thiết kế và thi công mạch tự động ghi và trả lời qua điện thoại

Phiên bản cải tiến mô hình này gọi là hệ thống tổng đài kiểu Strowger trở thành phổ biến vào các năm 20, trong hệ thống Strowger, các cuộc gọi được kết nối liên tiếp tùy theo các số điệ

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC DL KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ

KHOA ĐIỆN - ĐIỆN TỬ

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

ĐỀ TÀI:

THIẾT KE VA THI CONG MACH TU DONG

GHI VA TRA LOI QUA DIEN THOAI

Ts HO NGOC BA

NGO NGOC THANH

: 01D T04 : 10101193

MỤC LỤC

CHƯƠNG I : TỔNG QUAN VỀ TỔNG ĐÀI ĐIỆN THOẠI

I Sơ lược lịch sử phát triển tổng đài

4.2 Khối Báo Hiệu

4.3 Khối Điều Khiển

4.4 Ngoại Vi Thuê Bao Và Trung Kế

V Báo hiệu trong tổng đài

3.1 Giới thiệu chung

7.2 Các đặc tính truyền của máy điện thoại

7.3 Vòng nội bộ và tín hiệu báo

CHƯƠNG II: KHÁI QUÁT CHUNG VỀ MÁY ĐIỆN THOẠI

I Nguyên tắc cấu tạo máy điện thoại

II Chức năng tổng quát của máy điện thoại

II Phân loại các kiểu điện thoại

3.1 Phân loại theo phương thức tiếp dây

3.2 Phân loại theo tính năng sử dụng

IV Yêu cầu về mạch điện máy điện thoại

CHƯƠNG III : MẠCH TỰ ĐỘNG GHI VÀ TRẢ LỜI ĐIỆN THOẠI 39

IL Sơ đồ khối tổng quát

Ul Thiết kế mạch chỉ tiết

2.1 Mạch giao tiếp đường dây và cảm biến chuông

2.2 Mạch đếm hồi chuông

2.3 Mạch điều khiển Relay

2.4 Mach Hybrid va mach loc

2.5 Mach phat hién Busy Tone

2.6 Mạch tạo tải giả

2.7 Mạch phát tiếng nói

2.8 Mạch định thời

HI.Nguyên lý ghi và trả lời điện thoại

CHƯƠNG III: TÍNH NĂNG CÁC LINH KIỆN CHỦ YẾU

63

64 64

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: TS HỒ NGỌC BÁ

CHƯƠNG ï TỔNG QUAN VỀ TỔNG ĐÀI ĐIỆN THOẠI

1 Sơ lược lich sử phát triển tổng đài:

Năm 1876 việc truyền tiếng nói qua khoảng cách xa bằng sợi cáp đồng trở thành hiện thực khi Alexander Graham Bell phat minh ra máy điện

thọai Hệ thống tổng đài nhân công được gọi là tổng đài cơ điện được xây dựng ở New Haven của Mỹ năm 1878 là tổng đài thương mại đầu tiên trên thế giới Để đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng về các dịch vụ điện thoại một

cách thỏa đáng, hệ thống tổng đài tự động được À.B Strowger của Mỹ phát minh năm 1889 Phiên bản cải tiến mô hình này gọi là hệ thống tổng đài kiểu Strowger trở thành phổ biến vào các năm 20, trong hệ thống Strowger,

các cuộc gọi được kết nối liên tiếp tùy theo các số điện thoại trong hệ thập phân và do đó được gọi là hệ thống từng nấc

Sau chiến tranh thế giới lần thứ II, nhu cầu về các tổng đài có khả

năng xử lí các cuộc gọi tự động nhanh chóng tăng lên Để phát triễn loại hệ

thống tổng đài này yêu cầu phải có sự tiếp cận mới hoàn toàn, do cần phải

giải quyết các vấn để phức tạp về tính cước và đối vơi việc xuất hiện một

cuộc gọi mới đòi hỏi phải xử lý nhiều tiến trình Hệ tổng đài với các thanh ngang dọc được ra đời

Hệ tổng đài với các thanh ngang dọc được đặc trưng bởi việc tách

biệt hoàn toàn chuyển mạch cuộc gọi và các mạch điều khiển Đối với

chuyển mạch ngang dọc, loại thanh ngang dọc kiểu mở đóng được sử dụng, bằng cách sử dụng loại chuyển mạch này có một bộ phận mở đóng có sử dụng rờ-le điện từ Chất luợng của cuộc gọi được cải thiện rất nhiều Ngoài

ra người ta còn sử dụng một hệ điều khiển chung để điều khiển đồng thời

một số trường chuyển mạch khi đó là các xung quay số được lưu trữ vào các

mạch nhớ và sau đó bằng một thuật toán được xác định trước, các thông tin

địa chỉ thuê bao bị gọi sẽ được phân tích để lựa chọn, thiết lập tuyến nối tới

thuê bao bị gọi

Năm 1965 tổng đài điện tử có dung luợng lớn được goi la ESS No.1 được lắp đặt và đưa vào khai thác thành công ở Mỹ Từ đó mở ra một kỉ nguyên mới cho hệ thống tổng đài điện tử Hệ thống ESS No.1 là một hệ

tổng đài sử dụng các mạch điện tử, bao gồm các vi mạch xử lí và các bộ

nhớ để lưu trữ chương trình cho quá trình xử lí cuộc gọi và khai thác bảo

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: TS HỒ NGỌC BÁ

dưỡng Nhờ đó đã tăng được tốc độ xử lí cuộc gọi, dung lượng tổng đài được tăng lên đáng kể Ngoài ra hệ tổng đài điện tử còn tạo được nhiều dịch vụ

mới cung cấp cho người sử dụng, đồng thời để vận hành và bảo dưỡng tốt

hơn, tổng đài này được trang bị chức năng tự chẩn đoán Tầm quan trọng

của việc trao đổi thông tin và số liệu một cách kịp thời có hiệu quả đang trở

nên quan trọng hơn khi xã hội tiến đến thế kỉ thứ 21 Để đáp ứng một phạm

vi rộng các nhu cầu của con người sống trong giai đoạn đầu của kỉ nguyên

thông tin, các dịch vụ mới như dịch vụ truyền số liệu, dịch vụ truyền hình bao gồm cả dịch vụ điện thoại truyền hình, các dịch vụ thông tin đi động

đang được phát triển và thực hiện Nhằm thực hiện có kết quả các dịch vụ

này, IDN (mạng số tích hợp) có khả năng kết hợp công nghệ chuyển mạch

và truyền dẫn thông tin qua quá trình xử lí số là một điều kiện tiên quyết

Ngoài ra việc điều chế xung mã PCM được dùng trong các hệ thống truyền

dẫn đã được áp dụng cho các hệ thống chuyển mạch để thực hiện việc

chuyển mạch số Dựa vào công nghệ PCM, một mạng đa dịch vụ số (ISDN)

có thể xử lí nhiễu luông với các dịch vụ khác nhau đang được phát triển

hiện nay

H Định nghĩa:

Tổng đài là một hệ thống chuyển mạch, nó có nhiệm vụ kết nối các cuộc liên lạc từ thiết bị đầu cuối chủ gọi (calling side) đến thiết bị đầu cuối

bị gọi (called side)

II Phân loại:

3.1 Tổng đài nhân công:

Ra đời từ khi mới bắt đầu hình thành hệ thống thông tin điện thoại

Trong tổng đài này, việc định hướng thông tin được thực hiện bởi sức người

Điện thoại viên thực hiện các thao tác kết nối thông thoại cho các thuê bao

Nhiệm vụ của điện thoại viên trong tổng đài này bao gồm:

-_ Dựa vào tín hiệu đèn báo hoặc chuông kêu để nhận biết nhu câu

của thuê bao gọi, đồng thời định vị được thuê bao gọi

- Trực tiếp hỏi thuê bao gọi xem có nhu cầu thông thoại với thuÊ bao bị gọi nào

- Nếu thuê bao này không bận tthì điện thoại viên trực tiếp cấp

chuông cho thuê bao bị gọi bằng cách đóng bộ chuyển mạch cung

cấp dòng điện AC đến thuê bao bị gọi

Điện thoại viên sẽ ngắt dòng chuông và kết nối hai thuê bao cho

phép đàm thoại khi thuê bao bị gọi nghe được âm hiệu chuông và nhấc máy, điện thoại viên nhận biết điều này

Khi một trong hai thuê bao gấc máy (thể hiện qua đèn hoặc

chuông), điện thoại viên sẽ nhận biết điều này và tiến hành ngắt

cuộc gọi và báo cho thuê bao còn lại biết cuộc đàm thoại đã kết

thúc

Như vậy những tổng đài nhân công đầu tiên, các cuộc đàm thoại đều

được thiết lập bởi điện thoại viên nối dây bằng phích cắm hay khóa di chuyển Tại tổng đài phải có một máy điện thoại và các nguồn điện DC,

AC để cung cấp cho cuộc đàm thoại, đổ chuông

Nhược điểm của tổng đài nhân công:

Thời gian kết nối lâu

mới đó là phương thức kết nối thông thoại tự động

3.3 Tổng đài cơ điện:

Kỹ thuật chuyển mạch chủ yếu nhờ vào các chuyển mạch bằng cơ

khí được điều khiển bằng các mạch điện tử Trong tổng đài cơ điện việc nhận dạng thuê bao gọi, xác định thuê bao bị gọi, cấp các âm hiệu, kết nối

thông thoại đều được thực hiện một cách tự động nhờ vào các mạch điều khiển bằng điện tử cùng với các bộ thao tác chuyển mạch bằng cơ khí So

với tổng đài nhân công, tổng đài cơ điện có các ưu điểm lớn sau:

Thời gian kết nối thông thoại nhanh hơn

Dung lượng tổng đài có thể tăng lên nhiều

Tuy nhiên nó vẫn còn tổn tại một số nhược điểm sau:

Thiết bị khá công kênh

Tiêu tốn nhiều năng lượng

Giá thành các bộ chuyển đổi bằng cơ khí khá cao, chất luợng kém Các thiết bị điều khiến kết nối phức tạp

Dung lượng tổng đài càng lớn thì các nhược điểm càng thể hiện rõ

3.4 Tổng đài điện tử:

Ngày nay với sự phát triển của linh kiện bán dẫn, các thiết bị ngày

càng trở nên thông minh hơn, giá thành ngày càng giảm Nó lần lượt thay

thế phần cơ khí còn lại của tổng đài cơ điện Sự thay thế này làm cho tổng đài gọn nhẹ rất nhiều, thời gian kết nối thông thoại nhanh hơn, năng lượng tiêu tán ít hơn, nhờ đó dung lượng tổng đài tăng lên đáng kể Công tác sửa

chữa bảo trì, phát hiện hư hỏng cũng dễ dàng hơn Chính vì vậy tổng đài

điện tử hiện nay đã hầu như thay thế hoàn toàn tổng đài nhân công và tổng

đài cơ điện trên thế giới

Hiện nay ở Việt Nam, mạng viễn thông có 5 loại tổng đài sau : Tổng đài cơ quan PABX ( vài chục Km): được sử dụng trong các

cơ quan, khách sạn Tổng đài nông thôn (Rural Exchange): được sử dụng ở các xã, khu

dân cư đông, chợ

Tổng đài nội hạt LE (Local Exchange): được đặt ở trung tâm huyện tỉnh

Tổng đài đường dài TE (Toll Exchange): dùng để kết nối các tong

đài nội hạt ở các tỉnh với nhau, chuyển mạch các cuộc gọi đường đài trong nước

Tổng đài quốc tế (Gateway Exchange): tổng đài này dùng để chọn

hướng và chuyển mạch các cuộc gọi vào mạng quốc tế để nối các

quốc gia với nhau

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: TS HỒ NGỌC BÁ

IV Sơ đồ khối tổng đài điên thoại:

Giao tiếp thuê bao Giao tiếp trung kế

Báo hiệu Báo hiệu

Điều khiển

Bao gồm chuyển mạch điện cơ (chuyển mạch từng nấc, chuyển mạch

ngang dọc), chuyển mạch điện tử analog, đigital Trường chuyển mạch số

có các cấu trúc khác nhau tùy theo dung lượng tổng đài và các nhà sản xuất tổng đài mà các trường chuyển mạch có các loại cấu trúc khác nhaai5

SVTH: NGÔ NGỌC THÀNH Trang 5

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: TS HỒ NGỌC BÁ

4.2 Khối báo hiệu:

4.2.1 Chức năng:

Việc trao đổi thông tin báo hiệu thuê bao, thông tin báo hiệu đường

trung kế liên đài phục vụ cho quá trình thiết lập, giải phóng các cuộc gọi Các thông tin này được trao đổi với các hệ thống điều khiến để thực hiện quá trình xử lý cuộc gọi (quá trình tìm chọn và thiết lập, giải phóng tuyến nối cho cuộc gọi) -

+ Báo hiệu thuê bao >> tổng đài

o_ Nhấc tổ hợp — hook off

o_ Đặt tổ hợp — hook on

o Thuê bao phát xung thập phần

o Thuê bao phát xung đa tần DTMF

o_ Thuê bao ấn phím Flash (chập nhả nhanh phím tổ hợp)

+ Báo hiệu tổng đài —* thuê bao

Âm mời quay số

Âm báo bận

Âm báo tắc nghẽn

Hồi âm chuông

Xung tính cước 12 Khz, 16 Khz từ tổng đài đưa tới

Dòng điện chuông 25Hz, 75V-90V từ tổng đài đưa tới thuê bao

khi thuê bao bị gọi

Báo hiệu trung kế: là quá trình trao đổi thông tin về các đường trung

kế (rỗi, bận, thông tin địa chỉ, thông tin cước, ) giữa hai hoặc nhiều tổng

đài với nhau Trong mạng hợp nhất IDN có 2 phương pháp báo hiệu trung

kế được sử dụng:

> Báo hiệu kênh riêng CAS

> Báo hiệu kênh chung CCS

4.2.2 Yêu cầu:

Hệ thống báo hiệu của tổng đài phẩi có khả năng tương thích với các

hệ thống báo hiệu của các tổng đài khác nhau trong mạng viễn thông thống

nhất, thuận tiện cho sử dụng, dễ dàng thay đổi theo yêu cầu của mạng lưới

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: TS HO NGOC BA

4.3 Khối điều khiển:

4.3.1 Chúc năng:

Khối điều khiển có chức năng thuộc về khai thác bảo dưỡng hệ thống

để đảm bảo cho hệ thống hoạt động tin cậy, phân tích xử lý thông tin từ

khối báo hiệu đưa tới Thực hiện tính cước cuộc gọi để cập nhật dữ liệu

4.3.2 Yêu cầu:

Độ tin cậy cao, phát hiện và định vị hư hỏng nhanh chóng, chính xác,

thủ tục khai thác bảo dưỡng linh hoạt, thuận tiện cho người sử dụng

4.3.3 Cấu trúc:

Bao gồm tập hợp các bộ xử lý, bộ nhớ (cơ sở đữ liệu), các thiết bị

ngoại vi: băng từ, đĩa cứng, màn hình, máy in

4.4 Ngoại vi thuê bao, trung kế:

4.4.1 Chúc năng:

Giao tiếp giữa các đường dây thuê bao, các đường trung kế với khối

chuyển mạch Thuê bao được trang bị có thể là thuê bao Analog, Digital tùy

theo cấu trúc mạng tổng đài Trung kế được trang bị có thể là trung kế

Thường có cấu trúc là bộ tập trung thuê bao để thực hiện tập trung

lưu lượng trên các đường dây thuê bao thành một số ít đường PCM nội bộ

có mật độ lưu thoại rất nhiễu để đưa tới trường chuyển mạch thực hiện điều khiển đổi nối thiết lập tuyến đàm thoại (đối với cuộc gọi ra) Ngoại vi trung

kế thực hiện sự phối hợp về tốc độ, pha, tổ chức các kênh thoại trên tuyến

PCM

V Bao hiệu trong tổng đài:

5.1 Giới thiệu chung:

5.1.1 Định nghĩa:

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: TS HỒ NGỌC BÁ

Là một phương tiện để trao đổi thông tin và các lệnh từ điểm này đến điểm khác, các thông tin và các lệnh này liên quan đến quá trìng thiết lập,

giám sát và giải phóng cuộc gọi

5.1.2 Phân loại hệ thống báo hiệu:

Thông thường hệ thống báo hiệu được chia làm 2 loại đó là:

e©_ Báo hiệu thuê bao: là báo hiệu giữa thiết bị đầu cuối với tổng đài,

thường thiết bị đầu cuối là máy điện thoại

e Báo hiệu trung kế: là quá trình báo hiệu giữa các tổng đài với

nhau

3.1.3 Các chức năng của báo hiệu:

Các chức năng của báo hiệu như sau: chức năng giám sát, chức năng

tìm chọn, chức năng khai thác và bảo dưỡng mạng

e© Chức năng giám sát: dùng để nhận biết sự thay đổi về trạng thái

của đường dây thuê bao hoặc của trung kế Các tín hiệu giám sát

có thể ở dạng có dòng (không dòng) hoặc là các mã nhị phân đặc trưng cho từng trạng thái

e Chức năng tìm chọn: liên quan chặt chẽ đến quá trình xử lý cuộc gọi như : trao đổi các thông tin địa chỉ, đặc tính thuê bao Chức

năng tìm chọn phải được thực hiện trong một khoảng thời gian xác định thường được gọi là thời gian trễ quay số (PDD ), đó là khoảng

thời gian được xác định từ khi thuê bao chủ gọi phát xong các con

số địa chỉ thuê bao bị gọi cho đến khi nhận được hồi âm chuông, thời gian trễ PDD càng nhỏ thì càng tốt Chức năng tìm chọn phải

có độ tin cậy cao, tốc độ báo hiệu nhanh, hiệu quả

e Chức năng khai thác và bảo dưỡng mạng : phục vụ cho việc khai thác duy trì sự hoạt động của mạng lưới

5.2 Các hệ thống báo hiệu:

5.2.1 Báo hiệu thuê bao :

Báo hiệu thuê bao -> tổng đài:

- Tin hiéu nhấc máy: để thực hiện một cuộc gọi, thuê bao chủ gọi

nhấc máy, động tác này sẽ tạo ra một tín hiệu gửi đến tổng đài (có dòng điện mạch vòng trên đường dây thuê bao khoảng 20 mA) thông báo rằng thuê bao cần thiết lập cuộc gọi

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: TS HO NGOC BA

- Tin hiéu quay s6: khi thué bao nghe được âm mời quay số (dial

tone), thuê bao thực hiện phát thông tin địa chỉ tới tổng đài bằng cách quay

số hoặc ấn phím số

- _ Tín hiệu Flash: trong quá trình đàm thoại thuê bao có thể sử dụng một số diÈh vụ đặc biệt bằng cách ấn phím Flash

Báo hiệu tổng đài > thuê bao:

- Dòng chuông 25Hz, 75-90V: dòng chuông được cung cấp tới thuê bao bị gọi để thông báo cho thuê bao bị gọi biết

- Các loại âm báo:

e Âm mời quay số: là âm liên tục để thông báo với thuê bao chủ, khi thuê bao quay con số đầu tiên tổng đài sẽ cắt mạch điện cấp âm mời quay số

e Hồi âm chuông: để thông báo cho thuê bao chủ gọi biết là thuê bao bị gọi đang đổ chuông, tổng đài phải gửi một loại âm báo

đặc biệt s9 là hồi âm chuông Khi thuê bao bị gọi nhấc máy

trả lời, tổng đài sẽ cắt mạch điện cấp hồi âm chuông

e© Âm báo bận: thuê bao chủ gọi sẽ nghe được một loại âm báo

ngắt quãng theo nhịp nhanh, để thông báo rằng thuê bao bị gọi

đang bận hoặc bị hồng không có khả năng nối tới được

e Âm báo tắc nghẽn: khi thuê bao thiết lập cuộc gọi ra trên

đường dây trung kế, nếu tổng đài không chiếm được một trung

kế rỗi cho cuộc gọi ra đó, thì tổng đài sẽ thiết lập đầu nối “âm báo tắt nghẽn“ tới thuê bao chủ gọi

Tất cả các loại âm báo đó đều được số hóa và lưu trữ trong vi mạch EPROM, mỗi một âm báo chiếm một vùng nhớ nhất định

5.2 2 Hệ thống báo hiệu kênh kết hợp CAS trong mạng số hơp nhất:

Hệ thống báo hiệu kênh kết hợp CAS hay còn gọi là hệ thống báo

hiệu kênh riêng được sử dụng trong mạng số hợp nhất IDN gôm hai tiến

trình: báo hiệu đường vá báo hiệu ghi phát

Trao đổi báo hiệu về trung kế, sự chiếm dùng, xác nhận chiếm dùng

và giải tỏa tuyến nối Báo hiệu đường cũng gồm hai hướng đi và về, những tín hiệu đặc trưng cho các trạng thái đường trung kế

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: TS HỒ NGỌC BÁ

© Báo hiệu ghi phát:

Báo hiệu về các thông tin địa chỉ, các đặc tính thuê bao, các yêu cầu

về phát thông tin địa chỉ, thay đổi nhóm báo hiệu, trạng thái thuê bao Báo

hiệu ghi phát gồm có các tín hiệu báo cho hướng đi và các tín hiệu báo cho

hướng về để truyền đi các thông tin

e Báo hiệu kiểu từng chặng (Link —By-Link): thuê bao thực hiện

cuộc gọi liên đài Sau khi thu đây đủ con số thuê bao bị gọi, tổng đài

chủ gọi sẽ gởi đến tổng đài chuyển tiếp toàn bộ con số đó

e Báo hiệu kiểu xuyên suốt (End- to- Enđ): thuê bao thực hiện

cuộc gọi lên đài Sau khi thu đầy đủ con số thuê bao bị gọi, tổng đài chủ gọi sẽ gởi đến tổng đài chuyển tiếp mã vùng, tại tổng đài chuyển

tiếp nhận được mã vùng sẽ xác định và thiết lập ngay tuyến nối với tổng đài

Trong quá trình trao đổi thông tin báo hiéu R2- MFC cé hai phương thức truyền thông tin báo hiệu đó là:

e©_ Báo hiệu kiểu bắt buộc (compelled signaling)

Khi tổng đài chủ gọi phát đi một thông tin nào đó, tổng đài bị gọi nhận được thông tin đó phải trả lời cho chủ gọi bằng một tổ hợp tín hiệu báo hiệu nhất định Khi đó tổng đài chủ gọi mới tiếp tục phát đi tín hiệu tiếp theo

e_ Báo hiệu kiểu không bắt buộc (non-compelled signaling)

Tổng đài chủ gọi gửi đi một vài con số tới tổng đài đối phương, tổng

đài đối phương gửi tín hiệu công nhận sau khi nhận được tín hiệu đó Tổng đài chủ gọi lại gửi đi một vài con số tiếp theo

Phương thức báo hiệu kiểu bắt buộc có độ tin cậy cao nhưng thời

gian báo hiệu lớn hơn so với phương thức báo hiệu kiểu không bắt buộc

5.2.3 Bao hiéu kénh chung (Common channel signaling):

Báo hiệu kéng chung là hệ thống báo hiệu sử dụng chung hoặc một

số đường số liệu báo hiệu (Signaling Data Link) để truyền thông tin báo

hiệu phục vụ cho nhiều đường trung kế thoại hoặc số liệu

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: TS HỒ NGỌC BÁ

SPC=z

Hinh 1.2

a Đường số liệu bdo higu SDL (Signaling Data Link)

Đường số liệu báohiệu SDL hoặc còn gọi là kênh báo hiệu, là tuyến nối xác định được sử dụng để truyền đi những thông tin báo hiệu theo một thủ tục được xác định giữa hai tổng đài

b Điểm báo hiéu SP (Signaling point)

Mỗi tổng đài trong mạng báo hiệu kênh chung được gọi là SP, mỗi điểm báo hiệu SP trong mạng báo hiệu được đặc trưng bởi một mã điểm

báo hiệu

c Điểm chuyển tiếp báo hiệu STP (Signaling Transfer Point)

STP không có chức năng xử lý cuộc gọi STP thực hiệbn chức năng chuyển tiếp bản tin báo hiệu giữa điển báo hiệu đi (Spa) và điểm báo hiệu

dich (SPb)

Tuỳ theo cách tổ chức mạng báo hiệu mà ta có mạng báo hiệu kiểu kết hợp (Associated Mode) và kiéu cain két hdp (Quasi — Associated Mode)

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: TS HỒ NGỌC BÁ

Hinh 1.3: Mang bdo hiéu kiểu kết hợp (Associated Mode)

Mạng báo hiệu kiểu kết hợp thường được sử dụng trong trường hợp

lưu lượng thoại giữa hai tổng đài lớn (số các được trung kế thoại lớn)

Hinh1.4: Mang kiéu can két hop (Quasi — Associated Mode)

Phân cấp mạng báo biêu:

Ta có thể tổ chức một vài kiểu cấu trúc mạng có khả năng đáp ứng đầy đủ các yêu cầu báo hiệu giữa các tổng đài đấu nối với nhau Việc trao

đổi thông tin giữa các tổng đài ở các vùng lân cận như vậy hình thành một

mạng báo hiệu đường trục Do đó chúng ta có cấu trúc gồm 3 mức:

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: TS HỒ NGỌC BÁ

Đơn vị báo hiệu (Simaling Unit)

Đơn vị báo hiệu là một bản tin báo hiệu (Message) được truyền trên

kênh báo hiệu giữa hai điểm báo hiệu Tuỳ theo tình trạng truyền bản tin báo hiệu mà giữa hai SP sử dụng các loại đơn vị báo hiệu Đơn vị báo hiệu

bao gồm các phần:

Có 3 kiểu đơn vị báo hiệu được sử dụng truyền trên kênh báo hiệu:

— Pon vi tin bao MSU (Message Signaling Unit)

- Đơn vị báo hiệu trạng thái kênh báo hiệu LSSU (Link Status

Signaling Unit)

— Đơn vị báo hiệu lấp đầy FISU (EiIL in Signaling Unit)

5.3 Vai trò của hệ thống báo hiệu kênh chung số 7:

Cùng với sự gia tăng các nhu câu báo hiệu trong và giữa các mạng

viễn thông, hàng loạt các hệ thống báo hiệu kênh chung đã ra đời Năm

1980, Hội đồng tư vấn về điện báo điện thoại quéc té (CCITT, nay 14 ITU-

T) đã giới thiệu một hệ thống báo hiệu kênh chung mới, đó là hệ thống báo

hiệu số 7 (CCS 7), được thiết kế tối ưu cho mạng quốc gia và quốc tế sử dụng các trung kế số Tốc độ đạt 64 Kbps Trong thời gian này, giải pháp phân lớp trong giao tiếp thông tin đã được phát triển tương đối hoàn chỉnh,

đó là hệ thống giao tiếp (OSD, và giải pháp phân lớp trong mô hình OSI

này đã được ứng dụng trong báo hiệu số 7 cũng có thể sử dụng trên các đường analog

Hệ thống báo hiệu số 7 được thiết kế không chỉ cho điều khiển thiết

lập, giám sát các cuộc gọi điện thoại mà cả các dịch vụ phi thoại CCS7 có

các đặc điểm cơ bản sau:

e Tốc độ cao: hầu hết các trường hợp, thời gian thiết lập gọi nhỏ

hơn 1s

e© Dung lượng lớn: mỗi đường báo hiệu có thể mang thông tin báo hiệu cho đến vài trăm cuộc gọi đồng thời

e_ Độ tin cậy cao: bằng sử dụng các tuyến dự phòng, mạng báo hiệu

có thể hoạt động với độ tin cậy cao

e Tính kinh tế: hệ thống báo hiệu số 7 cần rất ít thiết bị báo hiệu

e_ Đáp úng được các nhu câu chuyển đổi thông tin để điều khiển các

cuôc gọi, điều khiển từ xa, quản lý và bảo trì

TỊRI AE: 7

e_ Phù hợp với tất cả kênh tương tự và tại tốc độ nhỏ hơn 64kbps

e_ Phù hợp với các tuyến truyền thông tin điểm nối điểm

Với những đặc điểm này, trong tương lai CCS7 sẽ đóng vai trò rất

quan trọng đối với các dịch vụ mới trong mạng như:

e Mạng điện thoại công cộng - PSTN Mạng số liên kết đa dịch vụ - ISDN

e Mạng trí tuệ - IN

e Mạng thông tin di động số - PLMN Trong mạng viễn thông Việt Nam trong những nắm gần đây hệ thống báo hiệu số 7 cũng được đưa vào sử dụng nhiều R2 — CCITT và đồng thời đang khai thác thử nghiệm báo hiệu số 7 giữa các tổng đài trên mạng

VI Nguyên lý hoạt đông của tổng đài và các kỹ thuật chuyển mạch

điện tử:

6.1 Nguyên lý hoat động của tổng đài:

1 Cuộc gọi nội bộ: Là cuộc gọi xảy ra giữa hai thuê bao thuộc cùng

một tổng đài

2 Cuộc gọi ra: Là cuộc gọi giữa một thuê bao ở tổng đài này gọi

đến một thuê bao ở tổng đài khác

3 Cuộc gọi vào: Là cuộc gọi từ một tổng đài khác gọi đến thuê bao

của tổng đài đang xét

4 Cuộc gọi chuyển tiếp: Là cuộc gọi giữa hai thuê bao thuộc hai tổng đài trên mạng nhưng cuộc gọi đó phải được đi qua tổng đài đang

xét (cuộc gọi này là tập hợp cuộc gọi vào và cuộc gọi ra)

Với các cuộc gọi vừa được định nghĩa ở trên sẽ có những mối liên

hệ nhất định với việc các cuộc gọi theo vùng địa lý

e_ Đối với cuộc gọi nội bộ (Local Call):

Khi thuê bao nhấc máy gọi đi (off- hook), mạch điện đường dây

thuê bao kín mạch, trên đường dây thuê bao có dòng điện mạch vòng

khoảng 20mA, bộ thuê bao sẽ nhận biết được trạng thái thuê bao nhấc máy (chức năng giám sát Š) nhờ bộ điểu khiển mạch điện thuê bao này và

thông báo cho điều khiển trung tâm Điều khiển trung tâm sẽ xác định: số

máy thuê bao, loại máy điện thoại Tất cả các thông tin đó ta gọi chung là

các đặc tính của thuê bao chủ gọi

Khi bộ điều khiển trung tâm đã xác định xong đặc tính của thuê bao chủ gọi và nhận thấy rằng thuê bao được thiết lập liên lạc Bộ điều khiển

trung tâm yêu cầu bộ điều khiển mạch điện thuê bao thiết lập đấu nối giữa

thuê bao chủ gọi với khe thời gian có chứa thông tin âm mời quay số của bộ tạo âm báo Lúc này thuê bao chủ gọi đã nghe được âm mời quay số, còn tổng đài thì sẵn sàng thu xung đa tần DTMF từ thuê bao chủ gọi đưa tới

Khi thuê bao quay con số đầu tiên, mạch thu xung đa tần nhận được

sẽ truyền cho bộ điều khiển thuê bao, bộ điều khiển thuê bao sẽ truyền

tiếp cho bộ điêu khiển trung tâm

Bộ điều khiển trung tâm sẽ yêu cầu bộ điều khiển thuê bao ngắt mạch cấp âm mời quay số Thuê bao tiếp tục phát các con số tiếp theo và

bộ điều khiển trung tâm cũng nhận được các con số thuê bao bị gọi theo mạch Quá trình phân tích các con số thuê bao chủ gọi được phân thành hai

bước nhỏ sau:

- Phân tích chỉ số tiền định (ền phân tích) Khi vừa thu nhận được con số đầu tiên của thuê bao bị gọi, điều khiển trung tâm thực hiện quá trình tiền phân tích để xác định loại cuộc

gọi đó là: cuộc gọi nội hạt, cuộc gọi ra hay cuộc gọi dịch vụ đặc biệt

- Phân tích -biên dịch:

Khi thu nhận tiếp các con số thuê bao chủ gọi, điều khiển trung tâm

thực hiện quá trình phân tích — biên dịch Quá trình này tổng đài sẽ thực

hiện biên dịch từ danh bạ thuê bao bị gọi thành chỉ số thiết bị thuê bao bị gọi Nói cách khác là hệ thống sẽ xác định vị trí của thuê bao bị gọi, thuê bao bị gọi thuộc bộ phận tập trung thuê bao nào, bộ điểu khiển mạch điện

thuê bao nào quần lý và chỉ số của kết cấu thuê bao bị gọi

Khi đã xác định được vị trí của thuê bao bị gọi, bộ điều khiển trung

tâm sẽ yêu cầu bộ điều khiển thuê bao của thuê bao bị gọi thực hiện kiểm tra thuê bao bị gọi, nếu thuê bao bị gọi rỗi thì phát dòng chuông tới thuê

bao bị gọi Thuê bao bị gọi có dòng chuông từ tổng đài đưa tới, thuê bao

chủ gọi sẽ nghe được hồi âm chuông từ tổng đài đưa tới

te Ỷ th |

Khi thuê bao bi gọi nhấc máy trả lời, bộ điều khiển đường dây của thuê bao bị gọi xác định được trạng thái này sẽ thông báo cho điều khiển

trung tâm, điều khiển trung tâm sẽ thực hiện thiết lập tuyến đàm thoại qua

trường chuyển mạch trung tâm Đồng thời các bộ điều các bộ điều khiển

mạch điện thuê bao liên quan cũng cắt các mạch điện chuông, mạch điện tạo âm với thuê bao bị gọi Lúc này hai thuê bao bắt đầu đàm thoại và hệ

thống tính cước bắt đầu làm việc

Các thiết bị phụ trợ cũng đã được giải phóng để phục vụ cho các

cuộc nối khác, mạch đàm thoại giữa hai thuê bao được giám sát bởi chương

trình tính cước ở bộ điều khiển trường chuyển mạch trung tâm

Khi một trong hai thuê bao đặt máy, trạng thái đó cụng được bộ điều

khiển đường thuê bao tương ứng xác định, nhưng trong trường hợp này

thông tin nhận được là thuê bao đặt máy Nhận được thông tin này bộ điều

khiển trung tâm sẽ thực hiện giải phóng tất cả các tuyến nối liên quan,

chương trình tính cước sẽ kết thúc việc tính cước cho việc đàm thoại đó và thực hiện lưu thông tin cước vào thiết bị nhớ: băng từ hoặc ổ đĩa cứng

e_ Đổi với cuộc gọi ra:

Khi thuê bao nhấc máy gọi đi, các công việc được thực hiện ở các bộ điều khiển đường dây thuê bao, bộ điều khiển trung tâm hoàn toàn tương tự

như đối với cuộc gọi nội bộ vừa trình bày ở trên

Phân tích, tìm tuyến nối thích hợp:

Với một hoặc vài con số đầu của thuê bao bị gọi, tổng đài đã xác định được loại cuộc gọi, bước tiếp theo tổng đài thực hiện phân tích, tìm

tuyến nối thích hợp cho cuộc gọi ra đó

Do có thể xảy ra trường hợp hướng đi thông thường của cuộc gọi ra

đó bị tắc nghẽn (do thiếu đường trung kế, các đường trung kế bị sự cố ) thì khi đó hệ thống sẽ tự động tìm lấy một hướng tràn của cuộc gọi ra đó, nếu

không hệ thống sẽ điểu khiển cấp âm báo bận hoặc bản thông báo cho

thuê bao chủ gọi để thông tin về tình trạng không chiếm được một đường trung kế rỗi cho thuê bao chủ gọi

Khi đã chiếm được một đường trung kế rỗi cho cuộc gọi ra, giữa hai

tổng đài thực hiện trao đổi các thông tin báo hiệu cần thiết để phục vụ choviệc thiết lập tuyến nối giữa hai tổng đài

ae, aha UR ere

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: TS HO NGOC BA

Tao tuyến cho cuộc goi ra:

Khi tổng đài đã xác định được tuyến đi cho cuộc gọi ra đó, tổng đài

sẽ thực hiện quá trình báo hiệu liên đài với tổng đài đối phương để trao đổi thông tin liên quan đến cuộc gọi ra đó

Tại tổng đài bị gọi sẽ thực hiện quá trình xử lý cuộc gọi cho cuộc gọi vào Nếu thuê bao bị gol | rỗi, tổng đài bị gọi nhận được thông tin này

sẽ thực hiện tuyến nối để cấp hồi âm chuông cho thuê bao chủ gọi qua

kênh trung kế vừa chiếm được và thuê bao chủ gọi sẵn sàng đàm thoại

nếu thuê bao bị gọi nhấc tổ hợp trả lời

e_ Đối vổi cuộc gọi vào, gọi chuyển tiếp:

Giữa hai tổng đài được trang bị các luồng PCM, và giữa chúng luôn tổn tại các phương pháp báo hiệu nhất định: báo hiệu kênh chung, báo hiệu kênh riêng

Tổng đài thực hiện quá trình tiền phân tích, biên dịch tạo tuyến:

Khi thu được một, hai con số đầu, bộ điều khiển trung tâm cũng thực

hiện tiễn phân tích cuộc gọi nội bộ Chỉ có một điểm khác là tổng đài phải thông báo về trạng thái, đặc tính thuê bao bị gọi cho tổng đài đối phương

trong quá trình báo điện liên đài để tạo điều kiện hai tổng đài thiết lập tuyến nối thích hợp

Nhìn về toàn cục từ khi nhận được cuộc gọi vào cho đến khi tạo

tuyến nối cho cuộc gọi đó gọi ra, ta nói cuộc gọi đó đã được chuyển tiếp tại

tổng đài

6.2 Các kỹ thuật chuyển mạch điện tử:

+ Chuyển mạch theo phương pháp kết nối không gian:

Có 2 loại chuyển mạch không gian là: chuyển mạch không

gian tiếp thông hoàn toàn (non-blocking) và chuyển mạch không gian tiếp thông không hoàn toàn (blocking)

e Chuyển mạch tiếp thông hoàn toàn:

Để đạt được khả năng thông thoại là 100% thì số đầu vào N và số

đầu ra M phải bằng nhau Như vậy tại một thời điểm đầu vào bất kì sẽ có ít nhất một tiếp điểm nối với đầu ra bất kì

e Chuyển mạch tiếp thông không hoàn toàn:

Số đầu vào N lớn hơn số đầu ra M khả năng kết nối đầu vào với đầu

Do chuyển mạch đơn tầng có những nhược điểm sau:

- _ Số tiếp điểm tăng theo n2 làm tăng giá thành khi n tăng

- _ Số tiếp điểm sử dung không hiệu quả

- _ Việc hư hỏng tiếp điểm làm mất khả năng nối 2 thiết bị

Để khắc phục nhược điểm trên người ta dùng chuyển mạch nhiều tầng N đầu vào được chia thành N/n nhóm, mỗi nhóm gồm n kênh Các nhóm này là ma trận cấp thứ nhất Các đầu ra của nó thành đầu vào các ma

trận cấp thứ hai và cứ như vậy cuối cùng có Ñ lớn đầu ra Các thiết bị nối

đầu vào của nó với cấp 1, đầu ra với cấp cuối cùng

Với cách phân bố này ta thấy có ưu điểm hơn loại chuyển mạch đơn

ting vì số lượng tiếp điểm giảm làm tăng khả năng sử dụng của các tiếp

điểm Tuy nhiên việc điều khiển chuyển mạch phức tạp hơn vì quá trình tìm kiếm và đóng các tiếp điểm trên các tầng khác nhau

Vấn để được quan tâm trong chuyển mạch không gian nhiều tầng là

Khảo sát một kết nối muốn thực hiện từ a đến b, trường hợp xấu nhất

là (n-1) đầu vào và (n-1) đầu ra của cấp giữa đang dùng Như vậy có (2n-2)

bộ chuyển mạch của tâng trung tâm không cho phép đi từ a đến b Tuy

nhiên nếu có thêm một bộ chuyển mạch ở tầng trung tâm thì việc ngẽn sẽ

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: TS HỒ NGỌC BÁ

tổng số tiếp điểm cho chuyển mạch 3 tầng là:

Xác định n dé Nx dat gid trị cực tiểu Lấy đạo hàm bậc nhất của Nx

theo n rồi cho bằng 0 ta tìm được giá trị n:

= /N/2

Vậy giá trị cực tiểu của Nx là:

Nxwm = 4n[J2N - 1]

Ta nhận thấy số tiếp điểm tăng theo tỈ lệ số mũ 3/2 so với mức tăng

dung lượng của tổng, đài, điều này làm giảm số tiếp điểm đáng kể trong quá trình thiết kế các tổng đài có dung lượng lớn và cực lớn, được minh họa

e_ Ưu và khuyết điểm của chuyển mạch không gian:

Mạng chuyển mạch không gian là 1 loại chuyển mạch đầu tiên trong

kỹ thuật chuyển mạch Với sự phát triển của kỹ thuật điện tử các tổng đài

này dần dần được điện tử hóa

Ưu điểm của phương thức kết nối này là kết cấu đơn giản, chất lượng

thông thoại cao vì tín hiệu được truyền trực tiếp mà không đi qua một

phương thức điều chế nào cả

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: TS HO NGOC BA

+ Chuyển mạch theo phương pháp phân chia thời gian:

e Phương thức ghép kênh PAM (Pulse Amplitude Modulation):

Để giảm bớt ảnh hưởng của nhiễu trên đường truyển người ta tiến

hành rời rạc hóa tín hiệu liên tục theo thời gian thành các xung rời rạc Quá

trình đó được gọi là quá trình lấy mẫu tín hiệu analog

Nhược điểm của tổng đài PAM là tín hiệu sau khi phục hồi sẽ bị méo

dạng so với tín hiệu ban đầu Mặt khác nếu các khe thời gian không được

định thời chính xác sẽ dễ trùng lắp nhau gây nên hiện tượng nhiễu xuyên kênh Để tránh hiện tượng này thì giữa 2 kênh cần có khoảng bảo vệ Khi

dung lượng tăng lên thì khoảng bảo vệ hẹp lại và hiện tượng nhiễu này càng dễ xảy ra Do đó ghép kênh PAM không thích hợp với tổng đài có

dung lượng lớn

e Phương pháp ghép kênh PCM (Pulse Code Modulation):

- PCM 1a hé théng sé c6 thé m6 ta nhv mét phudng pháp chuyén

đổi thông tin tương tự thành số

Từ chuỗi xung PAM người ta nhận thấy khi truyền các xung này biên

độ các xung sẽ suy giảm không đều nhau do tác động của nhiễu ngẫu nhiên trên kênh truyền Do vậy để tránh tình trạng này người ta thực hiện việc mã

hóa biên độ các xung sau khi lấy mẫu bằng một chuỗi nhị phân rồi mới đưa

lên kênh truyền Do quy luật biến đổi của tin tức tín hiệu thoại có tính ngẫu

nhiên nên tập các giá trị xung PAM vô cùng lớn Đây là tín hiệu truyền trên

kênh truyền PCM Ở đầu thu tín hiệu được phục hồi, sửa sai và đưa vào bộ

giải mã để phục hồi lại tín hiệu thoại

e© Chuyển mạch TSI:

Tín hiệu từ N đầu phát qua bộ dỗn kênh và biến đổi A/D được đưa

vào bộ nhớ RAM theo thứ tự ô nhớ nội dung từ 1 đến N tương ứng với Ì đến

N thuê bao Địa chỉ ghi được cung cấp bởi bộ quét địa chỉ tuần tự (time slot

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: TS HỒ NGỌC BÁ

Khi đọc dữ kiệu ra từ Ram địa chỉ đọc không còn tuần tự mà theo một

trình tự do CPU sắp đặt trong quá trình chuyển mạch

e© Chuyển mạch TS (Time Space Switching) :

Trong chuyển mạch TS bộ chuyển mạch TSI được đưa vào một ma trận vuông chuyển mạch không gian Với cấu hình chuyển mạch này cho phép tăng số lượng thuê bao rất lớn Tuy nhiên nhược điểm chuyển mạch

TS là vấn để nghẽn mạch khi 2 đầu vào của một nhóm nối với 2 đầu ra có

cùng khe thời gian

e Chuyén mach TST (Time Space Time):

VII Mang dién thoai:

7.1 Mang phân cấp và mang chuyén mach:

Dùng đường dây để nối trực tiếp từng máy điện thoại với tất cả

những máy khác là điều không thực tế May thay điều này là không cần thiết vì hầu hết các máy điện thoại đều không sử dụng hết thời gian Bằng cách đánh giá xác suất sử dụng, các công ty điện thoại đã phát triển một mạng phức tạp dùng chung các đường dây trung kế và các đài chuyển mạch bậc thang được phân cấp (tiered) Mạng điện thoại này đáp ứng được

yêu cầu thực tế cho vấn để ghép nối

Mạng điện thoại Ở Bắc Mỹ sử dụng 5 mức (hoặc cấp) tổng đài chính hay các chuyển mạch (switching center) Chúng được liệt kê ở hình 4 l(a)

Mức cao nhất được gọi là cấp một, là trung tâm miễn Có 12 trung tâm như

vậy phục vụ cho toàn Bắc Mỹ và 2 trung tâm ở Canada đặt tại Montreal và

Regina Đài cấp 5 có mức thấp nhất là đài cuối được kết nối với thuê bao

Ở một số vùng, người ta lắp tổng đài tadem để cung cấp thêm các

đường chuyển mạch nội bộ giữa các đài cuối

Tổng đài rẽ nhánh hoặc PBX là những tổng đài nhỏ được sử dụng

trong các tổ chức thương mại

Nói chung mỗi cấp đài chỉ cần ghép nối trực tiếp với một trung tâm

cấp trên và một trung tâm cấp dưới Cách ghép như vậy được trình bày bởi

các đường nét liền trong hình 4.1(b) Tuy nhiên để tăng khả năng phục vụ,

người ta lấp thêm các đường dây trực tiếp giữa các trung tâm không kể nhau, được trình bày bằng các đường nét đứt trong hình 4.1(b) Ở mỗi đài,

các cuộc gọi được truyền tới trung tâm cao hơn kế tiếp chỉ khi nào tất cả

những đường dây trực tiếp đều bận Số đường dây thông tin trung gian lớn

nhất giữa các thuê bao là 7 (các đường liền nét) nhưng đa số các cuộc gọi

sử dụng ít hơn

Trong những thời điểm bất thường, như lễ Noel, một số cuộc đàm thoại bị tắc nghẽn bởi vì ngay cả các đường dây ở các mức cao hơn cũng đã

bận

Một đài cuối có thể thiết kế với 10.000 đường dây thuê bao, và như

vậy các thuê bao được phân biệt bằng một số thập phân có 4 digit (4 số) để biểu thị số của thuê bao (telephone number), nghĩa là 4 số cuối trong số các con số của một số điện thoại Ba đigit đầu của mỗi

số điện thoại để phân biệt các đài cuối với nhau Mỗi vùng có 1.000 đài

cuối sẽ đước gán 3 digit đầu cho mỗi đài và gọi là mã vùng (area code)

Regional center Class 1 Sectional center Class 2 Primary center Class 3 Toll center Class 4 End office Class 5

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: TS HỒ NGỌC BÁ

- -“

Vòng (loop) là những đường thông tin hai dây kết nối với một thuê bao Những đường dây dùng chung bởi nhiều thuê bao được gọi là trung kế (trunks) Các đường dây trung kế thường là loại 4 dây, đó là những mạch hoặc những kênh được cung cấp cho cả hai hướng thông tin

Các trung kế ở mức cao hơn thường dùng phương phàp điều chế sóng

mang để dồn nhiều kênh thoại giống nhau vào một đường cáp đồng trục dãi rộng, sợi quang hay các tuyến viba Cá tuyến thông tin này thường có

các bộ khuếch đại chuyển tiếp dặt ở những nơi thích hợp Ví dụ vài trăm kênh thoại đươc dồn vào một dây cáp đồng trục, dùng điều chế đơn biên

và dồn kênh theo phương pháp phân chia tần số (FDM) Một đường dây như vậy đòi hỏi phải có các bộ chuyển tiếp đặt cách nhau khoảng 10 km

Khi thuê bao nhấc máy tiến hành cuộc gọi, thuê bao này làm đóng

tiếp chuyển mạch gây ra một dòng điện chạy trong vòng thuÊ bao Thiết bị

ở đài cuối nhận biết trạng thái chuyển mạch(off-hook), bộ chọn đường dây kết nối chuyển mạch với thuê bao để cung cấp một chuỗi xung mời quay

số (đial tone) và sẵn sàng nhận các xung quay số Sau đó, thiết bị chuyển

mạch phải kết nối thuê bao với đường dây có địa chỉ là số điện thoại đã

quay

Tầng cuối cùng trong bộ chuyển mạch có nhiệm vụ kiểm tra đường

dây bận và phải cung cấp một tín hiệu chuông tới thuê bao (nếu bận-phát tín hiệu bận, nếu rỗi-phát tín hiệu mời quay số)

Từ bảng kết nối của tổng đài nhân công đầu tiên, kỹ thuật tổng đài

chuyển mạch đã phát triển dần lên qua nhiều giai đoạn

* Tổng đài tự động đầu tiên sử dụng chuyển mạch cơ điện từng nấc

Tổng đài từng nấc đôi khi được gọi là tổng đài Strowger, đặt theo tên của

nhà phát minh

Đây là một chuyển mạch quay tròn nhiều nấc, có một chổi quét

chung Chổi quét được đặt thẳng đứng, tương ứng với số đã quay (bởi các

xung quay số) để chọn một trong số mười tiếp điểm tĩnh Sau đó chổi quét quay tròn để chọn một đường dây có thể sử dụng trong số mười cặp tiếp điểm được đặt trên mỗi miếng hoặc nấc

* Tổng đài cơ điện kế tiếp là tổng đài ngang dọc Các tiếp điểm

chuyển mạch ngang dọc được sắp xếp dưới dạng ma trận với một nhóm tiếp điểm được đặt tại giao điểm của hàng và cột Một bộ chuyển mạch

điển hình có 10 hàng 20 cột được minh họa trong hình sau, có một bộ 4 tiếp

điểm ở mỗi điểm (crosspoint)

Hinh 1.10: Chuyén mach ngang doc

Hai nhóm nam châm điện cho phép chọn tuần tự cột và hàng mong muốn Như vậy ta có thể duy trì được 20 vòng kín riêng rẽ Bộ chuyển

mạch ngang dọc tạo được một quá trình có thể tập trung được thiết bị

chuyén mach goi 1a diéu khién chung (common control), diéu này không

thực hiện được trong bộ chuyển mạch từng nấc

Vào năm 1970 người ta đã giới thiệu loại tổng đài điểu khiển bằng

máy tính có lưu trữ chương trình

Các hệ thống đầu tiên như vậy sử dụng loại chuyển mạch ngang đọc Sau này hệ thống có lưu trữ chương trình sử dụng các rơle tiếp điểm kín (reed relay: cọng tiếp điểm) nhỏ hơn và nhanh hơn Các tiếp điểm này được chế tạo bằng vật liệu sắt từ, vì vậy chúng sẽ hút lẫn nhau khi chịu tác

động của lực từ được tạo ra bởi cuộn dây bao quanh Các cọng tiếp điểm này được đặt trong ống thủy tinh chứa nitơ

Trong lúc đó kỹ thuật IC đã có những tiến bộ lớn về chuyển mạch

điện thoại Sự phát triển của chuyển mạch tương tự dùng transitor hiệu ứng trường (FET), các bộ biến đổi A/D và D/A và các bộ vì xử lý đã là công cụ

để khai sinh ra chuyển mạch số

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: TS HỒ NGỌC BÁ

* Hệ thống chuyển mạch điện tử hoàn toàn số đầu tiên được giới thiệu vào khoảng năm 1975 Trong hệ thống số, các tín hiệu analog được

lấy mẫu và được mã hóa bằng cách sử dụng bộ điểu mã xung (PCM) 8 bịt

Các mẫu tự 8 bit từ nhiều thuê bao dược dồn theo phương pháp phân chia

thời gian vào các khung (frame) và được mang trên các bus chung trong

thiết bị chuyển mạch

Trong chuyển mạch số, ngoài chuyển mạch vật lý hoặc chuyển mạch không gian thông thường, ta còn cần thêm chuyển mạch thời gian Chuyển

mạch thời gian để làm trể hoặc để đệm trong bộ nhớ truy xuất ngẫu nhiên

(RAM) các mẫu tự từ một thuê bao sao cho phù hợp với khe thời gian TDM

của một thuê bao khác Khái niệm này được minh họa trong hình sau:

Bộ chuyển mạch số cung cấp chuyển mạch thời gian và chuyển

mạch không gian cần thiết cho N module, méi module chifa n may dién

thoại hoặc n kênh Trong mạng điện thoại công cộng, n thường là 24

Trong hình 1.11, kênh 4 của module 1 được nối kết với kênh 2 của

module N Thông thường chuyển mạch số yêu cầu có chuyển mạch thời gian để phù hợp với các khe thời gian bus TDM và chuyển mạch không

gian để nối các thuê bao trên các bus khác nhau

7.2 Các đặc tính truyền của máy điện thoại:

7.2.1 Tiếng dội (echo):

chung, thời gian trễ của tiếng dội dài hơn và tín hiệu tiếng dội mạnh hơnsẽ làm nhiễu loạn đến người nói nhiều hơn

Sự phối trở kháng trên đường truyền thường xấu nhất trên các vòng thuê bao và tại nơi giao tiếp với đầu cuối Ở đây việc phối hợp trở kháng rất khó điều khiển vì chiều đài của vòng thuê bao và các thiết bị thuê bao quá khác nhau

May thay, tiếng dội nghe được bởi người nói đã bị suy giảm hai lần:

từ người nói đến điểm phần xạ và ngược lại Để thời gian trễ ngắn người ta thêm vào các bộ suy hao để làm giảm mức tiếng đội

Trên các đường truyền đài người ta phải sử dụng các bộ triệt tiếng đội đặc biệt Tín hiệu thoại từ ngưới nói được bộ suy hao nhận biết và làm suy giảm 60 dB trên đường về Bộ triệt tiếng dội sẽ bị vô hiệu hóa (khử

hoạt) vài phần ngàn giây sau khi người nói đã ngưng nói Bộ triệt tiếng dội

cùng có thể bị khoá nếu người nói và ngưới nghe ở xa nhau

Ở Bắc Mỹ, bộ triệt tiếng đội được sử dụng trong các mạch truyền tin khi thời gian trễ của một vòng tín hiệu vượt quá 45 ms Các cuộc gọi giữa

các trung tâm miễn của mạng và một số các đường dài khác thuộc loại

này Ví dụ, sự lan truyễn thời gian trễ trên các đường thông tin vệ tỉnh có

thể vài trăm ms, nên ta phải sử dụng bộ triệt tiếng đội

Các bộ triệt tiếng dội được vô hiệu hoá trong khi truyền dữ liệu các

cuộc gọi Sự ngắt vài ms trong khi bộ triệt của hướng này tắt và hướng kia

mở sẽ làm hư hại đữ liệu (vì dữ liệu là các tín hiệu xung nên sự đóng mở của các bộ triệt sẽ ảnh hưởng đến các xung tín hiệu này) Ở mỗi máy thu, các modem làm suy giảm tiếng dội bằng bộ ngõ lọc vào Điều này có thể

thực hiện được bởi vì sóng mang của các kênh phát và thu của mỗi modem

khác nhau

Đặc tính của bộ loại được dùng trong mạng là cho phép các bộ phận

triệt tiếng dội được vô hiệu hóa một cách tự động Bộ loại được kích khởi | khi một trong hai bên phát ra một tone 2025 Hz hoặc 2100 Hz Tone này

phải được kéo dài ít nhất 300 ms và mức công suất là —5 đồm Khoảng thời

gian không có tín hiệu là 100 ms hoặc nhiều hơn sẽ làm cho bộ triệt tiếng

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: TS HỒ NGỌC BÁ

dội được chuyển mạch trở lại Nhiệm vụ điều khiển bộ triệt tiếng dội được thực hiện bởi modem của người sử dụng (DCE) và phải được đặt giữa

đường tín hiệu RTS (request to send) được yêu cầu bởi triết bị dầu cuối (DTE) và đường tín hiệu CTS (clear to send) được chấp nhận từ modem

7.2.2 Dải thông:

Dải thông của mạng điện thoại xấp xi 300 Hz-3400 Hz Dải tần số

này tương ứng với phổ của tín hiệu tiếng nói Một đáp tuyến tấn số tiêu

biểu đượctrình bày trong hình (a)

Nhắc lại ở chương hai, một hệ thống truyền dữ liệu thực tế bất kỳ có

các đường truyền và/hoặc các bộ lọc sẽ có đáp tuyến biên độ và các đặc

tín trễ biến đối theo tần số

Thời gian trễ biến đổi được sinh ra bởi các biến đổi thời gian lan

truyền theo tần số Hình 6(b) cho thấy một đường cong trễ tiêu biểu Sự biến đổi của biên độ và thời gian trễ theo tân số sẽ làm méo dạng biên độ

và pha

7.2.3 Các cuộn phụ tải:

Đối với một đường truyền hai dây, hệ số suy hao œ được tính bằng phương trình gần đúng Khi phân tích chỉ tiết ta thấy rằng, sự suy hao của một đường dây có thể giảm nếu điện cảm L của nó được gia tăng, do đó

tạo ra một hằng số nữa trong dải tần số tiếng nói Thực chất L phải đượcgia

tăng nhiều hơn điện cảm của một đường dây bất kỳ Để giảm sự suy haocủa một đường dây, người ta đặt nối tiếp với đường dây các điện cảm

rời rạc hoặc “tập trung”, gọi là các cuộn phụ tải Các cuộn dây được đặt ở

những điểm cách đều nhau để đặt được hiệu quả mong muốn Một dạng sắp xếp điển hình là sử dụng các cuộn cảm 88mH đạt cách nhau 1,8 km

Khi sử dụng cuộn phụ tải, sự suy hao của đường dây được giảm và

duy trì tần số tương đối lên tới tần số cắt tới hạn, trên tần số cắt này là sự

suy hao sẽ gia tăng Điều này được trình bày trong hình 7

88 mH 1,8 km loading

unloaded

123 4 5 Altenuation with lurnced loading

lại tăng lên và làm xấu đi vấn đề tiếng đội

Các cuộn dây phụ tải phải được đi chuyển theo các vòng thuê bao để

các tân số trên giá trị tần số cắt được bỏ đi, trường hợp này dùng cho các

đường dây truyền dữ liệu tốc độ cao

eee SE,

ee eS ằaaenh

7.2.4 Suy hao tín hiệu, các nufc công suất và nhiễu:

Trên mạng điện thoại có n chuyển mạch, sự mất mát công suất tín

hiệu giữa các thuê bao biến động mạnh trong khoảng từ !0 dB tới 25 đB

Sự biến động theo thời gian giữa hai thuê bao bất kỳ nhỏ hơn + 6 đB

Tỷ số tín hiệu trên nhiễu S/N cũng quan trọng như độ lớn của tín

hiệu thu được Để tín hiệu thu được có thể tin cậy được, tỷ số S/N phải ít

nhat 1a 30:1 (29,5 dB)

Hầu hết nhiễu được tạo ra trên mạng điện thoại có thể chia làm 3 loại:

a.Nhiễu nhiệt và tạp âm: (do sự phát xạ của linh kiện trong bộ

khuếch đại) là tiếng ồn ngẫu nhiên dải rộng, được tạo ra do sự chuyển

động và dao động của các hạt mang điện tích trong các thành phần khác

nhau của mạng

b.Nhiễu điều chế nội và xuyên âm: là kết quả của sự giao thoa tín

hiệu mong muốn với các tín hiệu khác trên mạng Các tín hiệu giao thoa

này ở trên một đôi cáp đạt kể cận với đôi cáp đang sử dụng cho tín hiệu mong muốn, hoặc các tín hiệu được điểu chế trên các tần số sóng mang kể cận trên hệ thống FDM

c Nhiễu xung: bao gồm các xung điện áp hoặc các xung nhất thời,

được tạo ra chủ yếu bởi sự chuyển mạch cơ học trong tổng đài, sự tăng vọt

của điện áp nguồn hoặc tia chớp

Việc giảm tối thiểu ảnh hưởng của tiếng ồn trên tín hiệu thu là điều

có thể thực hiện được bằng cách sử dụng việc truyền các mức công suất cao có thể có Tuy nhiên các mức tín hiệu cao trên mạng sẽ làm tăng sự

điều chế nội và xuyên âm

Cần có sự thỏa hiệp trong sự thiết lập mức truyền, mức công suất lớn

nhất cho phép, được điều khiển chính xác bởi cấp mạng có thẩm quyền

Các quy định đã công bố về mức vông suất lớn nhất cho phép phụ

thuộc vào loại tín hiệu đang gởi (ví dụ phụ thuộc vào chu kỳ và tần số lam việc) Thường các mức công suất truyền phải nhỏ hơn 0 dBm (1mW)

Mức công suất nhiễu ngẫu nhiên đo được ở các thiết bị đầu cuối của

thuê bao tiêu biểu trong khoảng —40 dBm

Nhiễu xung là thảm họa lớn nhất trong việc truyền dữ liệu và khả năng dự đoán sự xuất hiện của nhiễu là nhỏ nhất Khi xuất hiện nhiễu xung, kết quả là một lỗi xung xảy ra và một số bit bị mất Do đó cần có các mạch phát hiện lỗi như kiểm tra parity

Nhiều protocol yêu cầu phải có bộ sửa sai dể báo cho bên phát biết rằng thu không có lỗi (error free) cho từng khối dữ liệu trước khi gởi khối

kế tiếp

7.3 Vòng nội bộ và tín hiệu báo:

Vòng nội bộ của thuê bao là một đường hai dây cân bằng nối với đài

cuối, trở kháng đặc tính khoảng 500 đến 1000 (thường là 600 Ô )

Một nguồn chung của đài cuối cung cấp nguồn 48 VDC cho mỗi vòng thuê bao Hai dây dẫn được nối với tip và ring- thuật ngữ dùng để mô

tả jack điện thoại Hình sau minh họa vòng nội bộ và Jack cắm điện thoại Đường ring có điện thé —48 VDC đối với tip Tip được nối đất (chỉ đối với DC) ở đài cuối —

Ở chế độ off-hook, điện thế DC rơi trên đường dây giữa tip và ring khoảng

48V ở thiết bị đầu cuối của thuê bao điện thoại

Tín hiệu thoại âm tần được truyền trên mỗi hướng của đường dây khi có sự thay đổi nhỏ của dòng điện vòng Sự thay đổi của dòng điện gồm

tín hiệu AC chồng chập với dòng điện vòng DC

Một phương pháp giao tiếp vòng trung kế thông thường (loop-trunk)

ở đài cuối Tín hiệu âm tần được ghép biến áp giữa mạch thuê bao và

mạch trung kế