Tài liệu Thiết kế hệ thống trường chuyển mạch chuẩn

-----------------Tr−êng §¹i häc kü thuËt c«ng nghiÖp Th¸i Nguyªn---------------http://www.ebook.edu.vn Môc lôc Trang Lêi nãi ®Çu………………………………………………...…..…………2 PHÇn i: C¬ së lý thuyÕt………………………………………..……3 A. Lý thuyÕt vÒ tæng ®µi sè…………………………………...…..……3 B. Lý thuyÕt vÒ c¸c tr−êng chuyÓn m¹ch………………………...…….9 C. Nguyªn lý PCM …………………………………………….....…..26 phÇn II: ThiÕt kÕ………………………………………………..….….37 ch−¬ng I: bé ®Þnh thêi ph¸t………..……………………….38 Ch−¬ng II: Bé ghÐp kªnh………………………………………48 Ch−¬ng III: t¹o m∙ AMI………………………………...…....…55 Ch−¬ng iV: Bé ®Þnh thêi thu…………………...……………58 Ch−¬ng V: Bé t¸ch kªnh…………………………...…………69 Ch−¬ng vI: ThiÕt kÕ tr−êng chuyÓn m¹ch………….…77 A. Tr−êng chuyÓn m¹ch T…………………………….………..77 B. Tr−êng chuyÓn m¹ch S…………………………...………….94 KÕt luËn…………………………..…………..………………………….98 Phô lôc……………………………………………………………………99 Khoa: §iÖn Tö - Bé m«n : §iÖn Tö ViÔn Th«ng------------------------------- 1 -----------------Tr−êng §¹i häc kü thuËt c«ng nghiÖp Th¸i Nguyªn---------------http://www.ebook.edu.vn Lêi nãi ®Çu Ngµy nay khoa häc vµ c«ng nghÖ ®ang ph¸t triÓn rÊt nhanh vµ m¹nh mÏ. ViÖc ¸p dông kÜ thuËt vµ c«ng nghÖ míi ®Ó tÝch cùc thóc ®Èy dÞch vô viÔn th«ng ngµy cµng ph¸t triÓn vµ më ra nhiÒu dÞch vô míi. KÐo theo nã lµ mét sè ngµnh kh¸c còng ph¸t triÓn theo. Mét trong nh÷ng c«ng nghÖ quan träng cã t¸c ®éng rÊt lín vµ lµ nÒn t¶ng cña c«ng nghÖ viÔn th«ng ®ã lµ c«ng nghÖ chuyÓn m¹ch vµ tæng ®µi sè. §Ó cã thÓ lµm râ vµ hiÓu s©u h¬n vÒ c«ng nghÖ chuyÓn m¹ch nh»m thiÕt kÕ mét hÖ thèng tr−êng chuyÓn m¹ch ®¬n gi¶n gåm 512 sè. Ta ®i vµo nghiªn cøu cô thÓ tõng vÊn ®Ò trong viÖc thiÕt kÕ tr−êng chuyÓn m¹ch. ViÖc thiÕt kÕ trong ®å ¸n nµy chØ mang tÝnh lý thuyÕt nh»m tiÕp cËn víi thùc tÕ ®Æt ra nh÷ng h−íng ph¸t triÓn trong thùc tÕ sau nµy. Do thêi gian cã h¹n nªn chØ cã thÓ ®−a ra ®−îc m« pháng cña mét vµi s¬ ®å m¹ch nªn ch¾c ch¾n sÏ kh«ng tr¸nh khái nh÷ng thiÕu sãt nªn mong ®−îc sù ®ãng gãp cña c¸c thÇy c« trong bé m«n vµ c¸c b¹n. Qua ®å ¸n nµy em còng xin ch©n thµnh göi lêi c¶m ¬n tíi c¸c thÇy c¸c c« trong bé m«n §iÖn tö viÔn th«ng vµ ®Æc biÖt lµ thÇy Phan Thanh HiÒn ®· h−íng dÉn gãp ý rÊt nhiÒu ®Ó cho em hoµn thµnh ®å ¸n nµy. Em xin ch©n thµnh c¶m ¬n! Sinh viªn Hoµng Hoµ Khoa: §iÖn Tö - Bé m«n : §iÖn Tö ViÔn Th«ng------------------------------- 2 -----------------Tr−êng §¹i häc kü thuËt c«ng nghiÖp Th¸i Nguyªn---------------http://www.ebook.edu.vn PHÇn i: C¬ së lý thuyÕt A. T×m hiÓu vÒ cÊu tróc tæng ®μi sè I. LÞch sö ph¸t triÓn tæng ®µi - N¨m 1837, Samuel F. B Morse ph¸t minh ra m¸y ®iÖn tÝn - N¨m 1876, Alecxander Graham Bell ph¸t minh ra ®iÖn tho¹i - §Õn n¨m 1878, hÖ thèng tæng ®µi ®Çu tiªn ®−îc thiÕt lËp, ®ã lµ mét tæng ®µi nh©n c«ng ®iÖn tõ ®−îc x©y dùng ë New Haven - N¨m 1889, tæng ®µi ®iÖn tho¹i kh«ng sö dông nh©n c«ng ®−îc A.B Strowger ph¸t minh - N¨m 1926, Erisson ph¸t triÓn thµnh c«ng hÖ tæng ®µi thanh chÐo - N¨m 1965, tæng ®µi ESS sè 1 cña Mü lµ tæng ®µi ®iÖn tö cã dung l−îng lín ra ®êi - Th¸ng 1 n¨m 1976, tæng ®µi ®iÖn tö sè chuyÓn tiÕp ho¹t ®éng trªn c¬ së chuyÓn m¹ch sè m¸y tÝnh th−¬ng m¹i ®Çu tiªn trªn thÕ giíi ®−îc l¾p ®Æt vµ ®−a vµo khai th¸c II. §Æc ®iÓm cña tæng ®µi sè SPC Tæng ®µi ®iÖn tö SPC (Store Program Controller ) lµ tæng ®µi ®−îc ®iÒu khiÓn theo ch−¬ng tr×nh ghi s½n trong bé nhí ch−¬ng tr×nh ®iÒu khiÓn l−u tr÷. Ng−êi ta dïng bé vi xö lý ®Ó ®iÒu khiÓn mét l−îng lín c«ng viÖc mét c¸ch nhanh chãng b»ng phÇn mÒm xö lý ®· ®−îc cµi s½n trong bé nhí ch−¬ng tr×nh. PhÇn d÷ liÖu cña tæng ®µi - nh− sè liÖu thuª bao, b¶ng phiªn dÞch, xö lý ®Þa chØ thuª bao, th«ng tin ®Þnh tuyÕn, tÝnh c−íc - ®−îc ghi s½n trong bé nhí sè liÖu. Nguyªn lý chuyÓn m¹ch nh− trªn gäi lµ chuyÓn m¹ch ®−îc ®iÒu khiÓn theo ch−¬ng tr×nh ghi s½n SPC. Tæng ®µi SPC vËn hµnh rÊt linh ho¹t, dÔ bæ sung vµ söa ch÷a. Do ®ã c¸c ch−¬ng tr×nh vµ sè liÖu ®−îc ghi trong bé nhí cã thÓ thay ®æi theo yªu cÇu cña ng−êi qu¶n lÝ m¹ng. Víi tÝnh n¨ng nh− vËy, tæng ®µi SPC dÔ dµng ®iÒu hµnh ho¹t ®éng nhanh tho¶ m·n theo nhu cÇu cña thuª bao, cung cÊp cho thuª bao nhiÒu dÞch vô. Khoa: §iÖn Tö - Bé m«n : §iÖn Tö ViÔn Th«ng------------------------------- 3 -----------------Tr−êng §¹i häc kü thuËt c«ng nghiÖp Th¸i Nguyªn---------------http://www.ebook.edu.vn Trong tæng ®µi ®iÖn tö sè c«ng viÖc ®o thö tr¹ng th¸i lµm viÖc cña c¸c thiÕt bÞ bªn trong còng nh− c¸c tham sè ®−êng d©y thuª bao vµ trung kÕ ®−îc tiÕn hµnh tù ®éng vµ th−êng k×. C¸c kÕt qu¶ ®o thö vµ ph¸t hiÖn sù cè ®−îc in ra tøc thêi hoÆc hÑn giê nªn thuËn lîi cho c«ng viÖc b¶o d−ìng ®Þnh kú. ThiÕt bÞ chuyÓn m¹ch cña tæng ®µi SPC lµm viÖc theo ph−¬ng thøc tiÕp th«ng tõng phÇn. §iÒu nµy dÉn ®Õn tån t¹i c¸c tr−êng chuyÓn m¹ch ®−îc cÊu t¹o theo ph−¬ng thøc tiÕp th«ng nªn hoµn toµn kh«ng g©y ra tæn thÊt dÉn ®Õn qu¸ tr×nh khai th¸c còng kh«ng tæn thÊt. Tæng ®µi ®iÖn tö sè xö lý ®¬n gi¶n víi c¸c sù cè v× chóng cã cÊu tróc theo c¸c phiÕn m¹ch in liªn kÕt kiÓu c¾m. Khi mét phiÕn m¹ch in cã lçi th× nã ®−îc tù ®éng ph¸t hiÖn nhê ch−¬ng tr×nh b¶o d−ìng vµ chuÈn ®o¸n. 1. S¬ ®å khèi cña tæng ®µi SPC Hình 1: Sơ đồ khối chức năng tổng đài SPC. 2. Chøc n¨ng cña c¸c khèi trong tæng ®µi SPC 2.1 Khèi ®iÒu khiÓn trung t©m: Điều khiển trung tâm thực hiện các chức năng sau - Xử lý cuộc gọi : Quét trạng thái thuê bao, trung kế; nhận xung quay số và giải mã xung quay số; tìm đường rỗi; truyền báo hiệu kết nối/ giải toả cuộc gọi; tính cước.... - Cảnh báo: Tự thử, phát hiện lỗi phần cứng; cảnh báo hư hỏng;... Khoa: §iÖn Tö - Bé m«n : §iÖn Tö ViÔn Th«ng------------------------------- 4 -----------------Tr−êng §¹i häc kü thuËt c«ng nghiÖp Th¸i Nguyªn---------------http://www.ebook.edu.vn - Quản lý: Thống kê lưu lượng; theo dõi cập nhật số liệu; theo dõi đồng bộ... Bé ®iÒu khiÓn trung t©m gåm mét bé xö lý cã c«ng suÊt lín cïng c¸c bé nhí trùc thuéc. Bé xö lý nµy ®−îc thiÕt kÕ tèi −u ®Ó xö lý cuéc gäi vµ c¸c c«ng viÖc liªn quan trong mét tæng ®µi. Nã ph¶i hoµn thµnh c¸c nhiÖm vô kÞp thêi hay cßn gäi lµ xö lÝ thêi gian thùc hiÖn c¸c c«ng viÖc sau ®©y: - NhËn xung hay m· chän sè (c¸c ch÷ sè ®Þa chØ). - ChuyÓn c¸c tÝn hiÖu ®Þa chØ ®i ë c¸c tr−êng hîp chuyÓn tiÕp cuéc gäi. - Trao ®æi c¸c b¸o hiÖu cho thuª bao hay c¸c tæng ®µi kh¸c. S¬ ®å khèi mét bé xö lÝ chuyÓn m¹ch tæng qu¸t ®−îc m« t¶ nh− sau: Ra Vµo ThiÕt bÞ phèi hîp Bé xö lý trung t©m Bé nhí ch−¬ng tr×nh Bé nhí phiªn dÞch Bé nhí sè liÖu H×nh 2: S¬ ®å khèi bé xö lý chuyÓn m¹ch. Bé xö lý chuyÓn m¹ch bao gåm mét bé xö lÝ trung t©m, c¸c bé nhí ch−¬ng tr×nh, sè liÖu vµ phiªn dÞch cïng thiÕt bÞ vµo/ra lµm nhiÖm vô phèi hîp ®Ó ®−a c¸c th«ng tin vµo vµ lÊy c¸c lÖnh ra. Bé xö lý trung t©m lµ mét bé xö lÝ hay vi xö lÝ tèc ®é cao vµ cã c«ng suÊt xö lÝ tuú thuéc vµo vÞ trÝ xö lÝ chuyÓn m¹ch cña nã. Nã lµm nhiÖm vô ®iÒu khiÓn thao t¸c cu¶ thiÕt bÞ chuyÓn m¹ch. Bé nhí ch−¬ng tr×nh Dïng ®Ó ghi l¹i c¸c ch−¬ng tr×nh ®iÒu khiÓn c¸c thao t¸c chuyÓn m¹ch. C¸c ch−¬ng tr×nh nµy ®−îc gäi ra vµ xö lÝ cïng víi c¸c sè liÖu cÇn thiÕt. Khoa: §iÖn Tö - Bé m«n : §iÖn Tö ViÔn Th«ng------------------------------- 5 -----------------Tr−êng §¹i häc kü thuËt c«ng nghiÖp Th¸i Nguyªn---------------http://www.ebook.edu.vn Bé nhí sè liÖu dïng ®Ó ghi l¹i t¹m thêi c¸c sè liÖu cÇn thiÕt trong qu¸ tr×nh xö lý c¸c cuéc gäi nh− c¸c ch÷ sè ®Þa chØ thuª bao, tr¹ng th¸i bËn - rçi cña c¸c ®−êng d©y thuª bao hay trung kÕ... Bé nhí phiªn dÞch chøa c¸c th«ng tin vÒ lo¹i ®−êng d©y thuª bao chñ gäi vµ bÞ gäi, m· t¹o tuyÕn, th«ng tin c−íc... Bé nhí sè liÖu lµ bé nhí t¹m thêi cßn c¸c bé nhí ch−¬ng tr×nh vµ phiªn dÞch lµ c¸c bé nhí b¸n cè ®Þnh. Sè liÖu hay ch−¬ng tr×nh trong c¸c bé nhí b¸n cè ®Þnh kh«ng thay ®æi trong qu¸ tr×nh xö lÝ cuéc gäi. Cßn th«ng tin ë bé nhí t¹m thêi (Nhí sè liÖu) thay ®æi liªn tôc tõ lóc b¾t ®Çu tíi lóc kÕt thóc cuéc gäi. 2.2 Trường chuyển mạch : Chức năng là thiết lập tuyến nối giữa hai hay nhiều thuê bao của tổngđài hay giữa các tổng đài với nhau. Chức năng truyền dẫn: Truyền dẫn tín hiệu tiếng nói và các tín hiệu báo hiệu giữa các thuê bao và giữa các tổng đài với yêu cầu độ chính xác và tin cậy cao. - Giao tiếp thuê bao: Gồm mạch điện đường dây và bộ tập trung. + Mạch điện đường dây thực hiện các chức năng BORSCHT. B : CÊp nguån (Battery) Dïng bé chØnh l−u t¹o c¸c møc ®iÖn ¸p theo yªu cÇu phï hîp víi thuª bao tõ ®iÖn ¸p xoay chiÒu. VÝ dô cung cÊp ®iÖn gäi cho tõng m¸y ®iÖn tho¹i thuª bao ®ång thêi truyÒn tÝn hiÖu nh− nhÊc m¸y, xung quay sè. O (Over voltage - protecting): B¶o vÖ chèng qu¸ ¸p cho tæng ®µi vµ c¸c thiÕt bÞ do nguån ®iÖn ¸p cao xuÊt hiÖn tõ ®−êng d©y nh− sÊm sÐt, ®iÖn c«ng nghiÖp hoÆc chËp ®−êng d©y thuª bao. Ng−ìng ®iÖn ¸p b¶o vÖ 75V. R : CÊp chu«ng (Ringing): Chøc n¨ng nµy cã nhiÖm vô cÊp dßng chu«ng 25Hz, ®iÖn ¸p 75-90 volts cho thuª bao bÞ gäi. §èi víi m¸y ®iÖn tho¹i quay sè dßng chu«ng nµy ®−îc cung cÊp trùc tiÕp cho chu«ng ®iÖn c¬ ®Ó t¹o ra ©m chu«ng. Cßn ®èi víi m¸y Ên phÝm dßng tÝn hiÖu chu«ng nµy ®−îc ®−a qua m¹ch n¾n dßng chu«ng thµnh dßng mét chiÒu cÊp cho IC t¹o ©m chu«ng. T¹i kÕt cuèi thuª bao cã trang bÞ m¹ch ®iÖn x¸c ®Þnh khi thuª bao nhÊc m¸y tr¶ lêi Khoa: §iÖn Tö - Bé m«n : §iÖn Tö ViÔn Th«ng------------------------------- 6 -----------------Tr−êng §¹i häc kü thuËt c«ng nghiÖp Th¸i Nguyªn---------------http://www.ebook.edu.vn ph¶i c¾t ngang dßng chu«ng göi tíi ®Ó tr¸nh g©y h− háng c¸c thiÕt bÞ ®iÖn tö cña thuª bao. S : Gi¸m s¸t (Supervisor) : Gi¸m s¸t thay ®æi m¹ch vßng thuª bao, xö lý thuª bao nhËn d¹ng b¾t ®Çu hoÆc kÕt thóc cuéc gäi vµ ph¸t tÝn hiÖu nhÊc m¸y, ®Æt m¸y tõ thuª bao hoÆc c¸c tÝn hiÖu ph¸t xung quay sè. C : M· ho¸ vµ gi¶i m· ( Code / Decode) : Chøc n¨ng nµy ®Ó m· ho¸ tÝn hiÖu t−¬ng tù thµnh tÝn hiÖu sè vµ ng−îc l¹i. H : ChuyÓn ®æi 2 d©y / 4 d©y (Hybrid) : Chøc n¨ng chÝnh cña hybrid lµ chøc n¨ng chuyÓn ®æi 2 d©y tõ phÝa ®−êng d©y thuª bao thµnh 4 d©y ë phÝa tæng ®µi. T: §o thö (Test) : lµ thiÕt bÞ kiÓm tra tù ®éng ®Ó ph¸t hiÖn c¸c lçi nh− lµ ®−êng d©y thuª bao bÞ háng do ngËp n−íc, chËp m¹ch víi ®−êng ®iÖn hay bÞ ®øt b»ng c¸ch theo dâi ®−êng d©y thuª bao th−êng xuyªn cã chu kú. ThiÕt bÞ nµy ®−îc nèi vµo ®−êng d©y b»ng ph−¬ng ph¸p t−¬ng tù ®Ó kiÓm tra vµ ®o thö. Khối tập trung thuê bao : làm nhiệm vụ tập trung tải thành một nhóm thuê bao trước khi vào trường chuyển mạch. 2.3 Giao tiếp trung kế : Đảm nhận các chức năng GAZPACHO. Nó không làm chức năng tập trung tải như giao tiếp thuê bao nhưng vẫn có mạch điện tập trung để trao đổi khe thời gian, cân bằng tải, trộn báo hiệu và tín hiệu mẫu để thử. G (Generation of frame) :Ph¸t m· khung nhËn d¹ng tÝn hiÖu ®ång bé khung ®Ó ph©n biÖt tõng khung cña tuyÕn sè liÖu PCM ®−a tõ tæng ®µi tíi. A (Aligment of frame) : S¾p xÕp khung sè liÖu phï hîp víi hÖ thèng PCM. Z (Zero string suppression) : Khö d·y sè “0” liªn tiÕp. Do d·y tÝn hiÖu PCM cã nhiÒu qu·ng chøa nhiÒu bÝt “0” nªn phÝa thu khã kh«i phôc tÝn hiÖu ®ång hå. V× vËy nhiÖm vô nµy thùc hiÖn khö c¸c d·y bit “0” ë phÝa ph¸t. P (Polar conversion) : Cã nhiÖm vô biÕn ®æi d·y tÝn hiÖu ®¬n cùc tõ hÖ thèng thµnh l−ìng cùc ®−êng d©y vµ ng−îc l¹i. A (Alarm processing) : Xö lý c¶nh b¸o ®−êng truyÒn PCM. Khoa: §iÖn Tö - Bé m«n : §iÖn Tö ViÔn Th«ng------------------------------- 7 -----------------Tr−êng §¹i häc kü thuËt c«ng nghiÖp Th¸i Nguyªn---------------http://www.ebook.edu.vn C (Clock recovery) : Kh«i phôc xung ®ång hå, thùc hiÖn phôc håi d·y xung nhÞp tõ d·y tÝn hiÖu thu ®−îc. H (Hunt during reframe) : T×m trong khi ®Þnh l¹i khung tøc lµ t¸ch th«ng tin ®ång bé tõ d·y tÝn hiÖu thu. O (Office signalling) : B¸o hiÖu liªn tæng ®µi. §ã lµ chøc n¨ng giao tiÕp ®Ó phèi hîp b¸o hiÖu gi÷a tæng ®µi ®ang xem xÐt vµ c¸c tæng ®µi kh¸c qua ®−êng trung kÕ. 2.4 Báo hiệu : - Gåm cã thiÕt bÞ b¸o hiÖu kªnh riªng vµ thiÕt bÞ b¸o hiÖu kªnh chung. ThiÕt bÞ b¸o hiÖu kªnh riªng lµm nhiÖm vô xö lÝ vµ phèi hîp c¸c lo¹i b¸o hiÖu kiÓu m· thËp ph©n hay ®a tÇn ®−îc truyÒn theo kªnh hay g¾n liÒn víi kªnh truyÒn tiÕng nãi cho cuéc gäi tõ c¸c tæng ®µi. ThiÕt bÞ b¸o hiÖu kªnh chung th× tÊt c¶ c¸c tÝn hiÖu cho tÊt c¶ c¸c cuéc gäi gi÷a tæng ®µi nµo ®ã ®−îc truyÒn di theo mét tuyÕn b¸o hiÖu ®éc lËp víi m¹ch ®iÖn truyÒn tÝn hiÖu tiÕng nãi lªn tæng ®µi. (B¸o hiÖu kªnh chung lµ b¸o hiÖu lªn tæng ®µi. Ph−¬ng thøc nµy cã thÓ kÕt hîp c¸c d¹ng th«ng tin b¸o hiÖu xö lÝ gäi víi c¸c d¹ng th«ng tin ®iÒu hµnh vµ b¶o d−ìng kü thuËt cho toµn m¹ng. ThiÕt bÞ b¸o hiÖu kªnh chung ®ãng vai trß phèi hîp vµ xö lý c¸c lo¹i b¸o hiÖu cho c¸c môc ®Ých ®iÒu khiÓn tæng ®µi. - Cung cấp những thông tin cần thiết cho tổng đài nhận biết về tình trạng thuê bao, trung kế, thiết bị... - Trong tổng đài phải có chức năng nhận, xử lý, phát thông tin báo hiệu đến nơi thích hợp. 2.5 Điều hành, khai thác và bảo dưỡng Để sử dụng tổng đài một cách có hiệu quả, có khả năng phát triển các dịch vụ mới, phối hợp sử dụng các phương thức dễ dàng trong tổng đài. Giám sát kiểm tra các phần cứng và ngoại vi, đưa ra những thông báo cần thiết cho cán bộ điều hành. Khả năng khai thác mạng, thay đổi nghiệp vụ,quản lý số liệu cước... 2.6 Giám sát trạng thái đường dây Khoa: §iÖn Tö - Bé m«n : §iÖn Tö ViÔn Th«ng------------------------------- 8 -----------------Tr−êng §¹i häc kü thuËt c«ng nghiÖp Th¸i Nguyªn---------------http://www.ebook.edu.vn Phát hiện và thông báo cho bộ xử lý trung tâm các biến cố mang tính báo hiệu. Nó quản lý đường dây theo phương pháp quét lần lượt. Sau một khoảng thời gian nhất định, cổng trạng thái đường dây được đọc một lần. 2.7 Điều khiển đấu nối : Thiết lập và giải phóng các cuộc gọi dưới sự điều khiển của bộ điều khiển trung tâm. B. Lý thuyÕt vÒ c¸c tr−êng chuyÓn m¹ch sè I. Giíi thiÖu chung vÒ chuyÓn m¹ch sè: NhiÖm vô cña tæng ®µi lµ t¹o tuyÕn ®Êu nèi, néi bé bªn trong tæng ®µi ®Ó nèi th«ng tin tho¹i cho c¸c m¸y ®iÖn tho¹i bÊt kú. Nh− vËy tæng ®µi lµm viÖc nh− mét c«ng t¾c cßn gäi lµ chuyÓn m¹ch sè. Kü thuËt chuyÓn m¹ch dïng ®Ó ®iÒu khiÓn chøc n¨ng, nhiÖm vô cña mét tæng ®µi, trong tæng ®µi t−¬ng tù sö dông chuyÓn m¹ch t−¬ng tù, trong tæng ®µi sè dïng chuyÓn m¹ch sè. HiÖn nay chñ yÕu sö dông chuyÓn m¹ch sè. ChuyÓn m¹ch sè dïng ®Ó trao ®æi th«ng tin gi÷a c¸c khe thêi gian bÊt kú cña luång PCM vµo vµ luång PCM ra. ChuyÓn m¹ch sè cã nhiÒu luång PCM vµo vµ nhiÒu luång PCM ra, cã n luång PCM vµo ®¸nh sè tõ PCMvo ÷ PCMvn-1 cã m luång PCM ra ®¸nh sè tõ PCMro ÷ PCMrm-1. Mçi mét luång PCM ra cã R khe thêi gian tõ TSo ÷ TSr-1, c¸c khe vµo vµ c¸c khe thêi gian ra lµ kh¸c nhau. V× vËy, chuyÓn m¹ch sè thùc hiÖn chøc n¨ng cña mét tæng ®µi. ChuyÓn m¹ch sè cã hai lo¹i chuyÓn m¹ch chÝnh: chuyÓn m¹ch kh«ng gian vµ chuyÓn m¹ch thêi gian, ngoµi ra cßn cã chuyÓn m¹ch kÕt hîp. II. Ph©n hÖ chuyÓn m¹ch 1. ChuyÓn m¹ch thêi gian T Chuyển mạch T về cơ bản là thực hiện chuyển đổi thông tin giữa các khe thời gian khác nhau trên cùng một tuyến PCM. Về mặt lý thuyết có thể thực hiện bằng 2 phương pháp sau: Khoa: §iÖn Tö - Bé m«n : §iÖn Tö ViÔn Th«ng------------------------------- 9 -----------------Tr−êng §¹i häc kü thuËt c«ng nghiÖp Th¸i Nguyªn---------------http://www.ebook.edu.vn - Ph−¬ng ph¸p dïng bé trÔ - Ph−¬ng ph¸p dïng bé nhí ®Öm 1.1 Phương pháp dùng bộ trễ: Nguyên tắc: Trên đường truyền tín hiệu, ta đặt các đơn vị trễ có thời gian trễ bằng 1 khe thời gian Hình 3: Phương pháp dùng bộ trễ. Hình 4 : Chuyển mạch giữa hai khe thời gian A và B dùng bộ trễ. Giả sử trong khung có R khe thời gian, trong đó cần trao đổi thông tin giữa 2 khe thời gian A và B Ta cho mẫu Ma (8 bit PCM) qua n bộ trễ thì ở đầu ra mẫu Ma sẽ có mặt ở khe thời gian TSB. Và mẫu Mb qua R-n bộ trễ sẽ có mặt ở thời điểm TSA. Như vậy việc trao đổi thông tin đã được thực hiên. Nhược ®iÓm: Hiệu quả kém, giá thành cao. 1.2 Phương pháp dùng bộ nhớ đệm Dựa trên cơ sở các mẫu tiếng nói được ghi vào các bộ nhớ đệm BM và đọc ra ở những thời điểm mong muốn. Địa chỉ của ô nhớ trong BM để ghi Khoa: §iÖn Tö - Bé m«n : §iÖn Tö ViÔn Th«ng------------------------------- 10 -----------------Tr−êng §¹i häc kü thuËt c«ng nghiÖp Th¸i Nguyªn---------------http://www.ebook.edu.vn hoặc đọc được cung cấp bởi bộ nhớ điều khiển CM. Hình 5 : Phương pháp dùng bộ nhớ đệm. Thông tin phân kênh thời gian được ghi lần lượt vào các tế bào của BM. Nếu b là số bít mã hoá mẫu tiếng nói, R số khe thời gian trong một tuyến (khung) thì BM sẽ có R ô nhớ và dung lượng bộ nhớ BM là b.R bits. CM lưu các địa chỉ của BM để điều khiển việc đọc ghi, vì BM có R địa chỉ, nên dung lượng của CM là R.log2R bits. Trong đó, log2R biểu thị số bit trong 1 từ địa chỉ và cũng là số đường trong 1 bus. Việc ghi đọc vào BM có thể là tuần tự hoặc ngẫu nhiên. Như vậy, trong chuyển mạch T có hai kiểu điều khiển là tuần tự và ngẫu nhiên. • Điều khiển tuần tự :Điều khiển tuần tự là kiểu điều khiển mà trong đó, việc đọc ra hay ghi vào các địa chỉ liên tiếp của bộ nhớ BM một cách tuần tự tương ứng với thứ tự ngõ vào của các khe thời gian. Trong điều khiển tuần tự, một bộ đếm khe thời gian được sử dụng để xác định địa chỉ của BM. Bộ đếm này sẽ được tuần tự tăng lên 1 sau thời gian của một khe thời gian. • Điều khiển ngẫu nhiên :Điều khiển ngẫu nhiên là phương pháp điều khiển mà trong đó các địa chỉ trong BM không tương ứng với thứ tự của các khe thời gian mà chúng được phân nhiệm từ trước theo việc ghi vào và đọc ra của bộ nhớ điều khiển CM. Từ đó, chuyển mạch T có hai loại : Ghi vào tuần tự, đọc ra ngẫu nhiên và Ghi vào ngẫu nhiên, đọc ra tuần tự. Khoa: §iÖn Tö - Bé m«n : §iÖn Tö ViÔn Th«ng------------------------------- 11 -----------------Tr−êng §¹i häc kü thuËt c«ng nghiÖp Th¸i Nguyªn---------------http://www.ebook.edu.vn Hình 6 : Điều khiển tuần tự và ngẫu nhiên. *Ghi tuần tự / đọc ngẫu nhiên : Bộ đếm khe thời gian (Time slot counter) xác định tuyến PCM vào để ghi tín hiệu vào bộ nhớ BM một cách tuần tự, bộ đếm khe thời gian làm việc đồng bộ với tuyến PCM vào, nghĩa là việc ghi liên tiếp vào các ô nhớ trong bộ nhớ BM được đảm bảo bởi sự tăng lên một của giá trị của bộ đếm khe thời gian. Bộ nhớ điều khiển CM điều khiển việc đọc ra của BM bằng cách cung cấp các địa chỉ của các ô nhớ của BM. Hình 7: Ghi tuần tự, đọc ngẫu nhiên. Các kênh thông tin số được ghép với nhau theo thơi gian bởi bộ MUX, sau đó, đưa đến bộ chuyển đổi từ nối tiếp sang song song để đưa ra các từ mã Khoa: §iÖn Tö - Bé m«n : §iÖn Tö ViÔn Th«ng------------------------------- 12 -----------------Tr−êng §¹i häc kü thuËt c«ng nghiÖp Th¸i Nguyªn---------------http://www.ebook.edu.vn song song 8 bits (Mỗi từ mã chiếm 1 khe thời gian). Các từ mã này được ghi tuần tự vào bộ nhớ BM do giá trị của bộ đếm khe thời gian tăng lần lượt lên 1 tương ứng với khe thời gian đầu vào. Xen kẻ với quá trình ghi là quá trình đọc thông tin từ bộ nhớ BM với các địa chỉ do bộ nhớ điều khiển CM cung cấp. Thông tin sau khi đọc ra khỏi BM, được chuyển đổi từ song song ra nối tiếp trở lại và sau đó được tách ra thành các kênh để đưa ra ngoài. Như vậy, việc ghi đọc BM thực hiện 2 chu trình: Ghi vào BM ô nhớ có địa chỉ do bộ đếm khung cung cấp (gọi là chu trình ghi). Đọc ra từ BM từ ô nhớ có địa chỉ do CM cung cấp (chu trình đọc). Đối với tín hiệu thoại, fs = 8 KHz do đó cứ 125 ms thì ô nhớ BM ghi đọc 1 lần. Số kênh cực đại Rmax=125/(TW+TR). trong đó TW và TR là thời gian ghi và đọc của bộ nhớ BM do nhà sản xuất quy định. *Ghi ngẫu nhiên/ đọc ra tuần tự : Bộ nhớ CM cung cấp địa chỉ của các ô nhớ của BM trong chu trình ghi còn bộ đếm khe thời gian cung cấp địa chỉ cho việc đọc thông tin ra khỏi bộ nhớ BM. Giả sử 2 khe thời gian A và B muốn trao đổi thông tin với nhau thì ô nhớ A trong CM lưu giá trị ‘B’ và ô nhớ B trong CM sẽ lưu giá trị ‘A’. Quá trình thực hiện được tiến hành như sau : - Bộ đếm khe thời gian quét lần lượt BM và CM và do đó, ở đầu ra nội dung trong các ô nhớ BM được đọc ra lần lượt. - Trong khe thời gian TSA, Mb được đọc ra và do CMA có địa chỉ “B” nên mẫu Ma được ghi vào ô nhớ BMB . - Trong khe thời gian TSB, Ma được đọc ra và do CMB có địa chỉ “A” nên mẫu Mb được ghi vào ô nhớ BMA. => Như vậy, việc đọc thông tin từ BM là tuần tự và ghi vào là do CM điều khiển và sự trao đổi thông tin giữa hai khe thời gian A và B trên cùng một tuyến PCM đã được thực hiện. Khoa: §iÖn Tö - Bé m«n : §iÖn Tö ViÔn Th«ng------------------------------- 13 -----------------Tr−êng §¹i häc kü thuËt c«ng nghiÖp Th¸i Nguyªn---------------http://www.ebook.edu.vn Hình 8 : Ghi ngẫu nhiên, đọc ra tuần tự. * Đặc tính của chuyển mạch T: Thời gian trễ phụ thuộc vào quan hệ khe thời gian vào, khe thời gian ra, tuyến PCM vào, tuyến PCM ra ... Nhưng nó luôn được giữ ở mức thuê bao không nhận thấy được vì thời gian trễ này luôn nhỏ hơn thời gian của 1 khung của tuyến PCM. Ưu điểm: nổi bật là tính tiếp thông hoàn toàn. Mỗi kênh được phân bố vào một khe tương ứng. Như vậy, bất kỳ đầu vào nào cũng có khả năng chuyển mạch đến ngõ ra mong muốn. Hoạt động của CM độc lập với tin tức, có khả năng chuyển đổi thêm các bits chẵn lẻ, báo hiệu cùng với các byte mẫu tiếng nói. Nhược ®iÓm: Số lượng kênh bị hạn chế bởi thời gian truy cập bộ nhớ. Hiện nay, công nghệ RAM phát triển 1 cấp T có thể chuyển mạch 1024 kênh. 1.3 ChuyÓn m¹ch thêi gian thùc tÕ: Trong thùc tÕ c¸c bé nhí kÕt cuèi(CM) vµ c¸c bé nhí l−u tho¹i (SM) ®Òu ®−îc thiÕt lËp tõ c¸c chÝp bé nhí b¸n dÉn truy xuÊt ngÉu nhiªn kü thuËt sè(RAM). Mét RAM cã c¸c cæng xuÊt nhËp d÷ liÖu vµ ®Þa chØ, c¸c cæng nhËn lÖnh ®äc vµ ghi theo ®ång hå ®Þnh thêi. TÊt c¶ c¸c cæng trong RAM ho¹t ®éng Khoa: §iÖn Tö - Bé m«n : §iÖn Tö ViÔn Th«ng------------------------------- 14 -----------------Tr−êng §¹i häc kü thuËt c«ng nghiÖp Th¸i Nguyªn---------------http://www.ebook.edu.vn theo chÕ ®é song song. H×nh 9- ChuyÓn m¹ch thêi gian c¬ b¶n dïng RAM S¬ ®å trªn m« t¶ ph−¬ng ph¸p ho¹t ®éng cña chuyÓn m¹ch thêi gian. C¸c tõ m· PCM nhËp ®−îc ghi vµo SM vµ ®ùc ®äc ra trªn Bus xuÊt, d−íi sù ®iÒu khiÓn cña CM. §Þa chØ cña SM ®−îc xuÊt ra tõ CM. §Þa chØ ®äc vµ ghi cña bé chän ®−îc lÊy ra ®ång thêi tõ “Bé ®Õm kªnh nhËp”. §Þa chØ SM lµ d÷ liÖu vµo cña bé CM vµ ®Þa chØ vµo cña bé chän CM ®−îc ®−a tíi tõ ®iÒu khiÓn tæng ®µi. §Ó x©y dùng c¸c chuyÓn m¹ch lín tiÕt kiÖm vµ khai th¸c kh¶ n¨ng vÒ tèc ®é cña hÖ thèng b¸n dÉn, còng nh− chuyÓn m¹ch khong gian, c¸c chuyÓn m¹ch thêi gian th−êng dïng c¸c møc siªu ghÐp vµ lµm viÖc theo chÕ ®é song song. Khoa: §iÖn Tö - Bé m«n : §iÖn Tö ViÔn Th«ng------------------------------- 15 -----------------Tr−êng §¹i häc kü thuËt c«ng nghiÖp Th¸i Nguyªn---------------http://www.ebook.edu.vn H×nh 10. S¬ ®å chuyÓn m¹ch thêi gian siªu ghÐp S¬ ®å h×nh 10 trªn tr×nh bµy chuyÓn m¹ch thêi gian hiÖn ®¹i ®ãng vai trß nh− tÇng ®Çu tiªn cña mét khèi chuyÓn m¹ch sè. ChuyÓn m¹ch thêi gian kÕt cuèi 16 hÖ thèng PCM 30 kªnh trªn phÝa nhËp vµ mét Bus siªu ghÐp trªn phÝa truyÒn. Ho¹t ®éng cña chuyÓn m¹ch thêi gian siªu ghÐp cã thÓ cã thÓ ®−îc m« t¶ nh− H×nh 11. Nguyªn lý ho¹t ®éng cña siªu ghÐp lµ néi dung cña mçi ®−êng PCM ®−îc ghi liªn tôc vµo bé ®Öm gi÷ khung cña nã (Trong mçi ®¬n vÞ bé nhí) vµ c¸c bé ®Öm nµy ®äc ®Þnh k×, lÇn l−ît bëi ®¬n vÞ chuyÓn m¹ch thêi gian. Do ®ã, viÖc ghi vµo c¸c bé ®Öm lµ liªn tôc, trong khi ®äc lªn ®¬n vÞ chuyÓn m¹ch thêi gian siªu ghÐp d−íi d¹ng c¸c khèi tõ 1 khung cña c¸c tõ m· PCM. C¸c d©y lùa chän ®iÒu khiÓn tõ ®¬n vÞ chuyÓn m¹ch thêi gian lÇn l−ît cÊp cho ®¬n vÞ l−u tr÷, ®Ó c¸c khèi tõ mçi hÖ thèng trong 16 hÖ thèng PCM 30 kªnh cã thÓ ®−îc chÌn vµo moâi siªu khung ghÐp. C¸c ngâ ra tõ 16 bé ®Öm l−u tr÷ khung do ®ã sÏ kÕt hîp l¹i víi nhau thµnh 1 ngâ vµo siªu ghÐp ®Õn SM. T−¬ng tù c¸c bé ®Öm xuÊt trong mçi ®¬n vÞ l−u tr÷ còng ®−îc nèi chung thµnh c¸c ngâ nhËp. Khoa: §iÖn Tö - Bé m«n : §iÖn Tö ViÔn Th«ng------------------------------- 16 -----------------Tr−êng §¹i häc kü thuËt c«ng nghiÖp Th¸i Nguyªn---------------http://www.ebook.edu.vn H×nh 11. ChuyÓn m¹ch thêi gian siªu ghÐp ë ngâ nhËp Trong h×nh vÏ 11, thiÕt bÞ cung cÊp cho mçi hÖ thèng PCM nhËp ®−îc tr×nh bµy bªn tr¸i nÐt khuÊt, trong khi thiÕt bÞ bªn tay ph¶i cña nÐt khuÊt ®−îc chia sÎ bëi 16 hÖ thèng PCM. Thñ tôc lùa chän ®¬n vÞ nµo trong 16 ®¬n vÞ l−u tr÷ PCM sÏ ghi vµo SM ®−îc khëi ®éng bëi 1 ‘bé ®Õm dßng PCM’ tõng b−íc tõ 0 ®Õn 15 cho mçi khung ®Õn. Bé ®Õm nµy t¹o ra mét sè nhÞ ph©n 1 bit, ®¹i diÖn cho ®¬n vÞ l−u tr÷ PCM ®−îc chän, sè nhÞ ph©n nµy sau ®ã ®−îc gi¶i m· vµ ®−îc dïng ®Ó ®−a vµo 1 trong 16 ®−êng ®iÒu khiÓn. §−êng ®iÒu khiÓn nµy Khoa: §iÖn Tö - Bé m«n : §iÖn Tö ViÔn Th«ng------------------------------- 17 -----------------Tr−êng §¹i häc kü thuËt c«ng nghiÖp Th¸i Nguyªn---------------http://www.ebook.edu.vn sau ®ã ®−îc ®−a vµo hai tËp hîp c¸c cæng AND trong ®¬n vÞ l−u tr÷. Khi d· ®−îc ®−a vµo, ®Õn l−ît mçi cæng tho¹i chuyÓn néi dung 4 bit cña c¸c bé ®Õm gi÷ khung liªn kÕt víi chung lªn bus siªu ghÐp vµ sau ®ã ®−a vµo SM cña ®¬n vÞ chuyÓn m¹ch thêi gian. §ång thêi c¸c cæng ®Þa chØ kªnh chuyÓn tuÇn tù c¸c sè nhÞ ph©n 5 bit biÓy diÔn cho mçi khe trong 32 khe thêi gian, c¸c bit nay liªn kÕt víi nhau t¹o nªn mét ®Þa chØ 9 bit cho SM. Nh− vËy, mçi mét v trong 512 vÞ trÝ cña SM ®−îc ®Þa chØ ho¸ mét c¸ch tuÇn tù bëi 9 bit, 4 bit ®Çu tiªn chØ hÖ thèng PCM 5 bit cßn l¹i chØ khe thêi gian cho mét hÖ thèng PCM ®ã. 2. Chuyển mạch không gian ( S ) 2.1 Nguyên lý: Hình 12 : Sơ đồ chuyển mạch không gian tiếp thông hoàn toàn và không hoàn toàn. Nguyên lý làm việc của chuyển mạch không gian dựa trên cơ sở chuyển mạch không gian dùng thanh chéo. Chuyển mạch không gian số là chuyển mạch thực hiện việc trao đổi thông tin cùng một khe thời gian nhưng ở hai tuyến PCM khác nhau. Khi số kênh thoại lớn, ta phải ghép chung nhiều tuyến PCM. Việc đấu nối giữa các kênh không chỉ là trao đổi thông tin trên các tuyến khe thời gian của tuyến PCM mà còn trao đổi giữa các tuyến với nhau. Chuyển mạch không gian làm nhiệm vụ nối mạch cho các tuyến PCM khác nhau ở đầu vào và đầu ra. Nó tạo ra mối quan hệ thời gian thực cho 1 hay nhiều khe thời gian. Khoa: §iÖn Tö - Bé m«n : §iÖn Tö ViÔn Th«ng------------------------------- 18 -----------------Tr−êng §¹i häc kü thuËt c«ng nghiÖp Th¸i Nguyªn---------------http://www.ebook.edu.vn Xét một chuyển mạch không gian PCM có ma trận mxn với ngõ vào và ngõ ra mang các tín hiệu PCM. Sự nối kết bất kỳ giữa các khe thời gian của bus ngõ vào với khe thời gian tương ứng ở ngõ ra được thực hiện qua điểm thông của ma trận chuyển mạch không gian phải được tiến hành trong suốt thời gian của khe thời gian này và lặp lại trong các khung kế tiếp cho đến khi cuộc gọi đó kết thúc. Trong thời gian còn lại trong thời gian một khung, điểm thông này có thể được sử dụng cho một cuộc gọi khác có liên quan. Do đó việc điều khiển là phải theo 1 chu kỳ nào đó tuỳ thuộc vào thời gian cuộc gọi. Điều này được thực hiệc nhờ bộ nhớ nối kết CM cục bộ kết hợp với mạch chuyển mạch không gian. Hình 13 : Chuyển mạch không gian số. Khoa: §iÖn Tö - Bé m«n : §iÖn Tö ViÔn Th«ng------------------------------- 19 -----------------Tr−êng §¹i häc kü thuËt c«ng nghiÖp Th¸i Nguyªn---------------http://www.ebook.edu.vn Hình 14: Chuyển mạch S ma trận 4*4. Chuyển mạch gồm ma trận m*n điểm thông đóng/mở là được điều khiển bởi CM. Mỗi địa chỉ nhị phân đánh dấu 1 điển thông thích hợp để thiết lập nối kết giữa ngõ ra và ngõ vào trên bus. Kích thước mỗi từ của CM phải đáp ứng được yêu cầu cất giữ địa chỉ nhị phân cho 1 trong n điểm thông và có thể thêm 1 điạ chỉ để thể hiện rằng mọi điểm thông trong cột là mở. Như vậy gồm n+1 địa chỉ. Vậy, mỗi từ CM gồm log2(n+1) bits. Mỗi bộ nhớ CM phải lưu được toàn bộ địa chỉ điểm thông trong 1 khung và để CM làm việc một cách đồng bộ với ma trận chuyển mạch nên các ô nhớ của CM sẽ tương ứng với thứ tự các khe thời gian vào, cho nên, nó phải có ít nhất R ô nhớ (R là số khe thời gian trong một khung). Như vậy, địa chỉ của điểm thông sẽ được nối trong khe thời gian TS1 sẽ được lưu trữ trong ô nhớ đầu tiên trong CM. Quá trình chuyển mạch xem xét nội dung của tế bào suốt khe thời gian tương ứng và dùng địa chỉ này để xác định điểm thông của khe thời gian này. Quá trình cứ tiếp diễn như vậy cho hết khung, tiếp tục cho hết một cuộc gọi để sau đó trong CM có sự thay đổi và mọi việc sẽ được tổ chức lại. Khoa: §iÖn Tö - Bé m«n : §iÖn Tö ViÔn Th«ng------------------------------- 20