Tổng quan về tổng đài điện tử số SPC

số 9 Thiết bị chuyển mạch 9 Bộ điều khiển trung tâm 10 Thiết bị ngaọi vi chuyển mạch 10 Chương III Chuyển Mạch số Khái quát về mạch số 12 Các nguyên nhân cơ bản về mạch số 12 Mô hình cuộc gọi 13 Nguyên lý chuyển mạch không gian số 16 Sơ đồ nguyên lý 16 Nguyên lý chuyển mạch 20 III. Nguyên Lý chuyển mạch thời gian T ( Time Switch Stage) 20 Điều khiển đầu vào (ghi vào điều khiển đọc ra tuần tự) 22 Chuyển mạch điều khiển đầu ra 24 II.4. chuyển mạch kết hợp 25 II.4.1 cấu trúc T – S – T 25 II.4.2 cấu trúc S – T – S 26 II.4.3 Hệ thống chuyển mạch T – S 27 LỜI NÓI ĐẦU Những năm gần đây, ngành viễn thông đã đạt được những thành tựu to lớn về mặt kỹ thuật và công nghệ mới, nhờ đó mà chất lượng phục vụ được nâng lên rõ rệt và mở ra nhiều dịch vụ mới. Sự phát triển của công nghệ thông tin bao gồm cả truyền dẫn, cáp quang, kỹ thuật số, kỹ thuật thông tin vệ tinh mật độ lớn, kỹ thuật bán dẫn…. đã được phát triển một cách đáng kể và các mạng thông tin đã được nâng cấp về tính năng và mức độ phát triển. Sự phát triển của kỹ thuật thông tin là yếu tố quan trọng thúc đẩy nền kinh tế phát triển và góp phần nâng cao đời sống xã hội của con người cùng với những thành tựu tin học. Các thành tựu khoa học cho phép công nghệ chế tạo tổng đài điện tử số trên thế giới cũng như sử dụng chúng có những bước nhảy vọt kỳ diệu đồng thời cũng làm thay đổi cục diện xã hội. Vì vậy việc nghiên cứu tìm hiểu về tổng đài điện thoại kỹ thuật số đang là đề tài nghiên cứu của sinh viên các nước đang phát triển cũng như Việt Nam. Chính vì vậy em được giao đề tài: “Tổng quan về tổng đài điện tử số SPC”. Đề tài bao gồm các nội dung chính sau: Chương I. Sơ Lược Về Sự Phát Triển Của Tổng Đài Điện Tử Số. Chương II. Tổng Đài Điện Tử SPC Chương III. Chuyển Mạch số Kết luận CHƯƠNG I SƠ LƯỢC VỀ SỰ PHÁT TRIỂN CỦA CÁC TỔNG ĐÀI ĐIỆN TỬ Giới thiệu chung: Để khắc phục những hạn chế và nhược điểm của các loại tổng đại điện thaọi nhân công, các nhà chế tạo tổng đài đã cho ra đời các loại tổng đài cơ điện và từng bước hoàn thiện chúng. Tổng đài tự động từng nắc đầu diện điều khiển trực tiếp được chế tạo vào năm 1982. Mặc dù nó đã được hoàn thiện trên cơ sở nhiệm vụ của tổng đài nhân công nhưng nó vẫn còn rất nhiều nhược điểm như chứa rất nhiều bộ phận có khí, khả năng tính toán linh hoạt bị hạn chế, kích thước quá cồng kềnh. Năm 1926 ở Thụy Điển đã xuất hiện một số tổng đài ngang dọc đầu tiền các tổng đài này dựa trên cơ sở các kết quả nghiên cứu kĩ thuật chuyển mạch xà hoàn thiện các bộ phận chức năng của tổng đài từng nắc, chủ yếu là quá trình chuyển mạch sử dụng các bộ nối dây ngang dọc. Sau đó nhiều sự thay đổi có ý nghĩa cách mạng trong lĩnh vực điện tử đã tạo ra nhiều điều kiện tốt để hoàn thiện các tổng đài ngang dọc nhiều khối chức năng điều khiển như bộ ghi phát điều khiển đối với phiên dịch (Marker) … trước đây được chế tạo bởi các rơle cơ điện thì nay đã được thay thế bằng các máy tính đơn giản chế tạo ở dạng khối. điều đó dẫn đến kích thước tổng đài được thu nhỏ hơn, thể tích và trọng lượng cũng giảm, tổng đài làm việc nhanh hơn, tin cậy hơn dễ điều hành và bảo dưỡng hơn… Sau đó công nghệ điện tử phát triển ngày càng nhanh đặc biệt là kĩ nghệ chế tạo, các lạo máy tổ hợp trung bình và lớn đã ra đời. điều đó tạo điều kiện thuận lợi cho kĩ nghệ máy tính. Năm 1965 tổng đài điện thoại điện tử đầu tiên theo nguyên lí chuyển mạch không gian tương tự đã được đưa vào khai thác ở NewJersey(Mĩ). Tổng đài này cần cho mỗi cuộc gọi một tuyến vật lí ( một mạch dây) riêng. Vì vậy cũng không thể chế tạo một tổng đài có khả năng tiếp không hoàn toàn. Do vậy ngay sau đó người ta đã hướng công việc nghiên cứu vào phương thức chuyển mạch phân kênh theo thời gian ( chuyển mạch thời gian). Theo phương thức này người ta dung một mạch dây cho nhiều cuộc gọi trên cơ sở phân chia theo thời gian sử dụng. Dựa vào phương thức này có thể xây dựng mộ tổng đài tiếp thông hoàn toàn và không tổn thất. Sự ra đời của tổng đài điện tử: Từ nhưng năm 1965, khi những tổng đài điện tử đầu tiên được lắp đặt đã có nhiều thay đổi trong lĩnh vực công nghệ này. Mỗi sự thay đổi có những ưu và nhược điểm riêng của nó nhưng tổng thể đã góp phần cho hệ thống điện thoại tốt hơn và gía thành thấp hơn. Tổng đài điện thoại điện tử đầu tiên được đưa ra và khai thác năm 1965 là tổng đài tương tự làm việc theo nguyên lí SPC ( Stored Program Controled) và là tổng đài nội hạt. Tổng đài này có nhãn hiệu là N01 ES do hang BELL System sản xuất ở Mĩ. Trường chuyển mạch của nó từ 10.000 ÷ 60.000 thuê bao. Nó có thể lưu thoát lượng tải là 600 Arlargs và có thể thiết lập 30 cuộc nối trong 1 giây. Cũng ở Mỹ hang Bell la boratory cũng quyết định trong những năm đầu của thập kỉ 70 hoàn thiện một tổng đài số dung cho liên lạc chuyển tiếp. Mục tiêu đặt ra là tăng tốc độ truyền dẫn giữa các tổng đài nhớ phương thức chuyển mạch số. tháng 1 năm 1976 tổng đài chuyển tiếp theo phương thức chuyển mạch mang số máy tính chất thương mại đầu tiên trên thế giới đã được lắp đặt và khai thác. Tổng đài này có dung lượng là 107.000 Aslangs có khả năng chuyển mạch cho 150 cuộc gọi mỗi giây. CHƯƠNG II TỔNG ĐÀI ĐIỆN TỬ SPC Sơ đồ khối tổng đài điện lực: Kết nối Tbao TT TBao tt Khối chuyển mạch số Tập trung thuê bao Kết Tbao số TBao số Tbao số Kết nối Tbao TT trung kế tt MUX DEMUX Trung kế số Truy kế số trung kế số Thiết bị thử đầu nối Thiết bị đo thử Tbị phân phối báo hiệu TB báo hiệu kênh riêng TBị báo hiệu kênh chung BUS CHUNG Thiết bị trao đổi người máy Bộ xử lí trung tâm Các bộ nhớ Đặc điểm tổng đài SPC: Các tổng đài điện tử tương tự làm việc theo nguyên lí SPV nó được sử dụng các bộ xử lí thông tin giống như các máy đã điều khiển hoạt động của tổng đài, tất cả các chức năng điều khiển đặc trưng bởi một lọat các lệnh đã được ghi sẵn trong các bộ nhớ. Ngoài ra các số liệu thực thuộc tổng đài như số thuê bao, các bản phiên dịch địa chỉ, các thông tin về tạo tuyến, tính cươc, thống kê. Cũng như được ghi sẵn trong các bộ nhớ số liệu. Qua mỗi bước xử lí gọi sẽ được một sự quyết định tương ứng với loại nghiệp vụ đó. Nguyên lí chuyển mạch vậy là chuyển mạch điều khiển theo chương trình lưu trữ SPC. Ưu nhược điểm của tổng đài SPC: Việc phát triển dung lượng trong từng giai đoạn được thực hiện dễ dàng và tinh tế. tất cả các tổng đài điện tử đều được thiết kế theo công thức giá máy – ngăn máy – phiến mạch in. Các giá máy và ngăn máy được ghép với nhau bằng hệ thống cắp vạt liên kết kiểu trấu cắn, vì vậy quy trình thi công lắp đặt rất nhanh nên công việc điều chỉnh thiết bị và hòa mạng cũng không mất thời gian. Tính linh hoạt cao phối hợp dễ dàng với các hệ thông báo hiện của tổng đài khác có khả năng thực hiện các phương thức tính cước khác nhau như tính cước theo thời gian cho các cuộc gọi đường dài. Nhiều giá cước cho hệ thống máy bỏ trên áp dụng giá cước khác nhau cho thời gian ban ngày và ban đêm khả năng linh hoạt cho các công việc tạo tuyến gọi này cũng như hệ thống đánh số tất cao. Tất cả các công việc đó thực hiện được dễ dàng nhờ hệ thống điều khiển theo lệnh thông qua hệ thống trao đổi giữa người và máy để thay đổi số liệu và phương thức làm việc của tổng đài. Khả năng phiên dịch hồ sơ thuê bao, lưu trữ số, địa chỉ phiên dịch tạo tuyến ở các tổng đài diện tử thực tế bị hạn chế. Có rất nhiều tiện lợi trong công tác điều hành như lập hóa đơn cước tự động, giám sát và bảo dưỡng tập trung, không chế tải tự động, ghi chép số liệu lưu lượng và phân tích nó tự động. đáp ứng rất nhiều dịch vụ nâng cấp cho thuê bao. Tốc độ chọn số cho phép ở phạm vi rộng. Xử lí nhóm cho các đường dây tới các tổng đài PBX, ABX dễ dàng tương thích với kĩ thuật mới trong lĩnh vực chuyển mạch số và tín hiệu. tốc độ chuyển mạch cao hơn so với hệ thống cơ điện sử dụng phương thức tiếp thông hoàn toàn. Cho trường chuyển mạch chính và các mạch truy kế tạo tính kinh tế cao về phương diện chuyển mạch và tạo tuyến. ở tổng đài SPC công việc đó thử độ cách điện, điện duy, điện áp ngoại lại … trên các sợi dây thuê bao được tiến hành tự động hoàn toàn vào ban đêm. Kết quả đo thử được in ra ở các máy in của thiết bị ngoại vi trao đổi người máy. Các trang thiết bị kèm theo cho phòng chuyển mạch ở các tổng đài điện tử có thể giảm từ 1/6 ÷ ¼ tổng kinh phí trong thiết bị so với hệ thống ngang dọc. Công tác bảo dưỡng: Công việc theo dõi cấu trúc phần cứng của tổng đài, quy trình làm việc phức tạp trong tổng đài được tiến hành tự động. Trong đó quy trình xử lí lỗi cũng được thực hiện tự động. Việc chuyển đổi từ bộ phận đang làm việc có lỗi sang bộ dự phòng được thực hiện tự động mà không cần can thiệp của người điều hành thông tin về sự hư hỏng và thay thế đó được hệ thống đưa ra để bảo dưỡng thiết bị xử lí lỗi hoặc báo hỏng. Các tổng đài điện tử SPC đều được đưa vào bảo chương trình phán đoán lỗi. Nó có nhiệm vụ tự động khoanh vùng và chỉ ra bộ phận linh kiện hỏng học và phiến mạch in có sự cố. Căn cứ vào bản tin cảnh báo đưa ra. Ta có thể phân tích và xử lí hiệu chỉnh lỗi. Trường hợp phiến mạch in hỏng ta dung phiến mạch in khác trên cơ sở các số liệu thống kê, ta đưa ra biện pháp tổ chức điều hành hệ thống tối ưu tạo điều kiện cho công tác điều hành toàn mạng. Trong trường hợp có ứ tải hay sự cố ở 1 tuyến nào đó, hệ thống điều hành của tổng đài có thể xử lí theo hai cách. Hạn chế một tỉ lệ phần trăm xá định các cuộc gọi ra tuyền này theo phương thức tự động hay nhân công. Hạn chế một số loại thuê bao ( ở nước ưu tiên thấp) Chống quá tải khi xảy ra quá trình ở bộ xử lí trung tâm trong một tổng đài điện tử có thể dẫn đến một hiệu quả nguy hiểm. Để ngăn ngừa điều này, mức độ chiến dụng bộ xử lí trung tâm được đo thử tự động và định lí. Khi nó tăng qua một tỉ lệ phần trăm xác định thì thông tin cảnh báo được đưa ra trên thiết bị màn hình và máy in. Chức năng các khối trong tổng đài SPC: Khối mạch kết với thuê bao tương tự: Làm nhiệm vụ BORSCHT B (Batray feed) chức năng cấp nguồn cho đường dây thuê bao. Điện áp của tổng đài cấp cho đường dây thuê bao là – 48v một chiều, dương đất âm đấu với đường – 48v. Dòng trung bình cấp cho thuê bao là 40mv nguồn điện là nguồn ổn dòng. O ( Oververt tage protection) chức năng bảo dưỡng bảo vệ chống quá áp cho tổng đài nhánh này đơn giản nhưng quan trọng: chống các điện áp nguy hiểm như sét điện lưới chập vào đường dây thuê bao. Mạch này dung một cầu chì, hai bộ khạc nổ phóng điện đặt ngang ở đầu vào giá phối dòng MDF. Mạch này cũng có chức năng chống can nhiễu, có biên độ lơi, dùng các bộ hạn biên thực hiện trong mạch điên. R (Phy) chức năng cấp chuông cho thuê bao. Điện áp tổng đài cấp chuông là xoay chiều từ 75 ÷ 119~ tần số 16 ÷ 25 Hg. S ( Supervision) chức năng giám sát trạng thái thuê bao như nhắc máy đặt máy, thời gian gửi xung quay số, thời gian đàm thoại. C (Codec) chức năng mã hóa, lọc và giải mã. H ( Hyprid) chức năng chuyển đổi 2 dòng hoặc 4 dòng và ngược lại. T ( Test) chức năng kiểm tra: kiểm tra trạng thái đường dây như đứt, chập … bằng phương pháp đo thử. Ngoài các chức năng trên khối này còn có chức năng mã hóa và giữ mã tín hiệu thoại. Một vi mạch codec thực hiện chức năng này. Vi mạch này làm nhiệm vụ chuyển đổi tín hiệu số có tốc độ 65 Kb/s và ngược lại. Mạch thu phát xóng địa chỉ ở dạng mã thập phân hay đa tần cũng thuộc phần này nó dùng chung cho một nhóm thuê bao để tăng hiệu quả kinh tế. khối mạch kết nối thuê bao số: Có các khối chức năng sau: Kiểm tra trạng thái đường dây thuê bao Bảo vệ chống quá áp cho tổng đài Cấp nguồn đường dây thuê bao Ghép tách kênh và truyền dẫn Đường dây nối từ thuê bao từ thuê bao số đến tổng đài có tốc độ của tín hiệu là 2B+D = 144 kb/s Với kênh B = 64 kb truyền thông tin Kênh D = 16 kb truyền báo hiệu Khối ghép tách kênh có nhiệm vụ tách hai kênh thông tin và một kênh báo hiệu đưa xuống liên hệ điều khiển báo hiệu. Khi thu thì ghép hai kênh. Thông tin và 1 kênh báo hiệu lại thành tốc độ ban đầu là 144 kb/s. Khối tập trung thuê bao: Khối này là một bộ tập trung ssố cấu tạo từ các thiết bị như ghép kênh, tách kênh sơ cấp, chuyển đổi nối tiếp song song và ngược lại. Ghép tách kênh thứ cấp Phương thức này là ghép tách kênh phân chia theo thời gian. TMD ( Time Dirasion Multiplex). Sau khi ghép kênh sẽ được một tuyến PCM cơ sở có tốc độ 2,648 Mb/s ( tương ứng với 32 kênh) khi thu thì thực hiện tách kênh TDM. Chuyển đổi nối tiếp song song: các tuyến PCM cơ sở 2,648 Mb/s sẽ được đưa vào bộ chuyển đổi nối tiếp song song để chuyển đổi 8 bit nối tiếp trong 1 khe thời gian thành 8 bit song song truyền trên tuyến PCM 8 mạch dây đã dẫn tới thiết bị chuyển mạch tập trung thuê bao. Khi thu thực hiện biến đổi ngược lại qua bộ biến đổi song song nối tiếp. Bộ chuyển mạch tập trung thuê bao Bộ chuyển mạch này thường là bộ chuyển mạch thời gian làm việc theo nguyên lí điều khiển đầu ra. Bộ chuyển mạch này làm nhiệu vụ trao đổi các khie thời gian thông tin thoại cũng như các loại âm thông bao cho thuê bao vào tín hiệu địa chỉ đa tần ở dạng PCM. Khối mạch kết nối truy kế tương tự: Khối này chứa các mạch điện truy kế dùng cho các cuộc gọi, gọi vào và gọi chuyển tiếp. Khối này cỹng có các chức năng tương tự như các chức năng của khối kế nối thuê bao tương tự như cấo nguồn, bảo vệ, chống quá áp, kiểm tra chuyển đổi 2/4 dây vi mạch codex. Nhưng khối này không có phân cấp chuông. Chức năng của khối này là phát hiện trên đường dây truy kế tương tự và đưa tới khối chuyển đổi báo hiều phù hợp với hệ thống tổng đài số và ngược lại các tín hiệu thoại trên đường truy kế tương tự sau khi được chuyển đổi sang dạng số sẽ được đưa vào ghép kênh. Theo nguyên lí ghép kênh TMD, khi thu thực hiện tách kênh TMD. Kết nối đường dây truy kế số: Đây là phần giao tiếp giữa các trường truyền số và hệ thống chuyển mạch. Phần kết nối với phần truy kế số bao gồm kết nối các đường dây truy kế số giữa các tổng đài và các đường truyền tín hiệu số trong cùng một tổng đài. Nhiệm vụ cơ bản của khối này là thực hiện các chức năng GA2PACHO gồm: G ( Gerieration Offrame): tạo khung A ( Aligmant Offrame): chức năng đồng bộ khung, sắp xếp khung số liệu phù hợp với hệ thống PCM. Z ( nén dãy viet “0”. Dây tín hiệu PCM có nhiều quãng đứt chứa bit “0” vì vậy bản thu khó khôi phục tín hiệu đồng bộ nên biện pháp giải ném các qũy tín hiệu có nhiều bít “0” P ( Ponar Convrsion) : Biến đổi tín hiệu đơn cực từ hệ thống đưa ra thành dẫy các tín hiệu lưỡng cực để truyền d di trên đường dây và ngược lại ( chuyển đổi mã đường dây) A ( Alaur Processing) xử lí cảnh báo từ đường truyền PCM C ( Clock Recovery) Phục hồi dây xung nhịp từ dẫy tín hiệu thu H ( Hunt Durung Reframe) Chức năng tách thông tin đồng bộ. Thực tế tách thông tin đồng bộ từ dẫy tín hiệu thu. O ( office Signlling) Báo hiệu, thực hiện chức năng gián tiếp báo hiệu để phối hợp các báo hiệu giữa các tác động đang xem xét và các tác động khác qua các đường truy kế. Thiết bị chuyển mạch: Là một trong các thiết bị chủ yếu thực hiện chức năng: Chức năng chuyển mạch: Thiết lập tuyến nối giữa hai hay nhiều thuê bao của tổng đài hoặc giữa các tổng đài này với các tổng đài khác. Chức năng truyền dẫn: Trên cơ sở tuyến nối đã thiết lập, thiết bị chuyển mạch thực hiện truyền dẫn tín hiệu thoại và thin hiệu báo hiệu giữa các thuê bao với độ tin cậy và chính xác cần thiết. Hệ thống chuyển mạch số thì phương thức chuyển mạch là chuyển mạch PCM. Thiết bị chuyển mạch bao gồm các tầng chuyển mạch thời gian, không gian hoặc kết hợp cả hai loại. Bộ điều khiển trung tâm: Gồm bộ xử lí có công xuất lớn và các bộ nhớ trực thuộc Bộ xử lí trung tâm: Bộ xử lí này được thiết kế tối ưu để xử lí cuộc gọi và các công việc liên quan trong một tổng đài. Thực hiện các công việc xử lí thời gian như Nhận xung hay mã chọn số ( các chữ địa chỉ) Chuyển các tín hiệu địa chỉ đi ở các trường hợp chuyển tiếp gọi Tran đổi các loại báo hiệu cho thuê bao hay tổng đài khác Phiên dich và tạo tuyến qua đường chuyển mạch Các bộ nhớ: Bộ nhớ chương trình: Đã chỉ các chương trình xử lí, điều khiển các chương trình này được gọi ra và xử lí cùng với các số liệu cần thiết. Bộ nhớ số liệu: Để ghi lại tạm thời các số liệu cần thiết trong quá trình xử lí cuộc gọi như các số liệu địa chỉ thuê bao trạng thái bận hay rỗi của các đường dây thuê bao hay truy kế. Bộ nhớ phiên dịch: Chứa các thông tin về loại đường dây thuê bao mã tạo tuyến, thông tin tính cước… Bộ nhớ số liệu là bộ nhớ tạm thời vì vậy thông tin thay đổi liên tục lúc bắt đầu đến lúc kết thức cuộc gọi. Thiết bị ngoại vi chuyển mạch: Gồm các thiết bị dò thử trạng thái đường dây thuê bao và truy kế thiết bị phân phối báo hiệu, thiết bị điều khiển đầu nối. Thiết bị dò thử trạng thái đường dây: Có nhiệm vụ phát hiện và thông báo cho bộ xử lí trung tâm tất cả các biến cố báo hiệu và các tín hiệu trên đường dây thuê bao và truy kế nối với tổng đài. Thiết bị phân phối báo hiệu: Thiết bị này điều khiển thao tác hay phục hồi các rơle cung cấp các dạng tín hiệu ở mạch đường dây hay mạch nghiệp vụ dưới sự điều khiển của bộ xử lí trung tâm. Thiết bị điều khiển đầu nối: Làm nhiệm vụ chuyển giao các lệnh thiết bị lập và giải phóng các tuyến vật lí qua trường chuyển mạch từ bộ xử lí trung tâm. Thiết bị ngoại vi báo hiệu: Gồm thông báo báo hiệu kênh chung và thiết bị báo hiệu kênh riêng. + Thiết bị báo hiệu kênh chung: Để truyền tín hiệu địa chỉ dưới dạng mã thập phân hay đa tần trên kênh gắn liền với kênh truyền tiếng nói, loại hệ thông báo này từ các tổng đài. + Thiết bị báo hiệu kênh riêng: Ở hệ thống này tất cả các thông tin báo hiệu cho tất cả các cuộc gọi giữa hai tổng đài được truyền đi theo một tuyến báo hiệu độc lập với các tuyến truyền tín hiệu liên tổng đài. Thiết bị báo hiệu kênh trung đóng vai trò phối hợp và xử lí các loại báo hiệu trên mạng báo hiệu cho các mục đích điều khiển trong tổng đài. Thiết bị trao đổi người máy: Thiết bị này để điều hành quản lí và bảo dưỡng tổng đài trong quá trùnh khai thác. Các thiết bị này bao gồm màn hình hiển thị có bàn phím điều khiển các máy in tự động, các thiết bị đi thử đường dây và máy thuê bao. Chúng được dùng để đưa các kệnh quản lí và bảo dưỡng tổng đài. Các lệnh này được thực hiện và kết quả được đưa ra từ hệ thống xử lí ra tín hiệu trên màn hình. Ngoài ra hệ thống này còn tự động chuyển các loại thông tin về trạng thái làm việc của các thiết bị tổng đài hoặc các thông tin cảnh báo hệ thống hiện thị để thông báo kịp thời cho người quản lí biết trạn thái của thiết bị. Ở tổng đài SPC trung tâm còn có thiết bị ngoại vi nhớ số liệu. Thiết bị này bao gồm các khối điều khiển băng từ và đĩa. Chúng có tốc độ làm việc cao và dung lượng nhớ lớn. Dùng để nạp phần mền vào các loại bộ nhớ của các bộ xử lí, ghi các thông tin tính cước thống lệ. CHƯƠNG III CHUYỂN MẠCH SỐ I Khái quát về chuyển mạch số: Các nguyên tác cơ bản về chuyển mạch số: Sơ đồ tổng quát của trường chuyển mạch SW bất kỳ được biểu diễn như sau: SW 1 2 3 1 2 3 0 M R (x,y) N I Hình 2.1. Sơ đồ khối tổng quát modul trường chuyển mạch. Trong đó: I là tập các đầu vào I…N O là tập các đầu vào I…M SW là trường chuyển mạch R (x,y) là tín hiệu điều khiển hay hàm địa chỉ. Từ hàm 3,4 mô tả cấu tạo chức năng trên ta có thể xây dựng mô hình toán học tổng quát của trường chuyển mạch như sau: Oj = Ii R (x,y) với mọi R(x,y) sao cho: R(x,y) = 1 nếu I = x j = y P(x,y) = 0 các trường hợp khác. Hoạt động chức năng của trường chuyển mạch SW có thể mô tả như sau: ở trạng tái tĩnh ban đầu khi không có kênh vào nào yêu cầu kết nối cới một kênh ra nào đó thì hệ thống hoàn toàn hở mạch. Khi có kênh kết nối ( kênh vào Ii nào đó ( I = I…N) với kênh ra bất kỳ Oj ( J = I…M) thì hệ thống cấu tạo ra tín hiệu điều khiển R(x,y) để điều khiển trường chuyển mạch với địa chỉ yê cầu để R(x,y) là điều khiển trường mạch chuyển SW thiết lập đường kếtnối xuyên từ kênhđầu vào Ii với kênh đầ ra Oj qua đường chuyển mạch. các đặc trưng cơ bản cả SW. kích thướng trường chuyển mạch NxM độ tiếp thông. Số dây chuyền mạch. Tính dẫn điện ½ hướng. Chất lượng truyền dẫn. Chất lượng dịch vụ QS ( Quality of Serices) Trường chuyển mạchđược xây dựng trên cơ sở các pần từ chuyển mạch, tùy thuộc vào phần tử chuyển mạch sử dụng mà ta có công nghệ tương ứng: chuyển mạch nhân công, chuyển mạch Rơle, chuyển mạch ngang dọc, điện tử, ATM, chuyenẻ mạch quang… Mô hình cuộc gọi. Nhằm mực tiêu giới thiệu tổng quan về hoạt động của hệ thống chuyển mạch nói chung, sauđây em xin trình bầycơ bản về điển tiến quá trình phục vụ một cuộc gọi điện thoại được thực iện theo 10 bước sau: T bao B Bộ chuyển mạch số T báo A Bộ chuyển mạch số Tỏng đài Bộ chuyển mạch số Nhăc máy Bộ chuyển mạch số Âm mời quay số Bộ chuyển mạch số Các con số địa chỉ Tín hiệu hồi âm chuông Bộ chuyển mạch số Tín hiệu chuông 75 v – 25 z Bộ chuyển mạch số Nhắc máy Bộ chuyển mạch số Máy bận Bộ chuyển mạch số Tính cước Bộ chuyển mạch số Hội thoại Bộ chuyển mạch số Đặt máy Bộ chuyển mạch số Đặt máy Bộ chuyển mạch số Hình. 2.2.Quá trình cuộc gọi II. Nguyên lý chuyển mạch số Hiện nay có nhiều kỹ thuật chuyển mạch được áp dụng trong thực tế tùy thuộc vào tín cahát cả các loại hình vụ yêu cầu. Trong số các kỹ thuật hiện nay phổ biến nhất là kỹ thuật chuyển mạch kênh và chuyển mạch gói. Nhưng với mạng điện thoại công cộng thì sử dụng kỹ thuật chuyển mạch kêh nó được định nghĩa là kỹ thuật chuyển mạch đảm bảo việc thiết lập đường truyền dẫn dành riêng cho việc truyền tin của một quá trình truyền thong tin giữa hai hay nhiều thuê bao khác nhau. Chuyển mạch kện được ứng dụng cho lien lạc một cách tức thời mà ở đó quá trình chuyển mạch được đưa ra một cáckhông có cảm giác về sự trễ thời gian thực và độ trễ biến thiên giữa nơi th và nơi phân phối tin hay ở bất kỳ phần của hệ thống truyền thong tin. Nó cách khác chuyển mạch kênh tns hệu số là quá trình kết nối, trao đổi thông tin các ke thời gian giữa một đoạn của tuyến dẫn TDM số. II.1. Đặc điểm của chuyển mạch số Một cách tổng quát thì hệ thống chuyển mạch số là một hệ thống chuyển mạch trong đó tín hiệu truyền dẫn qua đường chuyển mạch là dạng số. Tín hiệu này có thể mang thông tin tiếng nói hay số liệu. Nhiều tín hiệu số của các kênh tiếng nói đựơc ghép theo thời gian và một đường truyền dẫn chung khi truyền dẫn qua hệ thống chuyển mạch. Đầu nối hai thuê bao với nhau cần phải trao đổi khe thời gian của hai mẫu tiếng nói. Các mẫu này có thể ở trên cùng một tuyến PCM hoặc ở các tuyến PCM khác nhau và đã được số hóa (mã hóa theo phương thức PCM)có hai phương thức chuyển mạch các tổ hợp mã này theo hướng đó là chuyển mạch không gian và chuyển mạch thời gian. Hệ thống chuyển mạch thời gian ( Time Division Multiplex Digital Switchin System) có tên gọi đầy đủ là hệ thống chuyển mạch số ghép hợp thời gian. Người ta thường gọi tắt là chuyển mạch thời gian số. và sau đây ta sẽ thảo luận nguyên lí chung của phương thức chuyển mạch thời gianvà không gian. Thiết bị trường mạch số thực tế thường bao gồm cả phương thức chuyển mạch thời gian và không gian.Nói chung một hệ thống chuyển mạch số phục vụ Một số nguồn tín hiệu đã được ghép kênh theo thời gian các kênh tín hiệu PCM này đã được tách ra theo nguyên lý phân kênh thời gian. Qúa trình ghép và tách kênh ở trước và sau thiết bị truyền mạch để thực hiện chuyển mạch cho các cuộc gọi đòi hỏi sắp xếp các tín hiệu số (các tổ hợp mã ) từ một khe thời gian ( hoặc một tuyến truyền dẫn PCM) sang cùng một khe thời gian hoặc sang một khe thời gian khác của một bộ ghép hay tuyến PCM khác. PCMv0 Bộ chuyển mạch số PCMr0 Bộ chuyển mạch số PCMv1 Bộ chuyển mạch số PCMr1 Bộ chuyển mạch số Ts6 Bộ chuyển mạch số TS Bộ chuyển mạch số Bộ chuyển mạch số PCMv2 Bộ chuyển mạch số PCMr2 Bộ chuyển mạch số PCMv3 Bộ chuyển mạch số PCMvr3 Bộ chuyển mạch số Hình 2.3. Bộ chuyển mạch số Ta thấy rằng các mẫu PCM xuất hiện ở khe thời gian số 6 ( TS6) của tuyến dẫn PCM0 cần chuyển sang khe thời gian số 18 ( TS18) cả tuyến truyền dẫn qua PCM1 qua bộ chuyển mạch số. có hai cơ chế thực hiện quá trình truyền mạch kênh tín hiệu chung này là cơ chế chuyển mạch không gian và cơ chế chuyển mạch thời gian số. dưới đây ta xẽ mô tả nguyên tắc cấu tạo hoạt động của các tầng chuyển mạch theo cơ chế không gian và thờ gian. II. Nguyên lý chuyển mạch không gian số: Sơ đồ nguyên lý. Bộ nhớ điều khiển Ma trận tiếp điểm chyển mạch 0 1 n 0 1 n Hình 2.4 . Sơ đồ khối chuyển mạch không gian số Cấu tạo tổng quát một bộ chuyển mạch không gian tín hiệu số gồm có một ma trận các tiếp điểm chuyển mạch kết nối theo kiểu các hàng và các cột. Các hàng đầu vào các tiếp điểm chuyển mạch được gắn với các tuyến PCM dẫn vào, các tuyến này được gắn địa chỉ X0, X1, X2, ….Xn còn các cột đầu ra các tiếp điểm chuyển mạch tạo thành các tuyến PCM dẫn ra được ký hiệu là Y0, Y1, Y2, ….Yn các tiếp điểm chuyển mạch là các cửa logic “ và” (AND). Như vậy chuyển mạch không gian số là ma trận vuông kích thước NxM, có nghĩa là số tuyến PCM dẫn vào bằng số tuyến PCM dẫn ra. Để điều khiển thao tác chuyển mạch của các tiếp điểm cần có bộ nhớ điều khiển (CM). Bộ nhớ này gồm các cột nhớ hoặc các hàng nhớ tùy thược vào phương thức điều khiển đầu vào hay đầu ra. Nếu bộ điều khiển làm việc theo nguyên lý làm việc đầu ra ở mỗi cột nối tới các đầu vào điều khiển của các tiếp điểm có một cột nhớ điều khiển Các tuyến dẫn PCM ra Y3 Y2 Y1 Y0 YM Các tuyến dẫn PCM vào X0N X1 X2 X3 XN Các Bus địa chỉ CM – 0 Cm – 1 Cm - 2 Cm - 3 CM – M Hình 2.5: sơ đồ nguyên lý chuyển mạch không gian số điều khiển đầu ra Trong đó số lượng các ô nhớ ở mỗi cột điều khiển bằng số khe thời gian của mỗi tuyến PCM đầu vào. Trong thực tế các tuyến ghép PCM này có từ 256 tới 1024 khe thời gian tùy theo cấu trúc và quy mô của bộ chuyển mạch. Số lượng bít nhớ của mỗi ô nhớ có mối quan hệ phụ thuộc vào số lượng các tuyến PCM dẫn vào theo hệ thức. T = LdN hoặc 2T = N Trong đó: T là số bít nhớ của mỗi ô nhớ. N là số lượng tuyến PCM đầu vào. ở các tổng đài thực tế trên mạng lưới của nước ta hiện nay thì mạng chuyển mạch không gian số là ma trận 8*8, 16*16 hoặc 32 * 32. Các tuyến dẫn PCM ra ở tổng đài E 10B thì bộ chuyển mạch không gian làm việc theo nguyên lý điều khiển đầu ra. Trong khi đó tổng đài TDX – IB thì bộ chuyển mạch không gian có ma trận 8*8 lại làm việc theo nguyên lý điều khiển đầu vào như sơ đồ sau. YM Y2 Y1 Y0 X0N X1 CM – 0 CM – 1 X2 CM - 2 XN CM - N Các tuyến dẫn PCM vào Bộ nhớ điều khiển kết nối Hinh 2.6: sơ đồ ngyên lý chuyển mạch không gian số điều khiển đầu vào. Nguyên lý chuyển mạch. Động tác của một tiếp điểm chuyển mạch sẽ dấu nối một kênh nào đó của một tuyến PCM vào tới cùng kênh có địa chỉ của một tuyến PCM ra vào trong một khoảng khe thời gian. Khe thời gian này khác, cùng mỗi khung một lần. trong khoảng thời gian của các khe thời gian khác, cùng một tiwps điểm có thể dùng để đấu nối các kênh khác. Ma trận tiếp điểm loại này làm việc như một ma trận chuyển mạch không gian tiếp thông hoàn toàn giữa các tuyến PCM vào Và PCM ra trong khoảng mỗi khe thời gian. Ơ phương thức điều khiển theo đầu ra ( hình 3.7) ta thấy mỗi cột tiếp điểm được gắn vào cột nhớ điều khiển mỗi tiếp điểm chuyển mạch của cột được gắn một tổ mã địa chỉ nhị phân để đảm bảo chỉ một tiếp điểm trong một cột được thông mạch trong khoản một khe thời gian. Các địa chỉ nhị phân này được ghi ở các ô của bộ nhớ điều khiển theo thứ tự các khe thời gian.một từ mã địa chỉ nào đó được đọc ra từ bộ nhớ điều khiên trong khỏang thời gian của mỗi khe thời gian. Mỗi từ mã được đọc ra trong khoản khe thời gian tương ứng thời gian của nó. Tức là từ mã ở ô 00 tưong ứng với khe thời gian TSo, tiếp theo là 01 tương ứng với khe thời gian Tsi … Nội dung được chuyển đi theo tuyến BUS địa chỉ ( sau khi giả mã) trong mỗi khe thời gian thông thường một cuộc gọi chiến khoảng triệu khung. Bộ nhớ điều khiển gồm nhiều cột nhớ ghép song song “ không gian làm việc” mỗi cột đảm nhiệm công việc điều khiển đầu nối cho một cột tiếp điểm. Vì vậy cứ mỗi khe thời gian chôi qua, Một trong các tiếp điểm nối thông qua một lần ( trường hợp khe thời gian bị chiến ) thì cột nhớ điều khiển lại nhảy một bước lúc này nội dung địa chỉ ở một ô nhớ tiếp theo lại được đọc ra qua giải mã lại tạo ra một lệnh điều khiển một tiếp điểm khác nối thông phục vụ cho một cuộc gọi khác đưa tới từ một trong các tuyến PCM đầu vào. Tùy thuộc vào số lượng các khe thời gian được ghép trên mỗi tuyến PCM và hiệu suất sử dụng các tiếp điểm có thể tăng nên từ 52 đến 1024 lần so với trường hợp cài tiếp điểm làm việc trong các ma trận chuyển mạch không gian thông thường đối phương thức chủyên mạch không gian điều khiển thì nguyên tác điều khiển đầu nối cũng tương tự như phương thức điều khiều đầu ra. Tuy nhiên do các hàng nhớ điều khiển lại phục vụ điều khiển nối mạch cho một hàng các tiếp điểm dẫn cho tất cả đầu ra, nên trong khoảng thời gian một khung tín hiệu các khe thời gian trên một tuyến PCM đầu vào được phân phối theo tuyến PCM ra nào tùy thuộc vào địa chỉ ghi ở ô nhớ tương ứng với khe thời gian đó. Trường hợp này địa chỉ của ô nhớ được chị 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. III.3 Nguyên lý chuyển mạch thời gian số T(Time Swich Stage) Như chúng ta đã biết cấu tạo và hoạt động của tầng chuyển mạch S chỉ thực hiện cho quá trình chuyển mạch có cùng chỉ số khe thời gian giữa đường PCM vào đường PCM ra. Trong trường hợp tổng quát có yuê cầu trao đổi khe thời gian giữa đầu ra khác nhau thì phải sử dụng tầng chuyển mạch dung để trao đổi thong tin giữa các khe thời gian bất kỳ của luồng PCM vào và luồng PCM ra. TSV 0 1 M U X 0 1 D M U X Tsi Tsi PCM PCM R - 1 R - 1 Hình 2.7: sơ đồ khối chuyển mạch T. Trong đó mỗi khe thời gian tương ứng cho một kênh thoại và nó có thể nối bất kỳ một kênh thoại ở đầu vào với bất kỳ kênh thoại ở đầu ra. Điều đó có nghĩa chuyển mạch đóng vai trò như một tổng đài. Vế cáu tạo chuyển mạch có hai hình thức cấu tạo: Dung mạch trễ ( giữ chậm): Dùng mạch này có đặc điểm là một mạch đơn giản nhưng cồng kềnh và quá nhiều bộ trễ. Dung bộ nhớ: có thể dùng bộ nhớ thoại BM ( buffer Memmory) và bộ nhớ điều khiển CM ( co._.