nghiên cứu tổng quan về tổng đài điện tử số Alcatel 1000E10 OCB 283

§å ¸n tèt nghiÖp Lª Hµ 1 Đồ án tốt nghiệp Lê Hà Lời nói đầu Sự phát triển của hạ tầng cơ sở thông tin là yếu tố quan trọng thúc đẩy nền kinh tế phát triển và góp phần nâng cao đời sống xã hội của con ngời. Do đợc thừa kế những thành tựu của các ngành công nghiệp điện tử, bán dẫn, quang học, tin học nên công nghiệp viễn thông đã có những bớc tiến nhảy vọt kỳ diện đa xã hội loài ngời bớc sang một kỷ nguyên văn minh mới. Trong những năm gần đây ngành bu chính viễn thông Việt Nam đã có những bớc phát triển mạnh mẽ. Với những chiến lợc đi thẳng vào kỹ thuật mới, hiện đại, hàng loạt các tổng đài điện tử số đã đợc trang bị và đa vào khai thác để thay thế cho hàng loạt các loại tổng đài cơ điện cũ. Trong một mạng viễn thông, các nút chuyển mạch và hệ thống truyền dẫn đóng vai trò rất quan trọng, do đó việc nghiên cứu nắm bắt các kỹ thuật về tổng đài và truyền dẫn là rất cần thiết. Tổng đài Alcatel 1000 E10 của hãng Alcatel là một trong những tổng đài só có dung lợng lớn và đang đợc sử dụng rộng rãi ở Việt Nam. Do đó trong đề tài tốt nghiệp của em, em đã nghiên cứu tổng quan về tổng đài điện tử số Alcatel 1000E10 OCB - 283. Nội dung đồ án gồm các phần sau: Phần I : Cơ sở kỹ thuật tổng đài điện tử số Phần II: Tổng đài Alcatel 1000E10 (OCB - 283) Em xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ tận tình của thầy giáo hớng dẫn Nguyễn Vũ Sơn cùng toàn thể các thầy cô giáo trong khoa Điện tử thông tin trờng Đại học Mở Hà Nội đã tận tình giúp đỡ em trong suốt quá trình học tập cũng nh hoàn thành tốt đồ án tốt nghiệp này. Vì thời gian có hạn, kiến thức còn hạn chế nên đồ án này chắc chắn không thể tránh khỏi những thiếu sót. Em rất mong nhận đợc sự góp ý, đánh giá của thầy cô và các bạn cùng lớp để em hoàn thành tốt bản đồ án này. Hà Nội, tháng 5 năm 2003 Sinh viên Lê Hà Phần I: Cơ sở kỹ thuật tổng đài điện tử số Ch ơng I: Kỹ thuật PCM và TDM I. Kỹ thuật PCM: ý tởng về hình thức xử lý số tín hiệu trong viễn thông đợc phát minh trong những năm 30 của thế kỷ. 2 Đồ án tốt nghiệp Lê Hà Kỹ thuật điều chế xung mã PCM (Pulse Code Mudulation) là kết quả thu đợc của các thủ tục xử lý rời rạc hoá tín hiệu Analogue theo thời gian lợng tử hoá theo mức tín hiệu và mã hoá đại lợng mức lợng tử của tín hiệu thành các tổ hợp mã nhị phân tơng ứng. Quá trình thông tin PCM đợc minh hoạ nh hình vẽ (hình 1). Hình 1: Tuyến thông tin số Tuy vậy khi công nghệ bán dẫn ra đời và đạt đợc thành tựu to lớn trong thập kỷ 60 mới cho phép ứng dụng PCM vào thực tế. Ngày nay phơng pháp phổ biến nhất dùng để số hoá tín hiệu thoại là điều chế xung mã PCM. Kỹ thuật PCM bao gồm có 3 bớc: - Lấy mẫu - Lợng tử hoá - Mã hoá tín hiệu. 1. Lấy mẫu: Lấy mẫu chính là quá trình rời rạc hoá tín hiệu tơng tự. Đây là bớc chuyển tín hiệu mang thông tin dạng liên tục thành tín hiệu mang thông tin rời rạc, bằng phơng pháp lấy mẫu (Sampling). Sao cho tín hiệu rời rạc phải mang đẩy đủ thông tin của tín hiệu tơng tự, để tái tạo đợc thông tin một cách trung thực ở đầu thu. Quá trình rời rạc hoá tín hiệu sẽ làm cho tín hiệu liên tục thành một dãy xung PAM. Quá trình lấy mẫu dựa trên định lý Kachenhicốp đợc phát biểu nh sau: Một tín hiệu X(t) liên tục theo thời gian có phổ hạn chế từ (0ữF max )Hz, đợc hoàn toàn xác định bởi những giá trị X(k t) của nó lấy các khoảng thời gian t =1/2F max với F max là tần số cao nhất của phổ làm X(t). Nếu gọi T 1m là chu kỳ lẫy mẫu và F 1m là tần số lấy mẫu ta có: T 1m 1/2F max . 3 Lọc và lấy mẫu L ợng tử hoá Mã hoá Chuyển dẫn truyền dẫn Giải mã Lọc Đồ án tốt nghiệp Lê Hà Hình 2: Sơ đồ minh hoạ định lý Kachenhicốp Trong tín hiệu thoại vùng phổ tiếng nói từ 300Hz đến 3400Hz đợc sử dụng. Thực tế phố tiếng nói của con ngời kể từ tần số thấp nhất đến vài trăm Hz cho tới tần số rất cao. Tần số này đã đợc máy điện thoại hạn chế bớt, mức hạn chế ở vùng tần số cao vẫn cha đủ, vì vậy trớc khi lấy mẫu, tín hiệu tiếng nói cần phải cho qua bộ lọc thông thấp để hạn chế phổ tiếng nói dới 3400Hz. Nh vậy ta đã biết phổ của tín hiệu thoại ừ 0,4 KHZ tới 4 KHz, ta tính đ- ợc tần số lấy mẫu là: T 1m = 1/2F max = 1/8KHz = 125às. Nếu muốn mẫu mã hoá 8 bit, ta có tốc độ bít của lệnh thoại số tiêu chuẩn là: V thoại = 8 bít x 8 KHz = 64bit/s. Hình 3: Sơ đồ biểu diễn minh hoạ sự phục hồi tín hiệu liên tục. ở đầu thu để phục hồi lại đợc tín hiệu ban đầu, ngời ta dùng bộ lọc thông thấp. Tín hiệu rời rạc theo định lý Kachenhicốp khi qua bộ lọc thông thấp, với tần số cơ bản của tín hiệu sẽ cho ra tín hiệu ban đầu. Quá trình phục hồi đó đ- ợc minh hoạ ở hình 3. 4 t t X (t)X (t) X (t) X (t) X(t) T 1m t Đồ án tốt nghiệp Lê Hà Trong thực tế tín hiệu hữu hạn theo thời gian vì vậy phổ của tín hiệu biến thiên một khoảng rất rộng. Cho nên khi tiến hành rời rạc hoá tín hiệu liên tục theo thời gian, phổ của tín hiệu bị hạn chế. Khi rời rạc hoá tín hiệu, yêu cầu xung PAM có thời gian tồn tại rất nhỏ nhng thực tế tơng đối lớn, có một giá trị nào đó. Khi rời rạc hoá tín hiệu, nếu F 1m < 2 F max thì sau khi lấy mẫu các đoạn phổ tín hiệu gốc sẽ bị chồng lên nhau. Hiện tợng này gọi là sự chồng phổ, khi tín hiệu tách lại ở bên thu sẽ bị biến dạng so với bên phát. Do đó trớc khi lấy mẫu thì phổ tín hiệu phải qua lọc. 5 Đồ án tốt nghiệp Lê Hà Hình 4: ảnh hởng của độ xung PAM đến phổ tín hiệu rời rạc. Thực tế có nhiều tín hiệu có phổ không phải từ 0 tới F max , mà từ F min ữF max với tín hiệu phổ từ F min ữF max , ta có F 1m nh sau: Gọi F = F min ữF max . Nếu xét F max /F nếu tỷ số này nguyên thì F 1m nhỏ nhất bằng 2F. Còn nếu tỷ số này lẻ thì ta có trờng hợp sau: Gọi n là số nguyên lớn nhất nhỏ hơn F max /F. Nếu n = 1 thì F 1m 2F max n = 2 thì F min > F 1m F max. n=3 thì (2/3) F max F 1m Fmin. Các mạch lấy mẫu thờng là lấy mẫu và duy trì, trong đó gồm một tranzitor hoạt động nhanh và đóng vai trò khoá tắt mở theo sự điều khiển của xung lấy mẫu. Mức tín hiệu đã lấy mẫu đợc tích lại trên một tụ điện và đợc đa đến bộ khuếch đại đệm có trở kháng cao trớc lúc xử lý. 6 X(t) S () = T/2 () X(t) S () = T/4 () X(t) S () = T/8 () Đồ án tốt nghiệp Lê Hà Sử dụng trở kháng cao để ngăn ngừa sự giải phóng điện tử các dòng rò trong khoảng thời gian giữa các xung lấy mẫu. Hình 5: Sự chồng phổ Sử dụng trở kháng cao để ngăn ngừa sự giải phóng điện tử các dòng rò trong khoảng thời gian giữa các xung lấy mẫu. 2. Lợng tử hóa. Là thay thế một tín hiệu tơng tự đã đợc lấy mẫu bằng tập hữu hạn của các mức biên độ, tức là biến đổi tín hiệu liên tục theo các mức thành tín hiệu biên độ rời rạc. Ưu điểm của lợng tử hóa tín hiệu đã lấy mẫu là giảm đợc ảnh hởng của tạp âm. Các mức tín hiệu rời rạc này gọi là mức lợng tử hoá, khoảng cách giữa hai mức lợng tử hoá gọi là bớc lợng tử hoá. 7 S() Phổ tín hiệu gốc Phổ tín hiệu sau lấy mẫu F 1m 2F max Phổ tín hiệu có sự chồng phổ F 1m 2F max Phổ tín hiệu tách khi có sự chồng phổ x Mức l ợng tử hoá x: B ớc l ợng tử hoá Biên độ t Đồ án tốt nghiệp Lê Hà Hình 6: Sơ đồ mô tả lợng tử hoá Ngời ta thực hiện lợng tử hoá xung PAM bằng các mạch đặc biệt. Trong các mạch này ngời ta so sánh các giá trị của xung PAM với các mức chuẩn cho trớc, tơng ứng với các mức lợng để quyết định đa vào mức này hay mức kia. Căn cứ vào bớc lợng tử hoá x = const gọi là lợng tử hoá tuyến tính thờng chỉ dùng khi có tín hiệu có sự biến đổi về mức không lớn. Còn đối với tín hiệu có sự thay đổi mức lớn, từ rất thấp tới rất cao, nếu áp dụng lợng tử hoá tuyến tính thì sẽ có tỷ số tín hiệu trên tạp âm (S/N). Muốn giảm tạp âm lợng tử thì ra phải giảm bớt lợng tử x, khi đó số mức lợng tử tăng lên, dẫn đến tăng kênh truyền và tăng tốc độ. Để khắc phục ngời ta dùng lợng tử hoá phi tuyến. Đối với lợng tử hoá phi tuyến bớc lợng tử x nhỏ khi tín hiệu nhỏ x lớn khi tín hiệu lớn (x # const). Ngời ta chứng minh đợc rằng lợng tử hoá phi tuyến theo luật logarit sẽ làm cho tỷ số S/N không phụ thuộc vào mức tín hiệu vào. Trên thực tế sử dụng phổ biến hai quy luật A và à: Luật nén - giãn A: Thuật toán nén - giãn tín hiệu theo luật A đợc thực hiện theo công thức sau: Sng (x) với X<1/A A(x) = Sng (x) với 1/A<x<1 Trong đó: Sgn (x): Hàm dấu của tín hiệu có biên độ X A(x) : Hàm nén tín hiệu A : Hằng số xác định mức độ nén. CCITT: Khuyếch nghị giá trị A = 87,6. Thành phần thứ nhất trong công thức trên chỉ rõ các giá trị mức nhỏ của tín hiệu X, khi đó giá trị đầu ra biến thiên phụ thuộc tuyến tính đối với đầu vào. Đối với thành phần thứ 2, giá trị tín hiệu đầu ra đợc lấy xấp xỉ hoá theo các segment tuyến tính. Đặc tuyến nén theo loại A có 8 segment trong cực tính dơng + và 8 segment trong cực tính âm - do vậy tổng số có 16 đoạn, tuy vậy có 2 8 Ax 1+ln(A) 1+ln Ax 1+ln(A) Đồ án tốt nghiệp Lê Hà segment đầu của cực tính + và - xấp xỉ hoá bằng một đoạn tuyến chung do đó có tổng số segment là 13. Hình 7: Đặc tuyến mã hoá theo luật A 9 U m Biên độ cực đại tín hiệu OA 0ữU m /128 bớc lợng tử hoá q AB U m /128 ữU m /64 Bớc lợng tử hoá q BC : 2q CD : 4q DE : 8q EF : 16q FG : 32q GH : 64q 11 96 80 6 48 32 1 A B C D E F G H U m /8 U m /4 U m /2 U m Đồ án tốt nghiệp Lê Hà Luật nén - giãn A có các đặc trng sau: + Dải động biên độ mẫu tín hiệu đầu vào đợc chia thành 8 segment cho cả cực tính dơng và cực tính âm. + Cho mỗi segment, bớc lợng tử tăng theo cơ số 2. + Cho mục tiêu mã hoá, mỗi segment đợc mã hoá bằng một tổ hợp mã nhị phân 3 bit + Mỗi segment đợc chia thành 16 bớc lợng tử đều và sử dụng tổ hợp mã nhị phân 4 bit để mã hoá 16 mức. + Mỗi mức đợc trình diện bởi một tổ hợp mã nhị phân 8 bit (1 bit cho dấu cực tính, 3 bit cho segment và 4 bit cho mức lợng tử trong một segment) +Hằng số A = 87,6 + Các giá trị biên độ tín hiệu đợc phân chia với giới hạn tối đa là 4096 trong cả hai cực tính. + Các điểm của segment, các mức lợng tử hoá và các tổ hợp mã nhị phân tơng ứng theo luật A liệt kê trong bảng. + Có thể cho rằng biên độ mẫu tần số có giá trị tới 64, đợc xắp xếp vào b- ớc lợngt ử 2,64 ữ128 vào 4 v.v Luật nén à: Đặc trng luật à đợc xác định theo hàm số: à(X) = Sgn (X) trong đó: - 1X +1 à là yếu tố xác định mức độ nén - giãn. Luật à đợc sử dụng ở Nhật, Bắc Mỹ trong các hệ thống PCM 24 kênh. Luật à có 15 segment và mẫu tín hiệu vào có thể phân chia tới 8159 giá trị. Giá trị hằng số à = 255 và cũng dùng tổ hợp mã nhị phân 8 bit và có dải động là 48 dB. 3. Mã hoá tín hiệu: Sau khi lợng tử hoá xung PAM, mỗi xung PAM sẽ đợc lợng tử hoá theo 8 bits. Trong đó có 1 bit dấu và 7 bit số liệu. 10 Ln(1+àX) Ln(1+à) [...]... Phần II: tổng đài Alcatel 1000 E10 (OCB- 283) chơng I: Tổng quan hệ thống I Vị trí S L S L TR TR L L TR S S TR S S CIA CID CTI Hình 21: Vị trí của A 1000 E10 trong mạng thoại S L TR CID CIA : bộ tập trung thuê bao xa : Tổng đài nội hạt : Tổng đài chuyển tiếp : Tổng đài quốc tế gọi ra : Tổng đài quốc tế gọi vào CTI : Tổng đài chuyển tiếp quốc tế ALCATEL 1000E10 là hệ thống tổng đài số do hãng ALCATEL. .. điện tử số SPC I Cấu trúc hệ thống tổng đài Các tổng đài điện tử số hoàn hảo biểu hiện sự kết hợp thành công giữa kỹ thuật diện tử máy tính với kỹ thuật điện thoại Các dấu hiệu thành công xuất hiện thành công, xuất hiện tử những năm 60 của thế kỷ 20 Sau hai thập kỷ phát triển, các thế hệ của tổng đài điện tử số chứa đựng nhiều thành tựu từ sự phát triển của kỹ thuật điện tử Sự phát triển này đợc thúc đẩy... kế số MF sig CCS CCS Bộ điều khiển đ ờng dây thuê bao Đơn vị chuyển mạch nhóm Chú thích: Hệ thống điều khiển tổng đài Tuyến số Tuyến analog Tuyến điều khiển Hình 17: Sơ đồ khối tổng quát của tổng đài điện tử ác đâu cuối C số SPC điều hành II Các khối kỹ thuật chính của SPC 1 Kết cuối thuê bao Analog (Bộ thuê bao - BTB) Kết cuối thuê bao thực hiện vai trò thiết bị giao tiếp giữa thuê bao và tổng đài, ... sự do đạc số lợng các cuộc gọi có nhu cầu và số lợng cuộc gọi đợc xử lý (phần trăm chiếm số lợng yêu cầu ) III ứng dụng - Đơn vị thuê bao xa - Tổng đài nội hạt - Tổng dài chuyển tiếp (nội hạt, trung kế hoặc cửa ngõ quốc tế) - Tổng đài nội hạt/chuyển tiếp - Tổng đài quá giang - Tập trung thuê bao (riêng hoặc t nhân) 28 Lê Hà Đồ án tốt nghiệp IV Hệ thống cung cấp các dịch vụ 1 Xử lý gọi ALCATEL1 000E10... Cấu trúc chung của tổng đài Alcatel 1000 E10 (OCB - 283) Tổng đài ALCATEL 1000E10 gồm 3 phân hệ chính: - Phần hệ truy nhập thuê bao - Phần hệ đầu nối và điều khiển - Phần hệ vận hành và bảo dỡng Trong dó phần hệ đầu nối và điều khiển, phần hệ vận hành và bảo dỡng nằm trong OCB - 283 Liên lạc giữa phần hệ truy nhập thuê bao, phân hệ đầu nối và điều khiển sử dụng hệ thống báo hiệu số 7 Các phân hệ đợc... phát triển này đợc thúc đẩy bởi nhu cầu gia tăng chất lợng, cải thiện giá cả, tính duy trì và tính linh hoạt của các tổng đài cơ và nhờ khai thác các u điểm tuyệt đối và tốc độ trong kỹ thuật điện tử và máy tính ứng dụng đầu tiên của thiết bị điện tử vào các tổng đài điện thoại thuộc về lĩnh vực điều khiển: Stored - program control hay còn gọi là SPC Các trung kế Analog Đơn vị tập trung thuê bao Đơn... khảo chi tiết hơn ở phần giới thiệu một số tổng đài cụ thể + Thiết bị phụ trách báo hiệu R2, báo hiệu CCS7 Tuỳ theo tổ chức mạng báo hiệu của mạng viễn thông Việt Nam mà tổng đài có thể đợc trang bị hay không trang bị thiết bị báo hiệu số 7 Các thiết bị báo hiệu thực hiện chức năng Thu/ Phát các thông tin báo hiệu giữa hai tổng đài và thông báo kết quả báo hiệu về hệ thống điều khiển trung tâm để xử... đờng này số khe thời gian có mạng thông tin thoại, thông tin số liệu nhiều hơn so với đờng PSHW + Đờng nối giữa bộ tâp trung trung kế và bộ chuyển mạch nhóm SHW Về cơ bản tơng tự nh trờng hợp vừa đề cập ở trên Chỉ có khác bộ tập trung trung kế hệ số tập trung là 1: Tức là số đờng PCM vào bộ tập trung trung kế và số đờng PCM ra khỏi bộ tập trung trung kê là nh nhau + Hệ thống điều khiển tổng đài (điều... tin thoại, số lợng ngăn nhớ của RAM tin bằng số khe thời gian thời gian của tuyến PCM đầu vào Số lợng ô nhớ trong một ngăn nhớ của RAM tin bằng số bit của một kênh thoại RAM địa chỉ thực hiện lu giữ các thông tin địa chỉ về các ngăn nhớ của RAM tin phục vụ cho mục đích ghi vào hoặc đọc ra tại RAM tin Số lợng ngăn nhớ tại RAM địa chỉ bằng 2n, trong đó n là số ô nhớ của một ngăn nhớ và bằng số lợng ngăn... - S - T với số khe thời gian đầu vào bằng số khe thời gian trung gian và số khe thời gian đầu ra Hệ thống điều khiển luôn luôn tìm đợc một tuyến nối rồi thích hợp cho các cuộc gọi qua đờng chuyển mạch đó Ta có thể nói rằng trờng chuyển mạch T - S - T là trờng chuyển mạch không tổn thất (Non - blocking) Cấu trúc chuyển mạch ghép T - S - T hiện nay đợc sử dụng trong nhiều tổng đài điện tử số SPC 26 Lê . đã nghiên cứu tổng quan về tổng đài điện tử số Alcatel 1000E10 OCB - 283. Nội dung đồ án gồm các phần sau: Phần I : Cơ sở kỹ thuật tổng đài điện tử số Phần II: Tổng đài Alcatel 1000E10 (OCB - 283) Em. Hà Ch ơng II: Tổng đài điện tử số SPC I. Cấu trúc hệ thống tổng đài Các tổng đài điện tử số hoàn hảo biểu hiện sự kết hợp thành công giữa kỹ thuật diện tử máy tính với kỹ thuật điện thoại. Các. vai trò rất quan trọng, do đó việc nghiên cứu nắm bắt các kỹ thuật về tổng đài và truyền dẫn là rất cần thiết. Tổng đài Alcatel 1000 E10 của hãng Alcatel là một trong những tổng đài só có dung