đồ án chuyển mạch và tổng đài số

Phần dữ liệu của tổng đài - như số liệu thuê bao, bảng phiên dịch, xử lý địa chỉ thuê bao, thông tin định tuyến, tính cước - được ghi sẵn trong bộ nhớ số liệu.. Bộ nhớ số liệu dùng để gh

MỤC LỤC

MỤC LỤC 1

LỜI NÓI ĐẦU 3

NHÓM SINH VIÊN 3

CHƯƠNG I: NỘI DUNG THUYẾT MINH TÍNH TOÁN 4

1.1 Cấu trúc tổng đài số SPC 4

1.1.1 Đặc điểm của tổng đài số SPC 4

1.1.2 Chức năng của tổng đài SPC 5

1.1.2.1 Khối điều khiển trung tâm 5

1.1.2.3 Giao tiếp trung kế 7

1.1.2.4 Giao tiếp thuê bao 8

1.1.2.5 Báo hiệu 8

1.1.2.6 Điều hành khai thác bảo dưỡng 9

1.1.2.7 Giám sát đường dây 9

1.1.2.8 Điều khiển đấu nối 9

1.2 Phân tích phần truyền dẫn 30/32 9

1.2.1 Hệ thống điều chế xung mã (hệ thống PCM) 9

1.2.2 Hệ thống PCM sơ cấp 30/32 11

1.2.2.1 Khái quát 11

1.2.2.2 Cấu trúc khung và đa khung của bộ ghép 30/32 11

1.2.2.3 Đồng bộ 13

1.2.2.4 Báo hiệu 14

1.2.2.5 Thông tin 15

1.2.2.6 Tách đồng bộ từ luồng vào 15

1.2.3 Sơ đồ khối của hệ thống PCM 30/32 15

1.2.3.1 Sơ đồ khối 15

1.2.3.2 Nguyên lý hoạt động 16

1.3 Phân tích trường chuyển mạch 17

1.3.1 Sơ đồ khối trường chuyển mạch T-S-T-S 17

17 1.3.2 Chuyển mạch không gian (chuyển mạch S) 18

1.3.3 Chuyển mạch thời gian (chuyển mạch T) 20

2.1Bộ định thời phát 27

2.1.1Yêu cầu kỹ thuật 27

2.1.2Thiết kế 27

2.1.2.1 Mạch tạo xung đồng hồ 27

2.1.2.2 Mạch chia tần 28

Nhiệm vụ của mạch chia tần: 28 Mạch tạo xung đồng hồ tạo ra xung clock có tần số cao nhất có thể đáp ứng được cho hệ thống Tuy nhiên không phải IC nào trong hệ thống cũng dùng xung clock cao

như thế Ta cũng cần tạo ra các xung điều khiển cho các IC với thời gian tồn tại khác nhau chính vì vậy cần phải có mạch chia tần để chia nhỏ tần số cung cấp cho các

mạch thực hiện các nhiệm vụ khác nhau trong toàn bộ hệ thống 28

2.2.4 Mạch ghép kênh thoại và kênh số liệu 44

2.3Trường chuyển mạch T 46

2.3.1Yêu cầu 46

56 Hình 2-40: Sơ đồ bộ chọn kênh trường chuyển mạch S 56

Tính toán dung lượng bộ nhớ CM: 56

2.6 Bộ định thời thu 61

2.6.1 Yêu cầu kỹ thuật 61

2.6.2 Thiết kế 61

2.6.2.1 Bộ tái tạo xung clock 2.048MHz 62

2.6.2.2 Mạch chia tần 66

2.6.2.3 Thiết kế mạch tạo xung định thời bit, mạch tạo xung định thời khe như bên phát 68 2.6.2.4 Mạch tạo xung U0 68

2.6.3 Sơ đồ tổng thể bộ tạo xung định thời thu 68

Mạch tách kênh thoại và số liệu 73

CHƯƠNG 3 : KẾT LUẬN 75

LỜI NÓI ĐẦU

Hiện nay nhu cầu thông tin ngày càng đòi hỏi cao, đặc biệt là nhu cầu giao tiếp qua mạng viễn thông Sự bùng nổ thông tin làm cho các nhà đầu tư vào lĩnh vực này phải nâng cao kỹ thuật cho hệ thống viễn thông, làm cho dịch vụ ngày càng hoàn hảo

và nó sẽ kéo theo nhiều dịch vụ mới trong lĩnh vực này phát triển Một trong những công nghệ tác động rất lớn và là nền tảng của công nghệ viễn thông đó là công nghệ chuyển mạch và tổng đài số. Kỹ thuật chuyển mạch là một trong những kỹ thuật nền

tảng trong các mạng truyền thông Sự phát triển của kỹ thuật chuyển mạch luôn gắn liền với sự phát triển của hạ tầng mạng Để tìm hiểu kỹ hơn về công nghệ chuyển mạch, ta sẽ nghiên cứu cụ thể từng vấn đề trong việc thiết kế tổng đài số với 512 thuê bao Với sự nghiên cứu này phần nào giúp ta hiểu được một cách tổng quan nhất về mạng viễn thông ngày nay Các thiết kế ở đây chỉ mang tính chất nghiên cứu chứ chưa thể đem áp dụng trong thực tế

Do thời gian có hạn nên việc nghiên cứu sẽ không tránh khỏi những thiếu sót, em rất mong được sự góp ý của thầy cô và các bạn

Em xin chân thành cảm ơn!

Nhóm sinh viên

CHƯƠNG I: NỘI DUNG THUYẾT MINH TÍNH TOÁN 1.1 Cấu trúc tổng đài số SPC.

1.1.1 Đặc điểm của tổng đài số SPC.

Tổng đài điện tử SPC (Store Program Controller ) là tổng đài được điều khiển theo chương trình ghi sẵn trong bộ nhớ chương trỡnh điều khiển lưu trữ Người ta dùng bộ vi xử lý để điều khiển một lượng lớn công việc một cách nhanh chóng bằng phần mềm xử lý đã được cài sẵn trong bộ nhớ chương trình Phần dữ liệu của tổng đài

- như số liệu thuê bao, bảng phiên dịch, xử lý địa chỉ thuê bao, thông tin định tuyến, tính cước - được ghi sẵn trong bộ nhớ số liệu Nguyên lý chuyển mạch như trên gọi là chuyển mạch được điều khiển theo chương trình ghi sẵn SPC

Tổng đài SPC vận hành rất linh hoạt, dễ bổ sung và sửa chữa Do đó các chương trình và số liệu được ghi trong bộ nhớ có thể thay đổi theo yêu cầu của người quản lí mạng Với tính năng như vậy, tổng đài SPC dễ dàng điều hành hoạt động nhanh thoả mãn theo nhu cầu của thuê bao, cung cấp cho thuê bao nhiều dịch vụ

Trong tổng đài điện tử số công việc đo thử trạng thái làm việc của các thiết bị bên trong cũng như các tham số đường dây thuê bao và trung kế được tiến hành tự động và thường kì Các kết quả đo thử và phát hiện sự cố được in ra tức thời hoặc hẹn giờ nên thuận lợi cho công việc bảo dưỡng định kỳ

Thiết bị chuyển mạch của tổng đài SPC làm việc theo phương thức tiếp thông từng phần Điều này dẫn đến tồn tại các trường chuyển mạch được cấu tạo theo phương thức tiếp thông nên hoàn toàn không gây ra tổn thất dẫn đến quá trình khai thác cũng không tổn thất

Tổng đài điện tử số xử lý đơn giản với các sự cố vì chúng có cấu trúc theo các phiến mạch in liên kết kiểu cắm Khi một phiến mạch in có lỗi thì nó được tự động phát hiện nhờ chương trình bảo dưỡng và chuẩn đoán

1.1.2 Chức năng của tổng đài SPC.

Hình 1-1 : Sơ đồ khối tổng đài số SPC.

1.1.2.1 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 số và giải mã xung quay số; tìm đường rỗi; truyền báo hiệu kết nối/ giải toả cuộc gọi; 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 đồng bộ

Bộ điều khiển trung tâm gồm một bộ xử lý có công suất lớn cùng các bộ nhớ trực thuộc Bộ xử lý này được thiết kế tối ưu để xử lý cuộc gọi và các công việc liên quan trong một tổng đài Nó phải hoàn thành các nhiệm vụ kịp thời hay còn gọi là xử lí thời gian thực hiện các công việc sau đây:

- Nhận xung hay mã chọn số (các chữ số địa chỉ)

- Chuyển các tín hiệu địa chỉ đi ở các trường hợp chuyển tiếp cuộc gọi

- Trao đổi các báo hiệu cho thuê bao hay các tổng đài khác

Sơ đồ khối một bộ xử lí chuyển mạch tổng quát được mô tả như sau:

Hình 1-2 : Sơ đồ khối bộ xử lý chuyển mạch.

Bộ xử lý chuyển mạch bao gồm một bộ xử lí trung tâm, các bộ nhớ chương trình,

số liệu và phiên dịch cùng thiết bị vào/ra làm nhiệm vụ phối hợp để đưa các thông tin vào và lấy các lệnh ra

Bộ xử lý trung tâm là một bộ xử lí hay vi xử lí tốc độ cao và có công suất xử lí tuỳ thuộc vào vị trí xử lí chuyển mạch của nó Nó làm nhiệm vụ điều khiển thao tác cuả thiết bị chuyển mạch

Bộ nhớ chương trình Dùng để ghi lại các chương trình điều khiển các thao tác chuyển mạch Các chương trình này được gọi ra và xử lí cùng với các số liệu cần thiết

Bộ nhớ số liệu dùng để ghi lại tạm thời các số liệu cần thiết trong quá trình xử lý các cuộc gọi như các chữ số địa chỉ thuê bao, trạng thái bận - rỗi của các đường dây thuê bao hay trung kế

Bộ nhớ phiên dịch chứa các thông tin về loại đường dây thuê bao chủ gọi và bị gọi, mã tạo tuyến, thông tin cước

Bộ nhớ số liệu là bộ nhớ tạm thời còn các bộ nhớ chương trình và phiên dịch là các bộ nhớ bán cố định Số liệu hay chương trình trong các bộ nhớ bán cố định không thay đổi trong quá trình xử lí cuộc gọi Còn thông tin ở bộ nhớ tạm thời (Nhớ số liệu) thay đổi liên tục từ lúc bắt đầu tới lúc kết thúc cuộc 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 : Cấp nguồn (Battery) Dùng bộ chỉnh lưu tạo các mức điện áp theo yêu cầu phù hợp với thuê bao từ điện áp xoay chiều Ví dụ cung cấp điện gọi cho từng máy điện thoại thuê bao đồng thời truyền tín hiệu như nhấc máy, xung quay số

O (Over voltage - protecting): Bảo vệ chống quá áp cho tổng đài và các thiết bị do nguồn điện áp cao xuất hiện từ đường dây như sấm sét, điện công nghiệp hoặc chập đường dây thuê bao Ngưỡng điện áp bảo vệ 75V

R : Cấp chuông (Ringing): Chức năng này có nhiệm vụ cấp dòng chuông 25Hz, điện áp 75-90 volts cho thuê bao bị gọi Đối với máy điện thoại quay số dòng chuông này được cung cấp trực tiếp cho chuông điện cơ để tạo ra âm chuông Còn đối với máy

ấn phím dòng tín hiệu chuông này được đưa qua mạch nắn dòng chuông thành dòng một chiều cấp cho IC tạo âm chuông Tại kết cuối thuê bao có trang bị mạch điện xác định khi thuê bao nhấc máy trả lời phải cắt ngang dòng chuông gửi tới để tránh gây hư hỏng các thiết bị điện tử của thuê bao

S : Giám sát (Supervisor) : Giám sát thay đổi mạch vòng thuê bao, xử lý 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 / Decode) : Chức năng này để mã hoá tín hiệu tương

tự thành tín hiệu số và ngược lại

H : Chuyển đổi 2 dây / 4 dây (Hybrid) : Chức năng chính của hybrid là chức năng chuyển 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 như là đường dây thuê bao bị hỏng do ngập nước, chập mạch với đường điện hay bị đứt bằng cách theo dõi đường dây thuê bao thường xuyên có chu kỳ Thiết bị này 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 thuê bao trước khi vào trường chuyển mạch

1.1.2.3 Giao tiếp trung kế.

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

G (Generation of frame) : Phỏt mó khung nhận dạng tớn hiệu đồng bộ khung để phân biệt từng khung của tuyến số liệu PCM từ tông đài tới

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

Z (Zero string suppression) : Khử dãy số “0” liên tiếp Do dãy tín hiệu PCM có nhiều quãng chứa nhiều bít “0” nên phía thu khó khôi phục tín hiệu đồng 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 hệ thống thành 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 dãy xung nhịp

từ dãy tín hiệu thu được

H (Hunt during reframe) : Tìm trong khi định lại khung tức là tách thông tin đồng

bộ từ dãy tín hiệu thu

O (Office signalling) : Báo hiệu liên tổng đài Đó là chức năng giao tiếp để phối hợp báo hiệu giữa tổng đài đang xem xét và các tổng đài khác qua đường trung kế

1.1.2.4 Giao tiếp thuê bao.

Gồm mạch điện đường dây và bộ tập trung

Mạch điện đường dây thực hiện các chức năng 7 chức năng BORSCHT (Battery feed, Over-voltage protection, Ringing, Supervision, Coding, Hybrid trasformer, Testing)

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

1.1.2.5 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 lí và phối hợp các loại báo hiệu kiểu mã thập phân hay đa tần được truyền theo kênh hay gắn liền với kênh truyền 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 gọi giữa tổng đài nào đó được truyền di theo một tuyến báo hiệu độc lập với mạch điện truyền tín hiệu tiếng nói lên tổng đài (Báo hiệu kênh chung là báo hiệu lên tổng đài Phương thức này có thể kết hợp các dạng thông tin báo hiệu xử lí gọi với các dạng thông tin điều hành và bảo dưỡng kỹ thuật cho toàn mạng Thiết bị báo hiệu kênh chung đóng vai trò phối hợp và xử lý các loại báo hiệu cho các mục đích điều khiển tổng đài

- Cung cấp những thông tin cần thiết cho tổng đài nhận biết về t́nh trạng thuê bao, trung kế, thiết bị

- Trong tổng đài phải có chức năng nhận, xử lư, phát thông tin báo hiệu đến nơi thích hợp.

1.1.2.6 Điều hành khai thác 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 cho cán bộ điều hành

Khả năng khai thác mạng, thay đổi nghiệp vụ,quản lý số liệu cước

1.1.2.7 Giám sát đường dây.

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

1.1.2.8 Điều khiển đấu nối.

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

1.2 Phân tích phần truyền dẫn 30/32.

1.2.1 Hệ thống điều chế xung mã (hệ thống PCM)

Nguyên lý cơ bản của điều chế xung là quá trình biến đổi các tín hiệu liên tục như 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 4 nguyên lý chính:

- Lọc hạn băng : nhằm hạn chế phổ tần của tín hiệu cần truyền

- Lấy mẫu : Lấy mẫu là quá trình chuyển đổi các dín hiệu liên tục (Tiếng nói, ) thành tín hiệu rời rạc và sau đó tái tạo lại chúng để được những tín hiệu ban đầu

Hình 1-3: Quá trình lấy mẫu

Theo định lý lấy mẫu, khi một tín hiệu tương tự được lấy mẫu ở tốc độ lớn hơn 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 nguyên thủy

có thể khôi phục được nếu quá trình lấy mẫu được thực hiện ở tốc độ lớn hơn 6.8KHz Trong thực tế tần số lấy mẫu được chọn là:

f(s) ≥ 2fa = 2*4 = 8KHzChu kỳ:

Giải mã Lọc Lấy

mẫu

Lượng tử hóa

- Lượng tử hóa : Lượng tử hóa là quá trình thay thế 1 tín hiệu tương tự đã lấy mẫu bằng một tập hữu hạn các mức biên độ, nghĩa là biến đổi tín hiệu liên tục theo thời gian thành tín hiệu biên độ rời rạc.

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

Lượng tử hóa phi tuyến : Là phương pháp lấy các mức lượng tử khác nhau Luật lượng tử logarit được sử dụng trong nén và giãn, trong đó biến đầu vào X được chuyển thành biến Y theo quan hệ Y = LogX và quan hệ ngược lại được sử dụng khi làm biến đầu 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

- Mã hóa : Mã hóa là quá trình so sánh ác giá trị rời rạc nhận được bởi các quá trình lượng 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

1.2.2 Hệ thống PCM sơ cấp 30/32.

1.2.2.1 Khái quát.

Hiện nay trên thế giới tồn tại hai cấp ghép cơ sở là hệ thống PCM sơ cấp 24 kênh ghép theo tiêu chuẩn Bắc Mỹ và Nhật Bản, tốc độ của các cấp truyền dẫn là 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 là 2,048Mbps Hệ thống này ghép theo tiêu chuẩn Châu Âu Thiết bị ghép kênh PCM sơ cấp 30/32 hoạt động với tốc độ 2.048Mbps, sử dụng mã hóa luật A gồm 13 đoạn và 256 mức lượng tử

1.2.2.2 Cấu trúc khung và đa khung của bộ ghép 30/32.

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 30/32

Khung có thời hạn 125µs được chia thành 32 khe thời gian bằng nhau và đánh số thứ tự từ TS0 đến TS31 Mỗi khung gồm có 256 bit và chu kỳ lặp lại của khung bằng 8 KHz

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 số chẵn,

8 khung còn lại mang chỉ số lẻ

Các khe TS0 đứng đầu các khung chẵn gồm bit Si được sử dụng cho quốc tế (Nếu không sử dụng thì cài đặt bằng 1) và 7 bit còn lại là từ mã đồng bộ khung 0011011 Các khe TS0 đứng đầu các khung lẻ gồm bit thứ nhất Si dùng cho mạng quốc tế, nếu không sử dụng đặt Si =1, bit thứ hai luôn có logic 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 trí các 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 vào nửa khe thời gian TS16 Nửa trái truyền báo hiệu của các kênh thoại thứ 1 đến kênh thoại thứ 15 và lửa trái 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 để truyền báo hiệu và đồng bộ đa khung Đó cũng là lý do tại sao mỗi đa khung chứa 16 khung Nếu các bit abcd 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 hiệu vì nó trùng với từ mã đồng bộ đa khung Phương thức báo hiệu đã trình bày trên đây gọi là báo hiệu kênh kết hợp CAS.

T.T Khung

Bit 1 đến bit 8 của TS0

Các bit 5, 7, 8 là tập các bit 1 nếu không sử dụng, riêng bit thứ 6 chỉ thị cho mất đồng bộ khung Đồng bộ đa khung xem như mất khi thu hai tín hiệu đồng bộ khung liên tiếp có 1 lỗi và khi trong chu kỳ 1 hoặc 2 đa khung tất cả các bit trong TS16 đều ở trạng thái 0 Đồng bộ đa khung xem như được khôi phục ngay khi tín hiệu đồng bộ đa khung chính xác đầu tiên được phát hiện và khi ít nhất một bit trong khe TS16 của khung F0 có mức logic 1 đứng trước tín hiệu đồng 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 là đồng bộ khung chẵn và đồng bộ khung lẻ

Tín hiệu đồng bộ khung chẵn chiếm khe thời gian TS0 của các khung chẵn ở TS0

bit 2 và bit 8 đứng đầu và cuối từ mã đồng bộ khung Bit 1 không nằm trong từ mã đồng bộ khung mà dành cho sử dụng 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 chỉ thị cảnh báo

xa khi mất đồng bộ khung Các bit 3 tới bit 7 dự trữ sử dụng cho quốc tế, 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 như được khôi phục nếu chính xác 2 lần liên tiếp

1.2.2.4 Báo hiệu.

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 vào nửa khe thời gian TS16 Nửa trái truyền báo hiệu của các kênh thoại thứ 1 đến kênh thoại thứ 15 và nửa trái 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 trọng khi quan tâm đến mạng số tương lai CCITT khuyến nghị sử dụng khe thời gian này cho hệ thống báo hiệu kênh chung Hệ thống báo hiệu này đang được sử dụng hiện nay khi đi hệ thống PCM sơ cấp vào hệ thống hiện có

Hệ thống cung cấp 4 kênh báo hệu 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 mỗi kênh báo hiệu do hệ thống truyền dẫn PCM gây ra nên sẽ không vượt quá 2ms Ta có:

Fccs = 64Kbps/4bit/1báohiệu = 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.

1.2.2.5 Thông tin.

Kênh rỗng là kênh khi tất cả các bit = 0(Tức là kênh không làm việc) Điều này rất

dễ nhầm với từ mã đồng bộ đa khung, để tránh điều này người ta đảo bit theo quy luật

- 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 đầu của 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 và pha Ta dùng bộ lọc tách đồng hồ từ luồng xung thu

1.2.3 Sơ đồ khối của hệ thống PCM 30/32.

1.2.3.1 Sơ đồ khối.

Dưới đây là sơ đồ khối của một hệ thống truyền dẫn 30/32

Coder BI

BI Interface

Oto - Coupler

Bé §Þnh Thêi Ph¸t

T¹o m· SYN KiÓm tra SYN

Bé §Þnh Thêi Thu

Interface BI

BI Decoder

m u x

D m u x

2 MCLKT

2,048 MTx

2,048 MRx

2 MRx HDB3

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-Coupler

là bộ ghép nối bằng quang, 30 tín hiệu này được chuyển thành 30 bit báo hiệu a1 – a30 Các bit báo hiệu a1 – a30 ghép vào vị trí b0 và b4 của khe TS16 của tất cả các khung (Trừ

TS0), như vậy khi Fp0=0, Tp16 =1 và Bp0 hoặc Bp4=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 để 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 HDB3

b Bên thu :

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

mã HDB3 thành mã nhị phân, đồng thời sẽ khôi phục xung nhịp đồng hồ điều khiển định thời thu làm việc với định thời phát

Bên thu kiểm tra đồng bộ bằng cách mang dòng thông tin đến kiểm tra 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 với trạng 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 Bp0 – Bp7, tạo định thời cho các khe từ Tp0 – Tp31, và tạo xung đinh thời từ khung Fp0 – Fp15 có đặc điểm như các xung định thời phát Dòng 2MRx sẽ đi qua mạch cảnh báo nhận dạng từ mã đồng bộ đa khung, đồng bộ khung Nếu phát hiện ra các từ mã đồng bộ đúng thì nó sẽ kích cho định thời thu đồng bộ

1.3 Phân tích trường chuyển mạch.

1.3.1 Sơ đồ khối trường chuyển mạch T-S-T-S.

PCM 1

PCM 2

PCM 16

PCM 1 PCM 2

PCM 16

PCM 16

PCM 2 PCM 1

M

U

X

D E M U X

CHUYEN MACH T

CHUYEN MACH S

M U X

CHUYEN MACH T

D E M U X

CHUYEN MACH S

1.3.2 Chuyển mạch không gian (chuyển mạch S).

Là loại chuyển mạch có các đầu ra, đầu vào được bố trí theo không gian (cách quảng, thanh chéo) 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:

Khi số kênh thoại lớn, ta phải ghép chung nhiều tuyến PCM Việc đấu nối giữa các kênh không chỉ là trao đổi thông tin trên các tuyến khe thời gian của tuyến PCM mà còn trao đổi giữa các tuyến với nhau Chuyển mạch không gian làm nhiệm vụ nối mạch cho các tuyến PCM khác nhau ở đầu vào và đầu ra Nó tạo ra mối quan hệ thời gian thực cho 1 hay nhiều khe thời gian

Xét một chuyển mạch không gian PCM có ma trận mxn với ngõ vào và ngõ ra mang các tín hiệu PCM Sự nối kết bất kỳ giữa các khe thời gian của bus ngõ vào với khe thời gian tương ứng ở ngõ ra được thực hiện qua điểm thông của ma trận chuyển

mạch không gian phải được tiến hành trong suốt thời gian của khe thời gian này và lặp lại trong các khung kế tiếp cho đến khi cuộc gọi đó kết thúc Trong thời gian còn lại trong thời gian một khung, điểm thông này có thể được sử dụng cho một cuộc gọi khác có liên quan Do đó việc điều khiển là phải theo 1 chu kỳ nào đó tuỳ thuộc vào thời gian cuộc gọi Điều này được thực hiệc nhờ bộ nhớ nối kết CM cục bộ kết hợp với mạch chuyển mạch không gian.

Hình1-9 : Chuyển mạch không gian số.

b Điều khiển trong chuyển mạch S

Việc xác định điểm chuyển mạch có thể thực hiện bằng hai 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.

Trong chuyển mạch S điều khiển theo đầu ra thì trên các cột ngõ ra sẽ có các bộ nhớ CM và nội dung trong các ô nhớ của CM sẽ chọn các dòng ngõ vào cho cột ngõ ra của nó Điều khiển theo đầu vào thì mỗi dòng sẽ có một bộ nhớ CM điều khiển và nội dung của nó sẽ xác định các cột ngõ ra cho dòng ngõ vào của nó

Hình 1-10 : Điều khiển theo đầu ra.

Theo nguyên lý trên, điều khiển ngõ ra có thể sử dụng các bộ ghép kênh logic số

Bộ ghép kênh logic số này cho phép nối đến ngõ ra của nó từ một trong n ngõ vào tùy thuộc vào địa chỉ nhị phân được cung cấp bởi bộ nhớ điều khiển CM của nó Số bits nhị phân yêu cầu cho n đầu vào là log2n Dung lượng tổng cộng của bộ nhớ CM là : CCM = R.log2n (với R là số khe thời gian trong 1 khung).

Nếu chuyển mạch S có m đầu ra thì dung lượng bộ nhớ CM tổng cộng của nó là :S CCM = m.R.log2n

Điều khiển theo đầu vào sử dụng bộ tách kênh logic số, nó cung cấp sự nối kết giữa một ngõ vào với 1 trong m ngõ ra theo địa chỉ nhị phân xác định trước trong CM ở n ngõ vào Số bits nhị phân yêu cầu cho tổng dung lượng của bộ nhớ CM là :

Hình 1-11 : Điều khiển theo đầu vào.

Chuyển mạch T không thuận lợi trong các hệ thống tổng đài có dung lượng lớn, tuy nhiên, chuyển mạch S dùng độc lập là không có hiệu quả Bởi vì nó chỉ thực hiện được sự trao đổi giữa các tuyến khác nhau có cùng khe thời gian, điều này không có tính thực tế Trong thực tế, người ta ghép chuyển mạch T và S để tạo nên các trường chuyển mạch có dung lượng lớn

1.3.3 Chuyển mạch thời gian (chuyển mạch T).

Chuyển mạch T về cơ bản là thực hiện chuyển đổi thông tin giữa các khe thời gian khác nhau trên cùng một tuyến PCM

Về mặt lý thuyết có thể thực hiện bằng 2 phương pháp sau:

a Phương pháp dùng bộ trễ:

Trên đường truyền tín hiệu, ta đặt các đơn vị trễ có thời gian trễ bằng 1 khe thời gian

Hình 1-12: Phương pháp dùng bộ trễ.

Hình 1-13 : Chuyển mạch giữa hai khe thời gian A và B dùng bộ trễ.

Giả sử trong khung có R khe thời gian, trong đó cần trao đổi thông tin giữa 2 khe thời gian A và B Ta cho mẫu Ma (8 bit PCM) qua n bộ trễ thì ở đầu ra mẫu Ma sẽ có mặt ở khe thời gian TSB Và mẫu Mb qua Rưn bộ trễ sẽ có mặt ở thời điểm TSA Như vậy việc trao đổi thông tin đã được thực hiên

Nhược điểm : Hiệu quả kém, giá thành cao

b Phương pháp 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 CM

Hình 1-14 : Phương pháp dùng bộ nhớ đệm.

Thông tin phân kênh thời gian được ghi lần lượt vào các tế bào của BM Nếu b là

số bít mã hoá mẫu tiếng nói, R số khe thời gian trong một tuyến (khung) thì BM 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.log2R bits

Trong đó, log2R biểu thị số bit trong 1 từ địa chỉ và cũng là số đường trong 1 bus.Việc ghi đọc vào BM có thể là tuần tự hoặc ngẫu nhiên Như vậy, trong chuyển mạch T có hai kiểu điều khiển là tuần tự và ngẫu nhiên

+ Điều khiển tuần tự :

Điều khiển tuần tự là kiểu điều khiển mà trong đó, việc đọc ra hay ghi vào các địa chỉ liên tiếp của bộ nhớ BM một cách tuần tự tương ứng với thứ tự ngõ vào của các khe thời gian Trong điều khiển tuần tự, một bộ đếm khe thời gian được sử dụng để xác định địa chỉ của BM Bộ đếm này sẽ được tuần tự tăng lên 1 sau thời gian của một khe thời gian

+ Điều khiển ngẫu nhiên :

Điều khiển ngẫu nhiên là phương pháp điều khiển mà trong đó các địa chỉ trong

BM không tương ứng với thứ tự của các khe thời gian mà chúng được phân nhiệm từ trước theo việc ghi vào và đọc ra của bộ nhớ điều khiển CM

Từ đó, chuyển mạch T có hai loại : Ghi vào tuần tự, đọc ra ngẫu nhiên và Ghi ngẫu vào nhiên, đọc ra tuần tự

Hình 1-15 : Điều khiển tuần tự và ngẫu nhiên.

Ghi tuần tự / đọc ngẫu nhiên :

Bộ đếm khe thời gian (Time slot counter) xác định tuyến PCM vào để ghi tín hiệu vào bộ nhớ BM một cách tuần tự, bộ đếm khe thời gian làm việc đồng bộ với tuyến PCM vào, nghĩa là việc ghi liên tiếp vào các ô nhớ trong bộ nhớ BM được đảm bảo bởi sự tăng lên một của giá trị của bộ đếm khe thời gian Bộ nhớ điều khiển CM điều

khiển việc đọc ra của BM bằng cách cung cấp các địa chỉ của các ô nhớ của BM.

Hình 1-16 : Ghi tuần tự, đọc ngẫu nhiên.

Các kênh thông tin số được ghép với nhau theo thơi gian bởi bộ MUX, sau đó, đưa đến bộ chuyển đổi từ nối tiếp sang song song để đưa ra các từ mã song song 8 bits (Mỗi từ mã chiếm 1 khe thời gian) Các từ mã này được ghi tuần tự vào bộ nhớ BM do giá trị của bộ đếm khe thời gian tăng lần lượt lên 1 tương ứng với khe thời gian đầu vào Xen kẻ với quá trình ghi là quá trình đọc thông tin từ bộ nhớ BM với các địa chỉ

do bộ nhớ điều khiển CM cung cấp Thông tin sau khi đọc ra khỏi BM, được chuyển đổi từ song song ra nối tiếp trở lại và sau đó được tách ra thành các kênh để đưa ra ngoài

Như vậy, việc ghi đọc BM thực hiện 2 chu trình sau :

Ghi vào BM ô nhớ có địa chỉ do bộ đếm khung cung cấp (gọi là chu trình ghi).Đọc ra từ BM từ ô nhớ có địa chỉ do CM cung cấp (chu trình đọc)

Đối với tín hiệu thoại, fs = 8 KHz do đó cứ 125 ms thì ô nhớ BM ghi đọc 1 lần.Số kênh cực đại Rmax=125/(TW+TR) trong đó TW và TR là thời gian ghi và đọc của bộ nhớ BM do nhà sản xuất quy định

Xét ví dụ : hai khe thời gian A và B muốn trao đổi với nhau, địa chỉ ghi vào BM

chính là số thứ tự của khe thời gian (ghi vào tuần tự) trong một khung Khi ta muốn trao đổi thông tin giữa 2 khe A và B, ta cần ghi vào CM giá trị “A” vào ngăn nhớ B và giá trị “B” vào ngăn nhớ A

Tại TSA, khi bộ đếm đếm đến giá trị “A” ( BM đến ô nhớ A) : Trong chu trình ghi, địa chỉ được cung cấp bởi bộ đếm khe thời gian và chu trình đọc được CM cung cấp địa chỉ

Quá trình được tiến hành như sau :

Bộ điều khiển ghi lần lượt vào các ô nhớ của BM cùng với sự tăng lên 1 của bộ đếm khung ở thời điểm TSA, mẫu MA được ghi vào ô nhớ A và do CMA có nội dung “B” nên nên mẫu Mb được đọc ra từ ô nhớ B của BM.

Trong thời gian TSB, mẫu Mb được ghi vào BMB và do ô nhớ CMB có nội dung

“A” nên mẫu Ma được đọc ra từ ô nhớ BMA

Như vậy, đã có sự trao đổi giữa các khe thời gian A và B, quá trình cứ tiếp diễn cho đến khi có sự thay đổi của CM

Ghi ngẫu nhiên/ đọc ra tuần tự :

Bộ nhớ CM cung cấp địa chỉ của các ô nhớ của BM trong chu trình ghi còn bộ đếm khe thời gian cung cấp địa chỉ cho việc đọc thông tin ra khỏi bộ nhớ BM

Giả sử 2 khe thời gian A và B muốn trao đổi thông tin với nhau thì ô nhớ A trong

CM lưu giá trị ‘B’ và ô nhớ B trong CM sẽ lưu giá trị ‘A’

Quá trình thực hiện được tiến hành như sau :

Bộ đếm khe thời gian quét lần lượt BM và CM và do đó, ở đầu ra nội dung trong các ô nhớ BM được đọc ra lần lượt

Trong khe thời gian TSA, Mb được đọc ra và do CMA có địa chỉ “B” nên mẫu Ma được ghi vào ô nhớ BMB

Trong khe thời gian TSB, Ma được đọc ra và do CMB có địa chỉ “A” nên mẫu Mbđược ghi vào ô nhớ BMA

Như vậy, việc đọc thông tin từ BM là tuần tự và ghi vào là do CM điều khiển và sự trao đổi thông tin giữa hai khe thời gian A và B trên cùng một tuyến PCM đã được thực hiện

Hình 1-17 : Ghi ngẫu nhiên, đọc ra tuần tự.

c Đặc tính của chuyển mạch T:

Thời gian trễ phụ thuộc vào quan hệ khe thời gian vào, khe thời gian ra, tuyến PCM vào, tuyến PCM ra Nhưng nó luôn được giữ ở mức thuê bao không nhận thấy được vì thời gian trễ này luôn nhỏ hơn thời gian của 1 khung của tuyến PCM

Ưu điểm nổi bật là tính tiếp thông hoàn toàn Mỗi kênh được phân bố vào một khe tương ứng Như vậy, bất kỳ đầu vào nào cung có khả năng chuyển mạch đến ngõ ra mong muốn

Hoạt động của CM độc lập với tin tức, có khả năng chuyển đổi thêm các bits chẵn lẻ, báo hiệu cùng với các byte mẫu tiếng nói

Nhược điểm: Số lượng kênh bị hạn chế bởi thời gian truy cập bộ nhớ Hiện nay, công nghệ RAM phát triển 1 cấp T có thể chuyển mạch 1024 kênh

d Nâng cao khả năng chuyển mạch T :

+ Ghép kênh với các bits song song :

Việc nâng cao khả năng chuyển mạch của tầng T thực hiện phương thức truyền song song tín hiệu số của 1 kênh qua tầng T

Quá trình chuyển mạch qua tầng T với việc ghi đọc lần lượt 8 bits/kênh vào bộ nhớ được thực hiện như hình 2-12

Ta nhận thấy rằng, nếu thời gian truy xuất của bộ nhớ là lớn thì dung lượng của chuyển mạch bị hạn chế rất nhiều

Để khắc phục điều này, trước khi đưa vào trường chuyển mạch, bao giờ tín hiệu cũng được ghép kênh và chuyển đổi sang song song

Hình 1-18 : Ghi / đọc song song 8 bits.

Để đơn giản, xét ví dụ 1 khung chỉ có 2 kênh Nhìn vào sơ đồ ta thấy: Khi thực hiện biến đổi khung từ nối tiếp ra song song thì 8 bít sẽ có 7 bít trống Khoảng thời gian này tương ứng với 7 bits được sử dụng để truyền tín hiệu các kênh khác của các tuyến PCM khác

Hình 1-19 : Ghép 3 tuyến PCM S/P.

Quá trình ghép 6 tín hiệu ở 3 tuyến PCM khác nhau cũng được mô tả trong hình trên Tại mỗi bộ S/P có 1 đầu vào và 8 đầu ra Như vậy, ta có 24 đầu ra khỏi 3 bộ S/P tương ứng với line0, line1, line2 và được ghép ở bộ MUX

Tại đầu ra của bộ MUX, 6 tín hiệu số được ghép như trên Khoảng thời gian trống ứng với 5 bits

Việc thay đổi khe thời gian ở trường hợp này được thực hiện tại tầng T mà tại đó ở đầu ra và đầu vào có 8 đường nối và tầng T có 8 chuyển mạch T Tại một nhánh chuyển mạch T có một bit của 8 bits song song trên một kênh được ghi vào

+ Thâm nhập song song vào tầng chuyển mạch T :

Để tăng dung lượng cho cấp chuyển mạch T, ngoài việc sử dụng phương thức truyền số liệu song song còn kết hợp phương thức thâm nhập song song vào bộ nhớ.Trong phương pháp thâm nhập lần lượt thì số lần thâm nhập gấp 2 lần số khe thời gian trong một khung tín hiệu

CHƯƠNG 2 : THIẾT KẾ HỆ THỐNG GHÉP TÁCH PCM 30/32.

2.1 Bộ định thời phát.

2.1.1 Yêu cầu kỹ thuật.

Bộ định thời phát có nhiệm vụ định thời gian đối với từng bit, từng khe, từng khung

Luồng PCM 30/32 với dòng số: 2.048Mbit/s được đưa vào đầu vào của bộ định thời Tổ chức của luồng PCM 30/32:

- 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 * 32 = 125µs

- 16 khung hợp thành một đa khung, có độ dài 1 đa khung là: 16 * 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 đa khung gồm

16 khung

Bộ định thời cần tạo ra:

 8 xung định thời cho 8 bit được ký hiệu từ b0 → b7

 32 xung định thời cho 32 khe thời gian trong một khung được ký hiệu từ TS0 →

TS31

 16 khung trong 1 đa khung được ký hiệu từ F0 → F15

Từ các xung clock có tần số như trên, ta cho các xung clock này qua mạch logic tổ hợp tạo ra các xung định thời cho bit, cho khe, cho khung

2.1.2 Thiết kế.

2.1.2.1 Mạch tạo xung đồng hồ

Nhiệm vụ của mạch tạo xung đồng hồ:

 Tạo ra xung đồng hồ chung cho toàn bộ hệ thống làm việc

 Là đồng hồ chung cho cả phía phát và phía thu làm việc

Vì vậy yêu cầu của mạch tạo xung đồng hồ là tạo ra xung clock có tần số cao nhất

và độ chính xác cao, nên khi thiết kế phải chú ý đến độ ổn định của tần số Để ổn định tần số ta phải dùng bộ nguồn riêng cho mạch dao động, mạch tạo dao động dùng thạch

anh vì dao động thạch anh có độ ổn định cao và ít chịu tác đông của nhiệt độ Muốn xác định được tần số lớn nhất của hệ thống ta phải đi khảo sát sự hoạt động của toàn

bộ hệ thống Qua quá trình khảo sát thì ta thấy tần số cao nhất cần thiết cho hệ thống

 Nhiệm vụ của mạch chia tần:

Mạch tạo xung đồng hồ tạo ra xung clock có tần số cao nhất có thể đáp ứng được cho hệ thống Tuy nhiên không phải IC nào trong hệ thống cũng dùng xung clock cao như thế Ta cũng cần tạo ra các xung điều khiển cho các IC với thời gian tồn tại khác nhau chính vì vậy cần phải có mạch chia tần để chia nhỏ tần số cung cấp cho các mạch thực hiện các nhiệm vụ khác nhau trong toàn bộ hệ thống

Bộ tạo xung đồng hồ 16,384 MHz được đưa đến mạch chia tao ra các xung f0 = 8,192 MHz, f1= 4,096 MHz, f2 = 2,048 MHz, f3 = 1,014 MHz

Từ tần số 2.048MHz sau mạch chia 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 Ta cần tạo các xung có tần số như sau:

STT Fi TÇn sè

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

F1 F2 F3 F4 F5 F6 F7 F8 F9 F10 F11 F12

Hình 2-1: Các tần số phải tạo ra.

Ví dụ một sơ đồ mạch chia tần như sau:

16,384 MHz

fo f1 f3 f2

D0

3 Q0 14 D1

4 Q1 13 D2

5 Q2 12 D3

6 Q3 11

RCO 15ENP

7 ENT 10 CLK 2 LOAD 9 MR 1

và mạch chia tần như hình dưới đây:

f2 F1

F2 F3 F4 F5 F6 F7 F8 F9 F10 F11 F12

CLK 10

MR 11

2.1.2.3 Tạo xung định thời bít

Bít là đơn vị nhỏ nhất trong một khung PCM, vì vậy phải định thời cho từng bít Yêu cầu:

- Định được thời điểm cho từng bít, thời gian tồn tại một bít là 488ns

- Tạo ra 8 xung định thời cho 8 bít khác nhau trong 1 khe TS, chu kỳ lặp lại là

3,9 sµ Ký hiệu từ b0 đến b7.

- Bộ tạo xung phải tạo ra được dãy xung như sau:

Hình 2-7: Giản đồ xung định thời bit

Để định thời cho bit ta có thể dùng IC 74LS164, IC này sẽ ghi dữ liệu vào và dịch lần lượt dữ liệu ra các đầu ra của nó Dưới đây là sơ đồ chân và bảng trạng thái hoạt động và giản đồ xung của IC 74LS164:

SRG8 R

11 12 9

13 74LS164

Hình 2-8: Sơ đồ chân IC 74Ls164 Hình 2-9: Bảng trạng thái hoạt động IC 74Ls164.

Ví dụ mạch tạo xung định thời bit như sau:

Bp7

Bp0 Bp1 Bp2 Bp3 Bp4 Bp5 Bp6

F1 F3

2,048 MHz

SRG8 R C1/->

2

4 5 6 10 8

11 12 9

13 74LS164

VCC

3

74LS27

Hình 2-11: Sơ đồ mạch tổ hợp tạo các xung định thời bit.

2.1.2.4 Tạo xung định thời khe

Mỗi một khe có 8 bít chiều dài là 3,9µs Để định thời khe thì yêu cầu như sau:+ Tạo ra 32 tín hiệu định thời cho 32 khe ⇒Thời gian tồn tại của mỗi xung định

thời khe là 3,9µs Chu kỳ lặp lại là 125 sµ .

+ Bộ tạo xung phải tạo ra được dãy xung định thời cho 32 khe từ xung clock đã có , ký hiệu từ TS0 đến TS16 như giản đồ xung sau

Giản đồ xung:

Hinh 2-14: Giản đồ xung của mạch tạo định thời khe

Ví dụ mạch tạo xung định thời khe như sau:

Tp7 Tp6 Tp5 Tp4 Tp3 Tp2 Tp1

Tp9 Tp10 Tp11 Tp12 Tp13 Tp14

Tp23

Tp17 Tp18 Tp19 Tp20 Tp21 Tp22

& 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 74LS04

Hình 2-13: Mạch tạo xung định thời khe.

2.1.2.5 Định thời khung:

+ Trong một đa khung có 16 khung, để phân biệt các khung của đa khung ta cần

có xung định thời khung

+ Một khung có chiều dài 125µs⇒Thời gian tồn tại của mỗi xung định thời

khung là 125µ s Chu kỳ lặp lại là 2ms.

+ Yêu cầu: Tạo ra 16 tín hiệu định thời cho 16 khung từ xung clock đã có, kí hiệu các khung từ F0 đến F15 Bộ tạo xung phải tạo ra được dãy xung như sau:

Giản đồ xung của mạch như sau:

Hinh 2-16 : Giản đồ xung mạch định thời khung

Ví dụ sơ đồ mạch như hình vẽ

Fp15

Fp0 Fp1 Fp2 Fp3 Fp4 Fp5 Fp6

Fp8 Fp9 Fp10 Fp11 Fp12 Fp13 Fp14 Fp7

4 74LS02

1 2

3 74LS08

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

5 6 74LS14

VCC

Hình 2-15: Mạch tạo xung định thời cho 16 khung.

2.1.2.6 Sơ đồ khối bộ định thời

Bộ định thời cần có:

+ Khối tạo xung đồng hồ

+ Bộ chia tần

+ Khối tạo xung định thời bít

+ Khối tạo xung định thời khe

+ Khối tạo xung định thời khung

+ Từ xung clock có tần số cao, để tạo ra các khung có tần số thấp hơn đưa qua bộ chia tần Để tạo ra các dãy xung như yêu cầu có thể dùng vi xử lý hoặc các linh kiện điện thử để thiết kế một mạch tạo ra các dãy xung như mọng muốn

+ Không cần tạo xung định thời đa khung vì mỗi đa khung có một từ mã đồng bộ

là 0000 ở TS16 của F0

Hình 2-17: Sơ đồ khối bộ định thời

2.2 Ghép Kênh

2.2.1 Nhiệm vụ của bộ ghép kênh.

Bộ ghép kênh có nhiệm vụ ghép các kênh thoại, kênh số liệu, tín hiệu đồng bộ (gồm đồng bộ khung chẵn, đồng bộ khung lẻ, đồng bộ đa khung) và ghép báo hiệu cho

30 kênh vào luồng 2,048 Mb/sec Để ghép được các kênh này người ta phải dựa vào các xung định thời đã tạo ra ở bộ định thời

Cấu trúc khung luồng PCM 30/32:

 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 sử lý qua bộ CODEC, số liệu được lấy ra từ bộ phối ghép có tốc độ cao để có tốc dộ chuẩn 64Kbit/sec.

2.2.2 Sơ đồ khối của bộ ghép kênh.

Hình 2-18: Sơ đồ khối bộ ghép kênh

Các từ mã đồng bộ khung chẵn, đồng bộ khung lẻ, đồng bộ đa khung và báo hiệu được ghép vào đúng khung, khe nhờ mạch logic tổ hợp rồi cho qua mạch OR Tín hiệu

số liệu và tín hiệu thoại được đảo bit theo quy luật nininini rồi đưa đến mạch OR ghép vào đúng bit, khe đã định Đầu ra của mạch OR là dòng số có tốc độ 2.048Mbit/sec với cấu trúc khung như khuyến nghị của CCITT

2.2.3 Nguyên lý ghép kênh của PCM 30/32

 Ghép đồng bộ đa khung.

Theo cấu trúc khung PCM 30/32 thì khe TS16 của khung F0 chứa từ mã đồng bộ đa khung Vì vậy để ghép được từ mã đồng bộ đa khung thì ta cần có:

• Xung định thời khung F0

• Xung định thời khe TS16

Hai xung này được đưa qua mạch logic AND ta sẽ thu được vị trí cần ghép từ mã đồng bộ đa khung, lúc đó ta có thể ghép từ mã đồng bộ đa khung vào vị trí của nó

Từ mã đồng bộ đa khung của PCM 30/32 gồm 8 bit là 0000SASS Bit A=1 khi mất đồng bộ đa khung Bit S dùng cho quốc gia, nếu không dùng thì bit S=1

Sơ đồ ghép như sau:

Hình 2-19: Ghép tín hiệu đồng bộ đa khung

Giản đồ xung sau khi ghép xung định thời khe TS16 và khung F0:

Các chân X0 → X7 là các đầu vào song song, chân A, B va C là các chân địa chỉ của các đầu vào, chân E là chân cho phép IC hoạt động, chân Y là đầu ra nối tiếp Dữ liệu từ các chân X0 → X7 sẽ được đưa lần lượt ra chân Y dựa vào các địa chỉ mà các chân A, B, C cung cấp

Ta có từ mã đồng bộ đa khung là 0000XYXX, bit Y là 0 khi đồng bộ đa khung đúng, các bit X nếu không sử dụng thì đặt là logic 1 Để có mức logic 0 hoặc 1 ta nối các đầu vào với GND hoặc VCC

Fp0 Tp16

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

74S151 VCC

do vậy ta lấy xung định thời của khe thời gian 16 và khung 0 đưa qua cổng NAND, đầu ra của NAND được đưa vào chân cho phép hoạt động của 74F125, như vậy cứ đến khe thời gian 16 của khung 0 từ mã đồng bộ đa khung sẽ được ghép vào

 Ghép đồng bộ khung chẵn

Theo cấu trúc khung PCM 30/32 thì từ mã đồng bộ khung chẵn nằm ở TS0 của của các khung chẵn

Để ghép được từ mã đồng bộ khung chẵn vào đúng vị trí của nó thì ta cần:

+ Các xung định thời của các khung chẵn: F0, F2, F4, F6, F8, F10, F12, F14

+ Xung định thời khe TS0

Trong 1 đa khung của luồng PCM 30/32 có các khung chẵn là F0, F2, F4, F6, F8,

F10, F12, F14 Ta cần ghép từ mã đồng bộ khung lẻ vào khe TS0 của tất cả các khung này nên ta sẽ cho tất cả các xung đồng bộ của các khung chẵn này đi qua mạch logic OR sau đó AND với xung định thời khe TS0 ta sẽ định được ra các vị trí cần ghép từ mã đồng bộ khung chẵn

Từ mã đồng bộ khung chẵn: Si0011011