Kỹ thuật chuyển mạch và tổng đài số

Đồ án kỹ thuật chuyển mạch tổng đài số PHẦN I: LÝ THUYẾT 1.1 Sơ đồ khối tổng đài số SPC: Hình 1.1: Sơ đồ khối chức tổng đài SPC 1.2 Chức khối tổng đài SPC 1.2.1 Khối điều khiển trung tâm: Điều khiển trung tâm thực hiện các chức 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; - Quản lý: Thống kê lưu lượng; theo dõi cập nhật số liệu; theo dõi đồng bộ Bộ điều khiển trung tâm gờm bợ xử lý có công suất lớn các bộ nhớ trực thuộc Bộ xử lý này đựơc thiết kế tối ưu để xử lý cuộc gọi và các công việc liên quan mợt tổng đai Nó phải hoàn thành các nhiệm vụ kịp thời hay gọi là xử lý thời gian thực hiện các công việc sau - Nhận xung hay mã chọn sớ (các chữ sớ địa chỉ) Nhóm Lớp K43_ DVT Đồ án kỹ thuật chuyển mạch tổng đài số - Chuyển các tín hiệu địa các trường hợp chuyển tiếp cuộc goi - Trao đổi các báo hiệu cho thuê bao hay các tổng đài khác Sơ đồ khối một bộ xử lý chuyển mạch tổng quát được mô tả sau: Ra Vào Thiết bị phối hợp Bộ xử lý trung tâm Bộ nhớ chơng trình Bộ nhớ phiên dịch Bộ nhớ số liệu Hình 1.2: Sơ đồ khối xư lý chun m¹ch Bợ xử lý chủn mạch bao gồm một bộ xử lý trung tâm, các bộ nhớ chương trình, số liệu và phiên dịch thiết bị vào/ra làm nhiệm vụ phối hợp để đưa các thông tin vào và lấy các lệnh Bộ xử lý trung tâm là một bộ xử lý hay vi xử lý tớc đợc cao và có cơng suất xử lý tuỳ thuộc vào vị trí xử lý chuyển mạch nó.z Nó làm nhiệm vụ điều khiển thao tác thiờt b chuyờn mach Bộ nhớ chơng trình: Dựng ghi lại các chương trình điều khiển các thao tác chuyển mạch Các chương trình này được gọi và xử lý với các số liệu cần thiết Bé nhí sè liƯu : Dùng để ghi lại tạm thời các số liệu cần thiết quá trình xử lý các cuộc gọi các chữ số địa thuê bao, trạng thái bận - rỗi các đường dây thuờ bao hay trung kờ Bộ nhớ phiên dịch : Chức các thông tin về loại đường dây thuê bao chủ gọi và bị gọi, mã tạo tuyến, thông tin cước… Nhóm Lớp K43_ DVT Đồ án kỹ thuật chuyển mạch tổng đài số Bộ nhớ số liệu: là bợ nhớ tạm thời cịn các cịn các bộ nhớ chương trình và phiên dịch là các bộ nhớ bán cố định Số liệu hay chương trình các bộ nhớ bán cố định không thay đổi quá trình xử lý c̣c goi Cịn thơng tin bộ nhở tạm thời (nhớ số liệu ) thay đổi liên tục từ lúc bắt đầu tới lúc kết thúc cuộc gọi 1.2.2 Trường chuyển mạch : Chức là thiết lập tuyến nối hai hay nhiều thuê bao tổngđài hay các tổng đài với Chức truyền dẫn: Truyền dẫn tín hiệu tiếng nói và các tín hiệu báo hiệu các thuê bao và 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 BORSCHT B (Battery)- cấp nguồn: dùng bộ chỉnh lưu tại các mức điện áp theo yêu cầu phù hợp với thuê bao từ điện áp xoay chiều Ví dụ cung cấp điện gọi cho máy điện thoại thê bao đồng thời truyền tín hiệ nhấc máy, xung quay số O (Over voltage-protection): Bảo vệ chống quá áp cho tổng đài và các thiết bị nguồn điện áp cao suất hiên từ đường dây sấm sét, điện công nghiệp chập đường dây thê bao Ngưỡng điện áp bảo vệ là 75V R : Cấp chuông (Ringing): Chức này có nhiệm vụ cấp dịng chng 25Hz, điện áp 75V-90V cho thuê bao bị gọi Đối với máy điện thoại quay sớ dịng chng này được cung cấp trực tiếp cho chuông điệp để tạo âm chuông Cịn đới với máy ấn phím, dịng tín hiệu chng này được đưa qua mạch nắn dịng chng thành dịng một chiều cấp cho IC tạo âm chuông Tại kết ći th bao có trang bị mạch điện xác định thuê bao nhấc máy trả lời phải cắt ngang dịng chng gửi tới để tránh gây hư hỏng các thiết bị điện tử thuê bao Nhóm Lớp K43_ DVT Đồ án kỹ thuật chuyển mạch tổng đài số S : Giám sát (Supervision) Giám sát thay đổi mạch vòng thuê bao, xử lý thuê bao nhận dạng bắt đầu kết thúc cuộc gọi và phát tín hiệu nhấc máy, đặt máy từ thuê bao các tín hiệu phát xung quay số C : Mã hoá và giải mã (Code and decode) Chức này để mã hoá tín hiệu tương tự thành tín hiệu số và ngược lại H : Chuyển đổi dây/ dây (Hybrid) Chức chính Hybrid là chuyển đổi dây từ phía đường dây thuê bao thành dây phía tổng đài T : đo thử ( Test) : Là thiết bị kiểm tra tự động để phát hiện các lỗi là : đường dây thuê bao bị hỏng ngập nước, chập mạch với đường điện hay bị đứt cách theo dõi đường dây thuê bao thường xuyên có chu kỳ Thiết bị này được nối vào đường dây phương pháp tương tự để kiểm tra và đo thử Khối tập trung thuê bao : làm nhiệm vụ tập trung tải thành mợt nhóm th bao trước vào trường chủn mạch 1.2.3 Giao tiếp trung kế : Đảm nhận các chức GAZPACHO Nó khơng làm chức tập trung tải giao tiếp thuê bao vẫn có mạch điện tập trung để trao đổi khe thời gian, cân tải, trộn báo hiệu và tín hiệu mẫu để thử G (Generation of frame): Phát mã khung nhận dạng tín hiệu đồng bộ khung để phân biệt khung tuyến số liệu PCM đưa từ tổng đài tới A (Aligment of frame ): Sắp xếp khung số liệu phù hợp với hệ thống PCM Z (Zero string suppression): Khử dãy số “0” liên tiếp Do dãy tín hiệu PCM có nhiều quãng chứa nhièu bit “0” nên phía thu khó khơi phục lại tín hiệu đờng hờ Vì vậy nhiệm vụ này thực hiện khử các dãy bit “0” phía phát P (Polar conversion): Có nhiệm vụ biến đổi dãy tín hiệu đơn cực từ hệ thống thành dãy lưỡng cực đường dây và ngược lại A (Alarm processing): xử lý cảnh báo đường truyền PCM Nhóm Lớp K43_ DVT Đồ án kỹ thuật chuyển mạch tổng đài số C (Clock recovery): Khôi phục xung đồng hồ, thực hiện phục hồi dãy xung nhịp từ dãy tín hiệu thu được H (Hunt during reframe): Tìm lại định lại khung tức là tách thông tin đồng bộ từ dãy tín hiệu thu O (Ofice signalling): Báo hiệu liên tổng đài Đó là chức giao tiếp để phối hợp báo hiệu tổng đài xem xét và các tổng đài khác qua đường trung kế 1.2.4 Báo hiệu : - Gờm có thiết bị báo hiệu kênh riêng và thiết bị báo hiệu kênh chung Thiết bị báo hiệu kênh riêng làm nhiệm vụ xử lý và phối hợp các loại báo hiệu kiểu mã thập phân hay đa tần được truyền theo kênh hay gắn liền với kênh truyền tiếng nói cho cuộc gọi từ các tổng đài Thiết bị báo hiệu kênh chung thì tất cả các tín hiệu cho tất cả các c̣c gọi tổng đài nào được truyền theo một tuyến báo hiệu độc lập với mạch điện truyền tín hiệu tiếng nói lên tổng đài Báo hiệu kênh chung là báo hiệu lên tổng đài Phương thức này có thể kết hợp các dạng thơng tin báo hiệu xử lý gọi với các dạng thông tin điều hành và bảo dưỡng kỹ thuật cho toàn mạng Thiết bị báo hiệu kênh chung đóng vai trị phối hợp và xử lý các loại báo hiệu cho các mục đích điều khiển tổng đài - Cung cấp thông tin cần thiết cho tổng đài nhận biết về tình trạng thuê bao, trung kế, thiết bị - Trong tổng đài phải có chức nhận, xử lý, phát thông tin báo hiệu đến nơi thích hợp 1.2.5 Điều hành, khai thác bảo dưỡng Để sử dụng tổng đài mợt cách có hiệu quả, có khả phát triển các dịch vụ mới, phối hợp sử dụng các phương thức dễ dàng tổng đài Giám sát kiểm tra các phần cứng và ngoại vi, đưa thông báo cần thiết cho cán bộ điều hành Nhóm Lớp K43_ DVT Đồ án kỹ thuật chuyển mạch tổng đài số Khả khai thác mạng, thay đổi nghiệp vụ,quản lý số liệu cước 1.2.6 Giám sát trạng thái đường dây Phát hiện và thông báo cho bộ xử lý trung tâm các biến cớ mang tính báo hiệu Nó quản lý đường dây theo phương pháp quét lần lượt Sau một khoảng thời gian định, cổng trạng thái đường dây được đọc một lần 1.2.7 Điều khiển đấu nối : Thiết lập và giải phóng các c̣c gọi dưới sự điều khiển bộ điều khiển trung tâm 1.3 Hệ thống điều chế xung mã (hệ thống PCM) 1.3.1 Nguyên lý: Nguyên lý bản điều chế xung là quá trình biến đổi các tín hiệu liên tục tiếng nói thành tín hiệu rời rạc và sau khơi phục lại tin tức nguyên thủy từ tín hiệu rời rạc Quá trình biến đổi tín hiệu tương tự thành tín hiệu số dựa nguyên lý chính: - Lấy mẫu - Lượng tử - Mã hóa 1.3.2 Lấy mẫu - Lấy mẫu là quá trình chuyển đổi các dín hiệu liên tục (Tiếng nói, ) thành tín hiệu rời rạc và sau tái tạo lại chúng để được tín hiệu ban đầu Nhóm Lớp K43_ DVT Đồ án kỹ thuật chuyển mạch tổng đài số Lấy mẫu Lượng tử hóa Mã hóa Tái tạo trễ Đầu vào tương tự Giải mã Lọc Đầu tương tự f(t) f(t) Đầu số (t-nTs) t Đầu số t X Bộ lấy mẫu t Hình 1.3 : Quá trình lấy mẫu Theo định lý lấy mẫu, một tín hiệu tương tự được lấy mẫu tốc độ lớn hai lần tần số cao nhât nó, tín hiệu nguyên thủy có thể được khôi phục từ dãy xung tạo quá trình lấy Độ rộng băng tần tín hiệu thoại được giới hạn dải từ 0.3 đến 3.4 KHz (Thường chọn là 4KHz để thuận tiện cho việc tính toán), tín hiệu ngun thủy có thể khơi phục được nếu quá trình lấy mẫu được thực hiện tốc độ lớn 6.8KHz Trong thực tế tần số lấy mẫu được chọn là: Nhóm Lớp K43_ DVT Đồ án kỹ thuật chuyển mạch tổng đài số f(s) ≥ 2fa = 2*4 = 8KHz Chu kỳ: Ts = 1/8KHz = 125µs Quá trình lấy mẫu là quá trình điều biên xung và được đặc trưng tích tín hiệu vào f(t) với hàm Delta Dirac (t-nTs): F(t)= f(t) (t-nTs)= f(t) (t-nTs) 1.3.3 Lượng tử hóa: Lượng tử hóa là quá trình thay thế tín hiệu tương tự đã lấy mẫu một tập hữu hạn các mức biên độ, nghĩa là biến đổi tín hiệu liên tục theo thời gian thành tín hiệu biên đợ rời rạc - Lượng tử hóa tuyến tính (đều): Là lượng tử hóa có các mức lượng Khoảng cách các mức được xác định từ các mức cực đại và cực tiểu cho phép (-a, +a) và sớ lượng các khoảng - Lượng tử hóa phi tuyến (Nén): Là phương pháp lấy các mức lượng tử khác Luật lượng tử logarit được sử dụng nén và giãn, biến đầu vào X được chuyển thành biến Y theo quan hệ Y = LogX và quan hệ ngược lại được sử dụng làm biến đầu vào tại đầu hệ thống nhờ bộ giãn Các luật nén thông dụng hiện là luật A và luật µ + Luật A được sử dụng chủ yếu Châu Âu, với A = 87.6 + Luật µ được sử dụng Bắc Mỹ và Nhật Bản, và được sử dụng với µ = 100 và µ = 255 1.3.4 Mã hóa: Mã hóa là quá trình so sánh ác giá trị rời rạc nhận được các quá trình lượng tử hóa với các xung mã Tông thường các mã nhị phân được sử dụng để Nhóm Lớp K43_ DVT Đồ án kỹ thuật chuyển mạch tổng đài số mã hóa là các mã tự nhiên, các mã Gray và các mã nhị phân kép Thường dùng từ mã bit, có thể mã hóa cho 256 tín hiệu khác 1.3.5 Tái lượng tử giải mã Trong thực tế quá trình lượng tử và mã hóa bợ biến đổi ADC không tách rời Đầu thu hệ thông các từ mã tin phải được giả mã Quá trình đầu tiên quá trình thu kỹ thuật PCM là tách tín hiệu từ tạp âm Chức được thực hiện thông qua tái lượng tử Đều bộ giải mã là các xung lấy mẫu nhiều mức lượng tử đặc trưng cho tín hiệu PAM lượng tử Sau tín hiệu được lọc để khử các tần số nằm ngoài băng tần thoại Kết quả là thu được tín hiệu sau lọc giống tín hiệu tương tự phần phát Để giúp bộ lấy mẫu thu hoạt động chính xác, tin tức về thời gian được phát kèm theo từ mã 1.4 Hệ thống PCM sơ cấp 30/32 1.4.1 Khái quát Hiện thế giới tồn tại hai cấp ghép sở là hệ thống PCM sơ cấp 24 kênh ghép theo tiêu chuẩn Bắc Mỹ và Nhật Bản, tốc độ các cấp truyền dẫn là khác Truyền dẫn PCM 24 kênh là 1,544Mbps, cịn hệ thớng sơ cấp 30 kênh thoại, một kênh đồng bộ và một kênh báo hiệu có tớc đợ trùn dẫn là 2,048Mbps Hệ thớng này ghép theo tiêu chuẩn Châu Âu 1.4.2 Hệ thống PCM 30/32 Thiết bị ghép kênh PCM sơ cấp 30/32 hoạt đợng với tớc đợ 2.048Mbps, sử dụng mã hóa luật A gồm 13 đoạn và 256 mức lượng tử 1.4.2.1 Cấu trúc khung đa khung ghép PCM 30 Cấu trúc khug và đa khung bộ ghép PCM-30 hình vẽ: Nhóm Lớp K43_ DVT Đồ án kỹ thuật chuyển mạch tổng đài số TMF = 125µ x 16 = 2ms F0 F1 F2 F3 F4 F5 F6 F7 F8 F9 Đa khung 16 khung F1 F1 F1 F1 F1 F1 TF = 125µs TS 16 31 Khung Chú thích: TS – Khe thời gian Hình 1.4: Cấu trúc khung và đa khung ghép PCM – 30 Khung có thời hạn 125µs được chia thành 32 khe thời gian và đánh số thứ tự từ TS0 đến TS31 Mỡi khung gờm có 256 bit và chu kỳ lặp lại khung 8000 Hz Mỗi đa khung kéo dài 2ms và chứa 16 khung Các khung được đánh số thứ tự từ F đến F15, khung mang sớ chẵn, khung cịn lại mang sớ lẻ Nhóm Lớp K43_ DVT