cấu tạo và nguyên lý hoạt động của tổng đài ALCATER E10

danh cho nhun ban hoc chuyen nghanh dien tu vien thong muon tim hieu ve cau tao va chuc nang cua tong dai alacater e10

Báo cáo thực tập tốt nghiệp Hệ CĐ ĐT – VT khóa 7 Lời nói đầu Viễn thông là cơ sở cho sự phát triển của xã hội. sự phát triển của hạ tầng cơ sở viễn thông là yếu tố quan trọng thúc đẩy nền kinh tế phát triển đóng góp nâng cao đời sống xã hội. Công nghệ viễn thông đã được trải qua nhiều quá trình hình thành và phất triển, nó không ngừng được hoàn thiện nhờ ứng dụng những thành tựu khoa học kĩ thuật của công nghệ kĩ thuật điện tử, bán dẫn, quang và tin học. Hòa chung với sự phát triển của công nghệ viễn thông trên thế giới, nghành viễn thông Việt nam cũng không ngừng phát triển. với chiến lược đi thẳng vào công nghệ mới đang được sử dụng rộng rãi tại các nước phát triển, nhiều thiết bị hiện đại đã được lắp đặt và khai thác trên mạng viễn thông nước ta. Trong mạng viễn thông, hệ thống chuyển mạch hay tổng đài đóng vai trò quan trọng. nó là những nút mạng, những trung tâm của mạng lưới để thiết lập nên các năng lực của mạng. Do đó việc nắm bắt các kĩ thuật về chuyển mạch rất cần thiết. Sau thời gian nghiên cứu và tìm hiểu hệ thống chuyển mạch và tổng đài E10 dưới sự hướng dẫn của cô Phạm Ánh Hồng và chị Tạ Thị Duyên em đã hoàn thành báo cáo thực tập của mình với nội dung báo cáo trình bày gồm 3 phần: Phần I: Tổng quan về hệ thống chuyển mạch? Phần II: Trình bày về cấu tạo và nguyên lý hoạt động của tổng đài ALCATER E10 Phần III: Em đạt được kết quả gì trong quá trình thực tập? Mặc dù đã cố gắng, nhưng do thời gian và trình độ có hạn bản báo cáo này không tránh khỏi thiếu sót, em rất mong nhận được sự chỉ bảo của thầy, cô và các bạn. Sau cùng cho phép em được bày tỏ lời cảm ơn chân thành tới cô giáo Phạm Ánh Hồng cùng chị Tạ Thị Duyên đã tận tình giúp em hoàn thành bản báo cáo thực tập của mình. Sinh Viên: Ma Văn Nhậm Lớp ĐTVT 7A 1 Hà Nam, Ngày 20 tháng 4 năm 2013 Sinh Viên Ma Văn Nhậm Báo cáo thực tập tốt nghiệp Hệ CĐ ĐT – VT khóa 7 Phần I: Tổng quan về hệ thống chuyển mạch I. Giới thiệu chung: Kỹ thuật chuyển mạch là một lĩnh vực tìm hiểu, nghiên cứu các phương thức chuyển mạnh, định hướng thông tin từ nguồn tin tới đích nhận tin một cách chính xác, hiệu quả, nhằm đảm bảo chất lượng dịch vụ cao, tạo cơ sở tổ chức mạng viễn thông linh hoạt, đa năng và tạo nhiều tiện ích cho người sử dụng. Trong quá trình lịch sử phát triển của lĩnh vực kỹ thuật truyền và chuyển mạch các dạng thông tin điện nhiều công nghệ chuyển mạch đã được áp dụng như các thế hệ chuyển mạch nhân công, các loại tổng đài chuyển mạch hệ cơ điện, các tổng đài chuẩn điện tử, các tổng đài điện tử với các loại phần tử chuyển mạch khác nhau như: ma trận chuyển mạch tương tự, các chuyển mạch số… các nguyên lý chuyển mạch khác nhau cũng lần lượt thay thế nhau và kết hợp với nhau trong các trung tâm chuyển mạch của mạng viễn thông như các nguyên lý phân kênh không gian, nguyên lý chuyển mạch thời gian tương tự (chuyển mạch PAM), chuyển mạch số đối với các tín hiệu điều chế xung mã ghép kênh đồng bộ (chuyển mạch PCM), chuyển mạch với các thông tin dạng gói…. Kỹ thuật chuyển mạch thường được kết hợp với các lĩnh vực kỹ thuật công nghệ khác trong một cấu trúc thiết bị hoặc hệ thống các thiết bị hoàn chỉnh như kỹ thuật điều khiển, kỹ thuật vi xử lý các quá trình ngẫu nhiên, kỹ thuật điện-điện tử và chế tạo linh kiện, kỹ thuật truyền dẫn, báo hiệu và xử lý báo hiệu… nhìn chung, mỗi trung tâm chuyển mạch là một hệ thống hoàn chỉnh, rất phức tạp và là sự kết hợp của nhiều lĩnh vực kỹ thuật trong đó kỹ thuật chuyển mạch là nền tảng. II. một số loại chuyển mạch 1. chuyển mạch kênh: - Đây là loại chuyển mạch ra đời đầu tiên và sớm nhất nó dựa vào phương pháp ghép xen bít (hay còn gọi là phương pháp ghép TDM đồng bộ). - Loại chuyển mạch này nó có thiết lập một kênh kết nối vật lý giữa hai đối tượng muốn trao đổi thông tin, bằng việc chuyển các khe thời gian phía đầu vào tới các khe thời gian phía trên đầu ra của trường chuyển mạch. - Là loại chuyển mạch găn với thời gian thực (không có cảm giác về sự chậm trễ vì thời gian trễ rất nhỏ) nên nó được sử dụng trong dịch vụ thoại từ khi chuyển mạch này ra đời đến nay thì việc truyền thoại chủ yếu dùng nó. - Loại chuyển mạch kênh hỗ trợ truyền thoại tốc độ thấp với tốc độ 64 Kbit/s bằng tốc độ tạo tín hiệu cơ sở PCM. - Sử dụng chủ yếu là các chuyển mạch kênh chính là dịch vụ thoại và truyền số liệu băng hẹp. - Loại chuyển mạch này thường gặp ở các tổng đài SPC, hay các tổng đài di động MSC hiện nay đang sử dụng. 2. Chuyển mạch gói: Sinh Viên: Ma Văn Nhậm Lớp ĐTVT 7A 2 Báo cáo thực tập tốt nghiệp Hệ CĐ ĐT – VT khóa 7 - Cơ chế của chuyên mạch gói là chia nhỏ bản tin thành nhiều gói tin khác nhau để truyền từng gói tin của bản tin đến bên nhận gói tin gồm phần: - Mào đầu: chứa các thông tin điều khiển, các thông tin về địa chỉ của bên nhận. - Tải tin: chứa các tin tức cần truyền. - Quá trình truyền các gói tin phụ thuộc rất nhiều vào tuyến truyền, nếu tuyến truyền rảnh thì nó thực hiện truyền các gói tin, nếu truyền bận thì nó sẽ đợi. - Các gói tin đến bên nhận cũng không có thứ tự, gói đến trước, gói đến sau nên phải có quá trình sắp xếp lại bản tin rồi mới truyền đến bên nhận. - Vì thời gian trễ không gắn với thời gian thực nên không được dùng trong dịch vụ thoại. loại chuyển mạch này thường dùng để truyền số liệu tốc độ cao. - Loại chuyển mạch này thường được dùng kết hợp với chuyển mạch kênh, chuyển mạch kênh dùng cho dịch vụ thoại, còn chuyển mạch gói sẽ dùng trông truyền số liệu, thường gặp trong tổng đài MSC trong mạng GPRS. - Tốc độ đường truyền tối đa là 2Mbit/s, sử dụng phương pháp ghép TDM không đồng bộ. 3. chuyển mạch ATM: - Là phương thức truyền tải không đồng bộ ATM, kết hợp chuyển mạch kênh, chuyển mạch gói, và phương pháp ghép TDM thống kê. - Cũng giống như chuyển mạch gói đó là cắt nhỏ bản tin đầu thành các gói tin và truyền tới bên thu từng gói tin, nhưng ở ATM các gói tin chính là các tế bào ATM có chiều dài và kích thước hoàn toàn xác định. - ở chuyển mạch gói với giao thức X25 thì các gói có phần mào đầu khá phức tạp, kích thước gói khá lớnvà không chuẩn hóa về độ dài gói tin dẫn tới xử lý phức tạp. ở ATMtạo ra các tế bào ATM có kích thước chuẩn gồm 53 bytes trong đó 5 bytes mào đầu và 48 bytes tải tin. - ATM cắt các bản tin cần phát hành thành các tế bào ATM có kích thước nhỏ bằng nhau, gắn mào đầu cho các tế bào sao cho có thể định hướng chúng tới đích mong muốn. - Do các tế bào có kích thước bằng nhau và chạy qua 1 kênh ảo cố định nên giữa các tế bào là giống nhau, và các tế bào đến đích theo trình tự lần lượt không có sự khác biệt về thời gian trễ. - Một điểm đặc biệt của chuyển mạch ATM là hơn hẳn các chuyển mạch gói đó là dữ liệu đầu vào là các dữ liệu có tốc độ khác nhau: 64kbit/s, 2Mbit/s hay 34Mbit/s… chúng đều được cắt nhỏ với kích thước bằng nhau và ghép chúng vào mạch. 4. Chuyển mạch IP: - Tích hợp bộ xử lý định tuyến IP trong chuyển mạch ATM, không dùng các giao thức báo hiệu của ATM và gọi đó là chuyển mạch IP. Sinh Viên: Ma Văn Nhậm Lớp ĐTVT 7A 3 Báo cáo thực tập tốt nghiệp Hệ CĐ ĐT – VT khóa 7 - IP là giao thức chuyển tiếp gói tin trong đó việc chuyển gói tin được thực hiện theo cơ ché phi kết nối. - IP định nghĩa theo cơ cấu đánh số, cơ cấu chuyển tin. Cơ cấu định tuyến và các chức năng điều khiển mức thấp nhất. - Gói IP chứa đầy đủ địa chỉ bên gửi và bên nhận, địa chỉ IP là số định danh duy nhất trong toàn mạng và mang đầy đủ các thông tin cần thiết cho việc chuyển gói tin tới đích. - Phương thức chuyển tin trong IP là theo từng chặng tức là định tuyến tại các nút trung gian, đây là điểm khác biệt so với ATM. - Một điểm khác nữa so với ATM là bộ định tuyến IP có thông lượng nhỏhơn so với thông lượng của tổng đài ATM. 5. Chuyển mạch theo thời gian T. Chuyển mạch thời gian là chuyển mạch có chức năng nhớ và trao đổi vị trí các khe thời gian trong cùng 1 khung. Cấu trúc T gồm bộ nhớ SM được gọi là bộ nhớ lưu thoại đệm dùng để lưu tạm thời các tín hiệu trên luồng cao đầu vào Bộ nhớ điều khiển CM thực hiện việc lưu địa chỉ ô nhớ Bộ đếm khe thời gian TSC để thu nhận các địa chỉ ô nhớ. Bộ nhớ này sẽ tăng thêm 1 vào địa chỉ sau mỗi lần thay đổi khe thời gian 6. Chuyển mạch không gian S Dùng để chuyển mạch các kênh dẫn có cùng chỉ số khe thời gian của các luồng cao với nhau Chuyển mạch không gian số bao gồm 1 ma trận TDM( tín hiệu đã được ghép kênh phân chia theo thời gian) bao gồm n nguồn PCM đầu vào và n’ nguồn PCM đầu ra và n bộ nhớ điều khiển CM gọi là bộ nhớ điều khiển kết nối. Giao điểm của hàng và cột đó là cổng logic and, cổng này là cổng 3 trạng thái không nhớ thực hiện chuyển mạch cho cùng 1 khe thời gian giữa đầu vào và đầu ra. Dung lượng của bộ nhớ CM trong chuyển mạch S sẽ chứa đủ địa chỉ nhị phân cho các tọa độ cộng với 1 địa chỉ chứa tất cả các tọa độ ở trạng thái mở là trạng thái không kết nối. Phần II: cấu tạo và nguyên lý hoạt động của hệ thống chuyển mạch ALCATEL E10 I. Kiến trúc hệ thống 1.1 Kiến trúc tổng thể: Sinh Viên: Ma Văn Nhậm Lớp ĐTVT 7A 4 Báo cáo thực tập tốt nghiệp Hệ CĐ ĐT – VT khóa 7 Tùy thuộc từng quan điểm mà 1 tổng đài có thể được chia làm các khối chức năng khác nhau. Tổng đài alcatel 1000E 10 được chia làm 3 khối chức năng riêng biệt: − Phân hệ truy nhập thuê bao: Để đấu nối các đường thuê bao tương tự và thuê bao số. − Phân hệ điều khiển và đấu nối: Thực hiện chưc năng xử lý cuộc gọi. − Phân hệ điều hành và bảo dưỡng: Hỗ trợ mọi chức năng cần thiết cho điều hành và bảo dưỡng. mỗi khối chức năng có phần mềm riêng phù hợp với chức năng mà nó đảm nhận. Hình 1: ALCATEL E 10 và các mạng thông tin 1.2. Các giao tiếp chuẩn của phân hệ: Trao đổi thông tin phân hệ truy nhập thuê bao và phân hệ điều khiển và đấu nối sử dụng mạng báo hiệu số 7 CCITT. Các phân hệ được nối bởi đường ma trận LR hoặc PCM. Các đường LR là tuyến ghép 32 kênh không được mã hóa HDB3 và có cấu trúc khung như các tuyến PCM. Trong đó một khe thời gian của LR gồm 16 bit. Phân hệ điều khiển và đấu nối được đấu nối tới phân hệ điều hành và bảo dưỡng thông qua vòng ghép thông tin MIS (Token ring). 1.3 Cấu trúc phần cứng: Phần cứng OCB 383 gồm một tập các trạm đa xử lý điều khiển, các trạm này liên hệ với nhau qua một hay một số vòng ghép thông tin MIS hay MAS. Sinh Viên: Ma Văn Nhậm Lớp ĐTVT 7A 5 Thuê bao điện thoại Đầu cuối mạng Tổng đài cơ quan PABX mạng báo hiệu số 7 CCITT Phân hệ truy nhập thuê bao Phân hệ điều khiển và đấu nối Phân hệ điều hành và bảo dưỡng Mạng điện Mạng bổ Mạng số liệu Mạng điều hành và bảo dưỡng Báo cáo thực tập tốt nghiệp Hệ CĐ ĐT – VT khóa 7 REM Hình 2: Cấu trúc phần cứng OCB 283 OCB 283 gồm các trạm xử lý sau: • SMC: Trạm điều khiển chính • SMA: Trạm điều khiển các thiết bị phụ trợ • SMT: Trạm điều khiển trung kế PCM • SMX: Trạm điều khiển trạm điều khiển ma trận chuyển mạch • SMM: Trạm điều khiển bảo dưỡng • STS: Trạm cơ sở thời gian về đồng bộ Hình vẽ trên trình bày cấu trúc phần cứng của hệ thống trong trường hợp tổng quát. Trong cấu hình rút gọn, không có MAS và khi đó các trạm STM, SMA, và SMX được đấu tới MIS Sinh Viên: Ma Văn Nhậm Lớp ĐTVT 7A 6 Phân hệ truy nhập thuê bao LR LR LR MAS STS Ma trận chuyển mạch chính SMX SMT SMA SMC MIS ALAMRMS PGS Trạm giám sát SM CSNL CSND CSED Trung kế và các thiết bị thông báo Phân hệ điều khiển và đấu nối Phân hệ khai thác và bảo dưỡng Báo cáo thực tập tốt nghiệp Hệ CĐ ĐT – VT khóa 7 CSED: Bộ nối tập trung thuê bao từ xa (bộ nối tập trung thuê bao tương tự) CSND: Khối truy nhập (Digital) thuê bao từ xa CSNL: Khối truy nhập (Digital) thuê bao gần MAS: Vòng ghép thâm nhập trạm điều khiển chính MIS: Vòng ghép liên trạm REM: Mạng quản lý viễn thông SMA: Trạm điều khiển thiết bị phụ trợ SMC: Trạm điều khiển chính SMM: Trạm bảo dưỡng SMT: Trạm điều khiển trung kế SMX: Trạm điều khiển ma trận chuyển mạch STS: Trạm cơ sở thời gian và đồng bộ 1.4. Phần mềm trạm (ML): Các trạm xử lý điều khiển của hệ thống được điều khiển bởi các phần mềm (ML), chia làm hai loại phần mềm “chức năng” và phần mềm “trạm”. Phần mềm chức năng được phân công cho các ứng dụng điện thoại của hệ thống OCB 283 như: Điều khiển cuộc gọi (ML TX), quản lý cơ sở dữ liệu thuê bao và phân tích (ML TR), điều khiển tuyến PCM (ML, URM),vv . các phần mềm chức năng này về mặt vật lý có thể được định vị với mức linh hoạt cao. Chúng có quan hệ với cấu trúc chức năng của hệ thống. Một phần mềm “trạm” (ML SM) gồm có bộ phần mềm cố định cho phép trạm đó họat động như: Phần mềm hệ thống khởi tạo và bảo vệ . II. Cấu trúc chức năng: Sinh Viên: Ma Văn Nhậm Lớp ĐTVT 7A 7 Báo cáo thực tập tốt nghiệp Hệ CĐ ĐT – VT khóa 7 Hình 3: Cấu trúc chức năng của OCB 283 2.1 Khối cơ sở thời gian thông tin (BT): khối cơ sở thời gian BT chịu trách nhiệm phân phối thời gian đồng bộ cho các đường LR và PCm và cho các thiết bị nằm ngoài tổng đài. Bộ phân phối thời gian là bộ ba (3 đơn vị cơ sở thời gian) Để đồng bộ tổng đài có thể lấy đồng hồ bên ngòai hay sử dụng chính đồng hồ của nó (khối BT). 2.2 Ma trận chuyển mạch chính (MCX): MCX là ma trận vuông với 1 tầng chuyển mạch thời gian T, nó có cấu trúc hòan tòan kép cho phép đấu nối tới 2048 đường mạch (LR). LR là tuyến 32 khe thời gian, mỗi khe 16 bit. MCX có thể thực hiện đấu nối sau; • Đấu nối đơn hướng giữa bất kỳ 1 kênh nào với bất kỳ 1 kênh ra nào. Có thể thực hiện đồng thời đấu nối số lượng cuộc nối bằng số lượng kênh ra. • Đấu nối bất kỳ 1 kênh nào với M kênh ra. • Đấu nối N kênh tới bất kỳ N kênh ra nào cấu trúc khung. Chức năng này đề cập tới đấu nối N x 64kb/s. • MCX do COM điều khiển (COM là bộ chuyển mạch ma trận). • COm có nhiệm vụ sau: • Thiết lập và giải phóng đấu nối. Điều khiển ở đay sử dụng phương pháp điều khiển đàu ra. • Phòng vệ đấu nối, đảm bảo đấu nối chính xác. • 2.3 Khối điều khiển trung kế PCM (URM): Sinh Viên: Ma Văn Nhậm Lớp ĐTVT 7A 8 Báo cáo thực tập tốt nghiệp Hệ CĐ ĐT – VT khóa 7 URM cung cấp chức năng giao tiếp giữa các PCM bên ngoài và OCB 283. Các PCM này có thể đến từ: Đơn vị truy nhập thuê bao xa (CSND) hoặc từ đơn vị truy nhập thuê bao điện tử xa CSED (ở đây thuê bao điện tử hiểu là các thuê bao tương tự và vác thiết bị đấu nối ở đây không phải là số). • Từ các tổng đài khác, sử dụng báo hiệu kênh kết hợp với báo hiệu số 7 • Từ các thiết bị thông báo ghi sẵn. • Thực tế URm thực hiện các chức năng sau đay: • Biến đổi mã HDB3 thành mã nhị phân (biến đổi từ trunng kế PCM sang đường mạng LR). • Biến đổi mã nhị phân thành HDB3 ( chuyển đổi từ LR sang PCM) • Tách và xử lý báo hiệu kênh kết hợp trong TS 16 ( từ trung kế PCM vào OCB). • Chèn báo hiệu kênh kết hợp vào TS 16 ( từ OCB sang trung kế PCM). 2.4 Khối quản lý thiết bị phụ trợ (ETA): ETA trợ giúp các chức năng sau: • Tạo âm báo (GT) • Thu tín hiệu đa tần (RGF) • Thoại hội nghị (CCF) • Cung cấp đồng hồ cho tổng đài (CLOCK) Hình 4: Chức năng của ETA 2.5 Khối điều khiiển giao thức báo hiệu số 7 (PUPE) và khối quản lý báo hiệu số 7 (PC): Việc đấu nối cho các kênh báo hiệu 64Kb/s tới thiết bị xử lý giao thức báo hiệu số 7 (PUPE) được thiết lập qua tuyến nối bán cố định của ma trận chuyển mạch. PUPE thực hiện chức năng sau: • xử lý mức 2 (mức kênh số lệu báo hiệu) Sinh Viên: Ma Văn Nhậm Lớp ĐTVT 7A 9 E T A GT RGF CCF CLOCK LR LR LR Báo cáo thực tập tốt nghiệp Hệ CĐ ĐT – VT khóa 7 • Tạo tuyến bản tin (1 phần trong mức 3) -PC thực hiện chức năng sau: • Quản lý mạng báo hiệu (1 phần của mức 3) • Bảo vệ PUPE • Các chức năng giám sát khác 2.6 Khối xử lý cuộc gọi (MR): -Khối xử lý cuộc gọi MR có trách nhiệm thiết lập và giải tỏa các thông tin. -MR đưa ra những quyết định cần thiết xử lý các cuộc thông tin với các danh mục báo hiệu nhận được và sau khi tham khảo bộ xử lý cơ sở dữ liệu thuê bao và phân tích (TR). Bộ xử lý các cuộc gọi mới và các hoạt động đặt máy,giải tỏa thiết bị, điều khiển việc đóng mở chuyển mạch v.v . Ngoài ra bộ xử lý gọi có trách nhiệm thực hiện các nhiệm vụ quản lý khác (quản lý việc đo thử các mạch trung kế, các giám sát lặt vặt). 2.7 Khối quản lý cơ sở dữ liệu phân tích và cơ sở dữ liệu thuê bao (TR): Chức năng của TR là thực hiện quản lý việc phân tích, quản lý cơ sở dữ liệu các nhóm mạch trung kế và thuê bao. TR cung cấp cho bộ xử lý cuộc gọi (MR) các đặc tính thuê bao và trung kế theo yêu cầu của MR cần thiết để thiết lập và giải tỏa các cuộc thông tin. TR cũng đảm bảo sự phù hợp giữa các số nhận được với các địa chỉ của nhóm trung kế hoặc thuê bao (tiền phân tích, phân tích, các chức năng phiên dịch). 2.8 Khối đo lường lưu lượng và tính cước cuộc gọi (TX): Chức năng của TX là thực hiện việc tính cước thông tin TX chịu trách nhiệm − Tính toán khoản cước phí mỗi thuê bao được phục vụ bởi trung tâm chuyển mạch (bởi tổng đài). − Cung cấp các thông tin cần thiết đưa tới OM để phục vụ cho việc lập hóa đơn chi tiết. Ngoài ra, TX thực hiện các nhiệm vụ giám sát trung kế và thuê bao. 2.9 Khối quản lý ma trận chuyển mạch (GX): GX chịu trách nhiệm xử lý và bảo vệ các đấu nối khi nhận được: Các yêu cầu về đu nối và ngắt đấu nối tới từ xử lý cuộc gọi (MR) hoặc khối chức năng phân phối bản tin (MQ). - Các lỗi đấu nối được chuyển từ khối chức năng điều khiển ma trận chuyển mạch (COM). - Ngoài ra, GX thực thi việc giám sát các tuyến nhất định phân hệ đấu nối của tổng đài (như các tuyến thâm nhập LA và các tuyến liên kết nội bộ tới ma trận chuyển mạch chính LCXE), theo định kỳ hoặc theoyêu cầu từ tuyến nào đó. 2.10 khối phân phối bản tin (MQ): Sinh Viên: Ma Văn Nhậm Lớp ĐTVT 7A 10 . bày gồm 3 phần: Phần I: Tổng quan về hệ thống chuyển mạch? Phần II: Trình bày về cấu tạo và nguyên lý hoạt động của tổng đài ALCATER E10 Phần III: Em đạt. Tổ chức tổng quát của bảng: Một bộ xử lý 32bit − Bộ xử lý 68020 của Motorola hoạt động ở 15,6Mhz (ACUTR3) − Bộ xử lý của 68030 của Motorola hoạt động tại