Telephony Telephony Nguyễn Duy Nhật Viễn Page 2 T T à à i i li li ệ ệ u u tham tham kh kh ả ả o o DGPT-GSIC, “Genaral Introduction of Telephony Theory”, 1992. LG , Information & Communication, Ltd. “General Introduction of Telecommuncation Theory”, 1992. F.J. Redmill and A.R. Valdar, “SPC Digital Telephone Exchanges”, 1990. William Stallings, “Data and Computer Communication”, 2002. Erisson, “Telecommunication”, 1995. Ronayne, J., “Digital Communication Switching”, 1986. S. Welch, “Signalling in Telecommunications Network”, Page 3 Contents Contents Chapter 1: Overview Chapter 2: Subscriber Access to the Telephone Network Chapter 3: Digital Switching in Exchange Chapter 4: Signalling in Telephony Chapter 5: System Control Chapter 6: Digital Trunk Chapter 7: Voice Over IP Chapter 1 Chapter 1 Overview Page 5 L L ị ị ch ch s s ử ử ph ph á á t t tri tri ể ể n n Nhu cầu trao ñổi thông tin của con người và các hệ thống thông tin Âm thanh Lửa Khói Chữ viết Nhu cầu trao ñổi thông tin bằng tiếng nói qua khoảng cách ngày càng tăng. Page 6 L L ị ị ch ch s s ử ử ph ph á á t t tri tri ể ể n n Phát triển công nghệ 1837: Samuel F.B Morse phát minh ra máy ñiện tín, truyền ñược tín hiệu ñi rất xa, nhưng khó nhớ. 1876: Alecxander Graham Bell phát minh ra máy ñiện thoại. 1878: Tổng ñài ñầu tiên ñược thiết lập ở NewHaven, ñiện thoại viên ñóng vai trò tổng ñài 1889: A.B Strowger phát minh ra tổng ñài tự ñộng ở Kansas. Thực hiện cuộc gọi theo từng bước. Page 7 L L ị ị ch ch s s ử ử ph ph á á t t tri tri ể ể n n 1926, Erisson phát triển thành công hệ tổng ñài thanh chéo 1965, tổng ñài ESS số 1 của Mỹ là tổng ñài ñiện tử có dung lượng lớn theo nguyên tắc SPC. Bell System Laboratory (Mỹ) hoàn thiện tổng ñài số chuyển tiếp vào ñầu thập kỷ 70, ñẩy nhanh phát triển tốc ñộ truyền dẫn giữa các tổng ñài. Tháng 1 năm 1976, tổng ñài ñiện tử số chuyển tiếp trên cơ sở chuyển mạch số máy tính thương mại ñầu tiên ñược lắp ñặt và ñưa vào khai thác. Kỹ thuật vi mạch & kỹ thuật số phát triển các hệ tổng ñài số không chỉ cho thoại mà còn tích hợp với IP Page 8 M M ạ ạ ng ng chuy chuy ể ể n n m m ạ ạ ch ch ñi ñi ệ ệ n n tho tho ạ ạ i i công công c c ộ ộ ng ng PSTN PSTN PSTN (Public Switch Telephone Network). Xây dựng trên cơ sở chuyển mạch kênh. Cung cấp tốc ñộ 64kbps cho kết nối giữa các thuê bao. Họat ñộng trên phương thức nối kết có hướng, bao gồm 3 giai ñoạn: Thiết lập nối kết Duy trì nối kết Giải phóng và phục hồi nối kết Page 9 C C á á c c th th à à nh nh ph ph ầ ầ n n cơ cơ b b ả ả n n c c ủ ủ a a PSTN PSTN Tổng ñài nội hạt (End Office) Tổng ñài quá giang (Tandem) … Telephone Tổng ñài nội hạt (End Office) … Tổng ñài quá giang (Tandem) Trung kế (Trunk) Thuê bao (Subscriber) Mạch vòng thuê bao (Local Loop) Page 10 C C á á c c th th à à nh nh ph ph ầ ầ n n cơ cơ b b ả ả n n c c ủ ủ a a PSTN PSTN Thuê bao Chuyển ñổi tín hiệu thân thuộc với con người thành tín hiệu thích hợp có thể truyền qua mạng. Telephone, Fasimile, PC… Mạch vòng thuê bao Liên kết giữa thuê bao và mạng Cng cấp phương tiện truyền tải tín hiệu thoại, báo hiệu, nguồn giữa mạng và thuê bao. Page 11 C C á á c c th th à à nh nh ph ph ầ ầ n n cơ cơ b b ả ả n n c c ủ ủ a a PSTN PSTN Node chuyển mạch (tổng ñài) Thiết lập nối kết cho các cuộc gọi theo yêu cầu, bao gồm Các cuộc gọi nội ñài Các cuộc gọi liên ñài. Tổng ñài chuyển tiếp (transit, tandem, toll office) nối các tổng ñài vói nhau. Tổng ñài nội hạt (Local Exchange, End Office, Center Office): tổng ñài nối trực tiếp với thuê bao Trung kế Phương tiện truyền dẫn giữa hai tổng ñài Page 12 C C á á c c phương phương ph ph á á p p t t ổ ổ ch ch ứ ứ c c m m ạ ạ ng ng Mạng lưới (mesh): Các tổng ñài là các tổng ñài nội hạt (LE: Local Exchange), ngang cấp. Các tổng ñài nối nhau từng ñôi một bởi các trung kế. Sự trao ñổi thông tin giữa hai thuê bao thuộc hai tổng ñài là trực tiếp Số ñường dây trung kế lớn LE LE LE LE LE … … … … … Page 13 C C á á c c phương phương ph ph á á p p t t ổ ổ ch ch ứ ứ c c m m ạ ạ ng ng Mạng sao (star): Mạng phân cấp Tổng ñài chuyển tiếp TE (Toll Exchange) cấp cao. Các tổng ñài nội hạt LE cấp thấp. Các cuộc gọi của hai thuê bao thuộc hai LE phải qua TE Số trung kế ít nhất Yêu cầu TE có dung lượng lớn, tốc ñộ cao. LE … LE … TE LE … Page 14 C C á á c c phương phương ph ph á á p p t t ổ ổ ch ch ứ ứ c c m m ạ ạ ng ng Mạng hỗn hợp Kết hợp giữa mạng sao và mạng lưới Phân thành các cấp khác nhau theo nhu cầu và diện tích Phân cấp theo CCITT IC : International Center QC : Quaternary Center TC : Tertiary Center SC : Secondary Center PC : Primary Center LE : Local Exchange IC QC TC SC PC LE Page 15 C C á á c c phương phương ph ph á á p p t t ổ ổ ch ch ứ ứ c c m m ạ ạ ng ng PSTN của một quốc qia tiêu biểu NTE LTE LE RSS PABX NTE LTE LE ITE Page 16 H H ệ ệ th th ố ố ng ng gh gh é é p p kênh kênh phân phân chia chia theo theo th th ờ ờ i i gian gian PCM/TDM PCM/TDM Mục ñích: Tăng dung lượng của hệ thống Giải pháp: Ghép kênh Ghép kênh phân chia theo tần số FDM (Frequency Division Multiplexing) Ghép kênh phân chia theo thời gian TDM (Time Division Multiplexing) M U X 1 2 N Out In … Page 17 H H ệ ệ th th ố ố ng ng gh gh é é p p kênh kênh phân phân chia chia theo theo th th ờ ờ i i gian gian PCM/TDM PCM/TDM Ghép kênh phân chia theo tần số FDM Mỗi kênh ñược ấn ñịnh một dải tần riêng. ðối với thoại, dải tần là 4kHz cho mỗi kênh. Khôi phục bằng các bộ lọc thông dải tương ứng. Tỷ lệ ghép thường là 12:1 hoặc 24:1 Dung lượng lớn phải thực hiện nhiều FDM liên tiếp Phát sinh tần số mới và việc khôi phục kênh không kinh tế Page 18 H H ệ ệ th th ố ố ng ng gh gh é é p p kênh kênh phân phân chia chia theo theo th th ờ ờ i i gian gian PCM/TDM PCM/TDM Ghép kênh phân chia theo thời gian PCM Mỗi kênh ñược ấn ñịnh một khoảng thời gian ñể truyền một mẫu tiếng nói ñã mã hóa gọi là khe thời gian TS (Time Slot) Ngõ ra của bộ ghép kênh có tốc ñộ bằng số kênh * tốc ñộ mỗi kênh. Ở bên thu, tín hiệu ñược tách ra trong từng khoảng thời gian tương ứng cho mỗi kênh. Khả năng ñạt dung lượng lớn. Thuận tiện ñối với tín hiệu số, cụ thể là PCM. Page 19 H H ệ ệ th th ố ố ng ng gh gh é é p p kênh kênh phân phân chia chia theo theo th th ờ ờ i i gian gian PCM/TDM PCM/TDM Encoder Encoder Encoder ðiều khiển lấy mẫu Khoảng thời gian lấy mẫu Lọc thông thấp Lấy mẫu 0.3-3.4kHz Khung Khe thời gian Page 20 Sơ Sơ ñ ñ ồ ồ kh kh ố ố i i ch ch ứ ứ c c năng năng t t ổ ổ ng ng ñ ñ à à i i SPC SPC ðiều khiển tổng ñài ðiều khiển nối kết Chuyển mạch Giao tiếp trung kế Giao tiếp thuê bao Báo hiệuBáo hiệu Giao tiếp trung kế Giao tiếp thuê bao … … … … … trunk . 6 L L ị ị ch ch s s ử ử ph ph á á t t tri tri ể ể n n Phát triển công nghệ 1 83 7: Samuel F.B Morse phát minh ra máy ñiện tín, truyền ñược tín hiệu ñi rất xa, nhưng khó nhớ. 187 6: Alecxander Graham Bell phát minh ra máy ñiện thoại. 187 8:. 3 Contents Contents Chapter 1: Overview Chapter 2: Subscriber Access to the Telephone Network Chapter 3: Digital Switching in Exchange Chapter 4: Signalling in Telephony Chapter 5:. thương mại ñầu tiên ñược lắp ñặt và ñưa vào khai thác. Kỹ thuật vi mạch & kỹ thuật số phát triển các hệ tổng ñài số không chỉ cho thoại mà còn tích hợp với IP Page 8 M M ạ ạ ng ng chuy chuy ể ể n n m m ạ ạ ch ch ñi ñi ệ ệ n n tho tho ạ ạ i i công công c c ộ ộ ng ng PSTN PSTN