Kỹ thuật chuyển mạch và tổng đài điện tử SPC

ĐIỀU HÀNH, KHAI THÁC VÀ BẢO DƯỠNG TỔNG ĐÀI ĐIỆN TỬ SỐ SPC

LỜI NÓI ĐẦU

Ngày nay, cùng với sự phát truyển của kinh tế-xã hội, nhu cầu trao đổithông tin của con người ngày càng cao Bởi vậy ngành điện tử viễn thông cómột vai trò đặc biệt quan trọng nhất là trong thời buổi bùng nổ thông tin nhưhiện nay Các hệ thống viễn thông trở thành phương tiện rất hữu ích cho việctrao đổi thông tin

Thông tin càng trở nên cần thiết hơn bao giờ hết, nó đặt nên một vấn đề

là truyền đạt thông tin như thế nào để thông tin đi được nhanh nhất và chínhxác nhất Hệ thống tổng đài ra đời đã đáp ứng một phần nào nhu câu thông tincủa xã hội

Hệ thống tổng đài là thiết bị làm việc kết nối phục vụ các loại dịch vụ thôngtin khác nhau Tổng đài cung cấp một đường truyền dẫn tạm thời để truyềnthông tin đồng thời theo hai hướng giữa các loại đường dây truyền dẫn Nóđược các thiết bị chuyển mạch của tổng đài thực hiện thông qua trao đổi báohiệu với mạng bên ngoài

Từ khi con người đưa tổng đài điện thoại đầu tiên vào xử dụng cho tới nay,

kỹ thuật tổng đài có ngững bước tiến vô cùng to lớn Đầu tiên là ngững tổng đàinhân công mà các chức năng chung đều do nhân công thực hiện Sau đó lànhững tổng đài điện cơ bán tự động, nó được xây dựng trên cơ sở nguyên lýchuyển mạch từng nấc, chuyển mạch ngang dọc Tiếp theo đó là những tổng đàiđiều khiển theo chương trình ghi sẵn cho tín hiệu số đã được xử dụng rộng rãitrên phạm vi toàn thế giới với số lượng và chủng loại ngày càng đa dạng, phongphú hơn

Nội dung chủ yếu của đồ án này em đã viết

“Kỹ thuật chuyển mạch và tổng đài điện tử SPC”

Mặc dù đã rất cố gắng hoàn thành đồ án này nhưng do thời gian có hạnnên trong quá trình làm đồ án sẽ không tránh khỏi những sai sót Em rất mongđược sự đóng góp ý kiến của các thầy cô giáo và bạn bè để bài làm của emđược tốt hơn và hoàn thiện hơn Đặc biệt em xin chân thành cảm ơn thầy giáohướng dẫn TS: Nguyễn Nam Quân đã tận tình gợi ý, hướng dẫn giúp em hoànthành đồ án này.

Em xin chân thành cảm ơn!

Hà Nội 5/2004

Hoàng Ngọc Khuê

I TỔNG QUAN VỀ TỔNG ĐÀI ĐIỆN TỬ SỐ 4 1.1 Giới thiệu về tổng đài điện tử số 4 1.2 Sự khác nhau giữa tổng đài điện tử số và tổng đài cơ điện 4

II TỔNG ĐÀI ĐIỆN TỬ SỐ SPC 8

2.1.Phân loại tổng đài (chuyển mạch) 9

2.2 Nhiệm vụ chung của một tổng đài 12

2.3 Phương pháp điều khiển 12

2.4 Nguyên lý cấu tạo tổng đài SPC 13

III.CHUYỂN MẠCH SỐ 20

3.1 Đặc điểm của chuyển mạch số 20

3.3 Nguyên lý chuyển mạch thời gian ( T ) 22

3.4 Chuyển mạch không gian (S) 27

3.5 Chuyển mạch ghép 31

IV ĐIỀU KHIỂN TRONG TỔNG ĐÀI ĐIỆN TỬ SPC 42

4.1 Nhiệm vụ điều khiển 42

4.2 Cấu tạo của thiết bị điều khiển chuyển mạch 43

4.3 Các phương pháp dự phòng cho hệ thống điều khiển 46

V XỬ LÝ GỌI 51

5.1 Các chương trình xử lý gọi 51

5.2 Các loại bảng báo hiệu 53

5.3 Số liệu thuê bao 54

5.4 Phân tích phiên dịch và tạo tuyến 55

5.5 Thiết lập gọi 56

5.6 Tính cước 58

VI BÁO HIỆU 59

6.1 khái quát trung về báo hiệu 59

6.2 Báo hiệu kênh riêng (CAS) 63

6.3 Báo hiệu kênh chung 66

VII THÔNG TIN NGƯỜI - MÁY TRONG TỔNG ĐÀI SPC 71

7.1 Thiết bị ngoại vi người-máy 71

7.2 Ngôn ngữ giao tiếp ngươi-máy 71

7.3 Thông tin vào-ra và các thao tác 72

VIII ĐIỀU HÀNH, KHAI THÁC VÀ BẢO DƯỠNG TỔNG ĐÀI ĐIỆN TỬ SỐ SPC 73

8.1 Điều hành 73

8.2 Điều hành khai thác tổng đài SPC 73

8.3 Giám sát đo thử 74

8.4 Bảo dưỡng tổng đài điện tử SPC 74

8.5 Xử lý sự cố 75

I TỔNG QUAN VỀ TỔNG ĐÀI ĐIỆN TỬ SỐ

1.1 Giới thiệu về tổng đài điện tử số

Với sự phát truyển của xã hội định hướng thông tin, các dịch vụ thông tinđiện thoại, thông tin số liệu thông tin di động, ngày càng trở nên phong phú, đadạng Sự phát truyển của công nghệ thông tin bao gồm cả truyền dẫn cáp quang,

kỹ thuật số, kỹ thuật thông tin vệ tinh, được phát truyển một cách nhanh chóng,các mạng thông tin ngày một nâng cấp về tính năng và tốc độ phát truyển Kỹthuật số là kỹ thuật cơ bản cần thiết để xây dựng các mạng thông tin có tính nănghoạt động cao Trung tâm của một mạng thông tin sử dụng kỹ thuật số là tổng đàiđiện tử số Tổng đài điện tử số thực hiện chuyển mạch các kỹ thuật âm thanh

1.2 Sự khác nhau giữa tổng đài điện tử số và tổng đài cơ điện

1.2.1 Chức năng chuyển mạch

Trong các tổng đài cơ điện công việc phân tích sự thay đổi trạng thái của cácmạch điện thuê bao hay trung kế, điều khiển tạo tuyến nối, phiên dịch và chọnsố, được thực hiện bởi các rơle cơ điện Nhưng trong các tổng đài điện tử cáccông việc trên được thực hiện bởi các chương trình thao tác và quản lý cùng các sốliệu của hệ thống

1.2.2 Khả năng tiếp thông của trường chuyển mạch

Với các tổng đài cơ điện, trường chuyển mạch được thiết kế theo phươngthức tiếp thông từng phần vì vậy trong quá trình khai thác có tổn thất Sự tổn thấtcũng xẩy ra đối với tổng đài điện tử làm việc theo phương pháp tương tự Đối vớicác tổng đài điện tử số trường chuyển mạch được cấu tạo theo phương thức tiếpthông hoàn toàn và không tổn thất Cho nên trong quá trình khai thác sẽ không có

sự tổn thất nội

1.2.3 Tốc độ xử lý chuyển mạch

Với các tổng đài cơ điện đa số xử dụng phương pháp mã thập phân để thuphát thông tin địa chỉ nên tốc độ chọn số thấp và tốc độ thao tác chuyển mạch thấp.Còn với các tổng đài điện tử số nhờ sử dụng phương pháp mã đa tần nên tốc độ thuphát địa chỉ tăng nên rất cao (10 chữ số/giây) và các thao tác chuyển mạch chỉ mất

cỡ ms và còn nhanh hơn nữa với phương thức chuyển mạch điện tử số

1.2.4 Khả năng linh hoạt

Trong các tổng đài cơ điện bất kỳ sự thay đổi nào và các dịch vụ cho thuêbao đều đòi hỏi sự thay đổi hay thêm vào các bộ phận thiết bị mới, đòi hỏi sự thayđổi trong cách đấu nối của các mạch điện Chính vì vậy khả năng linh hoạt trongcông tác điều hành khai thác rất bị hạn chế Đối với các tổng đài điện tử số côngviệc thay đổi các dịch vụ cho thuê bao được thực hiện dễ dàng nhờ chức năng thaotác lệnh, một số dịch vụ mới còn có thể thực hiện được ngay tại chính máy thuêbao (chuyển cuộc gọi, báo thức, ) Như vậy tổng đài điện tử số có khả năng linhhoạt cao trong quá trình điều hành khai thác

1.2.5 Công tác bảo dưỡng

Công tác bảo dưỡng trong tổng đài cơ điện phải thực hiện bằng nhân côngcho nên mất nhiều thời gian, không có các trang thiết bị tự động phân tích các sự

cố cho hệ thống Trong các tổng đài điện tử số công việc đo thử trạng thái làm việccủa các thiết bị bên trong cũng như các tham số của đường dây thuê bao, trung kếđược tiến hành tự động và thường kỳ Sự cố trong hệ thốnh được phát hiện tựđộng Các kết quả đo thử, cảnh báo và được đưa ra các thiết bị hiển thị, máy inngay tức thời cho nên rất thuận lợi cho công tác vận hành và bảo dưỡng

1.2.6 Các dịch vụ cho thuê bao

Các tổng đài điện tử số có thể cung cấp cho thuê bao rất nhiều dịch vụ nângcao một cách dễ dàng như:

Chọn số bằng mã đa tần (Tone)

Thuê bao ưu tiên

Đặt cấp dịch vụ đặt ra cho thuê bao

Chuyển cuộc gọi (Recall)

vì có cấu trúc theo khối chức năng và các phiến mạch có chân cắm Cho nên khi có

sự cố phải thay thế thiết bị thì công việc này được thực hiện rất đơn giản và nhanhchóng Hơn thế nữa các khối mạch chức năng có sự cố được phát hiện tự động chonên ta không phải mất thời gian tìm kiếm

1.2.8 Hệ thống điều khiển

Trong các tổng đài điện cơ các mạch điện điều khiển được cấu tạo chủ yếu

từ các rơle điện tử cho nên thời gian thực hiện một thao tác là rất lớn Còn trongcác tổng đài địên tử số các mạch điện điều khiển đều dùng các thiết bị điện tử cótốc độ làm việc rất cao Cho nên ngoài công việc xử lý cuộc gọi người ta có thểdùng khả năng của các mạch điện điều khiển để thực hiện các nhiệm vụ khác nhưđiều hành và bảo dưỡng tổng đài,

1.3 Ưu điểm của tổng đài điện tử số

1.3.1-Điều hành

Do tổng đài có cấu trúc dạng module ở cả hệ thống điều khiển lẫn hệ thốngkết cuối thuê bao, trung kế cho nên việc phát truyển dung lượng được thực hiện dễdàng Quá trình đo thử và điều khiển được tự động hoá cho nên công việc nàyđược thực hiện nhanh tróng, dễ dàng

Các tổng đài điện tử số có tính linh hoạt cao về các phương tiện điều hành,phối hợp dễ dàng với các hệ thống báo hiệu của các hệ thống tổng đài khác Có

tử số còn làm được các công việc: công việc phiên dịch hồ sơ thuê bao, lưu trữ sốđịa chỉ, cung cấp nhiều dịch vụ cho thuê bao, công việc đo thử đường dây thuê baođược thực hiện tự động, kết quả đo thử được đưa ra trên các thiết bị giao tiếpngười-máy.

Sự phát truyển của thiết bị điện tử đã có những ưu việt đáng kể và nó đãđược áp dụng vào việc tạo ra các tổng đài điện tử số Khi công nghệ vi mạch vàmạch điều khiển phát truyển việc thiết kế tổng đài điện tử làm việc theo nguyên lý

“Điều khiển theo chương trình ghi sẵn” SPC (Stored Program Controled) đã trởnên thực tế và trở thành nguyên lý chủ đạo cho kỹ thuật tổng đài điện tử Từ đó nó

đã mở ra một chuyển vọng mới cho một loạt các dịch vụ nâng cao cho thuê baocũng như cho công tác điều hành và bảo dưỡng của tổng đài

II TỔNG ĐÀI ĐIỆN TỬ SỐ SPC

Trong phương thức chuyển mạch cơ điện các chức năng của một tổng đàinhờ sự thao tác hay phục hồi của các rơle hay các tiếp điểm chuyển mạch kiểutừng nấc hoặc ngang dọc đưới sự khống chế của hệ thống điều khiển Các số liệutổng đài như các loại nghiệp vụ cho thuê bao, phiên dịch và tạo tuyến, các loại tínhiệu đặc trưng được tạo ra bằng các mạch tổ hợp logic kiểu rơle đã được đấu nối

cố định Khi cần thay đổi các số liệu để đưa ra các dịch vụ mới cho thuê bao thì tacần thay đổi các cấu trúc phần cứng đã được cố định của tổng đài Những sự thayđổi này thường phức tạp, do vậy tính linh hoạt của tổng đài hầu như không có

Tổng đài điện tử số SPC là tổng đài làm việc theo nguyên lý điều khiển theochương trình ghi sẵn (Stored Program Controled-SPC) người ta dùng các bộ sử lýgiống như các máy vi tính để điều khiển hoạt động của tổng đài Tất cả các chứcnăng điều khiển được đặc trưng bởi các lệnh đã ghi sẵn trong các bộ nhớ

Ngoài ra các số liệu trực thuộc tổng đài như số liệu về thuê bao, các bảngphiên dịch địa chỉ, các thông tin về tạo tuyến, thống kê cũng được ghi sặn trongcác bộ nhớ số liệu Qua mỗi bước xử lý gọi sẽ nhận được một sự lựa chọn tươngứng với loại nghiệp vụ, số liệu đã ghi sẵn để đưa tới thiết bị sử lý nghiệp vụ đó.Nguyên lý chuyển mạch như vậy gọi là chuyển mạch điều khiển theo chương trìnhghi sẵn SPC

Các chương trình điều khiển và số liệu ghi trong các bộ nhớ có thể thay đổi

dễ dàng, mang tính tức thời nên công việc điều hành để đáp ứng được các nhu cầucủa thuê bao trở nên dễ dàng Công việc đưa vào dịch vụ mới hay thay đổi cácdịch vụ cũ cũng trở nên rất tiện lợi

Nhiệm vụ quan trọng nhất của một tổng đài là cung cấp một đường truyềndẫn tạm thời để truyền dẫn tiếng nói đồng thời theo hai hướng giữa các loại đườngdây thuê bao khác nhau cho nên ta có các loại chuyển mạch khác nhau

2.1.Phân loại tổng đài (chuyển mạch)

Kỹ thuật chuyển mạch cũng như các hệ thống tổng đài đóng vai trò lớntrong mạng thông tin Các hệ thống tổng đài đã và đang thâm nhập vào nước tacùng với các phương pháp và kỹ thuật truyển mạch Chúng đều đã được nghiêncứu và khai thác các khả năng ưu việt cũng như các hạn chế, những khuyết điểmnhằm thúc đấy và cải tạo chất lượng thông tin Phân loại chuyển mạch là một vấn

đề cần thuết và ta có thể phân loại chúng theo nhiều kía cạnh, phương pháp khácnhau xong ta có thể phân loại bằng một vài cách sau:

2.1.1 Phân loại theo nguyên lý hoạt động:

Theo nguyên lý hoạt động ta phân loại chúng thành hai loại riêng biệt đó là

hệ thống tổng đài nhân công và hệ thống tổng đài tự động:

a Chuyển mạch nhân công:

Vào những năm 1880 người ta đã chế tạo ra tổng đài nhân công Nó là tổngđài đầu tiên trên thế giới, trong các loại tổng đài này khi một thuê bao muốn sửdụng điện thoại thì phải quay manhêtô để cấp tín hiệu đến tổng đài, nhân viên sẽhỏi xem thuê bao muốn liên lạc với ai sau đó sẽ quay manhêtô để cấp tín hiệuchuông cho thuê bao bị gọi và nhân viên sẽ cắm jắc nối giữa thuê bao bị gọi vàthuê bao bị gọi Khi đã kết thúc cuộc gọi thì nhân viên phải rút jắc ra để khôi phụclại trạng thái ban đầu cho hai thuê bao Như vậy đặc điểm trung của tổng đài nhâncông là tất cả các thao tác từ thiết lập cuộc gọi đến khi giải phóng cuộc gọi đềuphải thực hiện một cách thủ công

 Ưu điểm: Đơn giản, dễ xử dụng

 Nhược điểm: Tốc độ làm việc chậm, hiệu quả thấp, không đảm bảo bí mậtthông tin, cấu tạo cồng kềnh

b Chuyển mạch tự động

Vào những năm 1892 các nhà chế tạo tổng đài đã cho ra đời tổng đài cơ điện

và từng bước hòan thiện chúng Tổng đài tự động từng nấc đầu tiên điều khiển trựctiếp đã được ra đời để khắc phục các nhược điểm và hạn chế của tổng đài nhân công Cùng với sự phát truyển của kỹ thuật điện tử, kỹ thuật tin học các loại tổng đài tự động hoàn toàn đã được ra đời

 Ưu điểm: nó đã khắc phục được một số nhược điểm của tổng đài nhân công

 Nhược điểm: Cấu tạo phức tạp, giá thành cao, đòi hỏi người vận hành phải cótrình độ kỹ thuật cao.

2.1.2 Phân loại theo cấu tạo:

Chuyển mạch cơ điện: Trong tổng đài cơ điện công việc nhận và phân tích

các tín hiệu báo hiệu ở các mạch điện thuê bao và trung kế, điều khiển tạo tuyếnnối, phiên dịch và chọn số đã được thực hiện bởi các mạch điện logic được cấutạo bằng các rơle cơ điện, quá trình chuyển mạch sử dụng các bộ nối dây ngangdọc

 Ưu điểm: Cấu tạo đơn giản, dễ xử dụng

 nhược điểm: Cồng kềnh vì có nhiều bộ phận cơ khí, ít linh hoạt, tốc độchuyển mạch chậm

Chuyển mạch điện tử: Tổng đài điện tử đầu tiên ra đời năm 1965 và tiếp tục

phát truyển cho tới nay Các khối chức năng như khối ghi-phát, điều khiển đấu nối,phiên dịch đã được thay thế bằng các bộ vi xử lý Trường chuyển mạch cũng được liên tục cải tiến, nó đã cung cấp nhiều loại dịch vụ cho thuê bao

 Ưu điểm: Linh hoạt trong khai thác và điều hành, bảo dưỡng thuận tiện, tốc

độ chuyển mạch cao, xử lý sự cố đơn giản, gọn nhẹ, kinh tế

 Nhược điểm: Đòi hỏi phải có nguồn cung cấp ổn định, cấu tạo phức tạp, đòi hỏi người vận hành phải có chuyên môn cao

2.1.3 Phân loại theo tín hiệu qua trường chuyển mạch

Chuyển mạch tương tự : Trong tổng đài tương tự việc tạo tuyến nối cho các

thuê bao qua trường chuyển mạch bằng các tuyến nối vật lý Mỗi cuộc gọi sử dụngmột tuyến nối độc lập trong suốt cả thời gian tiến hành cuộc gọi Trường chuyểnmạch có thể được cấu tạo bởi các tiếp điểm cơ điện hoặc các tiếp điểm điện tử, tínhiệu chạy qua trường chuyển mạch là tín hiệu tương tự

 Ưu điểm: Cấu tạo đơn giản, dễ sử dụng, dễ xửa chữa

 nhược điểm: Cồng kềnh, tốc độ chuyển mạch chậm, dịch vụ ít

Chuyển mạch số: Năm 1970 tổng đài số đầu tiên của Pháp đã ra đời Tín

hiệu truyền tải qua trường chuyển mạch ở dạng tín hiệu số, tín hiệu này có thể làtín hiệu tiếng nói hoặc tín hiệu số liệu Tín hiệu tương tự ở đầu vào được biến đổi

tiếng nói được ghép kênh theo thời gian vào một đường truyền dẫn chung rồi đượcđưa qua trường chuyển mạch Để đấu nối hai thuê bao với nhau cần phải trao đổikhe thời gian của hai mẫu tín hiệu thoại, các mẫu này có thể trên cùng một tuyếndẫn hoặc ở trên các tuyến dẫn khác nhau và đã được biến đổi từ tín hiệu tương tựthành tín hiệu số.

 Ưu điểm: Có tính linh hoạt cao trong khai thác và điều hành, bảo dưỡngthuận tiện, tốc độ chuyển mạch cao, xử lý sự cố đơn giản, gọn nhẹ, kinh tế

 Nhược điểm: Đòi hỏi nguồn cung cấp có tính ổn định cao, cấu tạo phứctạp, đòi hỏi chuyên môn đối với người vận hành và khai thác

2.1.4 Phân loại theo nhiệm vụ của trường chuyển mạch

 Chuyển mạch nội hạt: Là chuyển mạch tạo tuyến nối cho các cặp thuê bao trong cùng một tổng đài

 Chuyển mạch gọi ra: Là chuyển mạch để tạo tuyến nối cho các đường dâythuê bao của tổng đài với các đường trung kế dẫn tới các tổng đài khác

 Chuyển mạch gọi vào: Là chuyển mạch để tạo tuyến nối cho các đườngtrung kế từ các tổng đài khác tới các đường dây thuê bao của tổng đài

 Chuyển mạch chuyển tiếp: Là chuyển mạch để tạo các tuyến nối cho cácđường trung kế từ một tổng đài tới các đường trung kế ra của một tổng đài khác

Các nhiệm vụ trên của mỗi tổng đài được thiết bị chuyển mạch của tổng đàithực hiện thông qua quá trình trao đổi báo hiệu với mạng ngoài

Tổng đài nội hạt là một tổng đài thực hiện được 3 loại chuyển mạch a,b,c nêutrên

Tổng đài chuyển tiếp là tổng đài chỉ thực hiện chức năng chuyển mạch thứ tư

Tổnh đài quốc tế dùng để tạo tuyến nối cho các thuê bao trong nước ra mạng quốc tế Ngoài ra các tổng đài trên còn có các tổng đài cơ quan (thường được gọi

là PABX) Tổng đài PABX dùng để liên lạc điện thoại trong nội bộ vơ quan và đấunối các thuê bao của nó ra mạng công cộng

2.2 Nhiệm vụ chung của một tổng đài

2.2.1 Nhiệm vụ báo hiệu

Là nhiệm vụ trao đổi báo hiệu với mạng ngoài bao gồm mạng các đườngdây thuê bao và trung kế đấu nối tới các máy thuê bao hay tổng đài khác

2.2.2 Nhiệm vụ xử lý các thông tin báo hiệu và điều khiển các thao tác

chuyển mạch

Thiết bị điều khiển chuyển mạch nhận các thông tin báo hiệu từ các đườngdây thuê bao và trung kế, xử lý các thông tin này và đưa ra và đưa ra các thông tinđiều khiển cấp các thông tin báo hiệu tới các đường dây thuê bao hay trung kếhoặc để điều khiển hoặc để điều khiển các thiết bị chuyển mạch và các thiết bị phụtrợ để tạo tuyến nối

2.2.3 Tính cước

Nhiệm vụ này là tạo ra các số liệu cước phù hợp với từng loại cuộc gọi saukhi mỗi cuộc gọi kết thúc Số liệu cước này sẽ được sử lý thành các bản tin cước

để phục vụ công tác thanh toán cước

Tất nhiên các nhiệm vụ nói trên được thực hiện có hiệu quả nhờ sử dụngmáy tính điều khiển tổng đài

2.3 Phương pháp điều khiển

2.3.1 Phương pháp điều khiển tập trung

Trong một số tổng đài SPC tất cả các thiết bị điều khiển có thể thay thế bằngmột bộ vi xử lý Vì vậy bộ vi xử lý này phải có tốc độ đủ lớn để nó có thể xử lýhàng trăm cuộc gọi trong một giây, ngoài ra nó phải hoàn thành các công việc điềuhành và bảo dưỡng khác Từ đó việc tập trung hoá hoàn toàn các chức năng cũng

có nhược điểm vì phần mềm của bộ xử lý trung tâm rất cồng kềnh, phức tạp vàkhó có độ tin cậy cao Hơn nữa nó không thể đảm bảo độ an toàn cho hệ thống vìtoàn bộ hệ thống sẽ bị ảnh hưởng lớn khi bộ xử lý xảy ra sự cố Điều hạn chế cóthể được khắc phục nhờ phương thức điều khiển phân tán

2.3.2 Phương thức điều khiển phân tán

Trong phương thức điều khiển phân tán, một số chức năng xử lý gọi như đothử đường dây thuê bao, phân phối báo hiệu, điều khiển đấu nối có thể giao chocác bộ vi xử lý ngoại vi Mỗi bộ xử lý ngoại vi có một nhiệm vụ riêng và thường

một chức năng nên các chương trình của nó đơn giản và ít chịu ảnh hưởng từ cácnhân tố khác hơn khi nó nằm ở bộ vi xử lý trung tâm Vì vậy các bộ nhớ chươngtrình có ít liên quan không cần thay đổi.

Thêm vào đó, phương thức điều khiển phân tán cũng dễ dàng tạo ra hệthống theo kiểu cấu trúc module, cấu trúc này tạo điều kiện dễ dàng phát truyểndung lượng hệ thống

2.4 Nguyên lý cấu tạo tổng đài SPC

2.4.1.Cấu tạo

Tuy có khác nhau nhiều giữa các tổng đài điện tử hiện nay đang xử dụngtrên mạng, nhưng tất cả các hệ thống đều giống nhau về cơ cấu phân bố các khốichức năng:

 Thiết bị kết cuối: bao gồm các mạch điện thuê bao, mạch điện trung kế,thiết bị tập trung và xử lý tín hiệu

 Thiết bị chuyển mạch: bao gồm các tầng chuyển mạch thời gian, khônggian hoặc kết hợp

 Thiết bị ngoại vi và kênh riêng kết hợp thành thiết bị ngoại vi kết hợp.Thông thường thiết bị báo hệu kênh chung để xử lý báo hiệu liên đài theo mạngbáo hiệu kênh chung Còn thiết bị báo hiệu kênh riêng để xử lý thông tin báo hiệukênh riêng

 Thiết bị ngoại vi chuyển mạch: các thiết bị phân phối báo hiệu, thiết bị đothử, thiết bị điều khiển đấu nối hợp thành thiết bị ngoại vi chuyển mạch

 Thiết bị điều khiển chung tâm: bộ xử lý trung tâm cùng với các bộ nhớ củanó

 Thiết bị trao đổi người - máy: là các loại máy tính, máy in đề trao đổithông tin vào, ra và ghi lại các bản tin cần thiết phục vụ công tác điều hành và bảodưỡng tổng đài

2.4.2 Nhiệm vụ của các khối chức năng

1 Thiết bị kết cuối: Thiết bị kết cuối gồm các mạch điện kết cuối thuê bao,

kết cuối trung kế tương tự và trung kế số

Khối mạch kết cuối thuê bao gồm:

Mạch giao tiếp đường dây thuê bao làm chức năng điều khiển các đường thoạithuê bao, biến đổi tương tự-số của các tín hiệu âm thanh Các chức năng trongtổng đài được mô tả bằng từ viết tắt “ BORSCHT” Từ viết tắt bởi các chữ tiếngAnh đầu tiên của các chức năng mà mạch thuê bao phải thực hiện

Thiết bị phân phối

Thiết bị đo thử

Thiết bị điều khiển đấu nối

Thiết bị báo hiệu kênh riêng

BUS CHUNG

Thiết bị trao đổi người-máy

Bộ xử lý trung tâm Các bộ nhớ Trung kế số

Sơ đồ khối tổng đài SPC

 O: Chống quá áp cho thiết bị (Overvoltage protection)

 R: Cấp tín hiệu chuông (Ringing)

 S: Giám sát trạng thái đóng/ngắt vòng thuê bao, là cơ sở nhận biết sự khởiđầu cuộc gọi, nhận số quay, giám sát kết cuối cuộc gọi và giám sát trả lời(Supervision)

 C: Mã hoá và giải mã (Codec)

 H: Mạch hỗn hợp để biến đổi các đường dây thuê bao 2 dây thành cácđường 4 dây (hybird)

 T: Đo kiểm các đường thuê bao (Testing)

Trong khối mạch kết cuối thuê bao còn được trang bị các mạch điện nghiệp

vụ như mạch phối hợp báo hiệu, mạch điện thu phát xung địa chỉ ở dạng mã thậpphân và đa tần Các loại mã địa chỉ này được tập trung xử lý ở một số bộ thu phát

mã dùng trung cho một nhóm thuê bao

Khối mạch kết cuối trung kế tương tự chứa các mạch điện dùng cho cáccuọc gọi ra, gọi vào và gọi chuyển tiếp Chúng làm các nhiệm vụ cấp nguồn, giámsát cuộc gọi, phối hợp báo hiệu và biến đổi A/D ở các tổng đài số

Khối mạch kết cuối thuê bao số có nhiệm vụ cơ bản là thực hiện các chức năngGAZPACHO, bao gồm:

 Genrieration of Frame: Tạo khung tức là nhận dạng tín hiệu đồng bộ khung đểphân biệt từng khung của tuyến số liệu PCM đưa từ tổng đài khác tới

 Aigment of Frame: Đồng bộ khung làm nhiệm vụ sắp xếp khung xố liệu phùhợp với hệ thống PCM

 Zero: Nén bit 0 vì tín hiệu PCM có nhiều quãng chứa nhiều bit 0 sẽ khó khôiphục tín hiệu đồng hồ ở phía thu nên nhiệm vụ này là thực hiện nén các quãng tínhiệu có nhiều bit 0 liên tiếp ở phía phát

 Polar conversion : Đảo định cực nhằm biến dãy tín hiệu đơn cực từ hệ thốngđưa ra thành tín hiệu lưỡng cực trên đường dây và ngược lại

 Alarm prosesing: Xử lý cảnh báo từ đường truyền PCM

 Clock recovery: Phục hồi dãy nhịp xung từ dãy tín hiệu thu

 Hunt during reframe: Tách thông tin đồng bộ từ đãy tín hiệu thu

 Office signalling: Thực hiện chức năng giao tiếp báo hiệu để phối hợp các loạibáo hiệu giữa tổng đài đang xem xét và các tổng đài khác qua các đường trung kế

2 Thiết bị chuyển mạch: Trong các tổng đài điện tử, thiết bị chuyển mạch là

một trong các bộ phận chủ yếu và có kích thước lớn Nó có các chức năng chínhsau:

 Chức năng chuyển mạch: Có nhiệm vụ thiết lập tuyến nối giữa hai hay

nhiềuthuê bao của tổng đài hoặc tổng đài này với tổng đài khác

 Chức năng truyền dẫn: Trên cơ sở tuyến nối đã được thiết lập, các thiết bị chuyển mạch thực hiện truyền dẫn tín hiệu tiếng nói và báo hiệu giữa các thuê bao với độ tin cậy và chính xác cần thiết

Có hai loại chuyển mạch:

 Hệ thống chuyển mạch tương tự: Trong phương thức chuyển mạch không gianđối với một cuộc gọi một tuyến vật lý được thiết lập giữa đầu vào và đầu ra củatrường chuyển mạch, tuyến này là riêng biệt cho mỗi cuộc gọi và duy trì trong suốtthời gian cuộc gọi Các tuyến nối cho cuộc gọi là độc lập với nhau Sau khi mộttuyến được nối các tín hiệu được trao đổi giữa hai thuê bao

Với phương thức chuyển mạch thời gian, dựa vào phương thức ghép kênh theothời gian trên cơ sở lý thuyết lấy mẫu Mỗi khe thời gian được gắn với một đầuvào và một đầu ra của trường chuyển mạch Từ đó tạo tuyến nối cho hai thuê bao

 Hệ thống chuyển mạch số: Phương thức chuyển mạch này còn gọi là phương thức chuyển mạch PCM (Pulse Code Modulation), đây là một loại phương thức chuyển mạch thời gian Ở hệ thống chuyển mạch loại này một tuyến vật lý được

xử dụng chung cho một số cuộc gọi trên cơ sở phân chia theo thời gian sử dụng nó.Mỗi cuộc gọi được xử dụng tuyến này trong một khoảng thời gian xác định và theochu kỳ với một tốc độ lặp thích hợp Tiếng nói trong mỗi lần chuyển đi được gọi làmột mẫu và được mã hóa theo phương thức PCM Một tuyến nối vật lý có thể được ghép một số mẫu tiếng nói của nhiều cuộc gọi để tạo đường dẫn cho đồng thời nhiều tuyến truyền tiếng nói

3 Bộ điều khiển trung tâm: Bộ điều khiển trung tâm gồm một bộ vi xử lý

có khả năng xử lý lớn cùng các bộ nhở 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 hoànthành các nhiệm vụ kịp thời hay còn gọi là xử lý thời gian thực các công việc như:Nhận xung mã chọn số gồm các con số địa chỉ

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

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

Phiên dịch và tạo tuyến qua trường chuyển mạch

Bộ xử lý chuyển mạch bao gồm một đơn vị xử lý trung tâm, các bộ nhớ chươngtrình, số liệu và phiên dịch cùng các thiết bị vào – ra làm nhiệm vụ phối hợp đểđưa thông tin vào và lấy thông tin ra.

Đơn vị xử lý trung tâm là một bộ xử lý hay vi xử lý tốc độ cao và có côngsuất xử lý tuỳ thuộc vị trí xử lý chuyển mạch của nó Nó làm nhiệm vụ điều khiểnthao tác của thiết bị chuyển mạch

Bộ nhớ chương trình để ghi lại các chương trình điều khiển, các thao tácchuyển mạch Các chương trình này được gọi ra và xử lý cùng với các số liệu cầnthiết

Bộ nhớ số liệu để ghi lại các số liệu cần thiết trong quá trình xử lý các cuộc gọinhư các số địa chỉ thuê bao, trạng thái bận, rỗi của các đường dây thuê bao haytrung 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 tính cước

4 Thiết bị ngoại vi chuyển mạch: Các thiết bị đo thử trạng thái đường dây

thuê bao và trung kế, thiết bị phân phối báo hiệu, thiết bị điều khiển đấu nối tạothành thiết bị ngoại vi chuyển mạch

Thiết bị xử lý trung tâm làm việc với tốc độ rất nhanh, tốc độ xử lý mỗi lệnhnhanh hơn gấp nhiều lần so với mỗi thao tác của thiết bị chuyển mạch Chính vìvậy thiết bị ngoại vi có nhiệm vụ phối hợp các thao tác giữa hai bộ phận có tốc độ

Thiết bị phối hợp

Thiết bị phối hợp

Thiết bị phối hợp

Thiết bị

Sơ đồ khối bộ xử lý chuyển mạch

làm việc khác nhau để nâng cao hiệu suất xử dụng thiết bị điều khiển trung tâm.Ngoài nhiệm vụ đệm tốc độ nó còn có chức năng biến đổi tín hiệu điều khiển ởdạng tổ hợp logic ở đầu ra bộ xử lý sang dạng tín hiệu điện phù hợp để điều khiểncác thiết bị chuyển mạch.

Thiết bị ngoại vi chuyển mạch bao gồm:

Thiết bị đo thử trạng thái đường dây (Scanner): Nhiệm vụ của thiết bị này là pháthiện và thông báo cho bộ xử lý trung tâm tất cả các biến cố báo hiệu và các tínhiệu trên đường dây thuê bao và trung kế đấu nối tới tổng đài

Thiết bị phân phối báo hiệu (Distributor): Là tầng đệm giữa bộ xử lý trung tâm cócông suất tín hiệu điều khiển nhỏ nhưng tốc độ cao và các tín hiệu đường dây cócông suất lớn nhưng tốc độ thấp Đây cũng là một thiết bị ngoại vi có cả đơn vịphần cứng và phần mềm Nó có nhiệm vụ điều khiển các thao tác hay phục hồi cácrơle cung cấp các dạng tín hiệu ở đường dây hay mạch nghiệp vụ dưới sự điềukhiển của bộ xử lý trung tâm

Thiết bị điều khiển đấu nối (Marker): Làm nhiệm vụ chuyển giao các lệnh thiết lập

và giải phóng các tuyến vật lý qua trường chuyển mạch từ bộ xử lý trung tâm, cáctuyến vật lý này chỉ được thiết lập hay giải phóng khi đã được chuẩn bị sẵn trong

bộ nhớ của bộ xử lý trung tâm Trong tổng đài số bộ xử lý trung tâm đóng vai trò

là bộ xử lý chuyển mạch hoặc bộ xử lý điều khiển liên lạc Thông tin tạo tuyếntrong các bộ nhớ được lưu cho đến khi tuyến nối được giải phóng, cuộc gọi đãxong

5 Thiết bị ngoại vi báo hiệu: Trong mạng điện thoại hiện nay tồn tại nhiều

loại tổng đài khác nhau với các thế hệ chuyển mạch khác nhau, mỗi loại có hệthống báo hiệu riêng, vì vậy mỗi tổng đài điện tử nào có trong mạng phải phối hợpđược với các loại tổng đài khác trong mạng, trong đó vần đề phối hợp báo hiệu làquan trọng nhất

Tín hiệu báo hiệu giữa các tổng đài tự động có thể được dùng dưới dạng mã nhịphân hay mã đa tần thì tín hiệu điều khiển phục vụ một cuộc gọi được truyền đitheo kênh chung để truyền tín hiệu tiếng nói giữa các tổng đài Cả hai loại tín hiệunày được truyền theo kênh gắn liền với kênh truyền tiếng nói cho cuộc gọi đó.Loại hệ thống báo hiệu này được gọi là báo hiệu kênh riêng và các thiết bị báohiệu kênh riêng làm nhiệm vụ xử lý và phối hợp các loại báo hiệu kiểu này từ cáctổng đài

Ngoài các hệ thống báo hiệu kênh riêng người ta còn xử dụng hệ thống báothống báo hiệu kênh chung Ở hệ thống báo hiệu kênh chung tất cả các thông tinbáo hiệu cho tất cả các cuộc gọi giữa hai tống đài được truyền đi theo một tuyếnbáo hiệu độc lập với các mạch điện truyền tín hiệu tiếng nói liên tổng đài Ởphương thức báo hiệu kênh này tốc độ truyền thông tin báo hiệu cao hơn nhiều sovới phương thức báo hiệu kênh riêng, vì vậy tốc độ thiết lập tuyến nối nhanh hơn,

có thể đưa vào nhiều dịch vụ nâng cao cho thuê bao và hiệu quả xử dụng kênh vàcác thiết bị báo hiệu được nâng cao

6 Thiết bị trao đổi người máy:

Trong tất cả các tổng đài SPC thiết bị trao đổi người-máy để điều hành, quản lý

và bảo dưỡng tổng đài trong quá trình khai thác Các thiết bị bao gồm: các thiết bịhiển thị, máy tính, máy in, các thiết bị đo thử đường dây thuê bao Chúng đượcdùng để đưa ra các lệnh quản lý và bảo dưỡng vào các thiết bị thao tác và bảodưỡng của tổng đài Các lệnh này được thực thi và kết quả được đưa ra từ hệ thống

xử lý, hiện lên màn hình Ngoài ra hệ thống này còn tự động chuyển các loại thôngtin về trạnh thái làm việc của các thiết bị của tổng đài hoặc các thông tin cảnh báo

hệ thống và hiển thị để thông báo kịp thời cho người quản lý biết trạng thái của cácthíêt bị Ngoài các thiết bị nêu trên, ở tổng đài SPC còn có các thiết bị ngoại vi nhớ

số liệu như băng từ, đĩa từ Chúng có tốc độ làm việc cao, dung lượng lớn và còndùng để nạp phần mềm vào các loại bộ nhớ của các thiết bị xử lý, ghi các thông tintính cước

III.CHUYỂN MẠCH SỐ

3.1 Đặc điểm của chuyển mạch số

Hệ thống chuyển mạch số là một hệ thống chuyển mạch trong đó tín hiệutruyền dẫn qua trường chuyển mạch ở dạng số Tín hiệu này có thể mang thông tintiếng nói hay số liệu Nhiều tín hiệu số của các kênh tiếng nói được ghép theo thờigian vào một đường truyền dẫn chung khi truyền dẫn qua hệ thống chuyển mạch

Để đấu nối hai thuê bao với nhau cần phải trao đổi khe thời gian của hai mẫu tiếngnói Các mẫu này có thể trên cùng một tuyến dẫn hoặc ở các tuyến dẫn khác nhau

và đã được mã hoá theo phương thức điều xung mã PCM Có hai phương phápthực hiện chuyển mạch các loại tổ hợp mã này theo hai hướng đó là chuyển mạchthời gian và chuyển mạch không gian

Để thực hiện chuyển mạch cho các cuộc gọi đòi hỏi phải sắp xếp các tín hiệu số từ một khe thời gian của một bộ ghép hoặc một tuyến dẫn PCM sang cùng một khe thời gian hoặc sang một khe thời gian khác của một bộ ghép hay tuyến PCM khác

3.2.Nguyên lý chuyển mạch không gian

Trong phương thức chuyển mạch không gian, khe thời gian tương ứng củacác tuyến PCM vào và ra khác nhau được trao đổi cho nhau Một mẫu tín hiệuPCM ở khe thời gian định trước của tuyến PCM vào được chuyển tới khe thời giancùng thứ tự của một tuyến PCM khác Như vậy không có sự chậm trễ truyền dẫn

BỘ CHUYỂN MẠCH

Tuyến dẫn ra PCM n

Sơ đồ bộ chuyển mạch số

cho mẫu tín hiệu khi chuyển mạch từ một tuyến PCM vào hay tới một tuyến PCMkhác.

3.2.1 Nguyên lý cấu tạo

Tầng chuyển mạch không gian S là một ma trận kích thước N xM, các tiếpđiểm chuyển mạch kết nối theo kiểu các hàng và các cột Các hàng đầu vào cáctiếp điểm chuyển mạch được gắn với các tuyến PCM vào, các tuyến này được gắncác địa chỉ xo, x1, x2, ,xn còn các cột đầu ra tiếp điểm chuyển mạch tạo thành cáctuyến PCM dẫn ra được ký hiệu yo, y1, y2, , ym Tạo giữa các hàng và các cột của

ma trận là các tiếp điểm chuyển mạch được tạo bởi các cổng logic AND

Để điều khiển các thao tác chuyển mạch của các tiếp điểm cần có bộ nhớđiều khiển Bộ nhớ gồm các bộ nhớ hoặc các hàng nhớ tuỳ theo phương thức điềukhiển đầu vào hay đầu ra Trong trường hợp bộ chuyển mạch làm việc theonguyên lý điều khiển đầu ra thì mỗi cột nối tới các đầu vào điều khiển của các tiếpđiểm có bộ nhớ điều khiển Số lượng các ô nhớ điều khiển của mỗi cột điều khiểnbằng số khe thời gian của mỗi tuyến PCM đầu vào

01

n

Ma trận tiếp điểm chuyển mạch0 1 n

0

f

Sơ đồ khối chuyển mạch

không gian

khoảng thời gian của các khe thời gian khác, cùng một tiếp điểm có thể được dùng

để đấu nối cho các kênh khác Ma trận tiếp điểm loại này làm việc như một matrận chuyển mạch không gian tiếp thông hoàn toàn giữa các tuyến PCM vào và cáctuyến PCM ra trong mỗi khe thời gian

Mỗi một tiếp điểm được gắn vào một bộ nhớ điều khiển Mỗi tiếp điểm chuyểnmạch của một cột được gắn một tổ hợp mã địa chỉ nhị phân để đảm bảo một tiếpđiểm trong mỗi cột được thông mạch trong một khoảng một thời gian Các địa chỉnhị phân này được ghi các ở các ô nhớ của bộ điều khiển theo thứ tự các khe thờigian Một mã địa chỉ nào đó được đọc ra từ bộ nhớ điều khiển trong một khoảngthời gian của mỗi khe thời gian Công việc này được tiến hành theo chu trình Mỗi

từ mã được đọc ra trong khoảng thời gian tương ứng của nó Nội dung của mỗi từ

mã sau khi giải mã được di chuyển theo tuyến bus địa chỉ trong khoảng mỗi khethời gian Vì vậy tiếp điểm tương ứng với địa chỉ vừa đọc ra sẽ hoạt động chỉ trongkhoảng khe thời gian này xuất hiện ở đầu vào ở dãy các khung kế tiếp nhau tiếpđiểm lại hoạt động một lần

Bộ nhớ điều khiển gồm nhiều cột nhớ ghép song song, mỗi cột nhớđảm nhận công việc điều khiển đấu nối cho một cột tiếp điểm Vì vậy cứ mỗi khethời gian trôi qua, một trong các tiếp điểm nối thông một lần còn trong trường hợpkhe thời gian bị chiếm thì cột nhớ điều khiển lại nhảy một bước Lúc này nội dungđịa chỉ ô nhớ tiếp theo lại được đọc ra, qua giải mã lại tạo ra một lệnh điều khiểnmột tiếp điểm khác nối thông phục vụ cho một cuộc gọi khác đưa tới từ một trongcác tuyến PCM đầu vào Tuỳ thuộc vào số lượng các khe thời gian được ghép trênmỗi tuyến PCM mà hiệu suất sử dụng các tiếp điểm có thể được tăng lên từ 32 chotới 1024 lần so với trường hợp các tiếp điểm làm việc trong các ma trận khônggian thường

3.3 Nguyên lý chuyển mạch thời gian ( T )

Trong cấu tạo trường chuyển mạch số, tầng chuyển mạch thời gianđược ứng dụng rất rộng rãi và nó là một thành phần quan trọng nhất của hệ thốngchuyển mạch Với đặc điểm cấu tạo và hoạt động của tầng chuyển mạch T, bộ nhớ

sử dụng trong trường chuyển mạch T chỉ có thể làm việc với các bit song song,nhưng trên đường truyền chỉ sử dụng các tín hiệu có các bit nối tiếp

3.3.1 Chuyển mạch thời gian điều khiển đầu vào

Cấu tạo

- Theo phương pháp điều khiển đầu vào thì khi quá trình ghi tổ hợp mã trongcác khe thời gian của khung PCMi vào bộ nhớ dữ liệu được thực hiện có điềukhiển Còn quá trình đọc ra các tổ hợp mã trong các ngăn nhớ của bộ nhớ dữ liệu

ra các khe thời gian của khung PCMo được thực hiện một cách tuần tự

00 01

06

31

Bộ điều khiển chuyển mạch

Bộ đếm khe thời gian

Bộ nhớ điều khiển

Sơ đồ nguyên lýchuyển mạch thời gian điều khiển đầu vào

06=00110

Tuyến PCM vào

- Để thực hiện được điều này mỗi ngăn nhớ của bộ nhớ điều khiển được gắnliền với một khe thời gian trong khung PCMi theo thứ tự.

-Hoạt động của của bộ nhớ điều khiển được thực hiện tuần tự theo thứ tự củakhe thời gian đầu vào, tức là ở mỗi thời điểm xuất hiện khe thời gian TS0 củaPCMi thì bộ nhớ điều khiển tiến hành dò thử nội dung của

ngăn nhớ “ 00 “trong khoảng thời gian TS0

Trong khoảng thời gian TS1 thì ngăn nhớ “ 01” được dò thử nội dung …

Cứ như vậy, trong khoảng thời gian TS31 thì ngăn nhớ “31”được dò thử nộidung

Trong 1 khung thời gian thì mỗi ngăn nhớ được dò thử nội dung một lần Cứqua mỗi khe thời gian thì bộ nhớ điều khiển lại nhảy một bậc

Mỗi lần dò thử nội dung của ngăn nhớ nào thì ngăn nhớ đó được đọc ra, nộidung đó chính là địa chỉ của của ngăn nhớ trong bộ nhớ dữ liệu mà mẫu tin cầnđược ghi vào đó tương ứng với khe thời gian tại thời điểm thử

3.3.2 Chuyển mạch thời gian điều khiển đầu ra

Cấu tạo

00 01

06

31

Bộ điều khiển chuyển mạch

Bộ đếm khe thời gian

Bộ nhớ điều khiển

Sơ đồ nguyên lýchuyển mạch thời gian điều khiển đầu ra

04=00100

Tuyến PCM vào

Một bộ chuyển mạch thời gian điều khiển đầu ra gồm các thành phần chủ yếusau:

 Bộ nhớ dữ liệu:

Bộ nhớ dữ liệu gắn liền với các tuyến PCM vào và PCM ra Số ngăn nhớ của bộnhớ dữ liệu bằng số khe thời gian được ghép trong khung của tuyến PCM đầuvào

 Bộ nhớ điều khiển:

Bộ nhớ điều khiển có số ngăn nhớ bằng với số ngăn nhớ của bộ nhớ dữ liệu.Mỗi ngăn nhớ của bộ nhớ điều khiển có số lượng bit còn tuỳ thuộc vào số lượngkhe thời gian của các khung PCM đầu vào và PCM đầu ra.(nếu1khung PCM có

32 khe thời gian thì số bit địa chỉ trong một ngăn nhớ của bộ nhớ điều khiển =5)

b Nguyên lý làm việc:

Theo phương thức chuyển mạch thời gian điều khiển đầu ra thì các tổ hợp mãnằm trong các khe thời gian từ TS0 đến TS31 được ghi lần lượt và tuần tự vào cácngăn nhớ của bộ nhớ dữ liệu

Khe TS0 ghi vào ngăn nhớ “00”

Khe TS1 ghi vào ngăn nhớ “01”

…

Khe TS31 ghi vào ngăn nhớ “31”

Nội dung của các ngăn nhớ trong các bộ nhớ dữ liệu đọc vào khe thời giannào của tuyến PCMo được xác định bởi bộ điều khiển trung tâm thông qua bộ nhớđiều khiển

Mỗi ngăn nhớ của bộ nhớ điều khiển được liên hệ chặt chẽ với các khe thờigian của tuyến PCMo tương ứng và nó chứa địa chỉ của khe thời gian đầu vào nàođó

Ví dụ: Chuyển TS5/PCMi đến TS10 / PCMo.

Các tổ hợp mã trong các khe thời gian từ TS0 đến TS31 lần lượt được ghi vàocác ngăn nhớ từ “00”đến “31” Đồng thời, ngăn nhớ “10” trong bộ nhớ điều khiểnchứa địa chỉ của khe thời gian TS5 Căn cứ vào địa chỉ của khe thời gian TS5 bộnhớ điều khiển dưới sự điều khiển của bộ điều khiển trung tâm sẽ phát lệnh đọc nộidung của khe thời gian TS5 trong ngăn nhớ “05” có địa chỉ là “00101” vào khethời gian TS10 của khung PCMo

Kết luận

Bộ nhớ điều khiển và khung PCMo hoạt động tuần tự và gắn bó với nhau, tức

là khi khe thời gian TS0 đến thì ô nhớ “00” của bộ nhớ điều khiển sẽ được dò thửnội dung trong khoảng thời gian TS0

Trong khoảng thời gian TS1 thì ô nhớ “01” được dò thử Cứ như vậy, trongkhoảng thời gian TS31 thì ô nhớ “31”được dò thử nội dung Cứ sau mỗi khoảngthời gian là một khe thời gian thì thì bộ nhớ điều khiển lại nhảy một bậc Quá trìnhquét dò thử được thực hiện theo chu kỳ Như vậy, cứ mỗi khung thời gian thì mỗingăn nhớ được dò thử nội dung một lần Và mỗi lần dò thử là một tổ hợp mã ở bộnhớ dữ liệu được đọc ra một lần, cứ như vậy, khi cuộc gọi kết thúc thì các ngănnhớ tương ứng được giải phóng.

3.4 Chuyển mạch không gian (S).

3.4.1 Khái quát về chuyển mạch không gian:

a Khái niệm

Trường chuyển mạch không gian là trường chuyển mạch cho phép ta chuyểnmạch khe thời gian TSi của một khung PCM đầu vào đến chính vị trí khe thời gianTSi đó nhưng ở một khung PCM đầu ra khác

b.Chức năng

Chuyển mạch không gian được sử dụng để kết nối các chuyển mạch thời gian,

và nó được sử dụng để chuyển mạch các khe thời gian giữa các luồng tốc độ cao.Như vậy, ta có thể mở rộng khả năng của mạng bằng việc sử dụng các chuyểnmạch thời gian và một hoặc nhiều chuyển mạch không gian

3 4.2 Cấu tạo của chuyển mạch không gian.

Trường chuyển mạch không gian có cấu trúc kiểu ma trận đơn tiếp thông hoàntoàn Giao điểm của các hàng và cột là các tiếp điểm chuyển mạch điện tử kiểu các

Trong thực tế ngưòi ta không sử dụng các mạch AND mà sử dụng mạch ba

trạng thái để điều khiển

Ta có cấu tạo của trường chuyển mạch không gian như hình vẽ.

- Một ma trận chuyển mạch có kích thước n * m với:

n đầu vào từ x1 đến xn là các tuyến PCMi

Và m đầu ra từ y1 đến ym là các tuyến PCMo

Số lượng các khe thời gian của các tuyến PCMi bằng số lượng các khe thời giancủa các tuyến PCMo

Trên hình vẽ ta sử dụng mạch 3 trạng thái để điều khiển

- Bộ nhớ điều khiển gồm các cột nhớ điều khiển

Mỗi cột các tiếp điểm được nối tới một cột nhớ điều khiển để đưa các tín hiệuđiều khiển vào các mạch 3 trạng thái Số lượng các cột nhớ bằng số lượng các cộttiếp điểm Mỗi cột nhớ điều khiển có số lượng các ô nhớ bằng số lượng khe thờigian của các tuyến PCMi, PCMo

Cấu trúc mạch 3 trạng thái

Điều khiển

3.4.3 Điều khiển bộ nhớ trong chuyển mạch không gian

Có hai phương pháp điều khiển trong chuyển mạch không gian, đó là:

-Bộ nhớ được điều khiển theo hướng hàng:

Theo phương pháp này thì địa chỉ được cấp bởi bộ nhớ điều khiển chọn cột racho hàng của nó

-Bộ nhớ được điều khiển theo hướng cột:

®iÒu khiÓn

Theo phương pháp này thì địa chỉ được cấp bởi bộ nhớ điều khiển chọn hàngnhập cho cột của nó.

Việc chọn hướng điều khiển nào là phụ thuộc vào cấu hình của khối chuyểnmạch và mức độ phối hợp điều khiển với các tầng chuyển mạch thời gian ngay tạicác bus nhập và các bus xuất

Trên hình vẽ ta dùng phương pháp điều khiển bộ nhớ theo hướng cột

3.4.4 Nguyên lý làm việc

Trường chuyển mạch không gian cho phép ta chuyển mạch khe thời gian Tsicủa một khung PCM đầu vào đến chính vị trí khe thời gian TSi đó, nhưng ở mộtkhung PCM đầu ra khác

Để làm được điều đó ở bộ nhớ điều khiển được chia ra làm các ô nhớ Mỗi ônhớ gắn liền với một khe thời gian vào, số thứ tự của nó được đánh dấu từ “ 00 “đến “ 31 “ (nếu các tuyến PCM đầu vào có 32 khe thời gian)

Để tiến hành điều khiển đấu nối cho một tuyến PCM đầu vào với một tuyếnPCM đầu ra nào đó, thì cần phải thao tác tiếp điểm số tương ứng là giao điểm củahàng và cột đó Do vậy, mỗi tiếp điểm chuyển mạch giữa hàng và được địa chỉ hoábởi một địa chỉ điều khiển Khi một tiếp điểm nào đó thao tác thì nó chỉ duy trì mởcổng trong khoảng thời gian bằng một khe thời gian

Nếu có n tuyến PCM đầu vào thì số bit địa chỉ nhị phân trong mỗi ngăn nhớ

sẽ là x=lgn

Để chuyển mạch cho một khe thời gian nào đó ở một tuyến PCM đầu vào đếnchính khe thời gian đó ở tuyến PCM đầu ra khác thì ngăn nhớ có thứ tự cùng khethời gian đó được bộ điều khiển trung tâm lấy ra ghi địa chỉ của tiếp điểm chuyểnmạch là giao điểm của hàng và cột chứa khe thời gian đó

Ví dụ:

Cần chuyển đổi khe thời gian TS1 / X2 sang khe thời gian TS1 / Y3

Giả sử mỗi khung PCM vào có 32 khe thời gian từ TS0 đến TS31 thì trongmỗi ngăn nhớ của cột nhớ điều khiển có x = ln32( = 5 bít)

Trong trường hợp này, cột nhớ điều khiển thứ 3 lấy ra ngăn nhớ có số thứ tự

là “ 01 “ để ghi địa chỉ của tiếp điểm thứ 2 ( là giao điểm giữa hàng thư 2 và cộtthứ 3 ) dưới dạng nhị phân là “ 00010 “

Trong khoảng thời gian TS1 thì X2 được nối tới Y3 Mỗi khi khe thời gianTS1 đến thì bộ nhớ lại làm việc Căn cứ vào nội dung địa chỉ “ 00010 “ bộ nhớđiều khiển đưa ra lệnh điều khiển để điều khiển tiếp điểm thứ 2 của cột nhớ thứ 3được thông mạch Qúa trình này cứ tiếp diễn như vậy cho đến khi cuộc gọi kếtthúc

Các cột nhớ điều khiển được thao tác lần lượt, tức là lần lượt nội dung của các

ô nhớ được gọi ra Vì vậy, việc đánh số địa chỉ của các ô nhớ cũng phải được thựchiện tuần tự tương ứng với các khe thời gian đầu vào Nội dung của mỗi ô nhớ chỉđược đọc ra và tạo tín hiệu điều khiển cho tiếp điểm chuyển mạch tương ứng chỉ

mở trong khoảng thời gian một khe thời gian Sau đó tiếp điểm này được đóng lạihoặc tiếp tục thao tác mở nhưng phục vụ cho các khe thời gian khác.

Sau một chu kỳ đọc kéo dài trong thời gian 1 khung PCM nó lại quay lại để

mở tiếp điểm cho khe thời gian bắt đầu

Một tiếp điểm nào đó được duy trì mở cho một khe thời gian nào đó được lặp

đi lặp lại cho mỗi khung và cho đến khi cuộc gọi kết thúc

Vậy một tiếp điểm có thể đấu nối cho nhiều cuộc gọi, do đó hiệu suất sử dụngcác tiếp điểm tương đối cao Để giải phóng một cuộc đấu nối thì thiết bị điều khiểntrung tâm điều khiển khoá nội dung của ô nhớ tương ứng với khe thời gian dànhcho cuộc gọi

Như vậy, trong khoảng thời gian sau một khe thời gian đó của chu kỳ quét thìtiếp điểm tương ứng không được mở

3.5 Chuyển mạch ghép

3.5.1 Khái quát về chuyển mạch ghép

Ngày nay, công nghệ viễn thông, công nghệ thông tin…phát triển rất nhanh,

số lượng người tham gia mạng viễn thông tăng cao Mặc dù tổng đài số đã đượcđưa vào sử dụng nhưng trường chuyển mạch sử dụng một chuyển mạch thời gianđơn lẻ không thoả mãn được về mặt dung lượng

Với mục đích thực hiện một chuyển mạch có dung lượng lớn bằng một tổngđài số ta cần phải có nhiều chuyển mạch thời gian

Thông thường một chuyển mạch T sử dụng cho 125 đến 512 kênh và khôngđáp ứng đủ nhu cầu sử dụng hiện nay Do vậy, để nâng cao chất lượng chuyểnmạch người ta kết nối giữa các chuyển mạch thời gian ( T ) và các chuyển mạchkhông gian (S) để tạo thành trường chuyển mạch nhiều tầng, mỗi tầng được ghép

Thông dụng nhất hiện nay là trường chuyển mạch có cấu trúc 3 đốt kiểu

T-S-T, S-T-S được sử dụng cho các tổng đài có dung lượng trung bình và lớn

Để đảm bảo về mặt tổn thất ta phải chú ý nhiều đến tầng ra

Do trường chuyển mạch không gian thường có cấu trúc kiểu tổn thất, vì vậy

mà nó không thích hợp cho các tổng đài có dung lượng lớn

Trường chuyển mạch T-S-T có cấu trúc không tổn thất hoặc tổn thất nhỏ, vì vậy

mà chuyển mạch T-S-T thường được sử dụng cho các tổng đài có cấu trúc chuyểnmạch lưu thoát lượng tải lớn

Đối với các trường chuyển mạch cần lưu thoát lượng tải lớn hơn có thể sử dụngcác loại chuyển mạch có cấu trúc T-S-S-T hoặc T-S-S-S-T

Việc chọn trường chuyển mạch có cấu trúc loại nào ngoài việc căn cứ vào

độ tổn thất, dung lượng, còn phụ thuộc vào các nhân tố khác nữa như: tính phứctạp, độ linh hoạt, khả năng phát triển dung lượng…

3.5.2 Trường chuyển mạch ghép loại T-S

a Cấu tạo

Một khối chuyển mạch T-S gồm một chuyển mạch thời gian trên mỗi một ngõ

nhập của một chuyển mạch không gian đơn

Trên hình vẽ là: 3 chuyển mạch thời gian và một chuyển mạch không gian có

ma trận kích thước 3 * 3

Trong trường hợp này ta sử dụng các chuyển mạch thời gian điều khiển đầu

ra, có nghĩa là: sự viết vào chuyển mạch thời gian được thực hiện một cách tuần tựtheo chu kỳ đếm , dưới sự điều khiển của một bộ đếm khe thời gian và sự đọc rađược thực hiện dưới sự điều khiển của bộ điều khiển trung tâm thông qua các bộnhớ điều khiển( hay bộ nhớ kết nối: CM)

A1, A2, A3 : Là các bus nhập của khối chuyển mạch

B1, B2, B3 : Là các bus xuất của khối chuyển mạch

SM-A1, SM-A2, SM-A3, CM-A1, CM-A2, CM-A3: Lần lượt là các bộ nhớlưu thoại ( bộ nhớ dữ liệu ) và các bộ nhớ kết nối ( bộ nhớ điều khiển ) của 3 khốichuyển mạch thời gian đầu vào

Chuyển mạch không gian có các bộ nhớ của chuyển mạch điều khiển theohướng cột

CM-B1, CM-B2, CM-3: Là các cột nhớ điều khiển của các chuyển mạchkhông gian

SM-A1

TS5 TS40

B1 B2 B3

Qua chuyển mạch thời gian các khe thời gian trong các tuyến PCM nhập vàPCM xuất được chuyển đổi cho nhau theo nguyên lý điều khiển đầu ra Cònchuyển mạch không gian có nhiệm vụ kết nối các bus nhập và bus xuất.

Ví dụ:

Giả sử thuê bao chủ gọi được phân phối cho khe thời gian TS5 trên bus nhậpA3, thuê bao bị gọi được phân phối trong khe thời gian TS40 trên bus xuất B1

Quá trình thực hiện chuyển mạch như sau:

-Tại trường chuyển mạch thời gian nội dung của khe thời gian TS5 được ghivào ngăn nhớ thứ ” 05 “ của bộ nhớ lưu thoại SM-A3 Đồng thời ngăn nhớ số “ 40

“ của bộ nhớ kết nối CM-A3 được lấy ra chứa địa chỉ của ngăn nhớ thứ “ 05 “ dướidạng các bít nhị phân Trong khoảng thời gian TS5 thì khe thời gian TS5 trên busnhập A1 được nối tới khe thời gian TS40 trên bus xuất của chuyển mạch thời gianthứ nhất Căn cứ vào nội dung địa chỉ chứa trong ngăn nhớ số “ 40 “ bộ điều khiểntrung tâm thông qua bộ nhớ kết nối sẽ phát lệnh đọc nội dung của ngăn nhớ có địachỉ trên vào khe thời gian

thứ “ 40 “ Sau đó nội dung của từ mã chứa trong khe thời gian TS40 đượctruyền vào chuyển mạch không gian trên bus nhập A3

-Đến trường chuyển mạch không gian, khi có khe thời gian TS40 đến thì,ngăn nhớ thứ “ 40 “ của cột nhớ điều khiển CM-B1 được lấy ra ghi địa chỉ của tiếpđiểm “ thứ 3 “ của cột B1 trong chuyển mạch không gian Kết quả là, trong khoảngthời gian TS40 nội dung chứa trong khe thời gian TS40 trên bus nhập A3 đượctruyền qua chuyển mạch không gian đến bus xuất B1

Quá trình kết nối giữa TS5/A3 đến TS40/ B1 được lặp đi lặp lại trên mỗikhung cho đến khi cuộc gọi kết thúc (nội dung của bộ nhớ CM-A3 và CM-B1 thayđổi)

Nhận xét:

Mặc dù, khối chuyển mạch T-S có dung lượng lớn hơn chuyển mạch một tầng “

T “, nhưng chuyển mạch T-S rất hay bị tắc nghẽn từ các khe thời gian tươngứng trên ngõ ra của chuyển mạch không gian

3.5.3 Trường chuyển mạch ghép loại S-T

Ở đây, ta xét khối chuyển mạch ghép như hình vẽ dưới đây với:

3 chuyển mạch thời gian trên 3 ngõ xuất của một chuyển mạch không gian có

ma trạn kích thước cỡ 3 * 3

Các chuyển mạch thời gian điều khiển theo nguyên tắc đầu ra, còn chuyểnmạch không gian có bộ nhớ điều khiển được điều khiển theo hướng hàng

b.Nguyên lý hoạt động.

Các cuộc kết nối được thực hiện qua trường chuyển mạch S-T như sau:

Qua trường chuyển mạch không gian thì các khung thời gian trên các busnhập và trên các bus xuất của chuyển mạch không gian được kết nối trong khoảngthời gian của khe thời gian cần chuyển đổi

Qua trường chuyển mạch thời gian thì các khe thời gian trong các tuyến PCMđầu vào và đầu ra được chuyển đổi theo nguyên tắc điều khiển đầu vào

Ví dụ:

Giả sử thuê bao chủ gọi được phân phối cho khe thời gian TS10 trên bus nhậpA2, thuê bao bị gọi được phân phối trong khe thời gian TS45 trên bus xuất B1

Quá trình thực hiện chuyển mạch như sau:

-Tại trường chuyển mạch không gian, khi có khe thời gian TS10 đến thì, ngănnhớ thứ “ 10 “ của cột nhớ điều khiển CM-A2 được lấy ra ghi địa chỉ của tiếp điểm

“ số 1 “ Kết quả là, trong khoảng thời gian TS10 nội dung chứa trong khe thờigian TS10 trên bus nhập A2 được truyền qua chuyển mạch không gian đến busnhập A2 của chuyển mạch không gian nhưng ở đầu ra, sau đó khe thời gian TS10được đưa tới đầu vào của chuyển mạch thời gian thứ nhất

-Tai trường chuyển mạch thời gian nội dung của khe thời gian TS10 được ghivào ngăn nhớ thứ ” 10 “ của bộ nhớ lưu thoại SM-B1 Đồng thời, ngăn nhớ số “ 45

“ của bộ nhớ kết nối CM-B1 được lấy ra chứa địa chỉ của ngăn nhớ thứ “ 10 “ dướidạng các bít nhị phân

Trong khoảng thời gian TS10 thì khe thời gian TS10 tại khung đầu vào củachuyển mạch thời gian được nối tới khe thời gian TS45 trên bus xuất B1 Căn cứvào nội dung địa chỉ chứa trong ngăn nhớ số “ 45 “ bộ điều khiển trung tâm thôngqua bộ nhớ kết nối sẽ phát lệnh đọc nội dung của ngăn nhớ có địa chỉ trên vào khethời gian thứ “ 45 “

Quá trình kết nối giữa TS10/A2 đến TS45/ B1 được lặp đi lặp lại trên mỗikhung cho đến khi cuộc gọi kết thúc (nội dung của bộ nhớ CM-A2 và CM-B1 thayđổi)

Nhận xét:

Mặc dù chuyển mạch S-T có dung lượng lớn hơn và có ưu điểm hơn hẳn vêvấn đề tắc nghẽn so với chuyển mạch không gian đơn (S) Tuy nhiên, nó vẫn cóđặc trưng tắc nghẽn cố hữu, đó là mỗi ngõ nhập của chuyển mạch không gian chỉ

có thể truy cập đến một bus xuất trong chuyển mạch thời gian của bất kỳ khe thờigian nào

35 TS45

CM-B2

10 B1

Cấu tạo của trường chuyển mạch S-T

3.5.4 Trường chuyển mạch ghép loại T-S-T.

Trường chuyển mạch T-S-T làm việc theo nguyên lý chuyển mạch thời giannên không sinh tổn thất, vì các đốt ngoài là các trường chuyển mạch thời gian ( T )nên không sinh ra tổn thất, đốt chuyển mạch không gian ở giữa được cấu trúc theokiểu không tổn thất hoặc tổn thất nhỏ, do đó trường chuyển mạch loại này đượcdùng hiệu quả cho cấu trúc chuyển mạch lưu thoát lượng tải lớn và đang được sửdụng phổ biến nhất hiện nay

Sơ đồ chuyển mạch T-S-T được xây dựng theo cấu trúc module Mỗi module

có 2 tầng chuyển mạch cấp T và một tầng chuyển mạch cấp S

Cấu trúc trường chuyển mạch loại này có ưu điểm là các module chuyển mạch độclập với nhau, do đó cho phép mở rộng dung lượng chuyển mạch tùy ý

Các tầng chuyển mạch thời gian còn tầng chuyển mạch không gian làm nhiệm vụtrao đổi các tuyến PCM đầu vào và các tuyến PCM đầu ra.

Cấu trúc tổng quát của chuyển mạch ghép T-S-T có n tuyến PCM đầu vào và ntuyến PCM đầu ra, như vậy, các tầng đầu vào và đầu ra có n bộ chuyển mạch thờigian

Tầng chuyển mạch không gian có ma trận chuyển mạch kích thước n*n.

Giả sử trong mỗi khung tín hiệu được ghép R kênh thời gian thì trường chuyển

mạch T-S-T có dung lượng là R * n.

Vì vậy, ta có thể đấu mối bất kì khe thời gian nào của tuyến dẫn PCM đầu vào tớibất kì khe thời gian nào của tuyến dẫn PCM đầu ra Trong các tổng đài nội hạttrường chuyển mạch là “loại gập” thì các tuyến PCM đầu ra được đấu nối quay vềcác tuyến PCM đầu vào qua thiết bị ghép Còn đối với trường chuyển mạch củatổng đài chuyển tiếp là “loại không gập” thì các tuyến PCM đầu vào và PCM đầu

ra hoàn toàn tách biệt với nhau Thực tế, trong các tổng đài điện tử số hiện nay cấutrúc trường chuyển mạch cho cả 2 loại tổng đài: nội hạt và chuyển tiếp nên trườngchuyển mạch là kết hợp giữa loại

“ Gập “ và loại “ không gập “

Ta xét trường chuyển mạch T-S-T sau:

Khối chuyển mạch không gian sử dụng ma trận có kích thước 4 * 4

Phần chuyển mạch thời gian đầu vào có 4 chuyển mạch thời gian là:

IT0, IT1, IT2, IT3

Phần chuyển mạch thời gian đầu ra có 4 chuyển mạch thời gian là:

OT0, OT1, OT2, OT3

2

n

Cấu trúc của trường chuyển mạch T-S-T

Trong trường chuyển mạch loại này thường sử dụng các khe thời gian của cáctuyến PCM trung gian Số lượng các khe thời gian của các tuyến PCM trung gianbằng số lượng các khe thời gian của các tuyến PCM đầu vào.

Như vậy, từ các chuyển mạch thời gian đầu vào (IT) nối tới chuyển mạchkhông gian (S) và từ chuyển mạch không gian (S) nối tới các chuyển mạch thờigian đầu ra (OT) đều bằng các tuyến PCM trung gian

Ví dụ:

Giả sử thuê bao chủ gọi được phân phối trong khe thời gian TS4 của tuyến PCMi0

và thuê bao bị gọi được phân phối trong khe thời gian TS6 của tuyến PCMi3

Trong quá trình chuyển mạch qua các bộ chuyển mạch thời gian để chuyển tiếpđến bộ chuyển mạch không gian và từ bộ chuyển mạch không gian đến các bộchuyển mạch thời gian thường sử dụng các khe thời gian trung gian