Hệ thống chuyển mạch số Neax16s

LỜI NÓI ĐẦU Nước ta đang trong công cuộc công nghiệp hoá hiện đại hoá đất nước để từng bước bắt kịp sự phát triển của các nước trong khu vực và các nước trên thế giới về mọi mặt kinh tế và xã hội. Với sự phát triển của xã hội định hướng thông tin, các dịch vụ thông tin điện thoại, thông tin di động, thông tin số liệu ngày càng trở nên đa dạng. Sự phát triển của công nghệ thông tin nói chung và sự phát triển của nghành Viễn Thông đã đạt được nhiều thành tựu to lớn trong việc áp dụng kỹ thuật và công nghệ mới, nhờ đó chất lượng phục vụ được nâng lên rõ rệt và mở ra nhiều dịch vụ mới. Trong đó hệ thống chuyển mạch có nhiều cải tiến. Hệ thống chuyển mạch số chất lượng cao phải có nhiều ưu điểm đối với mạng viễn thông bao gồm phải tạo ra các dịch vụ chất lượng cao hơn, mềm dẻo hơn trong việc phát triển tới mạng đa dịch vụ, có khả năng đáp ứng các dịch vụ yêu cầu tốc độ cao, tương thích với các đường viễn thông băng rộng, thuận tiện hơn và đơn giản hơn cho khai thác, quản lý hệ thống. Hệ thống chuyển mạch số Neax61S là một hệ thống thoả mãn các điều kiện trên, nó được cấu tạo dưới dạng các module tiêu chuẩn và có các giao diện chuẩn. Do đó Neax61S có thể thích hợp với bất kỳ hệ thống chuyển mạch nào từ dung lượng nhỏ tới dung lượng lớn, có thể phục vụ mọi ứng dụng bao gồm chuyển mạch nội hạt, chuyển mạch đường dài, chuyển mạch quốc tế, trung tâm chuyển mạch nội hạt dịch vụ di động và hệ thống điện thoại xách tay cá nhân, đồng thời nó cũng nhanh chóng đưa ra các dịch vụ. Đây cũng là một trong những hệ thống chuyển mạch số tiêu biểu mà em có dịp nghiên cứu trong đề tài này. PHẦN I TỔNG QUAN VỀ TỔNG ĐÀI ĐIỆN THOẠI KỸ THUẬT SỐ SPC I. Lịch sử phát triển của tổng đài. Hệ tổng đài dùng nhân công được xây dựng ở New Haven của Mĩ năm 1878 là tổng đài thương mại thành công đầu tiên trên thế giới. Để đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng về các dịch vụ điện thoại kết nối nhanh các cuộc nói chuyện và vì mục đích an toàn cho các cuộc gọi, hệ tổng đài tự động không cần có nhân công được A.B.Strowger của Mĩ phát minh năm 1889. Version cải tiến của mô hình này gọi là hệ tổng đài kiểu Strowger trở thành phổ biến vào những năm 20. Trong hệ tổng đài Strowger, các cuộc gọi được kết nối liên tiếp tuỳ theo các số liệu thoại trong hệ thập phân và do đó gọi là hệ thống gọi theo từng bước. EMD (Edelmantll-Motor-Drehwahler) do công ty Siemens của Đức phát triển cũng thuộc loại này, hệ thống máy này còn gọi là hệ thống tổng đài cơ vì các chuyển mạch của nó được vận hành theo nguyên tắc cơ điện. Sau này cùng với sự phát triển của thời đại nhu cầu về các hệ tổng đài có khả năng xử lý các cuộc gọi đường dài tự động và nhanh chóng đã tăng lên. Ericsson của Thụy Điển đã phát triển thành công hệ tổng đài có các thanh chéo. Hệ tổng đài có các thanh chéo được đặc điểm hoá bởi việc tách hoàn toàn việc chuyển mạch các cuộc gọi và các điều khiển được phát triển đồng thời ở Mĩ. Đối với mạch chuyển mạch chéo, loại mạch chéo kiểu mở/đóng được sử dụng; bằng cách sử dụng loại chuyển mạch này có bộ phận mở/đóng với điểm tiếp xúc được dát vàng, các đặc tính của cuộc gọi được cải tiến rất nhiều. Hơn nữa, một hệ điều khiển chung để điều khiển một số các chuyển mạch vào cùng một thời điểm được sử dụng. Đó là các xung quay số được dồn lại vào các mạch nhớ và sau đó được xác định kết hợp trên cơ sở của các số đã quay ghi lại để lựa chọn mạch tái sinh. Năm 1965, một hệ tổng đài điện tử thương mại có dung lượng lớn gọi là hệ ESS số 1 được thương mại hoá thành công ở Mỹ và đã mở ra một kỷ nguyên mới cho các hệ tổng đài điện tử. Không giống với hệ tổng đài thông thường sử dụng các chuyển mạch cơ. Hệ thống ESS số 1 là hệ tổng đài sử dụng các mạch điện tử. Việc nghiên cứu hệ tổng đài này đã được khởi đầu những năm 40 và được xúc tiến nhanh chóng sau khi phát minh ra đèn 3 cực vào những năm 50. Hệ tổng đài điện tử mới phát triển khác về cơ bản với các hệ thống thông thường ở điểm là trong hệ sau này sử dụng mạch điều khiển chuyển mạch dùng các Logic kiểu dây thì hệ trước đây dùng các thao tác Logic bằng phương tiện phần mềm lắp đặt hệ thống. Ngoài ra, hệ tổng đài điện tử mới triển khai tạo được sự điều khiển một cách linh hoạt bằng cách thay thế phần mềm cho phép người sử dụng có dịch vụ mới. Đồng thời, dễ vận hành và bảo dưỡng tốt hơn, tổng đài này được sử dụng trang bị chức năng tự chẩn đoán. Ngoài ra, việc điều chế xung mã (PCM) dùng trong các hệ thống truyền dẫn đã được dùng trong các hệ thống chuyển mạch để thực hiện việc chuyển mạch đó. II. Giới thiệu về các tổng đài kỹ thuật số SPC. 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 hai thập kỷ phát triển, các thế hệ của 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 gia tăng chất lượng, cải thiện giá cả, tính duy trì và linh hoạt của các tổng đài cơ, và nhờ vào khai thác các ưu điểm tuyệt đối về tốc độ trong kỹ thuật điện tử và máy tính. Ứng dụng đầu tiên của các thiết bị điện tử vào các tổng đài điện thoại thuộc về lĩnh vực điều khiển: Stored - Program - Control. Tổng đài SPC công cộng đầu tiên là IESS được phát triển bởi các phòng thí nghiệm của AT & Bell. Được giới thiệu tại Succasunna, New Jersey USA vào tháng 5 năm 1965. Nó đã khởi đầu sự quan tâm của thế giới vào SPC, kết quả là trong những năm 70, một số các hệ thống tổng đài dùng kỹ thuật điều khiển máy tính với các mức độ khác nhau ra đời. Tuy nhiên, các hệ thống chuyển mạch đầu tiên này tất cả sử dụng các thiết bị chuyển mạch cơ vì vấp phải các vấn đề trong việc phát triển các dãy chuyển mạch bán dẫn phù hợp với các ứng dụng điện thoại công cộng. Có hai trở ngại cản trở việc dùng các chuyển mạch bán dẫn cho tổng đài điện thoại. Trước tiên là khó chế tạo một ma trận chuyển mạch bán dẫn với tính năng xuyên nhiễu tốt, trở ngại thứ hai là các thiết bị bán dẫn không chịu được các mức điện áp cao cũng như dòng điện chuông theo chuẩn điện thoại. Các ứng dụng của các thiết bị bán dẫn vào chuyển mạch công cộng phải đợi đến khi sử dụng kỹ thuật số, bằng cách dùng truyền dẫn số vào mạng điện thoại công cộng và sự phát triển các vi mạch tích hợp (IC_integraed Circuit). Ứng dụng đầu tiên của kỹ thuật số vào hệ thống tổng đài là vai trò chuyển mạch trung gian giữa các tuyến hợp nối PCM. Qua đó khắc phục vấn đề xuyên nhiễu vì các tín hiệu số có khả năng kháng nhiễu rất tốt. Do đó, các ma trận chuyển mạch bán dẫn lớn có thể được dùng. Với khả năng này mà một tổng đài hợp nối số đã được lắp đặt tại London bởi công ty điện thoại Anh vào năm 1986. CIT - Alcatel dẫn đầu với hệ thống tổng đài số công cộng đầu tiên có tên là E10 vào những năm 1970 tại Lannion (Pháp). Ở Mỹ Bell đã giới thiệu các tổng đài điện tử số công cộng dùng hệ thống 4ESS từ tháng 1 năm 1976. Những ứng dụng thành công của kỹ thuật bán dẫn đòi hỏi các thiết kế kinh tế của các thiết kế thuê bao. Thành phần quyết định giá cả là các thiết bị chuyển đổi từ Analog sang Digital. Cho đến những năm đầu thập niên 80, giá cả của các giao tiếp thuê bao làm cho các chuyển mạch số không hấp dẫn so với các chuyển mạch tương tự chuẩn có sẵn. Cho tới khi các mạch tích hợp được chế tạo rộng rãi làm giảm giá thành các bộ chuyển đổi AD, cho phép giá cả của các mạch giao tiếp đường dây thuê bao giảm xuống tạo điều kiện cho các hệ thống chuyển mạch dùng số hoàn toàn cạnh tranh được với các hệ thống lai Analog - Digital. Các thế hệ tổng đài SPC hiện tại gồm chuyển mạch điện tử số và điều khiển theo chương trình. Ngoài các ngoại lệ trong một vài thành phần trong các mạch giao tiếp thuê bao, các tổng đài này hoàn toàn dùng kỹ thuật số. III. So sánh giữa tổng đài cơ điện với tổng đài số SPC. 1. Đặc điểm của tổng đài cơ điện: Phương thức khai thác chuyển mạch cơ điện các chức năng của một tổng đài được thực hiện nhờ thao tác hay phục hồi của các rơle hay các tiếp điểm chuyển mạch kiểu từng nấc hay ngang dọc dưới sự khống chế của hệ thống điều khiển. Các tiếp điểm này đã được hàn nối chắc chắn theo kích thước đã đặt trước. Các số hiệu tổng đài như các loại nghiệp vụ cho thuê bao. Phiên dịch và tạo tuyến, các loại tín hiệu 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 vào dịch vụ mới cho thuê bao hoặc thay đổi các dịch vụ đã có của thuê bao cần phải thay đổi cấu trúc phần cứng đã được đấu nối chắc chắn. Những sự thay đổi này thường rất phức tạp, nhiều khi không thực hiện được. Như vậy tính linh hoạt cho công tác điều hành tổng đài gần như không có. 2. Đặc điểm của tổng đài số SPC: Các tổng đài làm việc theo nguyên lý điều khiển theo các chương trình đã ghi sẵn (Stored program contrled SPC). Người ta sử dụng các bộ xử lý giống như các máy tính để điều khiển hoạt động của tổng đài. Tất cả các chức năng điều khiển được đặc trưng bởi một loạt các lệnh đã ghi sẵn ở trong các bộ nhớ. Ngoài ra các số liệu trực thuộc tổng đài như số liệu về thuê bao, các bảng phiên dịch địa chỉ, các thông tin về tạo tuyến, tính cước thống kê… cũng được ghi sẵn trong các bộ nhớ số liệu. Qua mỗi bước xử lý gọi sẽ nhận được một sự quyết định tương ứng với loại nghiệp vụ, số liệu đã ghi sẵn để đưa đến thiết bị xử lý nghiệp vụ đó. Nguyên lý chuyển mạch như vậy gọi là chuyển mạch theo chương trình ghi sẵn rơle. Các chương trình và các số liệu ghi trong bộ nhớ có thể thay đổi được khi cần thay đổi nguyên tắc điều khiển hay tính năng của hệ thống. Nhờ vậy người quản lý có thể linh hoạt trong công tác điều hành tổng đài. Như đã biết, máy tính hay bộ xử lý có khả năng xử lý hàng chục nghìn hay hàng triệu lệnh mỗi giây. Vì vậy khi ta sử dụng nó vào chức năng điều khiển tổng đài, ngoài công việc điều khiển chức năng chuyển mạch thì cùng một bộ xử lý có thể điều hành các chức năng khác vì các chương trình điều khiển và các số liệu ghi trong bộ nhớ có thể thay đổi dễ dàng, mang tính tức thời nên công việc điều hành để đáp ứng các nhu cầu của thuê bao trở nên dễ dàng, cả công việc đưa vào dịch vụ mới cho thuê bao và thay đổi các dịch vụ cũ đều dễ dàng thực hiện thông qua các lệnh trao đổi người máy. Chẳng hạn như cần khôi phục lại nghiệp vụ cho thuê bao quá hạn thanh toán cước hoặc thay đổi từ phương thức thập phân sang phương thức chọn số đa tần... ta chỉ việc đưa vào hồ sơ thuê bao các số liệu thích hợp thông qua các thiết bị vào dùng bàn phím. Khả năng điều hành để đáp ứng nhanh và có hiệu quả đối với các yêu cầu của thuê bao đã thực sự trở nên quan trọng trong hiện tại và tương lai. Tổng đài điện tử SPC đáp ứng đầy đủ yêu cầu này. Ở một số dịch vụ đặc biệt thuê bao có thể thực hiện được bằng các thao tác từ máy thuê bao như yêu cầu gọi chuyển chọn số địa chỉ ngắn, báo thức…. Công tác điều hành và bảo dưỡng cụm tổng đài SPC trong vùng mạng rất quan trọng. Nhờ có trung tâm điều hành và bảo dưỡng được trang bị các thiết bị trao đổi người máy cùng với hệ thống xử lý mà công việc này được thực hiện dễ dàng. Ngoài công việc điều hành và bảo dưỡng các tổng đài, các trung tâm, trung tâm này còn bao quát cả các công việc quản ý mạng như lưu lượng các tuyến và xử lý đường vòng… tại đây nhận được các thông tin về cước, hỏng hóc, sự cố…. từ các tổng đài khu vực, các phép đo kiểm cũng được thực hiện tại các tổng đài nhờ phát đi các lệnh. Tương tự như vậy những sự thay đổi về dịch vụ cũng có thể được tạo ra nhờ các trung tâm xử lý tin kiểu này. Nhờ vậy công tác điều hành mạng lưới trở nên có hiệu quả hơn. Vì các bộ xử lý có khả năng hoàn thành các công việc ở tốc độ tất cao nên nó có đủ thời gian để chạy các chương trình thử vòng để phát hiện lỗi tự động. Vì vậy không cần chi phí thời gian và nhân lực phục vụ các phép đo thử vòng. Trong tổng đài SPC, phần cứng được điều khiển và dữ liệu được lưu trữ trong các bộ nhớ. Việc điều khiển bằng chương trình lưu trữ của hệ thống tổng đài điện tử bằng bộ nhớ cố định ghi nhớ các chương trình và một bộ nhớ tạm thời để ghi và đọc các dữ liệu một cách tự do. Trong bộ nhớ cố định, các lệnh thao tác chuyển mạch, số điện thoại, số các thiết bị đầu cuối, thông tin chọn đường trong mạng, loại dịch vụ đầu cuối và các thông tin khác được lưu trữ cố định. Bộ nhớ tạm thời được dùng để nhớ trạng thái của từng thiết bị đầu cuối và các cuộc gọi được điều khiển, các giai đoạn điều khiển và kết quả tạm thời của các phép tính số học đang thực hiện. Ngoài ra các số liệu trực thuộc tổng đài như số liệu về thuê bao, các bảng phiên dịch địa chỉ, các thông tin về tạo tuyến, tính cước, thống kê... cũng được ghi sẵn như các tệp số liệu. Các chương trình và các số liệu ghi sẵn có thể thay đổi được khi cần thay đổi nguyên tắc điều khiển hay tính năng của hệ thống. Nhờ vậy người quản lý có thể linh hoạt trong quá trình điều hành tổng đài. Quá trình xử lý điều khiển này tạo ra tính linh hoạt ở mức cao trong việc điều khiển phần cứng và khả năng nâng cấp một tổng đài mà không phá bỏ các dịch vụ sẵn có. IV. Ưu điểm của các tổng đài kỹ thuật số SPC Tổng đài SPC có nhiều ưu điểm đối với sự quản trị và các thuê bao của nó. Tuy nhiên, cần phải nói rằng các kết quả đều xuất phát từ những ưu thế của SPC, do đó các tổng đài SPC analog cũng có những ưu điểm như vậy. Hơn nữa toàn bộ những ưu điểm sẽ không phát huy được cho đến khi các tổng đài SPC được dùng phối hợp với một môi trường truyền dẫn số. 1. Tính linh hoạt cao. Qua phân tích cấu trúc phần cứng trong tổng đài SPC được điều khiển và dữ liệu trong các bộ nhớ như trên. Quá trình xử lý điều khiển này đã tạo ra tính linh hoạt ở mức cao trong việc điều khiển phần cứng. Nó có thể phối hợp dễ dàng với các hệ thống báo hiệu của các tổng đài khác. Có khả năng thực hiện các phương thức tính cước khác nhau, như tính cước thuê theo thời gian cho các cuộc gọi đường dài, áp dụng giá cước khác nhau cho thời gian ban ngày và ban đêm, các giải thuật định tuyến có thể thay đổi... 2. Các tiện ích thuê bao. Các tổng đài SPC cho phép hàng loạt các tiện ích thuê bao được cung cấp rẻ hơn và dễ hơn trong các tổng đài khác. Các tiện ích này được phân phối bởi hệ thống quản lý khi thấy thích hợp. Sau đó nhiều tiện ích được yêu cầu bởi các thuê bao trên cơ sở call- by- call. Ví dụ: báo chuông, cảnh báo về một cuộc gọi quấy rối... 3. Tiện ích quản trị: Tổng đài SPC cung cấp một dải rộng lớn các tiện ích quản lý, những công việc mà trước kia là đắt tiền hoặc mất nhiều công sức. Hầu hết các hoạt động hằng ngày trên tổng đài cần phải dùng các tiện ích này, được truy suất thông qua các đầu cuối máy tính liên kết với tổng đài nằm tại trung tâm điều khiển hoặc từ xa. Một số tiện ích quản lý là: 3.1. Điều khiển các tiện ích thuê bao: Cho phép thay đổi danh sách các tiện ích thuê bao 3.2. Thay đổi định tuyến: Nhân viên điều hành có thể thay đổi nhanh chóng việc chọn tuyến được dùng bởi các tổng đài khác (khi vấp phải các vấn đề tắc nghẽn tạm thời hoặc cần thay đổi lâu dài trong kế hoạch định tuyến) 3.3 Thay đổi số của các thuê bao và các mã trung kế. Điều này có thể được đảm trách bởi một chỉ thị đơn thông qua một đầu cuối điều hành. 3.4 Xuất các thông tin thống kê quản lý tổng đài. Bao gồm sự chiếm dụng các thiết bị tại các thời điểm xác định, dữ liệu về các cuộc gọi thành công, các chi tiết về tắc nghẽn trên các tuyến, các chi tiết các cuộc gọi thuê bao. Các thông tin này có thể có sẵn khi in ra hay hiện ra trên màn hình một cách cục bộ tại tổng đài hoặc các trung tâm điều hành quản lý mạng ở xa. Ngoài ra chúng có thể được ghi vào các thiết bị lưu trữ. 3.5 Các công cụ bảo trì. Bao gồm sự khởi tạo các kiểm thử và ghi kết quả một cách tự động, xử lý các cảnh báo, các chương trình chẩn đoán hỗ trợ cho các vị trí cũng như các frame bị lỗi. 4. Tốc độ thiết lập cuộc gọi cao. Phần cứng của phần tử điều khiển trong tổng đài SPC hoạt động với tốc độ cao và mức điện áp thấp (thường là 5 VDC). Điều này đối với các tổng đài SPC với các chuyển mạch cơ vốn chậm và đòi hỏi hoạt động với điện áp và dòng điện cao sẽ không tương xứng về tốc độ và năng lượng giữa hệ thống điều khiển và chuyển mạch. Tuy nhiên chuyển mạch số hoàn toàn bao gồm các hệ thống điều khiển, do đó hình thành một tổng đài điện tử SPC hoàn toàn là kỹ thuật số. Các cuộc gọi có thể được thiết lập xuyên qua các hệ thống chuyển mạch số rất nhanh chóng (thường 250 ms). 5. Tiết kiệm không gian. Các hệ thống chuyển mạch số nhỏ hơn nhiều so với các hệ thống tổng đài Analog có khả năng tương đương. Do sử dụng các mạch tích hợp và bộ ghép phân thời cỡ lớn trong tổng đài số, chúng thường nhỏ hơn 25% so với các hệ thống tổng đài Analog SPC. 6. Dễ dàng bảo trì. Các thiết bị dùng trong các tổng đài kỹ thuật số SPC có một tỷ lệ lỗi thấp hơn các thiết bị được dùng trong các hệ thống tổng đài Analog SPC vì không có các thành phần vật lý phải di chuyển và thừa hưởng tính tin cậy của kỹ thuật bán dẫn, hơn nữa hệ thống số không có yêu cầu bất kỳ sự điều chỉnh thường xuyên nào, các chương trình chẩn đoán trong tổng đài thường cho phép định vị nhanh chóng các lỗi phần cứng, lỗi thuộc module đặc biệt hay các đơn vị lắp ghép ngoại vi nào. Các lỗi có thể xảy ra ngay trong phần mềm cũng như phần cứng của tổng đài. Lỗi phần mềm được xác định tự động và cả bằng tay. Quá trình bảo trì phần mềm được thực hiện dễ dàng bởi hàng loạt các chương trình chẩn đoán và bằng cách thông báo lỗi được cung cấp bởi hệ thống điều khiển tổng đài. 7. Chất lượng cuộc nối cao. Toàn bộ thất thoát đường truyền của một cuộc nối xuyên qua mạng là độc lập với số lượng các chuyển mạch và các liên kết truyền dẫn, hơn nữa các thất thoát này xảy ra trong các quá trình chuyển đổi AD tại mỗi đầu kết nối, nên nó cho phép tối thiểu tiếng ồn làm cho mức độ nghe của thuê bao tốt hơn và kiểm soát được tiếng dội. 8. Khả năng cung cấp các dịch vụ phi thoại. Truyền dẫn số là một môi trường lý tưởng cho truyền dẫn tải từ các đầu số liệu và máy tính, các tải này có nguồn gốc thuộc dạng tín hiệu số. Do đó, các tổng đài kỹ thuật số khi liên kết với với truyền dẫn số có khả năng cung cấp nhiều dịch vụ rẻ tiền thêm vào hệ thống điện thoại. 9. Giá cả. Nhìn chung các hệ thống tổng đài kỹ thuật số SPC tiết kiệm hơn so với hệ thống Analog tương đương, và giá đầu tư có thể thấp hơn nhiều. 10. Thời gian lắp đặt Do có thể tích vật lý nhỏ hơn và sự module hoá các thiết bị số nên thời gian lắp đặt các tổng đài kỹ thuật số SPC cũng ít hơn so với thời gian lắp đặt các tổng đài Analog có dung lượng tương đương. V. Cấu trúc của tổng đài SPC. Đặc tính chung của hệ thống tổng đài SPC là có cấu trúc phần mềm và phần cứng theo kiểu Module độc lập, bao gồm các Module thiết bị hướng dịch vụ được điều khiển tách biệt cũng như các giao diện chuẩn về phía hệ thống chuyển mạch và hệ thống xử lý. Nhờ vậy mà hệ thống có thể bổ xung thêm các Module mà không cần phải thay đổi nền tảng hệ thống. Nó bao gồm bốn phân hệ sau: Phân hệ ứng dụng (Application Subsystem). Phân hệ chuyển mạch (Switching Subsystem). Phân hệ xử lý (Processor Subsystem). Phân hệ bảo dưỡng và khai thác (Operation and Maintenance Subsystem) Phân hệ ứng dụng Phân hệ chuyển mạch U X Mạch đầu vào Mạch giao tiếp Bộ điều khiển TDNW HUB Phân hệ bảo dưỡng và khai thác Phân hệ xử lý Điều khiển vào ra Băng từ Đĩa từ Bộ xử lý vận hành và bảo dưỡng Bộ nhớ chính Bộ xử lý cuộc gọi Người sử dụng ototdoytoylv 1. Phân hệ ứng dụng. Phân hê ứng dụng tạo ra một giao diện chuẩn giữa mạng điện thoại với phân hệ chuyển mạch và phân hệ xử lý. Nối ghép giữa người sử dụng - trung tâm điều khiển cũng như trường chuyển mạch qua ba giao diện như hình trên. Vì vậy phân hệ này còn có thể gọi là phân hệ giao tiếp ngoại vi. Nó bao gồm một số giao tiếp dịch vụ điều khiển các chức năng đầu cuối và các mạch giao tiếp với các phân hệ chuyển mạch khác nhau, đồng thời gửi các thông tin quét về phía bộ xử lý cuộc gọi. (A) (B) (C) (D) (3’) (1) (1’) (1’’) Trường chuyển mạch Đường dây N N M (2) Tuy rằng đối tượng sử dụng khác nhau, nhưng chúng thường có chung các chức năng sau: Hình 2: Sơ đồ khối chức năng của phân hệ ứng dụng (A): phối ghép về phía đường truyền: có thể là đường dây thuê bao (đối với các thuê bao), đường trung kế (đối với các tổng đài) (B): thực hiện ghép kênh hoặc tập trung tải (ghép kênh sơ cấp): tiếp tất cả các thuê bao ở đầu vào thông qua Card thuê bao và khi các thuê bao này tích cực thì gửi về trung tâm. (C): phối ghép về phía trường chuyển mạch: cần phải qua tâm trường chuyển mạch ở ngần hay ở xa. (D): điều khiển: nhận một phần chức năng điều khiển mà tổng đài thông thường là những điều khiển sơ bộ thuộc về lĩnh vực có liên quan đến sử dụng làm cơ sở cho các hệ thống điều khiển trong tổng đài chính. Việc liên hệ điều khiển trong phần này với bộ phận chính. Nếu ở trực tiếp có thể giải quyết bằng Bus dữ liệu trong mạch này, nếu ở xa nó sẽ được ghép liền đường truyền thông qua khối (C) và đi qua giao diện (B) về tổng đài chính. Trong trường hợp các đối tượng sử dụng là các thuê bao tập trung thành từng nhóm “0”. Khu vực xa thì phân hệ ứng dụng được tổ chức thành từng đoạn ở ngay tại chỗ đối với các thuê bao và tổ chức đường truyền dẫn về từng chuyển mạch. Tại thuê bao có thể có hai loại trạm: Một loại cho tập trung thuê bao đơn thuần Một loại có thể trang bị trở thành tổng đài gọi là tổng đài vệ tinh * Phân hệ ứng dụng cho các thuê bao và tổng đài Bao gồm các chức năng sau: Giao tiếp đường dây thuê bao tương tự. Giao tiếp thuê bao số. Giao tiếp trung kế tương tự. Giao tiếp trung kế số. Các giao tiếp khác như giao tiếp trung kế dịch vụ, giao tiếp bàn điện thoại viên... 1.1. Giao tiếp đường dây thuê bao tương tự (Analog Subsystem Line Interface). Giao tiếp đường dây thuê bao sử dụng một mạch đầu cuối là mạch điện đường dây LC (Line Circuit) để thực hiện chuyển đổi tương tự /số (ADC) và chuyển đổi số/tương tự (DAC) các tín hiệu thoại trên đường dây thuê bao. LC bao gồm các chức năng BORSCHT gồm các chữ đầu của từng chức năng như sau: B (Battery Feed Circuit): Cấp nguồn. O (Overvoltage Protection Circuit): Chống quá áp. R (Ringing Relay): Rung chuông. S (Supervisiry Circuit): Giám sát mạch điện. H (Hybrid Circuit): Mạch lai ghép. T (Test Relay Circuit): Kiểm tra. C (CODEC: Coder/Decoder): Mã hoá và giải mã. S T R BO - 48V H Decoder Coder HOS TxCLK TxSYN PCM out PCM in RxSYN RxCLK ( TB GND 48V GND 5V RL Test BORSCHT 5V C * Sơ đồ khối chức năng: RL: điều khiển dòng chuông Hình3: Các vị trí có thể của các chức năng BORSCHT B: cấp nguồn DC +8V/40mA. Dòng điện chạy từ (-48V®+48V) phụ thuộc vào điện trở dây dẫn®dùng bộ ổn dòng để ổn định nguồn điện gần xa như nhau. Phải tự động xử lý các tình trạng kênh máy hoặc chập dây. Lợi dụng việc cấp nguồn để thông báo yêu cầu liên lạc và kết thúc yêu cầu có thể ứng dụng để thông báo điều chỉnh theo chế độ pul. O: chống quá áp: cần phải có giá đấu dây (MDF) tại các tổng đài và việc chống quá áp thường được thực hiện ở giá đấu giây, trên MDF có hệ thống chống sét : cầu chì, ống phóng điện, các hạt nổ...việc chống quá áp chỉ đối với các phần điện áp cao, còn điện áp thấp (40¸70)V không gây ảnh hưởng cho người nhưng nguy hiểm cho thiết bị® chống quá áp cho các mạch điện dùng mạch hạn biên. Biện pháp rất có hiệu quả là sử dụng biến áp cách ly. R: rung chuông: để gọi tới thuê bao thì tổng đài phải cấp dòng chuông 75V/20Hz. Chuông điện cơ, cấp bằng rơle điện từ. Chuông âm tần (sử dụng ngày nay) chỉ giải quyết ở các điện thoại, còn tổng đài vẫn cấp 75V/20Hz. S: Giám sát việc nhấc đặt máy thông qua hệ thống cấp nguồn HSO. C: chỉ hoạt động khi có liên lạc: chân điều khiển cấp nguồn nối và đầu đảo HSO. H: chuyển đổi 2/4D: mạng cân bằng T: kiểm tra chức năng của mạng đường dây thuê bao outtest, intest 1.2. Giao tiếp đường dây thuê bao số (Digital Subcriber Line interface). Mạch giao tiếp này có chức năng tương tự như giao tiếp đường dây thuê bao tương tự nhưng chức năng C nằm ngay thuê bao. Đường truyền từ thuê bao tới tổng đài là Digital. Các user liên lạc trực tiếp với CPU để thực hiện một số chức năng tổng đài cũng như trong mạng nên thuê bao này được coi như một khai thác viên. 1.3. Giao tiếp trung kế tương tự (Analog Trunk Interface). Được dùng để kết nối với các tổng đài tương tự nhau. Chúng có nhiệm vụ cấp nguồn, giám sát cuộc gọi và phối hợp báo hiệu. Chúng không có nhiệm vụ tập trung thuê bao nhưng thực hiện biến đổi A/D ở tổng đài. Nó còn cung cấp chức năng điều khiển đệm (Pad control) cho các tuyến trung kế đặc biệt. Các tín hiệu thông tin từ một mạch điện trung kế được chuyển sang tín hiệu PCM bằng một bộ mã hoá. Các tín hiệu PCM được ghép kênh thành một đường tín hiệu PCM-TDM 120 kênh thoại bởi bộ ghép kênh sơ cấp PMUX. Những mạch điện này có thể truyền xung quay số DP (Dial Pulse), mã đa tần MFC. 1.4. Giao tiếp trung kế số. Giao tiếp trung kế số kết nối trực tiếp với các đường truyền dẫn PCM với phân hệ chuyển mạch. Tuỳ thuộc vào phương pháp mã hoá cho hệ thống mà hoặc 4 đường PCM 30 kênh (luật A) hoặc 5 đường PCM 24 kênh (luật m) được nối tới bộ giao tiếp trung kế số. Ở giao tiếp này tốc độ dòng số rất lớn, cần phải chọn hướng và độ lớn của từng hướng đó. Mạch này bao gồm các chức năng GAZPACHO gồm các chữ cái đầu của từng chức năng sau: G (Geiration): Nhận dạng tín hiệu đồng bộ khung. A (Aligment): Sắp xếp khung. Z (Zero): Nén quãng tín hiệu có nhiều bít “0” ở phía phát. P (Polar Conversion): Đổi cực tín hiệu để tạo tín hiệu lưỡng cực. A (Alarm Processing): Xử lý cảnh báo. C (Clock Recovery): Khôi phục đồng hồ. H (Hunt During Reframe): Tách xung đồng bộ. O (Office Signalling): Báo hiệu giữa các tổng đài. 2. Phân hệ chuyển mạch. 2.1 Khái quát chung về kỹ thuật chuyển mạch. Trong các đường thoại hệ thống chuyển mạch thực hiện ghép kênh phân chia theo thời gian bao gồm các thành phần chính là các tổ hợp, LSI,..., điều này làm giảm giá thành của các thiết bị chuyển mạch và hơn nữa nó liên quan đến việc giảm giá thành của toàn bộ mạng số. Những tiện lợi của hệ thống chuyển mạch số: Số lượng phần cứng giảm là kết quả của sự tối thiểu hoá và giảm trọng lượng thiết bị cũng như cấu trúc toà nhà chứa thiết bị. Giảm giá thành phần cứng nhờ sử dụng IC,LSI,... Có thể tạo ra một mạng chuyển mạch với giá thành rẻ, tắc ngẽn bên trong thấp do có thể mở rộng ma trận chuyển mạch logic, tăng được độ ghép kênh bởi phân chia theo thời gian. Điều này còn bởi vì giá thành của các bộ nhớ có xu hướng rẻ hơn các cổng. Do giảm việc đấu nối giữa các bảng và giữa các khung nên việc lắp đặt dễ dàng hơn. Giao diện với các đường truyền số không cần bộ biến đổi A/D, do đó tiết kiệm được các thiết bị đầu cuối đường truyền. Với chức năng cơ bản của hệ thống chuyển mạch là thiết lập và giải phóng sự nối kết các kênh truyền dẫn theo yêu cầu đưa đến. Và để thực hiện kết nối đó người ta sử dụng cả hai loại chuyển mạch không gian và chuyển mạch thời gian. Sự kết nối qua mạng chuyển mạch bao hàm việc chuyển đổi tin tức giữa một kênh đầu vào với một kênh đầu ra xác định. Sự trao đổi này thực hiện thông qua một số trình tự chuyển mạch theo thời gian và không gian nhất định. 2.2 Chuyển mạch theo thời gian (Chuyển mạch cấp T). 1 2 . . . N 1 2 . . . M Z N: là số đầu vào của bộ chuyển mạch M: là số đầu ra của bộ chuyển mạck Theo định nghĩa dưới sự điều khiển của chuyển mạch Z một hay nhiều đầu vào bất kỳ được nối với một hay nhiều đầu ra bất kỳ. Để giải quyết vấn đề này, trong phần tử chuyển mạch Z được trang bị K kênh dẫn K<<N,M. Kênh dẫn là tập hợp những mạch điện để tín hiệu đầu vào chuyền ra được ở đầu ra. Dưới sự điều khiển của chuyển mạch Z thiết bị cấp kênh dẫn cho đối tượng trao đổi thông tin với nhau, cùng lúc tối đa là có K cặp đối tượng trao đổi được, từ (K+1) sẽ bị từ chối, người ta gọi là tổn thất. Ở góc độ kinh tế K càng nhỏ càng tốt. Tín hiệu đồng bộ SYM tác động lên các bộ điều khiển, từ đó cấp khe thời gian động để có hoạt động tương ứng giữa tín hiệu đầu vào và tín hiệu đầu ra. MUX DEMUX TDM ĐT phát ĐT thu SYM 0 1 . . . R-1 0 1 . . . R-1 Hình4: Sơ đồ khối hệ thống ghép kênh theo thời gian. Chuyển mạch thời gian cho phép sử dụng đồng thời các điểm chuyển mạch bằng cách phân chia thời gian thành những khoảng nhỏ hơn sao cho các điểm chuyển mạch riêng biệt cụ thể và tương ứng với chúng là các đường dây nối trung gian được gắn chặt một cách hoàn toàn với các cuộc nối hiện có. Chuyển mạch phân chia theo thời gian ở mức độ như nhau được ứng dụng cho các tín hiệu tương tự như các tín hiệu số. Khi hai thuê bao i và j muốn thông thoại với nhau, chuyển mạch cấp T có nhiệm vụ trao đổi vị trí giữa hai khe thời gian i và j với nhau. Người ta thực hiện chuyển mạch cấp T bằng cách dùng bộ nhớ. Phương pháp này sử dụng hai bộ nhớ: một bộ nhớ đệm BM (Buffer Memory) và một bộ nhớ điều khiển chuyển mạch (Control Memory). Bộ nhớ đệm BM là bộ nhớ dùng để lưu trữ các từ mã và tiếng nói. Như vậy, BM tối thiểu cần có R từ, mỗi từ gồm 8 bít (mã hoá cho một mẫu xung PAM). Như vậy dung lượng bộ nhớ BM là CBM = R*8 (bit). Bộ nhớ điều khiển chuyển mạch cũng gồm R ngăn nhớ mà nội dung của mỗi ngăn nhớ của chuyển mạch chứa một địa chỉ của một ngăn nhớ trong BM. Như vậy, dung lượng của bộ nhớ CM là CCM = R*log2(R) (bit). Thời gian ghi đọc : tWR=tRD= >> dWR,dRD. (Trong đó dWR, dRD là thời gian truy nhập bộ nhớ: kể từ khi ra lệnh thì phải mất từng ấy thời gian mới thực hiện được.) Chuyển mạch cấp T kiểu này dựa trên cơ sở ghi các từ mã 8 bít vào bộ nhớ chuyển mạch rồi đọc các từ này ở các thời điểm mong muốn. Bộ xử lý trung tâm điều khiển sự nối tiếp của các khe thời gian đầu ra được đọc từ bộ nhớ chuyển mạch thời gian. Nói cách khác, chuỗi địa chỉ để đọc từ chuyển mạch thời gian được ghi vào bộ nhớ điều khiển chuyển mạch thời gian. Việc đọc ra được thực hiện theo nhịp đồng hồ tương ứng với chuỗi các địa chỉ được chỉ thị trong bộ nhớ chuyển mạch thời gian. Do đó ở luồng tốc độ cao đầu ra, các khe thời gian đã thay đổi vị trí. Nói cách khác chuyển mạch các khe thời gian là chức năng cơ bản của chuyển mạch thời gian. Có hai biện pháp điều khiển sự làm việc của thiết bị nhớ tầng chuyển mạch theo thời gian: ghi nối tiếp - đọc bất kỳ hoặc là ghi bất kỳ - đọc nối tiếp. Cả hai phương pháp làm việc của chuyển mạch thời gian sử dụng các bộ nhớ điều khiển có chu kỳ mà làm việc tiếp cận với nó được thực hiện đồng bộ với các bộ nhớ thời gian. · Chuyển mạch thời gian ghi tuần tự - đọc ra điều khiển: Dòng số từ MUX vào qua một bộ biến đổi nối tiếp - song song đưa ra các từ mã song song 8 bít (mỗi từ mã chiếm một khe thời gian). Các từ mã này được ghi lần lượt vào các ô nhớ của BM với địa chỉ được cung cấp từ bộ đếm khe thời gian. ._.Xen kẽ với quá trình ghi tuần tự vào BM là quá trình đọc ra có điều khiển. Thông tin được đọc ra khỏi bộ nhớ BM theo các địa chỉ nhận được từ bộ điều khiển CM. Bộ nhớ điều khiển CM được quét đồng thời với BM theo nhịp của bộ đếm khe thời gian. Việc ghi các thông tin điều khiển chuyển mạch vào các CM được bộ điều khiển đấu nối thực hiện. Dung lượng yêu cầu của bộ nhớ CM là R*log2(R). Khi đọc các từ mã ra khỏi BM, phải cho qua một bộ biến đổi song song - nối tiếp để đưa tới DEMUX. Ta có thể tóm tắt sự hoạt động của chuyển mạch cấp T: Nạp khe thời gian TSj ® Đọc CM + Đọc BM ® Nạp khe TSj+1 (tuần tự) (tuần tự) (điều khiển) (tuần tự) Giả sử muốn trao đổi thông tin trên khe thời gian Tsi và Tsj của Bus tín hiệu PCM đầu vào tầng CM cấp T, các thông tin trên hai khe thời gian này được ghi vào các ô nhớ thứ i và thứ j của BM tại các thời điểm tương ứng Tsi và Tsj. Đồng thời bộ điều khiển đấu nối cũng ghi thông tin điều khiển quá trình đọc vào bộ nhớ CM. Giá trị “j” được ghi vào ô nhớ i và giá trị “i” được ghi vào ô nhớ j. Khi bộ đếm số khe thời gian tự động đếm đến Tsi, giá trị “j” trong ô nhớ i được đọc ra và nó được dùng làm địa chỉ để đọc ô nhớ j của bộ nhớ BM (chứa thông tin khe thời gian TSj đầu vào). Tương tự như vậy, khi đến khe thời gian TSj, ô nhớ j của CM được đọc ra và nó điều khiển quét ô nhớ thứ i (mang thông tin của TSj) ra Bus tín hiệu PCM đầu ra của tầng chuyển mạch thời gian. Vậy việc đọc ghi BM không được chiếm quá thời gian của một khe thời gian, nghĩa là trong mỗi khe thời gian có hai hoạt động truy nhập bộ nhớ BM: một nửa sử dụng để ghi và một nửa sử dụng cho đọc. · Chuyển mạch thời gian ghi điều khiển - đọc ra tuần tự. Trường hợp ghi vào bộ nhớ điều khiển, đọc ra tuần tự cũng có cách thức tương tự như trên chỉ khác là khi đó địa chỉ thông tin vào BM được cung cấp từ CM và việc đọc bộ nhớ BM tuần tự theo nhịp bộ đếm khe thời gian. Mỗi ô nhớ của bộ nhớ điều khiển được liên kết chặt chẽ với khe thời gian tương ứng của tuyến PCM đầu nối và ô nhớ này chứa địa chỉ của khe thời gian của đầu ra cần đấu nối. 2.3 Chuyển mạch không gian (Chuyển mạch cấp S). Ta thấy rằng một mạng chuyển mạch cỡ lớn chỉ sử dụng chuyển mạch thời gian thì yêu cầu tốc độ ghi đọc cao và bậc ghép kênh thời gian cao. Do đó, trong hệ thống chuyển mạch số lớn, các luồng tốc độ cao khác nhau của chuyển mạch thời gian được đấu chéo nhau vì vậy có thể chuyển mạch giữa chúng cho nhau. Với cấu tạo như vậy có thể có các ma trận chuyển mạch dung lượng cao. Chuyển mạch không gian cho phép kết nối các luồng tốc độ cao với nhau. Các thành phần cơ bản của chuyển mạch này là các cổng. Chúng ta thấy rằng, có thể truyền một khe thời gian của luồng cao đầu vào bất kỳ tới một luồng cao của đầu ra bất kỳ thông qua việc đóng mở ở tốc độ cao các cổng được đặt ở mỗi điểm nối chéo. Hoạt động này được gọi là chuyển đổi luồng tốc độ cao. Đường thoại được giữ lại để truyền một khe thời gian từ một luồng cao này tới một luồng cao khác, trong mỗi khoảng 125ms được thực hiện bằng cách đóng và mở các cổng đặc biệt. Các đường ra Điểm nối Logic các đường vào 1 2 n ... 1 2 n 3 Khối chuyển mạch Bus địa chỉ Các bộ nhớ điều khiển chuyển mạch CM1 CM2 CM3 CMn Hình5: Sơ đồ khối chuyển mạch không gian Tương tự như với chuyển mạch thời gian, chuỗi để mở và đóng các cổng được ghi trong bộ nhớ và điều khiển chuyển mạch không gian được thực hiện theo nội dung của bộ nhớ đó. Đối với các chuyển mạch không gian làm việc với các tín hiệu PCM được ghép kênh theo thời gian, các đường nối qua chuyển mạch không gian được phân chia sử dụng theo thời gian. Các tín hiệu thoại được lấy mẫu với tần số 8Khz và được mã hoá thành các mẫu 8 bit. Sau đó chúng được ghép kênh phân chia theo thời gian thành các khung tín hiệu PCM-TDM và được truyền đi với tốc độ 1 khung/125ms. Mỗi mẫu chiếm một khoảng thời gian gọi là khe thời gian trong một khung tín hiệu. Nội dung của mỗi từ mã được truyền đi theo tuyến Bus địa chỉ trong khoảng mỗi khe thời gian. Chuyển mạch không gian thực hiện kết nối các tuyến vật lý để thực hiện phép chuyển thông tin trên các khe thời gian của Bus PCM-TDM đầu vào lên cùng một khe thời gian đó của một Bus PCM-TDM đầu ra khác. Do đó cùng một đường nối vật lý có thể dùng được cho nhiều khe thời gian khác nhau trong mỗi khung tín hiệu. Để thực hiện điều này, chuyển mạch không gian được điều khiển bằng một bộ nhớ điều khiển chuyển mạch CM (Control Memory) làm việc theo nguyên tắc phân chia theo thời gian. Bộ nhớ điều khiển gồm nhiều cột nhớ ghép song song, mỗi cột đảm nhiệm việc điều khiển đấu nối cho một cột tiếp điểm. Vì vậy mỗi khe thời gian trôi qua một trong các tiếp điểm lại nối thông một lần và cột nhớ điều khiển lại nhảy một bước, nội dung địa chỉ ở ô nhớ tiếp theo lại được đọc ra qua giải mã lại tạo ra một lệnh điều khiển một tiếp điểm khác nối thông phục vụ một cuộc gọi khác được đưa tới từ một trong các tuyến PCM đầu vào. Nếu các đường nối yêu cầu qua sơ đồ chuyển mạch được xác định thì thiết bị điều khiển của sơ đồ chuyển mạch truyền vào hệ thống các thông tin cần thiết cho việc chọn các điểm chuyển mạch tương ứng. Có hai phương pháp: Điều khiển theo đầu ra: Bộ chuyển mạch làm việc theo nguyên lý đầu ra thì mỗi cột nhớ của bộ điều khiển được nối tới đầu vào điều khiển của các điểm có một cột nhớ điều khiển. Ở đây, cần xác định những đầu vào nào của sơ đồ cần được đấu nối đầu ra tương ứng. Điều khiển theo đầu vào: Điều khiển theo đầu vào thường được ứng dụng trong các hệ thống chuyển mạch từng nấc. Khi tổ chức điều khiển theo đầu ra có thể sử dụng bộ chọn đường cho mỗi đầu ra của sơ đồ. Số bit thông tin được yêu cầu để điều khiển bộ chọn là log2M, trong đó M là số đầu vào. Do đó số bít được yêu cầu để thiết lập toàn bộ cuộc nối là N*log2M. Điều khiển theo đầu vào có thể thực hiện bằng bộ giải phân thông thường. Nhược điểm của việc điều khiển theo đầu vào có liên quan đến sự cần thiết phong toả những đầu vào không được sử dụng để ngăn ngừa những cuộc nối kép trong những đầu vào khác nhau được nối với chính đầu ra. Do đó các hệ thống chuyển mạch số thông thường không sử dụng điều khiển đầu vào. 2.4 Kết hợp chuyển mạch cấp T và chuyển mạch cấp S. Thông thường chuyển mạch cấp T chỉ sử dụng cho chuyển mạch khoảng 128 ¸ 512 kênh. Để nâng cao dung lượng chuyển mạch người ta kết hợp nối giữa chuyển mạch cấp T và chuyển mạch cấp S để tạo thành trường chuyển mạch nhiều tầng, mỗi tầng được ghép từ một số ma trận chuyển mạch kích thước nhỏ hoặc các bộ chuyển mạch có dung lượng lớn. Nếu ghép hai chuyển mạch chuyển mạch T và chuyển mạch S với nhau ta có thể có được một chuyển mạch tuỳ ý với dung lượng lớn và có thể đổi được khe thời gian tuyến tức đổi được K*R vị trí. Có nhiều cách kết hợp như vậy như: T, T-S, T-S-T, S-T-S, T-S-S-T, S-S-T-S-S T và T-S : dùng cho tổng đài có dung lượng nhỏ và trung bình, cỡ vài ngàn số T-S-T và S-T-S : dùng cho tổng đài có dung lượng trung bình và lớn, cỡ và chục ngàn số. T-S-S-T và S-S-T-S-S : dùng cho tổng đài có dung lượng rất lớn từ vài trăm tới hàng triệu số. Sau đây ta xét hai cách kết hợp điển hình là T-S và T-S-T để thấy được nguyên lý của việc kết hợp này. * Trường chuyển mạch T-S: Trường chuyển mạch T-S có cấu trúc điều khiển đơn giản nên thường được sử dụng cho trường chuyển mạch dung lượng nhỏ, mặt khác tầng ra của T-S làm việc theo nguyên lý chuyển mạch không gian nên thông thường nó có cấu trúc theo kiểu tổn thất vì vậy nó không thích hợp cho các hệ thống có dung lượng lớn. * Trường chuyển mạch T-S-T: Trường chuyển mạch T-S-T làm việc theo nguyên lý chuyển mạch thời gian nên không sinh tổn thất, đầu chuyển mạch không gian ở giữa cấu trúc theo kiểu không tổn thất hoặc tổn thất nhỏ, do đó trường chuyển mạch loại này được dùng hiệu quả cho cấu trúc chuyển mạch lưu thoát tải lớn, được dùng phổ biến hiện nay. Cấu trúc có ưu điểm là các Module chuyển mạch độc lập với nhau do đó cho phép mở rộng dung lượng chuyển mạch tuỳ ý. Giả sử R là số kênh thời gian được ghép kênh trong mỗi khung tín hiệu, N là số lượng các Module và cũng là số lượng của các thanh dẫn thì dung lượng của chuyển mạch sẽ là R*N kênh. Thông thường N <= 16, vì nếu N quá lớn sẽ dẫn đến việc trễ truyền dẫn không đồng đều giữa các Module. Để khắc phục, người ta đưa tầng chuyển mạch S ra khỏi Module. Để khảo sát hoạt động của chuyển mạch T-S-T, ta xét sự trao đổi tin tức giữa hai thuê bao A mang tin tức MA trên khe thời gian TSr1 (thuộc module Tki) và thuê bao B mang tin tức MB trên khe thời gian TSr2 (thuộc module TKj). Để thực hiện việc này cần tìm ra một khe thời gian nội bộ đang rỗi về phía A cũng như về phía B của chuyển mạch cấp S. Giả sử khe thời gian rỗi đầu tiên được tìm thấy là TSr, việc tìm khe thời gian rỗi này do bộ điều khiển đấu nối thực hiện. Các bộ nhớ điều khiển được quét lần lượt theo các khe thời gian nội bộ. Khi quét đến ô nhớ thứ r, ứng với khe thời gian TSr, giá trị “r1” được quét từ CMTAi sẽ điều khiển đọc thông tin MA ra khỏi ô nhớ r1 của BMAj và chuyển nội dung này ra thanh dẫn thứ i. Đồng thời từ thứ r1 của CMSj cũng được đọc ra và nó điều khiển chuyển mạch cấp S chọn đường i để chuyển tin tức MA đến tầng chuyển mạch thời gian thứ hai. Tại đây tin tức MA đựơc lưu lại cho đến khe thời gian TSr2 thì nó sẽ được quét ra khỏi bộ nhớ BMAj dưới sự điều khiển của bộ đếm khe thời gian và sau đó được chuyển về phía thuê bao B. Trình tự chuyển mạch này được lặp lại một lần sau mỗi khung tín hiệu và tạo nên một đường truyền từ A đến B. Quá trình này chỉ chấm dứt khi cuộc nối bị huỷ bỏ và các thông tin trong những bộ điều khiển chuyển mạch bị thay đổi. Đề tổ chức được đường thông tin từ B về A, có thể sử dụng 2 phương thức: hoặc là đường thứ hai được thiết lập độc lập với đường thứ nhất, hoặc là hai đường được thiết lập độc lập với nhau. Phương thức thứ nhất tạo nên một hệ thống mềm dẻo hơn, trong khi phương thức thứ hai tiết kiệm được phần cứng hơn nhờ tính đối xứng của chuyển mạch. Với phương thức thứ nhất, việc chọn đường được thực hiện qua 2 lần, nhưng đối với phương thức thứ hai thì chỉ cần thực hiện một thao tác chọn đường. Có một phương thức điều khiển hai đường liên lạc này là phương thức đảo pha. Nếu một đường rỗi được tìm thấy từ A®B tại một khe thời gian nhất định thì đường quay về được thực hiện ở nửa khung thời gian sau. Khả năng sảy ra tắc mạch phụ thuộc vào việc tìm thấy một cặp khe thời gian nội bộ đang rỗi cho đường truyền giữa hai chuyển mạch thời gian. Xác suất tìm thấy càng lớn nếu số khe thời gian nội bộ R càng lớn. Để hoàn toàn không xảy ra tắc mạch thì có thể thực hiện bằng hai cách: - Tăng gấp đôi tốc độ bit nội bộ, nghĩa là tăng giá trị R. - Thiết lập các chuyển mạch trên 2 mặt phẳng song song. Cả hai cách trên đều làm tăng gấp đôi các thiết bị chuyển mạch. Chức năng chính của hệ thống chuyển mạch là tạo sự kết nối giữa các kênh đầu vào và đầu ra để hình thành các cuộc nói chuyện giữa các thuê bao, giữa các thuê bao với trung kế hoặc giữa các trung kế với nhau. Hệ thống này bao gồm những mạng chuyển mạch ghép kênh theo thời gian và được xây dựng từ hai loại chuyển mạch là chuyển mạch thời gian (T) và chuyển mạch không gian (S). Tuỳ theo yêu cầu của từng loại tổng đài mà trường chuyển mạch có cấu trúc dạng: T-S, T-S-T, T-S-S-T, T-S-S-S-T... Theo phương thức chuyển mạch cuộc gọi, có thể phân chia tổng đài SPC làm hai loại: phương thức chuyển mạch tập trung và phương thức chuyển mạch phân tán. Phương thức chuyển mạch tập trung: Tổng đài tuy có nhiều khối tập trung thuê bao nhưng chỉ có một khối chuyển mạch trung tâm và toàn bộ các cuộc gọi giữa hai thuê bao khác nhau đều được nối qua trung tâm chuyển mạch của tổng đài. Phương thức này thường được sử dụng cho các tổng đài có dung lượng nhỏ. Phương thức chuyển mạch phân tán: Trong phương thức này người ta chia thuê bao làm nhiều khối tập trung thuê bao, mỗi khối thuê bao có một trường chuyển mạch riêng. Mỗi tập trung thuê bao coi như một tổng đài trong phương thức chuyển mạch tập trung, nó giao tiếp với tổng đài bằng trung kế số. Toàn bộ tổng đài lại có một khối chuyển mạch trung tâm. Khi cuộc gọi giữa hai thuê bao trong cùng khối tập trung thuê bao thì nó được thực hiện thông qua trường chuyển mạch của khối tập trung thuê bao đó, chỉ khi có cuộc thoại là của hai thuê bao nằm trong hai khối tập trung thuê bao hoặc giữa một thuê bao của tổng đài này với một thuê bao của tổng đài khác thì nó được thực hiện thông qua trường chuyển mạch của khối tập trung thuê bao đó và khối chuyển mạch trung tâm. Phương thức này áp dụng cho tổng đài có dung lượng lớn. 3. Phân hệ điều khiển. Trong tổng đài, toàn bộ các chuyển mạch điều khiển các khối chức năng tập trung lại thành trung tâm điều khiển và được điều khiển bởi một CPU có khả năng xử lý tốc độ lớn, nó điều khiển toàn bộ mọi hoạt động của tổng đài hoặc có thể việc điều khiển được phân chia thành các Module theo chức năng: quản lý thuê bao, điều khiển chuyển mạch, báo hiệu và giao tiếp trung kế, ngoại vi xử lý các thông tin về cước phí và các dịch vụ mà thuê bao sử dụng. Mỗi Module được điều khiển bởi một CPU riêng và các CPU trao đổi thông tin với nhau dưới dạng bản tin. Trong khối điều khiển, đi kèm với các CPU phải có bộ nhớ lưu giữ các thông tin. Bộ nhớ có 3 loại tuỳ theo các chức năng: - Bộ nhớ chương trình: ghi lại các loại chương trình điều khiển tổng đài gồm chương trình hệ thống và ứng dụng. Các chương trình được phiên dịch và thực hiện nhờ bộ xử lý trung tâm. - Bộ nhớ số liệu: ghi lại các số liệu tạm thời trong quá trình xử lý các cuộc gọi điện thoại như các chữ số địa chỉ thuê bao, trạng thái bận hay rỗi của các đường dây thuê bao và đường trung kế. - Bộ nhớ phiên dịch: chứa các thông tin về hồ sơ thuê bao như loại thuê bao chủ gọi và bị gọi, mã tạo tuyến, thông tin tính cước... Các thông tin này đều là các bộ nhớ bán cố định. Thông tin trong bộ nhớ bán cố định không thay đổi trong quá trình xử lý cuộc gọi. Theo phương thức điều khiển ta có thể chia tổng đài SPC thành hai loại chính là tổng đài điều khiển tập trung và tổng đài điều khiển phân tán. * Tổng đài điều khiển tập trung: Tổng đài loại này có trung tâm điều khiển tổng đài thu thập thông tin gửi tới các khối chức năng và trên cơ sở phân tích các thông tin đó, nó điều khiển toàn bộ tổng đài. * Tổng đài điều khiển phân tán. Hoạt động của tổng đài được điều khiển bởi các khối điều khiển riêng. Chúng hoạt động song song đồng thời và trao đổi với nhau các thông tin dưới dạng các bản tin. Trong tổng đài SPC dung lượng lớn và độ tin cậy cao thì CPU của trung tâm điều khiển và các CPU điều khiển các khối quan trọng thường có CPU dự phòng mắc song song hoạt động ở chế độ Standby. Khi CPU hoạt động có sự cố thì lập tức CPU Standby sẽ tự động đảm nhận công việc CPU hỏng, vì vậy độ tin cậy của hệ thống rất cao. Khi khối lượng công việc điều khiển quá lớn, người ta sử dụng phương thức phân chia tải bằng cách mắc song song và phân chia công việc cho hai CPU cùng một lúc hoạt động xử lý một công việc, khi đó hệ thống sẽ hoạt động nhanh hơn nhiều. Tuy nhiên phầm mềm điều khiển sẽ phức tạp hơn. 4. Phân hệ vận hành và bảo dưỡng (Operator and Maintenance Sybsystem). OMS tạo ra các liên lạc trao đổi người - máy để cho phép việc truy cập các lệnh và truy xuất dữ liệu cần thiết cho các hoạt động bảo dưỡng và quản lý thường xuyên. Nó còn cung cấp khả năng giám sát hệ thống, cho phép kiểm tra đo thử các đường trung kế và đường thuê bao nhằm đảm bảo cho hệ thống hoạt động bình thường. OMS gồm nhiều loại thiết bị I/O khác nhau, cho phép nhân viên vận hành và bảo dưỡng thực hiện các hoạt động đo thử và nhận các thông tin chi tiết về tình trạng hệ thống cũng như cảnh báo. Tuỳ thuộc vào dung lượng lớn nhỏ của tổng đài mà hệ thống bảo dưỡng và khai thác có độ lớn thích ứng. Các thiết bị I/O nối đến OMP cho phép quản lý hệ thống được dễ dàng. Hệ thống cảnh báo sự cố phần mềm và phần cứng hiển thị các cảnh báo trên ALDISP. Nhờ các chương trình chuẩn đoán và phát hiện lỗi hệ thống có thể nhanh chóng cô lập các thiết bị gặp sự cố. Việc đo thử trung kế có thể được thực hiện một cách thủ công từ STC (System Test Console) bằng phương pháp bảo dưỡng từ xa. Tóm lại: Sự ra đời của các tổng đài kỹ thuật số (SPC) đã đánh dấu sự cải tiến mạnh mẽ hệ thống chuyển mạch và tác động tích cực lên đời sống cộng đồng góp phần đưa nghành Viễn Thông đạt được những thành tựu to lớn, nhờ đó mà chất lượng phục vụ tăng lên rõ rệt và mở ra nhiều dịch vụ mới. Các tổng đài điện tử hiện nay đều làm việc theo nguyên lý điều khiển theo chương trình ghi sẵn (SPC). Tất cả các chức năng xử lý gọi được thực hiện trên cơ sở các chương trình ghi sẵn và được lưu trữ trong các bộ nhớ của bộ xử lý trung tâm và ngoại vi. Thời kỳ tiền khởi của tổng đài điện tử SPC được thiết kế theo kiểu một bộ xử lý. Sau này người ta sản xuất các tổng đài điện tử theo kiểu Module và có nhiều cấp xử lý. Với cấu trúc như vậy, tổng đài có thể dễ dàng mở rộng dung lượng và nâng cao được độ an toàn của hệ thống và hiệu quả sử dụng của các bộ xử lý cũng cao hơn. Các bộ xử lý ngoại vi được trang bị các bộ xử lý thích hợp. PHẦN II HỆ THỐNG CHUYỂN MẠCH SỐ NEAX61S. Chương 1: MÔ TẢ KHÁI QUÁT VỀ HỆ THỐNG Hệ thống chuyển mạch số NEAX61S là hệ thống chuyển mạch số làm việc ở tốc độ cao có thể kết nối nhiều nhu cầu linh hoạt cho mạng viễn thông, kể cả sự nâng cao và phát triển nhanh của các dịch vụ, tính linh hoạt cao hơn cho sự tiến hoá trong lĩnh vực phương tiện truyền thông, tính tương thích cao với những luồng tốc độ cao và những băng tần dải rộng và nhiều những khả năng tiên tiến hơn và đơn giản hơn cho việc quản trị mạng. 1.1. Các ứng dụng của hệ thống. Hệ thống chuyển mạch được xác định trên kiểu khối kiến trúc bao gồm các Module phần cứng tiêu chuẩn và các giao diện chuẩn. Do đó, với bất cứ kích thước hệ thống như thế nào, từ dung lượng nhỏ tới dung lượng lớn đều có một dung lượng thích hợp thoả mãn các yêu cầu này một cách tinh tế, được cấu tạo đơn giản bởi kết hợp các Module. Khi nhu cầu tăng, có thể tăng dung lượng bộ nhớ một cách dễ dàng bằng cách thêm các Module chuẩn. Việc thiết kế dưới dạng Module cho phép hệ thống chuyển mạch cung cấp các dịch vụ khác cho khách hàng một cách thích hợp và có thể tăng dung lượng viễn thông. Hình 1.1 chỉ ra một ví dụ điển hình về việc lắp đặt của hệ thống chuyển mạch LTF LTF Control Processor Frame (CPF) Basic Frame (BF) Line and Trunk Frame (LTF) Hình 1.1: Ví dụ về lắp đặt phần cứng của hệ thống chuyển mạch Các giao diện chuẩn với các khả năng tiện lợi được sử dụng để kết nối các Module lẻ với nhau. Sử dụng các giao diện chuẩn cho phép thêm vào các Module một cách dễ dàng, vì vậy có thể tăng dung lượng của hệ thống và có thể phát triển, kết nối dễ dàng với các thiết bị ứng dụng phức tạp. Phần mềm cũng được cấu tạo dưới dạng các Module chuẩn. Vì vậy hệ thống chuyển mạch không chỉ có thể phục vụ mọi ứng dụng bao gồm chuyển mạch nội hạt, chuyển mạch đường dài, chuyển mạch quốc tế, trung tâm chuyển mạch dịch vụ di động và hệ thống điện thoại sách tay cá nhân mà cũng có thể nhanh chóng đưa ra các dịch vụ mới mới được phát triển. Hình 1.2 mô tả vị trí của các hệ thống ứng dụng khác nhau trong mạng viễn thông. Hình 1.3 chỉ ra một ví dụ về kết nối các thuê bao và mạng với các hệ thống chuyển mạch khi hệ thống được dùng như một chuyển mạch nội hạt và đường dài. Mạng chuyển mạch TS STP INTS OMC PHS MSC Máy sách tay Mạng báo hiệu kênh chung TLS ELU Thuê bao Analog Thuê bao ISDN Thuê bao ISDN Thuê bao Analog Thuê bao ISDN Thuê bao Analog Thuê bao ISDN Thuê bao Analog ELU RLU RLU Thuê bao ISDN Thuê bao Analog LS Máy sách tay Mobil Mobil Đến INTS quốc tế Hình 1.2 Vị trí của các hệ thống ứng dụng khác nhau trong mạng viễn thông. Hệ thống chuyển mạch RLU RLU ELU ELU Thuê bao ISDN Thuê bao Analog Thuê bao ISDN Thuê bao Analog Thuê bao Analog Thuê bao ISDN Thuê bao ISDN Thuê bao Analog Đường Analog Đến trung tâm ở xa ở xa Thuê bao tương tự/thuê bao số Đường tốc độ cơ bản Đường quang 8M Đường tốc độ cơ bản/ đường Analog đường tốc độ cơ bản Đến trung tâm ở xa và OMC (thông qua khoá văn phòng) Mạng báo hiệu số 7 Hình 1.3: Kết nối của các thuê bao và mạng tới hệ thống chuyển mạch. Các ký hiệu viết tắt trong sơ đồ: ELU (Extended Line Unit) : Đơn vị đường dây mở rộng. INTS (International Switching) : Chuyển mạch quốc tế. LS (Local Switch) : Chuyển mạch nội hạt. MSC (Moblie-service Switching Center) : Trung tâm chuyển mạch dịch vụ di động. OMC (Operation and Maintenance Center) : Trung tâm vận hành và bảo dưỡng. PHS (Personal Handy Phone System) : Hệ thống điện thoại cầm tay cá nhân. RLU (Remote Line Unit) : Đơn vị đường dây từ xa. STP (Signaling Transfer Point) : Điểm chuyển giao báo hiệu. TLS (Toll and Local Switch) : Chuyển mạch đường dài và nội hạt. TS (Toll Switch) : Chuyển mạch đường dài. 1.2 Dung lượng, đặc điểm và các dịch vụ của hệ thống 1.2.1 Dung lượng của hệ thống chuyển mạch NEAX61S Số lượng tối đa các đường dây thuê bao có thể cung cấp: Chuyển mạch nội hạt : 700.000 đường dây + 4.000 trung kế (tỉ số tập trung là 8:1 và tỉ số đường dây, trung kế và trung kế dịch vụ là 15:7:2) Chuyển mạch đường dài 130.000 trung kế (tỉ số trung kế và trung kế dịch vụ là 22:2) Lưu lượng tối đa là 67.000 Erlangs. 1.2.2 Các đặc điểm của hệ thống: Sử dụng các luồng tốc độ cao chuẩn để kết nối các thiết bị và các phần tử tốc độ cao để thông tin giữa các bộ xử lý và thiết bị. Kích thước và dung lượng của hệ thống có thể thay đổi và tăng rất lớn. Sử dụng một mạng không nghẽn và chuyển mạch thời gian dùng đệm kép. Hệ thống chuyển mạch thực hiện chuyển mạch đảm bảo tính toàn vẹn của chuỗi khe thời gian. Do đó, hệ thống không chỉ lý tưởng cho chuyển mạch thoại mà còn cho cả chuyển mạch số liệu đòi hỏi đúng trật tự trong dãy số liệu. Sử dụngbộ xử lý lệnh thu gọn. Cung cấp khả năng xử lý tiên tiến. Sử dụng cả giao diện đồ họa và ký tự cho giao tiếp người - máy. Cho phép vận hành và bảo dưỡng hệ thống dễ dàng. Có giao diện kết nối giữa thiết bị vận hành và bảo dưỡng trong hệ thống chuyển mạch với thiết bị của trung tâm vận hành và bảo dưỡng (OMC). 1.2.3 Hệ thống chuyển mạch có các giao diện với thiết bị thuê bao và các trung tâm ở xa, và cung cấp các dịch vụ chuyển mạch kênh tới các thuê bao. Hệ thống chuyển mạch chứa các kiểu đường dây sau: Giao tiếp thuê bao (tới các thiết bị thuê bao): Các đường dây Analog cho các thuê bao nói chung. Các đường dây Analog cho các tổng đài cơ quan. Các đường dây thuê bao số cho các thuê bao nói chung. Giao tiếp mạng (tới các hệ thống chuyển mạch): Các đường dây số tốc độ sơ cấp (2Mbps). Các trung kế Analog. Các đường quang (8Mbps). Chương 2 CẤU HÌNH CỦA HỆ THỐNG 2.1 Cấu hình phần cứng. Phần cứng của chuyển mạch bao gồm 4 phân hệ: Phân hệ ứng dụng Phân hệ chuyển mạch Phân hệ xử lý Phân hệ vận hành và bảo dưỡng. Hình 2.1 chỉ ra một cấu hình hệ thống cơ bản của hệ thống chuyển mạch dùng cho chuyển mạch nội hạt và chuyển mạch đường dài. Hệ thống bao gồm bốn phân hệ (phân hệ ứng dụng, phân hệ chuyển mạch, phân hệ xử lý, phân hệ vận hành và bảo dưỡng), giao diện luồng cao KHW cho phép truyền và nhận thoại và điều khiển các tín hiệu giữa phân hệ ứng dụng và phân hệ chuyển mạch, cơ cấu thông tin số liệu tốc độ cao (hệ thống thông tin kết nối các Hub) cho thông tin số liệu tốc độ cao giữa phân hệ chuyển mạch và phân hệ xử lý. Phân hệ ứng dụng là một nhóm thiết bị liên kết thiết bị thuê bao và các hệ thống chuyển mạch bên ngoài tới hệ thống chuyển mạch bằng rất nhiều kiểu đường dây. Phân hệ ứng dụng bao gồm các Module đường dây (LMs) chứa các đường dây thuê bao Analog và các đường dây thuê bao số tốc độ cơ bản, các Module trung kế (TMs) chứa các đường dây trung kế Analog và các đường dây dùng cho thiết bảo dưỡng, các Module giao tiếp truyền dẫn số (DTIM) chứa các đường dây tốc độ cơ bản (2 Mbps) và các đường dây số từ TMs, các Module giao tiếp truyền dẫn quang (OTIM) chứa các đường quang 8Mbps. Module điều khiển tín hiệu (SHM: Signal Handling Module) xử lý mức 1 và mức 2 của hệ thống báo hiệu kênh chung và trung kế dịch vụ để phát và thu các loại tones và các tín hiệu được sử dụng trong hệ thống báo hiệu kênh kết hợp cũng nằm trong phân hệ này. Giao diện KHW là một giao diện nối tiếp chuẩn cho phát và thu các tín hiệu thoại đã được ghép kênh giữa phân hệ ứng dụng và phân hệ chuyển mạch và điều khiển các tín hiệu từ phân hệ xử lý tới phân hệ ứng dụng. Bằng cách sử dụng giao diện KHW, ta có thể truyền một số lượng lớn các tín hiệu thoại và thông tin điều khiển mà không bị lỗi. Vì vậy, giao diện KHW được tiêu chuẩn hoá, thiết bị có thể thêm vào phân hệ ứng dụng mà không bị lỗi. Phân hệ chuyển mạch là một mạng phân chia theo thời gian (TDNW: Time Division Network) với cấu hình T-S-T bao gồm hai giai đoạn chuyển mạch thời gian (T) và một giai đoạn chuyển mạch thời gian (S), hoặc cấu hình T-T bao gồm hai giai đoạn chuyển mạch thời gian (T). TNDW có cấu hình ngang dọc kiểu không nghẽn (a cross type non-blocking configuration) và sử dụng các bộ đệm kép cho các chuyển mạch thời gian. Các điều khiển chuyển mạch của TNDW được thực hiện bởi các bộ xử lý cuộc gọi (CLPs) của phân hệ xử lý thông qua cơ cấu thông tin số liệu tốc độ cao giữa các thiết bị (hệ thống thông tin kết nối các trung tâm). Cơ cấu thông tin số liệu tốc độ cao giữa các thiết bị (hệ thống thông tin kết nối các trung tâm) bao gồm các tuyến thông tin số liệu tốc độ cao tập trung xung quanh trung tâm (HUB). Nó được sử dụng để thông tin số liệu giữa các bộ xử lý và cũng để phát và thu các tín hiệu điều khiển giữa phân hệ xử lý và phân hệ ứng dụng cũng như phân hệ xử lý và phân hệ chuyển mạch. Mỗi thiết bị xử dụng cơ cấu thông tin số liệu tốc độ cao giữa các thiết bị (hệ thống thông tin kết nối các trung tâm) tách rời các số liệu phát hoặc các tín hiệu điều khiển, chèn chúng vào trong các tế bào (mỗi tế bào có 53 byte) và gửi các tế bào này tới các thiết bị thu. Thiết bị thu mở các tế bào nhận được và tạo lại số liệu hoặc các tín hiệu điều khiển. Phân hệ xử lý bao gồm bốn kiểu bộ xử lý: Bộ xử lý vận hành và bảo dưỡng (OMP), bộ xử lý cuộc gọi (CLP), bộ xử lý báo hiệu kênh chung (CSP) và bộ xử lý quản lý tài nguyên (RMP). OPM thực hiện tất cả việc vận hành và bảo dưỡng hệ thống. CLP điều khiển và giám sát các cuộc gọi. CSP xử lý mức 3 của hệ thống báo hiệu số 7. RMP thực hiện quá trình điều khiển việc định tuyến trung kế, quá trình điều khiển việc định tuyến cho thuê bao... RLU RLU Bộ điều khiển giao diện đơn vị đường dây từ xa (RLUIC) Module trung kế (TM) OMC OT IM KHW KHW KHW KHW TDNW PMH PMH Phân hệ vận hành và bảo dưỡng Bộ điều khiển vùng (LOC) LTE PMH PMH PHW PHW TMHW PHW PHW PHW OT IM ELU ELU Thuê bao tương tự. Thuê bao số (1) Cơ cấu thông tin số liệu tốc độ cao giữa các thiết bị (hệ thống thông tin kết nối các trung tâm) HUB CSP CSP CLP OMP Điện thoại điều khiển Đầu cuối tổ hợp Điều khiển vào/ra DAT DK (2) (3) (1) Phân hệ xử lý Phân hệ vận hành và bảo dưỡng Phân hệ chuyển mạch Phân hệ ứng dụng Module đường dây (LM) Module giao diện truyền dẫn số (DTIM) Module giao diện đơn vị đường dây từ xa (RLUIM) Module giao diện truyền dẫn số (DTIM) (gồm DTI, TMI và SVT) Module điều khiển tín hiệu (SHM) Bộ điều khiển giao diện truyền dẫn số (RLUIC) Bộ điều khiển truyền dẫn đường dây số (DLTC) Hình 2.1 Cấu hình của hệ thống chuyển mạch số. (1): Đường tốc độ cơ bản 2M (2): Đường quang (8M) (3): Đường trung kế Analog Trong đó : CLP (Call Processor) : Bộ xử lý cuộc gọi. CSP (Common Channecl Signaling Processor) : Bộ xử lý báo hiệu kênh chung DAT (Digital Audio Tape) : Băng Audio số. DK (Disk) : Đĩa. DLTC (Digital Line Transmission Controller) : Bộ điều khiển truyền dẫn đường dây số. DTI (Digital Transmission Interface) : Giao diện truyền dẫn số. ELU (Extended Line Unit) : Đơn vị đường dây mở rộng. HUB (Hub) : Trung tâm. KHW (K Highway) : Luồng cao K. LTE (Line Test Equipment) : Thiết bị kiểm tra đường dây. OMC (Operation and Maintenance Center) : Trung tâm vận hành và bảo dưỡng. OMP (Operation and Maintenance Processor) : Bộ xử lý vận hành và bảo dưỡng. OTIM (Optical Transmission Interface Module) : Module giao tiếp truyền dẫn quang. PHW (P Highway) : Luồng cao P. RLU (Remote Line Unit) : Đơn vị đường dây từ xa. RMP (Resource Management Processor) : Bộ xử lý quản lý tài nguyên. SHM (Signal Handling Module) : Module điều khiển tín hiệu. SVT (Service Trunk) : Trung kế dịch vụ. TDNW (Time Division Network) : Mạng phân chia theo thời gian. TMHW (Trunk Module Highway) : Luồng cao Module trung kế. TMI (Trunk Module Interface) : Giao diện Module trung kế. Phân hệ vận hành và bảo dưỡng bao gồm thiết bị kiểm tra đường dây, thiết bị vào ra cho dữ liệu dự phòng và các đầu cuối cho vận hành, giám sát và bảo dưỡng hệ thống. Phân hệ này hoàn toàn chịu sự điều khiển của OPM. Đơn vị đường dây từ xa (RLU) và đơn vị đường dây mở rộnggidfhgioridfjgipoeaogiroigdo (ELU) được thiết kế để phục vụ các thuê bao ở xa Host một cách hiệu quả. RLU/ELU được kết nối với các Host thông qua các đường tốc độ cơ bản (2Mbps) hoặc các đường quang (8Mbps) và thông qua các đường dây này để phát và thu các tín hiệu thoại và các tín hiệu điều khiển cuộc gọi. Trong điều kiện bình thường, các cuộc gọi giữa các thuê bao trong RLU/ELU và các cuộc gọi trực tiếp từ RLU/ELU thông qua các Host được kiểm tra bởi các Host. Trong trường hợp tốc độ cơ bản giữa RLU/ELU và Host hỏng, các cuộc gọi trực tiếp từ RLU/ELU thông qua các Host và các cuộc gọi bên trong RLU/ELU bị đình chỉ. Nhưng RLU có thể xử lý các cuộc gọi khẩn cấp như tới các trung tâm chữa cháy, cảnh sát... bởi bản thân RLU có thể thay thế cho Host. 2.1.1 Phân hệ ứng dụng. Hình 2.2 chỉ ra một cấu hình của phân hệ ứng dụng. Phân hệ ứng dụng nhận tín hiệu được phát từ nhiều loại đường dây từ các thiết bị thuê bao và các hệ thống chuyển mạch bên ngoài tới hệ thống, chuyển đổi các tín hiệu này sang các tín hiệu luồng cao tiêu chuẩn (luồng cao K), và phát các tín hiệu KHW tới phân hệ chuyển mạch. Nó cũng chuyển các tín hiệu KHW phát từ ._. đường dây thuê bao số (DSLC). Chẩn đoán LM. 3.4 Giám sát hệ thống. Hệ thống chuyển mạch có các chức năng sau cho phép bảo dưỡng riêng biệt khi có lỗi xảy ra: Đưa ra một bản tin tự động về việc lỗi xảy ra và truyền thông tin lỗi về OMC qua đường dây dành riêng (Leased). Tạo tiếng chuông báo động cho việc bảo dưỡng riêng, nó phụ thuộc vào mức báo động. Hiển thị thông tin trên những thiết bị báo động bằng các lệnh vào từ đầu cuối tổ hợp hoặc kích chuột vào menu pull-down. 3.5 Xử lý lỗi. Hệ thống chuyển mạch phải cung cấp dịch vụ một cách liên tục và ổn định trong một thời gian dài. Mà hệ thống lại là một chiếc máy nên nó có thể xảy ra lỗi phần cứng hoặc lỗi chương trình. Với lý do này, việc thiết kế hoạt động phải chống được cả lỗi phần cứng và lỗi phần mềm. Các sự đo đạc chống lỗi phần cứng gồm bản sao thiết bị chính cung cấp dự phòng một thiết bị cho n thiết bị, thêm mạch đặc biệt chống lỗi. Để đối phó với lỗi phần mềm, hệ thống có chương trình xử lý lỗi và chương trình chẩn đoán chỉ ra được vùng lỗi hệ thống. 3.5.1 Xử lý lỗi phần cứng. Xử lý lỗi có thể chia làm ba bước sau: Chống lỗi. Chuyển mạch dung hệ thống dự phòng. Chẩn đoán lỗi. Chống lỗi: một hệ thống sẽ được tự động chống lỗi bằng các chức năng chống lỗi của hệ thống. Thông tin lỗi được hiển thị trên đầu cuối tổ hợp. Thêm nữa đèn khối báo động bằng hình ảnh (VALP) và chuông khối báo động bằng âm thanh (AALP) được hoạt động cho bảo dưỡng riêng. Chuyển mạch dùng hệ thống dự phòng: mỗi thiết bị của hệ thống chuyển mạch có bản sao như hình sau: PMH0 TDNW0 HUB0 CLP0 MM0 MM1 CLP1 HUB1 TDNW1 PMH1 Hình3.2: Cấu hình hệ thống có dự phòng Thiết bị lỗi sẽ được tự động cô lập dưới sự điều khiển của chương trình xử lý lỗi. Thiết bị cũng có thể bị cô lập dưới sự điều khiển của chương trình xử lý lỗi. Thiết bị cũng có thể bị cô lập từ hệ thống trực tuyến bằng cách vào một lệnh từ đầu cuối tổ hợp hoặc kích chuột vào menu pull-down. Những gì được xem xét ở đây bằng bộ xử lý bản tin giao thức (PMH) là nhóm chung của tất cả DTIC, LOC và RLUIC. Bình thường, một lỗi phần cứng (không kể lỗi thiết bị không dự phòng) không ảnh hưởng đến các cuộc gọi. Khi phần cứng lỗi được chống lỗi, hệ thống định lại cấu hình, và chương trình chẩn đoán tự động chỉ ra lỗi thiết bị lỗi. Thiết bị lỗi này ngay lập tức bị cô lập dưới sự điều khiển của chương trình. Hành động chuyển mạch được tự động khởi động lại ngay khi có lỗi xảy ra. Chương trình chẩn đoán có thể được thiết lập bằng tay bởi vào lệnh từ đầu cuối tổ hợp hoặc kích chuột vào menu pull-down. Lỗi tạm thời có thể cho phép lặp lại đến một con số nào đó (tối đa là 32 lần). (3) Chẩn đoán lỗi. Để xét lỗi ở đâu, chương trình chẩn đoán lỗi thực hiện chẩn đoán từng thiết bị riêng. Một bản tin lỗi chỉ ra thiết bị nào lỗi. Chương trình chẩn đoán được thực hiện bằng lệnh vào từ đầu cuối tổ hợp để yêu cầu bản tin lỗi. Bảo dưỡng riêng biệt phải thay thế thiết bị lỗi. Để chương trình chẩn đoán thực hiện bởi OMP, hệ thống chuyển mạch cung cấp một chương trình chẩn đoán thực hiện trong đơn vị này của card. Chương trình được khởi động khi làm việc thay card vào Module và được dùng để xác định kết quả chẩn đoán trong đơn vị này của card được chỉ ra bằng đèn chỉ thị ở mặt trước của card. 3.5.2 Xử lý lỗi phần mềm. Khi lỗi phần mềm xảy ra, hệ thống chuyển mạch tự động thực hiện xử lý khởi động lại. Một lỗi phần mềm xảy ra tình trạng không thể xử lý một cách logic mà bị chồng lên nhau. Loại lỗi này có thể làm hỏng dữ liệu hoặc chương trình. Để giải quyết vấn đề này, một vùng bộ nhớ cụ thể được xoá sạch và khởi động lại xử lý cuộc gọi. Vùng nhớ đó trước tiên là vùng cài đặt cuộc gọi bị ảnh hưởng nhiều lỗi phần mềm. Trong trường hợp lỗi phần mềm lan ra vùng rộng hơn, tất cả chương trình được lấy lại từ file dự trữ. Để chuyên gia phần mềm sau này có thể phân tích lỗi đó, hệ thống để đầu cuối tổ hợp hiển thị thông tin trên phần mềm lỗi. Khi hệ thống ổn định, rất hiếm khi lỗi phần mềm xảy ra. Ít khi các cuộc gọi và những hoạt động quản lý được kết hợp với nhau, bản thân sự quản lý dịch vụ có thể gặp cản trở. Phục hồi từ lỗi phần mềm có thể làm bởi các thủ tục xác định trước mà không cần các bước khẩn cấp. Một hệ thống khởi động lại vì lỗi phần mềm có thể làm ngắt các dịch vụ. Để giảm nhỏ nhất việc ngắt đó, hệ thống chuyển mạch thực hiện từ pha 0 đến pha 2.5 tuỳ theo mức lỗi. Ta có bảng tự khởi động lại như sau: Kiểu khởi động lại Thực thể đơn hoặc tất cả Tổng kết chức năng Pha 0 Đơn Khi lỗi phần cứng xảy ra trong thiết bị dự phòng sẽ thay thiết bị đang hoạt động. Không mất cuộc gọi. Pha 1.0 Chỉ bộ xử lý Giữ cuộc gọi Chỉ bộ xử lý logic nơi xảy ra lỗi khởi động lại độc lập. Tất cả các cuộc gọi được điều khiển bởi bộ xử lý ngoại trừ các cuộc gọi đang được phóng thích. Pha 2.0 Tất cả các bộ xử lý Việc xử lý khởi động lại là khởi tạo lại các bộ xử lý cùng một lúc. Tất cả các cuộc gọi được phóng thích. Pha 2.5 Tất cả các bộ xử lý Hệ thống và các file dữ liệu văn phòng được tải lấy lại từ đĩa và bộ nhớ dự trữ khác trước khi cùng một lúc khởi tạo tất cả các bộ xử lý. Tất cả các cuộc gọi được phóng thích. Hệ thống chuyển mạch cho phép khởi động lại bằng tay, khởi động cưỡng bức này được thực hiện khi người bảo dưỡng quyết định nó là cần thiết. PHẦN III. THIẾT KẾ MẠCH GIAO TIẾP THUÊ BAO. I. Phân tích chức năng và thiết kế sơ bộ một card thuê bao. Chức năng của card thuê bao (mạch đường dây Analog: ALC) là phục vụ cho việc kết nối giữa một thuê bao tương tự và một tổng đài số. Mạch này cung cấp khả năng thoại giữa các thuê bao trong cùng một tổng đài và với thuê bao của tổng đài khác. Trong tổng đài NEAX61S card thuê bao nằm trong Module đường dây (LM). Card thuê bao chịu sự điều khiển của LMC đáp ứng một tín hiệu điều khiển từ bộ điều khiển nội hạt (LOC). LOC điều khiển các ALC, được đặt trong LM tuân theo các lệnh từ bộ xử lý cuộc gọi (CLP). Kiểu của hệ thống báo hiệu đường dây thuê bao, trở kháng đầu vào, kiểu của mạng cân bằng và kiểu của luật mã hoá PCM của ALP đều chịu sự điều khiển của phân hệ xử lý. Một mạch thuê bao phải có những chức năng đặc biệt về chất lượng cũng như độ an toàn, đảm bảo đủ công suất để truyền tải tín hiệu đi xa. Nó bao gồm 7 chức năng chính được ghi bởi các chữ viết tắt là: “BORSCHT”: Battery feed : Cung cấp nguồn một chiều cho các thuê bao. Overvoltage protection: Chống quá áp. Ringing relay : cấp nguồn chuông. Supervision : Giám sát hoạt động của thuê bao. Codec : Mã hoá và giải mã. Hybrid : Mạch lai ghép. Test relay : Kiểm tra trạng thái của đường dây thuê bao. 1. Cung cấp nguồn một chiều cho thuê bao. Các thuê bao cần được cung cấp nguồn để hoạt động, nguồn này được cung cấp từ bộ nguồn trung tâm của tổng đài. Việc cung cấp nguồn được thông qua đôi dây thuê bao. Nguồn điện một chiều cung cấp có hiệu điện thế -48V và cường độ dòng điện 25mA. Người ta sử dụng điện áp âm ở đây là để tránh hiện tượng ăn mòn đôi dây thuê bao gây ra bởi hiện tượng ion hoá khi lớp vỏ cách điện bị lão hoá và rò điện ra ngoài. Khi các thuê bao ở gần hoặc ở xa tổng đài thì độ dài đường dây thêu bao khác nhau sẽ gây nên tổng trở của điện trở đường dây và điện trở thuê bao sẽ thay đổi khá nhiều. Như đã nói trên, nguồn cung cấp cho thuê bao là thông qua đôi dây thuê bao nên do hiện tượng biến đổi điện trở nói trên và hiện tượng khi có nhiều hay ít thuê bao hoạt động cùng lúc sẽ gây ra việc dòng điện đến các thuê bao là không ổn định. Vì vậy ở tổng đài cung cấp nguồn cho mỗi thuê bao thì nguồn đó phải ổn định để thuê bao hoạt động một cách tin cậy. Như vậy ta phải thiết kế khối cấp nguồn trong đó có bộ phận ổn định dòng điện. 2. Chống quá áp. Để tránh sự nguy hiểm do liên quan ở bên ngoài vào vì có các đường dây nối ra bên ngoài, tổng đài điện thoại cũng như các thiết bị khác trong hệ thống phải được bảo vệ tránh hỏng hóc do điện áp cao từ bên ngoài gây ra. Sự nguy hiểm do điện áp cao từ bên ngoài gây ra có hai nguyên nhân chính sau: Do sét đánh vào các đường dây thuê bao hay các đường trung kế. Do sự cố dây điện của mạng điện dân dụng chập vào đường dây điện thoại. Để tránh những quá áp do những hiện tượng trên gây ra, các biện pháp đó là dùng cầu chì, hạt nổ, chống sét hoặc ống khí kém... việc dùng cầu chì hay hạt nổ hoạt động làm đứt chỗ nối giữa mạch điện và dây nối với bên ngoài cách li không cho dòng điện đó ảnh hưởng đến mạch điện. Ống phóng khí kém... được dùng chủ yếu để chống sét, ở chế độ bình thường tiếp điểm giữa đường dây và đất là hở, khi có xung điện áp cao thì tiếp điểm giữa đường dây và đất hở, khi có xung điện áp cao thì tiếp điểm này đóng lại để phóng điện nối tắt đường dây đó xuống đất. Lúc đó xung điện áp cao không ảnh hưởng đến mạch điện. Tuy nhiên, với những xung điện không đủ lớn để các thiết bị chống quá áp trên hoạt động nhưng lại đủ lớn để gây hỏng hóc cho mạch điện thì trong mạch điện phải có một mạch bảo vệ thứ cấp. Mạch bảo vệ thứ cấp giữ cho điện áp an toàn. Như vậy mạch bảo vệ thứ cấp này là mạch hạn biên. Ta có thể dùng hai cặp diot mắc ngược nhau để thực hiện mạch này. 3. Rung chuông. Khi tổng đài có thuê bao bị gọi, nó phải cung cấp một nguồn điện để rung chuông tại thuê bao bị gọi để báo cho thuê bao bị gọi đó biết. Nguồn điện này có hiệu điện thế là 75V, tần số 20Hz (khi dùng chuông điện thì tần số 20Hz cho tiếng kêu rất vừa tai). Những thuê bao không dùng chuông điện mà dùng chuông âm tần thì nó cũng nhận nguồn chuông trên để kích thích mạch dao động hoạt động tạo tiếng kêu như ý muốn. Khi cấp nguồn chuông, dòng điện chỉ cho phép chảy vào thuê bao mà không được quay ngược lại tổng đài nên khi cấp nguồn chuông phải dùng khoá để điện trở tổng đài = ¥, điện trở thuê bao = 0. Khi thuê thuê bao nhấc máy, tổng đài phải ngừng không cấp nguồn chuông cho thuê bao đó nữa. Vậy ở card thuê bao phải nhận biết tín hiệu nhấc/đặt máy, việc giám sát này do phần giám sát trong card thuê bao đảm nhận. Tín hiệu nhấc máy được đưa đến LOC và LOC truyền tín hiệu ngắt chuông qua LMC tới phần cấp nguồn chuông để mạch này ngắt không cấp nguồn chuông cho thuê bao nữa. Khi tổng đài có nhiều thuê bao bị gọi cùng một lúc, nó phải cấp nguồn chuông cùng một lúc cho nhiều thuê bao thì rất khó khăn. Vì tổng đài phải dùng một biến áp lớn để đảm nhận việc này chung cho tất cả các thuê bao. Khi thuê bao cần cấp nguồn chuông, tín hiệu từ LMC đưa đến card. Card thuê bao dùng tín hiệu đó để đóng rơle nối thuê bao với ring bus là bus nối với nguồn chuông là biến áp nói trên của tổng đài. 4. Giám sát hoạt động của thuê bao. Tổng đài phải giám sát các thuê bao một cách chặt chẽ, liên tục để nhận biết các trạng thái của thuê bao và đưa ta những đáp ứng cụ thể. Trước hết là giám sát việc nhấc đặt máy. Cụ thể của việc giám sát này là xét sự thay đổi về điện trở mạch vòng thuê bao. Hay nói cách khác, ta giám sát thông qua dòng điện một chiều có chảy qua thuê bao hay không. Khi thuê bao nhấc máy là mạch điện một chiều được đóng mạch. Việc dòng điện một chiều có chảy hay không sẽ làm thay đổi mức logic (0,1) của một cổng logic trong khối này. Từ đó trung tâm điều khiển sẽ nhận biết và lập cờ trạng thái cho thuê bao tức tổng đài có thể giám sát được hoạt động của thuê bao. Việc giám sát nhấc đặt máy của thuê bao có liên quan đến các khối khác trong card thuê bao như nếu thuê bao nhấc máy và đang nói chuyện thì mới cấp nguồn cho bộ lai ghép, bộ mã hoá và giải mã, ngắt nguồn khối rung chuông... Sau đây ta có bảng tóm tắt toàn bộ quá các trạng thái tương ứng với hoạt động giám sát này: Thuê bao Hoạt động của thuê bao Thay đổi mạch vòng thuê bao Các trạng thái Thuê bao chủ cuộc gọi Nhấc máy Bắt đầu đóng kín mạch vòng thuê bao Thuê bao bắt đầu gọi Quay số Xuất hiện một loạt các xung ngắn trên đường dây thuê bao do việc đóng ngắt liên tục của vòng thuê bao. Thuê bao chủ gọi đang quay số. Đặt máy Ngắt hở mạch vòng thuê bao Thuê bao chủ gọi kết thúc cuộc gọi, trở về trạng thái rỗi. Thuê bao bị gọi Chưa nhấc máy Mạch vòng thuê bao đang hở. Thuê bao bị gọi đang rỗi, sẵn sàng nhận cuộc gọi. Đang kết nối với cuộc gọi khác. Mạch vòng thuê bao đang đóng. Thuê bao bị gọi đang bận Bắt đầu nhấc máy. Bắt đầu đóng kín mạch vòng thuê bao sau khi ngắt nguồn chuông. Thuê bao bị gọi bắt đầu trả lời. Đặt máy. Ngắt hở mạch vòng thuê bao. Thuê bao bị gọi kết thúc cuộc gọi, trở về trạng thái rỗi. Ngoài việc giám sát nhấc đặt máy của thuê bao, ta còn phải giám sát việc quay số của thuê bao chủ gọi. Có hai kiểu quay số là kiểu xung (Pulse) và kiểu đa tần (Tone). Quay số kiểu Pulse. Thực chất của việc này là đóng ngắt vòng thuê bao một cách liên tục. Chuỗi xung từ thuê bao đến tổng đài có dạng: 3 2 Xung bắt đầu đếm Xung có nhịp là 10xung/giây, độ lâu mỗi xung là 66ms với thời gian nghỉ là 33ms. Số 1 ứng với 1 xung, số 2 ứng với 2 xung,..., số 0 ứng với 10 xung. Khoảng thời gian quay hai số liên tiếp phải lớn hơn 600ms để tổng đài phân biệt được hai số đó tránh nhầm lẫn. Chuỗi xung này được đưa tới tổng đài qua khối giám sát, tới trung tâm điều khiển tổng đài để đếm số xung dương giữa hai xung bắt đầu đếm, từ đó nhận biết số thuê bao bị gọi. Ví dụ như hình trên là số 23. Quay số kiểu Tone. Người ta quy định mỗi hàng trên bàn phím của máy điện thoại là một tần số riêng, mỗi cột cũng có một tần số. Vậy mỗi số ứng với hai tần số tương ứng với hàng và cột của số đó. Dưới đây là một ví dụ: 1290Hz 1336Hz 1477Hz 1633Hz 697Hz 1 2 3 A 770Hz 4 5 6 B 852Hz 7 8 9 C 941Hz * 0 # D Các cặp tần số này được đưa tới khối mã hoá PCM của card thuê bao, sau khi mã hoá tín hiệu nó được đưa tới khối thu đa tần để biến đổi các cặp tần số thành các số tương ứng rồi gửi tới trung tâm điều khiển. 5. Mã hoá - giải mã. Trong điện thoại, phương thức mã hoá PCM là tối ưu nhất. Trong chương 1 của phần 1, vấn đề mã hoá PCM này đã được đề cập rất rõ. Ở đây trong thiết kế, việc mã hoá - giải mã được thực hiện bằng một con mã hoá - giải mã. Việc dùng IC để làm nhiệm vụ trên có thể được mô tả băng hình vẽ sau: CODEC PCM out PCM in A.in A.out HSO PD Mỗi thuê bao có một IC, chỉ khi nào thuê bao hoạt động thì điện mới được cấp cho IC qua chân PD. Ta có tín hiệu cần đưa vào chân PD ngược với tín hiệu nhấc dập máy (HOS). 6. Bộ lai ghép. Ta thấy các thuê bao trong mạng công cộng ngày nay chủ yếu là thuê bao tương tự. Đường truyền giữa thuê bao và tổng đài là đôi dây thuê bao với phương thức truyền song cổng. Nếu cả hai bên cùng nói một lúc thì ảnh hưởng của tín hiệu hai bên đi và về thì cả hai người sẽ chẳng nghe thấy gì. Vì vậy chức năng chính của bộ lai ghép này là tách riêng biệt tín hiệu đi và tín hiệu về tức là thực hiện chuyển đổi 2/4 dây theo hướng từ thuê bao tới tổng đài và chuyển đổi 4/2 dây theo hướng ngược lại. Việc tách tín hiệu còn có một tác dụng khác nữa là giải quyết vấn đề về khuếch đại. Khi mạng điện thoại hai dây truyền đi xa nó sẽ bị méo dạng suy hao quá nhiều. Nhưng nếu không có bộ lai ghép thì khi ta muốn khuyếch đại thì cùng một lúc phải khuếch đại cả tín hiệu đi và tín hiệu về nhưng để chế tạo bộ khuếch đại hai chiều là điều không thể. Ta có hình vẽ mô phỏng quá trình tách/ghép tín hiệu như sau: Hybrid 2 dây 2 dây 2 dây CODEC A in A out Nhưng khi thực hiện tách tín hiệu bằng mạch lai ghép sẽ xảy ra hiện tượng tiếng vọng (echo). Để không xảy ra hiện tượng tiếng vọng, mạch phải có chức năng cân bằng. Khi mạch không cân bằng sẽ có một lượng phản hồi từ A.out về A.in là phản hồi dương gây tự kích tạo ra tiếng vọng. Để mạch có thêm chức năng cân bằng ta dùng hai IC mắc theo kiểu cầu cân bằng để thực hiện lai ghép này. 7. Kiểm tra. Các đường dây thuê bao thường hỏng hóc do ngập nước, chập mạch, đứt,... để tự động kiểm tra và phát hiện lỗi này tổng đài thường xuyên kiểm tra các thuê bao của mình. Một thiết bị kiểm tra (TSTADP) được nối với đôi dây thuê bao để kiểm tra và đo thử tình trạng thuê bao. Việc kiểm tra đường dây thuê bao được thực hiện bởi phần mềm điều khiển trong tổng đài. Vì vậy trong card thuê bao phải có chức năng để tổng đài dễ dàng thực hiện việc kiểm tra này. Trong card này ta đặt một rơle để chuyển cho thuê bao nối với bus kiểm tra hay nối để thuê bao hoạt động bình thường. 8. Sơ đồ đồng bộ một card thuê bao. Qua những phân tích trên, ta có một sơ đồ sơ bộ card thuê bao Analog như sau: Kiểm tra Rung chuông Chống quá áp Cấp nguồn (ổn dòng) Lai ghép Mã hoá Giải mã S Giám sát LC T R O B H C Bus kiểm tra Bus chuông Bus nguồn Ia Ir Thuê bao II. Thiết kế chi tiết card thuê bao. Như phân tích ở trên, một card thuê bao có 7 chức năng. Từ đó để thiết kế card thuê bao ta chia card này làm 7 khối, mỗi khối đảm nhận một chức năng. Ta đi thiết kế từng khối một, sau đó theo sơ đồ thiết kế sơ bộ trên để ghép thành một card thuê bao. 1. Cấp nguồn. Theo như phần thiết kế sơ bộ đã nói, nguồn một chiều -48V lấy từ bộ nguồn tổng đài qua mạch ổn dòng của card thuê bao này cung cấp điện một chiều cho thuê bao hoạt động. Ta có mạch điện như hình 2.1. Vì khối này có nhiệm vụ cung cấp nguồn có dòng ổn định cho thuê bao nên T11 và T12 được mắc theo kiểu ổn dòng. Cơ chế ổn dòng được giải thích như sau: R14 và R15 là các điện trở hồi tiếp. Nếu vì lý do nào đấy dòng điện trong mạch vòng thuê bao tăng dẫn đến sụt áp trên hai điện trở này cũng tăng theo, do đó hai đèn T11 và T12 bị khoá bớt lại, dòng điện trong mạch vòng thuê bao giảm xuống. Nguồn cung cấp cho thuê bao thông qua hai biến áp (hai cuộn dây L11 và L12) là để khử nhiễu đồng pha xuất hiện trên đôi dây thuê bao do đôi dây thuê bao ở gần nhau mà lại không có bọc kim. Tụ C1 ngăn dòng một chiều đi qua giúp cho điện áp cấp cho thuê bao đi qua hai cuộn dây; cụ thể là nguồn điện đi qua T12, qua L12 đến thuê bao rồi qua L11, qua T11 trở về -48V. Khi thuê bao đặt máy, tức là mạch vòng thuê bao không khép kín thì thuê bao không được cấp nguồn. Khi thuê bao nhấc máy, mạch vòng thuê bao được khép kín và nguồn ổn dòng được cung cấp cho thuê bao. Nhờ biến áp mà ta đã cách ly được hoàn toàn thành phần một chiều giữa đường dây thuê bao và phần khuyếch đại trong Hybrid. Khi thuê bao đang trong đàm thoại, tụ C1 chỉ cho dòng âm tần đi qua sẽ khép kín mạch thoại. Dòng âm tần này sẽ được phản ánh lên cuộn thứ cấp L13 để đưa đến Hybrid. Mặt khác, tín hiệu thoại từ Hybrid đến cuộn L13 và phản ánh lên hai cuộn L11 và L12 để đến thuê bao. Hình2.1 Mạch điện khối nguồn Như vậy thông qua đôi dây thuê bao ta vừa có thể cấp nguồn cho thuê bao vừa có thể thực hiện cuộc gọi. Khi thuê bao được cấp nguồn, dòng điện chạy qua diod quang D1, diod này sẽ sáng để báo cho khối giám sát biết thuê bao đang nhấc máy. 2. Khối chống quá áp. Như phần thiết kế sơ bộ đã nói, khối này có nhiệm vụ chống quá áp thứ cấp. Nhiệm vụ của nó là không để điện áp trên đôi dây thuê bao lớn hơn giá trị an toàn. Ta dùng mạch ghim mức điện áp như sau để thực hiện chức năng này: B O R Phương thức hoạt động của mạch như sau: Ta có sơ đồ tương đương của mạch điện như sau: Ur A Uv B Mạch này có tác dụng: Khi Uv > Uhc thì Ur = Uhc. Khi Uv < Uhc thì Ur = Uv. Xét khi Uv > Uhc (48V) Nếu UA > UB (UB = 0V) thì D21 và D24 không cho dòng điện đi qua. D23 và D22 thông nên Ur = Uhc. Nếu UA < UB (UA = 0V) thì D22 và D23 không cho dòng điện đi qua. D21 và D24 thông nên Ur = Uhc. Xét khi Uv < Uhc (48V) Nếu UA > UB (UB = 0V) mà Uv < Uhc nên D21, D22, D23 và D24 đều đóng ® Ur = Uv. Nếu UA < UB (UA=0V) mà Uv < Uhc nên D21, D22, D23 và D24 đều đóng ® Ur = Uv. * Như vậy dùng hai bộ ghim mức điện áp ta lắp thành khối chống quá áp. 3. Rung chuông. Khi tổng đài có thuê bao bị gọi nó xác định thuê bao đó. Nếu lúc đó thuê bao đó có HSO = 1 tức là thuê bao đó đang rỗi thì bộ điều khiển mạch đường dây (LMC) cấp một tín hiệu báo cho card thuê bao đó đang rỗi thì bộ điều khiển mạch đường dây thuê bao bị gọi đó biết để đóng rơle nối thuê bao bị gọi với nguồn chuông. Khi nào thuê bao nhấc máy, phần giám sát sẽ phát hiện và gửi tín hiệu HSO = 0 tới LOC và LOC phát tín hiệu ngắt chuông tới thuê bao thông qua LMC và phần rung chuông của card thuê bao sau đó phải ngắt chuông. Như vậy ở card thuê bao ta thiết kế mạch điều khiển rơle bằng cách nhận tín hiệu từ LMC để điều khiển đóng ngắt rơle. Tín hiệu đóng ngắt nguồn chuông từ LMC đưa đến card thuê bao (tín hiệu RE) là tín hiệu logic sẽ tác động đến mạch rung chuông để điều khiển rơle. Vậy có thể dùng trigơ D để lật trạng thái giữa đóng ngắt của rơle. Tín hiệu sau khi qua trigơ D được khuyếch đại như một bóng bán dẫn. Mạch điện cụ thể như sau: Ir (RE) Trigơ D đóng vai trò là một con chốt. Sự hoạt động của mạch điện điều khiển rơle như sau: Khi thuê bao đang rỗi, chưa cần cấp chuông thì RE=0 ® Q=0 ® T3 đóng nên không có dòng điện chạy qua rơle ® rơle ngắt. Khi tổng đài xác định được thuê bao cần được đổ chuông, tín hiệu RE=1 đưa đến chân D, do D lật từ 0 lên 1 nên Q cũng sẽ bị lật từ 0 thành 1 truyền tới chân B của T3 ® T3 mở thống ® có dòng điện từ Vcc qua rơle, qua lớp tiếp giáp EC của T3 và về đất. Do có dòng điện chạy qua rơle nên nó làm rơle đóng lại. Thuê bao được nối với nguồn chuông. Khi thuê bao nhấc máy, tín hiệu HSO=0 được truyền tới LOC, LOC đưa ra một tín hiệu yêu cầu ngắt chuông cho LMC, LMC điều khiển card này bằng tín hiệu RE=0. Vậy tại chân D của trigơ D, tín hiệu chuyển mức từ 1 về mức 0 nên Q lật trạng thái từ 1 về 0 đưa đến chân B của T3 làm T3 đóng lại ® dòng điện không chạy qua rơle nữa làm rơle ngắt. Diod D31 có nhiệm vụ bảo vệ T3 vì theo định luật Junlenxơ thì khi T3 chuyển trạng thái thông sang trạng thái tắt sẽ sinh ra dòng điện cảm ứng làm cho dòng điện qua T3 tăng lên khoảng 2 lần. Vì vậy ta lắp D31 để tránh cho T3 không bị hỏng hóc khi T3 thông - tắt. Mặt khác tổng đài cấp nguồn chuông cho thuê bao là nguồn chuông không liên tục, nhịp (2s bật, 4s tắt) được cung cấp cho thuê bao được tạo ra trong bộ kết nối đường dây thuê bao SLTU. Nếu thuê bao đó nhấc máy đúng vào lúc xuất hiện 2s đó thì do phản ứng chậm của trung tâm điều khiển tổng đài vì phải xử lý tín hiệu nhấc máy theo nhiều bước nên trong thời gian này nguồn chuông có thể làm hỏng thiết bị thuê bao. Vì vậy ta phải cắt nguồn chuông ngay sau khi thuê bao đó nhấc máy. Để giải quyết vấn đề này ta sử dụng mạch dập nguồn chuông gồm có diod D32, C3 và điện trở R32. Hoạt động của mạch đó như sau: Khi thuê bao đó chưa nhấc máy, điện áp xuống sẽ đặt hầu hết lên chuông của thuê bao, phần đặt lên R32 nhỏ nên sau khi chỉnh lưu lấy nữa chu kỳ âm bởi diod D32 và lọc bởi tụ C3 thì điện áp âm đưa tới cực B của T3 nhỏ không đủ làm khoá T3 lại và nguồn chuông vẫn tiếp tục được cung cấp cho thuê bao, nhưng khi thuê bao nhấc máy thì điện áp chuông sẽ đặt hầu hết lên R32 nên điện áp âm sau khi chỉnh lưu đủ lớn sẽ khoá T3 lại và ngay lúc đó nguồn chuông sẽ bị cắt ra khỏi thuê bao. 4. Giám sát. Trước hết ta thiết kế mạch giám sát việc nhấc đặt máy. Việc giám sát nhấc đặt máy là để tạo ra tín hiệu HSO (HSO=0 khi thuê bao nhấc máy, HSO=1 khi thuê bao đặt máy) để báo cho CPU cũng như để cung cấp các tín hiệu cho phần khác trong card thuê bao. Phần thiết kế mạch cấp nguồn ta đã có diod quang D1 sáng khi nào thuê bao nhấc máy. Như vậy vấn đề ở đây là ta chuyển tín hiệu quang này thành tín hiệu điện là tín hiệu HSO. Ta không giám sát ngay bằng mạch điện mà phải giám sát gián tiếp thông qua tín hiệu quang vì lý do sau: Nếu giám sát trực tiếp bằng mạch điện ta có mạch như sau: Rb Ra Giám sát (TTL) +48V Vậy nếu có cấp nguồn cho thuê bao tức là thuê bao nhấc máy thì sẽ có dòng điện giám sát. Nhưng nếu Rb đứt hay đất bị đứt thì dòng điện giám sát có hiệu điện thế là 48V sẽ làm hỏng các thiết bị giám sát là các linh kiện TTL có mức 1 chỉ có 5V. Vậy ta phải dùng tín hiệu quang để giám sát gián tiếp vì nó cách ly phần giám sát với phần cấp nguồn. HSO 0V5 0V5 B S +5V Ta có mạch điện phần giám sát như sau: Ta thấy ở mạch trên, phần giám sát được cách ly với phần cấp nguồn. Điện áp cao nhất phần giám sát nhận được là 5V nên không thể làm hỏng các linh kiện trong phần giám sát. Sự hoạt động của mạch này được giải thích như sau: Tranzitor T4 là tranzitor mà khi không có ánh sáng của D1 chiếu vào thì T4 đóng, khi có ánh sáng của D1 chiếu vào thì T4 mở thông ở trạng thái bão hoà. Trước khi thuê bao nhấc máy tức là thuê bao đang trong tình trạng đặt máy thì diod D1 không sáng ® đèn T4 đóng ® HSO=1. Khi thuê bao ở tình trạng nhấc máy ® diod D1 sáng ® T4 mở thông ® Q (HSO) bị lật từ trạng thái “1” về trạng thái “0”. Vậy khi thuê bao nhấc máy thì HSO=0. Khi thuê bao đặt máy ® diod D1 tắt ® T4 đóng ® Q (HSO) lật từ trạng thái “0” về trạng thái “1”. Vậy ta đã giám sát được việc nhấc máy của thuê bao. Như phần thiết kế sơ bộ đã nêu, ta cần phải giám sát việc quay số của thuê bao là thuê bao chủ gọi mà card thuê bao này quản lý. Nếu quay số kiểu Tone thì xung quay số được đưa thẳng đến phần giải mã PCM để đưa tới khối thu đa tần. Còn nếu là quay số kiểu Pulse với bản chất là đóng ngắt mạch vòng thuê bao. Từ đó dẫn đến việc diod D1 nhấp nháy và T4 đóng mở liên tục và Q cũng liên tục lật trạng thái sẽ tạo ra các xung quay số. Xung này được đưa đến thanh ghi xung ấn phím PBOR để nhận biết số thuê bao bị gọi và thực hiện kết nối. 5. Mã hoá/giải mã. Để thực hiện chức năng này ta sử dụng IC loại HD44237. IC này là IC chuyên dụng dùng để chuyển đổi A/D và D/A theo mã PCM. IC có các chân chính như sau: Chân 14 là chân CS (Chip Select) hay còn gọi là chân PD (Power Drive). Khi muốn IC hoạt động thì đưa điện mức 1 còn khi không muốn IC hoạt động thì đưa tín hiệu mức 0 vào chân này. Vậy khi nào thuê bao đang nhấc máy thì mới cần mã hoá/giải mã, việc giám sát thuê bao xem bao giờ cần mã hoá/giải mã là do phần giám sát thực hiện. Khi nào IC cần hoạt động thì từ tín hiệu ta lấy tín hiệu từ phần giám sát ở mức 1 để đưa đến chân này. Như phần thiết kế sơ bộ đã nói, tín hiệu này là tín hiệu đảo của tín hiệu HSO mà phần giám sát đã có. IC còn có một số chân chính khác như: Chân 7 là chân +Vcc Chân 16 là chân -Vcc Chân 13 là chân nối đất Chân 6 là chân lựa chọn kiểu luật mã hoá là luật A hay luật m tuỳ theo mức Logic đưa vào chân này là 0 hay 1. Chân 9 và chân 10 là chân lấy xung nhịp thu, phát do bộ định thời ở ngoài đưa vào. Đó là các luồng 2M tương ứng với dòng số thoại cũng 2M. Bộ định thời phát tạo ra luồng 2M sẽ tương ứng bộ mã hoá sẽ tạo ra các khe, luồng PCM ra là 2M. Xung đồng bộ thu phát được đưa đến các chân tương ứng là chân 11 và chân 12 (TxS và RxS) để điều khiển phát tín hiệu lên kênh nào đó (TSi nào đó) và thu tín hiệu từ kênh nào đó (TSj nào đó). Do có TxS nên ta chỉ phát lên một kênh thoại nào đó (TSi) và nhờ có RxS mà ta chỉ thu một kênh j nào đó trong số n kênh. Ta có sơ đồ đấu nối IC như sau: 16 7 5 A out A in PCM in 8 PCM out 1 15 R51 R52 14 13 6 PD A/m 5 3 2 Rx Syn Tx Syn RxClk TxClk 10 12 11 -5V +5V HD44237 4 6. Mạch lai ghép. Ta có mạch điện của phần lai ghép như sau: Sự hoạt động của mạch như sau: Tín hiệu Aout là tín hiệu thoại Analog cần truyền đến thuê bao mà card này quản lý. Tín hiệu này qua IC1 được lắp theo kiểu khuếch đại hồi tiếp âm, sau đó nó đi ra biến áp để tới thuê bao. Hai tín hiệu phản hồi của Aout đi qua R62 và R63 rồi đi đến hai chân của IC2, tại đây hai tín hiệu này có biên độ bằng nhau, khi đó chúng sẽ triệt tiêu lẫn nhau nghĩa là tín hiệu từ Auot không phản hồi về Ain tức là ta đã khắc phục được hiện tượng tiếng vọng. Tín hiệu Ain là tín hiệu từ thuê bao mà card này quản lý cần truyền đi. Tín hiệu này qua biến áp, sau đó chi ra làm hai đường qua R61 và R62. Vì IC1 là IC khuếch đại thuật toán nên có thể coi trở kháng ra = 0 nên dòng điện qua R61 bị triệt tiêu. Còn dòng điện qua R62 sẽ đi qua IC2 mắc theo kiểu khuếch đại hồi tiếp âm để đi vào bộ mã hoá đưa ra đường truyền. Như vậy mạch điện dùng hai bộ khuếch đại lắp theo kiểu cầu cân bằng trên đáp ứng được các yêu cầu của bộ lai ghép. Nó thực hiện đầy đủ cả việc chuyển đổi 2/4D và ngược lại cũng như việc triệt tiêu hiện tượng tiếng vọng. 7. Kiểm tra - đo thử. Như phần thiết kế sơ bộ đã nói, nhiệm vụ của mạch kiểm tra trong card thuê bao là dùng rơle để chuyển mạch giữa chế độ Test và chế độ bình thường. Khi có tín hiệu cần kiểm tra từ LMC đưa đến card này, card chuyển rơle về trạng thái Test nối thuê bao với Test bus là bus nối với bộ phối hợp đo thử TST ADP. Cụ thể là khi cần kiểm tra thuê bao mà card thuê bao này quản lý, LOC phát hiện một tín hiệu cần kiểm tra đến thuê bao thông qua LMC, card thuê bao dùng tín hiệu này để đóng rơle. Khi không cần kiểm tra thuê bao đó nữa, LOC lại phát đến card thuê bao một tín hiệu ngừng kiểm tra thông qua LMC và card thuê bao dùng tín hiệu này để ngắt rơle chuyển thuê bao về trạng thái hoạt động bình thường. Vậy phần này ta chỉ cần thiết kế một mạch nhận tín hiệu từ LMC để điều khiển rơle đóng ngắt. Tương tự như trên mạch điều khiển rơle của phần rung chuông, ta có mạch sau: It 8. Mạch thuê bao cụ thể. Từ phần thiết kế trên đây, ta ghép nối được một card thuê bao như sau: MỤC LỤC Trang Phần I: KHÁI QUÁT CHUNG VỀ TỔNG ĐÀI SPC I. Lịch sử phát triển của tổng đài 1 II. Giới thiệu về các tổng đài kỹ thuật số SPC 2 III. So sánh giữa tổng đài cơ điện với tổng đài số SPC 4 IV. Ưu điểm của các tổng đài kỹ thuật số SPC 6 V. Cấu trúc của tổng đài SPC 9 Phần II: HỆ THỐNG CHUYỂN MẠCH SỐ NEAX61S Chương 1: MÔ TẢ KHÁI QUÁT VỀ HỆ THỐNG 1.1 Các ứng dụng của hệ thống 30 1.2 Dung lượng, đặc điểm và các dịch vụ của hệ thống 34 Chương 2: CẤU HÌNH HỆ THỐNG 2.1 Cấu hình phần cứng 36 2.1.1 Phân hệ ứng dụng 40 2.1.2 Phân hệ chuyển mạch 43 2.1.3 Phân hệ xử lý 46 2.1.4 Phân hệ vận hành và bảo dưỡng 48 2.1.5 Hệ thống điều khiển từ xa 52 2.2 Cấu hình phần mềm 57 2.2.1 Tầng hệ điều hành cơ bản 58 2.2.2 Tầng hệ điều hành mở rộng 59 2.2.3 Tầng ứng dụng 63 2.2.4 Tầng điều khiển dịch vụ 65 Chương 3: VẬN HÀNH VÀ BẢO DƯỠNG 3.1 Quản lý vận hành hệ thống 67 3.2 Mở rộng hệ thống 71 3.3 Kiểm tra hệ thống / kiểm tra đường dây 72 3.4 Giám sát hệ thống 74 3.5 Xử lý lỗi 74 PHẦN III: THIẾT KẾ MẠCH GIAO TIẾP THUÊ BAO I . Phân tích chức năng và thiết kế sơ bộ một card thuê bao 78 II. Thiết kế chi tiết card thuê bao 87 Các từ viết tắt Tài liệu tham khảo ._.