Nghiên cứu Tổng đài điện tử số SPC - Tổng dài điện tử ALCATEL 1000E10B

Chiến lược số hoá mạng Viễn thông Việt Nam là sự phát triển hạ tầng cơ sở thông tin, là yếu tố thúc đẩy nền kinh tế phát triển và góp phần nâng cao đời sống x• hội của con người. Thừa kế những thành tựu của các ngành công nghệ điện tử, bán dẫn, quang học, công nghệ tin học, nền Công nghệ Viễn thông Thế giới đ• có một bước tiến kỳ diệu đưa x• hội loài người bước sang một kỷ nguyên văn minh mới đó là kỷ nguyên thông tin. Với mạng viễn thông của nước ta hiện nay chúng ta có thể thâm nhập vào mọi nơi, mọi chỗ trên đất nước cũng như trên thế giới để nắm bắt thông tin một cách nhanh chóng và chính xác. Để phục vụ mục đích này, mạng điện thoại đóng vai trò vô cùng quan trọng và nó không ngừng được cải tiến và mở rộng. Điều này ghi nhận sự đóng góp tích cực của ngành Bưu Điện. Hoà cùng với liên lạc thông tin trong nước thì liên lạc với Thế giới ngày càng quan trọng hơn, mà mạng lưói Viễn thông Việt Nam cần phải đáp ứng được. Hàng loạt các tổng đài điện tử số đ•, đang được trang bị và đưa vào khai thác ở hầu hết các trung tâm tỉnh, trung tâm miền và các cửa ngõ đi Quốc tế. Đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của khách hàng và sự phát trển của mạng Viễn thông, tổng đài điện tử ALCATEL 1000E10 đ• được đưa vào sử dụng ở Việt Nam từ năm 1990. Như vậy cấu trúc của một Tổng đài như thế nào và hoạt động của nó ra sao. Để tìm hiểu vấn đề này em đ• được thầy Nguyễn Đức Thuận và các thầy cô trong khoa Điện tử Viễn thông - Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội giao cho đề tài : “Nghiên cứu Tổng đài điện tử số SPC “ mà cụ thể là Tổng dài điện tử ALCATEL 1000E10B và em đ• lấy nó làm đồ án tốt nghiệp cho mình.

Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Đình Quyết lời nói đầu Chiến lợc số hoá mạng Viễn thông Việt Nam là sự phát triển hạ tầng cơ sở thông tin, là yếu tố thúc đẩy nền kinh tế phát triển và góp phần nâng cao đời sống xã hội của con ngời. Thừa kế những thành tựu của các ngành công nghệ điện tử, bán dẫn, quang học, công nghệ tin học, nền Công nghệ Viễn thông Thế giới đã có một bớc tiến kỳ diệu đa xã hội loài ngời bớc sang một kỷ nguyên văn minh mới đó là kỷ nguyên thông tin. Với mạng viễn thông của n- ớc ta hiện nay chúng ta có thể thâm nhập vào mọi nơi, mọi chỗ trên đất nớc cũng nh trên thế giới để nắm bắt thông tin một cách nhanh chóng và chính xác. Để phục vụ mục đích này, mạng điện thoại đóng vai trò vô cùng quan trọng và nó không ngừng đợc cải tiến và mở rộng. Điều này ghi nhận sự đóng góp tích cực của ngành Bu Điện. Hoà cùng với liên lạc thông tin trong nớc thì liên lạc với Thế giới ngày càng quan trọng hơn, mà mạng lói Viễn thông Việt Nam cần phải đáp ứng đợc. Hàng loạt các tổng đài điện tử số đã, đang đợc trang bị và đa vào khai thác ở hầu hết các trung tâm tỉnh, trung tâm miền và các cửa ngõ đi Quốc tế. Đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của khách hàng và sự phát trển của mạng Viễn thông, tổng đài điện tử ALCATEL 1000E10 đã đ- ợc đa vào sử dụng ở Việt Nam từ năm 1990. Nh vậy cấu trúc của một Tổng đài nh thế nào và hoạt động của nó ra sao. Để tìm hiểu vấn đề này em đã đợc thầy Nguyễn Đức Thuận và các thầy cô trong khoa Điện tử Viễn thông - Trờng Đại học Bách Khoa Hà Nội giao cho đề tài : Nghiên cứu Tổng đài điện tử số SPC mà cụ thể là Tổng dài điện tử ALCATEL 1000E10B và em đã lấy nó làm đồ án tốt nghiệp cho mình. Trong quá trình nghiên cứu và tìm hiểu, em đã rất cố gắng để có một quyển đồ án hoàn thiện theo khả năng của mình. Nhng do thời gian có hạn cũng nh còn hạn chế về tài liệu tham khảo và kiến thức hiểu biết nên quyển đồ án tốt nghiệp của em không thể tránh khỏi thiếu xót và cha đáp ứng đầy đủ ----------- 1---------- Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Đình Quyết đợc yêu cầu đề ra.Em rất mong đợc sự đóng góp ý kiến của thầy cô và các bạn. Em xin chân thành cám ơn thầy Nguyễn Đức Thuận, các thầy cô trong khoa cùng bạn bè đồng nghiệp đã tận tình giúp đỡ để em hoàn thành quyển đồ án tốt ngiệp này. Hà Nội, ngày 14/7/2008 Sinh viên Nguyễn Đình Quyết. ----------- 2---------- Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Đình Quyết Phần I Tổng quan về tổng đài điện tử SPC. Chơng I Giới thiệu chung I-/ Đặc điểm chung về tổng đài SPC. ở các tổng đài điện tử làm việc theo nguyên lý điều khiển theo các ch- ơng trình ghi sẵn (Stored Program Control), ngời ta sử dụng các bộ xử lý giống nh các máy tính để điều khiển hoạt động của tổng đài. Tất cả các chức năng điều khiển sử dụng đặc trng bởi một loạt các lệnh đã ghi sẵn trong bộ nhớ. Các số liệu trực thuộc tổng đài nh: số liệu về thuê bao, các bản phiên dịch địa chỉ, các thông tin về tạo tuyến, tính cớc thống kê,v.v cũng đợc ghi sẵn trong các bộ nhớ số liệu.Và qua mỗi bớc xử lý sẽ nhận đợc một sự quyết định tơng ứng với các nghiệp vụ đó. Các chơng trình và số liệu ghi trong các bộ nhớ có thể thay đổi đợc khi cần thay đổi nguyên tắc diều khiển hay nguyên tắc của hệ thống. Nhờ vậy ng- ời quản lý có thể linh hoạt trong quá trình điều hành tổng đài. Công việc đa vào dịch vụ mới cho thuê bao và thay đổi các dịch vụ cũ đều dễ dàng thực hiện thông qua các lệnh ngời - máy. Khả năng điều hành để đáp ứng nhanh và có hiệu quả đối với các yêu cầu của thuê bao. ở một số dịch vụ đặc biệt thuê bao có thể đợc thực hiện bằng các thao tác từ máy thê bao nh : yêu cầu báo thức, . Nhờ có trung tâm điều hành và bảo bảo dỡng đợc trang bị các thiết bị trao đổi ngời - máy cùng với hệ thống xử lý nên công việc điều hành và bảo dỡng dợc thực hiện dễ dàng. Đồng thời, nó còn bao quát cả các công việc quản lý mạng nh lu lợng các tuyến và xử lý đờng vòng, Tại đây còn nhận đợc các thông tin về cớc, hỏng hóc,sự cố,v.v từ các tổng đài khu vực. ----------- 3---------- Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Đình Quyết Các bộ xử lý có khả năng hoàn thành công việc ở tốc độ rất cao nên có thời gian để chạy các chơng trình thử vòng để phát hiện lỗi tự động thời gian và nhân lực phục vụ cho phép đo thử này. II-/ Ưu điểm của tổng đài SPC. 1-/ Trờng chuyển mạch. Trờng chuyển mạch đợc cấu tạo theo phơng thúc tiếp thông hoàn toàn và hầu nh không có tổn thất. Tốc độ thao tác chuyển mạch nhanh, chỉ mất vài Ms. Tạp âm chuyển mạch hầu nh không có. 2-/ Hệ thống điều khiển. Sử dụng các thiết bị điều khiển có tốc độ lầm việc cao,các hệ thống xử lý có công suất lớn có khả năng xử lý chuỗi lệnh phức tạp, do đó, nó có khả năng thực hiện những nhiệm vụ khó khăn nh: công việc xử lý cuộc gọi, công việc điều hành và bảo dỡng tổng đài. Thiết bị điều khiển đợc cấu trúc theo kiểu Modul nên rất thuận tiện cho công việc phát triển dung lợng tổng đài. 3-/ Xử lý sự cố. ở các tổng đài điện tử SPC đều đợc đa vào chơng trình phán đoán lỗi, vì vậy, khi có sự cố xảy ra thì tổng đài điện tử số SPC xử lý sự cố rất nhanh và đơn giản. Vì chúng có cấu trúc kiểu các phiến mạch in chân cắm nên ta chỉ việc tháo phiến có sự cố ra và thay phiến mới vào. 4-/ Ưu điểm về dịch vụ. Khả năng linh hoạt : Đối với tổng đài SPC, công việc thay đổi các dịch vụ cho thuê bao đợc thực hiện dễ dàng nhờ các thao tác lệnh. Một số các dịch vụ có thể đợc thực hiện bằng chính thuê bao. Tổng dài SPC còn có thể cung cấp nhiều dịch vụ nâng cao cho thuê bao một cách dễ dàng. ----------- 4---------- Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Đình Quyết 5-/ Ưu điểm về điều hành. Phát triển dung lợng dễ, lắp đặt nhanh bởi vì tổng đài có cấu trúc dạng Modul ở cả hệ thống điều khiển lẫn hệ thống điện thoại nên việc phát triển dung lợng trong từng gian đoạn đợc thực hiện dễ dàng và kinh tế. Phối hợp dễ dàng với các hệ thống báo hiệu của các hệ thống tổng đài khác. Có thể thay đổi só liệu và phơng thức điều hành thông qua hệ thống trao đổi ngời - máy. Các trang thiết bị kèm theo cho phòng chuyển mạch của tổng đài điện tử SPC giảm đi rất nhiều so với hệ thống tổng đài cơ điện. 6-/ Bảo dỡng. ở tổng đài điện tử SPC, công việc kiểm tra các đờng dây thuê bao và các đờng trung kế đợc tiến hành tự động và thờng xuyên. Sự cố trong hệ thống cũng đợc phát hiện tự động bằng các chơng trình cài đặt ghi sẵn, các kết quả đo thử và tìm sự cố đợc in ra. Vì vậy rất thuận tiện cho công việc bảo dỡng hàng ngày. ----------- 5---------- Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Đình Quyết Chơng II Cấu trúc và chức năng các khối trong tổng đài spc. I-/ Sơ đồ khối tổng đài SPC. Tuy các tổng đài điện tử hiện nay đang sử dụng trên thế giới có nhiều đặc điểm khác nhau. Nhng về cơ bản thì chúng đều có sự giống nhau về cơ cấu phân bổ các khối chức năng và có sơ đồ nh hình vẽ trên. Bao gồm: + Thiết bị đầu cuối: Gồm các mạch điện thuê bao, mạch trung kế, thiết bị tập trung và xử lý tín hiệu,v.v ----------- 6---------- Đường dây thuê bao Trường Chuyển Mạch Thiết bị Báo Hiệu Thiết bị báo hiệu kênh chung Thiết bị báo hiệu kênh riêng Thiết bị ngoại vi chuyển mạch Phân phối báo hiệu Đo thử trạng thái Điều khiển đấu nối BUS chung Thiết bị trao đổi người-Máy Bộ xử lý trung tâm Các Bộ nhớ Hình 1 : Sơ đồ khối của tổng đài SPC Thiết bị kết cuối Mạch điện đư ờng dây Trung kế tương tự Trung kế số Hình 1: Sơ đồ khối của tổng đài SPC Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Đình Quyết + Thiết bị chuyển mạch: Bao gồm các tầng chuyển mạch thời gian, không gian hoặc ghép kết hợp. + Thiết bị báo hiệu: Hệ thống báo hiệu kênh chung CCS và hệ thống báo hiệu kênh riêng CAS. + Thiết bị ngoại vi chuyển mạch: Bao gồm các thiết bị phân phối báo hiệu, thiết bị đo thử, thiết bị đấu nối hợp thành. Đây là thiết bị ngoại vi cho hệ thống điều khiển. + Bộ điều khiển trung tâm: Bao gồm bộ xử lý trung tâm và các bộ nhớ. + Thiết bị trao đổi ngời máy: Là các loại thiết bị nh màn hình, bàn phím, máy in . để trao đổi thông tin vào/ra phục vụ công tác điều hành và bảo dỡng tổng đài. Ngoài ra, các tổng đài điện tử còn có các khối chức năng nh: tính cớc, đồng bộ mạng, xử lý thông tin, thiết bị giao tiếp thuê bao xa. II-/ Chức năng - nhiệm vụ của các khối chức năng trong tổng đài SPC. 1-/ Thiết bị kết cuối. Gồm các mạch điện kết cuối thuê bao tơng tự, mạch điện kết cuối thuê bao số, tập trung thuê bao, kết cuối trung kế tơng tự, kết cuối trung kế số. Mỗi đờng dây thuê bao, trung kế đều có một mạch điện riêng. 1.1. Khối mạch kết cấu thuê bao tơng tự. Các chức năng cơ bản của khối này có thể tóm tắt bằng từ BORSHT: - Chức năng cấp nguồn - B (Battery): Có chức năng cấp nguồn cho đ- ờng dây thuê bao. - Chức năng bảo vệ quá áp - O (Over voltage protectio): Có nhiệm vụ chống quá áp cho tổng đài. - Chức năng cấp dòng chuông cho thuê bao - R (Ringing Current): cấp dòng chuông tần số từ 16 - 25 Hz, điện áp cấp chuông là 75 - 110 V. ----------- 7---------- Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Đình Quyết - Chức năng giám sát - S (Supervision): thực hiện chức năng giám sát trạng thái đờng dây thuê bao nh: thuê bao nhấc máy, thuê bao đặt máy, thuê bao phát xung thâp phân (Pulse), thuê bao ấn phím Flash, . - Chức năng mã hoá/giải mã - C (Code/ Decode): Mỗi thuê bao đều đợc trang bị bộ biến đổi Analog - Digital và ngợc lại. - Chức năng cầu sai động - H (Hybrid): hực hiện biến đổi chế độ truyền thong tin hai dây thành bốn dây và ngợc lại. - Chức năng kiểm tra, đo thử - T (Testing): Có chức năng kiểm tra trạng thái của các đờng dây thuê bao nh: đứt, chập, thuê bao để kênh máy, máy điện thoại hỏng thiết bị chuông, thiết bị thoại,v.v . 1.2. Khối mạch kết cuối thuê bao số. Khối mạch này cũng có các chức năng sau: - Kiểm tra trạng thái đờng dây thuê bao, chống quá ápvà cấp nguồn cho đờng dây thuê bao. - Ghép và tách kênh, truyền dẫn. Khối này khi phát thì có nhiệm vụ tách hai kênh thông tin và một kênh báo hiệu đa xuống hệ thống điều khiển báo hiệu, khi thu thì ghép lại hai kênh thông tin và báo hiệu. 1.3. Khối tập trung thuê bao. Khối này gồm một bộ tập trung số đợc cấu tạo từ các thiết bị ghép kênh sơ cấp, chuyển đổi nối tiếp - song song, thiết bị chuyển mạch tập trung thuê bao. - Ghép và tách kênh: Phơng thức này là ghép kênh phân chia thời gian TDM (Time Division Multiplex). Sau khi ghép kênh sẽ đợc tuyến PCM có tốc độ cơ số 2,048 Mb/s (tơng đơng với 32 kênh khi thu thì thực hiện tách kênh). - Chuyển đổi nối tiếp và song song: Các tuyến PCM cơ sở tốc độ 2,048 Mb/s sẽ đợc đa vào bộ chuyển đổi nối tiếp song song để chuyển đổi 8 bit nối tiếp trong một khe thời gian thành 8 bit song song truyền dẫn trên tuyến PCM 8 mạch dây để chuyển tới thiết bị chuển mạch tập trung thuê bao. Khi thu thì thực hiện ngợc lại. - Bộ chuyển mạch tập trung thuê bao: Bộ chuyển mạch này thờng là bộ chuyển mạch thời gian làm việc theo nguyên lý điều khiển đầu ra. Bộ này làm ----------- 8---------- Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Đình Quyết nhiệm vụ trao đổi các khe thời gian thông tin thoại cũng nh các loại âm báo thuê bao và tín hiệu địa chỉ đa tần ở dạng PCM. 1.4. Khối mạch kết cuối trung kế tơng tự. Khối này bao gồm các mạch điện trung kế dùng cho các cuộc gọi ra, gọi vào và gọi chuyển tiếp. Nó cũng có chức năng tơng tự nh khối kết cuối thuê bao tơng tự: + Cấp nguồn cho đờng trung kế. + Bảo vệ chống quá áp. + Giám sát cuộc gọi. + Phối hợp báo hiệu. + Thực hiện biến đổi A/D. 1.5. Khối mạch kết cấu trung kế số. Khối kết cuối trung kế số thực hiện giao tiếp giữa tổng đài này với tổng đài đối phơng. Các chức năng đợc thực hiện ở kết cuối trung kế số có thể đợc tóm tắt nh sau: GAZPACHO,trong đó: - G (Gerieation of frame): Tạo khung PCM để truyền đi các thông tin số tới tổng đài . - A (Aligment of frame) - Đồng bộ khung: Đồng chỉnh khung tín hiệu số PCM sa cho các đờng PCM đợc đấu vào trờng chuỷen mạch đều có cùng một tốc độ, cùng pha. - Z (Zero string suppression)-Nén dãy bit O: Vì dãy tín hiệu PCM có nhiều quãng chứa nhiều bit 0 bên thu sẽ khó khôi phục tín hiệu đồng bộ. Vì vậy khi phát ngời ta phải nén các quãng tín hiệu có nhiều bit 0 liên tiếp. - P (Polar conversion): Khối chức năng này thực hiện biến đổi các tín hiệu nhị phân đơn cực từ hệ thống đa ra thành dãy tín hiệu nhị phân lỡng cực để truyền đi trên đờng dây và ngợc lại. - A (Arlam processing): Khối này thực hiện xử lý cảnh cáo trên đờng truyền dẫn PCM nh: cảnh báo mất đờng truyền, cảnh báo mất đồng bộ khung, lệch pha, . ----------- 9---------- Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Đình Quyết - C (Clock recovery) - Khôi phục lại tín hiệu đồng hồ: Từ luồng tín hiệu số dầu vào thiét bị này sẽ tách các thông tin về xung nhịp đồn bộ làm các giá trị tham khảo cho thiết bị tạo dao động của tổng đài. Nhờ đó mà tổng đài lm việc đồng bộ với các tổng đài liên quan. - H (Hunt during reframe)-Tách thông tin đồng bộ:Nhiệm vụ của khối này là tìm các thông tin về khug tín hiệu số từ luồng các tín hiệu số đầu vào. - O (Offce Signalling)- Báo hiệu: Thực hiện chức năng chèn/ tách các thông tin báo hiệu giữa các tổng đài với nhau thông qua các đờng dây trung kế. 2-/ Thiết bị chuyển mạch. Hệ thống chuyển mạch là một trong các bộ phận chủ yếu và quan trọng của tổng đài điện tử. Nó bao gồm chức năng sau: - Chức năng chuyển mạch: Làm nhiệm vụ thiết lập tuyến nối giữa hai hay nhiều thuê bao của tổng đài hoặc giữa tổng đài này với tổng đài khác. - Chức năng truyền dẫn: Trên cơ sở tuyến nối đã thiết lập, thiết lập này thực hiện chức năng truyền dẫn tiếng nói, số hiệu và tín hiệu báo hiệu giữa các thuê bao với nhau với chất lợng và độ tin cậy cao. Có hai loại hệ thống chuyển mạch đó là hệ thống chuyển mạch tơng tự và hệ thống chuyển mạch số: 2.1. Hệ thống chuyển mạch tơng tự. Hệ thống chuyển mạch tơng tự đợc chia làm hai phơng thức: Chuyển mạch tơng tự theo không gian và chuyển mạch tơng tự theo thời gian. - Chuyển mạch tơng tự theo không gian (Space Division Switching): Trong phơng thức này đối với một cuộc gọi thì một tuyến nối vật lý sẽ đợc thiết lập giữa đầu vào và đầu ra của trờng chuyển mạch. Nó đợc duy trì trong suốt thời gian thiết lập cuộc gọi nhng nó không tiến hành bất kỳ một quá trình xử lý nào đối với tín hiêu mà nó chuyển mạch. - Chuyển mạch tơng tự theo thời gian (Time Division Switching): Phơng thức này còn đợc gọi là PAM (Pulse Amplitude Modulation) hay cuyển mạch theo phơng pháp điều biên xung. 2.2.Hệ thống chuyển mạch số (hay còn gọi là chuyển mạch PCM): ----------- 10----------