Nghiên cứu khối giao tiếp đường dây thuê bao tương tự trong tổng đài NEAX 61E

Năm 2002 Bộ bưu chính viễn thông Việt năm được thành lập mà tiền thân là Tổng công ty bưu chính – Viễn thông , điều đó chứng tỏ thông tin Viễn thông đ• được Chính phủ coi là một trong những vấn đề quan tâm hàng đầu để thúc đẩy sự phát triển của đất nước . Hiện đại hoá mạng lưới Bưu chính Viễn thông , song song với việc lắp đặt các tuyến truyền dẫn : Vi ba số, truyền dẫn cáp quang … Các hệ thống tổng đài điện tử số SPC đ• được đưa vào sử dụng đáp ứng nhu cầu sử dụng ngày càng cao của con người . Đồ án tốt nghiệp của em cung cấp những cơ sở khoa học và thông tin tư liệu mang tính nền tảng , hệ thống nhưng tương đối hoàn thiện và dễ hiểu về Tổng đài điện tử số (SPC) nói chung và hệ thống tổng đài NEAX 61E nói riêng .Cấu trúc và nội dung của đồ án được trình bầy trên quan điểm logic từ tổng quan đến chi tiết từ ý tưởng khoa học công nghệ đến giải pháp kỹ thuật cụ thể , nhờ đó việc tiếp cận vừa dễ , nhanh và toàn diện hơn cụ thể là : Phần I : Tổng quan về tổng đài điện tử số SPC . Phần II : Tổng đài NEAX 61E . Phần III: Nghiên cứu khối giao tiếp đường dây thuê bao .

Mục Lục Trang Lời nói đầu 3 Phần I : Tổng quan về tổng đài điện tử số SPC 4 Chơng I : Kỹ thuật PCM 4 1.1. Đặc điểm kỹ thuật PCM 4 1.2. Lấy mẫu 5 1.3. Lợng tử hoá 8 1.4. Mã hoá 8 1.5. Ghép kênh phân chia theo thời gian 9 1.5.1. Ghép kênh sơ cấp 9 1.5.2. Ghép kênh cấp cao 13 Chơng II : Tổng đài điện tử số SPC 15 2.1. Đặc điểm của tổng đài điện tử số SPC 15 2.2. Nguyên lý cấu tạo của tổng đài điện tử số SPC 16 2.3. Nhiệm vụ của các khối chức năng 16 Phần II : Tổng đài NEAX 61E 36 Chơng I : Khái quát về tổng đài NEAX 61E 35 1.1. Đặc điểm 35 1.2. Dung lợng của tổng đài 1.3. Các tính năng thuê bao 35 36 1.4. Đặc tính của phần cứng và phần mềm 37 Chơng II : Cấu trúc phần cứng 2.1. Tổng quát 43 43 2.2. Phân hệ ứng dụng 45 2.3. Phân hệ chuyển mạch 63 2.4. Phân hệ xử lý 68 2.5. Phân hệ vận hành và bảo dỡng 71 Phần III : Nghiên cứu khối giao tiếp đờng dây thuê bao tơng tự trong tổng đài NEAX 61E 74 Chơng I : tổng quan về khối giao tiếp thuê bao 74 1.1. Vị trí 74 1.2. Chức năng 1.3. Hoạt động của LM 1.4. Bảo dỡng 74 75 78 Chơng II : Đờng dây thuê bao 81 2.1. Chức năng của đờng dây thuê bao 81 1 2.2. Cấu hình phần cứng 83 2.3. Hoạt động của đờng dây thuê bao 84 2.4. Hệ thống báo hiệu đờng dây thuê bao Analog 96 Lời nói đầu Năm 2002 Bộ bu chính viễn thông Việt năm đợc thành lập mà tiền thân là Tổng công ty bu chính Viễn thông , điều đó chứng tỏ thông tin Viễn thông đã đợc Chính phủ coi là một trong những vấn đề quan tâm hàng đầu để thúc đẩy sự phát triển của đất nớc . Hiện đại hoá mạng lới Bu chính Viễn thông , song song với việc lắp đặt các tuyến truyền dẫn : Vi ba số, truyền dẫn cáp quang Các hệ thống tổng đài điện tử số SPC đã đợc đa vào sử dụng đáp ứng nhu cầu sử dụng ngày càng cao của con ngời . Đồ án tốt nghiệp của em cung cấp những cơ sở khoa học và thông tin t liệu mang tính nền tảng , hệ thống nhng tơng đối hoàn thiện và dễ hiểu về Tổng đài điện 2 tử số (SPC) nói chung và hệ thống tổng đài NEAX 61E nói riêng .Cấu trúc và nội dung của đồ án đợc trình bầy trên quan điểm logic từ tổng quan đến chi tiết từ ý tởng khoa học công nghệ đến giải pháp kỹ thuật cụ thể , nhờ đó việc tiếp cận vừa dễ , nhanh và toàn diện hơn cụ thể là : Phần I : Tổng quan về tổng đài điện tử số SPC . Phần II : Tổng đài NEAX 61E . Phần III: Nghiên cứu khối giao tiếp đờng dây thuê bao . Phần I: Tổng quan về tổng đài điện tử số SPC Chơng I: Kỹ thuật PCM 1.1. Đặc điểm của kỹ thuật PCM . Trên quan điểm kỹ thuật ngời ta phân biệt hai loại tín hiệu : Tín hiệu tơng tự và tín hiệu số . Tín hiệu tơng tự (Analog): là đại lợng vật lý biến thiên liên tục theo thời gian và mang tin . Tín hiệu số (Digital): là một hàm rời rạc theo thời gian, đại lợng vật lý mang tin chỉ nhận hai giá trị đợc mã hoá là 0 và 1. 3 i(t) s(t) 0 0 t t (a) tín hiệu Analog (b) tín hiệu Digital 01 Hình 1 : Tín hiệu . Tín hiệu Analog rất đa dạng , trong quá trình xử lý để hợp nhất mạng viễn thông trong một môi trờng thống nhất phức tạp , đắt tiền mà không thể tách hoàn toàn can nhiễu . Trong khi đó tín hiệu số chỉ xử lý tín hiệu nhị phân 0 và 1 có thể làm đơn giản hoá việc hợp nhất các dịch vụ viễn thông khác nhau vào một mạng đồng nhất . Ngày nay phơng pháp phổ biến nhất dùng để số hoá tín hiệu thoại (hay biến đổi tín hiệu tơng tự thành dạng số) là kỹ thuật PCM (Pulse Code Modulation) . Phần phát Tái tạo và truyền Phần thu Tín hiệu PCM đợc tạo ra bằng cách thực hiện ba quá trình là: Lấy mẫu , lợng tử hoá và mã hoá . 1.2. Lấy mẫu Lấy mẫu là quá trình rút các phần tử thông tin một cách tuần tự từ các tín hiệu tơng tự theo định lý lấy mẫu của Kachennhicôp : Một tín hiệu x(t) liên tục theo thời gian có phổ hữu hạn hoàn toàn đợc xác định bằng một dòng các giá trị tức thời lấy cách nhau một khoảng T = T LM max2 1 f T LM : Chu kỳ lấy mẫu f max : Thành phần tần số bậc cao nhất của tín hiệu Ví dụ : Tín hiệu thoại có băng tần (0,3 ữ 3,4) Khz Fmax = 3,4 Khz F LM 2 f max = 2 *3,4 = 6,8 chọn f LM =8 Khz 4 Lấy mẫu Mã hoá Tái tạo và trễ Giải mã Lọc Đầu vào Tương tự Đầu ra Tương tự Hình 2 : Cấu hình cơ bản PCM . T LM = 125 às V = 8 bít / mẫu * 8000 mẫu = 64 kb/s (a). Tín hiệu tơng tự (b). Xung lấy mẫu (c). Chức năng lấy mẫu (d). Tín hiệu PAM đã lấy mẫu Mục đích của công việc lấy mẫu là thay vì truyền toàn bộ tín hiệu x(t) liên tục ta chỉ truyền đi một số các giá trị tức thời của nó . Có hai kiểu lấy mẫu tuỳ theo đỉnh độ rộng xung : Lấy mẫu tự nhiên và lấy mẫu đỉnh bằng phẳng . Lấy mẫu tự nhiên đợc tiến hành một cách lý tởng là phổ tần số sau khi lấy mẫu trùng với phổ của tín hiệu ban đầu . Tuy nhiên điều này không thể có đợc . Khi tiến hành lấy mẫu đỉnh bằng phằng thì tín hiệu ứng biên độ lấy mẫu làm xuất hiện méo . 5 m(t) ) i(t) t Thiết bị nhân s(t) m(t) ) s(t) *m(t) t (a) (b) (c) 0 0 t s(t) 0 (d) Hình 3: Quá trình lấy mẫu . X(e jw ) - -2 0 (c) : F LM 2F max - (a) : Phổ của tín hiệu tương tự - 0 0 (b) : F LM = 2F max X(e jw ) 2 X(e jw ) Hình 4: Phổ trớc và sau quá trình lấy mẫu . Khi F LM 2F max dễ dàng tách ra để lấy lại phổ của tín hiệu ban đầu ở phía thu. Nếu F LM < F max sẽ gây ra hiện tợng chồng phổ nên không thể tách ra để lấy để lấy ra đợc phổ gốc ban đầu do đó không thu đợc tín hiệu tơng tự ban đầu trớc khi lấy mẫu . Hình 5 : Hiện tợng chồng phổ . Ngoài ra , nếu các tín hiệu đầu vào vợt quá độ rộng dải tần xuất hiện sự nén quá nếp gấp . Vì vậy phải lọc băng rộng các tín hiệu ầu vào trớc khi lấy mẫu . 1.3. Lợng tử hoá Lợng tử hoá thực chất là việc gán xấp xỉ mẫu PAM cho các mức lợng tử với quy ớc tất cả các mẫu trong phạm vi giữa hai mức lợng tử sẽ có cùng giá trị . 6 X(e jw ) - 0 (d) : F LM < F max Hình 6 : Lợng tử hoá tín hiệu . Quá trình lợng tử hoá đã làm tròn gây ra tạp âm lợng tử làm sai số cho các mức tín hiệu Tạp âm lợng tử NQ = Q S tồn tại giữa dạng sóng ban đầu (S) và dạng sóng đã lợng tử (Q) Tạp âm tạo ra khi biên độ của các tín hiệu đầu vào vợt quá dẫy lợng tử gọi là tạp âm quá tải hay tạp âm bão hoà . S / NQ đợc sử dụng nh một đơn vị để đánh giá những u và nhợc điểm của phơng pháp PCM . Hình 7: Tạp âm lợng tử theo biên độ . Khi bớc lợng tử là một hằng số , S/ NQ thay đổi theo mức tín hiệu . Chất lợng gọi trở nên xấu hơn khi mức tín hiệu thấp vì thế đối với các mức tín hiệu thấp, bớc l- ợng tử đợc giảm và đối với các tín hiệu mức cao nó đợc tăng để ít nhiều cân bằng S / NQ đầu vào . Những vấn đề trên đợc tiến hành bằng cách nén biên độ . Một cách lý 7 2 2 1 2 21 Ngưỡng trên Ngưỡng dưới Dạng sóng ban đầu Dạng sóng đã lợng tử Bớc lợng tử Tạp âm lợng tử NQ= Q-S tởng đối với các tín hiệu mức thấp , đờng cong nén giãn là tuyến tính. Đối với các tín hiệu mức cao chúng đợc đặc trng bởi đờng cong đại số. Hiện nay có hai luật nén giãn là luật à (à = 225) với phơng pháp 15 đoạn và luật A (A = 87,6) là phơng pháp 13 đoạn . Sử dụng công nghệ nén kết hợp với phơng pháp mã hoá , những đặc tính tạp âm đợc giảm tới mức tối đa . 1.4. Mã hoá Mã hoá là quá trình biến đổi các mẫu tín hiệu nhận đợc bởi lợng tử hoá thành các mã nhị phân Để biểu diễn 256 mức , một tổ hợp 8 bít hay còn gọi tín hiệu PCM đợc mã hoá nh sau : Bít phân cực = { 0,1 } Bít phân đoạn = { 000, 001. 111} Bít phân bớc = { 0000 , 0001 , 1111} 1.5. Ghép kênh phân chia theo thời gian . Ghép kênh là quá trình biến đổi một số tín hiệu số thành tín hiệu số tốc độ cao 1.5.1 Ghép kênh sơ cấp A. Sơ đồ khối 8 Hình 8: Bộ ghép PCM- N (N = 24 hoặc 30) . Lấy mẫu Lập mã đường Mã hoá Ghép kênh Chọn xung kênh Giải mã Chọn xung kênh Bộ tạo xung phát XĐB và báo hiệu Bộ tạo xung thu Tách kênh Giải mã đường Lấy mẫu Tách XĐB SĐ SĐ 1 . . . . n Đầu vào Đầu ra Sơ đồ ghép N kênh thoại , kênh đồng bộ và kênh báo hiệu thành luồng bit. Đôi dây âm tần đợc nối vào máy đầu cuối thuê bao nh máy điện thoại thiết bị truyền số liệu . Bộ sai động SĐ tách tín hiệu thoại thu và phát riêng biệt . Tại nhánh phát có bộ lọc thông thấp để hạn chế băng tần tiếng nói từ (300 ữ 3400) Hz , mạch lấy mẫu là một chuyển mạch điện tử đóng mở theo chu kỳ 125às , bộ mã hoá biến đổi mỗi xung lấy mẫu thành 8 bít và khối ghép kênh ghép tín hiệu thoại , tín hiệu đồng bộ và báo hiệu thành một khungcó thời hạn 125às . Đầu ra các mạch lấy mẫu đấu song song với nhau , vì vậy xung lấy mẫu của các kênh đợc ghép theo thời gian và lần lợt đa đến bộ mã hoá . Trong bộ ghép PCM 24 dùng bộ mã hoá - nén số à = 255 và đặc tính biên độ có 15 đoạn . Trong bộ ghép PCM- 30 dùng bộ mã hoá nén số A = 87,6 và đặc tính biên độ có 13 đoạn. Dãy xung 2048kb/s đầu ra bộ tạo xung phát của PCM 30 và 1544Kb/s của PCM- 24 qua bộ chia để tạo ra xung điều khiển các mạch lấy mẫu 8Kbps , điều khiển các bộ mã hoá . Báo hiệu từ các thuê bao đợc đa tới các khối xử lý báo hiệu . Tại đây báo hiệu đợc chuyển đổi thành các bit để ghép vào khung . Dãy bit hai mức đầu ra khối ghép kênh qua khối lập mã đờng chuyển thành dãy bit ba mức và đi ra ngoài . Tại nhánh thu , dãy bit ba mức từ ngoài đi vào khối giải mã đờng để chuyển dãy bit hai mức . Khối tách kênh tách luồng bit đầu vào thành n kênh thoại , kênh đồng bộ và kênh báo hiệu . Khối báo hiệu chuyển các bit báo hiệu thành tín hiệu báo hiệu ban đầu . Xung đồng bộ đa tới bộ chia xung và tạo ra các khe thời gian động bộ với phía phát . Các từ mã 8 bit của n kênh thoại đa tới bộ giải mã để chuyển thành các xung lợng tử , qua bộ chọn kênh và bộ lọc thông thấp tách ra tín hiệu thoại Analog qua bộ sai động đi vào máy điện thoại . B. Cấu trúc khung và đa khung của bộ ghép PCM- 24 Khung có thời hạn là 125às , gồm một bit F"đứng đầu và 24 khe thời gian đ- ợc đánh số thứ tự từ TS1 đến TS24 , mỗi khe thời gian ghép 8 bit . Nh vậy trong mỗi khung có 1+8 *24 = 193 bit . 9 Tốc độ bit của PCM 24 đợc tính theo biểu thức sau đây: V (PCM-24) = 193 bit/ khung * 8 * 10 3 khung / s = 1544*10 3 bit/s Hình 9: Cấu trúc khung và đa khung 12 khung của bộ ghép PCM-24 . Bit đứng đầu khung đợc sử dụng để tạo ra từ mã đồng bộ khung , từ mã đồng bộ đa khung và bit cảnh báo xa khi mất đồng bộ , 24 khe thời gian dành để ghép tín hiệu số các kênh thoại . Báo hiệu đợc truyền trong bít thứ 8 của các khe thời gian thuộc khung 6 và khung 12 (ký hiệu A và B) Đa khung 12 khung đợc hình thành vì các lý do sau đây Để tránh phỏng tạo từ mã đồng bộ do ảnh hởng của tạp nhiễu thì từ mã này phải có nhiều bit . Trong đa khung 12 khung lấy các bit F của các khung lẻ để tạo thành từ mã động bộ khung 101010 , lấy các bit F của các khung chẵn để tạo thành từ mã đồng bộ đa khung 00111 và bít S có logic 0 ở trạng thái bình thờng và logic 1 khi mất động bộ khung hoặc đa khung . Tóm lại vì phải truyền báo hiệu và tín hiệu đồng bộ nên phải có đa khung 12 khung . Nh vây các khe thời gian trong khung 6 và khung 12 chỉ chứa 7 bit tín hiệu thoại , bit thứ 8 có trọng số bé nhất 10 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 Một đa khung ghép từ 12 khung Một khung 125à 1 khung 1 25às 193 Khe thời gian số 5,18às 1 2 3 4 5 6 7 8 A B Một khe thời gian số 648 ns