Bài giảng Thiết bị và cáp viễn thông - Bài 6: Tổng đài nội bộ Pabx

Sau bài học này người học có thể: Trình bày sơ đồ khối và nguyên lý hoạt động của tổng đài, giải thích được cách thức thiết lập cuộc gọi và các loại báo hiệu, trình bày các loại tổng đài đang được sử dụng, cài đặt được tổng đài TES824 với các yêu cầu cơ bản, xử lý được các lỗi thường gặp trong quá trình cài đặt tổng đài. Mời các bạn cùng tham khảo!

BÀI GI NG Ả

TRƯỜNG Đ I H C TÔN Đ C TH NGẠ Ọ Ứ Ắ

Ôn tập nội dung bài học cũ

 Mạng điện thoại chuyển mạch công cộng (PSTN)

 Hệ thống báo hiệu dùng trong viễn thông

 Hệ thống chuyển mạch

Nội dung bài học

 Lịch sử ra đời của tổng đài

 Lịch sử ra đời của tổng đài

 Giới thiệu tổng đài

 Giới thiệu tổng đài

 Sơ đồ khối và chức năng của từng khối

 Sơ đồ khối và chức năng của từng khối

 Nguyên lý hoạt động và quá trình xử lí cuộc gọi

 Nguyên lý hoạt động và quá trình xử lí cuộc gọi

 Một số loại tổng đài đang được sử dụng

 Một số loại tổng đài đang được sử dụng

 Báo hiệu trong tổng đài

 Báo hiệu trong tổng đài

 Các lỗi thường gặp và cách khắc phục

 Các lỗi thường gặp và cách khắc phục

Mục tiêu

 Sau bài học này người học có thể :

 Trình bày sơ đồ khối và nguyên lý hoạt động của tổng đài.

 Giải thích được cách thức thiết lập cuộc gọi và các loại báo hiệu.

 Trình bày các loại tổng đài đang được sử dụng

 Cài đặt được tổng đài TES824 với các yêu cầu cơ bản.

 Xử lý được các lỗi thường gặp trong quá trình cài đặt tổng đài.

Lịch sử ra đời của tổng đài

 Năm 1876 Alexander Graham Bell phát minh ra máy điện

1.Tổng đài:

Là một hệ thống

chuyển mạch, nó có

nhiệm vụ kết nối các

cuộc liên lạc từ thiết bị

đầu cuối chủ gọi

(calling side) đến thiết

bị đầu cuối bị gọi

Giới thiệu tổng đài

Giới thiệu tổng đài

 Tổng đài nhân công

 Tổng đài tự động

 Tổng đài cơ điện

 Tổng đài điện tử

Nhiệm vụ của điện thoại viên trong tổng đài:

• Nhận biết nhu cầu của thuê bao gọi bằng các tín hiệu đèn báo hoặc chuông kêu, đồng thời định vị được

thuê bao gọi

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

• Trực tiếp cấp chuông cho thuê bao bị gọi bằng cách đóng bộ chuyển mạch cung cấp dòng điện AC đến

thuê bao bị gọi nếu thuê bao này không bận

2.1 Tổng đài nhân công

 Nhiệm vụ của điện thoại viên trong tổng đài này bao gồm (tt):

• Khi thuê bao bị gọi nghe được âm hiệu chuông và nhấc máy, điện thoại viên nhận biết điều này và ngắt dòng chuông, kết nối hai thuê bao cho phép đàm thoại.

• Nếu một trong hai thuê bao gác máy (thể hiện qua đèn hoặc chuông), điện thoại viên nhận biết điều này và tiến hành giải tỏa cuộc gọi, báo cho thuê bao còn lại biết cuộc đàm thoại đã chấm dứt.

2.2 Tổng đài cơ điện:

 Là kỹ thuật chuyển mạch chủ yếu nhờ vào các chuyển mạch bằng cơ khí được điều khiển bằng các mạch điện tử.

 Ưu điểm:

• Thời gian kết nối thông thoại nhanh hơn.

• Dung lượng tổng đài có thể tăng lên nhiều.

• Giảm nhẹ công việc của điện thoại viên.

 Khuyết điểm:

• Thiết bị khá cồng kềnh.

• Tiêu tốn nhiều năng lượng.

• Giá thành các bộ chuyển đổi bằng cơ khí khá cao, tuổi thọ kém.

Giới thiệu tổng đài

• Tổng đài nhỏ gọn, giá thành ngày càng giảm.

• Thời gian kết nối thông thoại nhanh hơn, năng lượng tiêu tán ít hơn.

• Dung lượng tổng đài tăng lên đáng kể.

• Công tác sửa chữa bảo trì cũng dễ dàng hơn.

 Tổng đài điện tử hiện nay đã thay thế hoàn toàn tổng đài cơ điện và tổng đài nhân công trên thế giới.

Giới thiệu tổng đài

 Hiện nay trên mạng viễn thông Việt Nam có 5 loại tổng đài sau :

 Tổng đài cơ quan PABX: được sử dụng trong các cơ quan, khách sạn và thường sử dụng trung kế CO-Line(central office).

 Tổng đài nông thôn (Rural Exchange): được sử dụng ở các xã, khu dân cư đông, chợ và có thể sử dụng tất cả các loại trung kế.

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

sử dụng tất cả các loại trung kế.

 Tổng đài đường dài TE (Toll Exchange): dùng để kết nối các tổng đài nội hạt ở các tỉnh với nhau, chuyển mạch các cuộc gọi đường dài trong nước.

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

Giới thiệu tổng đài

Sơ đồ khối và chức năng

•Khối này điều khiển mọi hoạt động của tổng đài, thực hiện các chức năng giám sát và nhận biết các trạng thái thuê bao, trung kế.

•Gửi lệnh điều khiển khối giao tiếp thuê bao và trung

kế, khối thu DTMF, khối chuyển mạch TSI, khối tạo chuông và khối âm hiệu.

•Khối này điều khiển mọi hoạt động của tổng đài, thực hiện các chức năng giám sát và nhận biết các trạng thái thuê bao, trung kế.

•Gửi lệnh điều khiển khối giao tiếp thuê bao và trung

kế, khối thu DTMF, khối chuyển mạch TSI, khối tạo chuông và khối âm hiệu.

•Có nhiệm vụ kết nối và giải tỏa thông thoại giữa thuê bao với thuê bao, thuê bao với trung kế.

•Kết nối thuê bao, trung kế với khối âm hiệu hoặc kết nối với khối thu DTMF khi được yêu cầu.

•Có nhiệm vụ kết nối và giải tỏa thông thoại giữa thuê bao với thuê bao, thuê bao với trung kế.

•Kết nối thuê bao, trung kế với khối âm hiệu hoặc kết nối với khối thu DTMF khi được yêu cầu.

•Tạo sự giao tiếp cho thuê bao, trung kế với các khối khác

•Cung cấp dòng nuôi DC ổn định cho thuê bao khi nhấc máy, tạo tải giả nhấc máy và chống đảo cực cho trung kế.

•Tạo sự giao tiếp cho thuê bao, trung kế với các khối khác

•Cung cấp dòng nuôi DC ổn định cho thuê bao khi nhấc máy, tạo tải giả nhấc máy và chống đảo cực cho trung kế.

•Ghi nhận giải mã đa tần DTMF và giải mã thành các số thuê bao dưới dạng số nhị phân

•Tạo tín hiệu ngắt cho CPU và tự động thiết lập trạng thái bình thường cho lần ngắt sau.

•Ghi nhận giải mã đa tần DTMF và giải mã thành các số thuê bao dưới dạng số nhị phân

•Tạo tín hiệu ngắt cho CPU và tự động thiết lập trạng thái bình thường cho lần ngắt sau. tạo các tín hiệu Sin 25Hz, 90-110 VAC, 2s có 4s không. tạo các tín hiệu Sin 25Hz, 90-110 VAC, 2s có 4s không.

 cung cấp các nguồn DC +24V nuôi

cho thuê bao, +12V, +5V, -5V, -12V

cho IC OpAmp, Relay hoạt động

Trong đó nguồn +24V phải cách ly

với các nguồn khác.

 cung cấp các nguồn DC +24V nuôi

cho thuê bao, +12V, +5V, -5V, -12V

cho IC OpAmp, Relay hoạt động

Trong đó nguồn +24V phải cách ly

với các nguồn khác.

 tạo các tín hiệu cần thiết như: Dial tone, Ring back tone, Busy tone…

Để cấp cho thuê bao.

 tạo các tín hiệu cần thiết như: Dial tone, Ring back tone, Busy tone…

Để cấp cho thuê bao.

IV Nguyên lý hoạt động của tổng đài

 Cuộc gọi nội bộ: là cuộc xảy ra giữa hai thuê bao cùng

một tổng đài.

 Cuộc gọi ra: là cuộc gọi giữa một thuê bao ở tổng đài này gọi đến một thuê bao ở tổng đài khác.

 Cuộc gọi vào: là cuộc gọi từ một tổng đài khác gọi đến

thuê bao của tổng đài đang xét.

 Cuộc gọi chuyển tiếp: là cuộc gọi giữa hai thuê bao thuộc hai tổng đài trên mạng nhưng cuộc gọi đó phải được đi

qua tổng đài đang xét (cuộc gọi này là tập hợp cuộc gọi vào và cuộc gọi ra).

Khối giao tiếp thuê bao

Khối giao tiếp thuê bao

• Mạch cấp nguồn dòng

Khối giao tiếp thuê bao

• Mạch cảm biến trạng thái thuê bao

Khối giao tiếp thuê bao

• Mạch điều khiển cấp chuông

Khối giao tiếp thuê bao

• Mạch bảo vệ quá áp

Khối giao tiếp thuê bao

• Mạch Hybrid

Mạch Hybrid có tác dụng biến đổi hai dây thành 4 dây (thực chất là 3 dây: 1 phát, 1 thu,

1mass) và ngược lại Ngoài ra, nó còn có tác

dụng triệt tiếng dội, đó là sự phản hồi của tín hiệu phát đến bộ thu của chính nó

a/ Mạch khuếch đại đảo ở ngõ thu

Để bù lại sự suy giảm, mất mát trên đường

truyền thì tín hiệu thu được phải được khuếch

đại

Tụ C7: Cách ly DC giữa mạch Hybrid và Codec

để không ảnh hưởng đến điện áp phân cực của

OPAMP

Tính R12: Để giảm dòng offset

R10 và C6 có chức năng như một mạch lọc thông thấp tích cực để tránh hiện tượng dao động tự

b/ Mạch khử trắc âm triệt tiếng dội

- Xét mạch trừ hai tín hiệu dùng OPAMP

- Tín hiệu ngõ ra sẽ bằng hiệu hai tín hiệu của

ngõ vào và bằng 0 khi hai tín hiệu của ngõ vào

giống nhau

- Để tạo tín hiệu Va = Vb , ta cho tín hiệu thu

được VREC qua cầu cân bằng được tạo bởi R8, R9 , biến trở VR1 và ZTĐ nhìn vào biến áp

- Do trở kháng tương đương Z-TĐ phụ thuộc

mạch vòng thuê bao nên ở đây ta sử dụng biến

trở VR1 để hiệu chỉnh cho chính xác, ta chọn VR1

= 2kΩ

Như vậy tại ngõ ra của phía phát sẽ triệt được tín hiệu thu dội về

Khối giao tiếp thuê bao

• Sơ đồ mạch nguyên lý khối giao tiếp thuê bao :

Nguyên lý hoạt động

- Khi thuê bao gác máy tổng trở vòng của thuê bao rất lớn( >20kΩ), nên xem như không có dòng DC chảy qua thuê bao Do đó Led của OPTO tắt, kéo theo TST của OPTO không dẫn và ngõ ra HSO ở mức logic 1, báo cho CPU biết thuê bao đang ở

trạng thái gác máy

- Khi thuê bao nhấc máy để gọi, tổng trở mạch

vòng của thuê bao giảm xuống còn khoảng

150Ω đ n 1500ế Ω Lúc này, nguồn dòng của

tổng đài (từ C/Q1) sẽ qua mạch thuê bao đến

mạch cảm biến Dòng này làm cho Led của

OPTO sáng, kéo theoTST của OPTO dẫn bão

hòa nên ngõ ra HSO ở mức logic 0, và CPU

nhận biết được là thuê bao đang nhấc máy Kế

đến, CPU sẽ cấp âm hiệu mời quay số đến thuê bao

- Khi thuê bao gác máy và có thuê bao khác gọi đến muốn thông thoại, thì CPU sẽ xuất ngõ RL

lên mức 1 làm Q2 dẫn và đóng Relay Khóa K1 chuyển từ vị trí O sang vị trí S, tín hiệu chuông

sẽ được cấp cho mạch chuông của thuê bao

Do trở kháng của mạch chuông khá lớn nên

dòng chuông không đủ cung cấp cho LED

OPTO sáng để OPTO dẫn Ngõ ra HSO vẫn ở

mức 1 và CPU nhận biết trạng thái này

- Khi chuông đang đổ mà thuê bao nhấc máy,

lúc này tổng trở vòng của thuê bao rất nhỏ so

với mạch chuông, nên toàn bộ dòng chuông sẽ

đổ qua mạch thuê bao Tụ C7 và Zener D7 sẽ

lọc một phần điện áp nguồn chuông để cấp cho

OPTO hoạt động, làm TST OPTO dẫn bão hòa

HSO = 0 ( Q2 tắt bất chấp ngõ vào RL có đang

ở mức 1 hay không Dẫn đến K1 bật về vị trí O,

nguồn dòng từ Q1 sẽ tiếp tục cấp dòng cho thuê bao và duy trì trạng thái của mạch cảm biến

Quá trình đàm thoại:

- Khi hai thuê bao đã thông thoại với nhau, tín

hiệu thoại từ thuê bao đưa đến sẽ đi qua tụ liên

lạc C2 được ghép với biến áp BA1, qua Opamp

LM324N (IC2B) và phát ra ngõ TRAN vào bộ

Codec Tín hiệu phát ra từ bộ Codec sẽ thu vào

ngõ REC qua IC2A, BA1 và C2 đưa đến thuê

bao

KHỐI GIAO TIẾP TRUNG KẾ

a/ SƠ ĐỒ KHỐI

HYBRID

LPF

LPF

a/ Chức năng

Làm cầu nối giữa tổng đài nội bộ với tổng đài bên ngoài Đối với tổng đài bên ngoài thì

tổng đài nội bộ được xem như một thuê bao

Khi có cuộc gọi từ bên ngoài vào tổng đài nội

bộ, tổng đài bên ngoài sẽ cấp chuông qua trung

kế đến thuê bao

Khi thuê bao bên trong tổng đài nội bộ có yêu cầu gọi ra thì phải tạo chuỗi xung quay số

gọi ra tổng đài bên ngoài, đó là đối với trường

hợp tổng đài bên ngoài sử dụng chế độ quay

số Pulse, nếu tổng đài bên ngoài sử dụng chế

độ quay số bằng DTMF thì chỉ cần chiếm trung

kế mà thôi

Ngoài ra nó phải ổn định cực tính khi kết nối trung kế với tổng đài.

Tóm lại, khối giao tiếp trung kế phải đảm bảo một

số chức năng sau:

- Cảm biến dòng chuông gọi vào

- Cho phép quay số ra tổng đài bên ngoài

- Tạo tải giả thuê bao

- Cách ly trung kế với tổng đài nội bộ

- Bù lại những suy hao của tín hiệu trên đường truyền

b/ Mạch cảm biến trạng thái

Tụ C1 và R1: Ngăn không cho DC và hạn chế dòng

chuông vào mạch cảm biến để OPTO hoạt động đúng.

Tụ C5, C6: Có tác dụng triệt xung nhiễu.

Tụ C4: Lọc thành phần AC sau khi qua cầu B2 nhằm giảm

độ gợn Ở đây, ta phải chọn sao cho nó bypass toàn bộ tín hiệu thoại và một phần tín hiệu chuông.

c/ Mạch điều khiển

Q2, R4, D5: điều khiển Relay K1 đóng ngắt.

D4: tạo đường xả năng lượng cho cuộn dây

khi Q2 ngắt, triệt gai dương bảo vệ cho Q2

không bị đánh thủng

Cầu B1: chống bị đảo cực, tức là cho phép

mắc hai đầu trung kế ( TIPTK và RINGTK )

không cần để ý vị trí, thứ tự dây

d/ Mạch tải giả thuê bao

Q1, R2, R3, C2, C3 và T1: tạo tải giả đối với tổng đài

bên ngoài.

Tụ C2: có tác dụng Bypass tín hiệu thoại để không

ảnh hưởng về mặt DC của tải giả thuê bao

Tụ C3: tụ liên lạc và ngăn cách DC

Biến áp T1: phối hợp trở kháng, cách ly trung kế với

tổng đài nội bộ và tạo mạch vòng tải giả thuê bao

Sơ đồ mạch

Sơ đồ mạch trung kế

NGUYÊN LÝ HOẠT ĐÔNG

Bình thường khi chưa có cuộc gọi bên ngoài vào nên chưa có dòng chuông và OPTO

tắt, HSO TK = 1, CPU điều khiển RL TK = 0, Q2 tắt, Relay K1 hở

Khi thuê bao của tổng đài bên ngoài có yêu cầu gọi vào tổng đài nội bộ thì tổng đài bên ngoài

sẽ cấp tín hiệu chuông cho trung kế (nếu trung kế rỗi)

Tín hiệu chuông qua C1 và R1 được chỉnh lưu bởi cầu B2 và được lọc bởi tụ C4 để cấp cho mạch cảm biến nên Led của OPTO sáng làm cho OPTO dẫn, Relay K1 đóng.

Khi K1 đóng, trở kháng của mạch giao tiếp trung kế lúc này tương đương trở kháng của thuê bao khi nhấc máy Tổng đài bên ngoài sẽ nhận

biết được trạng thái này và ngừng đổ chuông,

đồng thời cấp thông thoại cho trung kế, kết nối

trung kế với thuê bao bên ngoài

Tiếp theo tổng đài nội bộ sẽ gởi một thông điệp đến thuê bao bên ngoài yêu cầu quay số

thuê bao nội bộ, CPU chờ nhận số quay này và

tiến hành kết nối trung kế với thuê bao nội bộ

được yêu cầu

Khi thuê bao nội bộ muốn gọi ra ngoài, trước hết phải quay một số đặt biệt để chiếm trung kế

CPU nhận biết được và điều khiển RL TK =

1, Q2 dẫn, Relay K1 đóng, trở kháng trung kế lúc

Đồng thời tổng đài nội bộ sẽ kết nối thông thoại giữa thuê bao nội bộ và trung kế Khi đó tổng đài bên ngoài sẽ nhận biết được trạng thái này và cấp tín hiệu mời quay số (Dial tone) cho trung kế

(thực chất là cho thuê bao nội bộ vì thuê bao nội

bộ đã thông thoại với trung kế)

Thuê bao nội bộ sẽ tiến hành quay số và tín hiệu quay số này sẽ được truyền qua trung kế đến tổng đài bên ngoài Tổng đài bên ngoài sẽ xử lý

các số quay này để thiết lập thông thoại cho thuê bao nội bộ và thuê bao bên ngoài (nếu thuê bao

đang rỗi)

KHỐI ĐiỀU KHIỂN VÀ XỬ LÝ TRUNG TÂM

ĐÈN 

(AT89C 52)

b/ CHỨC NĂNG

Khối xử lý trung tâm có nhiệm vụ điều khiển mọi hoạt động của tổng đài, được xử lý bằng phần mềm

Việc điều khiển bao gồm các hoạt động:

- Nhận biết trạng thái nhấc máy, gác máy của các thuê bao.

- Điều khiển cấp chuông, âm hiệu cho các thuê

bao theo quy định

- Nhận biết số thuê bao được gọi

- Nhận biết cuộc gọi nội bộ, cuôc gọi ra ngoài hay

từ ngoài gọi vào

Vi mạch AT89C52 (CPU)

CPU có nhiệm vụ xử lý và điều khiển toàn

bộ hoạt động của tổng đài thông qua các port giao

tiếp I/O bằng chương trình ghi sẵn trong EPROM

hoặc ROM nội Ngoài ra, nó còn có nhiệm vụ giải

mã địa chỉ cho các thiết bị

Các port

+ Port 0: sử dụng làm Bus dữ liệu (8 bit dữ liệu

từ D0-D7), vừa là bus địa chỉ thấp (8 bit địa chỉ

thấp A0 – A7)

+ Port 1: được sử dụng làm chức năng I/O và

CPU sẽ điều khiển các đèn báo hiệu qua port

này

+ Port 2: được sử dụng làm 8 bit địa chỉ cao

Mạch giao tiếp I/O

Mạch giao tiếp I/O thực chất là mạch trung gian, nhằm mục đích giao tiếp giữa CPU và các

thiết bị ngoại vi (khối thuê bao/trung kế, khối thu DTMF, khối chuyển mạch, khối hiển thị…) Vì có nhiều ngoại vi nên phải phân vùng địa chỉ cho

từng ngoại vi và giao tiếp thông qua Data bus,

Address bus

Đèn Led

Thông báo trạng thái nhất gác máy của thuê bao, khi nhấc máy đèn sáng (do CPU điều khiển)

Khối báo hiệu

Khối này có chức năng báo hiệu trạng thái hoạt động của toàn hệ thống tổng đài

Chẳng hạn như cho biết số máy thuê bao gọi hoặc được gọi, phát tín hiệu cảnh báo khi

tổng đài gặp sự cố, thông báo các thông số thông tin cần thiết theo định kỳ…Báo hiệu có thể hiển thị bằng LED, màn hình hoặc phát tín hiệu dưới dạng âm hiệu (tone)

Khối thu DTMF

a/ Nhiệm vụ

Khi thuê bao quay số ở chế độ tone,

bộ phận phát tín hiệu quay số sẽ phát

tín hiệu sóng âm đa tần DTMF Tín hiệu

này sẽ chạy trên đường dây thuê bao

đến tổng đài.Tại tổng đài khối thu DTMF

có nhiệm vụ chọn thuê bao có yêu cầu