Thiết kế bộ bảo mật điện thoại

LÔØI MÔÛ ÑAÀU Ngaøy nay vôùi söï phaùt trieån vöôït baäc cuûa nghaønh Ñieän Töû, söï ra ñôøi cuûa nhieàu coâng ngheä môùi ñöôïc öùng duïng vaøo nghaønh Kyõ Thuaät Vieãn Thoâng ñaõ giuùp cho nghaønh Vieãn Thoâng coù söï tieán boä ñaùng keå. Heä thoáng thoâng tin lieân laïc ñaõ ñöôïc naâng cao, söû duïng ña naêng, hieäu quaû vaø chính xaùc, nhanh choùng ñeå ñaùp öùng nhu caàu phuïc vuï ñôøi soáng con ngöôøi. Nhöng moät vaán ñeà ñöôïc ñaët ra cho vieäc thoâng tin lieân laïc laø vieäc baûo maät thoâng tin truyeàn ñi Ñöôïc söï giuùp ñôõ vaø höôùng daãn cuûa baïn beø, thaày coâ em ñaõ tìm hieåu veà vaán ñeà thoâng tin lieân laïc trong ñieän thoaïi ñeå töø ñoù tìm ra phöông phaùp baûøo maät thoâng tin. Ñaây laø lyù do ñeå em thöïc hieän ñeà taøi: “THIEÁT KEÁ BOÄ BAÛO MAÄT ÑIEÄN THOAÏI“ Do khaû naêng kieán thöùc coøn haïn cheá vaø khaû naêng thöïc tieãn chöa saâu neân taäp luaän vaên khoâng traùnh khoûi thieáu soùt. Vì vaäy, em mong söï goùp yù chaân thaønh cuaû quùy Thaày Coâ vaø baïn beø ñeå ñeà taøi ngaøy caøng hoaøn thieän hôn. Tröôøng Ñaïi Hoïc Sö Phaïm Kyõ Thuaät TP.HCM Sinh vieân thöïc hieän Nguyeãn Vaên Sinh LÔØI CAÛM ÔN Em xin chaân thaønh baøy toû loøng bieát ôn ñeán caùc Thaày Coâ trong khoa Ñieän Tröôøng Ñaïi Hoïc Sö Phaïm Kyõ Thuaät TP.HCM, ñaëc bieät laø caùc Thaày Coâ trong boä moân Ñieän Töû ñaõ truyeàn thuï nhöõng kieán quyù baùo cho em trong nhöõng naêm hoïc qua. Em xin chaân thaønh caûm ôn Thaày Taï Coâng Ñöùc, giaûng vieân Tröôøng Ñaïi Hoïc Kyõ Thuaät TP. HCM ñaõ heát loøng quan taâm giuùp ñôõ, cung caáp taøi lieäu vaø taïo moïi ñieàu kieän thuaän lôïi ñeå em coù theå hoaøn thaønh taäp luaän vaên naøy. Xin chaân thaønh caûm ôn nhöõng ngöôøi baïn, nhöõng ngöôøi thaân ñaõ giuùp ñôõ vaø ñoäng vieân trong quaù trình laøm luaän vaên. Tröôøng Ñaïi Hoïc Sö Phaïm Kyõ Thuaät TP.HCM Sinh vieân thöïc hieän Nguyeãn Vaên Sinh PHAÀN A DAÃN NHAÄP I . ÑAËT VAÁN ÑEÀ: Vôùi xu theá hieän ñaïi hoùa vaø ñònh höôùng phaùt trieån neàn KH-KT nöôùc nhaø, chuùng toâi nhöõng sinh vieân ngaønh Ñieän – Ñieän Töû phaûi coù nhieäm vuï hoaøn thieän veà moïi maët, ñaëc bieät veà kieán thöùc chuyeân moân. Theo xu theá chung ñoù, söï phaùt trieån cuûa ngaønh Ñieän Töû ñaõ cho ra ñôøi nhieàu coâng ngheä môùi ñöôïc aùp duïng vaøo ngaønh Vieãn Thoâng, ñaõ giuùp cho ngaønh Vieãn Thoâng coù söï tieán boä ñaùng keå. Heä thoáng thoâng tin lieân laïc ñaõ ñöôïc naâng cao, söû duïng ña naêng, hieäu quûa vaø nhanh choùng chính xaùc ñeå ñaùp öùng nhu caàu ñôøi soáng con ngöôøi. Trong quùa trình lieân laïc thoâng tin thì moät vaán ñeà quan troïng ñöôïc ñaët ra ñoù laø vieäc thoâng tin truyeàn ñi coù ñöôïc an toaøn vaø giöû kín hay khoâng. Ñaây chính laø nguyeân nhaân ñeå ngöôøi thöïc hieän ñeà taøi thieát keá BOÄ BAÛO MAÄT ÑIEÄN THOAÏI. II. GIÔÙI HAÏN VAÁN ÑEÀ: Hieän nay treân theá giôùi coù raát nhieàu hình thöùc truyeàn thoâng tin nhö: thö töø, phaùt thanh, truyeàn hình, baùo chí, ñieän thoaïi, ñieän tín, fax, … Heä thoáng thoâng tin baèng dieän thoaïi laø phöông thöùc thoâng tin lieän laïc tieän lôïi, höõu hieäu nhaát vaø söû duïng roäng raõi nhaát. Cho neân, trong luaän vaên, ngöôøi thöïc hieän ñeà taøi chæ choïn vieäc baûo maät thoâng tin giöõa hai maùy ñieän thoaïi Baûo maät ñieän thoaïi laø caùch thöùc baûo veä cuoäc ñaøm thoaïi giöõa hai thueâ bao, ngaên caûn ngöôøi nghe leùn treân heä thoáng maïng ñieän thoaïi coâng coäng. Maïch baûo maät ñieän thoaïi khoâng theå phaùt hieän ñöôøng daây coù an toaøn hay khoâng nhöng coù taùc duïng bieán ñoåi tín hieäu thoaïi thaønh moät tín hieäu khaùc hoaøn toaøn. Chæ coù thueâ bao bò goïi vôùi thieát bò khoâi phuïc thích hôïp môùi nghe ñöôïc. Nhö vaäy an toaøn thoâng tin treân ñöôøng daây ñieän thoaïi seõ ñöôïc baûo ñaûm . Vì thôøi gian thöïc hieän ñeà taøi coù 6 tuaàn neân ngöôøi thöïc hieän ñeà taøi chia ñeà taøi laøm caùc phaàn sau: PHAÀN A : DAÃN NHAÄP PHAÀN B : LYÙ THUYEÁT PHAÀN C : THIEÁT KEÁ PHAÀN D : MUÏC LUÏC –TAØI LIEÄU THAM KHAÛO –KEÁT LUAÄN HÖÔÙNG PHAÙT TRIEÅN III. MUÏC ÑÍCH NGHIEÂN CÖÙU: Thoâng qua vieäc thöïc hieän ñeà taøi “THIEÁT KEÁ BOÄ BAÛO MAÄT ÑIEÄN THOAÏI” ñaõ giuùp cho ngöôøi thöïc hieän ñeà taøi hieåu roõ moät lónh vöïc môùi veà Vieãn Thoâng, ñoù laø nguyeân lyù vaø caùch thöùc hoaït cuûa toång ñaøi ñieän thoaïi ñeå töø ñoù ngöôøi thöïc hieän môùi tìm ra phöông phaùp cho vieäc baûo maät trong ñieän thoaïi. Cuõng nhö cuûng coá vaø hieåu saâu hôn veà kieán thöùc ñaõ hoïc nhö: Caùc phöông phaùp ñieàu cheá – giaûi ñieàu cheá. Caùc vaán ñeà veà maïch dao ñoäng. Caùc vaán ñeà veà maïch loïc. IV. THEÅ THÖÙC NGHIEÂN CÖÙU: Vieäc thöïc hieän “BOÄ BAÛO MAÄT ÑIEÄN THOAÏI” coù 2 phöông phaùp: Baûo maät kieåu töông töï. Baûo maät kieåu soá. IV.1 Baûo maät kieåu töông töï: * Öu ñieåm: Maïch hoaït ñoäng hoaøn toaøn töï ñoäng. Sau khi thueâ bao gaùc maùy, maïch baûo maät luoân hoaït ñoäng ôû cheá ñoä bình thöôøng saün saøng nhaän cuoäc goïi hay thöïc hieän cuoäc goïi. * Khuyeát ñieåm: Thieát keá maïch phöùc taïp vì caàn maïch Hybrid vaø maïch ñieàu khieån. Maùy maéc song song coù theå nghe ñöôïc tín hieäu thoaïi neáu ñieàu chænh soùng mang thích hôïp. IV. Baûo maät kieåu soá: *Öu ñieåm: Laép raùp ñôn giaûn. Maïch goïn nheï. Khoâng duøng maïch ñieàu khieån Relay. *Khuyeát ñieåm: Do taàn soá laáy maãu phaûi lôùn hôn hai laàn taàn soá aâm thanh cao nhaát vaø taàn soá trung taâm khi ñaûo phoå baèng ¼ taàn soá laáy maãu neân: + Neáu taàn soá laáy maãu lôùn hôn keùo theo taàn soá trung taâm lôùn ñieàu naøy laøm phoå sau khi ñaûo coù bieân treân loaïi ra ngoaøi baêng thoâng thoaïi, keát quaû laø aâm thanh sau khi giaûi ñieàu cheá bò maát thaønh phaàn taàn soá thaáp. + Neáu taàn soá laáy maãu nhoû thì taàn soá tín hieäu aâm thanh cao nhaát phaûi nhoû ñeå khoâng bò meùo, nghóa laø taàn soá aâm thanh cao bò xeùn. IC CODEC raát hieám treân thò tröôøng vaø giaù thaønh cao. Qua caùc öu ñieåm vaø khuyeát ñieåm cuûa töøng maïch baûo maät ngöôøi thöïc hieän ñeà taøi choïn BOÄ BAÛO MAÄT ÑIEÄN THOAÏI KIEÅU TÖÔNG TÖÏ. PHAÀN B LYÙ THUYEÁT CHÖÔNG I : GIÔÙI THIEÄU CHUNG VEÀ BAÛO MAÄT THOÂNG TIN I.1 Muïc ñích baûo maät thoâng tin: Trong xaõ hoäi loaøi ngöôøi, thoâng tin lieân laïc luoân giöõ vai troø quan troïng. Ñoù laø nhu caàu thieát yeáu khoâng theå thieáu ñöôïc cuûa ñôøi soáng con ngöôøi. Thoâng tin lieân laïc bao truøm moïi laõnh vöïc hoaït ñoäng cuûa xaõ hoäi. Xaõ hoäi caøng tieán boä nhu caàu veà thoâng tin lieân laïc caøng gia taêng caû veà soá löôïng laãn chaát löôïng. Cuøng vôùi ñaø phaùt trieån cuûa xaõ hoäi vaø söï tieán boä phaùt trieån nhanh choùng cuûa kyõ thuaät vaø nhaát laø coâng ngheä ñieän töû tin hoïc thì thoâng tin ñöôïc truyeàn ñi vôùi nhieàu hình thöùc nhö: truyeàn thanh, truyeàn hình, thoâng tin thoaïi, soá lieäu, fax, … Vieäc nghieân cöùu ñeå truyeàn thoâng tin ñi ñaõ laø moät coâng vieäc khoù nhöng ñeå ñaûm baûo thoâng tin truyeàn ñi ñöôïc an toaøn bí maät caøng khoù hôn. Tröôùc ñaây vieäc baûo maät thoâng tin chæ ñöôïc öùng duïng trong quaân söï, an ninh quoác gia. Xaõ hoäi caøng tieán boä nhu caàu veà ñôøi soáng tinh thaàn ngaøy cao, con ngöôøi ñoøi hoûi caàn phaûi ñöôïc baûo maät thoâng tin lieân laïc caù nhaân vôùi nhau. Vieäc baûo maät ñöôïc thöïc hieän baèng nhieàu phöông phaùp khaùc nhau tuyø thuoäc vaøo hình thöùc truyeàn khaùc nhau. Trong luaän vaên toát nghieäp chæ xeùt ñeán vieäc baûo maät thoâng tin giöõa hai maùy ñieän thoaïi vôùi nhau. Hai ñieän thoaïi lieân laïc vôùi nhau thoâng qua toång ñaøi. Neáu laø toång ñaøi töï ñoäng thì thoâng tin ñöôïc baûo maät coøn neáu vieäc thoâng thoaïi ñöôïc thöïc hieän thoâng qua thoâng thoaïi vieân thì thoâng tin lieân laïc khoâng coøn baûo maät nöõa. Maët khaùc, moãi ñieän thoaïi ñeàu ñöôïc caáp moät ñoâi daây töø toång ñaøi ñeán. Cho neân khi maéc moät maùy ñieän thoaïi song song thì thoâng tin lieân laïc bò nghe leùn. Nhö vaäy vaán ñeà ñöôïc ñaët ra laø phaûi baûo maät thoâng tin cho duø coù bò nghe leùn. Ñieàu naøy ñöôïc thöïc hieän baèng boä baûo maät: Ñieän thoaïi A Boä baûo maät Ñieän thoaïiB Boä baûo maät TOÅNG ÑAØI  I.2 Giôùi thieäu caùc phöông phaùp baûo maät: Vieäc baûo maät thoâng tin ñöôïc thöïc hieän vôùi nhieàu phöông phaùp khaùc nhau nhö: I.2.1 Phöông phaùp traûi phoå: Traûi phoå laø moät kyõ thuaät bieán ñieäu vaø phaân ñöôøng nhaèm phaân phoái tín hieäu cuøng daõy taàn soá cuûa chuùng treân moät daõy taàn soá raát roäng. BW BRF BD f BRF : baêng thoâng tröôùc khi traûi. BD : baêng thoâng sau khi traûi. Coù 2 loaïi traûi phoå cô baûn: FH (Fequency Hopping) : Taàn soá soùng mang cuûa maùy phaùt ñöôïc thay ñoåi moät caùch ngaãu nhieân ôû toác ñoä cao hôn taàn soá cuûa döõ lieäu nhò phaân noái tieáp duøng bieán ñieäu soùng mang. DS (Direct Sequence): Döõ lieäu nhò phaân noái tieáp ñöôïc troän vôùi maõ nhò phaân giaû ngaãu nhieân vôùi taàn soá hôn roài ñem bieán ñieäu pha moät soùng mang. ÖÙng duïng: Truyeàn döõ lieäu voâ tuyeán. LAN voâ tuyeán. Modem maùy tính caù nhaân. Öu ñieåm: khoù coù theå nhaän bieát söï toàn taïi cuûa tín hieäu vì tín hieäu laãn döôùi neàn nhieãu, duø bieát söï toàn taïi cuûa tín hieäu nhöng vaãn khoâng thu ñöôïc tín hieäu neáu khoâng bieát qui luaät traûi phoå. I.2.2 Phöông phaùp dôøi, ñaûo phoå: Phöông dôøi, ñaûo phoå ñöôïc thöïc hieän baèng hai caùch: I.2.2.1 Ñieàu cheá bieân ñoä: Tín hieäu tin töùc: em = Emcoswmt Soùng cao taàn ñöôïc truyeàn ñi trong khoâng gian goïi laø soùng mang ec = Ecsinwct Khi ñöôïc ñieàu cheá bieân ñoä thì: eAM= Ec(1+mcoswmt)sinwct Trong ñoù m = Em / Ec :heä soá ñieàu cheá eAM= Ecsinwct + mEc/2.[sin(wc+wm)t] + mEc/2.[sin(wc-wm)t ] Soùng mang : Ecsinwct Soùng bieân treân : (mEc/2)sin(wc+wm)t Soùng bieân döôùi : (mEc/2)sin(wc-wm)t w em wmmin wmmax wc+wmmin wc-wmmin wc-wmmax wc+wmmax wc w eAM I.2.2.2 Ñaûo phoå baèng phöông phaùp soá: Trình töï xöû lyù: ÔÛ ñaàu phaùt tín hieäu aâm thanh ñöôïc ñöa qua boä loïc thoâng daûi tích cöïc ñeå loaïi ñi caùc thaønh phaàn taàn soá lôùn hôn 3400Hz vaø caùc thaønh phaàn taàn soá nhoû hôn 300Hz. Keá tieáp caùc tín hieäu aâm thanh naøy ñöôïc laáy maãu vôùi taán soá laáy maãu Fs (Fs>2 taàn soá aâm thanh cao nhaát). Taàn soá phaûi thoûa maõn ñieàu kieän cuûa ñònh lyù laáy maãu ñeå tín hieäu khoâi phuïc khoâng bò meùo, coâng vieäc ñöôïc thöïc hieän baèng boä CODEC. Sau khi laáy maãu ta ñöôïc nhöõng chuoãi 8 xung noái tieáp nhau, thöïc hieän ñaûo xung daáu (Xung ñaàu trong chuoãi 8 xung) luaân phieân ôû caùc maãu coù nghóa laø theo sau 7 maãu xung soá tröôùc ñoù khoâng bò ñaûo daáu vaø cöù tieáp tuïc nhö theá, … ÔÛ ñaàu maùy thu tín hieäu soá ñöôïc bieán ñoåi nhôø boä CODEC vaø ñöa qua maïch loïc thoâng daûi taùi taïo aâm thanh gioáng nhö ôû ñaàu maùy ñaøi phaùt daûi. Keát quaû: sau khi laøm nhö theá seõ ñöôïc tín hieäu coù phoå ñaûo ngöôïc vôùi taàn soá trung taâm baèng Fs/4. I.2.2.3 Phöông phaùp cheøn bit: Ñaây laø phöông phaùp cheøn theâm moät soá bit vaøo boä maõ kí töï ñöôïc truyeàn ñi. Nhaèm maõ hoaù boä maõ kí töï ñöôïc truyeàn theo phöông phaùp naøo ñoù. Coâng vieäc naøy ñöôïc theå hieän ôû nôi phaùt tín hieäu. Ngöôïc laïi ôû nôi thu seõ caét boû nhöõng bit cheøn vaøo laøm coâng vieäc maõ hoùa tín hieäu truyeàn ñi, ñeå coøn laïi boä maõ kí tín hieäuï cô baûn ñeå roài giaûi maõ laáy laïi tín hieäu thöïc gioáng nhö tín hieäu caàn truyeàn ôû nôi phaùt. Ñöôøng daây xoaén ñoâi 22 ñi töø toång ñaøi ñeán maùy ñieän thoaïi khaù daøi neáu taïi moät ñieåm baát kyø treân ñöôøng daây naøy ta maéc moät maùy ñieän thoaïi song song (paralell) vôùi thueâ bao thì keát quaû seõ ra sao? Keát quaû laø maùy paralell seõ nghe ñöôïc toaøn boä thoâng tin cuûa thueâ bao trong khi ñang lieân laïc vôùi baát kyø thueâ bao naøo ñoù. Nhö vaäy vaán ñeà ñaët ra laø laøm sao baûo maät ñöôïc thoâng tin khi ñöôøng daây bò maéc paralell. Ñieàu naøy thöïc hieän bôûi maïch BAÛO MAÄT MAÙY ÑIEÄN THOAÏI. Maïch baûo maät maùy ñieän thoaïi ta duøng phöông phaùp laäp maõ vaø giaûi maõ töï ñoäng coù theå thöïc hieän baèng caùch ñieàu cheá vaø giaûi ñieàu cheá SSB ñeå coù ñöôïc hai bieân taàn nhö ñaõ noùi, bieân taàn döôùi coù phoå ñaûo ngöôïc. Ta loaïi boû bieân taàn treân ñeå laáy bieân taàn döôùi. Muoán taùi taïo ôû ñaàu thu ta giaûi ñieàu cheá SSB. Hay noùi moät caùch khaùc baûo maät maùy ñieän thoaïi laø laøm coâng vieäc dôøi taát caû caùc taàn soá cao cuûa tín hieäu tieáng noùi xuoáng taàn soá thaáp vaø ngöôïc laïi taát caû caùc taàn soá thaáp cuûa tín hieäu tieáng noùi leân taàn soá cao. Vieäc dôøi taàn soá naøy döïa vaøo taàn soá trung taâm cuûa tín hieäu (taàn soá goác cuûa tín hieäu), ôû ñaây taàn soá trung taâm laø 1790Hz. Ví duï phaàn tieáng noùi coù taàn soá ôû 2290Hz (500Hz cao hôn taàn soá trung taâm), taàn soá naøy seõ ñöôïc dôøi lui tôùi 1290Hz (500Hz cao hôn taàn soá trung taâm). Neáu gioïng noùi thay ñoåi, coù taàn soá 2790Hz (1000Hz cao hôn taàn soá trung taâm), thì seõ dôøi lui tôùi 790Hz (1009Hz thaáp hôn taàn soá trung taâm). Keát quaû, tín hieäu ñaõ ñöôïc laøm sai leäch, ñeå nghe ñöôïc tín hieäu ban ñaàu ôû maùy phaùt ta phaûi laøm coâng vieäc ngöôïc laïi nhö treân. I.3 Löïa choïn phöông phaùp thi coâng: Phöông phaùp soá: *Öu ñieåm:. Laép raùp ñôn giaûn. Maïch goïn nheï. Khoâng duøng maïch ñieàu khieån Relay. *Khuyeát ñieåm: Do taàn soá laáy maãu phaûi lôùn hôn hai laàn taàn soá aâm thanh cao nhaát vaø taàn soá trung taâm khi ñaûo phoå baèng ¼ taàn soá laáy maãu neân: + Neáu taàn soá laáy maãu lôùn hôn keùo theo taàn soá trung taâm lôùn ñieàu naøy laøm phoå sau khi ñaûo coù bieân treân loaït ra ngoaøi baêng thoâng thoaïi, keát quaû laø aâm thanh sau khi giaûi ñieàu cheá bò maát thaønh phaàn taàn soá thaáp. + Neáu taàn soá laáy maãu nhoû thì taàn soá tín hieäu aâm thanh cao nhaát phaûi nhoû ñeå khoâng bò meùo, nghóa laø taàn soá aâm thanh cao bò xeùn. IC CODEC raát hieám treân thò tröôøng vaø giaù thaønh cao neân trong luaän aùn naøy ta kieåu thi coâng laø töông töï. ÔÛ phöông phaùp töông töï ta duøng ñieàu cheá SSB CHÖÔNG II : GIÔÙI THIEÄU CHUNG VEÀ TOÅNG ÑAØI ÑIEÄN THOAÏI II.1 Toång ñaøi ñieän thoaïi: II.1.1 Ñònh nghóa: Toång ñaøi ñieän thoaïi laø moät heä thoáng chuyeån maïch, noù coù nhieäm vuï keát noái caùc cuoäc lieân laïc töø thieát bò ñaàu cuoái chuû goïi (Calling side) ñeán thieát bò cuoái (Called side) II.1.2 Caáu truùc maïng ñieän thoaïi: Caùc thaønh phaàn chính cuaû maïng ñieän thoaïi chuyeån maïch coâng coäng ñöôïc phaân caáp nhö hình veõ: Caùc thueâ bao Trung taâm mieàn (lôùp 1) Trung taâm vuøng (lôùp 2) Trung taâm caáp 1 (lôùp 3) Trung taâm ñöôøng daøi Trung taâm chuyeån tieáp noäi haït Trung taâm ñaàu cuoái (toång ñaøi noäi haït) H II.1 Caáu truùc maïng ñieän thoaïi Ñöôøng choïn cuoái Trung keá coù ñoä söû duïng cao Ñeå giaûi quyeát ñònh tuyeán, trong phaân lôùp chuyeån maïch tuyø theo cuoäc goïi noäi haït, lieân tænh trong nöôùc hay ngoaøi nöôùc maø ngöôøi ta qui ñònh maõ soá maùy cuûa ngöôøi söû duïng, maõ toång ñaøi ñaàu cuoái, maõ tænh hay maõ töøng nöôùc khaùc nhau theo nhöõng maõ soá khaùc nhau: Moät ngöôøi söû duïng ñaàu cuoái laø thueâ bao nhaø hoaëc coâng sôû tröïc tieáp noái ñeán toång ñaøi ñaàu cuoái (noäi haït) cuûa maïng ñieän thoaïi coøn ñöôïc goïi laø toång ñaøi lôùp 5 hoaëc trung taâm ñieän thoaïi noäi haït (C.O). Caùc ngöôøi söû duïng ñaàu cuoái thöôøng ñöôïc noái ñeán C.O qua moät ñoâi daây xoaén ñôn hoaëc ñöôïc goïi laø ñöôøng daây thueâ bao (C.O:central office) Caùc traïm caáp 4 (toång ñaøi ñöôøng daøi) coù theå ñaùp öùng 2 chöùc naêng: + Laø moät chuyeån maïch ñöôøng daøi, toång ñaøi caáp 4 laø moät phaàn cuûa maïng ñöôøng daøi, noùi caùch khaùc, moät toång ñaøi lôùp 4 coù theå hoaït ñoäng nhö moät chuyeån maïch chuyeån tieáp ñeå noái caùc toång ñaøi lôùp 5 naøy khi coù ñuû löu löôïng thoâng tin giöõa caùc toång ñaøi ñeå ñieàu chænh caùc trung theá tröïc tieáp. + Caùc chuyeån maïch cuûa toång ñaøi chuyeån tieáp noäi haït cuõng coù theå chuyeån maïch ñieàu khieån löu thoâng vöôït traøn treân caùc trung keá tröïc tieáp giöõa caùc toång ñaøi ñaàu cuoái. Söï phaân bieät giöõa caùc chuyeån maïch ñöôøng daøi vaø chuyeån maïch chuyeån tieáp trôû neân ñaëc bieät quan troïng daàn ñeán keát quaû laø phaân ly caùc nguoàn thoâng tin trong maïng Vieäc ñònh tuyeán giöõa caùc C.O phaûi luoân luoân ñaûm baûo soá toång ñaøi caøng ít caøng toát ñeå giaûm ñeán toái thieåu chi phí tuyeán daãn löu löôïng. Tuyeán thöïc ñöôïc choïn seõ phuï thuoäc vaøo caùc yeáu toá nhö khoaûng caùch giöõa 2 C.O, möùc löu löôïng cuûa maïng hieän taïi vaø vaøo thôøi gian cuûa ngaøy. Neáu hai ngöôøi söû duïng ñöôïc noái vaät lyù ñeán cuøng C.O thì cuoäc goïi chæ caàn thoâng qua moät toång ñaøi duy nhaát. ÔÛ nhöõng nôi maø hai thueâ bao ñöôïc noái ñeán caùc trung taâm ñieän thoaïi noäi haït khaùc nhau vaø hai toång ñaøi lôùp 5 ñöôïc noái ñeán moät toång ñaøi lôùp 4 thì trung taâm ñöôøng daøi ñoù coù theå thöïc hieän cuoäc noái. Khi caùc C.O ôû caùch xa nhau thì söû duïng caùc toång ñaøi khaùc, maëc duø caùc toång ñaøi lôùp 5, 4 hoaëc 3 khoâng caàn luoân luoân noái qua caáp chuyeån maïch cao hôn tieáp theo. Moät chuyeån maïch lôùn coù theå taïo ra taát caû caùc chöùc naêng chuyeån maïch lôùn thaáp hôn. Ví duï moät toång lôùp 5 coù theå ñöôïc ñaùp öùng baèng moät toång ñaøi cuûa lôùp 4, 3, 2 hoaëc 1. Hình II.1 chæ ra caáu truùc tuyeán choïn cuoái (sô caáp) ñöôïc boå sung baèng moät caáu truùc ñònh tuyeán luaân phieân. Ñeå toái thieåu hoùa caùc taûi löu löôïng lôùn ôû caùc caáp maïng cao hôn vaø söï suy giaûm tín hieäu khi tuyeán goàm nhieàu trung keá coù ñoä söû duïng cao giöõa caùc toång ñaøi lôùn baát kyø, ôû ñoù hieäu chænh moät caùch kinh teá. II.1.3 Baêng thoâng vaø ñoä roäng baêng thoâng: Tröôùc khi phaân tích yeâu caàu tuyeán daãn tieáng noùi cuûa con ngöôøi, ñaàu tieân ta phaûi xaùc ñònh ñoä roäng cuûa baêng taàn lieân quan ñöôøng thueâ bao ñieän thoaïi. Ta ñaõ bieát taàn soá cuûa moät tín hieäu töông töï laø soá caùc soùng hình Sin hoaøn chænh ñöôïc gôûi ñi trong moãi giaây vaø ñöôïc ño baèng soá chu kyø treân giaây. Baêng thoâng cuûa moät keânh laø khoaûng taàn soá coù theå truyeàn keânh ñoù. Ñoä roäng baêng taàn ñôn thuaàn laø ñoä roäng baêng thoâng. Tieáng noùi cuûa con ngöôøi coù theå taïo ra nhöõng aâm trong baêng thoâng khoaûng 50 ñeán 15.000 Hz (15 kHz) vôùi ñoä roäng baêng taàn 14,95Khz. Tai ngöôøi coù theå nghe ñöôïc caùc aâm thanh naèm trong baêng thoâng 20 Hz-20.000Hz (ñoä roäng baêng taàn laø 19,98Khz) Baêng thoâng cuûa ñöôøng thueâ bao noäi haït khoaûng töø 300Hz-3.400Hz. Ñieàu naøy coù theå laøm ngaïc nhieân neáu coi raèng tieáng noùi cuûa con ngöôøi taïo neân caùc aâm thanh giöõa 50Hz-15.000Hz Trong thöïc teá, ñöôøng thueâ bao khoâng phaûi ñeå daønh mang choïn tín hieäu töông töï baát kyø naøo maø ñöôïc toái öu cho tieáng noùi cuûa con ngöôøi naèm trong baêng thoâng khoaûng 200Hz-350Hz. Ñaây laø khoaûng taàn soá chöùa phaàn lôùn coâng suaát, nhö vaäy baêng thoâng 300Hz-3.400Hz laø thích hôïp ñeå truyeàn tieáng noùi cuûa con ngöôøi coù chaát löôïng. Lyù do chuû yeáu ñeå maïng ñieän thoaïi söû duïng baêng taàn 3,1Khz heïp thích hôïp hôn so vôùi toaøn boä baêng taàn tieáng noùi 15Khz laø vì baêng heïp cho pheùp nhieàu cuoäc ñaøm thoaïi ñöôïc truyeàn ñi moät keânh vaät lyù duy nhaát. Ñaây laø moät vaán ñeà thöïc teá quan troïng cho caùc trung keá noái caùc toång ñaøi chuyeån maïch ñieän thoaïi. Caùc boä loïc vaø caùc cuoän daây phuï taûi trong maïng seõ caét caùc tín hieäu tieáng noùi döôùi 300Hz-3.400Hz treân cuoäc noái coøn khaû naêng truyeàn caùc taàn soá cao hôn nhieàu. II.2.Phaân loaïi toång ñaøi: II.2.1.Phaân loaïi theo coâng ngheä: Cuøng vôùi söï phaùt trieån cuûa khoa hoïc kyõ thuaät, toång ñaøi ñieän thoaïi ngaøy caøng phuø hôïp vôùi yeâu caàu phaùt trieån cuûa xaõ hoäi. Quaù trình naâng cao hoaït ñoäng cuûa toång ñaøi traûi qua caùc loaïi nhö sau: II.2.1.1.Toång ñaøi coâng nhaân: Toång ñaøi coâng nhaân ra ñôøi töø khi môùi baét ñaàu heä thoáng thoâng tin ñieän thoaïi. Trong toång ñaøi vieäc ñònh höôùng thoâng tin ñöôïc thöïc hieän baèng söùc ngöôøi. Noùi caùch khaùc, vieäc keát noái thoâng thoaïi cho caùc thueâ bao (maùy ñieän thoaïi) ñöôïc thöïc hieän tröïc tieáp baèng con ngöôøi (goïi laø ñieän thoaïi vieân). Nhieäm vuï cuï theå cuûa ñieän thoaïi vieân bao goàm: -Nhaän bieát yeâu caàu thueâ bao goïi cuûa yeâu caàu thueâ bao baèng tín hieäu ñeøn baùo hoaëc chuoâng keâu, ñoàng thôøi ñònh vò ñöôïc thueâ bao goïi. -Tröïc tieáp hoûi thueâ bao goïi coù nhu caàu thoâng thoaïi vôùi thueâ bao naøo. -Tröïc tieáp rung chuoâng cho thueâ bao ñoái phöông (thueâ bao bò goïi) baèng caùch ñoàng boä chuyeån maïch cung caáp doøng ñieän AC ñeán thueâ bao ñoái phöông. -Trong tröôøng hôïp thueâ bao ñoái phöông (ñoái phöông ñang ñaøm thoaïi), ñieän thoaïi vieân traû lôøi cho thueâ bao goïi bieát. -Khi thueâ bao goïi ñoái phöông nhaác maùy, ñieän thoaïi vieân nhaän bieát ñieàu naøy vaø ngaét doøng chuoâng, ruùt phích caém cuûa thueâ bao vaø caém phích caém cuûa thueâ bao bò goïi, cho pheùp hai thueâ bao thoâng thoaïi. Coâng vieäc tieáp theo cuûa ñieän thoaïi vieân laø giaùm saùt cuoäc ñaøm thoaïi. -Neáu moät trong hai thueâ bao gaùc maùy, ñieän thoaïi vieân nhaän bieát ñieàu naøy vaø caét thoâng thoaïi, baùo cho thueâ bao coøn laïi bieát cuoäc ñaøm thoaïi ñaõ chaám döùt. Toång ñaøi coâng nhaân ñaàu tieân laø toång ñaøi töø thaïch coâng nhaân. Trong toång ñaøi naøy, caùc cuoäc ñaøm thoaïi ñeàu thieát laäp bôûi ñieän thoaïi vieân tieáp daây baèng phích caém hay khoùa di chuyeån. Taïi ngay toång ñaøi vaø thueâ bao coù moät maùy phaùt ñieän rieâng ñeå goïi chuoâng vaø nguoàn DC ñeå cung caáp cho cuoäc ñaøm thoaïi. Sau ñoù toång ñaøi coâng nhaân phaùt trieån theo moät böôùc phaùt trieån môùi: toång ñaøi coâng nhaân ñieän. Trong toång ñaøi naøy, caùc thueâ bao chæ coù moät nguoàn duy nhaát ñuùng chung cho taát caû caùc maùy. *Nhöôïc ñieåm cuûa toång ñaøi coâng nhaân: -Thôøi gian keát noái laâu. -Deã bò nhaàm laãn. -Vôùi dung löôïng lôùn, keát caáu vaø thieát bò cuûa toång ñaøi phöùc taïp vaø coù nhieàu ñieän thoaïi vieân laøm vieäc cuøng moät luùc môùi ñaûm baûo thoâng thoaïi cho caùc thueâ bao lieân tuïc. II.2.1.2.Toång ñaøi töï ñoäng: Vieäc phaùt trieån töø toång ñaøi coâng nhaân sang toång ñaøi töï ñoäng laø moät böôùc tieán quan troïng cho toång ñaøi thoâng tin ñieän thoaïi. Ngöôøi ta chia toång ñaøi töï ñoäng ra laøm hai loaïi: -Toång ñaøi cô ñieän. -Toång ñaøi töï ñoäng. 1.Toång ñaøi cô ñieän: Kyõ thuaät chuyeån maïch trong toång ñaøi cô ñieän nhôø vaøo caùc boä chuyeån maïch cô khí, ñöôïc ñieàu khieån baèng caùc maïch ñieän töû, bao goàm: -Chuyeån maïch quay troøn. -Chuyeån maïch töøng naác. -Chuyeån maïch ngang doïc. Trong toång ñaøi cô ñieän, vieäc nhaän daïng thueâ bao goïi, xaùc ñònh thueâ bao bò goïi, caáp aâm hieäu, keát noái thoâng thoaïi ñeàu ñöôïc thöïc hieän moät caùch töï ñoäng nhôø caùc maïch ñieàu khieån baèng ñieän töû cuøng vôùi caùc boä chuyeån maïch baèng cô khí. So vôùi toång ñaøi nhaân coâng toång ñaøi cô ñieän coù nhöõng öu ñieåm lôùn: -Thôøi gian keát noái nhanh hôn, chính xaùc hôn. -Dung löôïng toång ñaøi coù theå taêng leân nhieàu. -Giaûm nheï coâng vieäc cuûa ñieän thoaïi vieân. *Tuy nhieân toång ñaøi cô ñieän coù moät soá nhöôïc ñieåm sau: -Thieát bò coàng keành. -Toán nhieàu naêng löôïng. -Ñieàu khieån keát noái phöùc taïp. Caùc nhöôïc ñieåm naøy caøng theå hieän khi dung löôïng khaù lôùn. 2.Toång ñaøi ñieän töû: Trong caùc toång ñaøi ñieän töû,caùc boä chuyeån maïch goàm caùc linh kieän baùn daãn, vi maïch duøng vôùi caùc relay, analog switch ñöôïc ñieàu bôûi caùc maïch ñieän töû, vi maïch. Trong toång ñaøi ñieän töû, caùc boä chuyeån maïch baèng baùn daãn thay theá caùc boä chueån maïch cô khí cuûa toång ñaøi cô ñieän laøm cô caáu cuûa toång ñaøi goïn nheï ñi nhieàu,thôøi gian keát noái thoâng thoaïi nhanh hôn, naêng löôïng tieâu taùn ít hôn. Toång ñaøi ñieän töû coù öu ñieåm lôùn laø coù theå taêng dung löôïng lôùn maø thieát bò khoâng phöùc taïp leân nhieàu. II.2.2.Phaân loaïi theo caáu truùc maïng ñieän thoaïi: Hieän nay treân maïng vieãn thoâng coù 5 loaïi toång ñaøi sau: -Toång ñaøi cô quan PABX (Private Automatic Branch Exchange) :ñöôïc duøng trong cô quan,khaùch saïn vaø chæ söû duïng cho trung keá CO-line. -Toång ñaøi noâng thoân RE (Rural Exchange): ñöôïc söû duïng ôû caùc xaõ, khu daân cö ñoâng, caùc chôï… vaø coù theå söû duïng caùc loaïi trung keá. -Toång ñaøi noäi haït LE (Local Exchange): ñöôïc ñaët ôû caùc trung taâm huyeän tænh vaø söû duïng caùc loaïi trung keá. -Toång ñaøi ñöôøng daøi TE (Toll Exchange): duøng ñeå keát noái toång ñaøi noäi haït tænh vôùi nhau, chuyeån maïch caùc cuoäc goïi ñöôøng daøi trong nöôùc khoâng coù thueâ bao naøo. -Toång ñaøi caùc cöûa ngoõ quoác teá (Gate Exchange): toång ñaøi naøy ñöôïc duøng choïn höôùng vaø chuyeån maïch cuoäc goïi vaøo maïng quoác teá. Ñeå noái caùc maïng quoác gia vôùi nhau coù theå chuyeån quaù giang caùc cuoäc goïi. II.3. Maùy ñieän thoaïi: Baát cöù maùy ñieän thoaïi naøo cuõng phaûi hoaøn thaønh caùc chöùc naêng sau: -Baùo hieäu cho ngöôøi söû duïng ñieän thoaïi bieát heä thoáng toång ñaøi ñaõ saün saøng hay chöa saün saøng tieáp cuoäc goïi. Chöùc naêng naøy theå hieän ôû choã phaûi baùo hieäu cho ngöôøi söû duïng ñieän thoaïi baèng aâm hieäu môøi quay soá hay aâm hieäu baùo baän. -Phaûi gôûi ñöôïc maõ soá thueâ bao bò goïi vaøo toång ñaøi. Ñieàu naøy ñöôïc thöïc hieän baèng caùch quay soá hay nhaán phím. -Chæ daãn cho ngöôøi söû duïng bieát tình traïng dieãn bieán keát noái baèng caùc aâm hieäu hoài aâm chuoâng hay baùo baän. -Baùo hieäu cho ngöôøi söû duïng bieát thueâ bao ñang bò goïi thöôøng laø baèng tieáng chuoâng. -Chuyeån ñoåi tieáng noùi thaønh tín hieäu ñieän truyeàn ñi ñeán ñoái phöông vaø chuyeån ñoåi tín hieäu ñieän töø ñoái phöông ñeán thaønh tieáng noùi. -Coù khaû naêng baùo cho toång ñaøi khi thueâ bao nhaác maùy. -Choáng tieáng goïi laïi, tieáng keng, tieáng clic khi phaùt xung soá. -Ngoaøi ra ngöôøi ta coøn chuù yù ñeán tính naêng töï doäng ñieàu chænh möùc aâm thanh nghe, noùi. Töï ñoäng ñieàu chænh nguoàn nuoâi, phoái hôïp trôû khaùng vôùi ñöôøng daây. Chöùc naêng naøy tröôùc kia chöa ñöôïc chuù yù laém, vì vaäy trong thöïc teá xaûy ra tình traïng neáu ñöôøng daây thueâ bao gaén maùy noùi nghe lôùn vaø ngöôïc laïi. Maùy aán phím ñöôïc cheá taïo cacù boä nghe noùi maø heä soá khueách ñaïi coù theå thay ñoåi tyû leä nghòch vôùi ñöôøng daây. Ngoaøi chöùc naêng treân ngöôøi ta coøn cheá taïo caùc maùy ñieän thoaïi coù khaû naêng sau: -Goïi baèng soá ruùt goïn. -Nhôù soá thueâ bao ñaëc bieät. -Goïi laïi töï ñoäng: khi goïi moät thueâ bao naøo ñoù maø thueâ bao naøy bò baän, ta coù theå ñaët maùy trong khi soá thueâ bao vöøa ñöôïc löu tröõ trong boä nhôù maùy ñieän thoaïi. Sau ñoù ta nhaán moät nuùt töông öùng, soá ñieän thoaïi vöøa goïi naøy ñöôïc phaùt ñi, hoaëc sau thôøi gian naøo ñoù duø khoâng nhaán nuùt goïi thì soá ñieän thoaïi naøy cuõng töï ñoäng phaùt ñi, khi thueâ bao raûnh thì maùy töï ñoäng reo chuoâng töø hai phía. Caùc thoâng soá vaø giôùi haïn maùy ñieän thoaïi: Thoâng soá Caùc giaù trò maãu Giaù trò söû duïng Doøng laøm vieäc 20 – 80 mA 20 – 120 mA Nguoàn toång ñaøi -48 -> -60 V -47 -> -150 V Ñieän trôû voøng 0 – 1300 W 0 – 1600 W Suy hao 8 dB 17dB Meùo daïng Toång coäng 50 dB Doøng chuoâng 90 Vmrs/20 Hz 75–90 Vmrs/16–25Hz Thanh aùp oáng noùi 70 –90 dB <15 dB Nhieãu  II.4 Trung keá: II.4.1 Ñònh nghóa: Trung keá laø ñöôøng daây lieân laïc giöõa hai toång ñaøi Toång Ñaøi A A Toång Ñaøi B H II.2 II.4.2 Caùc loaïi trung keá: Trung keá CO-Line (Central Office Line) Toång Ñaøi A Toång Ñaøi B H II.3 - Keát noái hai daây caùp. Söû duïng ñöôøng daây thueâ bao cuûa toång ñaøi khaùc laøm trung keá cuaû toång ñaøi mình. Coù chöùc naêng nhö maùy ñieän thoaïi (nhaän khung quay soá). Toång Ñaøi A Toång Ñaøi B E M Trung keá töï ñoäng 2 chieàu E & M (Ear And Mouth Trunk) H II.4 Keát noái daây treân boán daây Cable. Hai daây ñeå thu tín hieäu thoaïi. Moät daây ñeå thu tín hieäu trao ñoåi. Moät daây ñeå phaùt tín hieäu trao ñoåi. - Caùc tín hieäu trao ñoài goàm: chieám, quay soá, xaùc nhaäp, thieát laäp cuoäc goïi, tính cöôùc. II.5 Voøng noäi boä – Caùc aâm hieäu cuûa toång ñaøi: II.5.1 Voøng noäi boä:  CO 48 VDC Tip (geen) Ring (red) T R H II.5 Ñöôøng Tip vaø Ring cuûa vuøng noäi boä Voøng noäi boä cuûa thueâ bao laø moät ñöôøng hai daây caân baèng noái vôùi ñaát vôùi ñaøi cuoái, moät nguoàn chung cuûa ñaøi cuoái cung caáp 48VDC cho moãi voøng thueâ bao. Hai daây daãn ñöôïc noái vôùi Tip vaø Ring (thuaät ngöõ duøng ñeå moâ taû Jack ñieän thoaïi). Ñöôøng Ring coù ñieän theá –48VDC ñoái vôùi Tip, Tip ñöôïc noái ñaát (chæ ñoái vôùi DC) ôû ñaøi cuoái. II.5.2 Nguyeân lyù laøm vieäc cuûa toång ñaøi: Khi thueâ bao nhaác maùy (off-hook): laøm ñoùng tieáp ñieåm chuyeån maïch taïo neân moät doøng ñieän khoaûng (20-80)mA chaïy trong voøng thueâ bao. ÔÛ cheá ñoä off-hook, ñieän theá DC rôi treân ñöôøng daây giöõa Tip vaø Ring khoaûng 4VDC ôû thieát bò ñaàu cuoái thueâ bao. Toång ñaøi nhaän bieát thueâ bao nhaác maùy thoâng qua söï thay ñoåi ñieän trôû maïch voøng. Bình thöôøng khi thueâ bao ôû vò trí gaùc maùy, ñieän trôû cuûa thueâ bao raát lôùn (hôû maïch), khi thueâ bao nhaác maùy, ñieän trôû DC cuûa maïch voøng giaûm xuoáng coøn khoaûng 150-1500W (thöôøng laø 600W) 62ms >500ms 38ms Khoaûng caùch giöõa 2 xung Khi ñaøi cuoái phaùt hieän off-hook, caáp aâm hieäu môøi quay soá (Dial Tone) ñöôïc caáp cho thueâ bao ñoàng thôøi nhaän caùc soá cuûa voøng thueâ ñöôïc goïi. AÂm hieäu Dial-Tone laø tín hieäu hình sin lieân tuïc coù taàn soá f=425±25Hz Khi thueâ bao nhaän bieát ñöôïc tín hieäu dial tone ngöôøi goïi seõ hieåu ñöôïc: ñöôïc pheùp quay soá. Ngöôøi goïi baét ñaàu quay soá hoaëc aán phím choïn soá (ñoái vôùi maùy ñieän thoaïi aán phím loaïi phaùt xung) toång ñaøi nhaän bieát caùc soá ñöôïc quay nhôø vaøo caùc chuoãi xung quay soá ñöôïc phaùt ra töø thueâ bao cuûa ngöôøi goïi. H II.6 Chuoãi xung quay soá Khi quay soá baèng DTMF, caùc soá choïn bôûi caùc chuyeån maïch baèng nuùt baám vaø moät taàn soá rieâng ñöôïc phaùt ñoàng thôøi vôùi moãi soá. 1 2 3 A 4 5 6 B 7 8 9 C * 0 # D 679Hz 770Hz 825Hz 914Hz 1209Hz 1336Hz 1447Hz 1633Hz H II.7 Caùc caëp taàn soá DTMP Neáu caùc ñöôøng keát noái thoâng thoaïi (link) ñeàu bò baän thì toång ñaøi seõ caáp aâm hieäu baùo baän (busy tone) cho thueâ bao. AÂm hieäu naøy coù taàn soá f = 42._.