Tài liệu Thiết kế máy tính cước điện thoại, chương 1 ppt

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ MẠNG ĐIỆN THOẠI  I.Sơ lược về mạng điện thoại: Mạng điện thoại hiện nay được phân thành 5 cấp tổng đài:  Cấp cao nhất gọilà tổng đài cấp 1.  Cấp thấp nhất g là tổng đài cấp 5 (cấp cuối) Tổng đài cấp 5 là tổng đài được kết nối với thuê bao và có thể thiết kế được 10000 đường dây thuê bao. Một vùng nếu có 10000 đường dây thuê bao trở lên thì các số điện thoại được phân biệt như sau:  Phân biệt mã vùng.  Phân biệt đài cuối.  Phân biệt thuê bao. Hai đường dây nối thuê bao với tổng đài cuối gọi là“vùng nội bộ“ trở kháng khoảng 600 . Tổng đài cuối sẽ được cung cấp cho thuê bao một điện áp 48VDC. Hai dây dẫn được nối với jack cắm.  Lõi giữa gọi là Tip (+).  Lõi bọc gọi là Ring (-).  Vỏ ngoài gọi là Sleeve. Khi thuê bao nhấc máy tổ hợp, khi đó các tiếp điểm sẽ đóng tạo ra dòng chạy trong thuê bao là 20mA DC và áp rơi trên Tip và Ring còn +4VDC. II CÁC CHỨC NĂNG CỦA HỆ THỐNG TỔNG ĐÀI: Mặc dù các hệ thống tổng đài được nâng cấp rất nhiều từ khi nó được phát minh ra, các chức năng cơ bản của nó như xác đònh cac cuộc gọi thuê bao, kết nói với thuê bao bò gọi và sau đó tiến hành phục hồi lại khi các cuộc gọi đã hoàn thành hầu như vẫn như cũ. Hệ thống tổng đài dùng nhân công tiến hành các quá trình này bằng tay, trong khi hệ tổng đài tự động tiến hành những công việc này bằng các thiếp bò điện. Trong trường hợp đầu, khi một thuê bao được gởi đi một tín hiệu thoại tới tổng đài, nhân viên cắm nút trả lời đøng dây bò gọi vào ổ cắm của dây chủ gọi để thiết lập cuộc gọi với phía bên kia. Khi cuộc gọi đã hoàn thành, người vận hành rút dây nối ra và đưa nó về trạng thái ban đầu. Hệ tổng đài nhân công được phân loại thành loại điện từ và hệ dùng ăc-qui chung. Đối với hệ điện từ thì thuê bao lắp thêm cho mỗi ắc-qui một nguồn cung cấp điện. Các tín hiệu gọi và tín hiệu hoàn thành cuộc gọi được đơn giản chuyển đến người thao tác viên thông qua các đèn. Đối với hệ tổng đài tự động, các cuộc gọi được phát ra và hoàn thành thông qua các bước sau: - Nhận dạng thuê bao gọi: xác đònh khi thuê bao nhấc ống nghe và sau đó được nối với mạch điều khiển. - Tiếp nhận số được quay: khi đã nối với mạch điều khiển, thuê bao chủ bắt đầu nghe thấy tín hiệu mời quay số và sau đó chuyển số điện thoại của thuê bao bò gọi. Hệ tổng đài thực hiện các chức năng này. - Kết nối cuộc gọi: khi các số quay được ghi lại, thuê bao bò gọi đã được xác đònh, hệ tổng đài sẽ chọn một bộ các đường trung kế đến tổng đài thuê bao bò gọi và sau đó chọn một đường rỗi trong số đó. Khi thuê bao bò gọi nằm trong tổng đài nội hạt thì một đường gọi nội hạt được sử dụng. - Chuyển thông tin điều khiển: khi được nối tới tổng đài của thuê bao bò gọi hay tổng đài trung chuyển, cả hai tổng đài trao đổi với nhau các thông tin cần thiết như số thuê bao bò gọi. - Kết nối trung chuyển: trong trường hợp tổng đài được nối đến là tổng đài trung chuyển, trên dây được nhấc lại để nối với trạm cuối và sau đó thông tin như số thuê bao bò gọi được truyền đi. - Kết nối tại trạm cuối: khi trạm cuối được đánh giá là trâm nội hạt dựa trên số thuê bao bò gọi được truyền đi, bộ điều khiển trạng thái máy bận của thuê bao bò gọi được tiến hành. Nếu máy không ở trạng thái bận thì một đường nối được nối với các đường trung kế được chọn để kết nối các cuộc gọi. - Truyền tín hiệu chuông: để kết nối cuộc gọi, tín hiệu chuông được truyền và chờ cho đến khi có trả lời từ thuê bao bò gọi. Khi trả lời, tín hiệu chuông bò ngắt và trạng thái được chuyển thành trạng thái máy bận - Tính cước: tổng đài chủ gọi xác đònh câu trả lời của thêu bao bò gọi và nếu cần thiết bắt dầu tính toán giá trò cước phải trả theo khoảng cách gọi và theo thời gian gọi. - Truyền tín hiệu báo bận: khi tất cả các đường trung kế đều đã bò chiếm theo các bước trên đây hoặc thuê bao bò gọi bận thì tín hiệu bận được truyền đến cho thuê bao chủ gọi. - Hồi phục hệ thống: trạng thái này được xác đònh khi cuộc gọi kết thúc. Sau đó tất cả các đường nối đều được giải phóng Như vậy, các bước cơ bản của hệ thống tổng đài tiến hành để xử lý các cuộc gọi đã được trình bày ngắn gọn. Trong hệ thống tổng đài điện tử, nhiều đặc tính dòch vụ mới được thêm vào cùng với các chức năng trên. Do đó, các điểm cơ bản sau đây phải được xem xét khi thiết kế các chức năng này: 1. Tiêu chuẩn truyền dẫn: mục đích đầu tiên cho việc đấu nối điện thoại là truyền tiếng nói và theo đó là một chỉ tiêu của việc truyền dẫn để đáp ứng chất lượng gọi phải được xác đònh bằng cách xem xét sự mất mát khi truyền, độ rộng dãi tần số truyền dẫn và tạp âm. 2. Tiêu chuẩn kết nối: điều này liên quan đến vấn đề dòch vụ đấu nối cho các thuê bao. Nghóa là đó là chỉ tiêu về các yêu cầu đối với cá thiếp bò tổng đài và số các đường truyền dẫn nhằm bảo đảm chất lượng kết nối tốt. Nhằm mục đích này, một mạng lưới tuyến tính linh hoạt có khả năng xử lý đường thông có hiệu quả với tỷ lệ cuộc gọi bò mất ít nhất phải được lập ra. 3. Độ tin cậy: các thao tác điều khiển phải được tiến hành phù hợp, đặc biệt các lỗi xuất hiện trong hệ thống với những chức năng điều khiển tập trung có thể gặp phải hậu quả nghiêm trọng trong thao tác hệ thống. Theo đó, hệ thống phải có được chức năng sửa chữa và bảo dưỡng hữu hiệu bao gồm việc chuẩn đoán lỗi, tìm và sửa chữa. 4. Độ linh hoạt: số lượng các cuộc gọi có thể xử lý thông qua các hệ thống tổng đài đã tăng lên rất nhiều và nhu cầu nâng cấp các chức năng hiện nay đã tăng lên. Do đó, hệ thống phải đủ ling hoạt để mở rộng và sửa đổi được. 5. Tính kinh tế: do các hệ thống tổng đài điện thoại là cơ sở cho việc truyền thông đại chúng nên chúng phải có hiệu quả về chi phí và có khả năng cung cấp các dòch vụ thoại chất lượng cao. Căn cứ vào các xem xét trên, một số tổng đài tự động đã được triển khai và lắp đặt kể từ khi nó được đưa vào lần đầu tiên. III. CÁC THÔNG TIN BÁO HIỆU TRONG ĐIỆN THOẠI 1. GIỚI THIỆU: Trong mạng điện thoại, việc thiết lập và giải tỏa đường kết nối tạm thời tùy theo các chỉ thò và thông tin nhận được từ các đường dây thuê bao. Vì vậy các tín hiệu báo hiệu trong điện thoại có vai trò quan trọng trong việc hoạt động của toàn bộ mạng lưới cũng như ở trong một số loại hình dòch vụ của mạng. 2. PHÂN LOẠI CÁC THÔNG TIN BÁO HIỆU a. Thông tin yêu cầu và giải tỏa cuộc gọi: - Thông tin yêu cầu cuộc gọi: khi đó thuê bao gọi nhấc tổ hợp và tổng đài sẽ kết nối đến thiếp bò thích hợp để nhận thông tin đòa chỉ (số bò gọi). - Thông tin giải tỏa: khi đó cả hai thuê bao gác máy tổ hợp (on hook) và tổng đài sẽ giải tỏa tất cả các thiếp bò được làm bận cho cuộc gọi, và xóa sạch bất kỳ thông tin nào khác được dùng cho việc thiết lập và kềm giữ cuộc gọi. b. Thông tin chọn đòa chỉ: Khi tổng đài đã sẵn sàng nhận thông tin đòa chỉ, nó sẽ gửi một tín hiệu yêu cầu. Đó chính là âm hiệu quay số đến thuê bao. c. Thông tin chấm dứt chọn đòa chỉ: Thông tin này chỉ dẫn tình trạng của đường dây bò gọi hoặc lý do không hoàn tất cuộc gọi. d. Thông tin giám sát: Chỉ rõ tình trạng nhấc/gác tổ hợp của thuê bao gọi và tình trạng on-off hook của thuê bao gọi sau khi đường nối thoại đã được thiết lập. - Thuê bao gọi nhấc tổ hợp - Thuê bao bò gọi đã trả lời và việc tính cước đã bắt đầu. - Thuê bao bò gọi gác tổ hợp. - Thuê bao bò gọi đã gác tổ hợp kết thúc cuộc gọi và ngắt đường kết nối cuộc gọi sau một thời gian nếu thuê bao gọi không gác máy. 3. BÁO HIỆU TRÊN ĐƯỜNG DÂY THUÊ BAO: a. Báo Hiệu Trên Đường Dây Thuê Bao Gọi: Trong các mạng điện thoại hiện nay, nguồn tại tổng đài cung cấp đến các thuê bao thường là 48VDC . * Yêu cầu cuộc gọi: khi thuê bao rỗi, trỡ kháng đường dây cao, trở kháng đường dây xuống ngay khi thuê bao nhấc tổ hợp kết quả là dòng điện tăng cao. Dòng tăng cao này được tổng đài phát hiện như là một yêu cầu một cuộc gọi mới và sẽ cung cấp đến thuê bao âm hiệu mời quay số. * Tín hiệu đòa chỉ: Sau khi nhận tín hiệu mời quay số, thuê bao sẽ gửi các chữ số đòa chỉ. Các chữ số đòa chỉ có thể được phát đi bằng hai cách quay số, quay số ở chế độ Pulse và quay số ở chế độ Tone. * Tín hiệu chấm dứt việc lựa chọn: Sau khi nhận đủ đòa chỉ, bộ phận đòa chỉ được ngắt ra. Sau đó việc kết nối được thiết lập, lúc này tổng đài gởi một trong các tín hiệu sau: - Nếu đường dây gọi bò rỗi, âm hiệu hồi âm chuông đến thuê bao gọi và dòng điện rung chuông đến thuê bao bò gọi. - Nếu đường dây bò bận hoặc không thể vào được thì âm hiệu bận sẽ đến thuê bao gọi. - một thông báo đã được ghi sẵn gửi đến số thuê bao gọi để chỉ dẫn cuộc gọi hiện tại bò thất bại, khác với trường hợp thuê bao bò gọi mắc bận. * Tín hiệu trả lời trở về: Ngay khi thuê bao bò gọi nhấc tổ hợp, một tín hiệu đảo cực được phát lên thuê bao gọi.Việc này cho phép sử dụng để hoạt động thiếp bò đặc biệt đã được gắn vào thuê bao gọi (như máy tín cước). * Tín hiệu giải tỏa: Khi thuê bao gọi giải tỏa có nghóa lá on hook, tổng trở đường dây lên cao. Tổng đài xác nhận tín hiệu này giải tỏa tất cả các thiếp bò liên quan đến cuộc gọi và xóa các thông tin trong bộ nhớ đang được dùng để kềm giữ cuộc gọi. Thông thường tín hiệu này có trong khoảng thời gian hơn 500ms. b. Báo Hiệu Trên Đường Dây Thuê Bao Bò Gọi: * Tín hiệu rung chuông: Đường dây thuê bao rỗi nhận cuộc gôi đến, tổng đài sẽ gửi dòng điện rung chuông đến máy bò gọi. Dòng điện nà có tần số 20Hz, 25Hz, 50Hz được ngắt khoảng thích hợp. Âm hiệu hồi âm chuông cũng được gửi về thuê bao gọi. * Tín hiệu trả lời: Khi thuê bao bò gọi nhấc tổ hợp nhận cuộc gọi, tổng trở đường dây xuống thấp, tổng đài phát hiện việc này sẽ cắt dòng điện rung chuông và âm hiệu hồi âm chuông bắt đầu gian đoạn đàm thoại. * Tín hiệu giải tỏa: Nếu sau khi giai đoạn đàm thoại, thuê bao bò gọi ngắt tổ hợp trước thuê bao gọi sẽ thay đổi tình trạng tổng trở đường dây, khi đó tổng đài sẽ gởi tín hiệu đường dây lâu dài đến thuê boa gọi và giải tỏa cuộc gọi sau một thời gian. * Tín hiệu gọi lại bộ ghi phát: Tín hiệu gọi lại trong giai đoạn quay số trong khoảng thời gian thoại được gọi là tín hiệu gọi lại bộ ghi phát. 4. HỆ THỐNG ÂM HIỆU CỦA TỔNG ĐÀI: Đường dây điện thoại hiện nay gồm có hai dây và thường gọi đó là Tip và Ring có màu đỏ và xanh. Chúng ta không cần quan tâm đến dây nào mang tên là Tip hoặc Ring vì điều này thật sự không quan trọng. Tất cả các điện thoại hiện nay đều được cấp nguồn từ tổng đài thông qua hai dây tip và ring. Điện áp cung cấp thường là 48 VDC, nhưng nó cũng có thể thấp đến 47 VDC hoặc cao đến 105 VDC tùy thuộc vào tổng đài. Ngòai ra, Để họat động giao tiếp được dễ dàng, tổng đài gửi một số tín hiệu đặc biệt đến điện thoại như tín hiệu chuông, tín hiệu báo bận .v.v Sau đây ta sẽ tìm hiểu về các tín hiệu điện thoại và ứng dụng của nó. a. Tín hiệu chuông (Ring signal) Khi một thuê bao bò gọi thì tổng đài sẽ gửi tín hiệu chuông đến để báo cho thuê bao đó biết có người bò gọi. Tín hiệu chuông là tín hiệu xoay chiều AC thường có tần số 25Hz tuy nhiên nó có thể cao hơn đến 60Hz hoặc thấp hơn đến 16Hz. Biên độ của tín hiệu chuông cũng thay đổi từ 40 V RMS đến 130 V RMS thường là 90 V RMS . Tín hiệu chuông được gửi đến theo dạng xung thường là giây có và 4 giây không (như hình vẽ). Hoặc có thể thay đổi thời gian tùy thuộc vào từng tổng đài. b. Tín hiệu mời gọi (Dial signal): Đây là tín hiệu liên tục không phải là tín hiệu xung như các tín hiệu khác được sử dụng trong hệ thống điện thoại. Tín hiệu này được tạo ra bởi hai âm thanh (tone) có tần số 350Hz và 440Hz. c. Tín hiệu báo bận (Busy signal): Khi thuê bao nhấc máy để thực hiện một cuộc gọi thì thuê bao sẽ nghe một trong hai tín hiệu: - Tín hiệu mời gọi cho phép thuê bao thực hiện ngay một cuộc gọi. - Tín hiệu báo bận báo cho thuê bao biết đường dây đang bận không thể thực hiện cuộc gọi ngay lúc này. Thuê bao phải chờ đến khi nghe được tín hiệu 2s 4s hình1 :dạng tín hiệu chuông mời gọi. Khi thuê bao bò gọi đã nhấc máy trước khi thêu bao gọi cũng nghe được tín hiệu này. Tín hiệu báo bận là tín hiệu xoay chiều có dạng xung được tổng hợp bởi hai âm có tần số 480Hz và 620Hz. Tín hiệu này có chu kỳ 1s (0.5s có và 0.5s không). d. Tín hiệu chuông hồi tiếp: Thật là khó chòu khi bạn gọi đến một thuê bao nhưng bạn không biết đã gọi được hay chưa. Bạn không nghe một âm thanh nào cho đến khi thuê bao đó trả lời. Để giải quyết vấn đề này tổng đài sẽ gửi một tín hiệu chuông hồi tiếp về cho thuê bao gọi tương ứng với tiếng chuông ở thuê bao bò gọi. Tín hiệu chuông hồi tiếp này được tổng hợp bởi hai âm có tần số 440Hz và 480Hz. Tín hiệu này cũng có dạng xung như tín hiệu chuông gửi đến cho thuê bao bò gọi. e. Gọi sai số: N ếu bạn gọi nhầm một số mà nó không tồn tại thì bạn sẽ nhận được tín hiệu xung có chu kỳ 1Hz và có tần số 200Hz–400Hz. Hoặc đối với các hệ thống điện thoại ngày nay bạn sẽ nhận được thông báo rằng bạn gọi sai số. f. Tín hiệu báo gác máy K hi thuê bao nhấc ống nghe (Telephone reciever) ra khỏi điện thoại quá lâu mà không gọi cho ai thì thuê bao sẽ nhận được một tín hiệu chuông rất lớn (để thuê bao có thể nghe được khi ở xa máy) để cảnh báo. Tín hiệu này là tổng hợp của bốn tần số 1400Hz + 2050Hz + 2450Hz + 2600Hz được phát dạng xung 0.1s có và 0.1s không. g. Tín Hiệu Đảo Cực: Tín hiệu đảo cực chính là sự đảo cực tính của nguồn tại tổng đài, khi hai thuê bao bắt đầu cuộc đàm thoại, một tín hiệu đảo cực sẽ xuất hiện. Khi đó hệ thống tính cước của tổng đài sẽ bắt đầu thực hiện việc tính cước đàm thoại cho thuê bao gọi. Ở các trạm công cộng có trang bò máy tính cước, khi cơ quan bưu điện sẽ cung cấp một tín hiệu đảo cực cho trạm để thuận tiện cho việc tính cước. Đảo cực BẢNG TÓM TẮT TẦN SỐ TÍN HIỆU TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN THOẠI Vùng họat động (Hz) Chuẩn (Hz) Dạng tín hiệu đvò Tín hiệu chuông 16 – 60 25 Xung 2s on 4s off Hz Tín hiệu mời gọi 350+440 Liên tục Hz Tín hiệu báo bận 480+620 Xung 0,5s on 0,5s off Hz Tín hiệu chuông hồi tiếp 440+480 Xung 2s on 4s off Hz Tín hiệu báo gác máy 1400+2060+ 2450+2600 Xung 0,1s on 0,1s off Hz Tín hiệu sai số 200-400 Liên tục Hz IV. TÍN HIỆU ĐIỆN THOẠI Khi ta nói vào ống nói, ống nói đã biến đổi sóng âm thanh thành dao động điện, tức là thành tín hiệu điện thoại. Một trong những yêu cầu quan trọng của điện thoại là độ nghe rõ và độ hiểu. Hai chỉ tiêu này liên quan chặt chẽ đến đặt tính của tín hiệu điện thoại là mức động, dải động và băng tần điện thoại. 1. Mức Động: Biết rằng: thính giác có quán tính, tai không phản ứng đối với quá trình tức thời của âm mà chỉ cảm thụ sau một khoảng thời gian nhất đònh để gom góp các nhân tố của âm. Vậy tại thời điểm đang xét, cảm thụ thính giác không chỉ được xác đònh bởi công suất tín hiệu tại thời điểm đó mà còn bởi các giá trò vừa mới qua không lâu của năng lượng tín hiệu. Vậy mức động của tín hiệu điện thoại là cảm thụ thính giác có được nhờ tính bình quân trong khoảng thời gian xác đònh các giá trò tức thời đã san bằng của tín hiệu đó. 2. Dải Động: Dải động của tín hiệu là khoảng cách giá trò của mức động nằm giữa mức động cực tiểu và cực đại. Ý nghóa: Người ta có thể biến đổi dải động bằng phương pháp nén/dãn dải động để tăng tỷ số tín hiệu/tạp âm (S/N) đảm bảo tiêu chuẩn. 3. Độ rõ và độ hiểu: a/ Độ rõ là tỷ số giữa số phần tử tiếng nói nhận đúng ở đầu thu trên tổng số phần tử tiếng nói truyền đạt ở đầu phát. Ví dụ: Ta nói vào điện thoại 50 từ mà bên đối phương chỉ nghe được 45từ thì độ rõ là: 45/ 50 x 100% = 90% b/ Độ hiểu lại tùy thuộc vào chủ quan của từng người. Thông thường độ rõ đạt 85% thì độ hiểu rất tốt, nếu độ rõ giảm dưới 70% thì độ hiểu rất kém. c/ Độ trung thực truyền tín hiệu thoại: là tỷ số giữa các giọng nói mà người nghe nhận biết đúng trên tổng số các giọng nói được truyền đạt. 4. Băng tần điện thoại: Qua quá trình nghiên cứu, người ta thấy rằng năng lượng tiếng nói con người chỉ tập trung lớn nhất trong khoảng tần số từ 500 – 2000 Hz và ngøi ta hoàn toàn nghe rõ, còn trong khoảng tần số khác năng lượng không đáng kể. Song băng tần càng mở rộng thì tiếng nói càng trung thực, chất lượng âm thanh càng cao. Đối với điện thoại chủ yếu là yêu cầu nghe rõ, còn mức độ trung thực của tiếng nói chỉ cần đạt đến một mức độ nhất đònh. Mặt khác trong thông tin điện thoại nếu truyền cả băng tần tiếng nói thì yêu cầu chất lượng của các linh kiện, thiết bò như ống nói, ống nghe, biến áp … phải cao hơn. Đặc biệt với thông tin nhiều kênh, nếu truyền cả băng tần tiếng nói thì sẽ ghép được ít kênh, và thiết bò đầu cuối, các trạm lập phải có yêu cầu kỹ thuật cao hơn. Cho nên băng tần truền dẫn của điện thoại hiện nay được chọn từ 300 đến 3400Hz, gọi là băng tần truyền dẫn hiệu dụng của điện thoại. . thành trạng thái máy bận - Tính cước: tổng đài chủ gọi xác đònh câu trả lời của thêu bao bò gọi và nếu cần thiết bắt dầu tính toán giá trò cước phải trả theo. III. CÁC THÔNG TIN BÁO HIỆU TRONG ĐIỆN THOẠI 1. GIỚI THIỆU: Trong mạng điện thoại, việc thiết lập và giải tỏa đường kết nối tạm thời tùy theo các chỉ