NGHIÊN cứu kỹ THUẬT CHUYỂN MẠCH TRONG TỔNG đài GIỚI THIỆU TRƯỜNG CHUYỂN MẠCH số của TỔNG đài ALCATEL1000 e10

0()0 Đồ án Tốt nghiệp Đề Tài: Tổng Đài SPC: nghiên cứu kỹ thuật chuyển mạch Tổng Đài giới thiệu trờng chuyển mạch số tổng đài alcatel1000-e10 Hà Nội :Ngày tháng Năm2005 Lời nói đầu Nh biết thập niên vừa qua ngời ý thức đợc tầm quan trọng khoa học kỹ thuật nên đặt mục tiêu để hớng tới nh: thăm dò vũ trụ để đa ngời đến hành trình mớivà tồn đợc ỏ đóngày với phát triển không ngừng kinh tế, xã hội ,khoa học kỹ thuật,ngành công nghệ thông tin mở kỷ nguyên mới- kỷ nguyên công nghệ thông tin Và sử dụng thành công kỹ thuật xử lý tín hiệu số, kỹ thuật chuyển mạch số, kỹ thuật truyền dẫn số, ghép kênh số đáp Đồ án tốt nghiệp Điện tử viễn thông ứng nhu cầu trao đổi thông tin ngời sử dụng vào lĩnh vực đời sốngvà áp dụng vào mạng viễn thông Trong hệ thống chuyển mạch có nhiều cải tiến tiến bộ, nhờ mà chất lợng phục vụ đợc nâng lên rõ rệt mở đợc nhiều dịch vụ Các tổng đài nớc nay, hầu hết tổng đài điện tử số điều khiển theo chơng trình lu trữ SPC, có tính linh hoạt cao, dung lợng lớn, cấu trúc gọn nhẹ theo modul, sử dụng linh kiện, công nghệ tiên tiến thuận tiện cho việc quản lý, khai thác, vận hành, bảo dỡng tổng đài có hiệu Ví dụ nh tổng đài Alcatel-1000E10 Pháp sản xuất Năm 1876 Ông bell ngời mỹ sáng chế máy điện thoại thiết bị dùng để trao đổi thông tin tiếng nói tín hiệu điện, mở đầu thời kỳ ngời biết sử dụng tín hiệu điện để trao đổi thông tin tiếng nói bắt đâù đời hệ thống viễn thông , hệ thống trao đổi dùng để trao đổi tin tức tín hiệu điện Thời kỳ đầu mạng thông tin điện thoại mạng đơn giản , máy điện thoại đợc nối trực tiếp với đôi dây kim loại gọi dây điện thoại hay gọi dây thuê bao Do số đôi dây tăng nhanh số máy tăng lên số đôi dây sử dụng nhiều , hiệu sử dụng đôi dây thấp , đặc biệt số máy tăng việc tổ chức mạng đấu nối phức tạp Năm 1878 tổng đài đời để khắc phục nhợc điểm Ngày khoa học kỹ thuật phát triển nên áp dụng nhiều tiến vào công nghệ thông tin Đặc biệt tổng đài điện tử kỹ thuật số , đợc điều khiển nhớ đợc lập trình sẵn : Ngành bu điện Việt Nam , ngành có vai trò quan trọng kết cấu hạ tầng sở kinh tế quốc dân , phát triển mạnh mẽ , với nhiều chiến lợc thẳng vào kỹ thuật Vậy: kỹ thuật chuyển mạch số, ghép kênh số, tổng đài sốcụ thể nh nào? đồ án Này, giúp phần mang lại kiến thức đề tài Tổng Đài thiết bị kết nối máy điện thoại để trao đổi thông tin ,hiện Nay sử dụng rộng rãi chủ yếu tổng đài SPC tổng đài tự động điều khiển theo chơng trình ghi săn tông đài đợc điều khiển Vi xử lý theo lệnh từ nhớ Đề tài gồm sáu chơng ChơngI: Kỹ thuật điều xung mã (PCM); ChơngII: Chuyển mạch số Tổng Đài Chơng III: Cấu trúc ghép Kênh Số 30/32; Chơng IV: Tổng đài điện tử SPC Chơng V: Báo hiệu Chơng VI: Tổng đài ANCATEL 1000-E10 Để hoàn thành đợc đồ án này, nỗ lực thân, chúng em nhận đợc giúp đỡ hớng dẫn tận tình thầy: Dơng Thanh Phơng Vũ Đồ án tốt nghiệp Điện tử viễn thông Văn Quyết, toàn thể thầy, cô trung tâm ĐT-TH-VT-Trờng ĐHBK-HN Mặc dù cố gắng để hoàn thiện đồ án nhng trình làm không tránh khỏi thiếu sót định, chúng em mong đợc góp ý từ phía thầy cô, toàn thể bạn Chúng em xin chân thành cảm ơn! Chơng I: kỹ thuật điều chế xung mã-pcm I Giới thiệu chung: Hiện giới sử dụng kỹ thuật số chức điều khiển chuyển mạch báo hiệu tổng đài điện thoại liên kết truyền dẫn chúng Một yếu tố quan trọng thay đổi xu hớng phát triển phơng pháp vận chuyển tín hiệu thoại kỹ thuật chuỷên đổi tơng tự thành tín hiệu số Phơng pháp đợc phát minh REE ves năm 1937 nhng dùng kỹ thuật bán dẫn cho phép ứng dụng hệ thống truyền dẫn số thực tế mạng điện thoại từ thập niên 60 Hiện phơng pháp thông dụng để số hoá tiếng nói kỹ thuật điều chế xung mã PCM Kỹ thuật điều chế xung mã đợc dùng để biến đổi tín hiệu thoại từ tơng tự thành tín hiệu số, đợc biểu diễn thành tổ hợp nhóm xung nhị phân gồm xung gọi từ mã bít, chu kỳ 125 às kỹ thuật PCM đợc sử dụng hệ thống thông tin số đợc dùng để truyền tín hiệu không liên tục, theo thời gian Tín hiệu đợc biến đổi thành tín hiệu nhị phân có hai giá trị 0và 1tơng ứng với hai giá trị có xung xung Tín hiệu thoại, tín hiệu hình tín hiệu liên tục theo thời gian để truyền dẫn xử lý đợc hệ thống thông tin số việc phải biến đổi từ tín hiệu tơng tự thành tín hiệu số Gọi chung kỹ thuật biến đổi tơng tự thành số ký hiệu là:A/D Trong viễn thông để biến đổi A/D ta dùng kỹ thuật điều chế PCMquá trình điều chế xung mã PCM đợc chia thành giai đoạn: lấy mẫu, lợng tử mã hóa II Lấy mẫu PCM - Lấy mẫu trình rời rạc chia nhỏ tín hiệu theo thời gian Đồ án tốt nghiệp Điện tử viễn thông - Cơ sở lấy mẫu dựa định lý kachenhihcop Nội dung định lý đợc phát biểu nh sau: tín hiệu liên tục theo thời gian có giải tần xác định từ f đến fmax đợc biểu diễn điểm (các giá trị )rời rạc theo thời gian có chu kỳ TS thoả mãn điều kiện:fs =2fmax Trong đó: f max tần số cao tín hiệu liên tục Fs tần số lấy mẫu Ví dụ : tín hiệu thoại f max=4 khz -Quá trình lấy mẫu đợc mô tả sơ đồ sau : w Upam X(t) TS t t+ TS t+2TS t t+3TS Hình 1: sơ đồ trình lấy mẫu X(t): tín hiệu liên tục theo thời gian có giải tần xác định từ f đến f max đợc lấy mẫu điểm: t , t + TS, ;t+2TS ; t+3TS có chu kỳ TS thoả mãn điều kiện: fs=1/TS = f max Kết quả: sau lấy mẫu ta nhận đợc dãy xung có biên độ thay đổi theo x(t) gọi dãy xung điều biên ký hiệu Upam (pulse amplitude Modulation) - máy thu phải khôi phục lại tín hiệu liên tục ban đầu x(t) từ dãy xung điều biên Upam Phân tích phổ dãy xung điều biên U pam (phổ đồ thị phân bố lợng theo trục tần số ) - Phổ dãy xung điều biên có dãy nh sau: chiều Lọc thấp f max Biên fs- fmax Biên duơí fs fs +f max f Hình 2: Phổ dẵy xung điều biên Phổ dãy xung điều biên Upam gồm có thành phần sau: Đồ án tốt nghiệp Điện tử viễn thông - Thành phần chiều thành phần không mang tin, không ảnh hởng đến tín hiệu - Từ đến fmax phổ tín hiệu x(t) thành phần phải khôi phục lại , - f s phổ tần số lấy mẫu không mang tin - Thành phần giải biên USB (từ f s đến fs +f max biên )và LSB(từ f s-f max đến fs biên dới ) thành phần thành phần tổ hợp không cần phải khôi phục -Từ đồ thị phổ nhận thấy để khôi phục lại tín hiệu liên tục X(t) từ dãy xung điều biên UPAM cần sử dụng bọ lọc thấp thoả mãn điều kiện :f max = flọc=fs- fmax Giả bất phơng trình ta đợc: fs = fmax Nếu không thoả mãn điều kiện tức f s< fmax xảy tợng chồng phổ khôi phục lại tín hiệu liên tục X(t) Khi đồ thị có dạng fs-fmax fmax fs fs+ fmax f Hình 3: Đồ thị tợng chồng phổ Kết luận: lấy mẫu phải thoả mãn điều kiện f s= fmax để khôi phuc lại tín hiệu không bị méo chồng phổ xét với tín hiệu thoại có f max = 4khz theo công thức tổng quát tính đợc tần số lấy mẫu fs = khz Nếu tần số fs lớn khôi phục lại tiín hiệu xác, nhng thực tế chọn: fs =8 khz =8000 hz chọn điều kiện méo chấp nhận đợc Trong thực tế chọn fs = khz tần số lấy mẫu thấp để không bị méo chồng phổ chu kỳ lấy mẫu lớn nhất: Ts = 1/8 103 = 0,125.106s =125 às ghép đợc nhiều kênh thoại ghép kênh theo thời gian Tần số lấy mẫu tín hiệu thoại f s =8000 hz nghĩa 1s có 8000 xung pam, mã hoá có 8000 từ mã tốc độ mã hoá chu kỳ lấy mẫu 125às ghép kênh theo thời gian 1s có 8000 khung ghép 125 às III/ Lợng tử hoá - Lợng tử hoá trình rời rác chia nhỏ tín hiệu theo độ lớn (biên độ) Đồ án tốt nghiệp Điện tử viễn thông - Sau lấy mẫu ta nhận đợc dãy xung pam Vì trình xử lý truyền dẫn bị tạp âm tác động mạnh vào biên độ cảu dãy xung thay đổi gây điều biên ký sinh - Phải biến đổi Upam thành tín hiệu số thành tín hiệu nhị phân có hai trạng thái (có xung xung)rồi tiến hành xử lý truyền dẫn.Quá trình biến đổi gọi mã hoá.Mỗi gia trị biên độ U pam đợc mã hoá từ mã tín hiệu thoại đại lợng ngẫu nhiên nên Upam cung đại lợng ngẫu nhiên nên giá trị biên độ không xác định.Vì mã hoá đợc - Để mã hoá đợc phải hạn chế giá trị biên độ Upam giá trị định gọi lợng tử hoá - Thực chất lợng tử hoá trình hạn chế giá trị biên độ U pam giá trị định để tiến hành Có hai phơng pháp lợng tử hoá là: 1/ Lợng tử hoá đều: Toàn giả động tín hiệu đợc chia thành khoảng ký hiệu là:= Xmax/n = const Trong đó: tín hiệu X thay đổi từ:-X max đến +X max 2Xmax gọi giả động n:là mức lợng tử hoá Tơng ứng với mức lợng tử hoá có mức lợng tử hoá : - Sau chia dải tín hiệu biên độ thành nhứng đoạn bàng sé tiến hành làm tròn , lấy gần đúng.Gán cho Upam mức gần với sai số /2 t t+Ts t+2Ts t+3Ts t+4Ts t+5Ts t Hình 5: Đồ thị dải động tín hiệu sau lâý gần VD: xung Pam thứ là:3,45 làm tròn Xung Pam thứ hai :2,9 làm tròn - Sau lợng tử hoá giá trịn biên độ U pam đợc hạn chế số mức định Đồ án tốt nghiệp Điện tử viễn thông - Do trình lợng tử hoá ta thực phép tính làm tròn lấy gần nên có sai số.Vì đầu thu khôi phục tín hiệu không hoàn toàn giống tín hiệu ban đầu Gọi méo lợng tử hoá (tạp âm) - Tính đợc công suất tạp âm lợng tử hoá là:N=2/12 Để giảm lợng tạp âm lợng tử hoá ta phải giảm Nhng mức lợng tử hoá tăng (b(chữ số thập phân)=log2n).n tăng làm cho số nhị phân tăng, từ mã dài dẫn đến số kênh ghép không thẻ giảm tạp âm lợng tử hoá cách giảm bớc lợng tử hoá .Do tạp âm lợng tử hoá không phụ thuộc vào tín hiệu nên tỉ số n/s Kconst phụ thuọc vào S nên chọn đợc (S/N) tối u = cho trớc ngời ta chứng minh rằng: S/N= 6xb (b số bit mã hoá mức) Yêu cầu tín hiệu PCM tối thiểu : S/N = 65 dB Để đảm bảo số trên: b=65/6=11 bit +1 bit mã hoá dấu Từ mã gồm 12 bit: mã hoá gồm 12 bit dài, tốc độ nhanh ghép đợc kênh.Nếu giảm số bit tỉ số tín hiệu tạp âm giảm phải có biện pháp khắc phục nhợc điểm lợng tử hoá = lợng tử hoá không 2/ Lợng tử hoá không Chia bớc lợng tử hoá tỷ lệ với tín hiệu X(t) X =kxX - Trong đó: X tín hiệu k hệ số tỷ lệ(hệ số góc) X phụ thuộc vào X(t) Ưu điểm lợng tử hoá có tỉ số S/N=const chọn đợc giá trị S/N tối u Thực lợng tử hoá không đều: tìm hàm y=f(x) với X lợng tử hoá không đều: X =kxX với hàm y lợng tử hoá Y =2Ymax/n Lập tỷ số: Y/X=dy/dx =2Ymax/nkx dy=(2Ymax/nxk)xdx/X (y thay đổi từ YmaxI+Ymax) Lấy tích phân hai vế: Y= 1/C1(knx+C0) 1/C1=2Ymax/nk C0: Là số tích phân Chọn C1=C0=1+lnA Y= 1/1+lnA(lnA+lnX+1)= (1+lnAX)/(1+lnA) Y= (1+AX)/(1+lnA) (0[...]... viễn thông CHƯƠNG II: Kỹ THUậT CHUYểN MạCH Số I, Giới thiệu chung: - Chuyển mạch số dùng để thực hiện chức năng chính của tổng đài là tạo tuyến đấu nối, để nối tín hiệu thoại giữa các máy điện thoại Trong tổng đài tơng tự, trong tổng đài số có chuyển mạch số 1: Định nghĩa: Chuyển mạch số dùng để trao đổi thông tin giữa các khe thời gian của luồng PCMvàovà các luồng PCMrachuyển mạch PCMv0 PCMr0 Tsi PCMv1... R-1 TSW Tsj R-1 Hình 12 Sơ đồ chuyển mạch Số * Nhận xét + Chuyển mạch thời gian số chỉ có một luồng PCM vào một luồng PCMre chuyển mạch nên dung lợng của chuyển mạch nhỏ + Chuyển mạch thời gian số có thời gian vào và thời gian ra khác nhau vì vậy còn gọi là chuyển mạch khe + Chuyển mạch thời gian thực hiện chức năng của một tổng đài trong một tổng đài chỉ cần một chuyển mạch thời gian là đủ nhng có... viễn thông 1 /Chuyển mạch 2 tầng: a /Chuyển mạch hai tầng : T-S: Có hai tầng, đầu vào là chuyển mạch T đầu ra là chuyển mạch Số chuyển mạch T ở đầu vào, tơng ứng với số luồng của chuyển mạch S Ví dụ: chuyển mạch S có ma trận nxm vì vậy phải có n chuyển mạch T ở đầu vào vì thế dung lợng của chuyển mạch S là n luồng PCM vào và n luồng PCMra Do vậy mà chuyển mạch T tăng lên n lần so với chuyển mạch T đơn... hiện đợc một chức năng của một tổng đài Vì vậy để có thể đợc các tổng đài có dung lợng lớn thì phải kết hợp giữa 2 chuyển mạch T và chuyển mạch S Có các loại chuyển mạch kết hợp sau: +Chuyển mạch 2 tầng: T_S,S_T sử dụng cho các tổng đài có dung lợng trung bình +Chuyển mạch 3 tầng: T_S_T,S_T_S sử dụng cho tổng đài có dung lợng lớn +Chuyển mạch 4 tầng: T_S_S_T sử dụng cho tổng đài có dung lợng rất lớn... có n chuyển mạch T ở đầu vào từ ToITn-1 tơng ứng có n luồng PCMra , từ PCMra 0IPCMra n-1 Giữa 2 chuyển mạch S ta nối m cột của S1 với m hàng của S2 -Do có khả năng nối chéo giữa các chuyển mạch S của hệ thống chuyển mạch 4 tầng tối đa nối chéo đợc m chuyển mạch 4 tầng tạo ra một mạng chuyển mạch mxn PCM Vậy dung lợng của tổng đài đợc tăng lên n lần so vơi chuyển mạch 3 tầng vì vậy hệ thống chuyển mạch. .. báo hiệu giữa tông đài đang xem sét và tông đài khác qua các đơng trung kế - Khối 3: là khối giao tiếp trung kế tơng tự dùng để đấu nối các tổng đài tơng tự với chuyển mạch của tổng đài số - Khối 4: là khối giao tiếp trung kế số , dùng để đấu nối các tổng đài số với chuyển mạch của tổng đài bằng các đờng trung kế số PCM 35 Đồ án tốt nghiệp Điện tử viễn thông b Khối thiết bị chuyển mạch : - Là khối thực... kcủa PCM có nhu cầu nối với khe TSjcủa PCMra0 và PCMra1 Vì vậy chuyển mạch 2 tầng chỉ đợc sử dụng cho các tổng đài có dung lợng trung bình 2 /Chuyển mạch 3 tầng: a /Chuyển mạch T_S_T: T PCMv0 PCMv1 S: 3*3 0 Tr0 Tr1 T 0 1 1 1 2 2 2 Tsk Tr0 Tr1 PCMr0 PCMr1 Tsk PCMv2 Tr2 Tr2 PCMr2 Hình:22 sơ đồ chuyển mạch ba tầng T-S-T -Có số chuyển mạch T ở đầu vào bằng số hàng của S, số chuyển mạch T ở đầu ra bằng số. .. chuyển mạch T - Chuyển mạch không gian số SSW còn gọi là chuyển mạch S Ngoài ra còn có chuyển mạch kết hợp giữa chuyển mạch T và chuyển mạch S II Chuyển mạch thời gian số TSW 1/ Định nghĩa Chuyển mạch thời gian số (TSW ) dùng để trao đổi thông tin giữa các khe thời gian bất kỳ của luồng PCM vào với các khe thời gian bất kỳ của luồng PCM ra chuyển mạch Chuyển mạch thời gian đợc mô tả theo hình vẽ sau... cầu nối với khe TS j của PCMra0 và PCMra1 Vì vậy chuyển mạch 2 tầng chỉ đợc sử dụng cho tổng đài có dung lợng trung bình b /Chuyển mạch S-T PCMv0 PCMv1 PCMv2 0 1 2 0 Tsi 1 2 To T1 T2 PCMr1 PCMr2 PCMr2 22 Đồ án tốt nghiệp Điện tử viễn thông Hình.21 sơ đồ chuyển mạch hai tầng S-T -Chuyển mạch 2 tầng S_T có số chuyển mạch T ở đầu ra bằng số cột của chuyển mạch S Dung lợng của chuyển mạch tăng lên n lần... luồng số PCMra thành R khe thời gian riêng biệt +Khe thời gian TSi của luồng 0 có thể trao đổi với TSj của luồng ra 0 +khe TSkcủa luồng 1 có thể trao đổi với TSk của luồng m-1 Vì vậy chuyển mạch số nó thực hiện chức năng của 1 tổng đài trao đổi thông tin giữa 2 máy điện thoại bất kỳ 2/ Phân loại : Có 2 loại chuyển mạch cơ bản: - Chuyển mạch thời gian số TSW cồn gọi là chuyển mạch T - Chuyển mạch không