Phương Pháp Điều Chế Xung Mã PCM - TDM

Đầu tiên địa chỉ của khe thời gian ra Tsj được CPU là khối điều khiển trung tâm của tổng đài vào ô nhớ i của bộ nhớ CM là ô nhớ có cùng thứ tự với khe thời gian vào Tsi, số liệu khe thời

LỜI NÓI ĐẦU

Trong thời đại công nghệ thông tin bùng nổ hiện nay thì công nghệ viễn thông điện tử đã có những bước phát triển vượt bậc kể từ khi có phát minh điện tín và điện thoại đến mức nó đã cách mạng hoá các phương tiện thông tin truyền thông khoảng một thế kỷ trước đây Ngày nay hệ thống viễn thông điện tử đang phát triển mạnh mẽ Ngoài ra song song với tăng trưởng kinh tế xã hội, việc hình thành các phương tiện cần thiết cho thông tin điện tử đã trở nên phức tạp hơn và khuynh hướng phát triển cao nhằm đáp ứng nhu cầu đang tăng về các dịch vụ có chất lượng cao và dịch vụ viễn thông tiên tiến hơn

Mạng viễn thông Việt Nam hiện nay đang phát triển rất nhanh rất đa dạng cả về chủng loại cũng như dung lượng của hệ thống Cùng với sự phát triển mạnh mẽ đó thì những đòi hỏi về chất lượng, dịch vụ ngày càng cần được phát triển Hiện nay tại Việt Nam có các hệ thống truyền dẫn và tổng đài khác nhau như: AXE của Thụy Điển, E10 của Pháp, NEAX61 của Nhật

Em xin chân thành cảm thầy giáo BÙI NHƯ PHONG đã tận tình hướng dẫn và giúp đỡ em trong quá trình thực tập Nhưng do thời gian và kiến thức có hạn em vẫn còn nhiều sai sót mong thầy giúp đỡ em Em xin chân thành cảm ơn!

MỤC LỤC

I Gi i thi u chungớ ệ 3

Hình 1: S ơ đồ kh i t ng ố ổ đài SPC 5

5.1 Gi i thi u chungớ ệ 21

VII : X LÝ CU C G IỬ Ộ Ọ 46

7.1 Phân tích m t cu c g i.ộ ộ ọ 46

7.2 Các chương trình x lý g i trong t ng ử ọ ổ đài SPC 52

7.3 S li u thuê bao.ố ệ 56

7.4 Phân tích phiên d ch v t o tuy n.ị à ạ ế 57

7.6.Tính cướ 58c

GVHD THS BÙI NHƯ PHONG 2

PHẦN I : TỔNG ĐÀI ĐIỆN TỬ SỐ SPC

CHƯƠNG I - TỔNG QUAN VỀ TỔNG ĐÀI SPC

I Giới thiệu chung

Các tổng đài điện tử số hoàn hảo là biểu hiện sự kết hợp thành công giữa kỹ thuật điện tử máy tính với kỹ thuật điện thoại Các dấu hiệu thành công xuất hiện từ những năm 60 của thế kỷ 20 Sau 2 thập kỷ phát triển, các thế hệ tổng đài điện tử số chứa đựng nhiều thành tựu từ sự phát triển của kỹ thuật điện tử Sự phát triển này được thúc đẩy bởi nhu cầu phải gia tăng chất lượng, cải thiện giá cả, tính duy trì và linh hoạt của các tổng đài có nhờ vào khai thác ưu điểm tuyệt đối trong kỹ thuật điện tử và máy tính

Tổng đài SPC là tổng đài điện tử được điều khiển theo chương trình lưu trữ viết tắt là SPC: Stored Program Control Toàn bộ hoạt động của tổng đài đã được lập trình trước và được nạp vào bộ nhớ có dung lượng lớn

Trong quá trình hoạt động mọi thao tác của tổng đài được điều khiển bằng một bộ xử lý trung tâm theo các lệnh lấy ra từ bộ xử lý trung tâm theo các lệnh lấy ra từ bộ nhớ chương trình tổng đài SPC áp dụng trong tổng đài tương tự hoặc tổng đài số

Trong hệ thống thông tin thoại tổng đài phục vụ thông tin điện thoại cho một khu vực, tạo ra tuyến đấu nối bên trong nội bộ tổng đài để truyền thông tin thoại giữa các máy điện thoại Hệ thống thông tin tổng đài khắc phục được hệ thống thông tin thoại nối trực tiếp và giảm được số đôi dây, việc tổ chức mạng đơn giản, hiệu suất sử dụng đôi dây cao và có khả năng như một dịch vụ khác: hỏi giờ, hỏi đáp, báo thức

* Một số ưu điểm của tổng đài SPC:

Thuận tiện linh hoạt trong quá trình sử dụng khi cần mở rộng thêm thuê bao hoặc dịch vụ thì chỉ cần thay đổi, bổ sung vào phần mềm không cần phải thay đổi về cấu trúc phần cứng.

Thuận tiện trong việc quản lý: tổng đài SPC có khả năng lưu trữ các số liệu trong quá trình hoạt động, thuận tiện cho việc quản lý, sử dụng khai thác tổng đài có hiệu quả

Tổng đài SPC có khả năng phát hiện được các sự cố, các hỏng hóc trong quá trình hoạt động của tổng đài

Tổng đài SPC áp dụng công nghệ tiên tiến của kỹ thuật số, kỹ thuật vi xử

lý tăng được độ tin cậy, giảm nhỏ được kích thước trọng lượng

Tổng đài SPC tăng được các dịch vụ của các thuê bao

II Sơ đồ của tổng đài SPC

GVHD THS BÙI NHƯ PHONG 4

Thiết bị chuyển mạch

1 2 3 4

Báo hiệu

kênh chung kênh riêngBáo hiệu Kiểm tra Phân phối báo hiệu Đ/k chuyển mạch

Bus điều khiển

Thiết bị giao tiếp người với máy

Xử lý trung tâm Các bộ nhớ

Khối giao tiếp

Hình 1: Sơ đồ khối tổng đài SPC

III Chức năng của từng khối.

3.1 Khối giao tiếp:

Dùng để đấu nối giữa các thuê bao tương tự hoặc thuê bao số với chuyển mạch, giao tiếp giữa các tổng đài tương tự và các tổng đài số thông qua các đường trung kế Khối giao tiếp bao gồm:

3.1.1 Giao tiếp thuê bao tương tự:

Dùng để đấu nối các thuê bao tương tự với chuyển mạch Gồm 7 chức năng: B O R S C H T

• B: Chức năng cấp nguồn cho máy điện thoại

U = -48V; i = (18÷50)mA (tuỳ theo từng máy điện thoại)

• O: Bảo vệ quá áp dùng để chống ảnh hưởng của các điện áp cao trên đường dây thuê bao gây nguy hiểm cho người và máy do đường dây điện lực hoặc sấm sét gây ra là các hệ thống cầu chì, đèn chống sét, đèn phóng điện

• R: Cấp tín hiệu chuông 25Hz, 75V để rung chuông máy điện thoại khi cần gọi

• S: Là chức năng giám sát và báo hiệu trạng thái của máy điện thoại dựa vào trạng thái của dòng điện một chiều nên đường dây thuê bao để tổng đài cung cấp các dịch vụ thích hợp cho thuê bao.

Chức năng báo hiệu là phải truyền các thông tin báo hiệu từ máy điện thoại đến khối xử lý trung tâm

Tín hiệu báo hiệu từ máy điện thoại là các tín hiệu địa chỉ thuê bao bị gọi

ở dạng xung thập phân hoặc mã đa tần

• C: Là chức năng mã hoá và giải mã dùng để biến đổi tín hiệu thoại từ tín hiệu tương tự thành tín hiệu số và ngược lại

• H: Mạch biến đổi 2:4 dây dùng để biến đổi tín hiệu thoại từ chế độ 2 dây bán song công thành chế độ 4 dây song công cho hướng thu và phát riêng biệt

• T: Chức năng đo, kiểm tra dùng để đo các tham số của đường dây thuê bao như điện trở một chiều của đường dây, dòng điện cấp nguồn, dòng điện cấp chuông thực hiện tại giá phối dây

3.1.2 Giao tiếp thuê bao số:

Dùng để đấu nối các thuê bao số với chuyển mạch

3.1.3 Giao tiếp trung kế số:

Dùng để đấu nối giữa các tổng đài số khác với chuyển mạch

3.1.4 Giao tiếp trung kế tương tự:

Dùng để nối các tổng đài tương tự là các tổng đài cơ quan với chuyển mạch

3.3 Khối điều khiển.

Dùng để điều khiển toàn bộ hoạt động của tổng đài bao gồm khối

xử lý trung tâm là một bộ xử lý có công suất lớn, tốc độ cao có nhiệm vụ

xử lý toàn bộ các hoạt động của tổng đài

• Khối phối hợp vào ra dùng để phối hợp tốc độ giữa bộ xử lý trung tâm

có tốc độ xử lý cao với các bộ xử lý chức năng có tốc độ thấp

• Khối xử lý trung tâm:

- Bộ nhớ chương trình là bộ nhớ có dung lượng lớn dùng để nhớ toàn bộ chương trình hoạt động của các tổng đài Số liệu trong bộ nhớ chương trình không thay đổi vì vậy gọi là bộ nhớ cố định

- Bộ nhớ số liệu dùng để nhớ các số liệu có liên quan đến quá trình xử lý một cuộc gọi như trạng thái đường dây thuê bao, số địa chỉ của thuê bao

- Bộ nhớ phiên dịch dùng để nhớ các số liệu trong quá trình xử lý cuộc gọi

- Đặc điểm: Số liệu trong các bộ nhớ số liệu và bộ nhớ phiên dịch sẽ bị

xoá khi quá trình xử lý gọi kết thúc Vì vậy, bộ nhớ số liệu phiên dịch còn gọi là bộ nhớ tạm thời

3.4 Khối ngoại vi:

a) Khối ngoại vi chuyển mạch.

- Khối điều khiển chuyển mạch là một khối xử lý chức năng để điều khiển chuyển mạch hoạt động

- Khối phân phối báo hiệu: dùng để phân phối các lệnh và các thông tin báo hiệu từ khối xử lý trung tâm đến các khối chức năng

- Khối kiểm tra dùng để tự động đo kiểm tra các tham số, các khối chức năng của tổng đài

b) Khối ngoại vi báo hiệu.

- Báo hiệu kênh chung là hệ thống báo hiệu giữa các tổng đài các thông tin báo hiệu được truyền trên cùng một đường trung kế riêng biệt tách rời khỏi đường trung kế truyền tín hiệu tiếng.

IV : KỸ THUẬT CHUYỂN MẠCH SỐ

4.1 Giới thiệu chung về chuyển mạch số:

Nhiệm vụ của tổng đài là tạo tuyến đấu nối, nội bộ bên trong tổng đài để nối thông tin thoại cho các máy điện thoại bất kỳ Như vậy tổng đài làm việc như một công tắc còn gọi là chuyển mạch số Kỹ thuật chuyển mạch dùng để điều khiển chức năng, nhiệm vụ của một tổng đài, trong tổng đài tương tự sử dụng chuyển mạch tương tự, trong tổng đài số dùng chuyển mạch số Hiện nay chủ yếu sử dụng chuyển mạch số Chuyển mạch số dùng để trao đổi thông tin giữa các khe thời gian bất kỳ của luồng PCM vào và luồng PCM ra

Chuyển mạch số có nhiều luồng PCM vào và nhiều luồng PCM ra,

có n luồng PCM vào đánh số từ PCMvo ÷ PCMvn-1 có m luồng PCM ra đánh số từ PCMro ÷ PCMrm-1 Mỗi một luồng PCM ra có R khe thời gian

từ TSo ÷ TSr-1, các khe vào và các khe thời gian ra là khác nhau Vì vậy, chuyển mạch số thực hiện chức năng của một tổng đài

Chuyển mạch số có hai loại chuyển mạch chính: chuyển mạch không gian và chuyển mạch thời gian, ngoài ra còn có chuyển mạch kết hợp

4.2 Chuyển mạch thời gian số (TSW).

Dùng để trao đổi thông tin giữa các khe thời gian bất kỳ của luồng PCM vào và luồng PCM ra

- Chuyển mạch thời gian số có một luồng PCM vào và một luồng PCM ra

- Chuyển mạch thời gian số có khe thời gian vào và khe thời gian ra khác nhau

 Chuyển mạch theo thời gian số thực hiện chức năng của một tổng đài.GVHD THS BÙI NHƯ PHONG 10

4.2.1 Cấu tạo của chuyển mạch thời gian số.

a Dùng mạch trễ (mạch giữ chậm)

Luồng PCM vào và luồng PCM ra có số khe thời gian ra giống nhau Để nối khe TSi của PCM vào với khe TSj của PCM ra, phải giữ chậm khe thời gian TSi một khoảng ∆t = (j - i).Ts

+ Ưu điểm: Mạch đơn giản.

+ Nhược điểm: Kích thước của chuyển mạch lớn và tốc độ đấu nối chậm

nên hiện nay không sử dụng phương pháp này

b Dùng bộ nhớ ngoài: Sử dụng hai bộ nhớ.

- Bộ nhớ ngoài (bộ nhớ đệm) ký hiệu: BM

BM0

PCMv

PCMr

Bộ nhớ điều khiển (CM): Dùng để điều khiển quá trình ghi hoặc quá trình đọc của bộ nhớ BM Mỗi một bộ nhớ CM có số ô nhớ bằng số khe thời gian của luồng PCM đánh số từ 0÷R - 1 Mỗi một ô nhớ dùng để nhớ địa chỉ khe thời gian của luồng PCM Luồng PCM có R khe thời gian

có số bit là log2R Dung lượng của bộ nhớ là R2logR bit

R - 1

CM

0

1 log2RGVHD THS BÙI NHƯ PHONG 12

R - 1

Hình 1 - Sơ đồ nguyên lý làm việc ghi vào tuần tự đọc ra điều khiển

Mỗi một ô nhớ có bộ nhớ BM và bộ nhớ CM liên quan đến một khe thời

gian của luồng PCM vào, các ô nhớ của bộ nhớ BM và CM có cùng thứ

tự với khe thời gian vào

Để nối khe Tsi của luồng PCM với khe thời gian của luồng PCM

ra bằng phương pháp ghi vào tuần tự đọc ra điều khiển Đầu tiên địa chỉ

của khe thời gian ra Tsj được CPU là khối điều khiển trung tâm của tổng

đài vào ô nhớ i của bộ nhớ CM là ô nhớ có cùng thứ tự với khe thời gian

vào Tsi, số liệu khe thời gian vào Tsi được ghi vào ô nhớ i của bộ nhớ

BM là ô nhớ có cùng thứ tự với khe thời gian vào Tsi, quá trình ghi số

liệu của bộ nhớ BM do một CLK ghi điều khiển được tạo ra từ bộ nhớ

đệm trong quá trình ghi số liệu BM thực hiện đúng thứ tự giữa khe thời

gian vì vậy là ghi tuần tự

Số liệu từ ô nhớ i của bộ nhớ BM được đọc ra khe Tsj của luồng

PCM ra cho một CLK đọc thực hiện là số liệu lấy từ ô nhớ CM chính là

địa chỉ của khe Tsj, quá trình đọc số liệu của bộ nhớ BM thực hiện không

đúng theo thứ tự giữa ô nhớ với khe thời gian, vì vậy gọi là đọc ra điều

khiển

Kết quả: Số liệu từ khe Tsj của PCM vào đã được nối với khe Tsj của

PCM ra thông qua ô nhớ của bộ nhớ BM

GVHD THS BÙI NHƯ PHONG 13

Đếm

CLK ghi CLK ghi

b Ghi vào điều khiển, đọc ra tuần tự

Hình 2 - Sơ đồ khối nguyên lý làm việc ghi vào điều khiển, đọc ra tuần tự

Để nối khe TSi của PCM vào với khe Tsj được CPU ra bằng phương pháp ghi vào điều khiển, đọc ra tuần tự Địa chỉ của khe thời gian Tsj được CPU là khối điều khiển trung tâm của tổng đài ghi vào ô nhớ j

là ô nhớ có cùng thứ tự với khe thời gian ra Tsj do một CLK ghi điều khiển là số liệu từ ô nhớ j của bộ nhớ CM chính là địa chỉ của khe Tsj Quá trình ghi số liệu của bộ nhớ BM thực hiện không đúng lối (hàng, cột được nối), nếu UĐK đặt ngược vào điốt thì không tiếp điểm hàng cột không được nối

Nếu m = n có ma trận vuông quá trình đấu nối không bị tắc nghẽn, ùn tắc, thông hoàn toàn

Nếu m khác n thì có ma trận hình chữ nhật quá trình đấu nối ùn tắc

Do đó tổng đài sử dụng ma trận vuông

4.3 Nguyên lý làm việc của chuyển mạch không gian số (SSW)

4.3.1 Điều khiển theo cột:

GVHD THS BÙI NHƯ PHONG 14

R - 1

0

1 log2R i

R - 1

0

1 log2R i

R - 1

Hình 3 - Sơ đồ nguyên lý điều khiển cột

Để nối được n địa chỉ cần log2n bit như vậy mỗi một ô nhớ của bộ nhớ CM phải có số bit tối thiểu là log2n bit Dung lượng của bộ nhớ là Rlog2n bit

Để nối khe thời Tsi của PCM vào j với Tsi của PCM ra bằng phương pháp điều khiển theo cột Địa chỉ của PCM vj được CPU là khối điều khiển trung tâm của tổng đài ghi vào ô nhớ i (là ô nhớ có cùng thứ tự với khe thời gian Tsi) của bộ nhớ CMk Đúng thời điểm của khe thời gian Tsi của số liệu từ ô nhớ i của bộ nhớ CMk được đọc ra đưa vào các chân điều khiển của cột k, chỉ có chân điều khiển của tiếp điểm duy nhất với thời gian j ứng với PCM vj nhận đúng địa chỉ nên có mức logic 1 Tiếp điểm được nối số liệu từ Tsi của PCMvj qua tiếp điểm được nối để tới khe Tsi của PCM ra Chân điều khiển của các tiếp điểm còn lại của cột k nhận

không đúng địa chỉ nên có mức logic 0 nên tiếp điểm không được nối kết

quả từ số liệu vào của PCM vj đã được nối Tsi của PCM ra k

4.3.2 Điều khiển theo hàng.

Hình 4 - Sơ đồ nguyên lý điều khiển theo cột.

Các chân điều khiển tiếp điểm của hàng được nối với một bộ nhớ kết

nối CM mỗi một hàng có một bộ nhớ được nối tương ứng đánh số từ CM0

đến CMn-1, bộ nhớ CM có số ô nhớ bằng số khe thời gian của luồng PCM

đánh số từ 0 đến R-1, mỗi một ô nhớ dùng để nhớ địa chỉ của luồng

PCMr có m luồng vì vậy phải có m địa chỉ cần phải nhớ, để nhớ được m

địa chỉ thì phải có số bit là log2m Do đó, mỗi một ô nhớ của CM phải có

tối thiểu là log2m bit, dung lượng của bộ nhớ CM là Rlog2m Để nối khe

Tsi của PCMvj vì khe Tsi của PCMrk bằng phương pháp điều khiển theo

hàng thì địa chỉ của PCMrk được CPU là khối điều khiển trung tâm của

GVHD THS BÙI NHƯ PHONG 16

m Tsi

CM0

CM1

CMn-1Tsi

tổng đài ghi vào ô nhớ i là ô nhớ có cùng thứ tự với khe thời gian Tsj của

bộ nhớ CMj là bộ nhớ tương ứng với PCMvj Đúng thời điểm của khe thời gian Tsi số liệu từ ô nhớ i của bộ nhớ CMj được đọc ra và đưa vào các chân điều khiển của hàng j chỉ có chân điều khiển của tiếp điểm tương ứng với cột k nhận đúng địa chỉ nên có mức logic 1 qua tiếp điểm được nối với khe Tsi của PCMvj qua tiếp điểm được nối với khe Tsi của PCMrk Chân điều khiển của tiếp điểm còn lại của hàng j nhận không đúng địa chỉ nên có mức logic 0, tiếp điểm không được nối Kết quả số liệu từ khe Tsi của PCMvj sẽ được nối với Tsi của PCMrk

Gồm có các loại chuyển mạch kết hợp sau:

Chuyển mạch 2 tầng (T-S hoặc S-T): sử dụng trong các tổng đài có dung lượng trung bình

Chuyển mạch 3 tầng (T-S-T hoặc S-T-S): Sử dụng trong tổng đài có dung lượng lớn

Chuyển mạch 4 tầng (T-S-S-T hoặc S-T-T-S): Sử dụng trong tổng đài có dung lượng rất lớn

Hình 5 - Sơ đồ nguyên lý chuyển mạch hai tầng.

Chuyển mạch hai tầng T-S bao gồm một chuyển mạch S có ma trận

m x n (3x3) Gồm các chuyển mạch T đầu vào tương ứng với các số hàng của chuyển mạch S Chuyển mạch kết hợp tăng được dung lượng tùy thuộc vào số luồng PCMv và số luồng PCMr tăng tương ứng với số hàng và cột của chuyển mạch S

4.4.2 Nguyên lý làm việc của chuyển mạch 2 tầng.

Nối khe Tsi của PCMv bất kỳ với khe Tsj của PCMr bất kỳ Hướng đấu nối qua chuyển mạch T1 qua tiếp điểm ma trận (1x2)

Đặc điểm chuyển mạch T: khe vào và khe ra khác nhau, chuyển mạch S khe vào và khe ra giống nhau khe thời gian sử dụng ở đầu ra T1 bắt buộc phải là Tsj

Để nối khe thời gian Tsi của PCMv1 với khe Tsj của PCMr2 thì chuyển mạch T1 làm việc nối thời gian với khe Tsj bắt buộc ở đầu ra chuyển mạch T1 luồng PCMv của T1 là luồng PCMv1 của S Chuyển mạch S làm việc nối khe thời gian Tsj của hàng 1 với khe Tsj của cột 2 qua tiếp điểm (1,2) Kết quả số liệu từ khe thời gian Tsi của PCMv1 đã được nối với khe thời gian Tsi của luồng PCMr2

GVHD THS BÙI NHƯ PHONG 18

Nhận xét: Chuyển mạch T làm việc ở chế độ nối bắt buộc vì vậy khả

năng nhỡ việc xảy ra là rất lớn Nếu tại thời điểm đó khe thời gian cần nối

đã được sử dụng do đó chuyển mạch 2 tầng chỉ sử dụng cho các tổng đài

có dung lượng trung bình

4.4.3 Chuyển mạch 3 tầng (T-S-T).

Hình 6 - Sơ đồ nguyên lý chuyển mạch T-S-T

Chuyển mạch 3 tầng T-S-T bao gồm một chuyển mạch S là ma trận

m x n (3x3) tầng chuyển mạch T ở đầu vào có số chuyển mạch T bằng số

hàng của S tầng chuyển mạch T ở đầu ra có số chuyển mạch T bằng số

cột S Vì vậy dung lượng tương ứng với ma trận của S Do đó, dung

lượng của cả tổng đài được tăng lên

4.4.4 Nguyên lý làm việc của chuyển mạch 3 tầng.

Nối khe Tsi của PCMv1 với khe Tsj của PCMr2

- Hướng đấu nối: Qua Tv1, tiếp điểm (1,2) của S, Tr2 chuyển mạch Tv1

làm việc nối khe Tsi của PCMv với một khe rỗi bất kỳ ở đầu ra Tv1 là khe

Tsk (là khe tự do bất kỳ) chuyển mạch S làm việc nối khe Tsk của hàng

một với khe Tsk của cột 2, chuyển mạch Tr2 làm việc nối khe Tsk với Tsj

của Tr2 Kết quả số liệu từ khe Tsi của PCMv1 đã được nối với khe Tsj

của PCMr2

Nhận xét: Chuyển mạch Tv làm việc ở chế độ tự do bất kỳ nên khả năng

nhỡ việc xảy ra ít vì vậy chuyển mạch 3 tầng sử dụng cho tổng đài có

dung lượng lớn

4.4.5 Chuyển mạch 4 tầng.

Có thể nối chéo giữa các hệ thống chuyển mạch nên tăng được dung

lượng rất lớn

Hình 7 - Sơ đồ khối đấu nối chuyển mạch 4 tầng.

GVHD THS BÙI NHƯ PHONG 20

Chuyển mạch 4 tầng bao gồm chuyển mạch Svào là ma trận m x n

có n chuyển mạch Tv Một chuyển mạch số ở đầu ra là ma trận m x n như vậy có n chuyển mạch Tr Một chuyển mạch S không đối xứng nhưng cả mạng chuyển mạch T-S-S-T là đối xứng do chuyển mạch 4 tầng có thể đấu chéo giữa các chuyển mạch với nhau Vì vậy, dung lượng tăng lên rất lớn Dung lượng tối đa có thể tăng lên m-1 lần Do đó, chuyển mạch 4 tầng sử dụng trong tổng đài có dung lượng rất lớn

V : PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU CHẾ XUNG MÃ PCM - TDM

5.1 Giới thiệu chung

Hệ thống thông tin tương tự là hệ thống thông tin truyền thống Nó đã tồn tại và phát triển nhưng do có nhiều nhược điểm như:

Bị tích luỹ tạp âm trong quá trình truyền dẫn nên cự ly thông tin bị hạn chế

Do quá trình truyền phải giữ nguyên dải tần dạng tín hiệu, phải truyền toàn bộ giá trị tức thời của dạng tín hiệu nên dễ bị tạp âm tác động

Không truyền được số liệu có tốc độ cao vì dải tần tín hiệu thoại bị hạn chế (từ 0,3 - > 3,4 Khz)

Để có thể áp dụng được cả thông tin tương tự và thông tin số và ngược lại thì người ta đã sử dụng phương pháp điều chế sung mã PCM

5.2 Ý tưởng:

Điều chế PCM là phương pháp thông dụng nhất để chuyển đổi các tín hiệu analog sang dạng digital và ngược lại để có thể vận chuyển qua một

hệ thống truyền dẫn số hay quá trình xử lý số người ta chuyển mạch lưu trữ số Sự biến đổi gồm các quá trình “ lấy mẫu lượng tử hoá, hoá mã” Tuy nhiên PCM không phải luôn được dùng để ghép kênh mà còn được dùng trong đơn kênh

5.3 Ưu điển của thông tin số:

Tạp âm không bị tích luỹ trong qua trình truyền dẫn nên tăng được cự ly thông tin

Có tính chống nhiễu cao vì tín hiệu được truyền đi chỉ có 2 dạng “ 0” và

“ I” vì vậy ở đầu thu dễ nhận biết được tín hiệu mặc dù ở đầu thu vẫn bị tạp âm tác động

t/h Mức ngưỡng

* Dùng CLK (đồng bộ) với CLK phát điều kiển 1 trigiơ có khả năng tái sinh lại tín hiệu như ban đầu

* Thông tin số có khả năng truyền được số liệu có tốc độ cao, có khả năng truyền được tín hiệu: (nhiều loại): như thông tin thoại, truyền chữ, truyền hình, truyền số liệu gọi là mạng đa dịch vụ số

* Áp dụng được công nghệ tiên tiến của kỹ thuật số, kỹ thuật vi điện tử nên thiết bị có độ tin cậy cao, gọn nhẹ

5.4.Lấy mẫu:

- Định nghĩa: Lấy mẫu là quá trình rời rạc hoá tín hiệu theo thời gian Cơ

sở của việc lấy mẫu là định lý Canhnhicốp

- Định lý: Một tín hiệu liên tục có dải tần hữu hạn có thể xác định bằng các điểm rời rạc theo thời gian có chu kỳ thoả mãn điều kiện fs ≥ 2 fmax

fmax: tần số giới hạn của thông tin liên tục

CLK

phát

T/h tái

sinh

fs: tần số lấy mẫu (tần số rời rạc hoá thông tin )

X (t)

t

- Ý nghĩa của việc lấy mẫu:

→ Toàn bộ giá trị tức thời của tín hiệu mã cần truyền

+ Khi cần truyền một tín hiệu liên tục theo thời gian, thì không cần truyền

đi một số điểm có chu kỳ Ts thoả mãn điêu kiện fs ≥ 2 fmax Như vậy ở đầu thu đã có thể khôi phục lại được tín hiệu như ban đầu

- Kết quả lấy mẫu nhận được dãy tín sung có biên độ bằng giá trị tức thời của tín hiệu (ký hiệu là Upam)

- Sử dụng bộ điều chế độ sung để lấy mẫu

+ Tín hiệu âm thanh trên mạng điện thoại có pha lăng đạt đến 10 Khz Tuy nhiên hầu hết năng lượng đều tập trung vào hơn trong dải này do đó các kêng truyền thoại thường được giới hạn băng tần từ 0.3 - > 3,4 Khz Tần số lấy mẫu là 8 Khz được chuẩn hóa quốc tế cho các đầu thu PCM.+ Xét ở đầu thu: Phải khôi phục được tín hiệu liên tục X (t) từ dãy sung điều biên Upam

Tiến hành phân tích phổ của dãy sung điều biên Upam 2 dải tần

x1

GVHD THS BÙI NHƯ PHONG 24

- Để khôi phục lại X (t) thì ta chỉ cần sử dụng bộ lọc thông thấp tần số của bộ lọc là fmax ≤ f lọc < fs - fmax => fs ≥ 2fmax (fs ≥ 2f max) là điều kiện vô cùng quan trọng phải có điều kiện này thì khi khôi phục tín hiệu mới không xảy ra hiện tượng chồng phổ.

- Với tín hiệu thoại fmax = 4 Khz do đó fs = 8 Khz:

Khi chọn fs = 8 Khz là đã chấp nhận điều kiện xấu nhất Không thể xảy

ra hiện tượng chồng phổ

5.5 Lượng tử hoá:

- Là quá trình rời rạc tín hiệu theo biên độ (theo mức)

- Phải tiến hành lượng tử hoá vì: sau lấy mẫu nhận dãy sung điều biên Upam nhưng không truyền trực tiếp dãy sung Upam đến đầu thu mà biến đổi dãy sung Upam thành tín hiệu số gọi là mã hóa Mỗi giá trị biên độ của Upam được mã hóa bởi một từ mã

- Những tín hiệu thoại là đại lượng ngẫu nhiên nên Upam cũng là một đại lượng ngẫu nhiên, nên giá trị biên độ không xác định vì vậy không thể mã hoá được

- Phải hạn chế biên độ của Upam ở một giá trị nhất định để mã hóa

Thực chất của lượng tử hoá là quá trình hạn chế biên độ của Upam ở một

số giá trị nhất định để đơn giản cho việc mã hoá

- Có 2 phương pháp lượng tử hoá + Lượng tử hoá đều và không đều

5.5.1 Lượng tử hoá đều

Là chia toàn bộ dải biên độ của tín hiệu thành những đoạn đều nhau

2 Xmax

nTrong đó tín hiệu sẽ thay đổi từ (- X max; + Xmax)

+ Max

- Max

2Xmax: là dải rộng của tín hiệu

n: là mức lượng tử hoá (tương ứng với 1 bước lượng tử hoá có 1 mức lượng tử hoá)

nx3

GVHD THS BÙI NHƯ PHONG 26

0 t t + T t+ 2Ts t

- Sau đó sẽ gắn UPAM các giá trị biên độ ở mức gần nhất có sai số ±∆ X/2

- Quá trình lượng tử hoá là quá trình làm tròn lấy gần đúng nên thường có sai số làm cho ở đầu thu tín hiệu ban đầu (gọi là méo lượng tử hoá)

- Cách tính tạp âm của lượng tử đều

5.5.2 Lượng tử hoá không đều:

- Tiến hành chia mức lượng tử hoá tỉ lệ với tín hiệu

Để thực hiện lượng tử hoá không đều ta thực hiện tìm hàm y = f(x)

x: là lượng tử hoá không đều Với ∆x = kx thì lương tử hoá đều

Nhận xét: Khi x nhỏ thì y là hàm bậc nhất của x nên đồ thị là tuyến tính

Khi x lớn thì y là hàm Igx

Xây dựng đồ thị của hàm y Sử dụng 3 bit nhị phân để biểu diễn 8 đoạn tổ hợp 000 đến 111

Để mã hoá vùng dương thì cần 7 bit Vùng âm đối xứng với vùng dương

do đó cần thêm một bit để mã hoá dấu

Bit dùng để mã hoá dấu

Nếu dương thì b0 = 1, nếu âm thì b0 = 0.7 bit còn lại mã hoá mức

Trục x được chia làm 8 đoạn theo tỷ lệ 1/2, 1/4, 1/8, 1/16, 1/32, 1/64, 1/128

- Upam được so sánh trực tiếp với các điện áp mẫu

- Là mức chuẩn (128 mức) và nhận các từ mã tương ứng với các mức chuẩn

- Nhược điểm:

+ Kích thước bộ mã hoá lớn

+ Tốc độ mã hoá chậm vì phải so sánh với tất các điện áp mẫu có trong Upam

5.6.2 Mã hoá gián tiếp:

a Đếm qua trung gian:

- Upam biến đổi thành các đại lượng có thể đếm được như tần số, thời gian

Đếm các tần số, thời gian qua các tần số, tỷ lệ biết được các giá trị của Upam ở hệ nhị phân.

Nhược điểm: Tốc độ mã hoá chậm vì phải đếm qua tất cả giá trị của

Upam

b Mã hoá bằng phương pháp so sánh:

- Upam được so sánh với các điện áp mẫu URF theo thứ tự URF max ÷

URF min

- Nếu Upam ≥ URFi thì bit bi sẽ bằng 1 và điện áp URFi sẽ được duy trì

ở bộ so sánh để tham gia vào các bước so sánh tiếp theo

- Nếu Upam ≤ URFi thì bit bi sẽ bằng 0 URFi sẽ không được duy trì ở bộ

so sánh và không tham gia vào các bước so sánh tiếp theo

- Số điện áp mẫu được tính theo công thức:

URfi = ∆2m-1

Trong đó: m là số bit để mã hoá mức (m = 7)

i: sẽ thay đổi từ 1 ÷ 7

Với tín hiệu thoại ta tính được

URF1 = 64 ∆ URF3 = 16 ∆ URF5 = 4 ∆

URF2 = 32 ∆ URF4 = 8 ∆ URF6 = 2 ∆ URF7 = 1 ∆

* Sơ đồ khối của bộ mã hoá bảng phương pháp so sánh:

GVHD THS BÙI NHƯ PHONG 30

MR: Bộ nhớ dùng để duy trì của Upam trong suốt thời gian mã hoá.

COM: Bộ so sánh dùng để so sánh Upam với các điện áp mẫu Trong COM có mức 0∆ dùng để so sánh xác định bit dấu

URF: Khối điện áp mẫu, tạo ra 7 điện áp mẫu từ URF0 ÷ URF7

(7 điện áp mẫu có 2 mức âm và dương ) CU: Là khối điều khiển có 8 đầu ra từ b0 ÷ b7 nhận các giá trị ở các đầu vào tương ứng là X

P/S: Là bộ biến đổi từ mã 8 bit song song thành 8 bit nối tiếp kết thúc thời gian mã hoá có 1 xung xoá để trạng thái của MR, COM, CU về

0 để chuẩn bị cho chu kỳ mã hoá mới đồng thời có 8 xung đồng hồ CLK

để đọc 8 bit song song thành 8 nối tiếp cho ra tín hiệu PCM

Nhận xét:

* Mã hoá bằng phương pháp so sánh có 7 điện áp mẫu tương ứng

có 7 bước so sánh trong đó có 1 bước có dấu " = "

* Nếu Upam có dấu thì chỉ sử dụng dấu âm khi so sánh xác định điện áp dấu còn các bước còn lại thì phải lấy giá trị tuyệt đối

VI : HỆ THỐNG BÁO HIỆU TRONG TỔNG ĐÀI

6.1 Giới thiệu chung.

Trong viễn thông nói chung và tổng đài nói riêng báo hiệu là các thông tin được truyền giữa các thuê bao, giữa các tổng đài với tổng đài dùng để phục vụ cho quá trình xử lý cuộc gọi và giải phóng cuộc gọi

Hệ thống báo hiệu được sử dụng như một ngôn ngữ cho hai thiết bị trong

hệ thống chuyển mạch trao đổi với nhau để thiết lập tạo tuyến nối cho các cuộc gọi.Tức là tín hiệu báo hiệu cũng có thể thay đổi kích thước và dạng

cú pháp của nó theo các qui luật phức tạp để ghép tạo thông tin báo hiệu

6.2 Quá trình thiết lập báo hiệu trong tổng đài.

Hình 1 - Mô hình thiết lập báo hiệu trong tổng đài.

(1) Máy gọi nhấc tổ hợp sẽ có tín hiệu gửi về tổng đài báo hiệu yêu cầu một cuộc gọi

(2) Âm mời quay số gửi từ tổng đài về tai nghe của máy gọi

GVHD THS BÙI NHƯ PHONG 32

10



11 2 3

8

4 5 6 9 11 13

7

12

(3) Máy gọi ấn số sẽ có các tín hiệu xung quay số về tổng đài.

(4) Là tín hiệu xin chiếm đường của tổng đài chủ gọi gửi cho tổng đài bị gọi

(5) Tín hiệu công nhận chiếm đường

(6) Gửi tín hiệu địa chỉ của máy bị gọi về tổng đài bị gọi

(7) Tín hiệu báo chuông gửi về máy bị gọi

(8) Là tín hiệu phản hồi âm chuông gửi về máy gọi

(9) Hai máy thông thoại

(10) Máy gọi đặt máy gửi về tổng đài thông báo kết thúc một cuộc gọi

(11) Tín hiệu giải phóng hướng đi

(12) Máy bị gọi đặt máy cũng là tín hiệu kết thúc cuộc gọi

(13) Tín hiệu giải phóng hướng về

6.3 Các hệ thống báo hiệu trong tổng đài.

Trong tổng đài phân chia thành hai hệ thống:

6.3.1 Báo hiệu thuê bao: Là các thông tin báo hiệu được truyền thông

tin giữa tổng đài với thuê bao trên đường dây thuê bao

+ Báo hiệu thuê bao, bao gồm các tín hiệu:

- Tín hiệu nhấc đặt máy: trở kháng đường dây giảm tới ngưỡng thấp làm dòng điện trong dây dẫn tăng lên.Điều này được tổng đài nhận biết như một tín hiệu yêu cầu thiết lập cuộc gọi mới và nó phát cho tín hiệu âm mời quay số

- Các con số địa chỉ: sau khi nhận được tín hiệu âm mời quay số thuê bao tiên hành gửi các con số đia chỉ, các con số này được phát dưới dạng xung thập phân hay tín mã đa tần

- Tín hiệu xung thập phân: các con số địa chỉ có thể được truyền dẫn như

là chuỗi của sự gián đoạnvòng một chiều nhờ phím quay số hoặc hệ thông phím bấm số thập phân

- Âm báo bân hồi âm chuông: Trường hợp thuê bao chủ gọi bân tổng đài phát âmbáo cho thuê bao chủ gọi Các trường hợp khác thì thuê bao chủ gọi nhận được

- Tín hiệu chuông 75V, 25Hz

- Tín hiệu âm mời quay số

6.3.2 Báo hiệu tổng đài :

Là các thông tin báo hiêu chuyền giữa các tổng đài trên đường dẩy trung kế.Báo hiệu trong tổng đài đươc chia làm hai hệ thống sau:

Hình 2 - Phân loại báo hiệu trong tổng đài.

6.3.2.1 Hệ thống báo hiệu kênh chung.

GVHD THS BÙI NHƯ PHONG 34

Báo hiệu

Báo hiệu thuê

Báo hiệu kênh riêng Báo hiệu kênh chung

Thiết bị chuyển mạch

Thiết bị chuyển mạch

đường báo hiệu đường trung kế tiếng

Hình 3 - Sơ đồ báo hiệu kênh chung

Báo hiệu kênh riêng là hệ thống báo hiệu dùng để truyền thông tin báo hiệu giữa các tổng đài Các kênh báo hiệu được truyền trên một đường trung kế riêng biệt tách rời khỏi đường trung kế truyền tín hiệu tiếng Nối trực tiếp giữa các bộ vi xử lý của các tổng đài các thông tin báo hiệu được chia thành các đơn vị tín hiệu gọi, gọi là số liệu

CCS: Báo hiệu kênh chung

MP: Bộ vi xử lý

a Các hệ thống báo hiệu kênh chung

- Hệ thống báo hiệu số 6: Là hệ thống báo hiệu kênh chung được sử dụng trong hệ thống viễn thông tương tự đưa vào sử dụng năm 1968

- Hệ thống báo hiệu số 7: Là hệ thống báo hiệu sử dụng trong viễn thông

số đưa vào sử dụng năm 1979 - 1980

* Ưu điểm của báo hiệu kênh chung:

- Số lượng kênh báo hiệu truyền nhiều Một đường truyền báo hiệu có thể truyền được vài trăm kênh báo hiệu

- Tốc độ báo hiệu cao vì đường báo hiệu đấu trực tiếp với các bộ vi xử lý tách rời đường trung kế truyền tín hiệu điện

- Có tính kinh tế cao vì thiết bị sử dụng báo hiệu ít

- Có độ tin cậy cao do áp dụng phương pháp dự phòng

- Báo hiệu số 7 có tính linh hoạt cao có thể áp dụng cho các dịch vụ thoại

và phi thoại: như truyền số liệu, thông tin di động, đa dịch vụ số

b Các phương pháp truyền báo hiệu.

a) Phương pháp kết hợp.

Các thông tin báo hiệu có liên quan đến tín hiệu tiếng giữa hai điểm báo hiệu được truyền trên cùng một tập hợp các đường nối trực tiếp giữa hai điểm báo hiệu

SP: Điểm báo hiệu

b) Phương pháp không kết hợp.

Các thông tin báo hiệu có liên quan đến tín hiệu tiếng giữa hai điểm báo hiệu được truyền một hoặc nhiều tập hợp đường chuyển tiếp báo hiệu

STP : Điểm chuyển tiếp báo hiệu

GVHD THS BÙI NHƯ PHONG 36

SP : Điểm báo hiệu.

c) Phương pháp kiểu tựa kết hợp.

Là trường hợp đặc biệt của kiểu không kết hợp, các thông tin báo hiệu có liên quan đến tín hiệu tiếng giữa hai điểm báo hiệu phải được ấn định phải theo một tập hợp đường chuyển tiếp nhất định, chỉ thay đổi lại khi có

sự cố

6.3.2.2 Hệ thống báo hiệu kênh riêng.

Báo hiệu kênh riêng là hệ thống được dùng để truyền tín hiệu giữa các tổng đài các kênh báo hiệu được truyền riêng biệt trên đường trung kế

để truyền tín hiệu tiếng Mỗi một kênh thoại có một kênh báo hiệu được truyền trên cùng một đường trung kế để truyền tín hiệu điện

Hình 4 - Sơ đồ báo hiệu kênh riêng

CAS : Báo hiệu kênh kết hợp

SR : Thiết bị thu phát tín hiệu

Thiết bị chuyển mạch

SR SR SR

SR SR SR

Trung kế tiếng

- Hệ thống xung thập phân: Mỗi một tín hiệu báo hiệu có số xung thập

phân tương ứng với các chữ số trên bàn phím hiện nay sử dụng phổ biến

là báo hiệu đa tần

b Các phương pháp truyền báo hiệu kênh riêng.

Hình 5 - Mô hình truyền báo hiệu kênh riêng

Chú giải:

- TĐ1 : Là tổng đài nội hạt của máy A

- TĐ2 : Là tổng đài đường dài của máy A

- TĐ3 : Là tổng đài đường dài của máy B

- TĐ4 : Là tổng đài nội hạt của máy B

+ Phương pháp từng chặng: Máy A gửi toàn bộ con số cụ thể cho tổng

đài 1 là 036821379 tổng đài nội hạt nhận các con số địa chỉ

GVHD THS BÙI NHƯ PHONG 38

036

Tổng đài xác định được là cuộc gọi đường dài, tổng đài 1 chiếm một đường trung kế nối đến tổng đài đường dài 2 Gửi toàn bộ con số địa chỉ của máy B cho tổng đài 2 Tổng đài 2 nhận các con số địa chỉ tiến hành

sử lý cuộc gọi xác định được tổng đài đường dài có mã vùng là 036 là tổng đài 3 chiếm một đường trung kế rỗi đến tổng đài 3

Tổng đài 2 gửi cho tổng đài 3 các con số địa chỉ của máy B bao gồm các

mã của tổng đài nội hạt 82 và mã của máy B là 1379 Tổng đài 3 nhận được các con số địa chỉ từ tổng đài 2 xác định được tổng đài nội hạt 82 là tổng đài 4 chiếm một đường trung kế đến tổng đài 4 gửi cho tổng đài 4

mã của máy B là 1379 Kết thúc quá trình truyền các con số địa chỉ giữa các tổng đài

Nhận xét: Các tổng đài trung gian phải có thiết bị thu phát báo hiệu Các

con số địa chỉ ở lần đầu nhiều vì vậy thời gian truyền các con số chậm

+ Phương pháp xuyên suốt.

Máy A gửi cho tổng đài nội hạt toàn bộ các con số địa chỉ của máy B Tổng đài nhận được các con số địa chỉ và xử lý cuộc gọi và xác định là cuộc gọi đường dài chiếm một đường trung kế rỗi đến tổng đài 2 mã vùng của máy B là 036 Tổng đài 2 nhận được con số địa chỉ Tổng đài 1 gửi đến xác định tổng đài có mã vùng là 036 là tổng đài 3 chiếm một đường trung kế rỗi đến tổng đài 3 nối tiếp vào đường trung kế đến tổng đài 1 Tổng đài 1 gửi cho tổng đài 3 mã nội hạt của máy B là 82 Tổng đài 3 nhận được mã nội hạt của máy B Tìm được mã nội hạt có mã 82 là tổng đài 4 chiếm một đường trung kế rỗi trên tổng đài 1 nối tiếp vào đường trung kế đến tổng đài 1, tổng đài 1 gửi cho tổng đài 4 mã của máy B là

1379 Như vậy, két thúc quá trình gửi các con số

Nhận xét: Các tổng đài trung gian chỉ có tín hiệu thu không có thiết bị

phát báo hiệu các con số địa chỉ lần đầu ngắn vì vậy thời gian truyền nhanh, các thông tin báo hiệu đều được truyền từ tổng đài 1

+ Phương pháp kết hợp:

Đó là sự kết hợp của 2 phương pháp, phương pháp từng chặng và phương pháp xuyên suốt Qua 3 phương pháp trên thì phương pháp xuyên suốt có tính kinh tế hơn vì thiết bị báo hiệu sử dụng ít nên cho phép rút ngắn được thời gian truyền và thiết lập cuộc gọi là thời gian tính từ khi máy điện thoại ấn phím quay số đến khi nghe được hồi âm chuông là thời gian truyền các con số địa chỉ giữa các tổng đài vì vậy trong thực tế sử dụng phương pháp xuyên suốt

* Ưu điểm và nhược điểm của báo hiệu kênh riêng.

Nhược điểm:

- Tốc độ báo hiệu chậm vì truyền cùng với tín hiệu thoại

- Không kinh tế vì thiết bị sử dụng nhiều, mỗi một kênh báo hiệu phải có thiết bị thu phát riêng

- Độ tin cậy kém vì không áp dụng được phương pháp dự phòng

- Tính linh hoạt kém chỉ sử dụng cho hệ thống thông tin thoại

6.4.1 Cấu trúc của báo hiệu số 7 - CCS7.

GVHD THS BÙI NHƯ PHONG 40