BÀI GIẢNG CHUYỂN MẠCH VÀ BÁO HIỆU PHẦN CHUYỂN MẠCH

TRAO ĐỔI KHE THỜI GIAN NỘI TSI Trong kỹ thuật chuyển mạch kênh, sau khi tín hiệu thoại được mã hoá thành các từ mã nhị phân 8 bit, các kênh thông tin được xác lập trên các khe thời gian

ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI TP.HCM KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG

LỜI NÓI ĐẦU

 Hạ tầng mạng viễn thông không ngừng phát triển.

 Thành phần cốt lõi của mạng viễn thông là các

hệ thống chuyển mạch

 Hệ thống chuyển mạch đòi hỏi các mạng phải có khả năng cung cấp nhiều dịch vụ hơn nữa và việc vận hành cũng như bảo dưỡng trở nên dễ dàng hơn.

Hiểu rõ được các vấn đề cơ sở liên quan đến lĩnh vực chuyển mạch, chức năng cũng như tầm quan trọng của

kĩ thuật chuyển mạch.

CHUẨN ĐẦU RA

CHƯƠNG 2 CHUYỂN MẠCH KÊNH

2.1 Giới thiệu về chuyển mạch kênh

2.2 Cơ sở kỹ thuật chuyển mạch kênh

2.3 Kiến truc trường chuyển mạch kênh

2.4 Định tuyến chuyển mạch kênh

2.1 GIỚI THIỆU VỀ CHUYỂN MẠCH KÊNH

2.1.1 Khái niệm 2.1.2 Đặc điểm 2.1.3 Phương pháp 2.1.4 Phân loại

2.1.2 Đặc điểm

 Thực hiện sự trao đổi thông tin giữa 2 đối tượng

bằng kênh dẫn trên trục thời gian thực

 Đối tượng sử dụng làm chủ kênh dẫn trong suốt

quá trình trao đổi tin

 Yêu cầu độ chính xác cao

 Được áp dụng trong thông tin thoại

 Khi lưu lượng trong mạng chuyển mạch kênh quá

tải thì một số cuộc gọi có thể bị khoá

2.1 GIỚI THIỆU

Phương pháp

Chuyển mạch

không gian S Tổ hợp Chuyển mạchthời gian T

Chuyển mạch Chuyển mạch Chuyển mạch

2.1.3 Phương pháp

2.1 GIỚI THIỆU

Chuyển mạch

kênh

Chuyển mạch kênh phân chia theo thời gian Chuyển mạch ghép

Cơ kiểu

truyền động đóng mởCơ kiểu Rơle TDM FDM

2.1.4 Phân loại

2.1 GIỚI THIỆU

 Là loại chuyển mạch có các đầu ra và đầu vào phân chia

theo không gian

 Chuyển mạch được thực hiện bằng cách mở đóng các

cổng điện tử hay các điểm tiếp xúc

 Chuyển mạch này có các loại sau:

2.1.4 Phân loại

2.1 GIỚI THIỆU

2.1.4.1 Chuyển mạch kênh phân chia theo không gian

chuyển mạch cơ kiểu truyền động.

 Thực hiện chuyển mạch theo nguyên tắc vận hành cơ nó lựa chọn dây rỗi trong qua trình dẫn truyền và tiến hành các chức năng điều khiển ở mức nhất định

 Do đơn giản nên nó được sử dụng rộng rãi trong tổng đài đầu tiên

 Nhược: tốc độ chậm,tiếp xúc mau mòn

2.1 GIỚI THIỆU

2.1.4 Phân loại

2.1.4.1 Chuyển mạch kênh phân chia theo không gian

chuyển mạch cơ kiểu đóng mở

 Đơn giản thao tác cơ thành thao tác đóng mở

 Ưu: khả năng cung cấp điều khiển linh hoạt và được coi là chuyển mạch tiêu chuẩn

2.1 GIỚI THIỆU

2.1.4 Phân loại

2.1.4.1 Chuyển mạch kênh phân chia theo không gian

chuyển mạch rơle điện tử

 Có rơ le điện tử ở mỗi điểm cắt của chuyển mạch thanh chéo

 Điểm cắt có thể lựa chọn theo hướng của dòng điện trong

rơ le do đó thực hiện nhanh hơn kiểu đóng mở

2.1 GIỚI THIỆU

2.1.4 Phân loại

2.1.4.2 Chuyển mạch ghép

 Là loại chuyển mạch mà thông tin của các cuộc gọi được ghép với nhau trên cơ sở thời gian hay tần số trên đường truyền

2.1 GIỚI THIỆU

2.1.4 Phân loại

2.1.4.2 Chuyển mạch kênh

Chuyển mạch phân chia theo tần số FDM

 Tách các tín hiệu có các tần số cần thiết bằng cách sử dụng các bộ lọc có thể thay đổi

 Phát sinh các loại tần số khác nhau trong việc cung cấp ngắt các tần số này

2.1.4.2 Chuyển mạch kênh

Chuyển mạch phân chia theo thời gian TDM

 Thực hiện trên cở sở ghép kênh theo thời gian

 Chuyển mạch PAM đơn giản, không cần phải biến đổi A/D, nhưng chỉ thích hợp trong tổng đài nhỏ hay vừa, do tạp âm, xuyên âm lớn

 Chuyển mạch PCM có chất lượng truyền dẫn hầu như không phụ thuộc khoảng cách, tính mở và kinh tế cao trong mạng thông tin hiện đại

2.1 GIỚI THIỆU

2.1.4 Phân loại

2.2 CƠ SỞ KỸ THUẬT CHUYỂN MẠCH KÊNH

2.2.1 Kỹ thuật điều chế xung mã PCM

2.2.2 Cấu trúc khung PCM

2.2.3 Trao đổi khe thời gian nội TSI

2.2.1 KỸ THUẬT ĐIỀU CHẾ XUNG MÃ PCM

Kỹ thuật điều chế xung mã PCM ra đời năm 1969, các đặc tính kỹ thuật được mô tả trong khuyến nghị G.711 của ITU-

T năm 1988

Chuyển đổi tín hiệu tương tự thành tín hiệu số

2.2 CƠ SỞ KỸ THUẬT CHUYỂN MẠCH KÊNH

2.2.2 CẤU TRÚC KHUNG PCM

 CẤU TRÚC KHUNG PCM 242.2 CƠ SỞ KỸ THUẬT CHUYỂN MẠCH KÊNH

2.2.2 CẤU TRÚC KHUNG PCM

 CẤU TRÚC KHUNG PCM 24: được mã hoá theo luật

μ và có một số đặc tính cơ bản sau:

Tốc độ truyền 1,544 Kb/s; Một khung gồm 24 DS0 (64kb/s)

Độ dài khung là 125 μs có 193 bit được đánh số từ 1-193

Bit đầu tiên của mỗi khung được sử dụng để xếp khung, giám sát và cung cấp liên kết số liệu

2.2 CƠ SỞ KỸ THUẬT CHUYỂN MẠCH KÊNH

2.2.2 CẤU TRÚC KHUNG PCM

 CẤU TRÚC KHUNG PCM 24

Kỹ thuật mã hoá đường dây : AMI, B8ZS

Cấu trúc đa khung gồm hai khuôn dạng: DS4 nhóm 12 khung, và khung mở rộng EPS nhóm 24 khung

Bit báo hiệu F sử dụng để xếp đa khung, liên kết dữ liệu, kiểm tra và báo hiệu được chỉ định trong từng khung

2.2 CƠ SỞ KỸ THUẬT CHUYỂN MẠCH KÊNH

Kỹ thuật mã hoá đường dây : AMI, HDB3

Cấu trúc đa khung chứa 16 khung TS0 sử dụng để xếp khung và đồng bộ, TS16 sử dụng cho báo hiệu

2.2 CƠ SỞ KỸ THUẬT CHUYỂN MẠCH KÊNH

2.2.2 CẤU TRÚC KHUNG PCM

 CẤU TRÚC KHUNG PCM 302.2 CƠ SỞ KỸ THUẬT CHUYỂN MẠCH KÊNH

2.2.3 TRAO ĐỔI KHE THỜI GIAN NỘI TSI

 Trong kỹ thuật chuyển mạch kênh, sau khi tín hiệu thoại được mã hoá thành các từ mã nhị phân 8 bit, các kênh thông tin được xác lập trên các khe thời gian cách nhau 125μs và được truyền đi nhờ các hệ thống truyền dẫn và chuyển mạch

 Trên nguyên tắc sử dụng chung tài nguyên, các thông tin của người sử dụng được chuyển đi

2.2 CƠ SỞ KỸ THUẬT CHUYỂN MẠCH KÊNH

2.2.3 TRAO ĐỔI KHE THỜI GIAN NỘI TSI

 Trên các kênh được phân chia logic theo thời gian, sự

khác biệt của khe thời gian được ấn định

 Cho nguồn tin phía phát và nguồn tin phía thu là một yếu tố yêu cầu có sự chuyển đổi nội dung

 Thông tin từ khe thời gian này sang khe thời gian khác

trong cùng một khung, đó chính là quá trình trao đổi khe thời gian nội TSI

2.2 CƠ SỞ KỸ THUẬT CHUYỂN MẠCH KÊNH

2.2.3 TRAO ĐỔI KHE THỜI GIAN NỘI TSI

2.2 CƠ SỞ KỸ THUẬT CHUYỂN MẠCH KÊNH

2.3 KIẾN TRÚC TRƯỜNG CHUYỂN MẠCH KÊNH

2.3.1 Chuyển mạch thời gian T 2.3.2 Chuyển mạch không gian S 2.3.3 Chuyển mạch TS

2.3.4 Chuyển mạch TST 2.3.5 Chuyển mạch STS

2.3.1 Chuyển mạch thời gian T

 Trường chuyển mạch thời gian tín hiệu số thực hiện quá trình chuyển đổi nội dung thông tin từ một khe thời gian này sang khe thời gian khác, với mục đích gây trễ cho các tín hiệu.

 Quá trình gây trễ tín hiệu được thực hiện theo nguyên tắc trao đổi khe thời gian nội TSI.

2.3 KIẾN TRÚC TRƯỜNG CHUYỂN MẠCH KÊNH

Phương pháp thực hiện

PP dùng bộ trễ PP dùng bộ nhớ đệm

2.3.1 Chuyển mạch thời gian T

2.3 KIẾN TRÚC TRƯỜNG CHUYỂN MẠCH KÊNH

2.3.1 Chuyển mạch thời gian T

 PP dùng bộ trễ

 NGUYÊN TẮC: trên

đường truyền tín hiệu, ta

đặt các đơn vị trễ bằng 1

khe thời gian

2.3 KIẾN TRÚC TRƯỜNG CHUYỂN MẠCH KÊNH

2.3.1 Chuyển mạch thời gian T

 PP dùng bộ nhớ đệm

 Dựa trên cơ sở các mẫu tiếng nói được ghi vào các bộ nhớ đệm

BM và đọc ra ở những thời điểm mong muốn Địa chỉ của ô nhớ trong BM để ghi hoặc đọc được cung cấp bởi bộ nhớ điều khiển

2.3 KIẾN TRÚC TRƯỜNG CHUYỂN MẠCH KÊNH

2.3.1 Chuyển mạch thời gian T

 PP dùng bộ nhớ đệm

 Thông tin phân kênh thời gian được ghi lần lượt vào các

tế bào của BM Nếu b là số bit mã hoá mẫu tiếng nói, R

là số khe thời gian trong một tuyến thì B sẽ có R ô nhớ

và dung lượng bộ nhớ BM là b.R (bits)

 CM lưu các địa chỉ của BM để điều khiển việc đọc ghi,

vì BM có R địa chỉ, nên dung lượng của CM là R.logR (bits)

2.3 KIẾN TRÚC TRƯỜNG CHUYỂN MẠCH KÊNH

2.3.1 Chuyển mạch thời gian T

 Điều khiển tuần tự

 Điều khiển ngẫu nhiên

2.3 KIẾN TRÚC TRƯỜNG CHUYỂN MẠCH KÊNH

2.3.1 Chuyển mạch thời gian T

 PP dùng bộ nhớ đệm

oĐiều khiển tuần tự

 Điều khiển tuần tự việc đọc (hoặc ghi) vào các ô nhớ của bộ nhớ BM một cách liên tiếp

 Sử dụng bộ đếm khe thời gian với chu kỳ đếm R, bộ đếm này sẽ tuần tự tăng giá trị lên một sau khe thời gian của một khe thời gian

Điều khiển tuần tự

2.3 KIẾN TRÚC TRƯỜNG CHUYỂN MẠCH KÊNH

2.3.1 Chuyển mạch thời gian T

 PP dùng bộ nhớ đệm

oĐiều khiển ngẫu nhiên

 Điều khiển việc đọc (hoặc ghi) các ô nhớ của BM theo nhu cầu

 Sử dụng bộ nhớ điều khiển

CM, ô nhớ CM chứa địa chỉ đọc (hoặc ghi) của bộ nhớ BM

Điều khiển ngẫu nhiên

2.3 KIẾN TRÚC TRƯỜNG CHUYỂN MẠCH KÊNH

Bộ chọn SEL (Selector)

2.3.2 Chuyển mạch không gian S

Khối điều khiển khu vực LOC

Bộ nhớ điều khiển CMEM (Control MEMory)

Bộ đếm khe thời gian TS.C (Time Slot Counter)2.3 KIẾN TRÚC TRƯỜNG CHUYỂN MẠCH KÊNH

2.3.2 Chuyển mạch không gian S

 Khối bộ nhớ thoại SMEM:

 Là một thiết bị ghi nhớ truy xuất ngẫu nhiên RAM (Số lượng ngăn nhớ: n; dung lượng ngăn nhớ: 8 bit)

 Lưu toàn bộ thông tin trong một khung tín hiệu PCM

 Để đảm bảo tốc độ luồng thông tin qua trường chuyển mạch, tốc độ ghi đọc của CMEM phải lớn gấp 2 lần tốc

độ luồng trên tuyến PCM đầu vào hoặc đầu ra

2.3 KIẾN TRÚC TRƯỜNG CHUYỂN MẠCH KÊNH

2.3.2 Chuyển mạch không gian S

 Trường chuyển mạch không gian số S thực hiện quá trình chuyển nội dung thông tin từ các tuyến PCM đầu vào tới các tuyến PCM đầu ra mà không làm thay đổi vị

2.3 KIẾN TRÚC TRƯỜNG CHUYỂN MẠCH KÊNH

2.3.2 Chuyển mạch không gian S

2.3 KIẾN TRÚC TRƯỜNG CHUYỂN MẠCH KÊNH

2.3 KIẾN TRÚC TRƯỜNG CHUYỂN MẠCH KÊNH

2.3.2 Chuyển mạch không gian S

Khối điều khiển

2.3.2 Chuyển mạch không gian S

 Khối ma trận chuyển mạch:

 Được cấu trúc dưới dạng ma trận hai chiều gồm các cổng đầu vào và các cổng đầu ra, trên các cổng là các tuyến PCM có chu kỳ khung 125μs

 Các điểm nối trong ma trận là các phần tử logic không nhớ ( thông thường là các mạch AND)

 Một ma trận có (N) cổng đầu vào và (M) cổng đầu ra trở thành ma trận vuông khi N=M

2.3 KIẾN TRÚC TRƯỜNG CHUYỂN MẠCH KÊNH

2.3.2 Chuyển mạch không gian S

 Khối điều khiển khu vực LOC:

 Bộ nhớ điều khiển kết nối CMEM (Control MEMory) lưu trữ các thông tin điều khiển theo chương trình ghi sẵn cho ma trận chuyển mạch, nội dung thông tin trong CMEM sẽ thể hiện vị trí tương ứng của điểm kết nối cần chuyển mạch (Số ngăn nhớ: n, dung lượng ngăn nhớ: L= log2N)

 Bộ giải mã địa chỉ DEC (DECode) chuyển các tín hiệu điều khiển mã nhị phân thành các tín hiệu điều khiển cổng cho phần tử kết nối AND

2.3 KIẾN TRÚC TRƯỜNG CHUYỂN MẠCH KÊNH

2.3.2 Chuyển mạch không gian S

 Khối điều khiển khu vực LOC:

 Bộ đếm khe thời gian TS.C (Time Slot Counter) nhận tín hiệu đồng hồ từ đồng hồ hệ thống cấp các xung đồng

bộ cho bộ điều khiển theo đồng bộ của các tuyến PCM vào và ra

 TS.C đưa tín hiệu đồng bộ vào bộ chọn SEL (Selector)

để đồng bộ quá trình ghi dịch địa chỉ và tác vụ ghi đọc của bộ nhớ CMEM

2.3 KIẾN TRÚC TRƯỜNG CHUYỂN MẠCH KÊNH

2.3.2 Chuyển mạch không gian S

2.3 KIẾN TRÚC TRƯỜNG CHUYỂN MẠCH KÊNH

2.3.2 Chuyển mạch không gian S

 Điều khiển trong chuyển mạch S: Việc xác định điểm

chuyển mạch có thể thực hiện bằng 2 cách:

 Điều khiển theo đầu vào: Xác định đầu ra nào sẽ nối

với đầu vào tương ứng

 Điều khiển theo đầu ra: Xác định đầu vào nào sẽ nối

với đầu ra tương ứng

2.3 KIẾN TRÚC TRƯỜNG CHUYỂN MẠCH KÊNH

2.3.2 Chuyển mạch không gian S

 Điều khiển theo đầu ra

 Số bit nhị phân yêu cầu cho n đầu vào là log2n

 Dung lượng tổng cộng của bộ nhớ CM là R.log2n(với R là số khe

2.3 KIẾN TRÚC TRƯỜNG CHUYỂN MẠCH KÊNH

2.3.2 Chuyển mạch không gian S

2.3 KIẾN TRÚC TRƯỜNG CHUYỂN MẠCH KÊNH

2.3.3 Chuyển mạch TS

2.3 KIẾN TRÚC TRƯỜNG CHUYỂN MẠCH KÊNH

2.3.4 Chuyển mạch TST

2.3 KIẾN TRÚC TRƯỜNG CHUYỂN MẠCH KÊNH

2.3.4 Chuyển mạch STS

2.3 KIẾN TRÚC TRƯỜNG CHUYỂN MẠCH KÊNH

 Mạng chuyển mạch điện thoại công cộng PSTN là hệ thống phân cấp, quá trình định tuyến cho các cuộc gọi trong mạng dựa trên địa chỉ đích, các hệ thống nút mạng thực hiện quá trình định tuyến thông qua địa chỉ và các phương pháp báo hiệu

 Các phương pháp định tuyến phải thống nhất với kế hoạch đánh số, tính cước, truyền dẫn và báo hiệu Phần này

sẽ trình bày về một số đặc điểm cơ bản của kế hoạch đánh số trong mạng PSTN

2.4 ĐỊNH TUYẾN TRONG CHUYỂN MẠCH KÊNH

3 Độ dài các con số phù hợp với khuyến nghị của tổ

chức viễn thông quốc tế

2.4 ĐỊNH TUYẾN TRONG CHUYỂN MẠCH KÊNH

2.4.1 KẾ HOẠCH ĐÁNH SỐ TRONG MẠNG PSTN

 E.164 tập trung quy định cấu trúc số và chức năng của

3 dạng cơ bản của số sử dụng trong viễn thông công cộng quốc tế là theo vùng, dịch vụ chung và theo mạng

 E.164 quy định cụ thể mọi loại tiền tố cần thiết cho từng mục đích nhằm thống nhất việc đánh số toàn cầu cho mọi loại nhu cầu dịch vụ

2.4 ĐỊNH TUYẾN TRONG CHUYỂN MẠCH KÊNH

2.4.1 KẾ HOẠCH ĐÁNH SỐ TRONG MẠNG PSTN

 Tiêu chuẩn đánh số ITU-T E.164 ra đời vào tháng

5/1997, thuộc vào seri E: "Hoạt động chung của mạng, dịch vụ điện thoại, hoạt động dịch vụ và các tác nhân con người", quy định các "Hoạt động, đánh số, định tuyến và các dịch vụ di động - Hoạt động quốc tế - Quy hoạch đánh

số cho dịch vụ điện thoại quốc tế“

 Trong đó E.164 quy định "Quy hoạch đánh số viễn thông công cộng quốc tế"

2.4 ĐỊNH TUYẾN TRONG CHUYỂN MẠCH KÊNH

2.4.2 CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐỊNH TUYẾN TRONG MẠNG CHUYỂN MẠCH KÊNH

 Định tuyến trong mạng chuyển mạch kênh là quá trình xác định đường đi giữa các nút mạng đảm bảo tối ưu về kinh tế và kỹ thuật của mạng

 Các điều kiện phải tuân thủ trong quá trình định tuyến:

 Không lặp vòng giữa các nút mạng

 Thủ tục điều khiển đơn giản

 Sử dụng và quản lý thiết bị hiệu quả

 Đáp ứng được các yêu cầu thay đổi trong tương lai

2.4 ĐỊNH TUYẾN TRONG CHUYỂN MẠCH KÊNH

2.4.2 CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐỊNH TUYẾN TRONG MẠNG CHUYỂN MẠCH KÊNH

 Hai phương pháp định tuyến cơ bản thường sử dụng trong mạng chuyển mạch kênh là:

 Định tuyến cố định

 Định tuyến luân phiên

2.4 ĐỊNH TUYẾN TRONG CHUYỂN MẠCH KÊNH

2.4.2 CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐỊNH TUYẾN TRONG MẠNG CHUYỂN MẠCH KÊNH

 Định tuyến cố định

 Định tuyến cố định thường được sử dụng trong các kết

nối trực tiếp hoặc các mạng cấp thấp phương pháp này đơn giản và nhanh chóng khi toàn bộ các hướng đều được ngầm định

 Định tuyến cố định bị hạn chế khi xảy ra sự cố và không

linh hoạt lựa chọn tuyến, dẫn tới khả năng tắc nghẽn cao khi lưu lượng không ổn định

2.4 ĐỊNH TUYẾN TRONG CHUYỂN MẠCH KÊNH

2.4.2 CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐỊNH TUYẾN TRONG MẠNG CHUYỂN MẠCH KÊNH

 Định tuyến luân phiên

2.4 ĐỊNH TUYẾN TRONG CHUYỂN MẠCH KÊNH

CẢM ƠN CÁC BẠN ĐÃ CHÚ Ý LẮNG NGHE