, а второй выход - к первым входам ГПСП и блока асинхронного преобразования, выход ГПСП соединен с первым входом накопителя, выход которого подключен ко второму входу блока наложения шифра, выход которого соединен со вторым входом блока асинхронного преобразования, выход которого подключен к первому входу буфера и ко второму входу блока контроля качества наложения шифра, выход которого подключен к третьим входам блоков наложения шифра и асинхронного преобразования, выход буфера соединен с первым входом мультиплексора, выход которого подключен к первому входу линейного блока, выход которого соединен с каналом связи, а в тракте приема информации вход линейного блока является входом сигнала из канала связи, выход линейного блока соединен с первым входом демультиплексора, выход которого соединен с первым входом буфера, первый выход которого подключен к первому входу блока синхронного преобразования, второй выход - к первому входу ГПСП и четвертому входу коммутатора, третий выход буфера подключен к третьему входу коммутатора, первый выход блока синхронного преобразования соединен с первым входом блока снятия шифра, второй выход - с первым входом блока восстановления синхронизации ГПСП и РПУ, первый выход которого подключен ко второму входу блока синхронного преобразования, второй выход - ко второму входу ГПСП, выход которого подключен к первому входу накопителя, выход которого соединен со вторым входом блока снятия шифра, выход которого подключен к пятому входу коммутатора, второй вход которого соединен с выходом генератора пауз речевой активности, а выход - с первым входом блока преобразования формата и вторым входом блока линейного предсказания, выход блока преобразования формата соединен с первым входом сдвигового регистра, первый выход которого подключен к первому входу синтезатора РПУ, выход которого подключен к телефонному аппарату, второй выход сдвигового регистра подключен к первому входу блока линейного предсказания, выход которого соединен с первым входом коммутатора, а блок формирования ТП первым выходом подключен к первому входу анализатора РПУ в тракте передачи и ко вторым входам синтезатора РПУ, сдвигового регистра и блока преобразования формата в тракте приема, второй выход блока формирования ТП соединен со вторыми входами буфера, мультиплексора и линейного блока в тракте передачи, а также со вторыми входами линейного блока, демультиплексора и буфера в тракте приема, третий выход блока формирования ТП в тракте передачи подключен ко вторым входам ГПСП, накопителя и блока контроля речевой активности, к третьим входам блока контроля качества наложения шифра, буфера, мультиплексора и линейного блока, а также к четвертым входам блоков наложения шифра и асинхронного преобразования, а в тракте приема информации - к третьим входам блока линейного предсказания, блока преобразования формата, блока снятия шифра, блока синхронного преобразования, буфера, демультиплексора и линейного блока, к первому входу генератора пауз речевой активности, к четвертому входу ГПСП, к шестому входу коммутатора, а также ко второму входу накопителя, четвертый выход блока формирования ТП соединен с третьими входами ГПСП передающего и приемного трактов, пятый выход блока формирования ТП в тракте приема подключен ко второму входу блока восстановления синхронизации ГПСП и РПУ.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области систем связи, а именно оконечным устройствам конфиденциальной телефонной связи сетей с асинхронным методом передачи (Asynchronous Transfer Mode - АТМ), и предназначено для использования в системах конфиденциальной телефонной связи государственных, корпоративных и финансовых структур.

Наиболее близким устройством того же назначения к заявленному изобретению по совокупности признаков является устройство конфиденциальной связи [1] , включающее в тракте передачи информации анализатор речепреобразующего устройства (анализатор РПУ), блок контроля речевой активности, генератор псевдослучайной последовательности (ГПСП), накопитель, блок наложения шифра, блок контроля качества наложения шифра, блок асинхронного преобразования, буфер, мультиплексор, линейный блок, а в приемном тракте линейный блок, демультиплексор, буфер, блок синхронного преобразования, блок восстановления синхронизации ГПСП и РПУ (блок восстановления синхронных кадров РПУ [1]), ГПСП, накопитель, блок снятия шифра, генератор пауз речевой активности, коммутатор, синтезатор РПУ, а также блок формирования тактовых последовательностей (ТП) (блок формирования частот [1]) (см. патент РФ 2117401 от 01.04.97 г.), которое принято за прототип.

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного устройства конфиденциальной связи [1], принятого за прототип, относится то, что известное АТМ-устройство не обеспечивает требуемого качества конфиденциальной телефонной связи при функционировании в условиях ограниченной пропускной способности сети и на каналах связи невысокого качества. Качество конфиденциальной телефонной связи в сетях с асинхронным методом передачи определяется достоверностью (числом потерянных ячеек относительно общего числа переданных ячеек), а также задержками, возникающими при осуществлении сборки-разборки сообщений на ячейки и при передаче ячеек в сети [2]. При этом, чем больше степень сжатия речи (меньше скорость преобразования речи), тем более жесткие требования предъявляются к потерям и задержкам ячеек при их передаче в сети. Причины снижения качества конфиденциальной телефонной связи заключаются в следующем.

Ограниченная пропускная способность сети делает вероятными перегрузки коммутационного оборудования и, как следствие, приводит к снижению качества конфиденциальной телефонной связи - возрастанию среднего (дисперсии среднего) времени доставки ячеек в сети и увеличению их потерь. При этом потери ячеек обусловлены действием механизмов упреждающего сброса ячеек, реализуемого при управлении перегрузками в АТМ-сетях [2]. Сброшенные ячейки повторной передаче не подлежат, так как их повторная передача приводит к еще большему увеличению среднего (дисперсии среднего) времени доставки ячеек в сети.

Наличие каналов связи невысокого качества делает вероятным искажение служебной и информационной части передаваемых ячеек АТМ. В коммутационном и оконечном оборудовании при передаче ячеек осуществляется их обработка, направленная на повышение достоверности связи и предотвращение размножения ошибок. В соответствии с выполнением данных процедур, в случае невозможности исправления ошибок в заголовках, искаженные АТМ-ячейки сбрасываются и дальнейшей повторной передаче не подлежат.

Для устранения причин снижения качества конфиденциальной телефонной связи в известном устройстве [1] применяются следующие механизмы.

Во-первых, на приемной стороне вводится выравнивающая задержка - t_B3, которая предназначена для компенсации дисперсии времени доставки ячеек в сети и обеспечения синхронного режима функционирования оконечных устройств конфиденциальной связи при работе через асинхронную сеть. В результате, все принятые ячейки дополнительно задерживаются на время t_B3, которое определяется на этапе установления соединения с учетом реальной загруженности выбранного маршрута.

Во-вторых, согласно протоколу функционирования известного устройства [1] , восстановление потерянных при передаче в сети ячеек не применяется, а отсутствующие ячейки заполняются "белым шумом" с помощью генератора пауз речевой активности.

Вместе с тем, устранение причин снижения качества телефонной связи из-за потерь ячеек в сети возможно без применения метода повторной передачи, используемого в сетях передачи данных. Известно [3, 4], что речевой сигнал (PC) обладает большой избыточностью и в его структуре можно выделить период локальной стационарности - t_PC, на котором параметры PC являются медленноменяющимися и их изменением можно пренебречь. Длительность периода локальной стационарности по разным оценкам составляет величину 25-100 мс [3, 4], что позволяет с минимальными искажениями восстанавливать ячейки, потерянные при передаче в сети, на основе применения, например, метода линейного предсказания [5, 6]. Однако восстановление ячеек должно быть согласовано с применяемым в [1] методом пакетного шифрования. Кроме того, наличие выравнивающей задержки t_B3 на приемной стороне предоставляет тот временной ресурс, который необходим для реализации процедур восстановления (предсказания) ячеек, потерянных при передаче в сети.

Сущность изобретения. Известное устройство конфиденциальной связи [1] не обеспечивает требуемого качества телефонной связи по критерию разборчивости при функционировании в сетях с асинхронным методом передачи при ограниченной пропускной способности сети и на каналах связи невысокого качества. Снижение качества телефонной связи происходит из-за потерь ячеек в АТМ-сети, возникающих при необратимых искажениях заголовков или перегрузках коммутаторов. Вместе с тем, PC обладает избыточностью, что допускает его восстановление с минимальными искажениями на периоде локальной стационарности.

Технический результат заявляемого изобретения - повышение качества телефонной связи в сетях с асинхронным методом передачи при ограниченной пропускной способности сети, использовании каналов связи невысокого качества и обеспечении конфиденциальности от абонента до абонента.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в известном устройстве конфиденциальной связи [1], включающем в тракте передачи информации анализатор РПУ, блок контроля речевой активности, ГПСП, накопитель, блок наложения шифра, блок контроля качества наложения шифра, блок асинхронного преобразования, буфер, мультиплексор, линейный блок, а в тракте приема информации - линейный блок, демультиплексор, буфер, блок синхронного преобразования, блок восстановления синхронизации ГПСП и РПУ, ГПСП, накопитель, блок снятия шифра, генератор пауз речевой активности, коммутатор, синтезатор РПУ, соответственно, а также блок формирования ТП, особенность заключается в том, что в тракте приема введены блок преобразования формата, сдвиговый регистр и блок линейного предсказания, при этом в тракте передачи информации вход анализатора РПУ является входом PC от микрофона, выход анализатора РПУ подключен к первым входам блоков контроля речевой активности и контроля качества наложения шифра, первый выход блока контроля речевой активности подключен к первому входу блока наложения шифра, а второй выход - к первым входам ГПСП и блока асинхронного преобразования, выход ГПСП соединен с первым входом накопителя, выход которого подключен ко второму входу блока наложения шифра, выход которого соединен со вторым входом блока асинхронного преобразования, выход которого подключен к первому входу буфера и ко второму входу блока контроля качества наложения шифра, выход которого подключен к третьим входам блоков наложения шифра и асинхронного преобразования, выход буфера соединен с первым входом мультиплексора, выход которого подключен к первому входу линейного блока, выход которого соединен с каналом связи, а в тракте приема информации вход линейного блока является входом сигнала из канала связи, выход линейного блока соединен с первым входом демультиплексора, выход которого соединен с первым входом буфера, первый выход которого подключен к первому входу блока синхронного преобразования, второй выход - к первому входу ГПСП и четвертому входу коммутатора, третий выход буфера подключен к третьему входу коммутатора, первый выход блока синхронного преобразования соединен с первым входом блока снятия шифра, второй выход - с первым входом блока восстановления синхронизации ГПСП и РПУ, первый выход которого подключен ко второму входу блока синхронного преобразования, второй выход - ко второму входу ГПСП, выход которого подключен к первому входу накопителя, выход которого соединен со вторым входом блока снятия шифра, выход которого подключен к пятому входу коммутатора, второй вход которого соединен с выходом генератора пауз речевой активности, а выход - с первым входом блока преобразования формата и вторым входом блока линейного предсказания, выход блока преобразования формата соединен с первым входом сдвигового регистра, первый выход которого подключен к первому входу синтезатора РПУ, выход которого подключен к телефонному аппарату, второй выход сдвигового регистра подключен к первому входу блока линейного предсказания, выход которого соединен с первым входом коммутатора, а блок формирования ТП первым выходом ТП {f_РПУ} подключен к первому входу анализатора РПУ в тракте передачи и ко вторым входам синтезатора РПУ, сдвигового регистра и блока преобразования формата в тракте приема, второй выход блока формирования ТП {f₂} соединен со вторыми входами буфера, мультиплексора и линейного блока в тракте передачи, а также со вторыми входами линейного блока, демультиплексора и буфера в тракте приема, третий выход блока формирования ТП f_c в тракте передачи подключен ко вторым входам ГПСП, накопителя и блока контроля речевой активности, к третьим входам блока контроля качества наложения шифра, буфера, мультиплексора и линейного блока, а также к четвертым входам блоков наложения шифра и асинхронного преобразования, а в тракте приема информации - к третьим входам блока линейного предсказания, блока преобразования формата, блока снятия шифра, блока синхронного преобразования, буфера, демультиплексора и линейного блока, к первому входу генератора пауз речевой активности, к четвертому входу ГПСП, к шестому входу коммутатора, а также ко второму входу накопителя, четвертый выход блока формирования ТП f₁ соединен с третьими входами ГПСП передающего и приемного трактов, пятый выход блока формирования ТП f₃ в тракте приема подключен ко второму входу блока восстановления синхронизации ГПСП и РПУ.

При исследовании отличительных признаков описываемого устройства конфиденциальной связи не выявлено каких-либо аналогичных известных решений, касающихся осуществления конфиденциальной телефонной связи в сетях АТМ, позволяющих повысить качество восстановления речи по критерию разборчивости при ограниченной пропускной способности сети и на каналах связи невысокого качества с реализацией пакетного шифрования телефонного трафика от абонента до абонента.

Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации, и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявленного изобретения, позволил установить, что заявитель не обнаружил аналог, характеризующийся признаками, тождественными (идентичными) всем существенным признакам заявленного изобретения. Определение из перечня выявленных аналогов прототипа, как наиболее близкого по совокупности существенных признаков аналога, позволил выявить совокупность существенных по отношению к усматриваемому заявителем техническому результату отличительных признаков в заявленном устройстве, изложенных в формуле изобретения. Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию "новизна".

Для проверки соответствия заявленного изобретения условию "изобретательский уровень" заявитель провел дополнительный поиск известных решений, чтобы выявить признаки, совпадающие с отличительными от прототипа признаками заявленного устройства. Результаты поиска показали, что изобретение не вытекает из известного уровня техники, так как из уровня техники, определенного заявителем, не выявлено влияние предусматриваемых существенными признаками заявляемого изобретения преобразований на достижение технического результата. Кроме того, описываемое изобретение не основано на изменении количественных признаков, представлении таких признаков во взаимосвязи либо изменения ее вида. Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию "изобретательский уровень".

На чертеже приведена блок-схема устройства конфиденциальной связи.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения с получением вышеуказанного технического результата, заключаются в следующем. Устройство конфиденциальной связи включает тракты передачи 1 и приема 2 информации, анализатор РПУ 3, блок контроля речевой активности 4, ГПСП 5 (функционирующий на основе ГОСТ 28147-89), накопитель 6 на сорок восемь байт информации, блок наложения шифра 7, блок контроля качества наложения шифра 8, блок асинхронного преобразования 9, буфер 10, мультиплексор 11 и линейный блок 12 в тракте передачи 1, блок формирования ТП 13 (общий для трактов передачи 1 и приема 2 информации), а также линейный блок 14, демультиплексор 15, буфер 16, блок восстановления синхронизации ГПСП и РПУ 17, блок синхронного преобразования 18, ГПСП 19 (функционирующий на основе ГОСТ 28147-89), накопитель 20 на сорок восемь байт информации, блок снятия шифра 21, генератор пауз речевой активности 22, коммутатор 23, блок линейного предсказания 24, блок преобразования формата 25, сдвиговый регистр 26, синтезатор РПУ 27 в тракте приема 2.

Устройство конфиденциальной связи работает следующим образом. Для передачи речевого трафика в сети АТМ используется несколько механизмов адаптации (АТМ Adaptation Layer - AAL). Заявленное изобретение ориентировано на передачу от абонента до абонента конфиденциального телефонного трафика с изменяющейся скоростью (Variable Bit Rate - VBR) и подавлением пауз. Для реализации данного класса сервиса в заявленном изобретении реализован механизм адаптации AAL-0 [2, 7], который использует структуру уровня адаптации AAL-1. Благодаря этому, реализация механизмов, необходимых для передачи телефонного трафика с переменной скоростью, осуществляется при меньших объемах передаваемой служебной информации по сравнению с механизмами адаптации AAL-2. При этом для подавления пауз речи используется идентификатор типа полезной нагрузки (Payload Type Identifier - PTI) заголовка ячейки АТМ. При РТI=0 передаваемые ячейки содержат активные фрагменты речи. Изменение значения РТI=1 на приемной стороне идентифицируется как окончание активного фрагмента речи и сигнализирует о начале паузы.

В соответствии с общими принципами функционирования в тракте передачи 1 анализатор РПУ 3 осуществляет преобразование аналогового PC в цифровую форму на основе одного из известных методов (импульсно-кодовой модуляции, адаптивной импульсной кодовой модуляции или с использованием вокодера). Цифровой сигнал в последовательном виде на скорости речепреобразования v_РПУ (кбит/с) поступает в блок контроля речевой активности 4, в котором осуществляется анализ структуры цифрового сигнала и его преобразование в параллельный формат. При определении паузы речи (на периоде анализа, задаваемом размером протокольного блока данных уровня адаптации АТМ - сорок семь байт [2]) формируется сигнал "НЕТ ПЕРЕДАЧИ", который управляет работой ГПСП 5 и блока асинхронного преобразования 9, а также изменяет значение идентификатора РТI= 0 на PTI-1 в заголовке ячейки. В результате ячейки, содержащие паузы речевой активности, не шифруются и не передаются, что уменьшает результирующую нагрузку на сеть.

ГПСП 5 (ГОСТ 28147-89), согласно требований [8], должен функционировать в режиме гаммирования для обеспечения доставки речевого трафика с минимальной задержкой и без размножения ошибок. При этом, для обеспечения высокой криптографической стойкости шифрования по методу гаммирования, на этапе установления соединения формируется начальное заполнение шифратора 5 с выполнением требований по стохастичности, равномерности, некоррелируемости. Накопитель 6 накапливает двоичную псевдослучайную последовательность, формируемую ГПСП 5, и поддерживает реализацию функции пакетного шифрования речевого трафика. Емкость накопителя 6 составляет сорок восемь байт, что обусловлено алгоритмом работы ГПСП 5.

Цифровой PC с выхода блока контроля речевой активности 4 в параллельном формате поступает на первый вход блока наложения шифра 7, представляющий собой сорокасемибайтный сумматор по модулю два, на второй вход которого в параллельном формате подается двоичная псевдослучайная последовательность с накопителя 6. При шифровании каждого протокольного блока данных один байт псевдослучайной последовательности не используется и синхронно отбрасывается на передающей 1 и приемной 2 сторонах. Таким образом, на выходе блока наложения шифра 7 получается зашифрованный протокольный блок данных, содержание которого будет известно только держателям ключевой информации.

С выхода блока наложения шифра 7 протокольный блок данных в параллельном формате поступает на блок асинхронного преобразования 9, который обеспечивает формирование для активных фрагментов речи информационной (сорок восемь байт) и служебной части (заголовок - пять байт) ячейки АТМ [2]. При этом сначала формируется сервисный блок данных путем добавления к зашифрованному протокольному блоку данных (сорок семь байт для AAL-0) одного байта заголовка, состоящего из номера последовательности (Sequence Number - SN) и защиты поля номера последовательности (Sequence Number Protection - SNP). Параллельно формируется пятибайтный заголовок ячейки (служебная часть), определяемый стандартом АТМ для интерфейса "пользователь-сеть" [2], в котором идентификатору полезной нагрузки присваивается нулевое значение РТI=0.

Кроме того, PC с выхода анализатора РПУ 3 поступает на первый вход блока контроля качества наложения шифра 8, на второй вход которого поступает сигнал с выхода блока асинхронного преобразования 9. Контроль осуществляется методом дублирования работы основного тракта - блока контроля речевой активности 4, ГПСП 5, накопителя 6, блоков наложения шифра 7 и асинхронного преобразования 9 с последующим сравнением выдаваемой основным и контрольным трактом информации. Блок контроля качества наложения шифра 8 предотвращает выдачу в канал связи информации (сигнал "БЛ1", см. чертеж) при неисправности блока контроля речевой активности 4, ГПСП 5, накопителя 6, блоков наложения шифра 7 или блока асинхронного преобразования 9.

Сформированные в блоке асинхронного преобразования 9 ячейки, содержащие только активные фрагменты речи, записываются в буфер 10, который выполняет функции согласования скорости обработки в РПУ 3 и скорости передачи в линии доступа. С выхода буфера 10 ячейки с помощью мультиплексора 11 передаются в линию доступа. Кроме того, мультиплексор 11 выполняет параллельно-последовательное преобразование формата ячеек. Линейный блок 12 предназначен для согласования электрических характеристик оконечного устройства конфиденциальной связи и линии доступа, а также для обеспечения механических параметров стыка. При отсутствии ячеек для передачи, с целью поддержания синхронизма между линейными блоками передачи и приема, согласно протоколу АТМ, линейный блок осуществляет вставку в выходной сигнал пустых ячеек. С целью предотвращения потерь ячеек АТМ в сети, их заголовок кодируется помехоустойчивым кодом.

В приемном тракте 2 линейный блок 14 выполняет функции, аналогичные тем, которые выполняются линейным блоком 12 в тракте передачи 1, включая исправление ошибок в заголовках ячеек. В случае невозможности исправления ошибок, принятая ячейка дальнейшей обработке не подлежит. С линейного блока 14 принимаемые ячейки АТМ в последовательном формате поступают на демультиплексор 15. Демультиплексор 15 осуществляет параллельно-последовательное преобразование формата ячеек и направляет их в буфер 16. Буфер 16 обеспечивает промежуточное хранение ячеек для согласования скорости передачи в линии доступа и скорости работы синтезатора РПУ 27. Если в момент поступления сигнала синхронизации Ус буфер 16 пуст, то им формируется сигнал "НЕТ ПРИЕМА". Отсутствие ячеек на приемной стороне может быть вызвано как потерей служебной ячейки с заголовком РТI=1 так и ячейки, содержащей полезную информацию с заголовком РТI= 0. При приеме ячейки с РТI=1 буфер 16 формирует сигнал "ПАУЗА".

Блок синхронного преобразования 18 осуществляет функцию обработки заголовков сервисных блоков данных уровня адаптации АТМ. При этом определяется номер принимаемого протокольного блока данных, включая исправление (коррекцию) ошибок в нем. В случае невозможности исправления ошибок в заголовке сервисного блока данных, принятый протокольный блок данных дальнейшей обработке не подлежит.

Блок восстановления синхронизации ГПСП и РПУ 17 анализирует последовательность принимаемых номеров сервисных блоков данных (сигнал "НП", см. чертеж). При нарушении этой последовательности осуществляется блокировка (сигнал "БЛ2", см. чертеж) выдачи принятых данных в блок снятия шифра 21 длительностью, зависящей от расхождения ожидаемого номера и номера реально принятого протокольного блока данных. Одновременно на ГПСП 19 подается сигнал управления холостым прогоном (сигнал "УПР1", см. чертеж), который также кратен числу потерянных протокольных блоков данных. Для минимизации времени задержки восстановления PC, холостой прогон (сброс) псевдослучайной последовательности в ГПСП 19, для потерянных при передаче в сети ячеек, осуществляется на ТП f₃: f₃>>f₁.

Пакетное дешифрование осуществляется с помощью ГПСП 19 (ГОСТ 28147-89), накопителя 20 емкостью сорок восемь байт и блока снятия шифра 21 по алгоритму, аналогичному для ГПСП 5, накопителя 6 и блока наложения шифра 7 передающего тракта 1. Синхронизация наложения-снятия шифра в передающем 1 и приемном 2 трактах обеспечивается с помощью сигналов: "НЕТ ПРЕДАЧИ", "НЕТ ПРИЕМА", "ПАУЗА", "УПР1" и "БЛ2" вне зависимости от потери отдельных ячеек при транспортировке в сети.

Коммутатор 23 осуществляет подключение к блоку преобразования формата 25 информационных сигналов блока снятия шифра 21, генератора пауз речевой активности 22 или блока линейного предсказания 24 в зависимости от состояния управляющих сигналов (см. таблицу).

При этом предсказание ячеек, потерянных при передаче в сети, осуществляется блоком линейного предсказания 24 только на периоде локальной стационарности PC - t_PC. Если потери ячеек по длительности _пот превышают длительность периода локальной стационарности PC - t_PC, то коммутатор 23 автоматически устанавливает соединение блок преобразования формата 25 - генератор пауз речевой активности 22 (таблица).

Генератор пауз речевой активности 22 осуществляет формирование цифрового сигнала "белого шума" для заполнения пауз речевой активности или информационной части ячеек, потерянных при передаче в сети, при невозможности их восстановления (_пот>t_PC).

Блок преобразования формата 25 осуществляет параллельно-последовательное преобразование формата сигналов, поступающих от коммутатора 23.

Сдвиговый регистр 26 предназначен для обеспечения качества телефонной связи. Первые n разрядов последовательного сдвигового регистра реализуют выравнивающую задержку t_B3 с целью компенсации дисперсии времени доставки ячеек в сети. Общее число разрядов сдвигового регистра 26 - m зависит от скорости речепреобразования и соответствует периоду стационарности PC - t_PC. При этом параметры t_PC, m, _я (длительность ячейки), v_РПУ (скорость речепреобразования) связаны соотношением:

m = v_РПУ(t_PC-_Я).

С первого выхода сдвигового регистра 26 (n-й разряд) полученный PC в последовательном виде, с заполненными паузами и восстановленными ячейками синхронно подается на синтезатор РПУ 27, где осуществляется его преобразование в аналоговую форму на основе одного из принятых методов преобразования речи.

Введение сдвиговым регистром 26 выравнивающей задержки t_B3 для компенсации дисперсии времени доставки отдельных ячеек в сети [2, 7] предоставляет временной ресурс, который используется для восстановления ячеек АТМ, потерянных при передаче в сети. Восстановление таких ячеек в заявленном устройстве осуществляется с помощью метода линейного предсказания в блоке линейного предсказания 24. Метод линейного предсказания применим при наличии линейной корреляции между предшествующими и последующей выборками PC. Такая линейная корреляционная связь согласно [3, 4] существует на периоде стационарности PC - t_PC. Метод линейного предсказания реализуется в блоке линейного предсказания 24 на основе использования существующих значений отсчетов PC, хранящихся в сдвиговом регистре 26, для предсказания значений последующих. При этом в качестве исходных данных для предсказания используется информация из принятых ранее протокольных блоков данных - m разрядов сдвигового регистра 26, а также текущая информация, считываемая с выхода коммутатора 23. Линейное предсказание протокольных блоков данных осуществляется синхронно, в соответствии с ТП f_c.

Внутренняя работа устройства конфиденциальной связи осуществляется в синхронном режиме, задаваемом блоком формирования ТП 13.

Ансамбль ТП {f_РПУ} обеспечивает работу анализатора 3 тракта передачи 1, сдвигового регистра 26, синтезатора РПУ 27, а также выхода блока преобразования формата 25 тракта приема 2 со скоростью речепреобразования v_РПУ. Кроме того, эта ТП подается на блок сравнения 23 тракта приема 2 для определения периода стационарности PC при данной скорости речепреобразования v_РПУ. Ансамбль ТП { f₂} обеспечивает обработку, передачу и прием цифровой информации со скоростью, принятой для интерфейса линии доступа: v_ЛД>v_РПУ.

ТП f₁ и f₃ обеспечивают работу ГПСП 5 и 19 трактов передачи 1 и приема 2 соответственно со скоростью работы РПУ v_РПУ при минимизации задержки на обработку речевых ячеек. Данные ТП связаны соотношением:



где v₀ - максимальная скорость работы ГПСП 5 и 19 трактов передачи 1 и приема 2 соответственно (ГОСТ 28147-89), которая в настоящее время достигает 1,5 Мбит/с.

ТП f_c= v_РПУ/376 осуществляет синхронизацию всех процессов обработки в устройстве конфиденциальной связи (см. чертеж), при этом число 376 определяет размер протокольного блока данных (сорок семь байт для AAL-0), выраженный в битах.

Таким образом, вышеизложенные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявленного устройства конфиденциальной связи следующей совокупности условий:

- устройство, воплощающее заявленное изобретение, при его осуществлении, предназначено для использования в АТМ-ориентированных системах конфиденциальной телефонной связи государственных, корпоративных и финансовых структур при функционировании в условиях ограниченной пропускной способности сети и на каналах связи невысокого качества;

- для данного устройства, в том виде, как оно охарактеризовано в формуле изобретения, подтверждена возможность его осуществления с помощью известных средств и методов.

Преимущество заявленного изобретения состоит в том, что его реализация обеспечивает повышение качества восстановленной речи по критерию разборчивости в АТМ-ориентированных системах конфиденциальной телефонной связи государственных, корпоративных и финансовых структур при функционировании в условиях ограниченной пропускной способности сети и на каналах связи невысокого качества и достижение, тем самым, предусматриваемого технического результата, что, в совокупности, определяет промышленную применимость заявленного изобретения.

Источники информации

1. Патент РФ 2117401 от 01.04.1997 г.

2. Кульгин М. Технологии корпоративных сетей. Энциклопедия. -СПб.: Питер, 1999, - 704 с.

3. Сапожков М.А., Михайлов В.Г. Вокодерная связь. - М.: Радио и связь, 1983, 247 с.

4. Вемян Г.В. Передача речи по сетям электросвязи. - М.: Радио и связь, 1985, 271 с.

5. Бронштейн И.Н. Семендяев К.А. Справочник по математике для инженеров и учащихся ВТУЗов. - М.: Наука, 1986, 544 с.

6. Бахвалов Н.С. Численные методы. - М.: Наука, T.1, 2.1973, 631 с.

7. Бессарабский А.Ю. Передача голоса по сетям АТМ (часть I). // Сети и системы связи, 1998, 1, с. 94-98.

8. МККТТ: Рекомендации I.150, I.321, I.361 - I.363. - Женева, 1990.