TỔNG QUAN VỀ TỔNG ĐÀI ĐIỆN TỬ
Sơ lợc về lịch sử phát triển
- Năm 1876 ông Bell người Mỹ sáng chế ra máy điện thoại
Máy điện thoại là thiết bị dùng để trao đổi thông tin, kết nối hai máy điện thoại thông qua phương tiện truyền dẫn là đôi dây kim loại, thường là dây sắt hoặc dây đồng, được gọi là dây điện thoại hoặc đường dây thuê bao.
Vào năm 1978, tổng đài nhân công được sử dụng nhưng gặp phải hạn chế về dung lượng và tốc độ kết nối chậm Để khắc phục những nhược điểm này, các nhà chế tạo đã phát triển tổng đài tự động cơ điện và từng bước hoàn thiện chúng Tổng đài tự động đầu tiên, ra mắt vào năm 1890, mặc dù được cải tiến từ tổng đài nhân công, vẫn tồn tại nhiều nhược điểm như có nhiều bộ phận cơ khí, dẫn đến khả năng và tính linh hoạt hạn chế cùng với kích thước cồng kềnh.
Năm 1926, Thụy Điển đã ra mắt tổng đài ngang dọc đầu tiên, đánh dấu bước tiến quan trọng trong công nghệ chuyển mạch Các tổng đài này được phát triển dựa trên nghiên cứu kỹ thuật chuyển mạch, khắc phục nhược điểm của tổng đài từng nấc, chủ yếu thông qua việc sử dụng bộ nối dây ngang dọc Các khối chức năng điều khiển như bộ ghi - phát và phiên dịch trước đây sử dụng rơ le điện, nay đã được thay thế bằng máy tính đơn giản dạng khối Sự cải tiến này không chỉ giúp thu nhỏ kích thước và giảm trọng lượng thiết bị, mà còn nâng cao tốc độ, độ tin cậy, tính linh hoạt, đồng thời giảm tiếng ồn và dễ dàng hơn trong việc điều hành và bảo trì.
Sự phát triển nhanh chóng của ngành công nghiệp điện tử, đặc biệt là trong lĩnh vực chế tạo và các loại mạch tổ hợp với mật độ trung bình và lớn, đã tạo ra cơ hội thuận lợi cho sự tiến bộ của kỹ thuật máy tính và tổng đài điện tử.
Năm 1965, tổng đài điện tử đầu tiên theo nguyên lý chuyển mạch không gian tương tự đã được đưa vào sử dụng tại Mỹ, yêu cầu mỗi cuộc gọi phải có một tuyến vật lý riêng Do đó, việc chế tạo một tổng đài có khả năng tiếp nhận không hoàn toàn trở nên không khả thi Vì lý do này, nghiên cứu và phát triển chuyển mạch phân kênh theo thời gian (hay còn gọi là chuyển mạch thời gian) đã được tiến hành.
Hệ thống 5 mạch dây cho nhiều cuộc gọi dựa trên phương thức phân chia thời gian cho phép thiết lập tổng đài tiếp thông hoàn toàn mà không bị tổn thất Năm 1970, tổng đài điện thoại số đầu tiên đã được sản xuất, lắp đặt và đưa vào sử dụng.
- Tổng đài điện thoại điện tử đầu tiên khai thác năm 1965 là tổng đài tương tự làm việc theo nguyên lý SPC và là tổng đài nội hoạt.
Từ khi phát minh ra transistor, các kỹ sư trong lĩnh vực chuyển mạch đã tiến hành các thí nghiệm để tích hợp điện tử tin học vào hệ thống chuyển mạch Họ đã ứng dụng thành tựu của vi xử lý vào máy tính để điều khiển tổng đài theo nguyên lý hiện đại SPC (Stored Program Control) Điều khiển chương trình SPC cho phép tổng đài hoạt động dựa trên các chương trình đã được lập trình sẵn và lưu trữ trong bộ nhớ lớn, với sự điều khiển của bộ vi xử lý Hiện nay, tổng đài SPC được sử dụng phổ biến.
1.1.2 Sự ra đời của tổng đài điện tử :
Trong ngành công nghiệp viễn thông, các thay đổi mang lại cả ưu điểm và nhược điểm, nhưng nhìn chung đã cải thiện dịch vụ điện thoại và giảm giá thiết bị Tổng đài điện tử đầu tiên được đưa vào hoạt động vào năm 1965 là tổng đài tương tự, hoạt động dựa trên nguyên lý SPC, và là tổng đài nội hạt sử dụng chuyển mạch cơ điện Tổng đài này có dung lượng lên đến 10.000 thuê bao và khả năng thiết lập 30 cuộc gọi kết nối mỗi giây.
Vào tháng 1 năm 1976, tổng đài chuyển tiếp theo phương thức chuyển mạch thương mại đầu tiên trên thế giới đã được lắp đặt và đưa vào khai thác Tổng đài này có dung lượng 107.0 kênh, khả năng chuyển tải lên tới 47.0 erlangs và có thể xử lý 1 cuộc gọi mỗi giây.
Tổng đài E10 là tổng đài nội hạt đầu tiên áp dụng phương thức chuyển mạch số, đánh dấu bước tiến quan trọng trong công nghệ viễn thông Bên cạnh đó, nhiều tổng đài của các hãng khác cũng đã xuất hiện trên thị trường, tạo ra sự đa dạng và cạnh tranh trong lĩnh vực này.
- Giai đoạn từ năm 1974 đến 1976 là giai đoạn phất triển nhanh nhất và có hiệu quả của kĩ thuật số.
Quá trình trình phát triển
Quá trình phát triển công nghệ chế tạo tổng đài điện tử gắn liền với sự tiến bộ của vi mạch (IC) Ngoài các thành phần vi mạch được ứng dụng trong bộ nhớ và bộ điều khiển, công nghệ này còn có nhiều ứng dụng khác.
6 của tổng đài thoại số thì công nghệ tổng đài lệ thuộc rất lớn vào trình độ phát triển công nghệ mạch tổng hợp
Từ khi transistor được phát minh, các kỹ sư trong lĩnh vực chuyển mạch đã tiến hành các thí nghiệm để tích hợp điện tử tin học vào hệ thống chuyển mạch Họ nhanh chóng ứng dụng các thành tựu kỹ thuật và máy tính để phát triển nguyên tắc điều khiển của tổng đài dựa trên nguyên lý SPC (stored program control).
Hiện nay, công nghệ chế tạo đài điện thoại chủ yếu tập trung vào phương thức chuyển mạch số, nhằm phát triển các hệ thống chuyển mạch phục vụ cho mạng và dịch vụ ISDN (mạng dịch vụ số tích hợp) Đồng thời, các nghiên cứu và thử nghiệm trong hệ thống chuyển mạch số đa dịch vụ băng rộng cũng đang được đẩy mạnh, nhằm đáp ứng nhu cầu của mạng viễn thông số hiện đại, đặc biệt là mạng thông tin đa dịch vụ băng rộng B_IDSN.
Vị trí và chức năng của tổng đài trong hệ thống viễn thông
- Với bất kỳ loại tổng đài nào cũng đều phải có chức năng cơ bản sau: + Phát hiện và đấu nối cuộc gọi
+ Giải phóng ức năng của tổng đài trong mạng viễn thông
- Năm1876 ông Bell đã sáng chế ra máy điện thoại dùng để trao đổi thông tin tiếng nói bằng tín hiệu điện thoại
- Để tổ chức thông tin cho nhiều máy điện thoại thì ngời ta phải tổ chức một mạng thông tin và có các dạng mạng sau:
Hình 1: Sơ đồ mạng hình lới
Mạng điện thoại nối điểm-điểm là hệ thống các máy điện thoại được nối trực tiếp với nhau bằng đôi dây điện thoại, cho phép trao đổi thông tin trực tiếp giữa các máy Tuy nhiên, kiểu mạng này yêu cầu số lượng đôi dây dẫn lớn, với mỗi máy cần nối với n-1 máy còn lại, dẫn đến tổng số đôi dây dẫn là n(n-1) Điều này khiến số lượng dây dẫn tăng nhanh chóng khi số máy tăng, đồng thời hiệu suất sử dụng đôi dây dẫn cũng rất thấp.
-Khi số máy tăng thì việc tổ chức nối mạng rất phức tạp Vì vậy mạng sử dụng ít máy.
Hình 2 Sơ đồ mạng hình sao
- Các máy điện thoại đợc nối với nhau đến một trung tâm gọi là tổng đài
- Tổng đài phải có trách nhiệm tạo tuyến đầu nối tạm thời bên trong nội bộ của tổng đài để truyền tín hiệu thoại giữa các máy điện thoại
Mô hình này sử dụng số dây đôi ít, giúp tổ chức mạng trở nên đơn giản khi số lượng máy tăng Tuy nhiên, một hạn chế là các máy không thể liên lạc trực tiếp mà phải thông qua tổng đài, dẫn đến sự ra đời của tổng đài.
Năm 1878, tổng đài viễn thông ra đời, đánh dấu sự khởi đầu cho nhiều cải tiến và phát triển trong ngành này Hiện nay, tổng đài tự động điện tử số với công nghệ điều trình theo chương trình ghi sẵn (SPC) đang được sử dụng rộng rãi.
- Tổng đài đợc sử dụng để trao đổi thông tin giữa các máy điện thoại trong một khu vực: Nó là một nút sử lý trong mạng viễn thông
Phân loại tổng đài
Tổng đài đầu tiên ra đời vào năm 1878, đánh dấu bước khởi đầu cho sự phát triển không ngừng của công nghệ này Qua nhiều giai đoạn cải tiến, tổng đài đã được phân loại nhằm nâng cao tính tiện lợi trong việc xử lý và sử dụng.
1.4.1 Căn cứ theo nguyên lý làm việc
- Mọi hoạt động của tổng đài do ngời hoạt động thực hiện là tổng đài đầu tiên ra đời 1878 hiện nay ngời ta không sử dụng
- Dung lợng của tổng đài nhỏ
- Thời gian thiết lập cuộc gọi chậm.
- Mọi hoạt động của tổng đài do máy thực hiện Tổng đài tự động ra đời năm 1889 hiện nay sử dụng chủ yếu là tổng đài tự động.
- Dung lợng lớn có thể phục vụ hàng trăm nghìn máy điện thoại.
- Tốc độ đấu máy nhanh nên rút ngắn đợc thời gian thiết lập cuộc gọi
1.4.2 Căn cứ theo cấu tạo
1.4.2.1 Tổng đài cơ điện : Là tổng đài đấu nối bằng tiép xúc cơ khí VD phíc cắm rắc cắm của tổng đài nhân công hoặc hệ thống tiếp điểm Rơle trong tổng đài tự động
- Tổn hao suy giảm tín hiệu tiếp xúc không hoàn toàn, nh bị ôxy hoá, mòn cong.
- Kích thớc của tổng đài lớn bởi kích thớc Rơle lớn, trong tổng đài có nhiều rơle.
- Gây tiếng ồn trong khi làm việc.
- Tổng đài xơ điện hiện nay không sử dụng từ năm1990.
- Là tổng đài thực hiện đấu nối bằng tiếp xúc điện tử nh dùng điôt transistor hoặc các cổng lôgíc.
Công tắc một chiều được sử dụng để điều khiển hai cực của điốt Khi điện áp đặt thuận vào điốt, điốt sẽ thông, tạo kết nối giữa A và B Ngược lại, khi điện áp đặt ngược, điốt không thông, dẫn đến việc A không được nối với B.
- Hai đầu vào, một đàu nối vào A, còn đầu còn lại nối với Uđk, đầu ra nối nối mạch điện B.
- Nếu Uđk có mức một
- Nếu Uđk có mức 0 suy ra A.0 = 0 suy ra A# B suy ra tiếp điểm hở mạch
Tín hiệu được duy trì mà không bị suy giảm nhờ vào đầu nối sử dụng tiếp xúc điện tử Điều này đảm bảo tiếp xúc hoàn toàn với kích thước nhỏ gọn của tổng đài, cùng với các linh kiện điện tử nhỏ như diot hàm logic.
- Không gây tiếng ồn trong khi làm việc, hiện nay chúng ta sử dụng chủ yếu là tổng đài điện tử.
1.4.3 Căn cứ theo dạng tín hiệu qua hệ thống chuyển mạch của tổng đài:
Tổng đài tín hiệu là hệ thống truyền tín hiệu qua mạng chuyển mạch, hoạt động liên tục và thuộc dạng tín hiệu tương tự Điều này dẫn đến việc chiếm dụng tuyến đấu nối liên tục trong suốt cuộc gọi, ảnh hưởng đến hiệu suất sử dụng trong hệ thống thông tin tương tự Hiện nay, tổng đài tương tự chủ yếu được sử dụng trong các cơ quan có dung lượng nhỏ, trong khi mạng quốc gia đã không còn áp dụng tổng đài tương tự.
Tổng đài qua tín hiệu chuyển mạch sử dụng tín hiệu số (PCM) với chu kỳ 125Ms, cho phép sử dụng tuyến đấu nối trong chuyển mạch không liên tục Một tuyến đấu nối có khả năng phục vụ nhiều cuộc gọi theo thứ tự thời gian, nâng cao hiệu suất sử dụng chuyển mạch Hiện nay, tổng đài số đã trở thành hệ thống thông tin phổ biến trong mạng viễn thông.
1.4.4 Căn cứ theo phơng pháp điều khiển tổng đài
1.4.4.1 Phơng pháp điều khiển riêng
Tổng đài được điều khiển theo từng bước, còn được gọi là tổng đài nhảy nấc Hệ thống này được áp dụng trong tổng đài tự động cơ điện trong giai đoạn đầu.
- Thời gian thiết lập chậm vì vậy nó phải thực hiện theo từng bớc.
1.4.4.2 Phơng pháp điều khiển chung
Tổng đài được điều khiển theo từng bước hoạt động, còn được gọi là tổng đài áp dụng trong hệ thống tổng đài cơ điện thế hệ 2, ra đời vào năm 1920.
*Ưu điểm: Tốc độ đấu nối nhanh , nên rút ngắn đợc thời gian cuộc gọi.
C Phơng pháp điều khiển theo chơng trình có sẵn
Tổng đài nh hoạt động theo các bước tạo tuyến đấu nối đã được lập trình sẵn và lưu trữ trong bộ nhớ lớn Các dữ liệu quan trọng của thuê bao như số thuê bao, đường dây thuê bao và thuộc tính của thuê bao cũng được ghi lại Trong quá trình hoạt động, tổng đài sử dụng bộ vi xử lý để thực hiện các chương trình được truy xuất từ bộ nhớ.
- Tổng đài (SPC) sử dụng trong tổng đài điện tử
- SPC sử dụng trong tổng đài tơng tự và số
1.4.5 Căn cứ theo vị trí sử dụng của tổng đài
- Là tổng đài phục vụ trực tiếp thông tin điên thoại trong mọt khu vực nối đến tổng đài là mạng điện thoại
Hình 3 Sơ đồ tổng đài nội hạt
Tổng đài chuyển tiếp là hệ thống cung cấp thông tin cho các tổng đài khác nhau, có nhiệm vụ chuyển tiếp các cuộc gọi giữa chúng Các tổng đài này được kết nối với nhau qua các đường truyền gọi là đường chuyền trung kế, giúp tối ưu hóa việc kết nối và quản lý cuộc gọi nội hạt.
- Tổng đài chuyển tiếp khu vực: dùng để chuyển tiếp các tổng đài nội hạt trong một khu vực , thanh nhi nao đó
Tổng đài chuyển tiếp quốc gia là hệ thống dùng để chuyển tiếp các cuộc gọi trong một quốc gia, và theo từng tỉnh thành phố, nó còn được gọi là tổng đài liên tỉnh hoặc tổng đài cổng.
- Tổng đài chuyển tiếp quốc tế : dùng để chuyển tiếp các cuộc gọi điện n- ớc ngoài , sang nớc khác
1.4.5.3 Tổng đài cơ quan: Là các tổng đài nhỏ phục vụ cho một cơ quan tổng đài cơ quan hoạt động độc lập trong một khu vực tơng đơng với một thuê bao của tổng đài nội hạt.
1.4.5.4 Tổng đài vệ tinh: Hoặc đơn vị tập chung thuê bao xa.
- Nó làm việc nh là một tổng nhỏ nằm trong một phục vụ tổng đài nội hạt.
Khái niệm , nhiệm vụ và chức năng của tổng đài
Tổng đài là thiết bị trung tâm trong mạng điện thoại, đóng vai trò là điểm kết nối chính cho nhiều thuê bao và là một nút xử lý quan trọng trong hệ thống viễn thông.
Vào năm 1879, tổng đài ra đời và nhanh chóng trở nên phổ biến trong lĩnh vực viễn thông Qua nhiều bước cải tiến và phát triển, hiện nay người ta sử dụng tổng đài tự động điện tử số và điện tử điều khiển theo chương trình ghi sẵn SPC Tổng đài đóng vai trò quan trọng trong việc tổ chức trao đổi thông tin điện thoại giữa các máy điện thoại trong khu vực, hoạt động như một nút xử lý chuyển mạch trong hệ thống viễn thông.
1.5.2 Nhiệm vụ của tổng đài :
- Tạo tuyến đấu nối tạm thời trong nội bộ của tổng đài để truyền tín hiệu thoại giữa các máy điện thoại
- Duy trì tuyến đấu nối trong thời gian hai máy điện làm việc
- Đếm nhịp xung tính cớc và in hoá đơn thanh hoá
- Giải phóng tuyến đấu nối và ngừng đếm sung tích cớc khi hai máy thôi đàm thoại
- Chuyển giao các dịch vụ tới ngời sử dụng
Hình 4 Sơ đồ tổng đài chuyển tiÕ p
- Giám sát trạng thái của đòng dây thuê bao phát hiện các yêu cầu của thuê bao và tiếp nhận các con số cụ thể
1.5.3 Chức năng của tổng đài :
Bớc 1: Tiếp nhận yêu cầu cuộc gọi từ máy gọi
Bớc 2: Gửi tin hiệu mời quay số cheo may gọi
Bớc 3: Tiếp nhận tín hiệu sung quay số
Bớc 4: Gửi tín hiệu xin chiếm đờng tới tổng đài bị gọi
Bớc5: Tổng đài bị gọi sẽ gửi tín hiệu cho tổng đài chủ gọi để công nhận việc chiếm đờng
Bớc 6: Tổng đài chủ gọi tín hiệu địa chỉ sang tổng đài cần gọi
Bớc 7: Tổng đài bị gọi thực hiện kết nối với máy bị gọi theo tín hiệu địa chỉ và tiếp nhận đồng thời gủi tín hiệu chuông báo có cuowcj gọi tới máy bị gọi , cùng thời điểm đó gửi tín hiệu chuông chờ về cho máy gọi
Bớc 8: Nếu có ngời nhắc máy thì tổng đài ngắt tín hiệu chuông để 2 máy thông thoại và gửi tín hiệu đến hệ thống tính toán cớc phí để bắt đầu đếm sung tÝnh cíc
Nếu quá thời gian phát tín hiệu chuông báo có cuộc gọi mà không có người nhấc máy, tổng đài sẽ ngừng phát chuông và chuyển sang tín hiệu không có người nhấc máy (tín hiệu tút dài) Trong trường hợp máy bị gọi đang bận, tổng đài sẽ phát tín hiệu bận về cho tổng đài gọi, để thông báo tình trạng bận cho máy gọi.
Bớc 9: Sau khi 2 máy thông thoại xong 1 trong 2 bên đặt tổ hợp thì tổnh đài sẽ giải phóng hớng đi hoặc hớng đến , đồng thời gửi tín hiệu đến hệ thống tính cớc để ngừng đếm xung tính cớc, cuộc gọi kết thúc.
- Báo hiệu là tín hiệu điều khiển cho việc thiết lập, giám sát và giải phóng cuộc gọi
- Kế toán báo hiệu: Trong mạng viễn thông tồn tại 2 loại tín hiệu báo hiệu
Tổng đài chủ gọi Tổng đài bị gọi
4 Tín hiệu xin chiếm đường
5 Th công nhận việc chiếm đường
11 giải phóng hướng đi đặt máy 12
Máy chủ gọi Máy bị gọi
+ Tín hiệu thoại : Là tín hiệu mà ngời sử dụng trao đổi thông tin với nhau gọi là tín hiệu chính.
+ Tín hiệu báo hiệu : gọi là tín hiệu điều khiển phục vụ cho việc trao đổi thông tin.
Kế hoạch báo hiệu được thiết lập nhằm xây dựng các tín hiệu báo hiệu một cách logic và đồng bộ với tín hiệu thoại, từ đó giúp thiết lập, giám sát và giải phóng cuộc gọi hiệu quả.
- Yêu cầu của báo hiệu:
+ Phải linh hoạt nhằm đáp ứng với sự phát triển và thay đổi của mạng viễn thông.
+ Các tín hiệu báo hiệu phải logíc với tín hiệu thoại.
+ Lợng thông tin phải đầy đủ chính xác, không nhiễu, không bị tap âm.
+ Báo hiệu phải tuân thủ theo các tiêu chuẩn Quốc tế về các hệ thống báo hiệu các mạng viễn thông công cộng.
+ Phải tạo điều kiện thuận lợi cho các kế hoạch khác.
+ Mạch báo hiệu thuê bao: bao gồm các tín hiệu báo hiệu giữa các thuê bao với nhau ( thuê bao với thuê bao, thuê bao với tổng đài )
+ Báo hiệu liên đài : bao gồm các tín hiệu giữa các tổng đài với nhau:
* Sơ đồ khối mạch báo hiệu
Thực tập tốt nghiệp Nghiên cứu về tổng ® ài SPC
Các tiêu chuẩn của tổng đài
Tiêu chuẩn truyền dẫn của tổng đài được xác định bởi khả năng truyền tải các tín hiệu hữu ích, được đánh giá qua độ rộng băng thông, tính trung thực và mức độ tạp âm.
- Tiêu chẩn đấu nối : Tốc độ cao
- Độ tin cậy cao : đảm bảo đấu nối chắc chắn trong suốt thời gian đàm thoại ,đồng thời phát hiện và sữa lỗi chỉ của thuê bao gọi
TỔNG ĐÀI SPC
Giới thiệu chung
- Tổng đài SPC là tổng đài được điều khiển bằng chương trình ghi sẵn (SPC : Stored program control)
Một số u điểm tổng đài SPC
Tổng đài có tính linh hoạt cao, dễ dàng trong việc sử dụng, sửa chữa và thay thế Khi cần thay đổi số thuê bao hoặc dịch vụ, người dùng không cần can thiệp vào cấu trúc phần cứng, mà chỉ cần điều chỉnh các chương trình và số liệu trong bộ nhớ thông qua hệ thống máy tính quản lý điều khiển.
Tổng đài SPC có khả năng lưu trữ dữ liệu trong quá trình hoạt động, hỗ trợ quản lý và khai thác hiệu quả Điều này giúp đưa ra các giải pháp nâng cao hiệu suất làm việc của tổng đài.
Thiết bị chuyển mạch Đường trung kế
Thiết bị báo hiệu kênh chung CCS Thiết bị báo hiệu kênh liên kết CAS
Thiết bị phân phối báo hiệu
T hiết bị điều chuyển mạch
Tổng đài SPC có khả năng tự chẩn đoán sự cố và hư hỏng thông qua các chương trình tự động đo và kiểm tra, không làm gián đoạn hoạt động của tổng đài Điều
Tổng đài SPC hoạt động giống như một máy tính điện tử, nhờ vào việc sử dụng máy tính để quản lý và điều hành các hoạt động của tổng đài Điều này cho phép kết hợp những tiến bộ trong công nghệ thông tin với lĩnh vực viễn thông.
- Tổng đài SPC cho phép gia tăng được các dịch vụ phi thoại gọi là dịch vụ gia tăng
Nguyên lý cấu tạo tổng đài SPC
Thực tập tốt nghiệp Nghiên cứu về tổng ® ài SPC
Hình 6 : S ơ đồ khèi t ổ ng đà i SPC
2.3.2 Nhi ệ m v ụ c ủ a các kh ố i ch ứ c n ă ng
Sử dụng để kết nối các thuê bao tương tự, thuê bao số, các tổng đài tương tự và tổng đài số với hệ thống điều khiển và chuyển mạch của tổng đài.
1: Là khối giao tiếp thuê bao tương tự dùng để đấu nối các thuê bao tương tự với tổng đài Để hiểu đợc chức năng mạch giao tiếp thuê bao đờng dây, ta phải nghiên cứu vị trí của nó trong mối quan hệ với thiết bị tập trung đờng dây thuê bao, thiết bị chuyển mạch, các thiết bị điều khiển liên quan và các thiết bị báo hiệu ngoại vi.
Thiết bị giao tiếp thuê bao bao gồm các mạch điện kết cuối cho nhiều loại thuê bao như thuê bao thường, thuê bao bỏ tiền và thuê bao PABX (Private Automatic Branch Exchange) Đối với thuê bao thường, thiết bị có khả năng kết nối với 512 hoặc 256 thuê bao, trong khi thuê bao PABX có thể kết nối tối đa với 128 hoặc 256 thuê bao.
Thiết bị giao tiếp thuê bao đường dây không chỉ kết nối với thiết bị đo thử bên ngoài mà còn tương tác với thiết bị đo thử bên trong, thiết bị cảnh báo và thiết bị nguồn.
Mỗi thuê bao sở hữu một mạch riêng để kết nối với đường dây và thiết bị tổng đài Mạch giao tiếp của đường dây thuê bao thực hiện 7 chức năng quan trọng, được viết tắt là BORSCHT.
Hình 7: Sơ đồ khối BORSCHT
C: Mã hoá và giải mã ( Code / Decode): Chức năng này để mã hoá tín hiệu tơng tự thành tín hiệu số và ngợc lại.
H: Chuyển đổi 2 dây / 4 dây (Hybrid): Chức năng chính của hybrid là chức năng chuyển đổi 2 dây từ phía đờng dây thuê bao thành 4 dây ở phía tổng đài.
T: Đo thử (Test): là thiết bị kiểm tra tự động để phát hiện các lỗi nh là: đ- ờng dây thuê bao bị hỏng do ngập nớc, chập mạch với đờng điện hay bị đứt bằng cách theo dõi đờng dây thuê bao thờng xuyên có chu kỳ Thiết bị này đợc nối vào đờng dây bằng phơng pháp tơng tự để kiểm tra và đo thử.
R: Cấp chuông (Ringing): Chức năng này có nhiệm vụ cấp dòng chuông 25Hz, điện áp 75-90 V cho thuê bao bị gọi Đối với máy điện thoại quay số dòng chuông này đợc cung cấp trực tiếp cho chuông điện cơ để tạo ra âm chuông Còn đối với máy ấn phím dòng tín hiệu chuông này đợc đa qua mạch nắn dòng chuông thành dòng một chiều cấp cho IC tạo âm chuông Tại kết cuối thuê bao có trang bị mạch điện xác định khi thuê bao nhấc máy trả lời phải cắt ngang dòng chuông gửi tới để tránh gây h hỏng các thiết bị điện tử của thuê bao.
S: Giám sát (Supervisor): Giám sát thay đổi mạch vòng thuê bao, xử lý thuê bao nhận dạng bắt đầu hoặc kết thúc cuộc gọi và phát tín hiệu nhấc máy, đặt máy từ thuê bao hoặc các tín hiệu phát xung quay số.
Bảo vệ chống quá áp là cần thiết cho tổng đài và các thiết bị, nhằm ngăn chặn hư hại do nguồn điện áp cao từ sấm sét, điện công nghiệp hoặc chập đường dây thuê bao Ngưỡng điện áp bảo vệ được thiết lập ở mức 75V.
B: Cấp nguồn (Battery): Dùng bộ chỉnh lu tạo các mức điện áp theo yêu cầu phù hợp với thuê bao từ điện áp xoay chiều Ví dụ cung cấp điện gọi cho từng máy điện thoại thuê bao đồng thời truyền tín hiệu nh nhấc máy, xung quay số B.
Khối mạch lọc (LF) có vai trò quan trọng trong việc hạn chế phổ tín hiệu thoại phát đi trong dải tần (0,3-3,4) kHz Đồng thời, khối này cũng phục hồi dãy xung PAM tại đầu ra của mạch Decode, đảm bảo chất lượng tín hiệu trong quá trình truyền dẫn.
2: Khối giao tiếp thuê bao số dựng để đấu nối thuờ bao số giữa cỏc tổng đài. Để đáp ứng đợc yêu cầu trên , giao tiếp thuê bao số phải thực hiện 8 chức năng là GAZPACHO
G: ( Generation of frame): Phát mã khung nhận dạng tín hiệu đồng bộ khung để phân biệt từng khung của tuyến số liệu PCM đa từ tổng đài tới.
A (Aligment of frame): Sắp xếp khung số liệu phù hợp với hệ thống PCM.
Z (ZeroAlarm processing): Xử lý cảnh báo đờng truyền PCM
P :Đảo định cực nhiêm vụ này nhằm biến đổi dãy tín hiệu đơn cực trên đ - ờng dây và ngợc lại.
C (Clock recovery): Khôi phục xung đồng hồ, thực hiện phục hồi dãy xung nhịp từ dãy tín hiệu thu đợc.
H (Hunt during reframe): Tìm trong khi định lại khung tức là tách thông tin đồng bộ từ dãy tín hiệu thu.
O (Office signalling) là chức năng giao tiếp quan trọng, cho phép phối hợp báo hiệu giữa tổng đài đang xem xét và các tổng đài khác thông qua đường trung kế.
3: Khối giao tiếp trung kế tương tự để đấu nối các tổng đài tương tự với chuyển mạch tổng đài số
Giao tiếp trung kế tơng tự thực hiện chức năng tương tự như mạch giao tiếp thuê bao, chủ yếu dùng để nối các tổng đài trong mạng viễn thông Tuy nhiên, chức năng cấp nguồn chuông rất ít khi được sử dụng trên đường trung kế tơng tự Bên cạnh đó, trung kế tơng tự còn hỗ trợ các chức năng báo hiệu quan trọng trong hệ thống viễn thông.
4: Là khối giao tiếp trung kế số dùng để đấu nối các tổng đài với các chuyển mạch của tổng đài tương tự trong tổng đài bằng các đường trung kế PCM
KỸ THUẬT ĐIỀU CHẾ XUNG MÃ PCM
Giới thiệu chung
Hệ thống thông tin này cho phép tín hiệu được truyền đi không liên tục theo thời gian trong quá trình truyền dẫn và xử lý, với tín hiệu được biến đổi thành dạng khác.
2 2 nhị phân để thuận tiện cho quá trình xử lý và truyền dẫn, hạn chế được tác động của tạp âm, nâng cao được chất lượng phát.
Tín hiệu thoại và tín hiệu hình là hai loại tín hiệu tương tự chủ yếu trong truyền thông Để truyền dẫn hiệu quả trong hệ thống thông tin số, cần chuyển đổi chúng từ tín hiệu tương tự sang tín hiệu số Công nghệ thông tin kỹ thuật số đã được phát triển và ứng dụng từ những năm 1970, và Việt Nam bắt đầu sử dụng công nghệ này vào năm 1984, dần thay thế hệ thống thông tin tương tự.
Tín hiệu truyền đi ở dạng nhị phân chỉ có hai trạng thái 0 và 1, tương ứng với xung và không xung Nhờ vào khả năng nhận biết hai trạng thái này, máy thu có thể khôi phục tín hiệu ban đầu, giúp loại bỏ ảnh hưởng của tạp âm và nâng cao chất lượng tín hiệu.
Trạm trung gian có khả năng tái sinh tín hiệu, giúp ngăn chặn sự tích lũy tạp âm, từ đó không giới hạn số lượng trạm trung gian Điều này cho phép tăng cự ly thông tin và ứng dụng hiệu quả trong việc sử dụng máy tính để quản lý và điều hành hệ thống viễn thông.
- Ứng dụng được tiến bộ của thông tin vi điện tử, có độ tin cậy cao, kích thước trọng lượng nhẹ
Tín hiệu thoại và tín hiệu hình là các tín hiệu tương tự chủ yếu trong truyền thông Để hệ thống thông tin số hoạt động hiệu quả, cần phải chuyển đổi tín hiệu thoại và hình từ dạng tương tự sang dạng số, quá trình này được gọi là kỹ thuật biến đổi tương tự số.
Trong lĩnh vực viễn thông, kỹ thuật đường truyền xung mã PCM (Pulse Code Modulation) được sử dụng để chuyển đổi tín hiệu thoại dạng tương tự thành tín hiệu số.
Khái niệm về kỹ thuật PCM
Trong kênh thông tin, tín hiệu truyền phải là tín hiệu số Để truyền tải các tín hiệu tương tự như âm thanh và hình ảnh qua kênh dữ liệu, cần thực hiện quá trình chuyển đổi thành tín hiệu số Quá trình này được gọi là kỹ thuật PCM.
Kỹ thuật PCM (Pulse Code Modulation) chuyển đổi tín hiệu liên tục theo thời gian với phổ hữu hạn thành dãy số nhị phân tại một thời điểm xác định, sau đó truyền tín hiệu số qua đường dẫn.
Quá trình PCM để số hoá tín hiệu trớc khi đa vào trờng chuyển mạch của tổng đài gồm 3 bớc:
LÊy MÉu (Sampling)
Quá trình lấy mẫu thực chất là chuyển đổi tín hiệu tương tự thành tín hiệu rời rạc theo thời gian Điều này giúp biến đổi tín hiệu liên tục trong mạng thông tin thành dạng rời rạc thông qua phương pháp lấy mẫu, đảm bảo rằng tín hiệu rời rạc tại đầu thu được tái tạo trung thực và mang đầy đủ thông tin như tín hiệu gốc từ bên phát.
Cơ sở của quá trình lấy mẫu dựa trên định lý Kachennhicop, cho rằng một tín hiệu liên tục với giải tần xác định có thể được biểu diễn bằng các điểm rời rạc theo thời gian Điều kiện cần thiết là tần số lấy mẫu fs phải lớn hơn tần số tối đa của tín hiệu, tức là fs > fmax.
Fs =1/Ts: tÇn sè lÊy mÉu
Ts: Chu kú lÊy mÉu fmax :tần số giới hạn của tín hiệu liên tục
Một tín hiệu liên tục theo thời gian St cần được biểu diễn bằng một đường nét liền, phản ánh toàn bộ giá trị tức thời của tín hiệu Theo định lý, tín hiệu này có thể được biểu diễn bằng các điểm rời rạc được lấy mẫu tại các thời điểm t, t + Ts, t + 2Ts, t + 3Ts, với điều kiện Ts phải thỏa mãn Ts >= 2Tmax.
Hình 9: Quá trình lấy mẫu
Thành phần 1 chiều Bộ lọc thấp fs+fmax f fs-fmax fmax flọc
Kết quả từ quá trình lấy mẫu cho thấy một chuỗi xung có chu kỳ Ts, với biên độ tương ứng bằng giá trị tức thời của tín hiệu tại thời điểm thực hiện lấy mẫu.
Dãy xung bị thay đổi biên độ theo tín hiệu liên tục S(t) gọi là dãy xung điều biên viết tắt là UPAM (Pulse Amplitud Modulation)
Quá trình lấy mẫu sử dụng mạch điều chế biên độ yêu cầu đầu thu phục hồi tín hiệu liên tục S(t) từ dãy xung điều biên UPAM Phân tích phổ của dãy xung điều biên UPAM cho thấy dạng phổ đặc trưng, cung cấp thông tin quan trọng cho việc hiểu và tối ưu hóa quy trình này.
Hình 10: Dạng phổ của dãy xung
Phổ của dãy xung UPAM gồm các thành phần sau:
+Thành phần một chiều f=0 không mang thông tin nên không ảnh hởng đến tín hiệu tin tức
+Thành phần tín hiệu liên tục S(t) có độ rộng dải tần từ 0 đến fmax là tín hiệu cần phải khôi phục lại
+Tần số lấy mẫu fs và hai dải biên USB và LSB là những thành phần không phải khôi phục lại
Để khôi phục tín hiệu liên tục S(t) từ dãy xung điều biên UPAM, chỉ cần sử dụng một bộ lọc thấp với yêu cầu tần số tối đa fmax.
Giải bất phơng trình trên ta đợc kết quả :fs >/max
- Khi lấy mẫu phải thỏa mãn yêu cầu fs > 2fmax để khôi phục lại tín hiệu ở máy thu sẽ không bị méo chồng phổ
- Với tín hiệu thoại có fmax = 4KHZ theo công thức ta tính được tần số lấy mẫu : fs 8KHZ
Chọn tần số lấy mẫu fs = 8000Hz là mức tối thiểu giúp giảm thiểu độ méo và tránh hiện tượng méo chồng phổ Đồng thời, TS = 125ms là chu kỳ lấy mẫu lớn nhất, cho phép ghép kênh theo thời gian hiệu quả nhất.
lợng tử hoá : (quantisation)
Lượng tử hóa là quá trình chuyển đổi tín hiệu thành các giá trị rời rạc theo biên độ Sau khi lấy mẫu, tín hiệu được biến đổi thành dãy xung điều biên UPAM Để truyền dẫn hiệu quả, cần mã hóa UPAM thành tín hiệu số nhị phân Mỗi giá trị biên độ sẽ được mã hóa để đảm bảo tính chính xác trong quá trình truyền tải.
UPAM được mã hóa bằng một từ mã, nhưng tín hiệu thoại là một đại lượng ngẫu nhiên, dẫn đến việc UPAM cũng trở thành một đại lượng ngẫu nhiên và không thể xác định giá trị biên độ Để thực hiện mã hóa, cần hạn chế giá trị biên độ của UPAM trong một số giá trị nhất định.
Có 2 phương pháp lượng tử hóa:
- Lượng tử hóa không đều
3.4.1 Phương pháp lượng tử hóa đều
- Lượng tử hóa đều là phương pháp chia toàn bộ dải biên độ của tín hiệu thành những đoạn đều nhau gọi là bước lượng tử hóa
+ Xmax: là giá trị của tín hiệu (Xmax)
+ 2 Xmax: là dải biên độ (độ rộng ) = const
Mức lượng tử hóa n đại diện cho một bước lượng tử hóa cụ thể, trong đó giá trị của UPAM sẽ được làm tròn đến những mức gần nhất với sai số ± Δ.
Kết quả: Số giá trị của UPAM đã được hạn chế và được làm tròn đúng bằng mức lượng tử n đánh số từ 0 n-1
3.4.2 Phương pháp lượng tử hóa không đều
- Lượng tử húa khụng đều là phương phỏp lượng tử húa mà bước lượng tử hóa tỷ lệ với tín hiệu:
K là hệ số tỷ lệ x(t): Giá trị tức thời của tín hiệu
* Thực hiện lượng tử húa khụng đều
Người ta sử dụng hàm nén và đặc tuyến nén: y=¿ { 1+ Ax ln A ¿¿¿¿ Nếu 0< 1 A ≤ x < x< 1 A 0
Và sản xuất ra một thiết bị tín hiệu chức năng của hàm nén y gọi là thiết bị nén dải động
Sử dụng thiết bị nén dải động để tín hiệu lượng tử đều với từ mã là 8 bít đánh số từ b0 b7 b0 b1 b2 b3 b4 b5 b6 b7
Bít b0: dùng để mã hóa dấu gọi là bít dấu
Dấu (+) được mã hóa là 1
Dấu (-) được mã hóa là 0
Bít mã hóa 7 bít cho phép tạo ra 128 biên độ, từ đó giới hạn giá trị biên độ của UPAM ở 128 mức khác nhau.
Mã hoá : (coder)
Mã hóa là bước cuối cùng của PCM dùng để biến đổi tín hiệu UPAM thành tín hiệu số nhị phân.
Có nhiều phương pháp mã hóa
3.5.2 Mã hóa bằng phương pháp phương pháp trực tiếp
UPAM được so sánh với các điện áp mẫu, từ đó nhận các từ mã tương ứng với điện áp mẫu đã được làm tròn.
+ Kích thước của bộ mã hóa lớn vì phải chứa tất cả các điện áp mẫu
+ Tốc độ mã hóa chậm thời gian mã hoá lâu, vì phải so sánh với tất cả các điện áp mẫu theo một thứ tự nhất định
3.5.3 Mã hóa bằng phương pháp gián tiếp
Trong thực tế phương pháp chính hiện nay sử dụng mã hóa bằng phương pháp so sánh :
- UPAM được so sánh với các điện áp mẫu là URE theo thứ tự từ UREmaxđến
Thỡ bớt tương ứng bi = 1, điện ỏp mẫu URFi được duy trỡ ở bộ so sánh tiếp theo
Thì bít tương ứng bi = 0, điện áp mẫu URFi không được duy trì ở bộ so sánh nên không được tham gian vào các bước so sánh tiếp theo
+ Số điện áp mẫu được tính theo công thức :
Trong bài viết này, chúng ta sẽ xem xét số bít mã hóa mức cho tín hiệu thoại, với m = 7 Biến i sẽ thay đổi từ 1 đến m, cho phép tính toán các điện áp mẫu bằng cách thay giá trị của m và i vào biểu thức tính.
+ Mã hóa bằng phương pháp so sánh có 7 điện áp mẫu khi mã hoá phải tiến hành đủ 7 bước so sánh với 7 điện áp mẫu
+ Tốc độ mã hóa nhanh vì chỉ cần 7 bước sản xuất , 7 bước so sánh phải có một bước có dấu ‘‘=’’
Nếu UPAM có dấu “-”, dấu “-” chỉ được sử dụng trong bước so sánh để xác định bít dấu Quy trình sản xuất bao gồm 7 bước, với 7 điện áp mẫu, áp dụng phương pháp lấy giá trị tuyệt đối.
-Sơ đồ khối của mạch mã hóa bằng phương pháp so sánh
Hình 11 : Mã hóa bằng phương pháp so sánh
- MR : Bộ nhớ dùng để duy trì giá trị của UPAM trong thời gian mã hóa
- COM : Dùng để so sánh UPAM với các điện áp mẫu trong com có mức 0 để xác định bít dấu
- Điện áp mẫu URE : tạo ra 7 điện áp mẫu từ URE1 URE7 cớ hai giá trị
Khối điều khiển Cu có nhiệm vụ điều chỉnh điện áp mẫu vào bộ so sánh com, với 8 đầu ra từ b0 đến b7 nhận các giá trị tương ứng từ bộ so sánh Những giá trị này được chuyển tới khối điện áp mẫu URF để điều khiển các điện áp mẫu vào bộ so sánh Đồng thời, 8 đầu ra của khối điều khiển cũng được kết nối tới 8 đầu vào song song của mạch biến đổi tín hiệu, chuyển đổi từ 8 bít song song thành 8 bít nối tiếp, được ký hiệu là P/S.
Khi hết thời gian mã hóa, một xung xóa CLR sẽ được đưa vào MR, COM và Cu để đưa hệ thống trở về trạng thái 0, chuẩn bị cho quá trình mã hóa xung Pam tiếp theo.
Qua quá trình nghiên cứu tổng đài điện tử số, tôi nhận thấy đây là lĩnh vực rộng và phức tạp Để triển khai hiệu quả các ứng dụng viễn thông, cần hiểu biết sâu sắc về hệ thống và công nghệ viễn thông Nhờ sự hướng dẫn tận tình của thầy Vũ Đức Lí, cùng với nỗ lực của bản thân, tôi đã hoàn thành đề tài này Mặc dù tài liệu tham khảo còn hạn chế, tôi đã cố gắng hoàn thành thực tập tốt nghiệp.
Em xin chân thành cảm ơn thầy VŨ ĐỨC Lí đã tận tâm hướng dẫn em Đồng thời, em cũng xin gửi lời cảm ơn đến các thầy cô trong khoa đã dạy dỗ và truyền đạt kiến thức quý báu cho chúng em trong suốt quá trình học tập và nghiên cứu tại trường.
Em xin chân thành cảm ơn!
Hà nội, ngày 20 tháng 01 năm 2010