Tìm hiểu tổng quát về kỹ thuật thông tin số, tổng đài điện tử số SPC & đi sâu vào việc tìm hiểu hệ thống báo hiệu số 7…

g tự thì nay đã được chuyển sang sử dụng các tổng đài điện tử SPC (Stored Program Controled) với kỹ thuật truyền dẫn số. Từ khi kỹ thuật truyền dẫn số ra đời đã thay thế hoàn toàn các kỹ thuật tương tự do các tính năng ưu việt của nó trong việc chuyển mạch, xử lý, truyền dẫn,... cùng với việc phát triển hoàn thiện kỹ thuật thông tin số trong mạng thông tin toàn cầu thì việc đưa vào sử dụng và thay thế toàn bộ bằng các tổng đài điện tử số là một bước nhảy vọt trong hệ thống mạng điện thoại quốc tế. Đặc biệt là việc sử dụng hệ thống báo hiệu số 7 (Hệ thống báo hiệu kênh chung) có tốc độ cao, dung lương lớn, độ tin cậy cao, tính kinh tế, tính mềm dẻo thay thế toàn bộ hệ thống báo hiệu cũ hệ thống báo hiệu R2 (Hệ thống báo hiệu kênh riêng) nhằm đáp ứng đầy đủ nhu cầu về các loại hình dịch vụ trong tương lai như mạng điện thoại công cộng PSTN, mạng số liên kết đa dịch vụ ISDN, mạng trí tuệ IN, mạng thông tin di động số PLMN. Trong thời gian làm đồ án của mình với nhiệm vụ: “TÌM HIỂU TỔNG QUÁT VỀ KỸ THUẬT THÔNG TIN SỐ, TỔNG ĐÀI ĐIỆN TỬ SỐ SPC VÀ ĐI SÂU VÀO VIỆC TÌM HIỂU HỆ THỐNG BÁO HIỆU SỐ 7 TRONG MẠNG ĐIỆN THOẠI CÔNG CỘNG PSTN”. Tôi đã trình bày thành ba phần chính là: Phần I: Khái quát về kỹ thuật thông tin số. Phần II: Tổng quát về cấu trúc và chức năng của tổng đài điện tử số SPC. Phần III: Tìm hiểu hệ thống báo hiệu số 7 trong mạng điện thoại công cộng PSTN. Trong mỗi phần tôi đã cố gắng đi sâu, tìm hiểu và trình bày với tất cả sự hiểu biết của mình. Nhưng vì khối lượng công việc lớn, nội dung liên quan đến nhiều lĩnh vực mới và thời gian thực hiện đồ án có hạn nên trong quá trình thực hiện không thể tránh khỏi các sơ xuất. Vì vậy tôi rất mong nhận được sự góp ý nhận xét của các thầy cô và bạn bè để giúp tôi hoàn thành công việc một cách thành công nhất. Tôi xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ nhiệt tình, bảo ban chu đáo của: thầy giáo: Vũ Đức Lý - cán bộ giảng dạy khoa điện tử - Viễn thông - Trường đại học Bách khoa Hà Nội đã giành nhiều thời gian quý báu hướng dẫn và tạo điều kiện cho tôi hoàn thành nhiệm vụ của mình. PHẦN I KHÁI QUÁT VỀ KỸ THUẬT THÔNG TIN SỐ. CHƯƠNG 1 CƠ SỞ THÔNG TIN SỐ I. SỰ PHÁT TRIỂN CỦA MẠNG VIỄN THÔNG. Lịch sử phát triển của mạng viễn thông gắn liền với sự phát triển của mạng điện thoại và chuyển mạch điện thoại, trong vòng 35 năm trở lại đây đã chứng kiến một sự phát triển vượt bậc của kỹ thuật chuyển mạch trên nền tảng của cuộc cách mạng công nghệ, đặc biệt là sự phát triển của kỹ thuật số. Ở hầu hết các nước, dịch vụ liên lạc đường dài nay đã được tự động hóa, dịch vụ điện thoại quốc tế trước đây từng được coi như là một dịch vụ xa xỉ thì nay đã trở nên thông dụng với hầu hết mọi người. Trong những năm 90 của thế kỷ XX, mạng viễn thông đã phát triển với một tốc độ chóng mặt, sự phát triển này đã cho ra đời nhiều dịch vụ mới, từ chỗ ban đầu chỉ có dịch vụ điện thoại công cộng với phương thức chuyển mạch cơ khí cổ truyền thì nay đã xuất hiện thêm rất nhiều dịch vụ mới đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của người tiêu dùng và đòi hỏi của xã hội. Mạng viễn thông ngày nay bao gồm các ứng dụng sau: MẠNG THOẠI CÔNG CỘNG THÔNG TIN THƯƠNG MẠI MẠNG BÁO HIỆU MẠNG THÔNG MINH MẠNG DI ĐỘNG MẠNG SỐ ĐA DỊCH VỤ Hình 1: Các ứng dụng của mạng viễn thông. Một điểm mới nữa trong sự phát triển của mạng viễn thông là thay đổi quan điểm từ nút (Tổng đài) sang quan điểm về mạng trong lĩnh vực điều hành, bảo dưỡng và phát triển mạng. Một cấu trúc mạng mới như vậy dựa trên sự tách biệt giữa phần chuyển mạch và dịch vụ, cho phép người điều hành mạng và người cung cấp dịch vụ thêm vào và thay đổi các dịch vụ trên đường dây một cách linh hoạt và hiệu quả. Như vậy một mô hình mới cho mạng viễn thông ngày nay có cấu trúc: TRUY NHẬP CUNG CẤP ĐIỀU HÀNH Dịch vụ CHUYỂN MẠCH TRUYỀN TẢI Hình 2: Mô hình mạng viễn thông ngày nay. Sự phát triển của công nghệ có vai trò to lớn trong phát triển của mạng viễn thông, tại lớp truyền tải có kỹ thuật SDH (Synchronous Digital Hierarchy) cho phép thực hiện việc ghép kênh lớn và quy định các tiêu chuẩn truyền đồng bộ trong mạng, hệ thống nối chéo số DCC cho phép thực hiện việc ghép tách kênh đơn giản và sử dụng có hiệu quả dung lượng của tổng đài. Tại lớp chuyển mạch và truy nhập những mạch điện truyền thống sẽ được thay thế bởi phương thức chuyển mạch gói nhanh và tin cậy thông qua phương thức truyền không đồng bộ ATM (Asynchronous Transfer Mode), hơn thế nữa kỹ thuật truyền dẫn số tốc độ cao GHF mà không ảnh hưởng đến nội dung truyền dẫn. II. NGUYÊN LÝ KỸ THUẬT TRUYỀN DẪN. Truyền dẫn là chức năng truyền một tín hiệu từ một nơi này đến một nơi khác. Hệ thống truyền dẫn gồm các thiết bị phát và nhận và phương tiện truyền cùng bộ lặp lại giữa chúng. Thiết bị phát Phương tiện Bộ lặp lại Phương tiện Thiết bị nhận Hình 3: Cấu hình của hệ thống truyền dẫn. Thiết bị phát sẽ phát và truyền đi những tín hiệu đầu vào (tín hiệu gốc) để truyền chúng một cách hiệu quả qua phương tiện, thiết bị nhận tách ra những tín hiệu gốc trong những tín hiệu nhận được Đồng thời bộ lặp lại xử lý việc bù lại trong quá trình truyền. Các phương tiện truyền bao gồm dây đồng cáp đồng trục, radio, ống dẫn sóng và cáp sợi quang truyền dẫn bao gồm phần truyền dẫn thuê bao nối liền máy thuê bao với tổng đài và phần truyền dẫn tổng đài nối tổng đài. Truyền dẫn gồm truyền dẫn bằng cáp, truyền radio, liên lạc vệ tinh, truyền tivi, liên lạc sợ quang ống dẫn sóng. Liên lạc dưới đất dùng bộ chuyển tiếp phục hồi sử dụng các phương tiện truyền dẫn. III. ĐẶC ĐIỂM TRUYỀN DẪN SỐ. Truyền dẫn số có nhiều ưu điểm hơn truyền dẫn tương tự, nó chống tạp âm và gián đoạn ở xung quanh tốt hơn vì có bộ lặp để tái tạo, cung cấp chất lượng truyền dẫn tốt hơn bất kể khoảng cách truyền dẫn kết hợp được mọi nguồn dịch vụ đang có trên đường truyền dẫn số và truyền dẫn khi chuyển thành tín hiệu số bất kể thông tin loại nào, tạo ra một tổ hợp truyền dẫn số và tổng đài số. Nó cũng tạo ra sự kinh tế cho hệ thống vì những phẩn tử bán dẫn dùng cho truyền dẫn số là những mạch tổ hợp số được sản xuất hàng loạt và mạng liên lạc có thể trở thành rất thông minh vì thực hiện việc chuyển đổi tốc độ cho các dịch vụ khác nhau, thay đổi thủ tục DSP ( Xử lý tín hiệu số), chuyển đổi phương tiện truyền dẫn, v. v... Tuy nhiên truyền dẫn số cũng có những nhược điểm như dải tần công tác tăng lên do việc số hóa tín hiệu cần có bộ chuyển đổi A/D, D/A và đồng bộ giữa phát và thu, một thiết bị chuyển đổi cần có để kết hợp hệ FDM và hệ TDM vì hệ thống số không tương thích với các hệ thống hiện có trước đây. CHƯƠNG 2 KỸ THUẬT PCM (ĐIỀU CHẾ XUNG MÃ) I. CẤU HÌNH CƠ BẢN CỦA KIỂU TRUYỀN TIN PCM. 1. Nguyên lý cơ bản của kiểu truyền tin PCM. PCM là phương pháp chuyển đổi các tín hiệu tương tự sang tín hiệu số trong đó các thông tin chứa trong các mẫu của tín hiệu tương tự được biểu diễn bằng một từ mã dưới dạng một chuỗi bit. Trước tiên tín hiệu vào đượclấy mẫu một cách tuần tự sau đó được lượng tử hóa trên trục biên độ. Các mức lượng tử này được đưa tới mạch mã hóa để tạo ra các dạng mã thích hợp tuỳ theo đặc tính của đường truyền dẫn và gửi tới các thiết bị đầu cuối qua đường truyền. Quá trình này được gọi là quá trình biến đổi A/ D hay gọi là điều chế. Ở đầu thu để khôi phục lại dạng tín hiệu ban đầu người ta tiến hành thực hiện các bước biến đổi ngược lại với quá trình điều chế. Quá trình này gọi là biến đổi D/A hay là dải điều chế. Ưu điểm của loại truyền dẫn này là chất lượng truyền dẫn hầu như không phụ thuộc vào khoảng cách, mạng số rẻ, thích hợp trong các môi trường truyền dẫn, có thể truyền tiếng nói, dữ liệu, fax, telex, các tín hiệu tin tức truyền hình. Vì là tín hiệu số, tín hiệu rời rạc nên nó chống được sự tích lũy nhiều trên đường truyền. Do sử dụng những bộ lặp tái tạo trên đường truyền vì vậy chất lượng thu của nó là tuyệt hảo. 2. Cấu hình cơ bản của kiểu truyền tin PCM. Đầu vào Tương tự Lấy mẫu Mã Hoá Tái tạo và trễ Đầu ra số Đầu ra số Giải Mã Lọc Đầu ra Tương tự Hình 4: Cấu hình cơ bản của kiểu truyền tin PCM II. CÁC QUÁ TRÌNH CƠ BẢN CỦA PHƯƠNG PHÁP PCM. 1. Lấy mẫu: Lấy mẫu là quá trình biến đổi chuỗi tín hiệu liên tục thành các xung PAM có chu kỳ xác định và biên độ thay đổi. Đây là bước đầu tiên của kỹ thuật biến đổi tín hiệu liên tục thành không liên tục. Kỹ thuật này phải theo một quy luật sao cho tín hiệu rời rạc phải mang đầy đủ tin tức của tín hiệu tương tự để có thể tái tạo một cách trung thực ở đầu thu. Theo thuyết của Shannon các tín hiệu ban đầu có thể được khôi phục khi tiến hành lấy mẫu trên các phần tử tín hiệu được truyền đi ở chu kỳ hai lần nhanh hơn tần số cao nhất. Quá trình lấy mẫu được nhà bác học người Nga Kachenhicop phát biểu thành định luật như sau: Một tín hiệu X (t) liên tục trong thời gian t có phổ hữu hạn là F được hoàn toàn xác định bời những giá trị rời rạc của X (K D t) K = 0, 1, 2, 3,... , n. và khoảng cách D t không vượt quá một nửa chu kỳ của tần số cao nhất của tín hiệu lấy mẫu. m(t) 0 t Thiết bị nhận m(t) s(t) s(t)x m(t) 0 t TS Hình 5: Quá trình lấy mẫu Trong kỹ thuật điện thoại tần số được xác định là từ 0,3 ¸ 3,4 KHz là đảm bảo. Nhưng thực tế tiếng nói con người có phổ từ vài chục Hz đến cao hơn nhiều. Vì vậy trước khi lấy mẫu phải cho tín hiệu qua bộ lọc thông thấp để hạn chế phổ tiếng nói dưới 3,4 KHz. Đây là tần số Fmax . Theo định luật lấy mẫu thì tần số lấy mẫu phải lớn hơn hoặc bằng 2 lần Fmax. Nó được quy chuẩn là 8 KHz. - Tần số lẫy mẫu được gọi là f s: fs ³ 2 Fmax Chu kỳ lấy mẫu được gọi là Ts. Ts = 1/f s Theo quy chuẩn này tín hiệu ở đầu thu sẽ được khôi phục như dạng nguyên thủy ban đầu. X(jw) Nếu fs < 2Fmax thì sẽ xảy ra hiện tượng chồng phổ khi đó phổ gốc bị méo đi tín hiệu khôi phục sẽ không giống tín hiệu gốc. Hình 5: Sự chồng phổ. ra PAM K2 K1 X(t) * Mạch lấy mẫu thực tế: Hình 6: Mạch lấy mẫu. Quá trình lấy mẫu được mô tả qua bốn giai đoạn: - Giai đoạn 1: giai đoạn chuẩn bị. Khóa K1, K2 hở mạch, điện áp trên tụ C = 0. Thời gian chuẩn bị là T1. - Giai đoạn 2: khóa K1 đóng, K2 hở tụ, C được nạp điện tới giá trị của X (t). Thời gian giai đoạn lấy mẫu là T2. - Giai đoạn 3: giai đoạn giữ mẫu. Khóa K1, K2 đều hở, điện áp trên tụ C chính là giá trị của mẫu. Thời gian giai đoạn giữ mẫu là T3. X(t) TS t T1 T2 T3 T4 - Giai đoạn 4: giai đoạn giải phóng mẫu. Khóa K1 hở, K 2 đóng, tụ C phóng điện qua K2 để chuẩn bị nạp mẫu mới. Thời gian giải phóng mẫu là T4. Hình 7: Các giai đoạn lấy mẫu. 2. Lượng tử hóa: Trong quá trình lượng tử phạm vi thay đổi liên tục của biên độ xung PAM được quy về thành một số hữu hạn các giá trị biên độ. Giải biên độ được chia thành nhiều khoảng. Tất cả các xung có biên độ nằm cùng một khoảng thì nhận được một giá trị như nhau. Mỗi khoảng biên độ được đặc trưng bởi một mức lượng tử. Độ rộng giữa hai mức lượng tử được gọi là bước lượng tử. Mức lượng tử nằm giữa hai bước lượng tử. Người ta thực hiện lượng tử hóa xung PAM bằng một mạch đặc biệt trong các mạch này người ta so sánh các giá trị của xung PAM với các mức chuẩn cho trước tương ứng với các mức lượng tử để quyết định đưa vào mức này hay mức khác. Căn cứ vào bước lượng tử hóa người ta có thể phân biệt được lượng tử tuyến tính hay lượng tử phi tuyến. a. Lượng tử hóa tuyến tính. Lượng tử hóa tuyến tính còn gọi là lượng tử hóa đều có nghĩa là bước lượng tử bằng hằng số. Tạp âm lượng tử Dạng sóng đã lượng tử Dạng sóng ban đầu Bước lượng tử Hình 9: Lượng tử hoá tuyến tính Do việc làm tròn biên độ mẫu xung nên không tránh khỏi sai số. Sai số này được gọi là tạp âm lượng tử. Lượng tử hóa tuyến tính thường chỉ dùng khi tín hiệu có sự biến đổi về mức không lớn, còn đối với tín hiệu có sự thay đổi về mức lớn từ rất thấp đến rất cao nếu áp dụng lượng tử hóa tuyến tính thì sẽ có tỷ số tín hiệu trên tạp âm lớn. Muốn giảm tạp âm lượng tử thì ta phải giảm bớt bước lượng tử khi đó mức lượng tử tăng lên dẫn đến tăng kênh truyền và tốc độ. b. Lượng tử hoá không đều. A(t) 4 3 2 1 0 -1 -2 -3 -4 D 4 D 3 D 2 D 1 t T Dựa trên nguyên tắc khi biên độ tín hiệu càng lớn thì bước lượng tử càng lớn. Trong các thiết bị ghép kênh chỉ dùng lượng tử hoá không đều. Hình 10: Lượng tử hoá không đều tín hiệu Biên độ được chia làm 4 khoảng, ký hiệu D1, D2, D3, D4 các khoảng này gọi là bước lượng tử. Như vậy D1< D2 < D3 ,D4 các vạch song song vơí trục hoành gọi là các mức lượng tử. Đánh số 0 trở đi. Các xung lấy mẫu tại các chu kỳ n x Tm( trong đó n = 1,2,3) được lấy tròn đến mức lượng tử gần nhất. Muốn lượng tử hóa không đều có thể sử dụng 1 trong 2 phương pháp: - Nén Analog và nén dãn số: + Nén dãn Analog. Bộ nén Analog đặt ở nhánh phát của thiết bị trong miền tín hiệu thoại Analog và bộ dãn Analog đặt ở nhanh thu của thiết bị ghép kênh cùng trong miền tín hiệu Analog đi qua. Trong thiết bị ghép kênh số chế tạo theo tiêu chuẩn phân cấp truyền dẫn số của châu Âu sử dụng bộ nén dãn theo luật A còn theo tiêu chuẩn của Bắc Mỹ và Nhật lại theo luật m. y x -1 -1 1 1 đặc tính bộ dãn đặc tính bộ nén Theo luật A và luật m xây dựng được các đường cong thể hiện đặc tính bộ nén A và m. Đặc tính bộ dãn phải đối xứng với các đặc tính bộ nén để không gây méo tín hiệu. Hình 11: Đặc tính bộ nén và bộ dãn. Bộ nén dãn Analog có nhược điểm khó có thể tạo ra đặc tính bộ nén và dãn đối xứng qua đường phân giác góc một phần tư thứ nhất và thứ ba vì vậy tín hiệu thu bị méo. Để khắc phục nhược điểm này cần sử dụng kỹ thuật nén-dãn số. + Nén dãn số. y x 1/2 1/4 1/8 1/16 1/32 1/64 0,25 0,50 0,75 1,00 Đặc tính nén và dãn số dựa trên cơ sở của bộ nén Analog và bộ dãn Analog bằng cách gần đúng hóa các đặc tính nén logarit luật A và m bằng các đoạn thẳng gẫy khúc. Hình 12: Đường cong luật nén A và gần đúng hóa bằng các đoạn thẳng (13 đoạn) khi A = 87,6. Qua hình vẽ ta thấy trong cùng một đoạn tín hiệu không bị nén còn khi chuyển từ đoạn nọ sang đoạn kia thì tín hiệu bị nén và biên độ càng lớn bị nén càng nhiều. Nói tóm lại khi chưa nén thì tín hiệu thoại được chia thành 2048 mức sau khi nén (nếu dùng bộ nén A = 87,6/13) thì chỉ còn lại 128 mức tức là số bít trong một từ mã đã giảm từ 11 xuống còn 7. 3. Mã hóa và giải mã: Các loại mã hóa. A. MÃ HÓA ĐỀU: Biên độ tín hiệu được chia thành các bước lượng tử đều, mỗi xung tín hiệu đã được lượng tử được lấy tròn đến một mức lượng tử nào đó. Nhiệm vụ của bộ mã hóa là chuyển các xung lượng tử thành các nhóm mã nhị phân. Quan hệ giữa biên độ xung lượng tử và số bít trong một từ mã có quan hệ sau: N = 2m. Loại mã này chỉ dùng để mã hóa tín hiệu đơn cực và được gọi là mã nhị phân tự nhiên. Nếu tín hiệu là lưỡng cực phải có thêm một bít dấu đặt đầu tiên. Khi biên độ dương bít dấu = 1, khi biên độ âm bít dấu = 0 loại mã này gọi là nhị phân tự nhiên đối xứng. B. MÃ HÓA NÉN SỐ: Bộ nhớ So sánh RF1 RF2 CHUYỂN MẠCH (SW) NÉN SỐ (DCOM) BỘ GHI DỊCH (NRE) SH G PAM 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 2 3 4 5 6 7 8 PCM - Sơ đồ khối. Hình 13: Bộ mã hoá nén số - Nguyên lý: Xung điều biên PAM đưa vào bộ nhớ, đưa đến bộ so sánh đầu vào 2 của so sánh và điện áp mẫu kết quả so sánh thể hiện X = 1, hoặc X = 0, X quay về bộ ghi dịch số NRE để điều khiển nhóm bít dấu, chọn mã đoạn và chọn tổ hợp các nguồn áp mẫu trong mỗi đoạn. Bộ nén số (DCOM) chuyển mã 7 bít đầu vào thành 11 bít đầu ra. 11 bít này tương ứng với 11 bít tiếp điểm điện tử trong bộ chuyển mạch (SW) để mắc một số nguồn điện áp chuẩn trong số 11 loại nguồn chuẩn khác nhau vào mạch để đưa đến bộ so sánh. Nguồn điện áp chuẩn dương do khối RF1 cung cấp còn âm do RF2 vì vậy bộ SH sẽ chuyển thành xung nối tiếp và có mức TTL để truyền đi. Như vậy ứng với một xung đầu vào PAM thì đầu ra được tín hiệu PCM với từ mã 8 bít. C. GIẢI MÃ DÃN SỐ: - Sơ đồ khối : BỘ GHI DỊCH (NRE) BỘ DÃN SỐ (DEX) CHUYỂN MẠCH (SW) RF1 RF2 PAM PCM b8 b7 b6 b6 b5 b4 b3 b2 b1 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 Hình 14: Sơ đồ khối bộ giải mã dãn số . - Nguyên lý: Các từ mã của tín hiệu PCM đưa vào bộ ghi dịch số NRE để chuyển mã nối tiếp thành mã song song khi nhận được bít dấu B1 thì: Nguồn dương RF1 hoạt động (nếu B1 = 1). Nguồn âm RF2 hoạt động (nếu B1 = 0). Ứng với 7 bít đầu vào bộ dãn số DEX sẽ có 11 xung điều khiển xuất hiện tại đầu ra của DEX. 11 xung này qua bộ chuyển mạch SW đi đến đầu vào nguồn RF1 hoặc RF2. Đầu vào nào có Logic 1 thì nguồn áp chuẩn nhánh đó mắc vào sơ đồ. Đầu vào nào có Logic 0 thì nhánh đó có đầu vào điểm chung nên không có nguồn chuẩn. Kết quả là nguồn áp chuẩn được cộng lại và tổng số các nguồn áp chuẩn đó bằng biên độ xung lấy mẫu UPAM ở đầu ra bộ giải mã và đưa đến kênh tương ứng. 4. Một số phương pháp mã hóa khác. Trong viễn thông công cộng để đảm bảo chất lượng biến đổi tín hiệu tương tự/số dùng kỹ thuật PCM. Nó còn có một số phương pháp mã hóa khác. a. Điều xung mã vi sai (DPCM). Phương pháp này làm giảm độ rộng băng tần trong phương pháp này chỉ truyền đi độ chênh lệch giữa các mẫu cạnh nhau thường nhỏ hơn trị số biên độ của các xung lấy mẫu lên đặc trưng cho độ lệch này cần số bít ít hơn. Nguyên tắc mã: Trong DPCM người ta chỉ mã hóa hiệu số sai lệch của hai xung PAM kế tiếp vì vậy bộ mã hóa sẽ mã hóa với số mức ít hơn nên số bít của từ mã sẽ giảm hay số mức Q giảm. Trong thực tế để biểu diễn về mức ta chỉ cần 3 bít và 1 bít dấu từ mã chỉ có 4 bít. Như vậy mã hóa vi sai chỉ có 4 bít tốc độ số của kênh thoại và giải tần sau khi mã hóa giảm đi ẵ. b. Điều xung mã vi sai tự thích nghi (ADPCM). Trong PCM mỗi từ mã có 8 bít và tín hiệu tiếng nói được lấy mẫu với tần số 8 KHz thì tốc độ truyền của mỗi kênh là 64 Kbít/s đối với tín hiệu mã tiếng nói nhờ sử dụng ADPCM để khắc phục hiện tượng quá tải sườn tín hiệu. c. Điều chế DELTA (DM). Điều chế DELTA là một loại điều chế xung mã vi sai DPCM. Trong đó mỗi từ mã chỉ được biểu diễn bằng 1 bít nhị phân. Ưu điểm của điều chế DELTA so với các loại điều chế của các hệ thống PCM khác là các mạch đơn giản và dễ dàng chế tạo các CODEC bằng các mạch tích hợp chíp đơn. Là phương pháp mã hóa đơn giản nhất vì từ mã chỉ có 1 bít nên tần số lấy mẫu và tần số bít như nhau. Mã hóa vi sai và DELTA chỉ dùng trong trường hợp cần giảm giải tần truyền dẫn giảm tốc độ. Không dùng trong mạng viễn thông công cộng, dùng để truyền tín hiệu trong dải sóng ngắn. d. Điều chế DELTA tự thích nghi ADM. Do hiện tượng quá tải sườn vẫn tồn tại trong hệ thống DM muốn tránh quá tải đến mức tối đa phải sử dụng hệ thống điều chế DELTA tự thích nghi ADM. Phương pháp điều chế này cải biên được đặc tính yếu kém của bộ điều chế DELTAcơ sở nhờ thay đổi hệ số khuếch đại của bộ tích phân phù hợp với mức công suất trung bình của tín hiệu vào. CHƯƠNG 3 HỆ THỐNG TRUYỀN DẪN PCM. Sau khi thực hiện A/D thì chúng ta phải truyền dẫn các tín hiệu từ điểm này đến điểm khác. Để tăng hiệu quả của truyền dẫn thì phải ghép kênh, dồn kênh. Tín hiệu PCM có chu kỳ truyền đi là Ts với thoại Ts = 125ms thời gian giữa hai mẫu liên tiếp của một tín hiệu PCM là trống có thể ghép vào các mẫu của các tín hiệu PCM khác. Phương pháp này gọi là ghép kênh theo thời gian TDM. I. GHÉP KÊNH THEO THỜI GIAN TDM: Trong ghép kênh theo thời gian thì tín hiệu của các kênh được truyền tại các thời điểm nhất định. Hệ thống truyền dẫn Xung đồng bộ khung Bộ chuyển mạch Bộ phân phối Tách xung đồng bộ 1 2 3 4 1 2 3 4 1. Sơ đồ khối hệ thống TDM 4 kênh. Hình 15: Là sơ đồ đơn giản ghép kênh theo thời gian giả thiết là ghép 4 tín hiệu thoại của 4 kênh thuê bao để truyền trên tuyến truyền dẫn. Sơ đồ này chỉ thể hiện truyền dẫn theo một hướng. 2. Nguyên lý: - Phía phát có bộ chuyển mạch phía thu có bộ phân phối hai bộ này quay với tốc độ như nhau nhưng ngược chiều nhau. Vị trí của chổi phải đặt lên trên cùng một tiếp điểm như gốc thời gian được tính khi chổi lên tiếp điểm thứ năm để truyền qua hệ thống gọi là xung đồng bộ khung. Khung ở đây chính là thời gian chổi quay hết đúng một vòng = 125 ms sau khi phát xung đồng bộ khung là đến xung kênh 1. Cuối khung là xung kênh 4 và tiếp tục lặp lại khung khác. - Phía thu trước tiên tách xung đồng bộ khung tiếp đến chổi của bộ phân phối tiếp xúc với tiếp điểm kênh 1. Cuối kênh 4 nhờ quay đồng bộ cả về thời gian và về pha của chổi bộ chuyển mạch và bộ phân phối nên tín hiệu kênh nào được đi vào thuê bao bị gọi tương ứng kênh ấy. u F F F 1 2 3 4 1 2 3 4 t Hình ảnh truyền xung các kênh như hình dạng sóng. Hình16: Dạng sóng TDM. F: Xung đồng bộ khung đây cũng là thời điểm bắt đầu của khung và là thời điểm kết thúc của khung liền trước. Khoảng cách giữa hai xung F kề nhau = chu kỳ lấy mẫu Tm = 125 ms. Bộ lọc lấy thấp phía phát hạn chế băng tần 3,4 Khf. Bộ lọc lấy thấp phía thu lọc tín hiệu thoại từ xung điều biên PAM. Trong thông tin số các dãy xung PAM được mã hóa rồi mới truyền đi với các từ mã lên đường dây. II. THIẾT BỊ GHÉP KÊNH CƠ SỞ PCM (SƠ CẤP). Thiết bị ghép kênh bao gồm thiết bị xử lý tín hiệu tương tự đầu vào thành dạng PAM và ghép các xung đó. Thiết bị để chuyển đổi luồng bít hợp thành một luồng bít PCM có tốc độ bít số nhất định. Có các loại tốc độ bít sau: Đối với bộ ghép PCM 30 kênh có tốc độ bít = 2048 Kbit/s. Đối với bộ ghép PCM 24 kênh có tốc độ bít = 1544 Kbit/s. Đối với bộ ghép PCM 120 kênh có tốc độ bít = 8498 Kbit/s. Đối với bộ ghép PCM 96 kênh có tốc độ bít = 6312 Kbit/s. Sai động Sai động Đồng hồ phát Đồng hồ thu Điều biên xung PAM Điều biên xung PAM Điều biên xung PAM Điều biên xung PAM Mã hoá Ghép luồng Giải Mã Tách luồng Ra Vào Báo hiệu 1 n 1 n 1 n PAM PAM BUS 1. Sơ đồ khối của thiết bị ghép N kênh. Hình 17: Thiết bị đầu cuối ghép PCM điển hình. 2. Chức năng các khối: Bộ sai động tách tiếng nói thành mạch phát và thu ở mạch phát trước hết hạn chế băng tần đến 3400 Hz nhờ bộ lọc thông thấp đầu ra bộ lọc nối đến mạch lấy mẫu (bộ điều biên xung PAM). Các nhóm 24, 30, 96 hoặc 120 kênh thoại đề đã được biến đổi thành dạng điều biên xung (PAM) được đưa lần lượt vào tuyến ghép hoặc BUS PAM dưới sự điều khiển của đồng hồ phát, đồng hồ này tạo ra xung lấy mẫu cho tín hiệu PAM và điều khiển thông tin vào BUS PAM. Đầu vào bộ mã hóa chỉ có một tín hiệu PAM dưới sự điều khiển của hệ thống hoặc đồng hồ phát, lượng tử hóa xung này tạo ra từ mã thích hợp. Đầu ra bộ mã hóa là luồng bít số có tốc độ bít của hệ thống đó xung đồng bộ khung được ghép vào khe thời gian tương ứng cùng tin tức báo hiệu và toàn bộ gói tin xuất hiện ở đầu ra phía thu của bộ ghép PCM tiếp nhận số liệu đến, tái tạo tín hiệu này và tách thông tin đồng bộ trong tín hiệu đó. Đồng hồ thu sử dụng thông tin đồng bộ này cho các thao tác của mạch tách kênh. Bộ giải mã dưới sự điều khiển của đồng hồ thu giải mã các từ mã tương ứng của từng kênh thành tín hiệu PAM và đưa đến BUS PAM để phân phối theo thứ tự chính xác cho các bộ lọc băng tương ứng. Đầu ra bộ lọc hình thành các tín hiệu tương tự nguyên thuỷ, các xung cổng từ đồng hồ thu cũng cho phép tách các bít báo hiệu từ tín hiệu vào và phân phối cho các khối báo hiệu kênh tương ứng nằm trong sai động để nhận được một động tác phù hợp. III. GHÉP KÊNH THỨ CẤP HỆ THỐNG PCM CẤP HAI. Hệ thống PCM cơ sở chỉ dùng cho các tuyến thông tin ngắn, ở mạng thông tin cự ly trung bình và xa đòi hỏi dung lượng kênh lớn thì việc ghép nhóm cho một số lượng lớn kênh PCM vào một đường truyền chung để tạo ra các hệ thống PCM cấp cao hơn là hiệu quả và thực tế hơn. 1. Các phương pháp ghép thứ cấp. a. Ghép kênh PCM: Tạo ra một tín hiệu số từ các tín hiệu tương tự và ngược lại phương pháp này áp dụng cho phương pháp sơ cấp. b. Ghép kênh số: Tạo ra một tín hiệu số bằng cách kết hợp một số các tín hiệu số lại và ngược lại thông qua phương pháp ghép TDM. Nguyên lý đường truyền tín hiệu số truyền các tín hiệu số giữa các thiết bị ghép kênh. Chúng được thiết kế để truyền dẫn tín hiệu số có tốc độ xác định nhưng không phụ thuộc vào loại tín hiệu gốc mà các tín hiệu số đó thể hiện có hai loại hệ thống cấp II được CCITT khuyến nghị các hệ thống này làm việc theo phương thức ghép kênh số và dựa trên cơ sở của một trong hai hệ thống ghép cơ sở. Cả hai hệ thống này ghép 4 luồng tín hiệu PCM cơ sở thành một tín hiệu số. Các tín hiệu được ghép theo kiểu chèn bít. Ghép kênh PCM sơ cấp Ghép kênh số cấp 2 Ghép kênh số cấp 2 Ghép kênh PCM sơ cấp 1 2 3 4 n 1 2 3 4 n Hình 18: Ghép kênh số cấp II: a. Hệ thống CEPT b. Hệ thống ST&T. a. N = 30 2048 Kbit/s 8448 Kbit/s 2048 Kbit/s N = 30. b. N = 24 1554 Kbit/s 6312 Kbit/s 1544 Kbit/s N = 24. IV. GHÉP KÊNH CẤP CAO. Các hệ thống truyền dẫn số có thể liên kết với nhau theo từng cấp tạo nên một hệ thống ghép kênh số nhiều cấp. Hệ thống này dựa trên cơ sở hệ thống ghép PCM 30 sơ đồ khối hệ thống ghép kênh cấp cao. Hệ thống ghép kênh cấp cao không chỉ cho truyền dẫn tiếng nói điều xung mã mà cho các dạng thông tin khác như số liệu điện thoại truyền hình, nhóm ghép kênh theo tần số FDM, truyền hình quảng bá. Hệ thống ghép kênh số nhiều cấp dựa trên cơ sở hệ thống ghép PCM 30/32. Ghép kênh PCM sơ cấp Ghép kênh dữ liệu Ghép kênh số cấp 2 Ghép kênh thoại ảo Ghép kênh theo tần số Truyền hình quảng bá Ghép kênh số cấp 2 Ghép kênh số cấp 3 Ghép kênh số cấp 4 Ghép kênh số cấp 5 1 1 1 1 4 4 4 4 VF 30 Data VF 128 2,048 Mbit/s 8,448 Mbit/s 34,368 Mbit/s 139,264 Mbit/s 556 Mbit/s Sơ cấp (cấp 1) Thứ cấp (cấp 2) Cấp 3 Cấp 4 Cấp 5 2 3 2 3 2 2 3 3 Hình 19 : hệ thống ghép kênh nhiều cấp dựa trên cơ sở hệ thống ghép PCM 30/32. PHẦN II TỔNG QUÁT VỀ CẤU TRÚC CHỨC NĂNG TỔNG ĐÀI ĐIỆN TỬ SỐ (SPC). CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ TỔNG ĐÀI ĐIỆN TỬ. I. KHÁI QUÁT CHUNG. 1. Giới thiệu chung: Để khắc phục những hạn chế và nhược điểm của các các loại tổng đài điện thoại nhân công. Các nhà chế tạo đã cho ra đời các loại tổng đài tự động cơ điện và từng bước hoàn thiện chúng. Năm 1892 tổng đài tự động đầu tiên điều khiển trực tiếp được chế tạo nhưng có rất nhiều nhược điểm. Năm 1926 ở Thuỵ Điển đã xuất hiện một số tổng đài ngang dọc. Tổng đài này dùng quá trình chuyển mạch sử dụng các bộ nối dây ngang dọc. Năm 1965 tổng đài điện thoại điện tử đầu tiên theo nguyên lý chuyển mạch không gian tương tự đã được đưa vào khai thác ở nước Mỹ. Tổng đài loại này không có khả năng tiếp thông hoàn toàn dựa vào phương pháp này có thể thiết lập tổng đài tiếp thông hoàn toàn và không tổn thất. Năm 1970 tổng đài điện thoại số đầu tiên đã được sản xuất lắp đặt và đưa vào khai thác ở Pháp. 2. Sự ra đời của các tổng đài điện tử. Năm 1965 khi tổng đài điện tử đầu tiên được lắp đặt đã có nhiều thay đổi trong lĩnh vực công nghệ này. Đây là loại tổng đài tương tự làm việc theo nguyên lý SPC (Stored Program Controled) và là tổng đài nội hạt. Trường chuyển mạch của nó là trường chuyển mạch cơ điện dung lượng của nó từ 10000 đến 60000 thuê bao. Nó có thể lưu hoạt lượng tải là 600 Erlangs và có thể thiết lập 30 cuộc nối trong 1s. - Năm đầu thập kỷ 70 ở Mỹ hoàn thiện một tổng đài số dùng cho liên lạc chuyển tiếp, mục tiêu đặt ra là tăng tốc độ truyền dẫn giữa các tổng đài nhờ phương thức số. - Tháng 1/1976 tổng đài chuyển tiếp theo phương thức chuyển mạch số mang tính chất thương mại đầu tiên trên thế giới được lắp đặt có dung lượng 107000 kênh và mạch nghiệp vụ. Khả năng truyền tải 47500 Erlangs và khả năng chuyển mạch cho 150 cuộc gọi mỗi giây. - Giai đoạn từ 1974 - 1976 là giai đoạn phát triển nhanh nhất và hiệu quả của kỹ nghệ tổng đài số. 3. Các chức năng của hệ thống tổng đài. - Nhận dạng thuê bao chủ gọi. Xác định khi thuê bao nhấc ống nghe và sau đó cuộc gọi được nối với mạch điều khiển. - Tiếp nhận số được quay - Kết nối cuộc gọi. - Chuyển thông tin điều khiển. - Kết nối chuyển mạch (trung chuyển). - Kết nối tại trạm cuối. - Truyền tín hiệu chuông. - Tính cước. - Truyền tín hiệu báo bận. - Hồi phục hệ thống . 4. Các loại tổng đài trong mạng viễn thông. Trong mạng liên lạc viễn thông gồm một hệ thống các tổng đài, trong đó có thể chia ra làm hai loại chính: - Loại thứ nhất: bao gồm những tổng đài có thuê bao nối trực tiếp với nó (PABX và Local). - Loại thứ hai: bao gồm những tổng đài không có thuê bao nối trực tiếp với chúng (Transit). a. Tổng đài cơ quan: Tổng đài cơ quan PABX (Private Automatic Branch Exchange) được sử dụng rộng rãi trong các văn phòng khách sạn... Chức năng cơ bản của nó là: đối những cuộc gọi bên trong tổng đài thì nó không chiếm đường ở mạng bên ngoài, nó cho phép rút ngắn việc quay số và thực hiện một cuộc đàm thoại hội nghị một cách dễ dàng. b. Tổng đài nội hạt. Tổng đài nội hạt (Local) là những tổng đài có thuê bao nối trực tiếp với chúng. Chức năng chính là tạo tuyến nối cho các cặp thuê bao trong cùng một tổng đài, tạo tuyến nối cho các đường dây thuê bao của tổng đài tới các đường trung kế dẫn tới các tổng đài khác và tạo tuyến nối cho các đường trung kế từ các tổng đài khác tới các đường dây thuê bao của tổng đài. c. Tổng đài quá giang. Tổng đài quá giang (Transit) được thiết kế để xử lý lưu lượng giữa các tổng đài với nhau... Loại tổng đài này không có thuê bao nối trực tiếp với chúng. Tổng đài này có chức năng để tạo tuyến nối cho các đường trung kế vào từ một tổng đài tới các đường trung kế ra tới một tổng đài khác. d. Tổng đài quốc tế (Gateway). Tổng đài Gateway là một tổng đài quá giang. Nó thực hiện các chức năng chuyển luồng giữa mạng viễn thông quốc gia và mạng viễn thông quốc tế. II. TỔNG QUAN VỀ TỔNG ĐÀI SPC. Tổng đài SPC là tổng đài điện tử sử dụng phương pháp điều khiển bằng chường trình ghi sẵn trong bộ nhớ. Người ta sử dụng các bộ xử lý giống như ở máy tính để điều khiển hoạt động của tổng đài. Các chương trình và số liệu ghi trong bộ nhớ có thể thay đổi khi cần thiết nhờ vậy người quản lý có thể linh hoạt trong việc điều hành tổng đài. Kỹ thuật này cho phép thực hiện quá trình xử lý cuộc gọi phức tạp với chi phí thấp hiệu quả kinh tế cao nhờ sử dụng các mạch tích hợp với mật độ siêu cao VLSI (Very Large Scale Intergration). Bộ xử lý có khả năng xử lý hàng chục ngàn tới hàng triệu lệnh mỗi giây vì vậy khi sử dụng nó vào trong tổng đài ngoài việc điều khiển chức năng chuyển mạch thì cùng một bộ xử lý có thể điều khiển các chức năng khác. Các chương._. trình có thể thay đổi dễ dàng mang tính tức thời. 1. Ưu điểm của kỹ thuật SPC. - Việc ứng dụng của kỹ thuật điều khiển bằng chương trình ghi sẵn vào tổng đài đã tạo ra khả năng to lớn trong việc chuẩn hóa phần cứng. Các chức năng khác nhau thực hiện trong hệ thống là kết quả của việc truy nhập tới những phần khác nhau trong bộ nhớ điều khiển. - Kỹ thuật SPC cũng cho phép mở ra nhiều dạng dịch vụ mới mà không cần phải thay đổi kết cấu phần cứng mà chỉ cần sửa đổi phần mềm trong khi đó phần mềm rất thuận lợi để sản xuất đồng loạt. - điều khiển theo chương trình ghi sẵn không những mang lại nhiều thuận lợi cho người sử dụng mà còn đơn giản hóa rất nhiều trong quá trình bảo dưỡng bảo quản. Phần lớn những chức năng bảo dưỡng các thiết bị, đường dây trước kia bao gồm hàng loạt các thao tác nhân công nay đã được đưa vào thành số liệu ghi trong bộ nhớ và được thực hiện tự động. Ngoài ra bằng những thao tác đơn giản bảo đảm được việc không phụ thuộc của số thuê bao vào số đường dây do đó có thể thay đổi số dễ dàng. - Sử dụng kỹ thuật SPC cho phép phát triển dung lượng dễ dàng, lắp đặt nhanh do cấu trúc tổng đài ở dạng modullar. - Tính linh hoạt cao phối hợp dễ dàng với các hệ thống báo hiệu của các tổng đài khác, có khả năng tính cước khác nhau như thời gian ngày, đêm... - Giám sát đường dây tự động để phát hiện lỗi, công việc xử lý lỗi được tiến hành một cách tự động. - Công việc điều hành hệ thống thuận lợi vì sử dụng các thiết bị trao đổi I/O. 2. Chức năng của một tổng đài SPC. Hệ thống chuyển mạch bao gồm các khối chức năng cho phép nó giao tiếp với các đường truyền dẫn tới từ thuê bao của các đường trung kế tới từ các tổng đài khác. Các đường dây truyền dẫn từ ngoài vào sẽ được đưa vào giá đấu dây rồi tới các khối giao tiếp đường dây (thuê bao và trung kế). Khối này có nhiệm vụ chuyển tín hiệu từ dây dẫn thành tín hiệu dạng phù hợp với các khối chuyển mạch. Tổng đài cung cấp các đường nối các cuộc gọi thích hợp bằng cách dịch địa chỉ nhận được từ thuê bao yêu cầu gọi thành mã yêu cầu thuê bao hay đường trung kế tương ứng. Tổng đài đồng thời cũng cung cấp quá trình quản lý cuôc gọi. Chức năng của một hệ thống chuyển mạch bao gồm các chức năng chủ yếu sau: a. Thiết lập cuộc gọi: - Thiết lập các đường nối tạm thời giữa các đường truyền dẫn phù hợp yêu cầu của thuê bao. - Xác định loại dịch vụ của thuê bao gọi bằng cách xác định số của thuê bao. - Xác định số của thuê bao bị gọi bằng cách xác định số mà thuê bao gọi phát đến. - Thiết lập cuộc gọi nội hạt: xác định xem thuê bao bị gọi có phải được nối với một tổng đài khác hay không. Nếu có thì xác định tuyến trung kế và cách báo hiệu trên đường trung kế. - Định tuyến: Tổng đài sau khi xác định tuyến nối sẽ phát những tín hiệu tương ứng về phía tuyến nối đến. - Dịch vụ của thuê bao gọi: Tổng đài cung cấp những xử lý phù hợp với dạng dịch vụ của thuê bao bị gọi. b. Chức năng quản lý cuộc gọi: Là chức năng giám sát cuộc gọi và những chức năng điều khiển tạo ra những thông tin thống kê cần thiết. - Tính cước cuộc gọi: Tạo ra những dữ liệu để tính cước. - Xử lý cuộc gọi: Giám sát quá trình diễn ra cuộc gọi. - Các âm báo hiêu trở về: Tạo ra các âm báo hiệu cho thuê bao. - Ghi nhận lỗi: Ghi nhận những chức năng bị sai lạc. - Xóa đường liên kết: Xoá bỏ đường truyền dẫn trong tổng đài khi cuộc gọi kết thúc. III. NGUYÊN LÝ CẤU TẠO TỔNG ĐÀI SPC. Mạng điện Đường dây Khối giao tiếp thuê bao Khối giao tiếp trung kế tương tự Khối giao tiếp trung kế số THIẾT BỊ CHUYỂN MẠCH Đường dây thuê bao Thiết bị kết cuối Trung kế tương tự Trung kế số Thiết bị báo hiệu kênh chung Thiết bị báo hiệu kênh riêng Thiết bị phân phối báo hiệu Thiết bị đo thử Thiết bị điều khiển đấu nối BUS CHUNG Thiết bị trao đổi người máy Nguồn cung cấp Bộ xử lý trung tâm Các bộ nhớ 1. Sơ đồ khối tổng đài SPC. Hình 20: Sơ đồ khối tổng đài SPC. Tổng đài SPC được chia thành 7 khối chính: - Khối thiết bị ngoại vi kết cuối và tập trung bao: gồm các mạch điện thuê bao, mạch trung kế, thiết bị tập trung và xử lý tín hiệu... - Khối chuyển mạch: bao gồm các tầng chuyển mạch thời gian không gian hoặc ghép hợp - Khối báo hiệu: bao gồm thiết bị báo hiệu kênh chung và thiết bị báo hiệu kênh riêng. Thiết bị báo hiệu kênh chung để xử lý thông tin báo hiệu liên tổng đài theo mạng báo hiệu kênh chung. Thiết bị báo hiệu kênh riêng xử lý thông tin báo hiệu kênh riêng. - Khối xử lý gọi: bao gồm các thiết bị phân phối báo hiệu thiết bị đo thử, thiết bị điều khiển đấu nối hợp thành. - Khối điều khiển trung tâm: bao gồm các bộ xử lý trung tâm cùng với các bộ nhớ của nó tạo thành bộ điều khiển trung tâm. - Khối trao đổi thông tin người máy. - Khối nguồn cung cấp: bao gồm các mạch điện cung cấp nguồn cho tổng đài. CHƯƠNG 2 THIẾT BỊ NGOẠI VI KẾT CUỐI VÀ TẬP TRUNG. I. TỔNG QUAN: 1. Thiết bị ngoại vi kết cuối: Có hai loại ngoại vi kết cuối: - Ngoại vi kết cuối thuê bao. - Ngoại vi kết cuối trung kế. - Thiết bị ngoại vi kết cuối thuê bao: bao gồm các thiết bị giao tiếp với đường dây thuê bao, thiết bị tạo dao động chuông, thiết bị tạo dao động âm báo, thiết bị giao tiếp với máy điện thoại ấn phím. - Thiết bị ngoại vi kết cuối trung kế: gồm thiết bị giao tiếp trung kế tương tự, số, báo hiệu đa tần. 2. Thiết bị tập trung: Một hệ thống tập trung gồm có 2 bộ phận chính: bộ phận xa và bộ phận trung tâm. Chúng được đấu nối với nhau bằng các đường truyền PCM. II. THIẾT BỊ NGOẠI VI KẾT CUỐI THUÊ BAO. Bảo vệ quá áp Mạch Rơ le đo kiểm Mạch Rơ le cấp chuông Bảo vệ quá áp Tip Tới thuê bao Ring SLIC Bộ Lọc C O D E C PCM Tới thiết bị tập trung PCM Đồng hồ 8 KHz Đồng hồ 2,048 MHz Cảm nhận chuông Cảm nhận mạch vòng Đo kiểm ra Đo kiểm vào Dòng chuông 1. Sơ đồ khối tổng quát của thiết bị giao tiếp đường dây thuê bao tương tự: Hình 21: Sơ đồ khối mạch điện giao tiếp đường dây thuê bao tương tự. 2. Chức năng khối mạch kết cuối thuê bao: Mạch đường dây thuê bao sử dụng một mạch đầu cuối là mạch điện đường dây LC ( Line Circuit) để thực hiện điều khiển chuyển đổi tương tự sang số (A/D) và chuyển đổi số sang tương tự (D/A) các tín hiệu thoại trên các đường dây thuê bao. Mạch đường dây gồm có các chức năng được viết tắt bởi 7 chức năng sau BORSCHT. B: Cấp nguồn cho đường dây thuê bao (Battery). O: Bảo vệ quá áp cho thiết bị (Over Votage Protection). R: Cấp tín hiệu chuông (Ring). S: Giám sát trạng thái (Super Vision). C: Bộ lập/ giải mã. H: Sai động (Hybrid). T: Đo thử (Test). Ngoài 7 chức năng trên nó còn thực hiện một số chức năng khác: - Phân phát khe thời gian cho công việc ghép kênh và thực hiện chức năng Codec. - Hiển thị trạng thái nâng tổ hợp. - Xử lý và truyền dẫn các dạng âm báo cho thuê bao. - Cấp nguồn cho các mạch điện. - Chức năng giao tiếp điều khiển. a. Hai khối mạch bảo vệ quá áp làm nhiệm vụ bảo vệ các phần tử mạch phía tổng đài đối với các xung cảm ứng cáo áp do sấm sét, bảo vệ trước điện áp chuông và điện áp lưới khi dây thuê bao chập dây điện lực. b. Khối mạch tiếp điểm Rơle đo kiểm chịu sự điều khiển của thiết bị điều khiển trung tâm thông qua thiết bị ngoại vi điều khiển để tiếp cận các thiết bị đo thử và kiểm tra vào đối với các tham số của tuyến gọi và các thiết bị đo kiểm để đo kiểm các tham số đường dây máy thuê bao. c. Khối mạch cấp chuông chứa các tiếp điểm Rơle cấp chuông. Rơle hoạt động dưới sự điều khiển của bộ điều khiển trung tâm nhờ thao tác đóng mạch 1s và hở mạch 2s mà đường chuông được cấp cho máy thuê bao theo nhịp tương tự. Khi cấp chuông cho thuê bao, thông qua mạch Slic trạng thái cấp chuông được cảm nhận và đưa tới thiết bị điều khiển trung tâm để theo dõi. d. Khối mạch Slic: làm chức năng cấp nguồn cho đường dây thuê bao, chức năng chuyển đổi 2- 4 dây, chức năng giám sát trạng thái mạch vòng thuê bao. e. Khối mạch lọc: làm nhiệm vụ hạn chế phổ tín hiệu thoại hướng phát trong phạm vi băng tần chuẩn (0,3-3,4) KHf, đối với hướng thu, nó phục hồi tín hiệu tương tự cho tiếng nói từ dây tín hiệu điều biên xung ở đầu ra của mạch Decoder. f. Khối mạch CODEC: làm nhiệm vụ chuyển đổi A-D và ngược lại cho tín hiệu phát và thu tuyến thoại. 3. Ngoại vi kết cuối trung kế số: Tạo mã đồng bộ đa khung Triệt 0 Cấy báo hiệu vào Khôi phục đồng hồ Đệm đồng bộ Nhận dạng báo cảnh Điều khiển đài đồng bộ Tách báo hiệu Tới thiết bị điều khiển Đồng hồ Đồng hồ bộ chuyển mạch Tính đến thiết bị chuyển mạch Tới thiết bị điều khiển a. Sơ đồ khối: Hình 22: Sơ đồ khối thiết bị kết cuối trung kế số. Thiết bị kết cuối trung kế số kết nối trực tiếp các đường truyền dẫn PCM với phân hệ chuyển mạch. Thiết bị kết cuối trung kế số được trang bị các chức năng báo lỗi hai cực, phát ra số lần định khung lại và trượt quá độ. Đấy thường là những từ được nói đến như GAZPACHO. Một từ dựa theo các ký tự đầu tiên của mỗi chức năng đó là: * Thiết bị nhánh thu gồm có: - Khối khôi phục đồng hồ: làm nhiệm vụ khôi phục đồng hồ và chuyển đổi mã. - Khối đệm đồng bộ: để thiết lập sự đồng bộ giữa khung trong và ngoài. - Khối nhận dạng cảnh báo: để nhận dạng tín hiệu cảnh báo. - Khối điều khiển tái lập khung: để điều khiển sự làm việc của khối đệm đồng bộ. - Khối tách báo báo hiệu: làm nhiệm vụ tách thông tin báo hiệu từ dây tín hiệu số chung. * Thiết bị nhánh phát gồm có: - Khối cấy báo hiệu: để đưa các dạng báo hiệu cần thiết vào dòng số. - Khối triệt dây “0”: làm nhiệm vụ tạo tín hiệu không có dây nhiều số không liên tiếp. - Khối tạo mã khung: để chuyển đổi tín hiệu nhị phân thành tín hiệu đường dây. b. Các chức năng chính của thiết bị kết cuối trung kế số: Gồm 8 chức năng chính là GAZPACHO: - G: Tạo mã khung (Generation Of Frame Code). - A: Sắp xếp khung (Aligment Of Frames). - Z: Khử dãy số không liên tiếp (Zero String Suppression). - P: Đảo cực (Polar Con version). - A: Xử lý cảnh báo (Alarm Processing). - C: Tái tạo đồng hồ (Clock Recovery). - H: Tái tạo đồng bộ ( Hunting During Reframe). - O: Báo hiệu liên tổng đài (Office Signalling). a. Tạo mã khung tức là nhận dạng tín hiệu đồng bộ khung để phân biệt từng khung của tuyến số liệu PCM đưa từ các tổng đài khác tới. b. Đồng bộ khung (A) nhận xung đồng bộ để sắp xếp số liệu phù hợp với hệ thống PCM. c. Khử dãy số không liên tiếp (Z): vì đây là tín hiệu PCM có nhiều quãng chứa có nhiều bit “O” sẽ khó phục hồi tín hiệu ở phía thu nên nhiệm vụ của chức năng nay là thực hiện nén các quãng tín hiệu có nhiều bit “O” liên tiếp ở phía phát. d. Đảo định cực (P); làm nhiệm vụ biến đổi đôi dây tín hiệu đơn cực từ hệ thống đưa ra dãy tín hiệu lưỡng cực trên đường dây và ngược lại. e. Xử lý cảnh báo (A): Xử lý cảnh báo từ đường truyền PCM. f. Phục hồi dãy xung nhịp (C): làm nhiệm vụ phục hồi dãy xung nhịp từ dãy tín hiệu thu. g. Tách thông tin đồng bộ (H): thực hiện tách thông tin đồng bộ từ dãy tín hiệu thu. h. Báo hiệu (H): thực hiện chức năng giao tiếp báo hiệu để phối hợp các loại báo hiệu giữa tổng đài qua các tuyến trung kế. III. THIẾT BỊ TẬP TRUNG: 1. Sơ đồ khối bộ tập trung số: Thiết bị ghép kênh Tới Thiết bị kênh Thiết bị chuyển mạch thời gian Thiết bị đệm tiêu hao 1 2 3 4 5 6 Ở các tổng đài số người ta sử dụng thiết bị tập trung số để tập trung tải gọi từ các đường dây thuê bao trước khi đưa tới trường chuyển mạch số và nó xử lý trao đổi khe thời gian để đấu nối cho các mạch điện đường dây thuê bao, trường chuyển mạch và các thiết bị báo hiệu theo sự điều khiển của thiết bị điều khiển chuyển mạch. Bộ tập trung số thường được cấu tạo từ các thiết bị như chuyển đổi nối tiếp - song song, ghép kênh, thứ cấp, chuyển mạch thời gian, đệm tiêu hao và tách kênh. 1/ Tuyến PCM từ thiết bị chuyển mạch nhóm tới. 2/ Tuyến PCM từ khối mạch điện đường dây thuê bao. 3/ Tuyến PCM từ thiết bị tạo âm báo tới. 4/ Tuyến PCM dẫn tới thiết bị chuyển mạch nhóm. 5/ Tuyến PCM dẫn tới khối mạch điện đường dây thuê bao. 6/ Tuyến PCM dẫn tới thiết bị giao tiếp máy điện thoại ấn. Hình 23: Sơ đồ khối bộ tập trung số. 2. Chức năng nhiệm vụ các khối trong bộ tập trung số: a. Khối ghép kênh: Chuyển đổi nối tiếp-song song cho các tuyến dẫn PCM đầu vào và ghép các tổ hợp mã 8 bit song song vào một tuyến truyền PCM. 8 mạch dây cao tốc để dẫn tới thiết bị chuyển mạch thời gian tín hiệu ở đầu ra của bộ giải mã làm nhiệm vụ đọc các tổ hợp mã 8 bit song song ở các chốt ra tuyến PCM để đưa tới bộ chuyển mạch thời gian. b. Bộ chuyển mạch thời gian: Làm nhiệm vụ trao đổi khe thời gian số liệu tiếng nói cũng như số liệu âm báo và tín hiệu địa chỉ đa tần ở dạng PCM. Nó làm việc theo nguyên lý điều khiển đầu ra. c. Khối tách kênh: Làm nhiệm vụ tách chuyển tín hiệu số cao tốc trên 8 mạch dây thành các tuyến PCM cơ sở 32 kênh (2048 Kbit/s) và chuyển đổi các tổ hợp mã 8 bit song song thành 8 bit nối tiếp. d. Khối đệm tiêu hao: Làm nhiệm vụ định giá trị tiêu hao cho số liệu tiếng nói ở dạng số cho phù hợp để truyền dẫn tới bộ tách kênh. IV. THIẾT BỊ KẾT CUỐI TRUNG KẾ TƯƠNG TỰ. Thiết bị này còn cung cấp chức năng điều khiển đệm (Pad Control) cho các tuyến trung kế đặc biệt nó cũng có thể chứa các mạch trung kế khác nhau để giao tiếp với các tổng đài có liên quan. Những mạch điện này có thể truyền các xung quay số DP (Dial Pulse), mã đa tần MFC để chuyển báo hiệu ghi ( báo hiệu địa chỉ). CHƯƠNG 3 THIẾT BỊ CHUYỂN MẠCH. I. TỔNG QUÁT VỀ THIẾT BỊ CHUYỂN MẠCH: 1. Chức năng của chuyển mạch: Chức năng của phân hệ này là tạo ra sự kết nối giữa các kênh đầu vào và đầu ra để hình thành các cuộc nói chuyện giữa các thuê bao và các trung kế hoặc giữa các trung kế với nhau. Hệ thống này có thể được cấu tạo bởi những tầng chuyển mạch thời gian hoặc không gian tuỳ theo nhu cầu về dung lượng của tổng đài. Ngoài ra nó còn thực hiện chức năng truyền dẫn tiếng nói và tín hiệu báo hiệu. 2. Các loại hệ thống chuyển mạch: a. Hệ thống chuyển mạch tương tự: Loại chuyển mạch này được chia ra làm hai loại: - Phương thức chuyển mạch không gian (Space Division Switching Mode): ở phương thức chuyển mạch này đối với một cuộc gọi một tuyến vận lý được thiết lập giữa đầu vào và đầu ra của trường chuyển mạch. Tuyến này là riêng biệt cho mỗi cuộc nối và duy trì trong suốt thời gian tiến hành cuộc gọi. Các tuyến nối cho các cuộc gọi là độc lập với nhau. Ngay sau khi một tuyến được đấu nối, các tín hiệu được trao đổi giữa hai thuê bao. Trường chuyển mạch theo phương thức có thể sử dụng tiếp điểm điện tử hay cơ điện như loại Rơle ống kính hay dưới dạng các bộ dây ngang dọc kiểu Mini. - Phương thức chuyển mạch thời gian (Pulse Amplutudemodielation) tức là chuyển mạch theo phương thức điều biên xung. b. Hệ thống chuyển mạch số (Digital Switching): Phương thức này còn gọi là chuyển mạch PCM (Pulse Code Modulation): Đây cũng là một loại của phương thức chuyển mạch thời gian. Ở hệ thống chuyển mạch loại này một tuyến vật lý được sử dụng chung cho một số cuộc gọi trên cơ sở phân chia theo thời gian sử dụng nó. Mỗi cuộc gọi được sử dụng tuyến này trong một khoảng thời gian xác định và theo chu kỳ với một tốc độ lặp thích hợp. II. HỆ THỐNG CHUYỂN MẠCH SỐ: a. Đặc điểm chuyển mạch số: Hệ thống chuyển mạch số là một hệ thống chuyển mạch trong đó tín hiệu truyền dẫn qua trường chuyển mạch ở dạng số. Các tín hiệu được ghép theo thời gian vào một đường truyền dẫn qua hệ thống chuyển mạch. Có hai phương pháp thực hiện chuyển mạch các tổ hợp mã hóa theo hai hướng chuyển mạch thời gian và không gian. Nói chung một hệ thống chuyển mạch số phục vụ một số nguồn tín hiệu đã dược ghép kênh theo thời gian. Các kênh tín hiệu PCM này được truyền trên các truyền dẫn PCM. Để thực hiện chuyển mạch cho các cuộc gọi, đòi hỏi phải sắp xếp các tín hiệu số từ 1 khe thời gian ở 1 bộ ghép sang cùng 1 khe thời gian hoặc 1 khe thời gian khác của 1 bộ ghép hay tuyến PCM khác. Việc trao đổi các khe thời gian tức là chuyển mạch tín hiệu số thực hiện theo hai phương pháp phối hợp với nhau hoặc tách biệt: - Chuyển mạch thời gian. - Chuyển mạch không gian. b. Sơ đồ khối bộ chuyển mạch số: BỘ CHUYỂN MẠCH SỐ Tuyến dẫn vào PCM 0 Tuyến dẫn vào PCM 1 Tuyến dẫn vào PCM 2 Tuyến dẫn vào PCM n Tuyến dẫn ra PCM 0 Tuyến dẫn ra PCM 1 Tuyến dẫn ra PCM 2 Tuyến dẫn ra PCM n Hình 24: Sơ đồ khối bộ chuyển mạch số. Chuyển mạch PCM có thể nối, thông khe thời gian bất kỳ ở luồng số đầu vào của tuyến dẫn PCM tới 1 khe thời gian bất kỳ của luồng số ra của tuyến dẫn PCM ra. 1. Nguyên lý chuyển mạch thời gian tín hiệu số: * Sơ đồ khối: T 0 1 2 3 Luồng PCM ra Luồng PCM vào 0 1 2 3 Hình 25: Sơ đồ khối chuyển mạch thời gian. Chuyển mạch thời gian là chuyển mạch có khả năng chuyển 1 từ mã nhị phân PCM 8 bit nào từ các xa lộ đi vào đến bất kỳ khe thời gian nào trên xa lộ đi ra. Các số liệu đưa vào được nạp vào các khe thời gian trong một khung nhờ bộ dồn kênh Mux. Để kết nối một đường thoại thông tin ở các khe thời gian trên luồng đầu vào được gửi tới phía đầu ra qua mạch chuyển mạch. Mỗi đường thoại được định hình cụ thể trong một khe thời gian của luồng số liệu theo đó mạch chuyển mạch thay đổi khe thời gian của luồng đi vào đến khe thời gian của luồng số liệu đi ra. Quá trình này được gọi là quá trình thay đổi khe thời gian. Để thực hiện được điều này các từ mã nhị phân đi vào được viết vào bộ nhớ số liệu một cách tuần hoàn hoặc ngẫu nhiên. Theo đặc trưng của yêu cầu cuộc gọi được lưu trong bộ nhớ điều khiển các từ mã lại được đọc ra. Có hai phương pháp thực hiện chuyển mạch; + Phương pháp dùng bộ trễ. + Phương pháp dùng bộ nhớ đệm BM (Buffer Memory). - Việc ghi đọc ở bộ nhớ đệm có thể là: + Ghi tuần tự, đọc ra ngẫu nhiêm. + Ghi vào ngẫu nhiên, đọc ra tuần tự. Tuỳ theo vào sự điều khiển đâù ra hay đầu vào. a. Chuyển mạch điều khiển đầu vào: 00 01 31 Tuyến PCM vào Tuyến PCM ra 00 01 31 Bộ đếm khe thời gian Bộ điều khiển chuyển mạch Bộ nhớ tiếng nói BUS địa chỉ Ts0 Ts4 Ts0 Ts6 Bộ nhớ điều khiển * Sơ đồ nguyên lý. Hình 26: Nguyên lý chuyển mạch thời gian điều khiển đầu vào Cấu tạo: Bộ chuyển mạch thời gian tín hiệu số bao gồm 2 bộ nhớ: Bộ nhớ tiếng nói và bộ nhớ điều khiển. Bộ nhớ tiếng nói: có số lượng các ô nhớ bằng số lượng khe thời gian được ghép trong khung của tuyến dẫn PCM đưa vào bộ nhớ tiếng nói mỗi ô nhớ có 8 bit nhớ để ghi lại 8 bit thông tin của mỗi từ mã PCM đại diện cho một mẫu tín hiệu tiếng nói. Bộ nhớ điều khiển: có số lượng ô nhớ bằng bộ nhớ tiếng nói nhưng mỗi ô nhớ của nó có số lượng bit nhớ tuỳ thuộc số lượng khe thời gian của các tuyến ghép PCM. Chúng có quan hệ với nhau theo hệ thức 2r = C. r: Số bít nhớ của một ô nhớ ở bộ nhớ điều khiển. C: Số lượng khe thời gian của tuyến ghép PCM. Hai bộ nhớ tiếng nói và điều khiển liên kết với nhau thông qua hệ thống Bus địa chỉ và chịu sự điều khiển của bộ điều khiển chuyển mạch trực tiếp qua bộ đếm khe thời gian. * Nguyên lý làm việc: Theo phương thức chuyển mạch thời gian điều khiển đầu vào các mẫu tín hiệu PCM từ đầu vào đưa tới được ghi vào bộ nhớ theo phương pháp có điều khiển. Tức là trình tự ghi các xung mẫu PCM ở các khe thời gian của tuyến dẫn PCM đầu vào vào các ô nhớ nào cuả bộ nhớ tiếng nói được quyết định bởi bộ nhớ điều khiển. Còn quá trình đọc các mẫu tín hiệu mã hóa PCM từ bộ nhớ tiéng nói vào các khe thời gian của tuyến ghép PCM ra được tiến hành theo trình tự tự nhiên. Mỗi ô nhớ của bộ nhớ điều khiển được liên kết chặt chẽ với khe thời gian tương ứng của tuyến PCM ra. b. Chuyển mạch điều khiển đầu ra: * Sơ đồ nguyên lý: Về cấu tạo thì một bộ chuyển mạch thời gian tín hiệu số điều khiển đầu ra cũng gồm có hai bộ nhớ có cấu tạo giống như phương thức điều khiển đầu vào. * Nguyên lý làm việc: Ở phương thức chuyển mạch thời gian điều khiển đầu ra thì mẫu tín hiệu PCM ở tuyến dẫn PCM vào cần được ghi vào các ô nhớ của bộ nhớ tiếng nói theo trình tự tự nhiên. Khi đọc các nội dung ghi ở các ô nhớ này vào khe thời gian của tuyến ghép PCM ra thì phải thực hiện có điều khiển để mẫu tín hiệu PCM ở một khe thời gian nào đó ở đầu vào cần phải được chuyển tới một khe thời gian định trước của tuyến PCM ra. 2. Nguyên lý chuyển mạch không gian: S 0 1 2 3 0 1 2 3 Luồng PCM ra Luồng PCM vào a. Sơ đồ khối chuyển mạch không gian: Hình 27: Sơ đồ khối bộ chuyển mạch không gian. Chuyển mạch không gian là chuyển mạch có khả năng chuyển bất kỳ một mã nhị phân PCM 8 bit nào từ các xa lộ đi vào đến bất kỳ xa lộ đi ra nào mà khong có sự thay đổi khe thời gian. Nó tạo ra một sự tiếp thông đầy và tránh tình trạng vướng nội tâm. Việc kết nối thông được thực hiện nhờ các chuyển mạch điện tử cổng VÀ tuần tự chính xác mà theo đó các cổng VÀ được mở hoặc tắt được chỉ thị trong bộ nhớ điều khiển. Ứng với mỗi khe thời gian cổng VÀ lại được chuyển trạng thái. Để điều khiển thao tác chuyển mạch cần có bộ nhớ điều khiển. Bộ nhớ này gồm các cột nhớ hoặc các hàng nhớ. Nếu bộ chuyển mạch làm việc theo nguyên lý điều khiển đầu ra thì mỗi cột nối tới các đầu vào điều khiển của các tiếp điểm có một ô nhớ điều khiển. b. Cấu tạo tổng quát một bộ chuyển mạch không gian. Chuyển mạch là một ma trận tiếp điểm kết nối theo kiểu các hàng và các cột, các hàng là luồng số PCM vào, các cột là tuyến PCM ra và các tiếp điểm chuyển mạch là các cửa Logic “và” (And). 1 tiếp điểm ma trận chúng ta có thể nối với các khe thời gian khác nhau ở tiếp điểm khác vì vậy hiệu suất sử dụng tiếp điểm chuyển mạch cao tăng từ 32-1024 lần so với ma trận của chuyển mạch tương tự việc nối các tiếp điểm có hai phương pháp điều khiển. - Điều khiển ở đầu vào (điều khiển theo hàng). - Điều khiển ở đầu ra (điều khiển theo cột). c/ Nguyên lý chuyển mạch. * Sơ đồ nguyên lý chuyển mạch không gian có điều khiển đầu vào. y0 y1 y2 y3 ym x0 x1 x2 x3 xn Các BUS địa chỉ Các tuyến dẫn PCM vào 00 01 07 30 31 Các cột nhớ điều khiển nối mạch các tuyến dẫn PCM ra Hình 28: Sơ đồ nguyên lý chuyển mạch không gian có điều khiển đầu vào. * Nguyên lý hoạt động: Mỗi một giao điểm của ma trận ta thay bằng một cổng Logic và các bộ nhớ (Bộ nhớ kết nối). Trong phương pháp điều khiển đầu vào mỗi hàng tương ứng với một hàng nhớ. Tại một thời điểm nào đó CPU sẽ điều khiển CM đọc ra các ô nhớ ở khe Tsi chỉ ở thời gian Tsi và có chu kỳ là 125 ms. Trong ô nhớ còn có địa chỉ của tiếp điểm, địa chỉ này do CPU cung cấp. Chỉ có tiếp điểm (cổng logic) của địa chỉ đó hoạt động nối trong khoảng thời gian Tsi ngoài thời gian Tsi đo thì cổng logic được sử dụng để nối cho các khe thời gian khác. Cùng một thời điểm tại một hàng hay một cột chỉ có một tiếp điểm được nối hay một cổng logic hoạt động. * Sơ đồ nguyên lý chuyển mạch không gian có điều khiển đầu ra. Cũng tương tự như loại chuyển mạch không gian có điều khiển đầu vào chỉ khác lúc này không phải là các cột nhớ mà là các hàng nhớ điều khiển nối mạch cho một hàng các tiếp điểm dẫn ra cho tất cả các đầu ra. * Nguyên lý hoạt động Đối với phương thức chuyển mạch không gian số điều khiển đầu ra thì nguyên tắc điều khiển đấu nối cũng tương tự phương thức điều khiển đầu vào. Tuy nhiên do các hàng nhớ điều khiển lại phục vụ điều khiển nối mạch cho một khung tín hiệu, các khe thời gian trên một tuyến PCM đầu vào được phân phối tới tuyến PCM ra nào tuỳ thuộc vào địa chỉ ghi ở ô nhớ tương ứng với khe thời gian đó. Trường hợp này địa chỉ của ô nhớ chỉ thị đầu ra nào tiếp nhận mẫu tín hiệu ở khe thời gian hiện tại vì vậy gọi phương thức này là phương thức điều khiển đầu ra. 3. Chuyển mạch số ghép hợp: a. Khái niệm về chuyển mạch ghép hợp: Do các loại chuyển mạch không gian và thời gian còn nhiều nhược điểm như chi phí để xây dựng một bộ chuyển mạch không gian số cũng khá tốn kém do việc hàn nối để tiếp cận với các chân của phiến mạch và các chân của linh kiện vi mạch không thể gần nhau quá vì khi hàn không cho phép dẫn đến kích thước tăng khi dung lượng lớn chuyển mạch thời gian thì nhu cầu về ô nhớ tăng lên rất nhiều ở tổng đài. Dung lượng lớn dẫn đến hiệu quả kinh tế không cao khi giá thành mỗi bit nhớ còn đắt. Vì vậy các loại cấu trúc chuyển mạch kiểu trường nhiều đốt ghép hợp của hai phương thức chuyển mạch thời gian và không gian được sử dụng cho các tổng đài có dung lượng lớn và trung bình. Trường hợp này trường chuyển mạch được tạo bởi nhiều đốt. Mỗi đốt được ghép từ một số ma trận chuyển mạch kích thước nhỏ hoặc các bộ chuyển mạch thời gian dung lượng nhỏ để tạo thành một trường chuyển mạch dung lượng lớn. Loại trường chuyển mạch này gọi là trường chuyển mạch ghép hợp. Chúng có cấu trúc ghép khác nhau như TS, STS, TST, TSST,... Trường chuyển mạch hai đốt dùng hai loại chuyển mạch TS, ST chỉ thích hợp cho tổng đài dung lượng nhỏ. Tổng đài dung lượng trung bình và lớn dùng chuyển mạch cấu trúc 3 đốt kiểu STS hoặc TST. Ngoài ra còn một số kiểu trường chuyển mạch TSST, TSSST hoặc SSTSS. Trường chuyển mạch STS có cấu trúc trường chuyển mạch dung lượng nhỏ do tầng ra làm việc theo nguyên lý chuyển mạch không gian nên cấu trúc theo kiểu có tổn thất vì vậy không thích hợp với hệ thống dung lượng lớn. Trường chuyển mạch TST có tổn thất nhỏ hơn vì các đốt ngoại là các đốt chuyển mạch thời gian nên không sinh ra tổn thất ở đây. Vì vậy trường chuyển mạch loại này được dùng có hiệu quả nhất cho cấu trúc chuyển mạch lưu thoát lượng tải lớn. Trong thực tế cấu trúc TST vẫn là cấu trúc phổ thông nhất và được sử dụng nhiều cho các tổng đài số hiện nay. b. Trường chuyển mạch TST: - Sơ đồ khối: 1 2 n T PCM vào S T 1 2 n PCM ra Hình 29: Sơ đồ khối trường chuyển mạch TST. Trường chuyển mạch TST có hai đốt chuyển mạch thời gian ở hai phía và phân tích bởi một đốt chuyển mạch không gian ở giữa. Đốt chuyển mạch thời gian vào thực hiện chức năng trao đổi khe thời gian. Tầng không gian làm nhiệm vụ trao đổi tuyến PCM. Như vậy ở các đốt đầu vào và đầu ra có n bộ chuyển mạch thời gian, đốt chuyển mạch không gian có một ma trận chuyển mạch kích thước n x n. Bộ nhớ tiếng nói cũng như bộ nhớ điều khiển của mỗi bộ chuyển mạch thời gian và mỗi cột (hay hàng) nhớ điều khiển của bộ chuyển mạch không gian có các ô nhớ tương ứng với các khe thời gian của mỗi tuyến PCM vào và ra. Vì vậy có thể đấu nối bất kỳ khe thời gian nào của tuyến PCM vào với bất kỳ khe thời gian nào của tuyến PCM ra. 4. Đồng bộ trong chuyển mạch số: a. Mục đích của đồng bộ: Để phối hợp nhịp nhàng giữa bên phát thông tin và bên nhận thông tin qua tuyến truyền dẫn số phải nhất thiết có một sự đồng bộ. Để thao tác chuyển mạch chính xác thì tốc độ làm việc của thiết bị chuyển mạch ở tổng đài phải bằng tốc độ của các luồng tín hiệu số. Chúng phải đồng bộ về khung thời gian và khe thời gian với các hệ thống truyền dẫn hoặc với các tổng đài số khác. Khi một tuyến truyền dẫn được đấu nối vào thiết bị chuyển mạch số thì nguồn đồng bộ của thiết bị chuyển mạch phải là nguồn đồng bộ chủ đạo còn hệ thống truyền dẫn phải làm việc theo nguòn này. Tuy vậy nếu có hai tổng đài đấu nối với nhau qua tuyến truyền dẫn số thì chỉ một trong hai tổng đài sẽ điều khiển đồng bộ cho tuyến số. Bất cứ một sự sai khác nào của các tốc độ đồng bộ của hai tổng đài sẽ dẫn đến sự phối hợp không chính xác giữa tuyến số và tổng đài kia. Điều này sẽ dẫn đến trượt bit, trượt mẫu xung. Có thể trượt xuống hoặc trượt lên. Trường hợp tốc độ dòng số trên tuyến vào lớn hơn tốc độ đồng bộ của thiết bị chuyển mạch thì sẽ xảy ra trường hợp tổ hợp bit tin ở bộ nhớ chưa được chuyển đi thì tổ hợp khác đã tới. Nếu ngược lại thì đến một lúc nào đó các bit của tổ hợp mã trong bộ nhớ đã được chuyển hai lần rồi các bit của tổ hợp mã khác mới tới. Cả hai trường hợp xảy ra đều sai lệch trong quá trình truyền dẫn tín hiệu qua tổng đài. Sự truyền dẫn và chuyển mạch các bit qua mạng lưới được thực hiện ở một tần số riêng “tốc độ bit” được phát ra bởi các đồng hồ của tổng đài. Đồng hồ dùng trong việc đồng bộ thực chất là một nguồn tần số nối với một bộ chia hay bộ đếm. Nó định ra một gốc thời gian cho mạng chuyển mạch của tổng đài số. b. Các nguyên nhân gây ra trượt. - Các đồng hồ không hoàn thiện. - Sự thay đổi trễ truyền. - Hiện tượng rung pha. Đồng hồ ghi 0 2 4 8 24 16 Đồng hồ đọc 0 2 4 8 24 16 Ghi Đọc 1 2 3 4 5 6 7 1 2 3 4 6 7 Thời gian Ghi Đọc 1 2 3 4 5 6 7 1 2 3 4 4 5 6 Thời gian Trượt Trượt a)Đồng hồ đọc chậm hơn đồng hồ ghi b)Đồng hồ đọc nhanh hơn đồng hồ ghi Các nguyên nhân trên nếu không khắc phục khiến các giới hạn trượt của các tổng đài số sẽ gia tăng dẫn đến trượt nhiều. Hình 30: Hiện tượng trượt sinh ra do hai tần số đồng bộ của 2 hệ thống không bằng nhau. - Ở hình a: đồng hồ đọc chậm hơn đồng hồ ghi. Trong các nhịp 1, 2, 3, 4 vẫn phối hợp được giữa thao tác đọc và ghi chính xác. Nhưng tới nhịp ghi thứ 5 giữa ghi và đọc không phối hợp được vì hai nhịp vào 5 và 6 chỉ có một nhịp ra 6 vì vậy nhịp vào thứ 5 bị mất. Quá trình như vậy sẽ lặp đi lặp lại và dẫn tới hiện tượng mất ti và trượt tin. - Còn ở hình b: đồng hồ đọc nhanh hơn đồng hồ ghi. Các nhịp 1, 2, 3, 4 vẫn phối hợp giữa ghi và đọc chính xác. Nhịp đọc thứ 5 không đọc được tin thứ 5, tới nhịp đọc thứ 6 thì tin thứ 6 lại chưa tới. Như vậy nhịp đọc thứ 5 bắt đầu xảy ra hiện tượng trượt tin và kết quả một tín hiệu bị lặp lại. Dù trượt hay lặp tin đều dẫn tới sai, lỗi trong quá trình truyền dẫn tin. Trong tổng đài số các nhịp như vậy chính là các khe thời gian hay khung thời gian. c. Các phương thức đồng bộ. Mạng đồng bộ Kỹ thuật cận đồng bộ Kỹ thuật đồng bộ Đồng bộ cưỡng bức Đồng bộ tương hỗ Đồng bộ chủ tớ có thứ bậc Đồng bộ chủ tớ Đồng bộ đầu đơn Đồng bộ đầu kép Hình 31: Các kỹ thuật đồng bộ mạng - Hệ thống cận đồng bộ. Hệ thống cận đồng bộ là hệ thống trong đó các đồng hồ điều khiển các tổng đài làm việc độc lập với nhau, tuy nhiên độ chính xác tần số phải giữ trong một ghới hạn hẹp nhất định. - Hệ thống đồng bộ. Là một hệ thống có các đồng hồ được điều khiển làm việc ở một tốc độ giống hệt nhau một cách lý tưởng hay ở một tốc độ trung bình giống nhau với sự sai pha tương đối hạn chế. CHƯƠNG 4 ĐIỀU KHIỂN TRONG TỔNG ĐÀI ĐIỆN TỬ SPC. I. NHIỆM VỤ ĐIỀU KHIỂN: Trong các tổng đài điện tử SPC các nhiệm vụ điều khiển được các bộ xử lý thực hiện để tạo tuyến đấu nối cho các cuộc gọi cũng như các công việc điều hành và bảo dưỡng khác. Các công việc này được thực h._. nhân viên điều hành được xác định trước. - Thủ tục kích hoạt chùm kênh báo hiệu là việc kích hoạt các kênh báo hiệu trong một chùm kênh báo hiệu. - Thủ tục ngưng kích hoạt kênh báo hiệu là việc kích hoạt các kênh báo hiệu trong một chùm kênh báo hiệu. - Thủ tục chỉ định kênh báo hiệu và đầu cuối báo hiệu được sử dụng để chỉ định các kênh báo hiệu đến một thiết bị đầu cuối báo hiệu. c/ Chức năng quản lý điều hành tuyến báo hiệu Chức năng quản lý tuyến là để đảm bảo việc trao đổi các bản tin giữa các nút báo hiệu SP hoặc STP trong mạng báo hiệu. Nó được sử dụng để phân phối các thông tin về tình trạng mạng báo hiệu để kháo hoặc mở các tuyến báo hiệu. Chức năng này bao gồm các thủ tục: - Thủ tục điều khiển chuyển đưa các bản tin. Thủ tục này thực hiện tại một STP đối với các bản tin có liên quan tới một địa chỉ đích nào đó. Khi STP này cần phải thông báo cho một hay nhiều SP nguồn để hạn chế hoặc không gửi thêm các bản tin có cấp độ ưu tiên xác định nào đó hoặc thấp hơn. - Thủ tục ngăn cấm chuyển đưa các bản tin được thực hiện tại một điểm báo hiệu đóng vai trò như là một STP khi nó cần phải thông báo choộttt hay nhiều điểm báo hiệu SP lân cận rằng các điểm báo hiệu đó không được định tuyến các bản tin qua STP này. - Thủ tục cho phép chuyển đưa các bản tin. Thực hiện tại một điểm báo hiệu đóng vai trò như một STP khi nó cần thông báo cho một hay nhiều điểm báo hiệu SP lân cận rằng các SP này có thể thiết lập chuyển đổi lưu lượng báo hiệu qua các tuyến báo hiệu đến điểm đích của nó thông qua các STP này. - Thủ tục hạn chế chuyển đưa các bản tin được thực hiện tại một điểm đóng vai trò như là một STP khi nó cần phải thông báo cho một hay nhiều SP lân cận rằng nếu có thể các SP này không nên định tuyến các bản tin đi qua STP này nữa. - Thủ tục kiểm tra chùm tuyến báo hiệu. Được thực hiện ở các điểm báo hiẹu để kiểm tra xem lưu lượng báo hiệu hướng tới một điểm báo hiệu đích nào đó có thể thiết lập thông qua một điểm chuyển tiếp báo hiệu STP lân cận hay không. - Thủ tục kiểm tra độ nghẽn mạch ở chùm tuyến báo hiệu được thực hiện ở một điểm báo hiệu để cần nhập độ nghẽn mạch liên quan đến một chùm tuyến báo hiệu đi đến một điểm báo hiệu đích nào đó. 4. Ví dụ về trường hợp xử lý hư hỏng của kênh báo hiệu từ SP - STP - Bước 1: Tình trạng hư hỏng của kênh báo hiệu được phát hiện bởi bộ điều khiển trạng thái kênh báo hiệu LSC (Link Stale Control) và LSC sẽ gửi một chỉ thị đến bộ phận quản lý kênh báo hiệu SLM. - Bước 2: Bộ phận quản lý kênh báo hiệu sẽ thông báo cho bộ phận quản lý lưu thoại báo hiệu STM, bộ quản lý này sẽ lưu chứa các thông tin trên kênh báo hiệu trong một chùm kênh báo hiệu (kênh báo hiệu dự phòng nếu có). - Bước 3: Bộ phận quản lý lưu thoại sẽ ra lệnh bộ phận định tuyến bản tin (Message Routing) để thay đổi bảng định tuyến bản tin báo hiệu trong MRO để cho phép chuyển đổi lưu lượng báo hiệu đến kênh báo hiệu dự phòng. - Bước 4: Bộ phận quản lý lưu thoại báo hiệu sẽ yêu cầu bộ điều khiển trạng thái kênh báo hiệu gửi các lệnh chuyển đổi kênh báo hiệu. - Bước 5: Bộ điều khiển trạng thái kênh báo hiệu sẽ gửi các bản tin về chuyển đổi này trên kênh báo hiệu dự phòng. Các bản tin có chứa mã điểm báo hiệu đích đến DPC mã điểm báo hiệu xuất phát OPC, mã chọn lựa kênh báo hiệu SLS và cũng biểu thị số thứ tự bản tin hướng đi của bản tin cuối cùng mà nó nhận được. - Bước 6: Bộ điều khiển trạng thái kênh báo hiệu nhận được bản tin xác nhận chuyển đổi kênh báo hiệu từ điểm báo hiệu đầu xa. - Bước 7: Bộ phận quản lý kênh báo hiệu SLM ra lệnh cho bộ điều khiển trạng thái kênh báo hiệu LSC gửi lệnh yêu cầu đồng bộ trên kênh báo hiệu bị hư hỏng để cố gắng khắc phục kênh báo hiệu này. Nếu thành công bộ phận quản lý lưu lượng báo hiệu STM sẽ kích hoạt thủ tục chuyển đổi phục hồi (Change Back) của dòng lưu lượng báo hiệu vừa mới chuyển đổi. LEVEL 3 LEVEL 2 Định tuyến Bản tin Quản lý lưu lượng báo hiệu Quản lý tuyến báo hiệu Quản lý kênh báo hiệu Bộ điều khiển trạng thái kênh báo hiệu 7 5 6 4 2 3 Hình 66: Mô tả quá trình xử lý hư hỏng của kênh báo hiệu II/ PHẦN NGƯỜI SỬ DỤNG ĐIỆN THOẠI TUP (TELEPHONE USER APRT) Tổng quan: Hiện tại và trong tương lai mạng báo hiệu kênh chung số 7 có rất nhiều loại User. Telephone User là bộ phận quản lý điều khiển việc thiết lập các cuộc gọi trong các tổng đài điện thoại bằng cách trao đổi các tín hiệu báo hiệu với các tổng đài điện thoại khác. Bất kỳ tín hiệu điều khiển cuộc gọi nào được gửi đi cũng đều liên quan đến một kênh thoại đặc biệt nào đó trong mạng điện thoại. 1. Cấu trúc cơ bản của các tin báo hiệu (Basic format of messace) Các thông tin báo hiệu xuất phát từ Telephone User (TUP) được truyền đi trên kênh báo hiệu dưới dạng các đơn vị bản tin báo hiệu MSU (Message Signal Unit). F CK SIF SIO LI F I B FSN B I B BSN F 8 8n, n>2 16 8 2 6 1 7 1 7 8 Bít đầu tiên được truyền Thông tin của các USER Nhãn 8 x N 40 CIC SLS OPC DPC 12 4 14 14 Hình 67: Cấu trúc cơ bản của bản tin báo hiệu dành cho TUP Bắt đầu và kết thúc của mỗi bản tin được nhận biết bởi một cờ hiệu F gồm 8 bít có giá trị duy nhất là 011111110, các trường SIO, LI, các trường dành cho sửa lỗi, phát hiện lỗi cũng đã được đề cập ở phần chuyển giao bản tin MTP. Các tín hiệu báo hiệu điện thoại được truyền đưa trong mạng báo hiệu kênh chung số 7 dưới dạng các bản tin MSU và nội dung các thông tin báo hiệu thực sự được chứa trong trường SIF (Signalling Information Field) của MSU. Trường thông tin SIF được xem như là phần thông tin được phát ra từ các User. 2. Cấu trúc tổng quát trong SIF trong bản tin báo hiệu dành cho TUP. Trong trường SIF gồm có 3 phần chính: Phần nhãn định tuyến Phần Heading Phần thông tin thực sự của User (Tup User - Data) F SIF LI F I B FSN B I B BSN F Bít đầu tiên được truyền Tup USER DATA Mã Heading SIO Nhãn DC BA Mạng Quốc tế 0 Mạng Quốc tế 1 Mạng Quốc gia 0 Mạng Quốc gia 1 00 01 10 11 Dự trữ LEVEL 2 LEVEL 4 LEVEL 3 LEVEL 2 H1 H0 Nhãn định tuyến Nhóm bản tin Tên của bản tin Trường phân dịch vụ Chỉ thị dịch vụ 0010 Đơn vị bản tin báo hiệu dành cho phần sử dụng điện thoại có SIO = 4 Hình 68: Cấu trúc tổng quát trường SIF a/ Phần nhãn định tuyến gồm 4 trường khác nhau - Mã điểm báo hiệu đích đến (Destination Point Code) xác định một điểm báo hiệu trên mạng báo hiệu nơi bản tin MSU sẽ được chuyển đến. - Mã điểm báo hiệu đích xuất phát OPC xác định duy nhất một điểm báo hiẹu trên mạng báo hiệu nơi mà bản tin MSU đã được tạo ra và được chuyển đi. - Mã nhận dạng kênh mạch thoại CIC xác định duy nhất một kênh mạch thoại hoặc dữ liệu giữa điểm báo hiệu xuất phát và điểm bảo hiệu đích đến. - Mã chọn lựa kênh báo hiệu SLS là 4 bít trong số thấp nhất trong trường CIC, bốn bít SLS được sử dụng để chọn lựa một kênh báo hiệu từ chùm kênh báo hiệu theo thủ tục hoạt động chia tải. b/ Phần các Heading. Phần Heading này định nghĩa đặc tính của các bản tin (đối với các User) và được phân chia thành 2 trườn hợp mỗi trường 4 bít. - Trường Ho (Heading Code.0) dùng để biểu thị nhóm các bản tin. Nó nhóm các bản tin có các chức năng gần giống nhau lại thành một nhóm tổng quát cho một công việc chung nào đó. - Trường H1 (Heading Code 1) xác định chi tiết loại của từng bản tin trong một nhóm tổng quát nào đó. Nhóm bản tin H1 H2 0000 0001 1010 0011 0100 0101 0110 0111 1000 1001 1010 1011 1100 1101 1110 0000 Dự trữ phục vụ cho người sử dụng FAM 0001 IAM IAI SAM SAO FSM 0010 CXL CLU COT CCF CPI BSM 0011 CIR CPR EOS MSC SBM 0100 ACM CHG UBM 0101 SEC CGC NNC ADI CFL SSB UNN LOS SST SCC SLI ISC CSM 0110 ANS CBK CLF RAN FRL CHM CHN CCM 0111 RLG BLQ BLA UBL UBA RSC 1000 Dự trữ phục vụ cho quốc tế và cơ sở sử dụng Quốc gia 1001 1010 1011 1100 Dự trữ phục vụ cho sử dụng Quốc gia 1101 1110 1111 Bảng 69: Bảng sau đây mô tả tóm tắt các ý nghĩa của các bản tin được xác định theo các giá trị của Heading - Về cơ bản có 7 nhóm bản tin đối với các User điện thoại một vài nhóm có nhiều loại bản tin khác. Trong khi một vài nhóm chỉ có một ít loại bản tin. Hiện nay trên mạng điện thoại của nhiều nơi cũng không đầy đủ tất cả các loại bản tin này. c/ Phần các thông tin thực sự của các User Các thông tin này có thể có chiều dài và có định dạng Format khác nhau tùy thuộc vào loại bản tin một vài loại bản tin có rất nhiều Byte thông tin, một số khác có thể không có Byte thông tin nào trong trường hợp này thì các nội dung, ý nghĩa thông tin báo hiệu đã được bao hàm đầy đủ trong phần mã Heading của các bản tin. 3. Cấu trúc hóm các bản tin địa chỉ hướng đi FAM (FORWARD ADDRESS MESSACES) Mục đích sử dụng của các bả tin này là để chuyển đưa các thông tin quan trọng nhất cần thiết nhất cho bất kỳ cuộc gọi điện thoại nào ví dụ như con số được quay bởi thuê gọi, số thuê bao gọi v.v... Trong phần này chúng ta đưa ra một khái niệm về một tín hiệu địa chỉ. Tín hiệu địa chỉ là một digit của số thuê bao gọi và bị gọi, có 4 loại bản tin hướng đi. * Bản tin địa chỉ khởi đầu IAM (Initial Address Signal) Bản tin địa chỉ khởi đầu là bản tin đầu tiên của quá trình thiết lập gọi. Thông thường nó gồm các thông tin cần thiết cho tạo tuyến gọi. Chức năng chiếm cũng có trong bản tin này để chiếm CIC. Dự trự FEDCBA Trường phân loại thuê bao bị gọi Mã Heading H1 Mã Heading H0 Nhãn 2 6 4 4 40 CIC OPC OPC DPC Các tín hiệu địa chỉ Con số Các tín hiệu địa chỉ Chỉ thị bản tin 12 14 14 4 12 N x 8 Hình 70: Cấu trúc các trường trong bản tin IAM a/ Các mã sử dụng trong trường phân ngoại thuê bao chủ gọi Gồm có 6 bít và có ý nghĩa: Bít FEDCBA Ý nghĩa 001010: Thuê bao gọi thường - cho cuộc gọi quốc tế 001011: Thuê bao có ưu tiên - cho cuộc gọi quốc tế 001100: Cuộc gọi cho truyền số liệu quốc tế 001110: Cuộc gọi từ điện thoại viên quốc tế 001111: Cuộc gọi từ điện thoại viên quốc gia (National Operator) 010001: Thuê bao gọi có ưu tiên và CLI 010010: Cuộc gọi truyền số liệu có CLI (Data Call with CLI) 010011: Điện thoại công cộng có CLI 010100: Điện thoại viên trung tâm giao dịch 010101: Thuê bao gọi loại thường và điện thoại công cộng có CLT 010110: Dịch vụ phí thoại lớp 1 (None Voice Service Class1) 010111: Không thể gửi loại thuê bao bây giờ được - hãy yêu cầu lại sau 011000: Dịch vụ phi thoại lớp 2 011001: Dịch vụ phi thoại lớp 3 Các giá trị còn lại dùng để dự phòng (ghi chú: CLI (Calling Line Identity) Nhận dạng đường dây thuê bao gọi) b/ Các mã sử dụng trong trường địa chỉ bản tin của bản tin IAM Bít B A Đặc tính chỉ thị địa chỉ 00 Số danh bạ 01 Không xác định 10 Số địa chỉ quốc gia 11 Số địa chỉ quốc tế Bít D C Chị thị tuyến thông tin vệ tinh 00 Không có tuyến thông tin vệ tinh 01 Có một tuyến thông tin vệ tinh 10 Dự phòng 11 Dự phòng Bít F E Dành để biểu thị kiểm tra sự liên tục của kênh dữ liệu (Reserved for Continuity Check Indicator) 00 Tiêu chuẩn mặc định dành cho User điện thoại Bít G Chỉ thị thiết bị điều khiển bộ triệt tiếng dội 0 Không sử dụng bộ triệt nửa tiếng dội 1 Sử dụng bộ triệt nửa tiếng dội Bít H Dùng để dự phòng Bít I Chỉ thị cuộc gọi chuyển hướng 0 Không phải là cuộc gọi chuyển hướng 1 Cuộc gọi chuyển hướng Bít J Dự phòng Bít K Biểu thị loại báo hiệu dùng cho cuộc gọi 0 Một vài tuyến báo hiệu (trên đường kết nối) không phải là CCS 1 Tất cả các tuyến báo hiệu đều là CCS Bít L Dự phòng c/ Trường số lượng các tín hiệu địa chỉ Số lượng các tín hiệu chứa trong bản tin IAM được chứa trong Mã số này. d/ Trường hợp các tín hiệu địa chỉ Gồm các tổ hợp 4 bít và có ý nghĩa 0000 Digit 0 0001 Digit 1 0010 Digit 2 0011 Digit 3 0100 Digit 4 0101 Digit 5 0110 Digit 6 0111 Digit 7 1000 Digit 8 1001 Digit 9 1010 Dự phòng 1011 Định tuyến đến 1100 Định tuyến số 1101 Dự phòng 1110 Định tuyến đến trung tâm tính cước 1111 Định tuyến ra quốc tế Tín hiệu địa chỉ có trọng số cao nhất được gửi đầu tiên, sau đó các tín hiệu địa chỉ được gửi các tổ hợp địa chỉ 4 bít liên tiếp nhau. e/ Các bít làm dầy (Filer) Trong trường hợp số các tín hiệu địa chỉ được gửi đi trong bản tin là một số lẻ mã số làm đầy 0000 được chèn vào kế tiếp theo tín hiệu địa chỉ cuối cùng. Điều này đảm bảo rằng số lượng các bít trong trường SIF luôn luôn là bội số của 8 bít. * Bản tin địa chỉ khởi đầu có kèm theo thông tin phụ trợ IAI Bản tin IAI là bản tin IAM có thêm một vài thông tin phụ trợ được gắn vào nó có phần Heading khắc hẳn với bản tin IAM. Dự trự FEDCBA Trường phân loại thuê bao bị gọi Mã Heading H1 Mã Heading H0 Nhãn 2 6 4 4 40 HGFEDCBA Byte chỉ thị đầu tiên Các tín hiệu địa chỉ Con số Các tín hiệu địa chỉ Chỉ thị bản tin HGFEDCBA Thông tin thuê bao gọi tính cước Nhận dạng đường dây địa chỉ Con số Các tín hiệu địa chỉ Chỉ thị bản tin Thông tin phụ Trợ về loại thuê bao gọi 8 N x 8 4 12 8 N x 8 4 12 4 Hình 71: Cấu trúc trường bản tin IAI a/ Các mã sử dụng trong byte chỉ thị đầu tiên Trường này gồm 8 bít từ A đến H có ý nghĩa Bít A: Bít chỉ thị thông tin phụ trợ về thuê bao gọi là giá trị 0: Bản tin không kèm theo thông tin phụ trợ về thuê bao gọi 1: Bản tin có kèm theo thông tin phụ trợ về thuê bao gọi Bít B: Dành để chỉ thị thông tin định tuyến phụ trợ: bít này thường được đặt bằng 0. Bít C: Bít chỉ thị nhận dạng đường dây thuê bao gọi, có giá trị. 0: Bản tin không kèm theo thông tin nhận dạng thuê bao gọi 1. Bản tin có kèm theo thông tin nhận dạng thuê bao gọi Bít D: Dành cho địa chỉ xuất phát cuộc gọi bít này thường có giá trị 0 Bít E: Bít chỉ thị thông tin tính cước, có các giá trị 0: Bản tin không kèm theo thông tin tính cước 1: Bản tin có kèm tho thông tin tính cước Các bít còn lại dùng để dự phòng b/ Các mã sử dụng trong trường thông tin phụ trợ về loại thuê bao gọi Bít DCBA ý nghĩa 0000 Dự phòng 0001 Thuê bao loại A 0101 Thuê bao loại K 1011 Dự phòng 1011 Dự phòng 1101 Không thể gửi loại thuê bao, có thể gửi CLI 1110 Dự phòng 1111 Không thể gửi loại thuê bao và cả CLI Bít HDFE 000 Dùng để dự phòng c/ Trường chỉ thị bản tin Bít DCBA để dành cho chỉ thị nhận dạng đường dây thue bao gọi 4 bít này thường được gắn giá trị 0010 d/ Trường chỉ thị tín hiệu địa chỉ có trong phần địa chỉ phụ trợ Là một mã số dưới dạng nhị phân số lượng tín hiệu địa chỉ có trong trường nhận dạng đường dây thuê bao gọi e/ Trường các tín hiệu địa chỉ có trong phần địa chỉ phụ trợ Gồm các mã số 4 bít liên tiếp nhau, và có các giá trị 0000 Digit 0 0001 Digit 1 0010 Digit 2 0011 Digit 1 0100 Digit 4 0101 Digit 5 0110 Digit 6 0111 Digit 7 1000 Digit 8 1001 Digit 9 1010 Dự phòng 1011 Dự phòng 1100 Lỗi nhận diện đường dây 1110 Kết thúc của phần thông tin nhận dạng 1111 Kết thúc của phần thông tin nhận dạng g/ Trường thông tin tính cước Trường này gồm 8 bít biểu thị 127 vùng tính cước khác nhau Bít HGFEDCBA 00000000 Không thể gửi vùng tính cước nơi xuất phát 00000001 Vùng tính cước thứ 1 đến 11111111 Vùng tính cước thứ 127 * Bản tin địa chỉ tiếp theo sau SAM (Aubsequent Address Message) Khi sử dụng hệ thống báo hiệu số 7 thì tất cả các Digit được gửi trong gói địa chỉ IAM hoặc IAI. Nếu áp dụng phương thức chồng chập (Overlap) thì ngay sau khi nhận được vừa đủ các con số để định tuyến cuộc gọi thì sử dụng bản tin IAM để truyền đi, các con số quay kế tiếp nhận được sau đó sẽ được truyền đi trong bản tin SAM. Cấu trúc bản tin SAM gồm các trường giống như bản tin IAM nhưng có ít trường hơn. Các tín hiệu địa chỉ Con số Các tín hiệu địa chỉ 0000 Bít làm đầy Mã Heading H1 Mã Heading H0 Nhãn N x 8 4 4 4 4 40 Hình 72: Cấu trúc bản tin SAM * Bản tin địa chỉ tiếp theo sau với một tín hiệu địa chỉ SAO (Subsequent Address Message With One Signal) Bản tin này cho phép việc sử dụng linh động truyền đi một tín hiệu địa chỉ khi cần thiết mỗi bản tin chỉ mang theo một digit 4 bit. Các tín hiệu địa chỉ Con số Các tín hiệu địa chỉ 0000 Bít làm đầy Mã Heading H1 Mã Heading H0 Nhãn N x 8 4 4 4 4 40 Hình 73: Cấu trúc bản tin SAO III. NHÓM CÁC BẢN TIN KHÁC THƯỜNG ĐƯỢC SỬ DỤNG TRONG QUÁ TRÌNH XỬ LÝ CUỘC GỌI THOẠI 1. Bản tin báo kết thúc việc nhận địa chỉ ACM (Address Complete Message) Là một bản tin trả lời xác nhận được sử dụng trong các cuộc thoại và cả các cuộc gọi ISDN. Bản tin này chứa một tín hiệu báo hiệu rằng tất cả các tín hiệu cần thiết cho việc định tuyến cuộc gọi thuê bao bị gọi đã được nhận đầy đủ. 2. Bản tin báo hiệu trả lời, tính cước ANC (Answer, Charge) Là một tín hiệu dùng trong cuộc gọi thoại, được gửi trên hướng về để biểu thị rằng cuộc gọi đã được trả lời và đề nghị tính cước. 3. Bản tin yêu cầu giải tỏa theo hướng về CBK (Clear - Back) Là một tín hiệu dùng trong cuộc gọi thoại, được gửi trên hướng về để biểu thị rằng thuê bao bị gọi đã gác máy. 4. Bản tin yêu cầu giải tỏa theo hướng đi CLF (Clear - Forward) Là một tín hiệu dùng trong cuộc gọi thoại, được gửi trên hướng đi để kết thúc cuộc gọi hoặc việc thiết lập cuộc gọi đang được tiến hành và giải tỏa kênh mạch đang dùng. 5. Bản tin giải tỏa bản an (Release Guard) Là một tín hiệu dùng trong cuộc gọi thoại, được gửi trên hướng đi để trả lời cho tín hiệu Clear Forward khi mạch điện liên quan đến cuộc gọi đó đã trở thành về trạng thái rỗi). IV/ DIỄN BIẾN QUÁ TRÌNH THIẾT LẬP MỘT CUỘC GỌI THOẠI DÙNG BÁO HIỆU SỐ 7 TRONG ĐIỀU KIỆN BÌNH THƯỜNG - Bước 1: Nhận được tín hiệu xuất phát cuộc gọi từ thuê bao hoặc từ tổng đài phía trước (Call Received From Preceding Exchance) Khi việc phân tích xử lý các con số được hoàn thành, tổng đài sẽ chiếm dùng một kênh mạch thoại ngõ ra. Nếu đã nhận được đầy đủ các con số thì tổng đài sẽ gửi đi bản tin IAM hoặc IAI. Việc quyết định dùng bản tin IAI hay IAM dựa trên cơ sở các con số có thể gửi. Nếu gửi kèm thông tin phụ trợ thì phải sử dụng bản tin IAI. Khi lúc bản tin IAM hoặc IAI được gửi, nếu cần thực hiện việc kiểm tra tính liên tục của đường thông thoại (Continuity Cheking) thì bộ phận gửi và nhận các âm hiệu kiểm tra được điều khiển kết nối vào. - Bước 2: Nhận được bản tin IAM hoặc IAI (IAM or IAI Receved) Khi nhận được bản tin IAM hoặc IAI tổng đài kết cuối phải xác định rằng có cần phải thực hiện việc kiểm tra tính liên tục của đường thông thoại hay không bằng cách xem xét nội dung thông tin trong bản tin IAM hoặc IAI. Nếu cần thực hiện việc kiểm tra này phía nhận và phía gửi của kênh mạch này sẽ được Ioop kín. Tổng đài kết cuối bây giờ bắt đầu phân tích các Digits nhận được như là các tín hiệu địa chỉ trong bản tin IAM hoặc IAI. - Bước 3: Kiểm tra tính liên tục thành công (Successful Continuty). Việc nhận được các âm hiệu kiểm tra tính liên tục ở tổng đài xuất phát biểu thị rằng tính liên tục của mạch thoại là tốt. Trong trường hợp này. + Bộ phận gửi âm hiệu kiểm tra được giải tỏa + Một bản tin báo hiệu tính liên tục của đường truyền được gửi đi đến tổng đài phía kết cuối cuộc gọi. - Bước 4: Nhận được tín hiệu báo hiệu tính liên tục của đường truyền (Continuity signal received) Khi tổng đài kết cuối cuộc gọi nhận được bản tin báo hiệu tính liên tục của đường truyền (continuity Signal) điều này biểu thị rằng việc kiểm tra tính liên tục của đường thông thoại đã thành công, nó sẽ giải tỏa việc loop mạch cho việc kiểm tra này. - Bước 5: Nhận được thêm các con số (Further Digits Received) Nếu tổng đài xuất phát cuộc gọi nhận được thêm các digits giả sử rằng chúng ta sử dụng phương thức báo hiệu và nhận số chồng chập (Over Lap) thì các Digit sẽ được gửi trong bản tin SAM hoặc SAO. - Bước 6: Thông báo việc nhận các Digits cần thiết và việc phân tích số đã hoàn tất (Further Digits Received) Khi tổng đài kết cuối đã hoàn tất việc phân tích số và đã chuyển mạch thành công cuộc gọi đến thuê bao bị gọi, nó sẽ gửi một bản tin báo hoàn tất việc nhận địa chỉ ACM (Address Complete Message) có 3 loại bản tin ACM được phân biệt với nhau bằng các bít A và B trong trường chỉ thị (Indicator Field) ba loại bản tin đó là: + Hoàn tất việc nhận địa chỉ, tính cước (Address Complete Charge) + Hoàn tất việc nhận địa chỉ, không tính cước (Address Completed No - Charge) + Hoàn tất việc nhận địa chỉ, thuê bao Coin-Box (Address Complete Coinbox). Ngoài ra bít C trong trường chỉ thị này được sử dụng để biểu thị trạng thái đường dây thuê bao bị gọi. Bít c = 1 Biểu thị thuê bao đang rỗi Bít C = 0 Biểu thị rằng trạng thái thuê bao bị gọi chưa xác định được. - Bước 7: Nhận được tín hiệu hoàn thành địa chỉ (Address Complete Recived) Khi nhận được bản tin thông báo hoàn thành địa chỉ tổng đài xuất phát cuộc gọi giải tỏa các thiết bị dùng chung cho việc xử lý cuộc gọi là kết nối thông mạch thoại. Âm hiệu hồi âm chuông sẽ gửi từ tổng đài kết nối cuối cuộc gọi xuyên qua mạch thoại đến thuê bao xuất phát cuộc gọi. - Bước 8: Thuê bao bị gọi trả lời (Subscriber Answer) khi thuê bao bị gọi trả lời một trong hai tín hiệu trả lời sẽ được gửi. + Trả lời, tính cước (Answer, Charge) + Trả lời, không tính cước (Answer, No - Charge) - Bước 9: Nhận được tín hiệu trả lời (Answer Signal Received) khi nhận được tín hiệu trả lời, tổng đài xuất phát cuộc gọi có thể bắt đầu việc tính cước cho cuộc gọi, quá trình đàm thoại sẽ diễn ra trên mạch thoại. - Bước 10: Thuê bao bị gọi gác máy (Subscriber Hang Up) khi thuê bao bị gọi gác máy, tín hiệu gửi tỏa cuộc gọi theo hướng về (Clear - Back) sẽ được gửi tín hiệu Clear - Back giống như tín hiệu trả lời (Answer) là các bản tin giám sát cuộc gọi. - Bước 11: Nhận được tín hiệu Clear - Back thuê bao gọi gác máy (Clear Back Receved, Originating Subscriber Hang Up) khi nhận được tín hiệu Clear - Back, tín hiệu này sẽ được gửi về cho tổng đài phía trước (hoặc âm hiệu gác máy sẽ được gửi về cho thuê bao gọi) Khi thuê bao gọi gác máy, cuộc gọi được giải tỏa và tín hiệu giải tỏa cuộc gọi theo hướng đi (Clear Forward) sẽ được gửi đi, tín hiệu (Clear Forward) cũng là bản tin giám sát cuộc gọi. - Bước 12: Nhận được tín hiệu giải tỏa cuộc gọi theo hướng đi (Clear forward Received) Khi tổng đài kết cuối nhận được tín hiệu Clear Forward mạch thoại sẽ được giải tỏa trở về trạng thái rỗi (Idle) và sau đó để biểu thị rằng việc giải tỏa đã được hoàn tất thành công, một tín hiệu giải tỏa bảo an (Release Guard) sẽ được gửi về phía tổng đài xuất phát cuộc gọi tín hiệu loại này cũng là loại bản tin giám sát cuộc gọi. - Bước 13: Nhận được tín hiệu giải tỏa bảo an (Release Guard Received) Khi nhận được tín hiệu Release Guard tổng đài xuất phát cuộc gọi lúc này nhận biết được rằng tổng đài bên kia đã hoàn tất, thành công việc giải tỏa cuộc gọi, đến lúc này nó mới giải tỏa kênh mạch trở về trạng thái rỗi. Cuộc gọi đến đây là hoàn tất. Tổng đài A Bước 1: Nhận được tín hiệu xuất phát cuộc gọi từ thuê bao hoặc tổng đài phía trước. - Chiếm dùng 1 kênh mạch thoại ngõ ra. - Gửi đi bản tin IAM or IAI. - Kiểm tra tính liên tục của đường thông thoại Bộ phận gửi và nhận các âm hiệu kiểm tra được điều khiển kết nối. Bước 3: Khi việc kiểm tra tính liên tục thành công. - Bộ phận gửi âm hiệu kiểm tra được giải toả. - Gửi bản tin báo hiệu tính liên tục của đường truyền. - Bước 5: Nhận được thêm các con số. - Gửi bản tin địa chỉ phụ trợ kế tiếp chỉ có một số (SAO). Bước 7: Khi nhận được bản tin báo hoàn tất việc nhận địa chỉ (ACM). - Âm hiệu hồi âm chuông, được gửi từ tổng đài kết cuối qua mạch thoại đến thuê bao gọi. Bước 9: Nhận tín hiệu trả lời. - Bắt đầu tính cước và đàm thoại. Bước 11: Nhận được tín hiệu xoá ngược. Gửi âm báo hiệu, gác máy cho thuê bao gọi. - Cuộc gọi được giải toả. - Gửi tín hiệu giải toả theo hướng đi. Bước 13: Nhận được tín hiệu giải toả Bảo An. - Giải toả kênh mạch thoại trở về trạng thái rỗi. Tổng đài B Bước 2: Nhận được bản tin IAM hoặc IAI. - Kiểm tra tính liên tục trong mạch khép kín. - Phân tích các số nhận được. Bước 4: Nhận được bản tin báo hiệu tính liên tục. - Giải toả việc khép kín mạch cho việc kiểm tra này. Bước 6: Thông báo việc nhận các số cần thiết và việc phân tích số đã xong. - Gửi bản tin báo hoàn tất việc nhận địa chỉ (ACM) về. Bước 8: Thuê bao bị gọi trả lời. - Gửi bản tin trả lời theo hướng về. Bước 10: Thuê bao bị gọi gác máy. - Gửi tín hiệu xoá ngược theo hướng về. Bước 12: Nhận được tín hiệu giải toả theo hướng đi. - Giải toả kênh mạch thoại trở về trạng thái rỗi. - Gửi tín hiệu giải toả Bảo An theo hướng về Âm chuông HỘI THOẠI RLG CLF CBK ANC ACM COT IAM or AI Tone Continuity Hình 73: Quá trình thiết lập cuộc gọi trong điều kiện bình thường V. MỘT SỐ TRƯỜNG HỢP BẤT BÌNH THƯỜNG TRONG BÁO HIỆU 1. Khi thực hiện việc kiểm tra tính liên tục của kênh mạch thoại không thành công (Continuity Check Fallure). Khi việc kiểm tra này kết thúc không thành công tổng đài thực hiện đồng thời 2 động tác. - Thực hiện việc thiết lập cuộc gọi lại trên một kênh thoại khác - Kênh thoại bị hư này sẽ được loại ra không cho sử dụng nữa, tổng đài phía đầu xa sẽ được thông báo rằng việc kiểm tra đã không thành công thông qua bản tin báo cả 2 phía lúc này sẽ thỏa thuận rằng mạch thoại đó đã hư hỏng và kênh thoại bị hư sẽ được loại ra không cho sử dụng nữa. - Có thể có khả năng việc hư hỏng này xảy ra trong thời gian rất ngắn nên tổng đài sẽ thực hiện việc kiểm tra này lại một lần nữa 1ếnnn 19 giấy sau đó bằng cách gửi tín hiệu yêu cầu kiểm tra và thực hiện lại việc kiểm tra. Nếu việc kiểm tra lại này thành công thì mạch thoại này sẽ được giải tỏa trở về trạng thái rỗi băng tín hiệu Clear Forward và tín hiệu Release Guard. - Nếu việc kiểm tra lần thứ 2 bị thất bại thì sẽ phát ra một cành báo cho bộ phận quản lý kỹ thuật, và kênh mạch tiếp tục ở trạng thái bình thường ngay khi nó có thể phục hồi lại thì việc kiểm tra này sẽ được thực hiện luân phiên 1 đến 3 phút một lần. 2. Trường hợp cuộc gọi không thành công (Unsuccessful Call) Trong nhiều trường hợp cho dù thiết bị có độ tin cậy cao, hệ thống hoạt động tốt vẫn xảy ra một số cuộc gọi không thành công vì nhiều lý do, có thể là do nghẽn mạch, hoặc quay số nhầm... Hệ thống báo hiệu só 7 có trang bị một số các bản tin được gọi là “các bản tin thông tin về việc thiết lập cuộc gọi không thành công UBM (Unsuccessful Backward Setup Information Message). Các tín hiệu này có thể gửi từ tổng đài kết cuối cuộc gọi đến tổng đài xuất phát. Cuộc gọi trong quá trình thiết lập cuộc gọi để biểu thị các trường hợp mã vì một vài lý do gì đó mà cuộc gọi không thể thành công được lỗi. Ví dụ nghẽn mạch ở thiết bị chuyển mạch, địa chỉ không đầy đủ thuê bao bị gọi đang bận. Khi nhận được tín hiệu thuộc nhóm UBM tổng đài sẽ kết nối một thông báo tiếng nói được lưu trữ sẵn tương ứng để thông báo cho thuê bao gọi về tình trạng cuộc gọi và lý do tại sao cuộc gọi không thành công. 3. Trường hợp nhận được các thông tin báo hiệu không có ý nghĩa (Receipt Of Unreasonable Signalling Information) Sẽ có lúc vì lý do gì đó hoặc do hiểu lầm MTP sẽ phân phát các bản tin không có ý nghĩa, hoặc không theo trình tự. Trong nhiều trường hợp các bản tin này sẽ không gây ảnh hưởng gì. Tuy nhiên trong các trường hợp khác các tín hiệu này sẽ làm cho việc thiết lập cuộc gọi không thành công, trong trường hợp này tổng đài sẽ thực hiện việc giám sát các thời gian Time Out để giải tỏa cuộc gọi. Kết Luận Qua thời gian làm đồ án tốt nghiệp, tôi đã tổng hợp được nội dung kiến thức cơ bản mà tôi đã được học, trên cơ sở đó đã giúp tôi thu được nhiều kiến thức bổ ích và biết được thêm về thực tế công việc. Do thời gian có hạn trong bản báo cáo này tôi chỉ giới thiệu tổng quát về kỹ thuật thông tin số, kỹ thuật tổng đài số, và nghiên cứu tổng quan về hệ thống báo hiệu kênh chung một loại tín hiệu có rất nhiều ưu điểm. Với hạn chế về trình độ và kinh nghiệm thực tế, bản báo cáo này không tránh khỏi những thiếu sót về nội dung và hình thức. Kính mong nhận được sự đóng góp và bổ xung của thầy cô và các bạn. Một lần nữa, tôi xin chân thành cảm ơn thầy Vũ Đức Lý cán bộ giảng dậy tại trường Đại học Bách Khoa Hà Nội đã tạo mọi điều cho tôi hoàn thành bản báo cáo này. Hà Nội, ngày ...... tháng ..... năm 199 MỘT SỐ KHUYẾN NGHỊ CỦA CCITT ĐỐI VỚI BÁO HIỆU SỐ 7. * CÁC KHUYẾN NGHỊ VỀ PHẦN CHUYỂN BẢN TIN. Q.702 - Đề cập đến đặc tính của đường vật lý được sử dụng để truyền các bản tin MTP. Cũng như định ra tốc độ cho dòng số liệu số và đường analog. Q. 703 - Đề cập đến đặc tính thuộc mức 2 đường số liệu báo hiệu bao gồm các đặc tính kỹ thuật của khuôn dạng bản tin cũng như kỹ thuật phát hiện và sửa lỗi. Q.704 - Đề cập đến các đặc tính của lớp 3 trong MTP liên quan đến việc chuyển giao bản tin giữa các điểm báo hiệu. Q.705 - Đề cập đến việc đưa ra để xem xét kiến trúc mạng hiện thời và đề cập đến các khía cạnh thích hợp cho thiết kế các mạng quốc tế. Q.708 - Đánh số các mã điểm báo hiệu. Mô tả 14 bit và phân phối mã điểm báo hiệu trong mạng báo hiệu số 7 cho quốc tế. Các mạng có thể sử dụng các mã lớn hơn cho sử dụng quốc gia. Q.710 - Sử dụng báo hiệu số 7 trong cơ quan (tổng đài PABX) xác định các phương pháp đấu nối PABX số với MTP của hệ thống báo hiệu số 7 trong khi sử dụng cấu trúc bản tin lớp 3. * CÁC KHUYẾN NGHỊ VỀ PHẦN NGƯỜI SỬ DỤNG. Q.721 - Mô tả chức năng hệ thống báo hiệu của phần người sử dụng điện thoại TUP căn bản là mô tả TUP. Q.722 - Chức năng tổng thể của các bản tin và các tín hiệu điện thoại cung cấp sự mô tả các kiểu thuật ngữ cũng như các chức năng của các bản tin TUP. Q.723 - Khuôn dạng và mã. Xác định việc mã hoá các phần tử thông tin báo hiệu và khuông dạng của các bản tin được truyền. Q.724 - Ccs thủ tục báo hiệu. Mô tả chi tiết thủ tục điều khiển cuộc gọi cơ bản. Q.725 - Thực hiện báo hiệu trong ứng dụng điện thoại. Cung cấp các tiêu chuẩn thực hiện việc chuyển giao các bản tin TUP qua các mạng báo hiệu số 7. Các đối tượng được trình bày là độ tin cậy, tính sẵn sàng, tính phụ thuộc và độ trễ trao đổi. Tài Liệu Tham Khảo 1. Lý thuyết viễn thông (LG) 2. Lý thuyết điện thoại số. 3. Thiết bị đầu cuối 4. Kỹ thuật thông tin số 5. Kỹ thuật chuyển mạch. 6. Cơ sở kỹ thuật tổng đài điện tử SPC tập I 7. Cơ sở kỹ thuật tổng đài điện tử SPC tập II 8. Kỹ thuật ghép kênh 9. Báo hiệu kênh chung 10. Hệ thống báo hiệu. 11. Báo hiệu trong mạng viễn thông. Mục Lục ._.