Kỹ thuật chuyển mạch và tổng đài số

Ví dụ cung cấp điện gọi chotừng máy điện thoại thê bao đồng thời truyền tín hiệ như nhấc máy, xung quaysố.. Còn đối với máy ấn phím, dòng tín hiệu chuông này được đư

PHẦN I: LÝ THUYẾT 1.1 Sơ đồ khối của tổng đài số SPC:

Hình 1.1: Sơ đồ khối chức năng tổng đài SPC

1.2 Chức năng của các khối trong tổng đài SPC

1.2.1 Khối điều khiển trung tâm:

Điều khiển trung tâm thực hiện các chức năng sau:

- Xử lý cuộc gọi : Quét trạng thái thuê bao, trung kế; nhận xung quay sốvà giải mã xung quay số; tìm đường rỗi; truyền báo hiệu kết nối/ giải toả cuộcgọi; tính cước

- Cảnh báo: Tự thử, phát hiện lỗi phần cứng; cảnh báo hư hỏng;

- Quản lý: Thống kê lưu lượng; theo dõi cập nhật số liệu; theo dõi đồngbộ

Bộ điều khiển trung tâm gồm 1 bộ xử lý có công suất lớn cùng các bộ nhớtrực thuộc Bộ xử lý này đựơc thiết kế tối ưu để xử lý cuộc gọi và các công việcliên quan trong một tổng đai Nó phải hoàn thành các nhiệm vụ kịp thời hay còngọi là xử lý thời gian thực hiện các công việc sau đây

Thiết bị phối hợp

Bộ xử lý trung tâm

phiên dịch Bộ nhớ số liệu

- Trao đổi các báo hiợ̀u cho thuờ bao hay các tổng đài khác

Sơ đụ̀ khụ́i mụ̣t bụ̣ xử lý chuyờ̉n mạch tổng quát được mụ tả như sau:

Hình 1.2: Sơ đồ khối bộ xử lý chuyển mạch.

Bụ̣ xử lý chuyờ̉n mạch bao gụ̀m mụ̣t bụ̣ xử lý trung tõm, các bụ̣ nhớ chươngtrình, sụ́ liợ̀u và phiờn dịch cựng thiờ́t bị vào/ra làm nhiợ̀m vụ phụ́i hợp đờ̉ đưacác thụng tin vào và lấy các lợ̀nh ra

Bụ̣ xử lý trung tõm là mụ̣t bụ̣ xử lý hay vi xử lý tụ́c đụ̣c cao và cú cụng suấtxử lý tuỳ thuụ̣c vào vị trí xử lý chuyờ̉n mạch của nú.z Nú làm nhiợ̀m vụ điờ̀ukhiờ̉n thao tác của thiờ́t bị chuyờ̉n mạch

Bộ nhớ chơng trình: Dựng đờ̉ ghi lại các chương trình điờ̀u khiờ̉n các thao tác

chuyờ̉n mạch Các chương trình này được gọi ra và xử lý cựng với các sụ́ liợ̀ucõ̀n thiờ́t

Bộ nhớ số liệu : Dựng đờ̉ ghi lại tạm thời các sụ́ liợ̀u cõ̀n thiờ́t trong quá trình

xử lý các cuụ̣c gọi như các chữ sụ́ địa chỉ thuờ bao, trạng thái bọ̃n - rụ̃i của cácđường dõy thuờ bao hay trung kờ́…

Bộ nhớ phiên dịch : Chức các thụng tin vờ̀ loại đường dõy thuờ bao chủ gọi

và bị gọi, mã tạo tuyờ́n, thụng tin cước…

Bộ nhớ số liệu: là bộ nhớ tạm thời còn các còn các bộ nhớ chương trìnhvà phiên dịch là các bộ nhớ bán cố định Số liệu hay chương trình trong các bộnhớ bán cố định không thay đổi trong quá trình xử lý cuộc goi Còn thông tin ởbộ nhở tạm thời (nhớ số liệu ) thay đổi liên tục từ lúc bắt đầu tới lúc kết thúccuộc gọi.

- Giao tiếp thuê bao: Gồm mạch điện đường dây và bộ tập trung

+ Mạch điện đường dây thực hiện các chức năng BORSCHT.

B (Battery)- cấp nguồn: dùng bộ chỉnh lưu tại các mức điện áp theo yêucầu phù hợp với thuê bao từ điện áp xoay chiều Ví dụ cung cấp điện gọi chotừng máy điện thoại thê bao đồng thời truyền tín hiệ như nhấc máy, xung quaysố

O (Over voltage-protection): Bảo vệ chống quá áp cho tổng đài và cácthiết bị do nguồn điện áp cao suất hiên từ đường dây như sấm sét, điện côngnghiệp hoặc chập đường dây thê bao Ngưỡng điện áp bảo vệ là 75V

R : Cấp chuông (Ringing): Chức năng này có nhiệm vụ cấp dòng chuông25Hz, điện áp 75V-90V cho thuê bao bị gọi Đối với máy điện thoại quay sốdòng chuông này được cung cấp trực tiếp cho chuông điệp cơ để tạo ra âmchuông Còn đối với máy ấn phím, dòng tín hiệu chuông này được đưa quamạch nắn dòng chuông thành dòng một chiều cấp cho IC tạo âm chuông Tại kếtcuối thuê bao có trang bị mạch điện xác định khi thuê bao nhấc máy trả lời phảicắt ngang dòng chuông gửi tới để tránh gây hư hỏng các thiết bị điện tử của thuêbao

thuê bao nhận dạng bắt đầu hoặc kết thúc cuộc gọi và phát tín hiệu nhấc máy,đặt máy từ thuê bao hoặc các tín hiệu phát xung quay số.

C : Mã hoá và giải mã (Code and decode) Chức năng này để mã hoá tínhiệu tương tự thành tín hiệu số và ngược lại

H : Chuyển đổi 2 dây/ 4 dây (Hybrid) Chức năng chính của Hybrid làchuyển đổi 2 dây từ phía đường dây thuê bao thành 4 dây ở phía tổng đài

T : đo thử ( Test) : Là thiết bị kiểm tra tự động để phát hiện các lỗi nhưlà : đường dây thuê bao bị hỏng do ngập nước, chập mạch với đường điện hay bịđứt bằng cách theo dõi đường dây thuê bao thường xuyên có chu kỳ Thiết bịnày được nối vào đường dây bằng phương pháp tương tự để kiểm tra và đo thử

Khối tập trung thuê bao : làm nhiệm vụ tập trung tải thành một nhóm thuêbao trước khi vào trường chuyển mạch

1.2.3 Giao tiếp trung kế :

Đảm nhận các chức năng GAZPACHO Nó không làm chức năng tậptrung tải như giao tiếp thuê bao nhưng vẫn có mạch điện tập trung để trao đổikhe thời gian, cân bằng tải, trộn báo hiệu và tín hiệu mẫu để thử

G (Generation of frame): Phát mã khung nhận dạng tín hiệu đồng bộkhung để phân biệt từng khung của tuyến số liệu PCM đưa từ tổng đài tới

A (Aligment of frame ): Sắp xếp khung số liệu phù hợp với hệ thốngPCM

Z (Zero string suppression): Khử dãy số “0” liên tiếp Do dãy tín hiệuPCM có nhiều quãng chứa nhièu bit “0” nên phía thu khó khôi phục lại tín hiệuđồng hồ Vì vậy nhiệm vụ này thực hiện khử các dãy bit “0” ở phía phát

P (Polar conversion): Có nhiệm vụ biến đổi dãy tín hiệu đơn cực từ hệthống thành dãy lưỡng cực đường dây và ngược lại

A (Alarm processing): xử lý cảnh báo đường truyền PCM

C (Clock recovery): Khôi phục xung đồng hồ, thực hiện phục hồi dãyxung nhịp từ dãy tín hiệu thu được.

H (Hunt during reframe): Tìm lại khi định lại khung tức là tách thông tinđồng bộ từ dãy tín hiệu thu

O (Ofice signalling): Báo hiệu liên tổng đài Đó là chức năng giao tiếp đểphối hợp báo hiệu giữa tổng đài đang xem xét và các tổng đài khác qua đườngtrung kế

1.2.4 Báo hiệu :

- Gồm có thiết bị báo hiệu kênh riêng và thiết bị báo hiệu kênh chung

Thiết bị báo hiệu kênh riêng làm nhiệm vụ xử lý và phối hợp các loại báohiệu kiểu mã thập phân hay đa tần được truyền theo kênh hay gắn liền với kênhtruyền tiếng nói cho cuộc gọi từ các tổng đài

Thiết bị báo hiệu kênh chung thì tất cả các tín hiệu cho tất cả các cuộc gọigiữa tổng đài nào đó được truyền đi theo một tuyến báo hiệu độc lập với mạchđiện truyền tín hiệu tiếng nói lên tổng đài Báo hiệu kênh chung là báo hiệu lêntổng đài Phương thức này có thể kết hợp các dạng thông tin báo hiệu xử lý gọivới các dạng thông tin điều hành và bảo dưỡng kỹ thuật cho toàn mạng Thiết bịbáo hiệu kênh chung đóng vai trò phối hợp và xử lý các loại báo hiệu cho cácmục đích điều khiển tổng đài

- Cung cấp những thông tin cần thiết cho tổng đài nhận biết về tình trạngthuê bao, trung kế, thiết bị

- Trong tổng đài phải có chức năng nhận, xử lý, phát thông tin báo hiệuđến nơi thích hợp

1.2.5 Điều hành, khai thác và bảo dưỡng

Để sử dụng tổng đài một cách có hiệu quả, có khả năng phát triển các dịch

vụ mới, phối hợp sử dụng các phương thức dễ dàng trong tổng đài

Giám sát kiểm tra các phần cứng và ngoại vi, đưa ra những thông báo cần thiết

1.2.6 Giám sát trạng thái đường dây

Phát hiện và thông báo cho bộ xử lý trung tâm các biến cố mang tính báohiệu Nó quản lý đường dây theo phương pháp quét lần lượt Sau một khoảngthời gian nhất định, cổng trạng thái đường dây được đọc một lần

1.2.7 Điều khiển đấu nối :

Thiết lập và giải phóng các cuộc gọi dưới sự điều khiển của bộ điều khiểntrung tâm

1.3 Hệ thống điều chế xung mã (hệ thống PCM).

1.3.1 Nguyên lý:

Nguyên lý cơ bản của điều chế xung là quá trình biến đổi các tín hiệu liên tụcnhư tiếng nói thành tín hiệu rời rạc và sau đó khôi phục lại tin tức nguyên thủy

từ tín hiệu rời rạc Quá trình biến đổi tín hiệu tương tự thành tín hiệu số dựa trên

3 nguyên lý chính:

Đầu vào tương tự

Tái tạo trễ Giải mã Lọc Lấy mẫu Lượng tử hóa Mã hóa

Đầu ra tương tự

f(t)

t

(t-nTs)

X Bộ lấy mẫu

f(t)

Đầu

ra số

Đầu

ra số

Hình 1.3 : Quá trình lấy mẫu

Theo định lý lấy mẫu, khi một tín hiệu tương tự được lấy mẫu ở tốc độ lớnhơn hai lần tần số cao nhât của nó, tín hiệu nguyên thủy có thể được khôi phục

từ dãy xung tạo ra bởi quá trình lấy

Độ rộng băng tần của tín hiệu thoại được giới hạn ở dải từ 0.3 đến 3.4 KHz(Thường chọn là 4KHz để thuận tiện cho việc tính toán), do đó tín hiệu nguyênthủy có thể khôi phục được nếu quá trình lấy mẫu được thực hiện ở tốc độ lớn

- Lượng tử hóa tuyến tính (đều):

Là lượng tử hóa có các mức năng lượng bằng nhau Khoảng cách giữa cácmức được xác định từ các mức cực đại và cực tiểu cho phép (-a, +a) và số lượngcác khoảng

- Lượng tử hóa phi tuyến (Nén):

Là phương pháp lấy các mức lượng tử khác nhau Luật lượng tử logaritđược sử dụng trong nén và giãn, trong đó biến đầu vào X được chuyển thànhbiến Y theo quan hệ Y = LogX và quan hệ ngược lại được sử dụng khi làm biếnđầu vào tại đầu ra của hệ thống nhờ bộ giãn

Các luật nén thông dụng hiện nay là luật A và luật µ

+ Luật A được sử dụng chủ yếu ở Châu Âu, với A = 87.6

+ Luật µ được sử dụng ở Bắc Mỹ và Nhật Bản, và được sử dụng với µ =

100 và µ = 255

1.3.4 Mã hóa:

Mã hóa là quá trình so sánh ác giá trị rời rạc nhận được bởi các quá trìnhlượng tử hóa với các xung mã Tông thường các mã nhị phân được sử dụng để

mã hóa là các mã tự nhiên, các mã Gray và các mã nhị phân kép Thường dùng

từ mã 8 bit, có thể mã hóa cho 256 tín hiệu khác nhau

1.3.5 Tái lượng tử và giải mã.

Trong thực tế quá trình lượng tử và mã hóa trong bộ biến đổi ADC khôngtách rời nhau Đầu thu của hệ thông các từ mã tin phải được giả mã Quá trìnhđầu tiên trong quá trình thu của kỹ thuật PCM là tách tín hiệu từ tạp âm Chứcnăng được thực hiện thông qua tái lượng tử Đều ra của bộ giải mã là các xunglấy mẫu nhiều mức lượng tử đặc trưng cho tín hiệu PAM lượng tử Sau đó tínhiệu được lọc để khử các tần số nằm ngoài băng tần thoại Kết quả là thu đượctín hiệu sau khi lọc giống tín hiệu tương tự ở phần phát Để giúp bộ lấy mẫu thuhoạt động chính xác, tin tức về thời gian được phát kèm theo từ mã

1.4 Hệ thống PCM sơ cấp 30/32.

1.4.1 Khái quát.

Hiện nay trên thế giới tồn tại hai cấp ghép cơ sở là hệ thống PCM sơ cấp 24kênh ghép theo tiêu chuẩn Bắc Mỹ và Nhật Bản, tốc độ của các cấp truyền dẫnlà khác nhau Truyền dẫn của PCM 24 kênh là 1,544Mbps, còn hệ thống sơ cấp

30 kênh thoại, một kênh đồng bộ và một kênh báo hiệu có tốc độ truyền dẫn là2,048Mbps Hệ thống này ghép theo tiêu chuẩn Châu Âu

1.4.2 Hệ thống PCM 30/32.

Thiết bị ghép kênh PCM sơ cấp 30/32 hoạt động với tốc độ 2.048Mbps, sửdụng mã hóa luật A gồm 13 đoạn và 256 mức lượng tử

1.4.2.1 Cấu trúc khung và đa khung của bộ ghép PCM 30.

Cấu trúc khug và đa khung của bộ ghép PCM-30 như hình vẽ:

Hình 1.4: Cấu trúc khung và đa khung của bộ ghép PCM – 30

Khung có thời hạn 125µs được chia thành 32 khe thời gian bằng nhau vàđánh số thứ tự từ TS0 đến TS31 Mỗi khung gồm có 256 bit và chu kỳ lặp lạicủa khung bằng 8000 Hz

Mỗi đa khung kéo dài trong 2ms và chứa 16 khung

Các khung được đánh số thứ tự từ F0 đến F15, trong đó 8 khung mang chỉ sốchẵn, 8 khung còn lại mang chỉ số lẻ

Các khe TS0 đứng đầu các khung chẵn gồm bit Si được sử dụng cho quốctế (Nếu không sử dụng thì cài đặt bằng 1) và 7 bit còn lại là từ mã đồng bộkhung 0011011 Các khe TS0 đứng đầu các khung lẻ gồm bit thứ nhất Sidùng cho mạng quốc tế, nếu không sử dụng đặt Si =1, bit thứ hai luôn cólogic 1 để tránh phỏng tạo từ mã đồng bộ khung, bit thứ 3 dùng cho cảnh báo

xa khi mất đồng bộ khung, 5 bit S còn lại dành cho quốc gia Khi trạm đầu xakhông thu được từ mã đồng bộ khung sẽ đặt A = 1 và truyền về trạm gốc

Khe thời gian TS16 của khung F0 truyền từ mã đồng bộ đa khung vào vị trícác bit thứ nhất đến bit thứ tư, bit thứ 6 truyền cảnh báo xa khi mất đồng bộ

đa khung (A = 1), các bit S dành cho quốc gia, nếu không sử dụng đặt S = 1.Khe thời gian TS16 của khung F1 đến khung F15 dùng để truyền báo hiệu.Báo hiệu của mỗi kênh thoại được mã hóa thành 4 bit a, b, c, d và ghép vàonửa khe thời gian TS16 Nửa trái truyền báo hiệu của các kênh thoại thứ 1đến kênh thoại thứ 15 và nửa phải truyền báo hiệu các kênh thoại thứ 16 đến

30 Như vậy phải có 16 khe thời gian TS16 trong một đa khung mới đủ đểtruyền báo hiệu và đồng bộ đa khung Đó cũng là lý do tại sao mỗi đa khungchứa 16 khung Nếu các bit a, b, c, d không dùng cho báo hiệu thì đặt b=1,c=0, và d=1 Ngoài ra cần lưu ý cấm sử dụng tổ hợp 0000 để truyền báo hiệuvì nó trùng với từ mã đồng bộ đa khung Phương thức báo hiệu đã trình bàytrên đây gọi là báo hiệu kênh kết hợp CAS

T.T Khung Si 2 Bit 1 đến bit 8 của TS03 4 5 6 7 8

Từ mã đồng bộ đa khung là 0000 và ghép vào bit thứ nhất đến bit thứ tưcủa khe thời gian thứ 16 (TS16) củ khung F0 điều này cho thấy cứ 16 khung thì

từ mã mới xuất hiện

Các bit 5, 6, 7 là tập các bit 1 nếu không sử dụng, riêng bit thứ 6 chỉ thịcho mất đồng bộ khung Đồng bộ đa khung xem như mất khi thu hai tín hiệuđồng bộ khung liên tiếp có 1 lỗi và khi trong chu kỳ 1 hoặc 2 đa khung tất cả cácbit trong TS16 đều ở trạng thái 0 Đồng bộ đa khung xem như được khôi phụcngay khi tín hiệu đồng bộ đa khung chính xác đầu tiên được phát hiện và khi ítnhất một bit trong khe TS16 của khung F0 có mức logic 1 đứng trước tín hiệuđồng bộ đa khung được phát hiện lần đầu

b Đồng bộ khung

Ngoài tín hiệu đồng bộ đa khung còn có tín hiệu đồng bộ khung để xác định

sự bắt đầu của mỗi khung trong một đa khung Có hai loại tín hiệu đồng bộ làđồng bộ khung chẵn và đồng bộ khung lẻ Tín hiệu đồng bộ khung chẵn chiếmkhe thời gian TS0 của các khung chẵn ở TS0 bit 2 và bit 8 đứng đầu và cuối từmã đồng bộ khung Bit 1 không nằm trong từ mã đồng bộ khung mà dành cho sủdụng quốc tế

Tín hiệu đồng bộ khung lẻ cũng nằm ở khe TS0 của các khung lẻ Bit 0

sử dụng cho quốc tế nếu không dùng gắn bằng 1, bit 1 luôn =1, bit 2 dùng để chỉthị cảnh báo xa khi mất đồng bộ khung Các bit 3 tới bit 7 dự trữ sử dụng choquốc gia, nếu không dùng thì gắn bằng 1 Đồng bộ khung coi như bị mất khi thu

3 hoặc 4 lần liên tiếp tín hiệu đồng bộ khung bị lỗi, đồng bộ khung xem nhưđược khôi phục nếu chính xác 2 lần liên tiếp

1.4.2.3 Báo hiệu.

thoại thứ 15 và nửa phải truyền báo hiệu các kênh thoại thứ 16 đến 30 Khe này

có thể sử dụng linh hoạt cho các mục đích khác nhau, điều này rất quan trọngkhi quan tâm đến mạng số tương lai CCITT khuyến nghị sử dụng khe thời giannày cho hệ thống báo hiệu kênh chung Hệ thống báo hiệu này đang được sửdụng hiện nay khi đi hệ thống PCM sơ cấp vào hệ thống hiện có

Hệ thống cung cấp 4 kênh báo hiệu 500bps cho mỗi kênh thông tin hoặc dịch

vụ khác, theo cách sắp xếp này sai số báo hiệu cho mỗi kênh báo hệu của mỗikênh báo hiệu do hệ thống truyền dẫn PCM gây ra nên sẽ không vượt quá 2ms

Ta có:

Fccs = 64Kbps/4bit/1báo hiệu = 16KHz

Tốc độ của 1 khe là: V1khe = 64 KBps

Tốc độ dòng số là: V = 32 x V1khe = 2,048Mbps

Chu kỳ báo hiệu 1 kênh là: T = 2ms → fbáo hiệu 1 kênh = 1/2ms = 500Hz

1.4.2.4 Thông tin.

Kênh rỗng là kênh khi tất cả các bit = 0 (Tức là kênh không làm việc) Điềunày rất dễ nhầm với từ mã đồng bộ đa khung, để tránh điều này người ta đảo bittheo quy luật 0101010101 tức là dạng nininini với:

i: Inversion = Đảo

n: Noninversion = Không đảo

1.4.2.5 Tách đồng bộ từ luồng xung vào.

Đồng bộ 1 tuyến số được thực hiện ghép thông tin từ luồng bit số, thông tinnày là thông tin kép:

- Thứ nhất là cho đồng bộ bit ở đây tần số cơ sở được tách ra.

- Thứ hai để cho mạch đồng bộ khung tách thông tin chỉ thị thời điểm bắt đầucủa một khung nên mỗi khe thời gian chứa trong khung nhận dạng chính xác Yêu cầu phải tách đồng hồ để lấy đồng hồ ngoài đồng hồ nội về tần số vàpha Ta dùng bộ lọc tách đồng hồ từ luồng xung thu

1.4.2.6 Sơ đồ khối của hệ thống PCM30/32.

1.4.2.6.1 Sơ đồ khối.

Bộ định thời phát có nhiệm vụ tạo ra các xung định thời khe, thời gian chotừng bit (P0 → P7) có độ rộng 488ns, các xung định thời cho từng khe (TS0 →TS31) có độ rộng là 3,9µs, xung định thời khung có độ rộng là 125µs

Giải mã

AMI

M U X

Interface BI

2MRX AMI 2MRX

Đồ án kỹ thuật chuyển mạch và tổng đài số

Hình 1-6: Sơ đồ khối PCM 30/32

1.4.2.6.2 Nguyên lý hoạt động

a Bên phát:

Tín hiệu thoại đi qua bộ lọc thông thấp cho băng tần (0.3 – 3.4 ) KHz, sau đó

được đi đến bộ mã hóa để chuyển tín hiệu từ tương tự sang dạng số, sau đó qua

bộ đảo bit đến ghép kênh

Các xung định thời điều khiển ghép các tín hiệu vào đúng vị trí Mỗi TS sẽ

điều khiển một kênh, tại mỗi thời điểm chỉ có một kênh làm việc

Số liệu có tốc độ chuẩn là 64 Kb/s của mỗi kênh thoại muốn ghép vào luồng

2Mb/s phải qua bộ phối ghép số liệu để chuyển đổi thành luồng 2Mb/s

Tín hiệu báo hiệu của 30 kênh thoại từ M1 – M30 được đưa qua bộ

Opto-Couple là bộ ghép nối bằng quang, 30 tín hiệu này được chuyển thành 30 bit báo

hiệu a1 – a30 Các bit báo hiệu a1 – a15 ghép vào vị trí p0 của khe p4 , khe TS16

của tất cả các khung (Trừ TS0), như vậy khi TS0=0, TS16 =1 và P0 hoặc P1=1

thì các bit báo hiệu được ghép vào luồng 2MRx

Để tín hiệu nhận dạng được dể dàng, phải có bộ tạo mã đồng bộ SYN đểu

đồng bộ khung chẵn, khung lẻ, đồng bộ đa khung Từ mã đồng bộ sẽ cho nhận

dạng đâu là khung chẵn, đâu là khung lẻ và đâu là đa khung

Các tín hiệu thoại, số liệu, báo hiệu được ghép vào bộ MUX để tạo dòng nhị

phân 2Mb/s Trước khi đưa vào dòng số này phải mã hóa đường dây tạo thành

dòng số dưới dạng mã AMI

b Bªn thu:

Bên thu nhận được dòng số dưới dạng mã đường dây, mạch giải mã sẽ

chuyển đổi mã AMI thành mã nhị phân, đồng thời sẽ khôi phục xung nhịp đồng

Đồng bộ đa khung được kiển tra trước, sau đó kiểm tra đồng bộ khung chẵn,khung lẻ Sau khi thỏa mãn nó sẽ thiết lập trạng thái định thời thu trùng vớitrạng thái định thời phát rồi bắt đầu làm việc Bộ định thời thu có nhiệm vụ tạo

ra các xung định thời cho từng bit q0 – q7, tạo định thời cho các khe từ TS0 –TS31, và tạo xung đinh thời từ khung U0 – U15 có đặc điểm như các xung địnhthời phát Dòng 2MRx sẽ đi qua mạch cảnh báo nhận dạng từ mã đồng bộ đakhung, đồng bộ khung Nếu phát hiện ra các từ mã đồng bộ đúng thì nó sẽ kíchcho định thời thu đồng bộ

- Mỗi khe có 8 bit, mỗi bit dài 488ns

- Mỗi khe dài 3.9µs

- Một khung gồm 32 khe hợp thành và có độ dài là: 3.9µs x 32 = 125µs

- 16 khung hợp thành một đa khung, có độ dài 1 đa khung là: 16 x 125µs =2ms

Vậy bộ định thời phát có nhiệm vụ định thời gian cho từng bit, từng khe,từng khung và từng đa khung Định thời cho bit với 8 bit, định thời cho khe với

32 khe, định thời cho khung với 16 khung và định thời đa khung với mỗi một đakhung gồm 16 khung

2.1.2 Nguyên lý hoạt động.

Bộ tạo xung đồng hồ 2.048MHz được đưa đến mạch chia tần số để chia 8,chia 16 và chia 32 để định thời gian cho từng bit, từng khe và từng khung Tacần tạo các xung có tần số như sau:

STT Bên phát Tần số

Hình 2.1: Các xung định thời bit, khe, khung bên phát và bên thu.

- 8 xung định thời cho 8 bit được ký hiệu từ b0 ÷ b7 và bộ đếm bit là F1, F2,F3

- 32 xung định thời cho 32 khe thời gian trong một khung được ký hiệu từ k0 ÷k31 và bộ đếm khe là F4, F5, F6, F7, F8

- 16 khung trong 1 đa khung được ký hiệu từ s0 ÷ s15 và bộ đếm khung là F9,F10, F11, F12

Từ các xung định thời đã định trên, ta cho các xung qua mạch logic tổ hợptạo ra các xung định thời cho bit, cho khe, cho khung

Để thỏa mãn yêu cầu đồng bộ chúng ta phải thiết kế sao cho khi bên thu vừanhận xong từ mã đồng bộ đa khung ở khe thời gian Ts16 của khung F0 thì bộđịnh thời thu cũng phải tạo ra bit q0 ở khe r17 khung u0 và tiếp tục định thời từđấy trở đi Nghia là sau khi nhận được đúng từ mã đồng bộ đa khung thì bộ chia

có các xung ra q0, q1, q2 =0 để đưa vào bộ ghi dịch tạo bit q0, bộ chia 32 có cácxung ra r0, để đưa đến bộ ghi dịch tạo khe r17, bộ chia 16 có các xung ra u0 đưa đến bộ ghi dịch tạo ra khung F0

2.1.3 Thiết kế

2.1.3.1 Mạch tạo xung đồng hồ.

Hình 2-2: Mạch tạo xung đồng hồ.

Với mạch tạo xung đồng hồ trên ta có thể tạo ra xung có tần số quy định Đây làmạch tạo dao động tương đối ổn định

xung dùng cho định thời bit, khe và định thời khung như đã biết từ xung đồnghồ 2,048 MHz Để thực hiện điều này ta dùng IC 74HC4040 để làm bộ chia Sơđồ cấu trúc chân của IC và mạch chia tần như hình dưới đây:

Hình 2-3: Mạch chia xung

F3 F2 F4 F5 F6 F7 F8 F9 F10 F11 F12

GND

CLK 10

MR 11

Hình 2.4: Giản đồ xung của mạch chia xung

2.1.3.3 Nguyên lý hoạt động:

Xung đồng hồ CLK2M được đưa vào chân CLK (chân 10 ) của IC74HC4040, 12 đầu ra của IC từ Q0 – Q11 là các xung cần thiết Ta có bảng tầnsố được tạo từ IC 74HC4040 như sau:

.1.3.4 Mạch tạo xung định thời bit.

Từ đầu ra của bộ chia ta tổ hợp 3 đầu ra đầu tiên của bộ chia gồm các xung1.024 MHz, 512 KHz, 256 KHz (các xung F1, F2, F3 của bộ chia tần) cho quamạch tổ hợp tạo các xung định thời cho 8 bit Mạch tổ hợp này ta cho qua mạchNOR có 3 đầu vào (IC 74LS27), khi một trong các đầu vào của IC 74LS27 đều

ở mức 1 thì đầu ra của nó ở mức 1 Đầu ra của mạch NOR ta cho vào chân dữliệu của IC 74LS164 làm bộ ghi dich, ghi lần lượt từng bit ra các chân của74LS164 với xung clock đầu vào của IC là 2.048MHz ta sẽ lần lượt định đượcthời gian từng bit

Hình 2.5: Sơ đồ mạch tổ hợp tạo các xung định thời bit.

b7

b0

b1 b2 b3 b4 b5 b6

F1 F2 F3

2MBit/sec

SRG8 R C1/->

& 1D

2

4 5 6 10 8

11 12 9

13 74LS164

VCC

3 4 5

6

74LS27

Hình 2.6: Giản đồ xung mạch định thời bít

2.3.4.1.3.5 Mạch tạo xung định thời khe.

Mạch tổ hợp xung tạo xung định thời cho 32 khe thời gian cũng tương tự nhưmạch tạo xung bit, ta dùng mạch tổ hợp các xung đầu vào để tạo các xung địnhthời cho 32 khe Ta dùng 5 xung từ mạch tạo xung từ mạch tạo xung là: F4, F5,F6, F7, F8 để cho vào mạch tổ hợp Đầu ra của mạc tổ hợp ta cho qua IC74LS164 để tạo ra các xung định thời cho các khe Vì ta cần tạo ra 32 xung đểđịnh thời nên ta dùng 4 IC 74LS164

Các chân CLK của IC ta dùng xung F3 của mạch tạo xung định thời và đượcđảo vì đảm bảo khoảng thời gian để xuất hiện một khe là khoảng thời gian tồntại chu kỳ của xung F3, sơ đồ đấu IC như hình vẽ

Hình 2.7: Sơ đồ mạch tổ hợp tạo xung định thời khe

k15

k7 k6 k5 k4 k3 k2 k1

k9 k10 k11 k12 k13 k14

k23

k17 k18 k19 k20 k21 k22

6 74LS08

SRG8 R C1/->

& 1D

2

4 5 6 10 8

11 12 9

13 74LS164

1 13

12 74LS27

SRG8 R C1/->

& 1D

2

4 5 6 10 8

11 12 9

13 74LS164

SRG8 R C1/->

& 1D

2

4 5 6 10 8

11 12 9

13 74LS164

SRG8 R C1/->

& 1D

2

4 5 6 10 8

11 12 9

13 74LS164

9 8 74LS14

Hình 2.8: Giản đồ xung định thời khe

.2.3.1 Mạch tạo xung định thời khung.

Tương tự, từ các xung của mạch tạo xung định thời ta cho qua mạch tổ hợp để tạo

ra các xung định thời cho các khung Ta dùng 4 xung từ mạch tạo xung là: F9, F10, F11 và F12 để tạo ra xung định thời cho 16 khung Sau khi dùng mạch tổ hợp ta cho qua IC 74LS164 để tạo các xung định thời cho 16 khung, ta dùng 2 IC Sơ đồ mạch như hình vẽ.

Hình 2.9: Mạch tạo xung định thời khung.

Nguyên lý hoạt động:

Tương tự như mạch định thời bit, các đầu vào được cho qua mạch logic tổ hợp rồi được đưa vào chân dữ liệu của IC 74LS164 Chân clock (chân 8) của IC được sử dụng tần số F8 để làm xung clock định thời gian cho từng khung trong đa khung.

Hình 2.10: Giản đồ xung định thời khung

2.1.3.7 Sơ đồ tổng của mạch định thời phát.

Hình 2.11: Sơ đồ tổng của mạch định thời phát

Ghép báo hiệu cho

30 kênh thông tin

OR 2Mbit/sec

1.2 GHÉP KÊNH.

Bộ ghép kênh (MUX) PCM sơ cấp 30/32 với cấu trúc khung theo tiêu chuẩn

CCITT Ta ghép các kênh thoại, kênh số liệu, tín hiệu đồng bộ (gồm đồng bộkhung chẵn, đồng bộ khung lẻ, đồng bộ đa khung) và ghép báo hiệu cho 30 kênhvào luồng 2Mb/sec Khe TS0 của khung chẵn chứa từ mã đồng bộ khung chẵn(PE-SYN), khe TS0 của khung lẻ chứa từ mã đồng bộ khung lẻ (IPE-SYN).Khe

TS16 của khung F0 chứa từ mã đồng bộ đa khung (MK-SYN), khe TS16 của

các khung từ F1 tới F15 dùng để báo hiệu cho 30 kênh thông tin Các kênh

thông tin phải được đảo bit xen kẽ trước khi ghép vào dòng 2.048MBit/sec để

truyền đi tránh bị nhầm với từ mã đồng bộ đa khung khi đường truyền rỗi Tín

hiệu thoại được xử lý qua bộ CODEC, số liệu được lấy ra từ bộ phối ghép có tốc

độ cao để có tốc độ chuẩn 64Kbit/sec

2.2.2 Sơ đồ khối và nguyên lý hoạt động.

.2.3.1 Sơ đồ khối.

Sơ đồ mạch như hình sau:

Hình 2.13: Mạch ghép đồng bộ đa khung.

s0

k16

F1 F2 F3

2.048Mbit/sec

X0 4 X1 3 X2 2 X3 1 X4 15 X5 14 X6 13 X7 12 A 11 B 10 C 9 E 7

Y 5

Y 6

74S151 VCC

Hình 2.14: Giản đồ xung mạch ghép đồng bộ đa khung

2.2.3.2 Mạch ghép đồng bộ khung chẵn

Từ mã đồng bộ khung chẵn là Si0011011được ghép vào khe TS0 của các

khung chẵn…

Mạch ghép đồng bộ khung chẵn:

Hình 2.15: Mạch ghép đồng bộ khung chẵn

2.048MBIT/SEC X0

4 X1 3 X2 2 X3 1 X4 15 X5 14 X6 13 X7 12

A 11 B 10 C 9

E 7

74LS32 9

10

8

74LS32 12

13

11

74LS32

1 2

3

74LS32

4 5

GND

Hình 2.16: Giản đồ xung mạch ghép đồng bộ khung chẵn

Hoạt động:

Tương tự như mạch ghép đồng bộ đa khung ta cũng dùng IC 74LS151 để tạo

từ mã đồng bộ khung chẵn rồi ghép vào luồng 2Mbit/sec Khi một trong các đầuvào s0, s2, s4, s6, s8, s10, s12, s14 (Các khung chẵn) bằng 1 và k0 cũng bằng 1thì đầu ra 6 của IC 74LS00 bằng 0 được đưa đến IC 74F125 là cho mở cổng, dữliệu của chân Y (5) của IC 74S151 được ghép vào luồng 2Mbit/sec.

2.2.3.3 Mạch ghép đồng bộ khung lẻ

Sơ đồ mạch và nguyên tắc hoạt động tương tự như mạch ghép đồng bộ khungchẵn, chỉ khác là khi các đầu vào là khung lẻ thì mạch mới cho phép ghép vàoluồng 2Mbit/sec.

NAND

ĐBKC

Hình 2.17: Mạch ghép đồng bộ khung lẻ

Hình 2.18: Giản đồ xung mạch ghép đồng bộ khung lẻ

Hoạt động:

Tương tự như mạch ghép đồng bộ khung chẵn ta cũng dùng IC 74LS151 để tạo

từ mã đồng bộ khung lẻ rồi ghép vào luồng 2Mbit/sec Khi một trong các đầuvào s1, s3, s5, s7, s9, s11, s13, s15 (Các khung lẻ) bằng 1 và k0 cũng bằng 1 thìđầu ra 6 của IC 74LS00 bằng 0 được đưa đến IC 74F125 là cho mở cổng, dữliệu của chân Y (5) của IC 74S151 được ghép vào luồng 2Mbit/sec

2.048MBIT/SEC X0

4 X1 3 X2 2 X3 1 X4 15 X5 14 X6 13 X7 12

A 11 B 10 C 9

E 7

GND

NAND

ĐBKL

2.2.3.4 Mạch ghép báo hiệu

Theo tổ chức khung của kênh 2Mbit/sec thì các bit báo hiệu 30 kênh thôngtin được ghép ở khe TS16 của các khung từ F1 đến F15 trong đó 4 bit đầu của kheTS16 báo hiệu cho kênh từ 1 đến 15, 4 bit sau báo hiệu cho các kênh từ kênh 17đến kênh 30

Bảng tổ chức báo hiệu kênh 2Mbit/sec:

Hình 2.19: Tổ chức báo hiệu của 30 kênh

Để ghép các bit báo hiệu cho 30 kênh thông tin, ta dùng vi mạch 74LS151

Sơ đồ mạch như hình sau:

Hình 2 20: Mạch ghép báo hiệu cho 30 kênh thoại

Hoạt động:

Đúng khe TS16 của các khung từ khung F1 đến khung F15 thì các bit báo hiệuđược ghép vào đúng vị trí đã định trước Riêng các bit A, B, D và a, b, d luônđược gán bằng 1

.2.3.5 Ghép kênh thoại và kênh số liệu.

Dòng số liệu có tốc độ chuẩn là 64Kbit/sec được chuyển đổi sang dòng sốliệu có tốc độ là 2.048Mbit/sec Số liệu được ghép với tín hiệu thoại, đồng bộ,báo hiệu để tạo ra dòng số có tốc độ là 2Mbit/sec

Để chuyển đổi từ tốc độ 64Kbit/sec sang dòng tốc độ 2Mbit/sec và ghép vàokhe bất kì, ta chỉ cần sử dụng một vi mạch 74LS164 cho hai quá trình như sau:

Bộ đảo bit

2Mbit/sec Thông tin

- Ghi số liệu vào bộ ghi dịch với tốc độ 64Kbit/sec, thời gian ghi số liệu ngoàikhe TS0 và TS16

- Đọc số liệu từ một đầu ra của bộ ghi dịch với tốc độ 2.048Mbit/sec Khi đómạch nhận xung nhịp là 2.048MHz

3

U1:A

74LS08

SRG8 R C1/->

& 1D

1 3 2

4 5 6 10 8

11 12 9

được giữ nguyên, các bit lẻ được đảo Ta dùng IC 74LS86 để làm việc này

Sơ đồ chân và nguyên tắc hoạt động của IC:

Hình 2.22: Sơ đồ chân của IC 74LS86

Hình 2.23: Hoạt động của IC 74LS86

2.2.3.7 Sơ đồ tổng thể bộ ghép kênh

1 2

3

74LS86

A