Luận văn viễn thông hệ thống tổng đài DMS100

bộ nhớ điều khiển xắp xếp theo hàng nhớ điều khiển đầu ra và bộ nhớ điều khiển xắp xếp theo cột nhớ điều khiển đầu vào .•Nguyên lý chuyển mạch : Hai khe thời gian cùng tên của hai tuyến

1.2.1 Phơng pháp ghép TDM1.2.2 Sơ đồ khối ghép TDM1.2.3 Cấu trúc phân cấp của hệ thống số

Chơng 2: Tổng quan hệ thống chuyển mạch số

2.1 Định nghĩa2.2 Chuyển mạch không gian

2.2.1 Chuyển mạch không gian điều khiển đầu vào2.2.2 Chuyển mạch không gian điều khiển đầu ra2.3 Chuyển mạch thời gian số

2.3.1 Định nghĩa 2.3.2 Chuyển mạch thời gian điều khiển đầu vào 2.3.3 Chuyển mạch thời gian điều khiển đầu ra

Chơng 3: Giới thiệu về lý thuyết xếp hàng

3.1 Lời giới thiệu chung3.2 Giới thiệu về lý thuyết xếp hàng3.3 Các quá trình đến có thời gian gián đoạn3.4 Các loại quá trình ngẫu nhiên

3.4.1 Quá trình sinh tử3.4.2 Hàng xếp M/M/13.4.3 Hàng xếp M/D/13.4.4 Các mạng xếp hàng3.4.5 Giải pháp nâng hiệu quả mạng xếp hàng

Phần II

Giới thiệu về tổng đài DMS- 100

Chơng 1: Tổng quan về tổng đài DMS 100 –

1.1 Giới thiệu1.2 Các ứng dụng và dịch vụ của tổng đài DMS – 100 1.3 Các đặc tính kỹ thuật của Tổng đài DMS – 1001.4 Sơ đồ mạng viễn thông bu điện thành phố Hải Phòng

Chơng 2: Cấu trúc hệ thống tổng đài DMS 100–

2.1 Tổng quan về cấu hình2.2 Thông tin giữa phân hệ điều khiển và phân hệ ngoại vi

2.2.1 Hệ thống vào ra2.2.2 Tuyến thoại và bản tin2.2.3 Giao tiếp DS30

1

4.2.3 Bộ nhớ dữ liệu4.2.4 Bộ điều khiển bản tin4.3 DMS – Super node

4.3.1 Khối xử lý trung tâm của DMS - Super node4.3.2 Các bộ nhớ trong DMS – Super node

4.4.1 CPU của modul tính toán4.4.2 Bộ nhớ của modul tính toán4.4.3 Bộ điều khiển bản tin4.4.4 Đồng bộ hoá điều khiển bản tin4.4.5 Đồng hồ thời gian thực

4.5 DMS - Bus

4.5.1 P – bus và T – bus4.5.2 Bộ xử lý và bộ nhớ của chuyển mạch bản tin4.5.3 Bảng mạch giao tiếp cổng

4.5.4 Bộ biên dịch địa chỉ4.5.5 Bảng mạch đồng hồ4.6 Thiết lập đấu nối giữa DMS – core và DMS – bus

5.2.5 Bộ điều khiển trung kế đờng dây5.2.6 Bộ điều khiển trung kế số

5.2.7 Bộ điều khiển nhóm vệ tinh5.2.8 Modul bảo dỡng trung kế5.2.9 Kết cuối báo hiệu chuyển mạch bản tin và bộ đệm5.3 Quản lý và bảo dỡng

5.3.1 Vị trí quản lý và bảo dỡng5.3.2 Đo kiểm

5.3.3 Bộ điều khiển vào ra5.4 Quá trình xử lý cuộc gọi

5.4.1 Quá trình quét LCM5.4.2 Trung tâm điều khiển nhận bản tin gốc5.4.3 Tạo âm mời quay số, tiếp nhận số và phân tích số5.4.4 Quá trình đấu nối báo chuông

5.4.5 Quá trình đấu nối thông tin thoại5.4.6 Quá trình giải phống tuyến nối

Chơng 6: Phân hệ ứng dụng

6.1 Môdul tập chung thuê bao

6.1.1 Mô tả phần cứng của modul tập chung thuê bao6.1.2 Thiết lập giao tiếp giữa LCM và LGC

6.2 Tổ hợp điều khiển

6.2.1 Card xử lý LCM6.2.2 Card điều khiển 6.2.3 Card chuyển đổi nguồn6.3 Ngăn thuê bao

6.3.1 Card giao tiếp Bus 6.3.2 Card thuê bao6.4 Thiết lập dự phòng nóng

6.4.1 Tổ hợp điều khiển6.4.2 Bộ tạo điện áp chuông6.4.3 Bộ tạo điện áp ANI/COIN

Lời giới thiệu

Ngày nay các hệ thống viễn thông đang đóng một vai trò rất quan trọng trong

sự phát triển kinh tế của mọi quốc gia trên thế giới Northern Telecomlà một trongnhững nhà cung cấp các hệ thống viễn thông hàng đầu thế giới với những kỹ thuậttiên tiến nhất, đồng thời cũng là một trong những hãng luôn dẫn đầu trong sựphát triển công nghệ viễn thông hớng về những mạng viễn thông tơng lai đa dịch

vụ ,hiệu quả về kinh tế Với họ tổng đài DMS-100, ngoài việc cung cấp các khả

3

năng mới cho các hệ thống đã đợc lắp đặt, hãng còn tạo ra những khả năng, nhữngdịch vụ mới đáp ứng đợc những đòi hỏi của khách hàng hiện tại cũng nh trong t-

ơng lai Tổng đài DMS-100 sử dụng công nghệ mới nhất trong chế tạo nhữngmạch tích hợp Nó có cấu trúc modul cả phần cứng và phần mềm

Trong phần Luận văn tốt nghiệp này dợc chia thành 2 phần;

Phần một gồm 3 chơng :

Chơng 1 : Giới thiệu chung về hệ thống thông tin sốChơng 2 : Giới thiệu về kỹ thuật chuyển mạch Chơng 3 : Giới thiệu về lý thuyết xếp hàng Phần hai gồm 6 chơng :

Chơng 1 : Tổng quan về hệ thống tổng đài DMS100Chơng 2 : Cấu trúc hệ thống tổng đài

Chơng 3 : Phân hệ chuyển mạch Chơng 4 : Phân hệ điều khiển Chơng 5 : Phân hệ vận hành bảo dỡng và xử lý cuộc gọiChơng 6 : Phân hệ ứng dụng

Với sự giúp đỡ nhiệt tình của Thầy giáo hớng dẫn Phạm văn Phớc và các thầycô trong khoa Điện - Điện tử mà em đã hoàn thành đợc luận văn tốt nghiệp, tuynhiên do sự hiểu biết còn hạn chế và khả năng t duy có hạn, chắc chắn không tránhkhỏi thiếu sót Vì vậy em rất mong đợc đón nhận sự chỉ bảo của các thầy cô, cácbạn, giúp em khắc phục những thiếu sót của mình, vững vàng hiẻu biết hơn trongnghề nghiệp sau này

Phần I Giới thiệu về nguyên lý chung

để chuyển đổi này là dùng kỹ thuật PCM.

Kỹ thuật PCM đợc đặc trng bởi ba quá trình :

Lấy mẫu

Lợng tử hoá

Mã hoá

Sơ đồ tổng quát biểu diễn ba quá trình trên nh sau (Hình 1- 1)

Trong đó quá trình Lấy mẫu là quá trình khai triển có chu kỳ tín hiệu tơng tự để thu

đ-ợc biên độ có tác động tức thời Hay nó là quá trình rời rạc hoá tín hiệu tơng tự Đây là giai

đoạn đầu tiên của tín hệu tơng tự mang thông tin đợc chuyển thành dạng rời rạc mà vẫn

đảm bảo thông tin truyền đi một cách trung thực và tái tạo đợc ở phía thu Kết quả của quátrình nàyđợc một dãy xung mang tin tức gọi là các xung PAM

Quá trình lấy mẫu dựa trên định lý Nyquist và đợc phát biểu nh sau :

Một tín hiệu X(t) có phổ hữu hạn từ (0 – Fmax) Hz đợc hoàn toàn xác định

Fmax là tần số cao nhất thuộc phổ của hàm X(t) cụ thể đợc biểu diễn qua công

Sơ đồ minh hoạ định lý Nyquist (Hình 1- 2)

Với tín hiệu thoại phổ của nó giới hạn từ 0,3 đến 3,4 Khz còn trong thực tế phổtiếng nói con ngời giới hạn trong khoảng từ vài trăm Hz đến vài ngàn Hz Do đó khiqua máy điện thoại nó đợc hạn chế nhờ sử dụng bộ lọc thông thấp Vì thế nên khi lấy

5

Tlm

Xung PAM

Hình 1-2 : Sơ đồ minh hoạ định lý Nyquist

Lấy

Phân kênh

Ghép kênh

Chuyển mạchGiải mã

Khôi phục tín hiệu

mẫu tốc độ lấy mẫu bằng 8000xung /s là vừa đủ Thực tế ngời ta lấy phổ của tín hiệuthoại tù (0,3 - 4) Khz, nên chu kỳ lấy mẫu lấy mẫu là : Tlm = 1/ (2*4khz) = 1,25 às Tín hiệu sau khi lấy mẫu qua mã hoá 8 bit thì ta có tốc độ bít của kênh thoại sốchuẩn là :

V thoại số =8 bít *8 Khz = 64Kb / s

Đầu thu sẽ tái tạo lại tín hiệu gốc cũng vẫn dùng bộ lọc thông thấp.để cho tín hiệu

t-ơng tự ban đầu Quá trình khôi phục biểu diễn qua hình sau :

Khi rời rạc hoá tín hiệu, yêu cầu độ rộng xung PAM càng nhỏ càng tốt gần giống nh xung kim Nhng thực tế nó lớn đến một giá trị nào đó Sở dĩ khi lấy

bị chồng lấn nên nhau gọi là hiện tợng chồng lấn phổ, từ đó phổ tín hiệu thu đợc

bị biến dạng so với tín hiệu ban đầu tín hiệu cần thu kém trung thực :

Trong thực tế tín hiệu có phổ tính từ Fmin – Fmax thì tần số lấy mẫu

Ngời ta thực hiện lợng tử hoá xung PAM bằng các mạch đặc biệt Trong các mạchnày ngời ta so sánh giá trị của xung PAM với các mức chuẩn cho trớc, tơng ứng với cácmức lợng tử hoá chuẩn để lựa chọn mức thích hợp Tuỳ vào bớc lợng tử hoá ∆X mà ta

có lợng tử hoá tuyến tính hay lợng tử hoá phi tuyến Sai số giữa mức lợng tử hoá vàxung PAM gọi là tạp âm lợng tử hoá Trong đó lợng tử hoá mà ∆X = const gọi là lợng

tử hoá tuyến tính ,thờng sử dụng khi mức lợng tử hoá biến đổi không lớn Còn đối vớitín hiệu có sự thay đổi lớn về mức, không thể dùng lợng tử hoá tuyến tính vì sinh ra tỷ

số tín hiệu trên tạp âm lợng tử nhỏ (S/N), hay tạp âm lợng tử lớn Để giảm tạp âm nàythì ta phải giảm bớc lợng tử ∆X, nghĩa là số mức lợng tử tăng lên ,dẫn dến tăng kênhtruyền và tăng tốc độ Ngời ta khắc phục bằng cách sử dụng lợng tử hoá phi tuyến Đốivới lợng tử hoá phi tuyến, bớc lợng tử ∆X biến đổi theo mức tín hiệu, nghĩa là ∆X nhỏ

khi tín hiệu nhỏ và ∆ X lớn khi tín hiệu lớn Thực tế sử dụng lợng tử hoá phi tuyến theoquy luật hàm logarit làm cho tỷ số S/N không phụ thuộc vào mức tín hiệu vào Thờngdùng hai quy luật lợng tử đó là quy luật A và quy luật à Lợng tử hoá tuyến tính là cơ

sở để mã hoá tuyến tính còn lợng tử hoá phi tuyến là cơ sở để mã hoá phi tuyến

Kỹ thuật TDM thực hiện trên cơ sở ghép các kênh (là các luồng số ) có tốc độ bít

nh nhau thành một luồng số có tốc độ cao Mỗi luồng số sẽ chiếm một khe thời giannhất định và lặp lại theo chu kỳ, có tần số bằng tần số lấy mẫu của tín hiệu kênhtruyền

Đối với tín hiệu thoại có giải tần số từ 0,3 – 3,4 Khz đợc lấy mẫu ở tần số 8Khz (T

= 125 às) sau lấy mẫu đợc đa vào mã hoá thành từ mã 8 bít nên tốc độ một luồng số cơbản là 8000*8 = 64000 bít /s = 64Kb/s nó chính là tốc độ chuẩn thấp nhất cho kênh số

áp dụng với kênh thọại số tiêu chuẩn

Hiện nay trên thế giới có nhiều tiêu chuẩn ghép kênh khác nhau tuỳ thuộc vào số ợng các kênh thoại chuẩn đợc ghép vào một kênh có tốc độ bít lớn Việc này đợc thựchiệu bằng việc co hẹp thời gian của mỗi kênh và xắp xếp chúng vào những khe thờigian định trớc Nó cũng áp dụng cho việc ghép kênh thoại có tốc độ bít lớn hơn

l-1 Phơng pháp ghép TDM

Trong kỹ thuật ghép TDM ngời ta sử dụng phổ biến hai phơng pháp ghép kênh đó

là ghép từ và ghép bít, cụ thể minh hoạ hình vẽ sau cho việc ghép 4 kênh đồng bộ tốc

độ thấp thành một dòng có tốc độ cao:

0 1 2 3 4 5 6 7

0 1 2 3 4 5 6 7

0 1 2 3 4 5 6 7

Bít dấu Các bít số liệu

Hình 1 – 5 : Cấu trúc từ mã

0 1 2 3 4 5 6 7

0 1 2 3 4 5 6 7

000

000

000

000

000

000

000

000

Ta thấy ghép từ phức tạp hơn bởi nó yêu cầu sử dụng bộ nhớ đệm để ghi lại tín hiệu

đầu vào xâm nhập chậm, và tín hiệu này sẽ đợc lấy mẫu phù hợp với tốc độ của kênhtruyền Nhng ghép bít gây phức tạp hơn khi khôi phục lại tín hiệu đầu thu, do các bítcủa kênh đợc truyền đi xen kẽ riêng lẻ

2 Sơ đồ khối của phơng pháp ghép TDM :

9

Thiết bị nối ghép Bộ mã hoá chung

Đồng bộ phát

Nếu số kênh tín hiệu tơng tự cần ghép là N , tốc độ bít của mỗi kênh Tđb thì tốc độdòng bít của kênh sau khi ghép là : T = N* Tđb Ban đầu thiết bị nối ghép sẽ chọn mộttín hiệu ux1 tại Tđb1, để tạo ra xung PAM.

Bộ mã hoá : Dùng để biến đổi mỗi xung PAM thành từ mã 8 bít , trong khoảngkênh Tđb của khe thời gian Sau khi ghép N kênh, cộng thêm xung đồng bộ, dòng sốghép sẽ đợc đa đến thiết bị truyền dẫn Tại phía thu luồng số ghép trên kênh truyền đivào bộ tách đồng bộ để lấy xung đồng bộ và xung báo hiệu ra khỏi tín hiệu tiếng nói.Giữa mạch đồng bộ thu và mạch đồng bộ phát có quan hệ mật thiết với nhau Tiếp sau

đó tín hiệu tiếng nói đợc đến bộ giải mã Tại đây từ mã 8 bít trong các khe thời gian

t-ơng ứng dợc biến đổi thành các xung PAM Sau đó thiết bị nối ghép cũng lần lợt lấytín hiệu xung PAM tơng ứng biến đổi thành tín hiệu liên tục giống nh tín hiêụ gốc ởphía phát

Nh vậy thiết bị nối ghép vừa dùng để biến đổi thành tín hiệu tơng tự sang xungPAM (chiều thuận ) vừa biến đổi từ xung PAM sang tín hiệu liên tục (chiều ngợc).Trong trờng hợp dòng số có tốc độ khác với tốc độ ghép thì ta phải chuyển đổi tốc độtrớc khi ghép Nguyên tắc ghép TDM phải tạo ra các khe thời gian Tđb Mỗi từ mã củamỗi nguồn tín hiệu chiếm một khe thời gian tơng ứng Để tạo ra khe thời gian khácnhau cho các nguồn tín hiệu này cần phải có bô phân đờng

3- Cấu trúc phân cấp của hệ thống thông tin số

Cùng một kênh truyền ngời ta có thể thực hiện truyền dẫn các tín hiệu số đã đợc mãhoá với giải tần khác nhau, tốc độ khác nhau tuỳ thuộc vào phơng tiện truyền dẫn khácnhau Nhờ việc ghép các kênh theo một quy ớc chung do CCIIT khuyến ngị để hìnhthành lên cấu trúc phan cấp của hệ thống TDM

Hiện nay trên thế giới có hai kiểu ghép kênh đó là cấu trúc phân cấp của hệ thống

số Châu Âu và của Nhật Bản với Bắc Mỹ

a-Cấu trúc phân cấp của hệ thống số Châu Âu (Hình 1.8)

Hệ thống số Châu âu lấy tín hiệu thoại số làm tốc độ chuẩn thấp nhất của mình là

64 Kb /s Trong đó với cấp số I ghép 32 kênh thoại cơ bản thành dòng số có tốc độ2,048 Mb /s

Cấp hai ghép 4 kênh 2,048 Mb / s thành dòng số có tốc độ 8,192 Mb /s Cấp baghép 4 kênh 8,192 Mb / s đợc dồng số có tốc độ 34,368 Mb / s

Cứ nh vậy ghép các kênh của cấp thấp ta đợc dòng số có tốc độ cao hơn

Trong thực tế ngời ta không ghép đơn thuần các tuyến thoại số với nhau mà còncác dạng nguồn tín hiệu khác nh tín hiệu số liệu, âm thanh, hình ảnh có tốc độ kháctốc độ tín hiệu thoại nên phải chuyển đổi tốc độ mới ghép đợc

1

4

Cấp III

4

1

CấpIV

4

1 1

CấpV

Cụ thể với tín hiệu âm thanh có dải tần số từ 0 – 15 Khz ,nên có tốc độ là 384 Khz, ghép chúng với nhau có thể tạo thành một kênh có tốc độ 2,048 Mhz còn với tín hiệuhình ảnh chiếm dải tần từ 4 – 6 Mhz nên tốc độ có thể lên đến hàng trăm Mb / s cụthể là 144 Mhz Nhng để làm đợc việc này ta phải áp dụng kỹ thuật DPCM (Điều xungmã vi sai )

Phơng pháp DPCM thực chất là một kỹ thuật làm giảm độ rộng băng tần hay làmgiảm một nửa số bít so với kỹ thuật PCM bằng cách chỉ truyền đi độ chênh lệch giữacác mẫu cạnh nhau đã đợc mã hoá Đặc biệt rất có lợi với tín hiệu âm thanh và tín hiệuhình ảnh nh nói ở trên.Vì khi sử dụng DPCM cần số mức ít hơn nên số bít mã hoá giảmlàm cho độ rộng băng tần hạn chế hơn so với phơng pháp PCM Tuy nhiên phơng phápnày có nhợc điểm là sai số lợng tử lớn do tín hiệu tơng tự thay đổi rất nhanh từ mẫu nàyqua mẫu khác không có độ tơng quan cao Các mạch điện thực hiện kỹ thuật DPCM

có bộ tơng tự mã hoá , giải mã bộ dự đoán trong đó bộ dự đoán có nhiệm vụ lấy tínhiệu đã đợc lợng tử hoá cho trở về so sánh với tín hiệu đã lấy mẫu ở đầu vào tiếp theo

để đa ra trị số chênh lệch giữa chúng Trị số này đợc mã hoá thành mã nhị phân và đợctruyền đi

Ngoài ra trên thế giới còn có cấu trúc phân cấp số của Bắc Mỹ và Nhật Bản (Hình 1 -9)

thứ 1 cũng dùng cho quốc tế hoặc kiểm tra chu trình nếu cần không sử dụng bít 1bằng

“1” bít 2 luôn bằng “1” để đề phòng giả mạo đồng bộ khung còn bít thứ 3 dùng chochỉ thị cảnh báo (bình thờng bằng “0”), nói chung khe thời gian số 0 của các khung lẻ

có dạng : X1AXXXXX (X là tuỳ ý, A là bít báo trạng thái đồng bộ )

Còn tín hiệu báo hiệu chiếm dụng khe thời gian số 16 của mỗi khung ,vói khung số0(K0) từ mã báo hiệu có dạng : 0000XAXX Còn từ mã báo hiệu của các khung từK1đến K15 có dạng : abcdabcd 4 bít của mỗi khe thời gian thứ 16làm chỉ số báo hiệucho mỗi kênh thoại Nếu bcd không sử dụng thì b =1 ,c = 0, d = 1

Chơng 2:

Tổng quan về hệ thống chuyển mạch số

2.1 Định nghĩa : Hệ thống chuyển mạch số là một hệ thống chuyển mạch trong đó tín

hiệu truyền dẫn qua trờng chuyển mạch ở dạng số Thông tin tín hiệu truyền qua có thể

là thông tin tiếng nói hoặc số liệu, các tín hiệu này trớc khi truyền qua trờng chuyểnmạch phải đợc ghép theo thời gian để tạo thành đờng truyền dẫn chung có tốc độ cao Hai thuê bao trao đổi thông tin với nhau chính là sự trao đổi khe thời gian của hai mẫu tiếng nói Các mẫu này có thể trên cùng một tuyến PCM hoặc ở các tuyến PCM khác nhau đã đợc số hoá (mã hoá theo phơng thức PCM nh đã nói ở trên ) Thực

tế có hai phơng pháp thực hiện chuyển mạch các tổ hợp mã này theo hai hớng đó là chuyển mạch thời gian và chuyển mạch không gian Trên các đờng truyền dẫn PCM chung đó ,tải đi nhiều kênh thông tin (tiếng nói và báo hiệu ) và các kênh này đợc tách

ra trên nguyên lý phân kênh theo thời gian Quá trình ghép và tách kênh PCM đợc thực hiện bởi các thiết bị ghép và tách trớc và sau thiết bị chuyển mạch

Sơ đồ minh hoạ đơn giản một bộ chuyển mạch số đợc biểu diễn nh sau :

13

2.2 Chuyển mạch không gian số

2.2.1 Phơng thức chuyển mạch không gian số

Phơng pháp này cho phép các khe thời gian cùng tên của các tuyến PCM khác nhau trao đổi thông tin với nhau Nh vậy qua trờng chuyển mạch này không có sự chậmtrễ khi từ một tuyến PCM vào tới một tuyến PCM ra

2.2.2 Sơ đồ nguyên lý chung (hình sau)

• Cấu tạo tổng quát một bộ chuyển mạch không gian tín hiệu số :

Bao gồm 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 đợc gắn với các tuyến PCM vào ,và lần lợt đợc gán các địa chỉ : x0, x1 ,x3 xn (có n đầu vào ) Còn các cột đầu racác tiếp điểm chuyển mạch tạo thành các tuyến PCM dẫn ra đợc ký hiệu y0 , y1 , ym (m đầu ra) Tại các tiếp điểm chuyển mạch là các cửa logíc “và” Thờng ngời

ta dùng ma trận chuyển mạch không gian kích thớc nìn (n đầu vào và n đầu ra) Trong chuyển mạch không gian có bộ nhớ điều khiển để điều khiển thao tac các chuyển mạchcủa các tiếp điểm Và tuỳ vào phơng thức điều khiển mà phân chia làm hai loại: chuyểnmạch không gian có điều khiển đầu vào và chuyển mạch không gian có điều khiển đầu

ra Các ô nhớ trong bộ nhớ điều khiển cũng dựa vào hai loại chuyển mạch trên mà có

Bộ

chuyển mạch số

PCMnCác tuyến PCM ra

Hình 2.1 : Sơ đồ đơn giản bộ chuyển mạch

số

Hình 2.2 Sơ dồ khối chuyển mạch không gian

01n

01n

Ma trận tiếp

điểm chuyển mạch

Hình 2.2: Sơ đồ khối chuyển mạch

không gian

Bộ nhớ điều

khiển

bộ nhớ điều khiển xắp xếp theo hàng nhớ (điều khiển đầu ra) và bộ nhớ điều khiển xắp xếp theo cột nhớ (điều khiển đầu vào ).

•Nguyên lý chuyển mạch :

Hai khe thời gian cùng tên của hai tuyến PCM khác nhau trao đổi thông tin với nhau trong khoảng một khe thời gian qua một tiếp điểm Khe thời gian này xuất hiện mỗi khung một lần và lặp lại có chu kỳ bằng thời gian của một khung Nên trong khoảng thời gian của khe khác cũng một tiếp điểm đó lại đợc dùng để trao đổi thông tincho các kênh khác Do đó ma trận chuyển mạch không gian loại này tiếp thông hoàn toàn giữa các tuyến PCM vào và PCM ra trong mỗi khoảng khe thời gian

2.2.2.1 Chuyển mạch không gian điều khiển đầu vào

•Cấu tạo :

Bộ nhớ điều khiển gồm các cột nhớ, mỗi cột nối tới các đầu vào điều khiển của các tiếp điểm chuyển mạch Số lợng các ô nhớ ở mỗi cột nhớ điều khiển bằng số khe thời gian của mỗi tuyến PCM đầu vào Có bao nhiêu đầu ra bấy nhiêu cột nhớ, số lợngbít nhớ trong mỗi ô nhớ có liên quan đến số lợng các tuyến PCM dẫn vào theo công thức : T = log 2N hay N = 2T trong đó T là số bít nhớ của mỗi ô nhớ, N là số lợng tuyến PCM đầu vào

Hinh 2.3 : Sơ đồ nguyên lý chuyển mạch không gian

điều khiển vào

Mỗi một tiếp điểm chuyển mạch của cột đợc gán một tổ hợp mã địa chỉ nhị phân

để đảm bảo chỉ một tiếp điểm trong mỗi cột đợc thông trong khoảng một khe thời gian.Các địa chỉ này đợc ghi trong ô nhớ của bộ nhớ điều khiển theo thứ tự các khe thời gian

Khi một khe thời gian thứ i nào đó của tuyến PCM vào thứ j , cần trao đổi thông tin với khe thời gian thứ i của tuyến PCM ra thứ K , thì trung tâm điều khiển chuyển mạch sẽ ra lệnh cho cột nhớ thứ K của bộ nhớ điều khiển hoạt động và ghi vào ô nhớ thứ i nội dung thông tin về tuyến PCM vào thứ j (Chứa thông tin mang nội dung tuyến PCM vào thứ j ) – gọi là từ mã điều khiển Để khi bộ đếm đếm đến khe thời gian thứ i thì từ mã địa chỉ “j” đợc đọc ra từ bộ nhớ điều khiển trong khoảng thời gian của khe thời gian thứ i Địa chỉ này đợc giải mã sau đó đa ra bus địa chỉ để tạo thành tín hiệu

điều khiển làm cho tiếp điểm chuyển mạch nơi kết nối giữa hai tuyến PCM trên đợc thông Có nghĩa là từ mã tín hiệu thoại trong khe thời gian thứ i của tuyến PCM vào thứ j đợc chuyển sang khe thời gian thứ i của tuyến PCM thứ K Quá trình này đợc tiến hành theo chu kỳ luân phiên lặp lại ở các khung tiếp theo đến khi kết thúc cuộc gọi.Và thực hiện tuần tự đối với tiếp điểm chuyển mạch này để dành cho khe thời gian thứ i +

1 của tuyến PCM vào j và PCM ra thứ K Hay nội dung địa chỉ ở ô nhớ thứ i + 1 lại

đ-ợc đọc ra , qua giải mã địa chỉ lại tạo ra một lệnh điều khiển tiếp điểm thông phục vụ cho một cuộc gọi khác từ một trong các tuyến PCM vào

Để hiểu nguyên lý ta xét một ví dụ cụ thể:

Giả sử một khe thời gian thứ 4 của tuyến PCM vào thứ 18 cần trao đổi thông tin với khe thời gian thứ 4 của tuyến PCM ra thứ 10 thì ta có :

Trung tâm điều khiển chuyển mạch sẽ đa ra quyết định cho cột nhớ thứ 10 của bộ nhớ

điều khiển hoạt động đồng thời ghi nội dung địa chỉ tuyến PCM thứ 18 đầu vào là

10010 vào ô nhớ thứ 4 của cột nhớ này Bộ đếm xung đồng bộ đếm đến xung nhịp thứ 4thì bộ nhớ điều khiển đọc ra từ mã 10010 ra bus địa chỉ (sau khi đã giải mã) để tạo thành tín hiệu điều khiển làm cho tiếp điểm mạch “và” thông Tín hiệu thoại từ khe thờigian thứ 4 của tuyến PCM vào thứ 18 sang khe thời gian thứ 4 của tuyến PCM ra thứ

10 Quá trình lặp lại theo chu kỳ các khung đến khi kết thúc cuộc gọi

2.2.2.2 Chuyển mạch không gian điều khiển đầu ra

• Cấu tạo

Bộ nhớ điều khiển lúc này là các hàng nhớ mỗi hàng nhớ nối tới các đầu vào của các tiếp điểm chuyển mạch Số lợng các ô nhớ ở mỗi hàng nhớ điều khiển bằng số lợngkhe thời gian của mỗi tuyến PCM đầu ra Có bao nhiêu đầu vào có bấy nhiêu hàng nhớ Số lợng bít nhớ trong một ô nhớ có liên quan đến số tuyến PCM đầu ra theo côngthức : T = log2M hay M = 2T với T là số bít nhớ trong một ô nhớ, M là số tuyến PCM ra

Cơ chế hoạt động tơng tự nh điều khiển đầu vào nhng lúc này địa chỉ ghi vào

ô nhớ là mang thông tin của tuyến PCM ra Tuyến PCM vào nào cần kết nối thì hành nhớ của nó tơng ứng hoạt động

Nói chung dù là điều khiển đầu vào hay điều khiển đầu ra để giải phóng tuyến nối bộ điều khiển trung tâm xoá nội dung địa chỉ ghi ở ô nhớ điều khiển t-

ơng ứng với khe thời gian dành cho tuyến nối Khi đó tiếp điểm chuyển mạch

t-ơng ứng không nhận đợc lệnh mở nữa và việc truyền dẫn các mẫu xung mã PCM dừng lại, tuyến nối bị ngắt

2.3 CHUYểN MạCH ThờI GIAN Số

2.3.1 Định nghĩa chuyển mạch thời gian số

Loại chuyển mạch cho phép trao đổi vị trí khe thời gian với nhau mang mẫu tiếng nói của các tuyến PCM vào và tuyến PCM ra.

Nh vậy tín hiệu qua trờng chuyển mạch này có sự trễ khi từ tuyến PCM vào tới tuyến PCM ra

• Cấu tạo

17Y2

Yn

Bộ chuyển mạch thời gian tín hiệu số bao gồm hai bộ nhớ, một bộ nhớ tiếng nói và một bộ nhớ điều khiển

Trong đó bộ nhớ tiếng nói có số lợng các ô nhớ bằng số lợng khe thời gian

đ-ợc ghép trong khung của tuyến dẫn PCM vào Còn bộ nhớ điều khiển có số lợng ô nhớ bằng số lợng ô nhớ của bộ nhớ tiếng nói nhng mỗi ô nhớ có số lợng bít liên quan đến số lợng khe thời gian của các tuyến PCM theo công thức :

2 r = C , trong đó r số bít nhớ của một ô nhớ trong bộ nhớ điều khiển, còn C là số lợng khe thời gian của một tuyến PCM.

Hai bộ nhớ tiếng nói và bộ nhớ điều khiển của hệ thống chuyển mạch thời gian số liên kết với nhau thông qua hệ thống bus địa chỉ và chịu sự điều khiển của

bộ điều khiển chuyển mạch hoặc trực tiếp qua bộ đếm khe thời gian Điều này còn phụ thuộc vào loại chuyển mạch thời gian điều khiển đầu vào hay điều khiển đầu ra.

2.3.2 Chuyển mạch thời gian điều khiển đầu vào

• Sơ đồ nguyên lý (hình 2 5 )

• Nguyên lý làm việc

Giả sử tuyến PCM vào và ra có n khe thời gian thì ta có bộ nhớ tiếng nói có n

ô nhớ, mỗi ô nhớ có 8 bít thoại Còn bộ nhớ điều khiển cũng có n ô nhớ mỗi ô nhớ

có r = log 2 n bít Giả thiết trao đổi thông tin giữa khe thời gian thứ i của tuyến PCM vào và khe thời gian thứ j của tuyến PCM ra Lúc này các ô nhớ tiếng nói đ-

ợc ghép nối với tuyến PCM vào và tín hiệu đồng bộ qua hệ thống mạch “và“.Với

8 bít mang thông tin thoại của một từ mã PCM ghi vào ở khe thời gian thứ j của

bộ nhớ tiếng nói (PM ) theo kiểu song song thực hiện đồng thời Tức là 8

mạch“và“ tơng ứng với một đầu vào của nó và thêm một tín hiệu điều khiển là tín hiệu lấy từ bộ giải mã địa chỉ của bộ nhớ điều khiển Tại bộ nhớ điều khiển trong một ô nhớ có r bít nhớ thì có r đầu ra đi vào bộ r mạch “và“ Còn đầu vào thứ hai của các mạch “và“ là tín hiệu xung đồng bộ từ bộ tạo xung nhịp Để khi

bộ điều khiển chuyển mạch nhận đợc lệnh ghi đọc từ trung tâm điều khiển

chuyển mạch thì nội dung địa chỉ ô nhớ thứ j đợc chứa trong ô nhớ thứ i Sau đó

địa chỉ này đợc đa đến mạch “hoặc“(Có r bít nhớ thì có r mạch “hoặc“, mỗi mạch “hoặc“ có n đầu vào) rồi đi đến mạch giải mã tạo thành tín hiệu điều khiển làm cho 8 mạch “và“ trong bộ nhớ PM thông đồng thời (Sơ đồ chi tiết một bộ chuyển mạch thời gian điều khiển đầu vào đợc thiết kế nh hình vẽ 2.6) Quá trình ghi vào này do bộ điều khiển chuyển mạch quyết định Còn quá trình đọc tín hiệu thoại đến đầu ra do bọ đếm xung quyết định Tức là sau khi bộ điều khiển chuyển mạch đã điều khiển quá trình ghi tín hiệu thoại vào ô nhớ thứ j của PM thì bộ tạo dao động xung khi đếm đến xung thứ j sẽ đa ra tín hiệu điều khiển đến mạch

“và“ sau 8 ô nhớ Tín hiệu thoại trong 8 ô nhớ thứ j đợc đa ra mạch “hoặc“ đến khe thời gian thứ j của tuyến PCM ra

Nói tóm lại trong kiểu điều khiển chuyển mạch thời gian đầu vào bộ nhớ điều khiển quyết định việc ghi tín hiệu thoại vào bộ nhớ tiếng nói còn bộ nhớ tiếng nói quyết định việc đọc ra Nghĩa là quá trình ghi các xung mẫu PCM ở các khe thời gian của tuyến dẫn PCM vào là ngẫu nhiên Quá trình đọc ra là tuần tự có chu kỳ theo dòng đếm của bộ tạo xung nhịp

0

PCM ra

jn

n

Bộ

đếm xung

đồng bộ

Bộ

đếm xung

đồng bộ

2.3.3 Chuyển mạch thời gian điều khiển đầu ra

• Sơ đồ điều khiển (hình 2.7)

•Nguyên lý hoạt động : Nguyên tắc hoạt động của chuyển mạch điều khiển đầu ra

t-ơng tự nh điều khiển chuyển mạch đầu vào chỉ có khác lúc này bộ nhớ tiếng nói quyết

định việc ghi tín hiệu thoại một cách tuần tự theo dòng đếm của xung nhịp Còn việc

đọc ra dữ liệu do bộ nhớ điều khiển quyết định hay việc đọc ra là ngẫu nhiên Về cơ

Bộ tạo xung nhịp

Bộ

điều khiển chuyển

Bộ

điều khiển chuyển mạch

n i

cấu tổ chức cũng tơng tự nh bộ chuyển mạch điều khiển đầu vào Cụ thể tín hiệu thoạighi vào ô nhớ thứ i của bộ nhớ tiếng nói, và ô nhớ thứ j của bộ nhớ điều khiển chứa địachỉ khe thứ i của PCM đầu vào nói trên

Chơng 3

Giới thiệu về lý thuyết xếp hàng

3.1 Lời giới thiệu chung

Việc đánh giá chất lợng của mạng truyền thông máy tính nói riêng và của hệ thốngmạng viễn thông nói chung ngời ta dựa vào giá trị hiệu năng của chúng Có nhiều quan niệm về giá trị hiệu năng khi phân tích chúng Nhng nói chung phải đa ra đợc hai vấn

đề :

• Cải thiện hiệu năng của mạng gắn liền với nhiều biện pháp nh việc lắp đặt các giao thức mới hiệu quả để có thể chạy trên các mạng

• Giảm chi phí mạng phải tính đến giá thành lắp đặt các tuyến nối , trang bị các tổng

đài có dung lợng vừa phải tránh d thừa không dùng đến

Đánh giá hiệu năng là dựa trên mô hình hoá của hệ thống mạng trong giai đoạn thiết kế và phát triển hệ thống này Nhng việc mô hình hoá không tránh khỏi những vấn đề sau :

• Vấn đề trừu tợng hoá hệ thống :Tất cả việc phân tích hệ thống mạngkhông đại diện

cụ thể cho một hệ thống thực tế nào

• Vấn đề định nghĩa tải của hệ thống

• Các vấn đề kết quả thông qua các số đo hiệu năng của mô hình và sự tác động phản xạ lại của kết qủa đó đối với hệ thống sẽ ra sao

Vì vậy ngời ta đa ra lý thuyết xếp hàng

3.2 Giới thiệu lý thuyết xếp hàng

Đối với mạng điện thoại khi nhiều ngời cùng gọi đến tổng đài muốn dùng chung một tài nguyên ,mà chỉ có thể sử dụng một tài nguyên cho một việc tại mỗi thời điểm Vì thế tất cả các công việc khác phải xếp hàng đợi Lý thuyết xếp hàng cho phép chúng

ta xác định đợc các số đo hiệu năng của việc xếp hàng Bất kỳ hệ thống xếp hàng nào cũng đợc mô tả bởi các thông số sau :

1.Quá trình đến :

Giả sử các khách hàng đến vào các thời điểm t1 , t2 , tj thì các biến cố

ngẫunhiên Pj = tj - tj-1 đợc gọi là thời điểm giữa các lần đến (thời gian này cũng là biến

cố ngẫu nhiên độc lập ) Các quá trình đến thông dụng nhất là :

M : Quá trình đến không có bộ nhớ với thời gian giữa các lần đến theo số mũ

Er : Quá trình Elang bậc r

Hr : Quá trình siêu số mũ bậc r

D : Quá trình đến mà thời gian phục vụ luôn luôn nh nhau

G : Quá trình chung

2 Quá trình phục vụ

Là thời gian dành cho mỗi công việc cần thiết tại server hay còn gọi là thời gian phục

vụ Các thời gian phục vụ cũng là biến cố ngẫu nhiên độc lập Các quá trình phục vụ thông dụng nhất cũng giống nh thời gian đến

3 Số lợng các bộ server

Là số lợng các bộ server đa ra phục vụ cho xếp hàng

21

4 Dung lợng hệ thống :

Liên quan đến kích cỡ bộ nhớ đệm cực đại

5 Quy mô mật độ : Số lợng công việc cần giải quyết đến xếp hàng chờ phục

vụ(coi nh là vô hạn)

6 Quy tắc phục vụ: Có thể tuân theo các quy luật sau :

• Đến trớc phục vụ trớc (First come first served)

• Đến sau phục vụ trớc (Last come first served )

• Theo vòng tròn phục vụ (Roud Robin)

• Thời gian cần xử lý ngắn nhất đợc phục vụ trớc ( Shortest processing time first)

• Thời gian xử lý ngắn nhất đợc đề cử

Theo ký hiệu của Kendall:A / S / m / B / K / SD đợc sử dụng rộng rãi để mô tả các

hệ thống xếp hàng , trong đó :

- A: là phân bố thời gian giữa các lần đến

- S : Phân bố thời gian phục vụ

- m: Số lợng các server

- B: Kích thớc bộ nhớ đệm

- K: Quy mô mật độ

- SD: Quy tắc phục vụ

Để dễ dàng phân tích ngời ta coi dung lợng hệ thống và quy mô mật độ là vô hạn, còn quy tắc phục vụ theo kiểu First come first served

3.3 Các quá trình đến có thời gian gián đoạn

Quá trình Bernoulli là quá trình không có bộ nhớ, sự ghép kênh và tách kênh sẽ dẫn

đến một quá trình với độ rộng khe gốc bằng 1/N lần cho ghép kênh và độ rộng khe gốc bằng N lần cho tách kênh(điều kiện các P và các độ rộng khe là nh nhau) Số lần đến trung bình mỗi khe là à = ΣiPi = P

Phơng sai của số lần đến trung bình mỗi khe là :

σ2 = Σ(1-à )2 Pi = P(1- P)

3.4 Các loại quá trình ngẫu nhiên

Trong mô hình hoá giải tích một số họ biến ngẫu nhiên đợc sử dụng, các họ biến

số đó là các hàm thời gian Hoạt động của các biến ngẫu nhiên này dựa trên sự đặc tả của các hàm mật độ xác suất của chúng Nên các hàm theo thời gian này gọi là các quátrình ngẫu nhiên, nó có tác dụng rất lớn cho việc biểu thị trạng thái của các hệ thống xếp hàng

Các quá trình ngẫu nhiên đợc sử dụng trong lý thuyết xếp hàng là:

Quá trình trạng thái rời rạc

Là quá trình số lợng các trạng thái có thể là hữu hạn (ví dụ số công việc trong một hàngxếp )

Quá trình trạng thái liên tục

Là quá trình số lợng các trạng thái có thể là vô hạn(ví dụ thời gian đợi vô hạn)

Quá trình Markov

Là một quá trình trạng thái liên tục (trong đó các trạng thái tơng lai chỉ phụ thuộc vào các trạng thái hiện tại) xảy ra khi thời gian của trạng thái phân bố theo quy luật hàm

mũ không nhớ

Chuỗi quá trình Markov

Là một quá trình trạng thái rời rạc (trong đó các trạng thái tơng lai chỉ phụ thuộc vào trạng thái hiện tại)

Quá trình sinh tử

Là một quá trình trạng thái Markov rời rạc trong đó các chuyển tiếp bị giới hạnchỉ ở các trạng thaí lân cận

Quá trình Poisson

Là một quá trình trong đó thời gian giữa các lần đến là biến ngẫu nhiên và độc lập

và đợc phân bố theo quy luật hàm mũ Số lợng các lần dến n trong khoảng thời gian [t , t+∆t] có phân bố theo Poisson

số lợng công việc trong hệ thống có thể mô hình hoá bằng quá trình sinh tử

Lợc đồ chuyển tiếp trạng thái của một quá trình sinh tử đợc trình bày nh sau :

Trong sơ đồ 3.1: λn biểu thị tốc dộ các lần đến xảy ra

àn biểu thị tốc độ các lần đi xáy ra

Giả sử thời gian giữa các lần đến và thời gian phục vụ đợc phân bố theo quy luật hàm mũ với Pn là xác suất trạng thái ổn định của một quá trình sinh tử tại trạng thái n

đợc biểu diễn bằng công thức sau :

Loại này các lần đến xảy ra với tốc độ λ còn các lần đi xảy ra với tốc độ à.Giả thiết là các thời gian giữa hai lần đến và các thời gian phục vụ đợc phân bố theo quy luật hàm mũ ,xác suất Pn của một hàng xếp M/M/1 ở trạng thái n là :

Pn = (λ /à)n *P0

Trong đó : P0 là xác suất rơi vào trạng thái 0

Pn là xác suất rơi vào trạng thái n

ρ = (λ/à) là mật độ lu lợng

Hàng xếp M/M/1 có các tham số đo hiệu năng nh sau :

1 Các tham số :

λ là tốc độ đến tính bằng số công việc trong một đơn vị thời gian

à là tốc độ phục vụ tính bằng công việc trong một đơn vị thời gian

20 xác suất tìm đợc n hoặc nhiều hơn n công việc trong hệ thống là ρn

21 xác suất phục vụ n công việc trong một chu kỳ bận

(1/ n) ( ρn – 1 ) / (1+ρ )2n – 1

22 Số lợng trung bình các công việc đợc phục vụ trong một chu kỳ bận là 1/ (1 - ρ)

23 Phơng sai của số lợng các công việc đợc phục vụ trong một chu kỳ bận

Gọi λ là tốc độ đến tính theo số công việc trên một đơn vị thời gian

E(s) là thời gian phục vụ mỗi công việc trong đó s là hằng số

Thay E[sk] = (E[s]k , k = 2, 3 ) ta có kết quả của M / G/ 1 giống nh kết quả đã đợc liệt kê cho M/ D/ 1

7 Hàm phân bố tích luỹ cho thời gian đáp ứng

Một hệ thống có thể đợc biểu diễn bằng mội mạng các xếp hàng Một công việc

có thể nhận đợc dịch vụ tại nhiều hàng trớc khi nó ra khỏi hệ thống Một mô hình trong

đó các công việc rời khỏi một hàng để sang hàng khác gọi là mạng xếp hàng Có hai cách để phân loại mạng xếp hàng đó là các mạng mở hoặc mạng đóng Trong đó mạng xếp hàng mở là một mạng có các cuộc đến và đi phụ thuộc vào bên ngoài Nh vậy số l-ợng các công việc trong hệ thống biến đổi theo thời gian Sơ đồ biểu diễn nh hình 3.3 :

Khi phân tích một hệ thống mở ngời ta giả thiết là đã biết đợc tốc độ đến còn mục

đích là để đặc trng cho sự phân bố số lợng các công việc trong hệ thống

Bộ đệm Máy chủ

Bộ đệm Máy chủ

Bộ đệm Máy chủ

Vào

Ra

Hình 3.3 : Mạng xếp hàng mở

Với hệ thống đóng thì không có các cuộc đến và cuộc đi bên ngoài Các công việcluân chuyển từ hàng xếp này sang hàng xếp khác Sơ đồ biểu diễn nh sau :

Tổng số các công việc trong hệ thống là không đổi theo thời gian Khi phân tích một hệ thống đóng, giả thiết số lợng các công việc đã cho trớc còn mục đích là tìm tốc

độ để hoàn thành công việc Cũng có thể có các mạng xếp hàng hỗn hợp mà chúng có thể là mạng mở đối với một số tải làm việc và là đóng đối với tải khác

3.3.5 Giải pháp nâng cao hiệu quả mạng xếp hàng

Mục đích cuối cùng của phân tích hiệu năng là tạo ra các kết quả của hiệu năng cho một hệ thống cụ thể nào đó trong những điều khiện đặc trng

Có rất nhiều kỹ thuật đợc khả dụng, trải rộng từ việc giải và đến các kỹ thuật mô phỏng

đầy thông minh Với tất cả những kỹ thuật đó, những phí tổn về thời gian giải và nhữngyêu cầu về bộ nhớ máy tính rất đáng quan tâm Chi phí giải một hệ thống có mức độ phức tạp bình thờng có thể vẫn cực kỳ cao đối với một kỹ thuật cụ thể.Vì vậy vẫn có thể tìm một mô hình đại diện cho một hệ thống theo mong muốn và kèm theo là tìm các giải pháp cho mô hình đó

Có thể tính các số đo hiệu năng của mạng với n khách hàng, đa vào các kết quả

tr-ớc đó tính cho n – 1 khách hàng Một số giải pháp cụ thể là : Thủ thuật nhân chập, Phân tích giá trị trung bình

Trong đó giải pháp Thủ thuật nhân chập hay còn gọi là phép đệ quy thông minh của các hằng số tiêu chuẩn hoá cho mật độ khách hàng gia tăng Ưu điểm của phơng pháp này là rất nhiều các số đo hiệu năng có thể đợc viết ra nh các hàm số của các hằng số tiêu chuẩn hoá Còn phơng pháp phân tích giá trị trung bình, u điểm của nó cũng nh phơng pháp thủ thuật giải nhân chập không phải tính toán các xác suất trạng thái bình quân, không phải tính toán các hằng số tiêu chuẩn hoá Giải pháp này dựa trên nhiều phép đệ quy xuất phát từ những khái niệm căn bản của lý thuyết xếp hàng

27

Bộ đệm Máy chủ

Bộ đệm Máy chủ

Hình 3.4 : Mạng xếp hàng đóng

Bộ đệm Máy

chủ

Tổng đài DMS _100/200 là một loại tổng đài do hãng Northern Telecom sản xuất Nó

có cấu trúc modul cả phần cứng và phần mềm , nhờ đó hệ thống đạt đợc nhiều u điểm sau:

• Hệ thống có độ tin cậy cao

• Giảm giá thành lắp đạt và bảo dỡng

Tổng đài DMS “ 100 dùng cho các tổng đài nội hạt

Tổng đài DMS – 200 dùng cho tổng đài chuyển tiếp Tổng đài DMS – 300 dùng cho tổng đài quốc tếMTX và MSC dùng cho các tổng đài trong mạng di động tổ ong

1.2 Các ứng dụng và dịch vụ của tổng đài DMS – 100

Tổng đài DMS – 100 đợc ứng dụng nh tổng đài nội hạt Dung lợng tổng đài cóthể tăng 1000đờng đến 100000 đờng Nó đợc thiết kế theo modul để dễ dàng mở rộngdung lợng theo yêu cầu phát triển của mạng , sử dụng các modul tập trung đờng dây(LCM) , các bộ điều khiển trung kế số (DTC), các bộ điều khiển trung kế đờng (LTC),các bộ điều khiển nhóm đờng dây (LGC) và các trạm vệ tinh (RLCM), RSU, RSC)

Các trạm vệ tinh này có dung lợng khác nhau để đáp ứng nhu cầu của từng vùng

- 1RSU có khả năng đấu nối tới 240 đờng

- 1 RLCM có khả năng đấu nối tới 640 đờng

- 1 LCM có khả năng đấu nối tới 640 đờng

- 1RSC có khả năng đấu nối tới 5760 đờng kiểu đơn và 9000 đờng kiểu kép

Tổng đài DMS – 100 ngoài các khả năng cung cấp các dịch vụ điện thoại cơ sở còn

có khả năng cung cấp các dịch vụ khác nh sau :

- Các dịch vụ trong mạng ISDN (fax, Telex , )

- Các dịch vụ quản lý cuộc gọi

- Centrex

- Các dịch vụ cho nhân viên điều hành

- Phân phối cuộc gọi tự động (ACD)

- Các dịch vụ trong mạng thông minh

Để có khả năng phục vụ cho các dịch vụ trên DMS – 100 sử dụng các hệ thống báo hiệu số 7 của CCITT7

Nhờ tuân thủ các khuyến nghị theo tiêu chuẩn công nghiệp cho một cấu trúc mạng mở

nh khuyến nghị hệ thống báo hiệu số 7 của CCITT7, khuyến nghị X25 , ISDN, Tổng đàiDMS – 100 có khả năng tơng hợp với các thiết bị của các nhà sản xuất khác trong môi tr-

ơng có nhiều thiết bị của các hãng khác nhau

1.3 Các đặc tính kỹ thuật của Tổng đài DMS – 100

6 Các loại báo hiệu R1, R2, E và M , MFC

CCIT7, N05, N06

Cấu trúc hệ thống tổng đài DMS - 100

2.1 Tổng quan về cấu hình

DMS – 100 Super node là thế hệ thứ hai, nó đa ra các giải pháp cho phép cấu trúc DMS – 100 phối hợp năng lực các dịch vụ của mạng trên phạm vi rộng Nói chung DMS supernode chế tạo dựa trên sự phát triển của thế hệ đầu :

• Tăng tốc độ xử lý và khả năng xử lý cuộc gọi

• Giảm kích cỡ thiết bị

• Tăng độ tin cậy hệ thống

• Tăng khả năng tích hợp phối ghép các ứng dụng trên một node đơn

DMS có cấu trúc phân tán để tăng năng lực xử lý, nó cung cấp cơ sở hạ tầng cho sự phát triển dịch vụ và các đặc tính mới Tổ chức cấu tạo của DMS – 100 đợc chia làm 4 phân

hệ chính, mỗi phân hệ đảm nhiệm một chức năng riêng và phối hợp với nhau qua các kết nối nội Sơ đồ cấu trúc tổng quát tổng đài DMS –100 đợc biểu diễn nh sau:

• Phân hệ điều khiển còn gọi là DMS super node nó bao gồm hai thành phần DMS –core là thành phần điều khiển và DMS – Bus là thành phần trao đổi bản tin Trong đó thành phần xử lý gọi bao gồm điều khiển các hoạt động của mạng chuyển mạch và modul ngoại vi Nó gồm modul tính toán (CM) và modul nạp hệ thống(SLM) Modul tính toán chứa khối xử lý trung tâm, và đợc trang bị kép Hầu hết các thành phần điều khiển rất linh hoạt nhờ kỹ thuật phần mềm hoá cho điều khiển trung tâm CPU

Còn thành phần trao đổi bản tin làm nhiệm vụ định hớng các bản tin bên trong DMS - Bus DMS – Bus bao gồm chuyển mạch bản tin trang bị kép, chuyển mạch bản tin cơ bản dựa trên DMS – Super node CPU Nó sử dụng vài phần mềm nh modul tính toán và điều khiển trung tâm CPU

Phân hệ chuyển mạch (ENET)

Phân hệngoại vi(PM)

Phân hệ

điều khiểnvào ra dữ

liệu(IOC)

Phân hệ

điều khiển (SUPERNODE)

Hình 2 1: Sơ đồ tổng quát mô tả cấu trúc

tổng đài

•Phân hệ mạng chuyển mạch là ma trận chuyển mạch số nó giao tiếp đấu nối với modul

ngoại vi, sử dụng phơng pháp ghép phân chia theo thời gian (TDM) Mạng chuyển mạch

đợc trang bị kép cho độ tin cậy cao, và đợc cấu tạo bởi các bộ vi xử lý điều khiển, modul chuyển mạch số (NM) Mạng chuyển mạch đợc đấu nối tới điều khiển bản tin trung tâm hoặc DMS – Bus

•Phân hệ ngoại vi (PM) cung cấp giao tiếp giữa mạng chuyển mạch và kết cuối thoại nh

đờng dây trung kế

•Phân hệ điều khiển vào ra (IOC) cung cấp giao tiếp thành phần truyền bản tin và thiết bị vào ra nh băng từ ổ đĩa, tuyến dữ liệu, màn hình, máy in Toàn bộ khối màn hình đợc đấu nối tới IOC có thể đợc sử dụng nh là vị trí ngời vận hành quản lý (MAP) MAP cung cấp giao tiếp giữa ngời và máy, nên giúp cho nhân viên điều hành thực hiện công việc quản lý bảo dỡng tổng đài Để hệ thống làm việc với độ tin cậy cao các thành phần điều khiển của tổng đài đều đợc trang bị kép, chúng hoạt động đồng bộ với nhau Thành phần truyền bảntin trang bị kép và hoạt động kiểu phân tải Nhờ có trang bị kép mà bảo vệ đợc lỗi phần cứng cũng nh khả năng thực hiện mở rộng trạm và khi cập nhật phần mềm không bị ngắt phục vụ

•Các tuyến số liệu làm nhiệm vụ nối giữa các phân hệ với nhau và nối trong chính bản

thân mỗi phân hệ Cụ thể làm nhiệm vụ giao tiếp đấu nối giữa các thành phần điều khiển với thành phần truyền bản tin, với mạng chuyển mạch và ngoại vi Ngoài ra tuyến dữ liệu giao tiếp đấu nối giữa thành phần điều khiển và IOC Đấu nối số còn đợc thiết lập giữa cácthiết bị ngoại vi theo sự điều khiển của trung tâm điều khiển Chỉ cần một đờng nối giữa các modul ngoại vi có thể các tín hệu dữ liệu và các tín hiệu PCM đi qua giữa chúng.Việc modul hoá chức năng cũng nh phần cứng trong phân hệ ngoại vi đợc thể hiện qua các cấu trúc phân mức modul ngoại vi của hệ thống Modul ngoại vi (PM) đấu nối cho cả hai hệ thống truyền dẫn thoại, báo hiệu ở dạng số và tơng tự Mỗi modul ngoại vi cũng cung cấp xử lý chuyển đổi tín hiệu dữ liệu dạng số chung cho truyền dẫn tới modul ngoại

vi khác để đấu nối với mạng chuyển mạch Công việc chuyển đổi bao gồm:

• Biến đổi A/D : Là sự chuyển đổi tần số âm thanh tín hiệu thoại tơng tự sang tín hiệu nhị phân

• Biến đổi D/A : Là sự chuyển đổi tín hiệu nhị phân sang tín hiệu tơng

Mặc dù mỗi phần có môi trờng lập trình khác nhau nhng chúng vẫn thông tin với nhau qua các bản tin đợc trao đổi trên các đờng số liệu nối tiếp Để thấy rõ chi tiết cấu trúc tổng đài DMS – 100 xem hình 2 2

2.2 Thông tin giữa phân hệ điều khiển và phân hệ ngoại vi

Các modul ngoại vi và thành phần điều khiển trao đổi thông tin với nhau qua các bảntin đợc gửi trên các đờng DS30, DS512 Bản tin này có thể là các tín hiệu PCM hoặc

31

chúng có thể là các bản tin điều khiển hoặc bản tin thông báo đợc trao đổi giữa thành phần

điều khiển và mạng chuyển mạch và các modul ngoại vi

2.2.1 Hệ thống vào ra

Bất kỳ một khối nào nó cũng có thể tiếp nhận bản tin hoặc phát các bản tin hoặc

đồng thời thực hiện hai chức năng trên thì đều đợc gọi là một “nút” Vì vậy các thành phần điều khiển và thành phần trao đổi bản tin, modul mạng, modul ngoại vi và điều khiểnngoại vi đều gọi là các “nút”

Trong DMS – super node có một mặt giao tiếp hớng tới DMS – Bus đợc gọi là C

- side, mặt của một “nút” hớng ra khỏi DMS – bus đợc gọi là P - side Bản tin đi ra từ C– side tới P – side gọi là bản tin ra, còn các bản tin đi vào từ P – side tới C – side gọi

là bản tin vào

Khi thiết kế lắp đặt cho một hệ thống thì phân cho modul mạng, bộ điều khiển vào

ra, và modul ngoại vi một số “nút”duy nhất tuỳ vào dung lợng yêu cầu Bởi vậy mọi kết cuối (đờng dây và trung kế) trong hệ thống đợc nhận dạng bởi một mã nhận dạng kết cuối duy nhất bao gồm số “nút” và số kết cuối trong “nút” Sự nhận dạng này có thể thông qua

bị lỗi đợc phát hiện nhờ định thời “Time out”của bản tin, check sum hoặc CRC Khi có lỗi

ở phần bản tin ra ,”nút” nguồn sẽ gửi lặp lại bản tin một cách trình tự Còn khi có lỗi ở bản tin vào “nút” nguồn sẽ địng tuyến lại các bản tin qua dờng C – side thay thế Dự phòng phần cứng cung cấp ít nhất một đờng thay thế đi và đến một “nút”

Khi thực hiện thủ tục “Handshaking ”một bản tin đợc truyền qua một đờng với một bản tin điều khiển đờng đi trớc và một bản mang nội dung thông tin cần truyền đi sau nó Bản tin điều khiển đờng đi trớc để đa ra yêu cầu bản tin mang thông tin trớc đó đã nhận đ-

ợc hay cha Xét theo phần mềm, trao đổi bản tin xảy ra giữa các chơng trình đang thực hiện ở các PM và các chơng trình đang thực hiện ở thành phần điều khiển

2.2.2 Tuyến thoại và bản tin

Tuyến thoại thông thờng dùng để giao tiếp đấu nối giữa modul ngoại vi và mạng chuyển mạch Mỗi tuyến cung cấp đờng truyền dẫn cho 512 kênh hoặc 30 kênh số liệu ghép phân chia theo thời gian Các tuyến thoại có 480 kênh hoặc 30 kênh dùng để truyền các bản tin điều khiển Dạng truyền dẫn của các tuyến thoại là DS30 và DS512 Tuyến bảntin dùng để giao tiếp đấu nối giữa vùng quản lý bảo dỡng và vùng mạngvới vùng Super node Mỗi tuyến cung cấp đờng truyền dẫn cho 512 kênh hoặc 30 kênh cho truyền dẫn số liệu bản tin Tốc độ bit tuyến thoại hoặc bản tin là 2, 56Mb/s

Tuyến bản tin và tuyến thoại thông thờng đợc truyền nối tiếp

2.2.3 Giao tiếp DS30 (Hình 2.3)

DS30 dùng để giao tiếp chung giữa các thành phần của hệ thống DMS – 100 Thựcchất nó là các tuyến số liệu nối tiếp theo kiểu dòng bit Tuyến này có 32 kênh, mỗi kênh

có 10 bit (8 bit dữ liệu và hai bit nghiệp vụ) trong khung 125 às Các kênh đợc đánh số từ

0 đến 31, kênh 0 đợc đếm đầu tiên 32 kênh đợc phân chia nh sau :

40 bit cho một CSM Trong đó một CSM đợc phân chia thành hai phần : Phần thứ nhất 24 bit cho định khung (23 bit “1” và 1 bit “0” ), phần thứ hai 16 bit dữ liệu lại

đợc chia làm hai byte sau:

- Byte thứ nhất là byte kênh số liệu , nó đợc dùng để mang bản tin trao đổi PM

- Byte thứ hai là byte kênh tổng hợp , nó đợc dùng để đồng bộ PM và giám sát mạng chuyển mạch

Do sử dụng PCM 8 bit để truyền tín hiệu thoại với tốc độ lấy mẫu là 8000 mẫu /s nêntốc độ bit là :

Khuôn dạng DS512 là khuôn dạng chuẩn cho một tuyến cáp quang nội bộ trong DMS - Super node Một tuyến DS512 tơng đơng cho 16 tuyến DS30 đợc ghép trên một sợi quang đơn DS512 chiếm độ rộng băng tần và tỷ trọng lớn hơn DS30 và có khả năng tạo gói Dạng DS512dùng để tạo tuyến nối giữa DMS – core và DMS - bus với tốc độ 32 Mb/s Độ dài cho phép của tuyến DS512 là 250 m, nó sử dụng công nghệ quang dùng Leds và sợi quang đa mode Khuôn dạng DS512 có 512 kênh, mỗi kênh 12 bit trong khung 125às, các kênh đợc đánh số từ 0 đến 511 kênh 0 đợc đếm đầu tiên và là kênh dùngcho đồng bộ khung

Cách tổ chức xắp xếp 511kênh, ( mỗi kênh có 12 bit ) còn lại nh sau:

- Hai bit (bit thứ 11 và bit thứ 10) dùng để đồng bộ kênh

- 8 bit ( từ bit thứ 2 đến bit thứ 9) là các bit mang thông tin thoại hoặc dữ liệu

- Hai bit (bit thứ 1 và bit thứ 0) dùng để tạo ra khoảng bảo vệ tránh chồng lấn giữa các kênh

Đầu thu nhận đợc sẽ tách 12 bit này để đồng chỉnh khung Với mỗi một tín hiệu thoại đều đợc mã hoá thành từ mã 10 bit hoặc 8 bit rồi chuyển đổi sang từ mã truyền dẫn

12 bit khi lên kênh truyền Mã truyền dẫn gồm tổ hợp của 15 từ mã , mỗi từ mã 12 bit dùng cho nhiều mục đích khác nhau với tốc độ truyền dẫn là:

12bit * 512 kênh * 8000 mẫu/s = 49, 1521 Mb/s

Nhng thực tế một kênh dữ liệu có 8 bit và một kênh dùng cho đồng bộ (kênh 0) nêntốc độ bản tin trên đờng DS512 là:

8 bit * 512kênh * 8000 mẫu/s = 32, 704 Mb / s

*Phần mào đầu bản tin (Hình 2.5)

Chuyển mạch bản tin dùng dùng phần mào đầu DS512 để xác định địa chỉ cần

đến(địa chỉ đích) của bản tin Nó gồm hai trờng : Trờng địa chỉ vật lý và trờng địa chỉ logic Trong đó địa chỉ vật lý xác định cổng chuyển mạch bản tin đích,còn địa chỉ logic đ-

ợc biểu diễn dới dạng mã để nhận dạng “nút” đích Nếu địa chỉ vật lý đợc hình thành là các giá trị mặc định “1” thì hiểu thành phần chuyển mạch bản tin có bộ biên dịch địa chỉ

sẽ chuyển đổi địa chỉ logic sang địa chỉ vật lý Do DS 512 là tuyến cáp quang nối giữa thành phần điều khiển DMS - core và DMS - bus nên chuyển mạch bản tin sử dụng phầnmào đầu này để thực hiện chuyển mạch các bản tin

Kênh

1 khung

Kênh 0

Chơng 3 Phân hệ chuyển mạch

3.1 Giới thiệu chung về Mạng chuyển mạch

Là một mạng chuyển mạch số có các tín hiệu PCM đợc ghép dựa trên phơng thức phân chia theo thời gian (nh đã nói ở phần lý thuyết) Từ sơ đồ hình 3.1 mạng chuyển mạch đợc

đấu nối với thành phần điều khiển DMS - core là bộ điều khiển bản tin trung tâm hoặc với DMS - bus bằng các tuyến DS30 Và nó có nhiệm vụ thực hiện các công việc sau:

• Thiết lập một kênh DS30 giữa các cổng vào và cổng ra dới sự điều khiển củathành phần điều khiển DMS – core

∆ = 1 : DS30

∆ = 1 : DS512

Từ 0 1

Hình 2.5 : Sơ đồ biểu diễn phần mào đầu bản tin