Tổng quan về tổng đài điên tử số SPC
Nguyên lý cấu tạo của tổng đài điện tử số SPC
Sơ đồ khối đơn giản của một tổng đài SPC đợc mô tả hình1.1.
- Thiết bị kết cuối : bao gồm các mạch thuê bao ,mạch trung kế thiết bị tập trung và xử lý tín hiệu
- Thiết bị chuyển mạch : bao gồm các tầng chuyển mạch thời gian ,không gian hoặc kết hợp không gian và thời gian.
- Thiết bi ngoại vi và kênh riêng hợp thành thiết bị báo hiệu
Thông thờng thiết bị báo hiệu kênh chung để xử lý thông tin báo hiệu liên tổng đài theo mạng báo hiệu kênh chung còn thiết bị báo hiệu kênh riêng để xử lý thông tin báo hiệu kênh riêng.
- Ngoại vi chuyển mạch : Các thiết bị phân phối báo hiệụ ,thiết bị đo thử, thiết bị điêu khiển đấu nối tất cả hợp thành thiết bị ngoại vi chuyển mạch Đây là thiết bị ngoại vi do hệ thông điều khiển.
- Thiết bị điều khiển trung tâm: bộ xử lý trung tâm cùng với các bộ nhứ của nó tạo thành bộ điều khiển trung tâm.
- Thiết bị trao đổi ngời-máy: là các loại máy hiện hình có bàn phím, máy in Để trao đổi thông tin vào ra ,và ghi lại các bản tin cần thiết phục vụ cho công tác điều hành và bảo dỡng tổng đài.
- Ngoài ra tổng đài khu vực của mạng công cộng, các tổng đài chuyển tiếp và các tổng đài quốc tế còn có các khối chức năng khác nh tính c- ớc ,thống kê, đồng bộ mạng ,trung tâm xử lý tin.
ThiÕt bị đo thử trạng thái đ êng d©y
ThiÕt bị ph©n phèi báo hiệu
ThiÕt bị ®iÒu khiÓn đấu nèi
Bộ xử lý trung t©m Các bộ nhí
ThiÕt bị trao đổi ng ời-máy
Mạch điện đ ờng dây đ ờng dây thuê bao
Hình1.1 Sơ đồ khối của tổng đài điện tử số SPC.
I.2.1.2 Nhiệm vụ của các khối chức năng
2.1.2.1 Thiết bị đầu cuối
Thiết bị kết nối gồm các mạch điện kết cuói thuê bao ,kết cuối trung kế tơng tự và kết cuối trung kế số.
Khối mạch kết cuối thuê bao:
- Mạch điện đờng dây thuê bao là khối nối giữa tổng đài và thuê bao. Mạch giao tiếp đờng dây thuê bao thực hiện đầy đủ các chức năng BORSCHT:
+ B (Battery feed): Chức năng cấp nguồn thuê bao Micro sử dụng trong thiết bị điện thoại chuẩn thờng là Micro bột than vần đợc cung cấp một dongf đện ổn định từ nguồn trung tâm tại tổng đài nội hạt Dòng này th- ờng có giá trị vào khoảng 20mA dến 100mA đợc cung cấp thông tin qua đôi dây thuê bao từ nguồn trung tâm có điện áp một chiều khoảng -48V so với đất.
+ O(overvoltage protection): Bảo vệ chống quá áp cho thiết bị ,sự bảo vệ này đảm bảo an toàn cho các thiết bị của tổng đài và nhân công khi làm việc, hai loại điện áp cao ngẫu nhiên cần phòng chống điện áp do sét và do hiệu ứng phân bố công suất gây ra.
+ R(Ring): Cấp tín hiệu chuông, dòng chuông 75 V có tần số 25HZ đợc tạo ra từ nguồn chuông của tổng đài Khi thuê bao gọi ở trạng thái rỗi tỏng đài sẽ điều khiển việc cấp dòng chuông cho thuê bao nhằm để báo cho thuê bao biết có một thuê bao khác đang gọi đến.
+ S(Supervision): Giám sát trạng thái đờng dây thuê bao Tất cả các tổng đài nội hạt cần phải giám sát từng mạch thuê bao một cách liên tục để có thể phát hiện nhanh chóng sự thay đổi trạng thái của thuê bao và đa ra các xử lý thích hợp với các đờng dây thuê bao tơng tự việc giám sát đợc thực hiện bằng cách theo dõi sự tồn tại của dòng điện một chiều trên mạch vòng thuê bao ,việc giám sát này phát hiện trạng thái nhấc đặt máy của thuê bao cũng nh nhận dạng số đợc quay nếu là quay số DP (xung thập ph©n).
+ C(code and decode): mã hoá và giải mã ,biến đổi tín hiệu tơng tự gửi đi từ thuê bao trên đờng thoại thành tín hiệu số PCM để đa sang bộ tập trung thuê bao Nó đồng thời biến đổi tín hiệu số sang tín hiệu tơng tự để hoàn thành tín hiệu thoại gửi đến thuê bao Việc mã hoá đợc thực hiện với tần số lấy mẫu là 8KHZ và sử dụng 8 bit mã hoá thành 128mức khác nhau. + H(Hybrid): Mạch sai động, chuyển đổi từ hai dây sang bốn dây Việc truyền và nhận tín hiệu trong tổng đài số đợc thực hiện trên các đờng tách biệt nhau Hai dây dành cho việc truyền tín hiệu đi và hai dây dành cho nhận tín hiệu tạo thành vốn dây Hai đặc tính cần thiết của các loại mạch này là sự ổn định của mạch bốn dây và triệt tiếngvọng.
+ T(test): Đo thử ,có hại cách đo thử : Testin(đo thử đầu vào).Testout(đo thử đầu ra) cho loại giao tiếp này.
- Khối mạch tập trung thuê bao để làm vi tập trung tải cho nhóm đờng thuê bao có thể sử dụng tập trung tơng tự hoặc mạch tập trung số (cho
Tổng đài alcatel 1000E10 các loại tổng đài số) ở khối mạch kết nối thuê bao còn đợc trang bị các mạch điện nghiệp vụ nh mạch phân phối báo hiệu ,mạch điện thu phát xung địa chỉ ở dạng mã thập phân đa tần.
2.1.2.2 Thiết bị chuyển mạch
Các tổng đài điện tử ,thiết bị chuyển mạch là một trong các bộ phận chủ yếu và có kích thớc lớn Nó có những chức năng chính nh sau:
- Chức năng chuyển mạch: Để thiết lập tuyến nối giữa hai hay nhiều thuê bao của tổng đài hoặc giữa tổng đài với tổng đài khác.
- Trên cơ sở tuyến nối đã thiết lập ,thiết bị chuyển mạch thực hiện truyền dẫn giữa các thuê bao với độ tin cậy và chính xác cần thiết.
Có hai loại hệ thống chuyển mạch: a> Hệ thống chuyển mạch tơng tự
Loại chuyển mạch này đợc chia làm hai loại:
Phơng thức chuyển mạch không gian (Space division switching mode), đối với một cuộc gọi một tuyến vật lý đợc thiết lập giữa đầu vào và đầu ra của trờng chuyển mạch Tuyến này là riêng biệt cho mỗi cuộc gọi là độc lập với nhau Sau khi một tuyến đợc đấu nối, các tín hiệu đợc trao đổi giữa hai thuê bao.
- Phơng thức chuyển mạch thời gian (Time divíion switching mode) hay còn gọi là chuyển mạch PAM (Pulse Amplitude Modulation), tức là chuyển mạch theo phơng thức điều biên xung. b> Hệ thống chuyển mạch số (Digital switching).
Phơng thức chuyển mạch PCM Đây cũng là một loại phơng thức chuyển mạch thời gian, ở hệ thống chuyển mạch loại này một tuyến vật lý đợc sử dụng chung cho một số cuộc gọi trên cơ sở phân chia thời gian sử dụng nó. Mỗi cuộc gọi đợc sử dụng tuyến này trong một khoảng thời gian xác định và theo mộtchu kỳ với một tốc độ lặp thích hợp Đối với tín hiệu thoại tốc độ lặp là 8KHZ ,tức là 125s lại truyền đi tiếng nói một lần.Tiếng nói trong mỗi lần truyền đi gọi là một mẫu và đợc mã hoá theo phơng thứcPCM Tín hiệu PCM thích hợp cho tất cả truyền dẫn lẫn chuyển mạch.
2.1.2.3 Bé ®iÒu khiÓn trung t©m
Bộ điều khiển trung tâm gồm bộ xử lý có công suất lớn cùng các bộ nhớ trùc thuéc
Bộ xử lý này đợc thiết lập tối u để xử lý gọi và các công việc liên quan của môt tổng đài Nó phải hoàn thành các nhiệm vụ lập thời gian thực hiện các công việc nh:
+ Nhập xung hay mã chọn số (các chữ số địa chỉ)
+ Chuyển các tín hiệu địa chỉ ở các trờng hợp chuyển tiếp cuộc gọi. + Trao đổi các loại báo hiệu cho thuê bao hay tổng đài khác.
+ Phiên dịch và tạo tuyến qua trờng chuyển mạch
Bộ xử lý chuyển mạch bao gồm một đơn vị xử lý trung tâm.Các bộ nhớ chơng trình ,số liệu và phiên dịch cùng với thiết bị vào ra làm nhiệm vụ phối hợp để đa ra các thông tin vào ra lấy các lệnh ra.
Tổng đài alcatel 1000E10 Đơn vị xử lý trung tâm là một xử lý hay vi xử lý với tốc độ cao và có công suất xử lý tuỳ thuộc vào vị trí xử lý chuyển mạch của nó Nó làm nhiệm vụ điều khiển thao tác của thiết bị chuyển mạch.
Bộ nhớ chơng trình để ghi lại các chơng trình điều khiển các thao tác chuyển mạch.
Bộ nhớ số liệu để ghi tạm thời các số liệu cần thiết trong quá trình xử lý các cuộc gọi nh các chữ số địa chỉ thuê bao, trạng thái bận, rỗi của các đ- ờng dây thuê bao hay trung kế
Bộ nhớ phiên dịch chứa các thông tin về loại đờng dâythuê bao chủ gọi và bị gọi, mã tạo tuyến ,thông tin cớc
Số liệu hay chơng trình trong các bộ nhớ bán cố định không thay đổi trong quá trrình xử lý cuộc gọi Còn thông tin ghi ở bộ nhớ tạm thời (nhơ số liệu) thay đổi liên tục bắt đầu đến kết thúc cuộc gọi.
Bộ nhớ ch ơng tr×nh
Hình 1.2: Sơ đồ khối xử lý chuyển mạch
2.1.2.4 Thiết bị ngoại vi chuyển mạch
Các thiết bị đo thử trạng thái đờng dây thuê bao và trung kế, thiết bị phân phối báo hiệu, thiết bị điều khiển đấu nối tạo thành thiết bị ngoại vi chuyển mạch , thiết bị xử lý trung tâm làm việc với tôc độ rất nnhanh Mỗi lệnh chỉ xử lý trong khoảng vài s Vì vậy cần phải có thiết bị ngoại vi để làm nhiệm vụ phối hợp thao tác giữa hai bộ phận có tốc độ làm việc khác nhau để nâng cao hiệu suất thiết bị điều khiển trung tâm.
Ngoài nhiệm vụ đếm tốc độ nó còn có chức năng biến đổi tín hiệu điều khiển ở dạng các tổ hợp logic ở đầu ra bộ xử lý sang dạng tín hiệu điện phù hợp để điều khiển động của rơle tiếp điểm chuyển mạch hoặc các cổng logic.
- Thiết bị đo thử trạng thái đờng dây (scanner)
Nhiệm vụ của thiết bị này là phát hiện thông báo cho bộ xử lý trung tâm tất cả các biến cốbáo hiệu và các tín hiệu trên đờng dây thuê bao và trung kế nối tới tổng đài Các tín hiệu này có thể liên tục hoặc rời rạc, ta có thể chia thiết bị đo thành hai nhóm:
+ Thiết bị dành riêng cho từng nhóm đờng thuê bao và trung kế.
+ Thiết bị dùng chung cho thiết bị thu phát tín hiệu chọn số,thiết bị thu phát tín hiệu liên tổng đài. ở các tổng đài điện tử có cấu trúc modul các thiết bị ngoại vi này thờng có cấu trúc modul và đợc điều khiển trực tiếp bởi các modul và đợc điều khiển trực tiếp bởi các bộ xử lý ngoại vi ở cấp thấp của hệ thống điều khiển có công suất và tốc độ làm việc thấp hơn Các bộ xử lý của thiết bị ngoại vi chịu sự điều khiển của bộ xử lý trung tâm với tín hiệu xung thập phân có tỷ số xung mã thì độ tin cậy và chính xác cần thiết để nhận dạng tất cả các xung nguyễn thị thuý nga- đt2
Tổng đài alcatel 1000E10 có đợc thì chu kỳ quét là 10ms.Trong khi đó các tín hiệu liên tục nh tín hiệu nhấc máy,đặt máy trên các đờng dây thờng là vài trăm ms. Để phát hiện cuộc gọi mới ,mỗi đờng dây cần đợc đo thử cứ 300ms một lần Nh vậy một tổng đài có 40.000 thuê bao thì trong mỗi khoảng thời gian 300ms đó cần co 5.000lệnh đo thử (nếu ghép 8 nhóm).
- Thiết bị điều khiển đâu nối (Marker)
Nhiệm vụ chuyển giao các lệnh thiết lập và giải phóng các tuyến vật lý qua trờng chuyển mạch từ bộ xử lý trung tâm.Các tuyến vật lý nàychỉ đợc thiết lập hay giải phóng khi đã đợc chuẩn bị sẵn trong bộ nhớ của bộ xử lý trung tâm, thông tin tạo tuyển gọi trong các bộ nhớ đợc lu cho đến khi tuyến nối đợc giải phóng ,cuộc gọi đã song.
2.1.2.5 Thiết bị ngoại vi báo hiệu
Tât cả tín hiệu báo hiệu giữa các tổng đài tự động ở dạng tín hiệu một chiều hay mã thâp phân ,ở dạng này các chữ số địa chỉ thuê bao đợc chuyển đi ở dạng chuôic, mỗi chuỗi đại diện cho một chữ số và có từ 1 tới 10 xung. Để tăng độ thiết lập tuyến nối và cải tạo độ tin cậy của hệ thống thông tin ngời ta đa vào sử dụng hệ thống tín hiệu đa tần ở dạng các tổ hợp áp chế,ở hệ thống này mỗi một tín hiệu báo hiệu là một tổ hợp của hai rong một nhóm có 5 hay 6 tần số Cả hai phơng thức báo hiệu vừa nêu (mã thập phân hay đa tần)thì tín hiệu điều khiển phục vụ một cuộc gọi đợc truyền đi theo kênh dùng chung để truyền dẫn tín hiệu tiếng nói giữa các tổng đài Loại hệ thống báo hiệu này gọi là hệ thống báo hiệu liền kênh (CAS) và thiết bị báo hiệu liên kênh làm nhiệm vụ xử lý và phân phối các loại báo hiệu kiểu này tổng đài
Hiện nay ngoài các hệ thống báo hiệu riêng nh đã nêu ngời ta còn sử dụng hệ thống báo hiệu kênh chng, ở hệ thống này tất cả các thông tin báo hiệu cho tất cả các cuộc gọi giữa hai tổng đài nao đó đợc chuyển đi theo một tuyến báo hiêuu độc lập với các mạch điện truyền tín hiệu tiếng nói liên tổng đài Điều này dẫn tốc độ thiết lập nối nhanh hơn, có thể đa vào nhiều dịch vụ nâng cao cho thuê bao, ngoài ra với phơng thức này có thể hợp nhất các dạng thông tin báo hiệu để xử lýgọi với các dạng thông tin điều hành và bảo dỡng kỹ thuật cho toàn lới nên hiệu quả sử dụng kênh và các thiết bị báo hiệu đợc nâng cao.
2.1.2.6 Thiết bị trao đổi ngời- máy
Giới thiệu về chuyển mạch số
Trong các thiết bị tổng đài ,trờng chuyển mạch đóng vai trò hết sức quan trọng ,đối với tổng đài cũ thờng sử dụng các loại chuyển mạch rơle cơ điện nên kích thớc của trờng chuyển mạch này là khá lớn mà dung lợng vẫn nhỏ, với tổng đài điện tử SPC thờng sử dụng các bộ nhớ nên kích thớc nhỏ mà dung lợng lớn.
Trờng chuyển mạch gồm các chức năng sau:
+ Chức năng chuyển mạch: thiết lập tuyến đấu nối giữa hai hay nhiều thuê bao của tổng đài hoặc giữa tổng đài này với tổng đài khác.
+ Chức năng truyền dẫn : trên cơ sở tuyến nối đã thiết lập, thiết bị chuyển mạch thực hiện truyền dẫn tiến nói và tín hiệu báo hiệu giữa các thuê bao với tốc độ tin cậy và chính xác.
Các trờng chuyển mạch số
Mạng chuyển mạch gồm chuyển mạch đơn hoặc kết hợp các chuyển mạch thời gian và chuyển mạch không gian có thể là T,S,TS,ST,TST,STS,TSST,STTS bao gồm các loại.
II.2.1 Chuyển mạch thời gian T.
Trờng chuyển mạch thời gian thực hiện việc thiết lập tuyến nối giữa các khe thời gian của cùng một tuyến PCM.Các tin hiệu số đợc tạo ra thành nhóm với kích thớc của các từ trong khe thời gian là thống nhâts Việc chuyển các khe thời gian có thể thực hiện theo hai phơng phapá chính là:
Phơng pháp dùng bộ trễ nguyễn thị thuý nga- đt2
Bộ đếm khe thêi gian
Số liệu vào Số liệu ra
Dùng các đơn vị trễ có thời gian trễ đúng bằng một khe thời gian đặt trên đờng truyền dẫn (trễ=1TS), khi chuyển đổi n khe thời gian đòi hỏi phải có n bộ trễ, do có kích thớc bộ chuyển mcạh lớn và rất tốn kém Vì vậy nó không đợc dùng trong thực tế.
Phơng pháp sử dụng bộ nhớ đệm.
Nguyên tắc : thông tin trong các khe thời gian đợc ghi vào trong bộ hớ đệm BM(Buffer Memory),sau đó thông tin sẽ đợc đọc ra ở thời điểm tuỳ ý d- ới sự điều khiển của bộ nhó CM(control Memory) phơng pháp này đợc sử dụng rộng rãi trong thực tế vì kích thớc nhỏ, dung lợng và giá thành hạ.
Cấu trúc của chuyển mạch thời gian gồm hai bộ nhớ chính là bộ nhớ in và bộ nhớ điều khiển (bộ nhớ địa chỉ) Ngoài ra có bộ nhớ khe thời gian và tất cả các hoạt động của trờng chuyển mạch thời gian điềukhiển bởi bộ điều khiển trung tâm Bộ nhớ tin (BM) và bộ nhớ điều khiển (CM) đợc liên kết với nhau thông qua hệ thống BUS địa chỉ và chịu sự điều khiển của trung tâm hoặc trực tiếp qua bộ đếm khe thời gian Bộ nhớ tin có số lợng ngăn nhớ bằng số khe thời gian của tuyến PCM ở đầu vào trờng chuyển mạch để lu giữ nội dung của khe thời gian có số bit bằng 8 Bộ nhớ điều khiển có số lợng ngăn nhớ bằng số lợng ngăn nhớ, bộ nhớ tin nhng số lợng bit thì phụ thuộc vào số lợng khe thời gian của tuyến PCM đầu vào Việc ghi số liệu vào và đọc số liệu ra trong trờng chuyển mạch thời gian do bộ đếm khe thời gian có chức năng lu các tín hiệu thoại và các tín hiệu khác đã đợc mã hoá theo kỹ thuật số trên các luồng cao và nó co dung lợng chuyển mạch tơng đơng với số lợng khe thời gian đợc ghép Số lợng khe thời gian mà chuyển mạch thời gian có thể chuyển mạch đợc là hạn chế.
Dới đây mô tả mối quan hệ giữa khoảng cáh lấy mẫu TS mức ghép n,thời gian quay vòng tc, số lần thâm nhập chuyển mạch trong một khe thời gian A và số lợng các bit song song P.
Hình2.1: Cấu hình chuyển mạch thời gian dùng BM
Trong đó : n: bậc ghép nguyễn thị thuý nga- đt2
Số liệu vào Số liệu ra
P: số lợng cá bit song song (p