Công nghệ chuyển mạch và cấu trúc tổng đài số spc

Đồ án tốt nghiệp Trường đại học Vinh TRƢỜNG ĐẠI HỌC VINH KHOA CÔNG NGHỆ ====  ==== ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC ĐỀ TÀI: CÔNG NGHỆ CHUYỂN MẠCH VÀ CẤU TRÚC TỔNG ĐÀI SỐ SPC Sinh Viên Thực Hiện Lê Ngọc Tuấn Lớp Người Hướng Dẫn 46K-ĐTVT Ks Nguyễn Thị Kim Thu Vinh - 5/ 2010 Lê Ngọc Tuấn – 46K:ĐTVT 83 Đồ án tốt nghiệp Trường đại học Vinh CHƢƠNG II CẤU TRÚC TRƢỜNG CHUYỂN MẠCH SỐ 2.1 Chuyển mạch thời gian T 2.1.1 Chức chuyển mạch thời gian số Ta biết chức chuyển mạch PAM có sử dụng trung kế âm tần thông tin cần chuyển mạch nhớ từ khe thời gian phát (kênh nguồn) tới khe thời gian thu (kênh đích) Tuy nhiên, chuyển mạch thời gian tín hiệu tương tự, nên chuyển mạch (bộ trung kế âm tần) có khả phục vụ cho gọi đồng thời thời điểm Nguyên tắc chuyển mạch áp dụng chuyển mạch thời gian số, nghĩa thông tin cần chuyển mạch nhớ nhớ từ khe thời gian phát tới khe thời gian thu đọc từ nhớ tạo khoảng thời gian trễ Tuy nhiên, trường hợp sử dụng nhớ tín hiệu số nên khả chuyển mạch cao nhiều so với nhớ tín hiệu PAM Hình 2.1 thể nguyên lý chuyển mạch thời gian số Các từ mã PCM kênh (Channel-kênh) xếp khe thời gian tương ứng (TS-Time slot khe thời gian) tuyến PCMin đầu vào, đưa vào nhớ chuyển mạch T nhớ ngăn nhớ nhớ Các từ mã ghi nhớ sau đọc khe thời gian cần thiết để đưa kênh tuyến PCMout đầu - Việc ghi từ mã PCM kênh từ tuyến PCMin vào nhớ chuyển mạch việc đọc chúng từ nhớ để chuyển lên kênh tuyến PCMout phải thực theo yêu cầu chuyển mạch kênh tương ứng Nghĩa để thực yêu cầu chuyển mạch Chi Chj từ mã PCM từ tuyến PCMin ghi vào TSi phải đọc TSj để đưa tuyến PCMout - Mỗi từ mã PCM từ tuyến PCMin nhớ ngăn nhớ riêng chuyển mạch nên chuyển mạch có khả phục vụ đồng thời nhiều yêu cầu chuyển mạch qua theo nguyên tắc phân khe thời gian - Thời gian từ mã PCM nhớ ngăn nhớ chuyển mạch (còn gọi thời gian trễ) phụ thuộc vào vị trí kênh nguồn kênh đích Lê Ngọc Tuấn – 46K:ĐTVT 84 Đồ án tốt nghiệp TS2 TS1 TS0 TSF-1 Ch2 Ch1 Ch0 ChF-1 Trường đại học Vinh TSJ TSI TS2 TS1 TS0 ChJ ChI Ch2 Ch1 Ch0 PCMin Bộ chuyển mạch thời gian số TS2 TS1 TS0 TSF-1 TSJ TSI TS2 TS1 TS0 Ch2 Ch1 Ch0 ChF-1 ChJ ChI Ch2 Ch1 Ch0 PCMout TFrame = 125 µs TFrame = 125 µs a Tính chuyển mạch thời gian số TS2 TS1 TS0 TSF-1 TSJ TSI TS2 TS1 TS0 Ch2 Ch1 Ch0 ChF-1 ChJ ChI Ch2 Ch1 Ch0 TS2 TS1 TS0 TSF-1 TSJ TSI TS2 TS1 TS0 Ch2 Ch1 Ch0 ChF-1 ChJ ChI Ch2 Ch1 Ch0 PCMout PCMin TFrame = 125 µs b Trễ qua chuyển mạch thời gian số Hình 2.1 Tính chuyển mạch thời gian số giữ chậm tín hiệu Ví dụ: Đối với thao tác chuyển mạch Chi Chj thời gian giữ chậm xác định theo biểu thức sau: tM  125  F ( j  i)  125  (F  i  j)  F i j i j tính theo  s 125/ F độ rộng khe thời gian tM số nguyên lần khe thời gian nhận giá trị khoảng (0 125  s) chuyển mạch thời gian số nhớ logic dùng để nhớ từ mã PCM có nguyên tắc ghi, đọc từ mã để thực thao tác chuyển mạch qua Trong mục xem xét cấu tạo nguyên lý hoạt động chuyển mạch 2.1.2 Bộ chuyển mạch thời gian số kiểu ghi vào đọc ngẫu nhiên Bộ chuyển mạch thời gian số loại làm việc theo nguyên tắc ghi thông tin từ kênh đầu vào cách đọc chúng để đưa kênh đầu cách ngẫu nhiên (Time Switch Sequenctial Write Random Read ký hiệu T-SWRR) a Cấu tạo - T- MEM : Time Memory - Bộ nhớ thời gian (Bộ nhớ thoại) Lê Ngọc Tuấn – 46K:ĐTVT 85 Đồ án tốt nghiệp Trường đại học Vinh - C- MEM : Control Memory - Bộ nhớ điều khiển (Bộ nhớ địa chỉ) - TS - Time Slot : Khe thời gian - TS - Counter : Bộ đếm thời gian - Selector : Bộ chọn - add : address bus : Bus địa - R/w : Read/write : đọc / viết Hình 2.2 thể sơ đồ khối chức chuyển mạch thời gian kiểu ghi đọc ngẫu nhiên Nó gồm hai nhớ: T-MEM nhớ để nhớ từ mã PCM, C-MEM nhớ địa để điều khiển việc đọc ngăn nhớ T-MEM (C-MEM gọi Bộ nhớ điều khiển) Cả hai nhớ C-MEM T-MEM có số ngăn nhớ F với số kênh tuyến PCM (F 32, 64, 128, 256, 512 1028) số bít ngăn nhớ T-MEM số bít từ mã PCM (8 bít), số bít ngăn nhớ C-MEM bao gồm P bít địa ngăn nhớ T-MEM cần đọc bít thị bận rỗi (bít B) p = log2 F = ldF Bus địa (add) T-MEM C-MEM p bít Ngồi nhớ T-MEM C-MEM chuyển mạch T-SWRR cịn có khối chức logic khác, đếm khe thời gian TS Counter dùng để tạo tín hiệu định thời đồng công việc theo khe thời gian tương ứng với việc đưa số liệu từ tuyến đầu vào vào nhớ T-MEM đọc số liệu từ nhớ T-MEM để chèn vào kênh đầu b Hoạt động * Ghi thông tin từ tuyến PCMin vào ngăn nhớ T-MEM: Tại khe TS0, từ mã PCM kênh Ch0 xuất đầu vào T-MEM Bộ đếm khe thời gian TS-Counter cung cấp địa qua Selector1 đưa tới Bus add T-MEM bít R/W = từ mã Ch0 ghi vào ngăn TMEM Đến TS1, đếm TS-Counter cung cấp địa qua Selector1 để điều khiển ghi từ mã kênh Ch1 từ tuyến PCMin vào ngăn1 T-MEM, tương tự TS-Counter tăng thêm sau khe thời gian từ mã kênh đầu vào ghi vào ngăn tương ứng T-MEM, khe thời gian TSF-1 từ mã kênh ChF-1 ghi vào ngăn cuối T- MEM - ngăn FLê Ngọc Tuấn – 46K:ĐTVT 86 Đồ án tốt nghiệp Trường đại học Vinh Đó chu kỳ tương ứng với khung (frame) Sau chu kỳ lại TS0 với từ mã Ch0 lại ghi vào ngăn T-MEM Trong khoảng thời gian TS0 chu kỳ tới TS0 chu kỳ sau từ mã PCM ghi ngăn T-MEM phải đọc Từ mã kênh Ch0 ghi vào ngăn T-MEM thay từ mã cũ Tương tự kênh khe * Đọc thông tin từ nhớ T-MEM: Việc đọc từ mã PCM từ ngăn nhớ T-MEM để đưa kênh tuyến PCMout điều khiển từ mã địa chứa ngăn nhớ CMEM theo nguyên tắc địa ngăn nhớ T-MEM cần đọc nhớ ngăn nhớ C-MEM mà thứ tự ngăn nhớ C-MEM trùng với thứ tự kênh đầu Nghĩa để đọc ngăn nhớ i T-MEM đưa kênh Chj tuyến PCMout địa [i] phải nhớ ngăn j C-MEM tới khe thời gian TSJ địa [i] ngăn j C-MEM đọc bít B ngăn đưa lên Selector1 để đưa tới add Bus T-MEM điều khiển việc đọc ngăn i T-MEM Do từ mã PCM từ ngăn i T-MEM đọc khe TSJ nên chèn vào kênh ChJ tuyến PCMout Như việc ghi thông tin từ tuyến PCMin vào nhớ T-MEM tiến hành theo địa cấp từ TS counter qua Selector1 cịn việc đọc thơng tin từ nhớ T-MEM tiến hành ngẫu nhiên điều khiển C-MEM, nghĩa C-MEM cung cấp địa đọc T-MEM qua Selector1 * Hoạt động C-MEM: Bộ nhớ hoạt động theo phương thức ghi ngẫu nhiên, đọc thông tin đọc từ ngăn nhớ đưa lên Selector1 Nếu bít trạng thái B từ mã đọc từ ngăn nhớ C-MEM có giá trị "0" logic P bít cịn lại đưa qua Selector1 tới add Bus T-MEM tín hiệu R/W từ Selector1 ''1'' nghĩa đọc ngăn nhớ T-MEM mà địa thể qua P bit đưa từ C- MEM Việc ghi thông tin địa vào ngăn nhớ C-MEM tiến hành theo số liệu điều khiển chuyển mạch đưa từ phân hệ điều khiển qua C-Bus Số liệu thường bao gồm địa chuyển mạch, địa ngăn nhớ số liệu điều khiển Lê Ngọc Tuấn – 46K:ĐTVT 87 Đồ án tốt nghiệp Trường đại học Vinh ghi vào ngăn nhớ Địa chuyển mạch add.sw chọn Selector2 phân tích, trùng với add.sw chuyển mạch Selector2 chuyển R/W "0" logic , P+1 bit (P bit số liệu địa điều khiển T-MEM bit B) ghi vào ngăn nhớ C-MEM mà địa ngăn nhớ đưa P bít khác từ C-Bus qua Selector2 lên add Bus C-MEM TS2 TS1 TS0 TSF-1 TSJ TSI TS2 TS1 TS0 Ch2 Ch1 Ch0 ChF-1 ChJ ChI Ch2 Ch1 Ch0 PCMin T - MEM TS2 TS1 TS0 TSF-1 TSJ TSI TS2 TS1 TS0 Ch2 Ch1 Ch0 ChF-1 ChJ ChI Ch2 Ch1 Ch0 PCMout i TFrame = 125 µs TFrame = 125 µs j F-1 add R/W Selector P P TS Counter [1] P+1 C - MEM P+1 i P j [i] F-1 add [2] R/W Selector P C Bus Hình 2.2 Sơ đồ khối chức chuyển mạch thời gian số kiểu T-SWRR Việc đọc số liệu điều khiển từ ngăn nhớ C-MEM để đưa lên Selector1 điều khiển trình đọc nhớ T-MEM tiến hành đồng bộ, theo đếm TS-counter Khi đếm TS-counter có giá trị đọc ngăn CMEM, bít B ngăn bỏ qua Cịn B = Selector1 đưa P bít số liệu địa đọc từ ngăn C-MEM lên add.Bus T-MEM để đọc ngăn nhớ tương ứng T-MEM đưa kênh tuyến PCMout Tại khe TS1 P bít từ TS-counter lại qua Selector2 để đọc ngăn C-MEM tuỳ thuộc vào bít B ngăn đó, từ mã điều khiển đọc từ ngăn bị bỏ qua B=1 hay đưa qua Selector1 để điều khiển đọc ngăn T-MEM để đưa Ch1 PCMout B=0 Cứ ngăn C-MEM tham Lê Ngọc Tuấn – 46K:ĐTVT 88 Đồ án tốt nghiệp Trường đại học Vinh gia vào trình điều khiển việc đọc ngăn nhớ T-MEM Như chế độ thường xuyên, C-MEM chế độ đọc để đưa số liệu điều khiển lên TMEM, chế độ đột suất (ngẫu nhiên) ghi thông tin điều khiển từ C-Bus vào ngăn nhớ cần thiết bắt đầu thiết lập nối kết thúc nối Khi thiết lập nối P bít địa điều khiển bít B=0 ghi vào ngăn nhớ tương ứng C-MEM, kết thúc cần ghi B=1 vào ngăn nhớ Qua phân tích hoạt động nhớ T-MEM C-MEM chuyển mạch thời gian số kiểu ghi tuần tự-đọc ngẫu nhiên, ta thấy để thực thao tác chuyển mạch từ kênh i sang kênh j (Chi ChJ) qua chuyển mạch loại phần điều khiển chuyển mạch phải ghi địa [i] vào ngăn j C-MEM (quá trình ghi ngẫu nhiên) Cịn thơng tin từ kênh đầu vào ghi vào ngăn nhớ tương ứng T-MEM Như kênh Chi đầu vào ghi vào ngăn nhớ i T-MEM Đồng thời ngăn nhớ C-MEM đọc theo thứ tự khe thời gian số liệu điều khiển đọc từ ngăn nhớ C-MEM ngăn nhớ T-MEM đọc khe thời gian tương ứng để đưa kênh đầu tương ứng với thứ tự ngăn nhớ CMEM Như tới khe thời gian TSJ ngăn j C-MEM đọc địa [i] đọc từ ngăn nhớ điều khiển đọc ngăn nhớ i T-MEM để đưa kênh ChJ tuyến PCMout 2.1.3 Bộ chuyển mạch thời gian số kiểu ghi vào ngẫu nhiên đọc (Time Switch Random Write Sequential Read T-RWSR) a Cấu tạo Về cấu tạo chuyển mạch thời gian số kiểu ghi vào ngẩu nhiên đọc (T-RWRS), giống với T-SWRR nghĩa chúng củng bao gồm nhớ T-MEM, nhớ C-MEM Selector đếm định thời Tuy nhiên, chúng lại khác nguyên lý ghi, đọc thông tin nhớ T-MEM C-MEM Để đơn giản ta xem xét sơ đồ khối tóm tắt chuyển mạch loại thể hình 2.3 Lê Ngọc Tuấn – 46K:ĐTVT 89 Đồ án tốt nghiệp Trường đại học Vinh TS2 TS1 TS0 TSF-1 TSJ TSI TS2 TS1 TS0 Ch2 Ch1 Ch0 ChF-1 ChJ ChI Ch2 Ch1 Ch0 PCMin T - MEM i TFrame = 125 µs TS2 TS1 TS0 TSF-1 TSJ TSI TS2 TS1 TS0 Ch2 Ch1 Ch0 ChF-1 ChJ ChI Ch2 Ch1 Ch0 PCMout TFrame = 125 µs j F-1 R [1] C - MEM i j [i] F-1 [2] Data Hình 2.3 Sơ đồ khối tóm tắt chuyển mạch thời gian số kiểu T-RWSR Bộ nhớ T-MEM dùng để nhớ từ mã PCM, nhớ C-MEM dùng để chứa thơng tin điều khiển q trình ghi từ mã PCM vào ngăn nhớ T-MEM Cả hai nhớ T-MEM C-MEM có số ngăn nhớ F (0 F-1) với số kênh tuyến PCM (F 32, 64, 128, 256, 512 1024) Số bít ngăn nhớ T- MEM số bít từ mã PCM (8 bít), số bít ngăn nhớ C-MEM P+1 (trong có P bít địa bít trạng thái rỗi/bận (bit B- Busy bit) P xác định theo biểu thức: P = log2F = ldF b Hoạt động Cả hai nhớ T-MEM C-MEM T-RWSR làm việc theo kiểu RWSR (nghĩa ghi ngẫu nhiên, đọc tuần tự) Khi cần thiết lập thao tác chuyển mạch phần điều khiển chuyển mạch đưa số liệu điều khiển (Data) tới C-MEM ghi vào ngăn nhớ điều khiển cần thiết cho thao tác chuyển mạch theo nguyên tắc: số thứ tự ngăn nhớ C-MEM trùng với số thứ tự kênh đầu vào, số liệu điều khiển ghi vào ngăn nhớ trùng với thứ tự kênh đầu địa ngăn nhớ T-MEM mà từ mã kênh đầu vào ghi vào Lê Ngọc Tuấn – 46K:ĐTVT 90 Đồ án tốt nghiệp Ví dụ: Để thực thao tác chuyển mạch Chi Trường đại học Vinh ChJ thời điểm thiết lập, phần điều khiển đưa số liệu điều khiển tới C-MEM ghi địa [j] vào ngăn nhớ i C-MEM, đồng thời chuyển bít B ngăn giá trị Trong chu kỳ, TS-counter đếm tới i, nghĩa khe thời gian TSi, địa đọc CMEM i ngăn nhớ i C-MEM đọc, địa [j] bít B=0 ngăn i đưa lên đầu W T-MEM để điều khiển việc ghi từ mã PCM kênh Chi từ PCMin vào ngăn j T-MEM Từ mã nhớ tới khe TSJ đọc (đọc tuần tự) để đưa kênh ChJ PCMout Như chu kỳ (125  s) tới khe TSi từ mã kênh Chi lại ghi vào ngăn nhớ j T-MEM điều khiển ngăn i C-MEM (ghi ngẫu nhiên) tới khe TSJ từ mã nhớ ngăn j T-MEM đọc để đưa kênh ChJ đầu (đọc tuần tự) Nghĩa thực thao tác chuyển mạch Chi ChJ theo hai bước: - Bước 1: Tại TSi ghi từ mã kênh ChiPCMin vào ngăn j T-MEM theo điều khiển từ ngăn i C-MEM - Bước 2: Tại TSJ đọc từ mã từ ngăn j T-MEM để đưa kênh chJPCMout theo Như vậy, giống trường hợp T-SWRR qua chuyển mạch T-RWSR thông tin bị trễ (giữ chậm) khoảng tM xác định theo biểu thức 2.5 loại T-RWSR chuyển mạch tồn thơng, khơng tổn thất nội 2.1.4 Khả áp dụng chuyển mạch T thực tiễn Thời kỳ đầu, áp dụng kỹ thuật chuyển mạch số, giá thành chế tạo nhớ cao nên cấu trúc chuyển mạch S-T-S (không gian-thời gian-không gian) áp dụng rộng rải để giảm số chuyển mạch thời gian số Trong cấu trúc chuyển mạch T khâu thường dùng loại T-RWRR Sau này, giá thành chế tạo nhớ số giảm mạnh, công nghệ chế tạo vi mạch số cho phép chế tạo dung lượng lớn, tốc độ cao nên cấu trúc T-S-T sử dụng rộng rải khả phục vụ tốt hơn, khả thơng cao, giá thành thấp, đặc biệt có nhiều ưu điểm điều khiển chọn tuyến Trong cấu trúc tầng T đầu vào thường sử dụng chuyển mạch loại T-SWRR, tầng T đầu lại dùng chuyển mạch loại T-RWSR ưu điểm điều khiển (xem xét sau phần điều khiển chuyển mạch) Lê Ngọc Tuấn – 46K:ĐTVT 91 Đồ án tốt nghiệp Trường đại học Vinh Nhìn chung khả chuyển mạch chuyển mạch thời gian số lớn Một chuyển mạch thời gian cho luồng PCM F kênh tương đương với ma trận FxF tồn thơng Vì dung lượng tổng đài không lớn (tới vài trăm thuê bao) cần dùng chuyển mạch thời gian số phục vụ cho chuyển mạch thoại tín hiệu báo hiệu Đối với tổng đài dung lượng trung bình dung lượng lớn nên áp dụng cấu trúc TS, ST TST Trong cấu trúc trên, phương thức ghép phân kênh nên phải có chuyển mạch thời gian số để thay đổi tạo chuyển mạch kênh Các chuyển mạch thời gian số tạo trễ tín hiệu qua chuyển mạch Tuỳ thuộc vào yêu cầu chuyển mạch mà thời gian trễ TM khác (phụ thuộc vào khoảng cách khe thời gian kênh nguồn kênh đích), yêu cầu chuyển mạch TM khơng đổi với từ mã từ mã không bị thay đổi phân bố thời gian, nghĩa chuyển mạch số PCM không gây méo pha Đặc tính quan trọng dịch vụ nhạy cảm với trễ thoại, video, fax… 2.2 Chuyến mạch không gian S 2.2.1 Chức Trong phần chuyển mạch thời gian số cho thấy, mặt lý thuyết, chuyển mạch thời gian số có tốc độ chuyển mạch đủ lớn cần chuyển mạch thời gian số đảm bảo chức chuyển mạch mạch đầu cuối (giữa thuê bao-thuê bao, thuê bao-trung kế, trung kế-trung kế, thuê bao với thiết bị báo hiệu, trung kế với thiết bị báo hiệu) Tuy nhiên, hạn chế khả công nghệ nên chế tạo chuyển mạch thời gian số có dung lượng lớn (do bị giới hạn tốc độ truy cập nhớ) Do vậy, tổng đài dung lượng trung bình dung lượng lớn tồn tổng đài tổ chức thành nhóm, nhóm giao tiếp với trường chuyển mạch tuyến PCM Từ có khái niệm trường chuyển mạch nhóm Như phát sinh yêu cầu chuyển mạch thơng tin từ nhóm sang nhóm khác, nghĩa từ tuyến PCMin nhóm sang tuyến PCMout nhóm khác Ví dụ u cầu chuyển mạch thường có dạng tổng quát: Chi PCMP Lê Ngọc Tuấn – 46K:ĐTVT ChJ PCMQ 92 Đồ án tốt nghiệp Trường đại học Vinh đoạn thủ tục (Procedure) nhìn chung chúng sản phẩm độc quyền hãng cung cấp thiết bị chúng đa dạng Trong tổng đài SPC hệ đầu tổng đài điện tử dung lượng nhỏ áp dụng cấu trúc hệ thống điều khiển xử lý Đây xử lý điều khiển công việc quản lý trạng thái, xử lý báo hiệu, xử lý gọi, điều khiển chuyển mạch, xử lý cảnh báo Hệ thống điều khiển loại tận dụng hiệu suất xử lý khơng có khả module hoá cho việc chế tạo khối chức năng, khơng tạo linh hoạt cho phát triển dung lượng Hệ thống điều khiển tổng đài dung lượng vừa lớn thường xây dựng sở nhiều xử lý Trong hệ thống cấp, xử lý tổ chức theo chức theo giai đoạn phát triển dung lượng - Xử lý theo chức nghĩa công việc cần xử lý điều khiển phân loại theo mức độ phức tạp tần xuất yêu cầu thực để phân chia cho xử lý Như thế, xử lý phụ trách một vài công việc chuyên trách, chun mơn hố việc xử lý điều khiển Điều làm cho việc xử lý điều khiển thực cách thuận tiện chắn Tuy nhiên, phương thức buộc phải lắp đặt đầy đủ loại xử lý chức giai đoạn đầu phát triển dung lượng, không khai thác hết công suất xử lý Trong hệ thống xử lý điều khiển cấp tổ chức theo cung đoạn phát triển dung lượng xử lý đảm nhiệm tất hoạt động xử lý điều khiển phục vụ cho nhóm thuê bao trung kế Hình 3.24 mơ hình tổ chức hệ thống xử lý cấp Hình 3.24 Mơ hình hệ thống xử lý cấp Lê Ngọc Tuấn – 46K:ĐTVT 146 Đồ án tốt nghiệp Trường đại học Vinh Như công việc xử lý phức tạp, tốc độ xử lý gọi thấp phương thức chun mơn hố lại cho phép tổ chức dung lượng tổng đài theo kiểu modul tận dụng hết khả xử lý hệ thống điều khiển - Trong tổng đài mà hệ thống xử lý điều khiển dùng nhiều xử lý tổ chức theo nhiều cấp thường bao gồm – cấp Cấp cao xử lý điều hành, quản lý bảo dưỡng (OMP- Operation, Administration and Maintenance Processor) điều khiển đa xử lý (MPC - Multi Processing Controller) Hình 3.25 Mơ hình hệ thống xử lý phân cấp Cấp thứ hai thường xử lý chức (xử lý gọi CLP- Call processor) chúng phân bố theo dung lượng Các xử lý điều khiển cấp thứ ba thực chức xử lý đơn giản tần suất xuất cao ham thuê bao trung kế Cấp thứ tư thường xử lý điều khiển thiết bị (Device) Như vậy, cấp thứ tư coi xử lý điều khiển riêng cho thiết bị chuyên dụng tổng đài hiển thị, cảnh báo, liên quan trực tiếp đến gọi Cấp xử lý thứ ba theo phân cấp coi xử lý khu vực, liên quan tới công việc xử lý điều khiển giao tiếp Cấu trúc phân cấp cho phép phân tải cho xử lý cách hiệu quả, hợp lý Các xử lý cấp ba xử lý điều khiển công việc đơn giản lại xuất thường xuyên, xử lý cấp (xử lý gọi), xử lý công việc phức tạp xử lý địa chỉ, chọn tuyến, điều khiển chuyển mạch, tần suất công việc không lớn Các xử lý OMP MPC thực giám sát hoạt động xử lý cấp thấp hơn, phân phối tài nguyên xử lý cảnh báo công việc phức tạp có ý nghĩa then chốt hoạt động toàn hệ thống Lê Ngọc Tuấn – 46K:ĐTVT 147 Đồ án tốt nghiệp Trường đại học Vinh CHƢƠNG IV MỘT SỐ TRƢỜNG CHUYỂN MẠCH THÔNG DỤNG SỬ DỤNG TRONG MẠNG VIỂN THÔNG VIỆT NAM 4.1 Tổng đài Neax61E Tổng đài NEAX61-E loại tổng đài có dung lượng lớn, có hệ thống chuyển mạch số linh hoạt thiết kế phù hợp với ứng dụng thay đổi mạng Nó bao gồm tất chức điều khiển theo chương trình ghép nối phân chia theo thời gian, hệ thống chuyển mạch số Vì tổng đài NEAX61-E sử dụng với cơng nghệ điện tử viễn thơng máy tính đại Nhờ ứng dụng công nghệ bán dẫn (LSI, mật độ cao, cấu trúc khối) Nên tổng đài NEAX61-E có kích thước nhỏ có lợi ích kinh tế tổng đài trước Với nguyên lý điều khiển đa chương trình mạng liên thơng tạo nên tính tuyệt vời lựa chọn cho hệ thống chuyển mạch mở rộng hệ thống Tổng đài NEAX61-E loại tổng đài có dung lượng lớn, có hệ thống chuyển mạch số linh hoạt thiết kế phù hợp với ứng dụng thay đổi mạng Nó bao gồm tất chức điều khiển theo chương trình ghép nối phân chia theo thời gian, hệ thống chuyển mạch số Vì tổng đài NEAX61-E sử dụng với cơng nghệ điện tử viễn thơng máy tính đại Nhờ ứng dụng công nghệ bán dẫn (LSI, mật độ cao, cấu trúc khối) Nên tổng đài NEAX61-E có kích thước nhỏ có lợi ích kinh tế tổng đài trước Với nguyên lý điều khiển đa chương trình mạng liên thơng tạo nên tính tuyệt vời lựa chọn cho hệ thống chuyển mạch mở rộng hệ thống 4.1.1 Khả ứng dụng TASS (Traffic Assistance Service System) Hệ thống phục vụ trợ giúp lưu lượng RSU (Remote Switch Unit) : Đơn vị chuyển mạch xa PAGING : Hệ thống nhắn tin MTS (Mobil Telephone Switch) : Tổng đài di động Lê Ngọc Tuấn – 46K:ĐTVT 148 Đồ án tốt nghiệp Trường đại học Vinh INTS (Internationnal Switch) : Tổng đài quốc tế MS (Tandem Switch) : Tổng đài giang TS (Toll Switch ) : Tổng đài liên tỉnh LS (Local Switch) : Tổng đài nội hạt TLS (Toll Local Switch) : Tổng đài dành cho nội hạt liên tỉnh DOMSAT (Domactic Satelite System) : Hệ thống vệ tinh khu vực INMARSAT : Vệ tinh mặt biển quốc tế RLU (Remote line Unit) : Đơn vị đường dây thuê bao xa Hình 4.1 Khả ứng dụng tổng đài NEAX 61E Lê Ngọc Tuấn – 46K:ĐTVT 149 Đồ án tốt nghiệp Trường đại học Vinh Dung lượng khả ứng dụng hệ thống NEAX61-E giới thiệu thông qua bảng 4.1 ỨNG DỤNG ĐƢỜNG LƢU LƢỢNG KHẢ NĂNG XỬ LÝ DÂY (MAX) (MAX ) (MAX) Chuyển mạch khu 100.000 27.000 vực line erlange Tổng đài vệ tinh 10.000 line 1.000 erlange Bộ tập trung thuê bao 4.000 line 336 erlange Tổng đài giang 60.000 27.000 circuit erlange 60.000 27.000 circuit erlange Tổng đài quốc tế Hệ thống TASS 1.000.000 BHCA 35.000 BHCA 1.000.000 BHCA 700.000 BHCA 512 bàn PO Bảng 4.1 Dung lượng miền ứng dụng 4.1.2 Đặc điểm cấu trúc hệ thống Kiểu cấu trúc hệ thống chuyển mạch chia thành lớp hệ thống có cấu trúc khối tạo nhiều khả ứng dụng khả tạo dung lượng lớn cách cộng thêm vào Module mà khơng cần thay đổi cấu hình Trong hệ thống có trang bị sẵn vi xử lý đa năng, chuyên cấu hình hệ thống vệ tinh, nhờ cấu hình tạo khả mềm dẻo tối đa cho tổng đài Khi toàn hệ thống giai đoạn phát triển chưa hoàn thiện, tổng đài NEAX61-E biểu rõ hệ thống mà có nhân tố quan trọng phù hợp cho tiến trình phát triển - Tốc độ phát triển nhanh công nghệ phần cứng - Cấu hình thay đổi phù hợp nâng hệ thống cũ thành hệ thống tổ hợp - Tiến gần đến mạng ISDN Để đạt yêu cầu cần phải có hệ thống điều hành bảo dưỡng, tiêu chuẩn hệ thống NEAX61-E thể qua cấu trúc hệ thống gồm Module phần cứng phần mềm độc lập chuyên dụng, quy chuẩn Lê Ngọc Tuấn – 46K:ĐTVT 150 Đồ án tốt nghiệp Trường đại học Vinh giao tiếp hệ thống chuyển mạch hệ thống xử lý, mà hệ thống NEAX61-E có giá thành hợp lý, làm việc độc lập, tìm lỗi đơn giản dễ dàng sửa chữa 4.1.3 Các đặc trƣng Phần cứng hệ thống chuyển mạch chia thành phân hệ chức năng: - Phân hệ ứng dụng - Phân hệ chuyển mạch - Phân hệ xử lý - Phân hệ vận hành bảo dưỡng Phần mềm tổ chức thành chương trình làm việc dựa Module chức Kiểu cấu trúc có hiệu suất cao dễ dàng đáp ứng phù hợp với địi hỏi hệ thống thơng tin liên lạc Một vài cấu trúc đặc trưng hệ thống vi xử lý đa sau: - Chuyển mạch điều khiển theo chương trình ghi sẵn (SPC) - Kiểu cấu trúc sở Module phần cứng phần mềm chức với giao tiếp chuẩn - Điều khiển vi xử lý theo phương thức phân bố cho hệ thống dung lượng lớn phương thức tập trung cho hệ thống vừa nhỏ - Cấu trúc T.S.S.T mạng khơng tắc nghẽn chuyển mạch 2880 kênh thơng tin - Công nghệ tiên tiến, mật độ cao VLST - Có chức tự chuẩn đốn cho Module phần cứng - Tự động bảo vệ liệu nhờ cập nhật thường xuyên liệu vào băng từ ổ đĩa - Phân hệ chuyển mạch phân hệ ứng dụng với giao tiếp chuẩn hoá - Ghép đường số hiệu suất cao (việc thông tin đường truyền gần 0) - Cấu hình chuẩn phù hợp với tiêu chuẩn CCITT Cấu trúc mạng phân chia thời gian: Hệ thống sử dụng mạng chuyển mạch đơn lẻ khối chức đảm bảo cho việc bảo dưỡng tạo dung lượng lớn Hệ thống đa xử lý chứa tới 22 mạng chuyển mạch mạng có 100.000 đường Lê Ngọc Tuấn – 46K:ĐTVT 151 Đồ án tốt nghiệp Trường đại học Vinh Như mạng chuyển mạch (cấu hình đa xử lý) có tầng kiểu T.S.S.T Kiểu cấu trúc cho phép hệ thống mở rộng tối đa Kiểu cấu trúc hệ thống điều khiển: Nguyên lý hệ thống điều khiển cấu hình đa xử lý phân bố chức năng, kiểu gọi hệ thống cấu trúc đơn sử dụng, phương thức phân tải để đơn giản hoá hệ thống sử dụng loại Module Các Module làm việc tương đối độc lập liên lạc với qua giao diện chuẩn để xử lý chức chuyển mạch 4.1.4 Cấu trúc phần cứng hệ thống Hệ thống bao gồm phân hệ chính: - Phân hệ ứng dụng (Aplications Subsytem) - Phân hệ chuyển mạch (Switching Subsytem) - Phân hệ xử lý (Processor Subsytem) - Phân hệ vận hành bảo dưỡng (O and M Subsystem) Switching Subsystem Application Subsystem Terminal Circuit Interface Circuit P M U X CTL TSW S M U X TSW DKU MTU MAT SSW SPC MM Test and Supervisory Console TDNW TDNW S M U X CLP MM CLP BC OMP MM High Intergrated Bus O&M Subsystem CM Processor Subsystem Hình 4.2 Cấu hình hệ thống NEAX 61E Lê Ngọc Tuấn – 46K:ĐTVT 152 Đồ án tốt nghiệp Trường đại học Vinh BC : Bus Controller Bộ điều khiển Bus CM : Common Memory Bộ nhớ chung DKU : Disk Unit Đơn vị đĩa MTU : Magnetic Tape Unit Bộ dồn kênh băng từ PMUX : Primary Multiplexer Bộ ghép kênh sơ cấp SPC : Speech Path Controller Bộ điều khiển tuyến thoại TDNW : Time Division Network Mạng phân chia thời gian CLP : Call Processor Bộ xử lý gọi CTL : Controller Bộ điều khiển MM : Main Memory Bộ nhớ OMP : Operation & Maintenance Bộ xử lý vận hành bảo dưỡng Processer SMUX : Secondary multiplexer Bộ ghép kênh thứ cấp SW : Space Switch Bộ chuyển mạch không gian TSW : Time Switch Bộ chuyển mạch thời gian MAT : Maintenance & Administration Thiết bị bảo dưỡng quản lý Terminal Phân hệ ứng dụng cấu hình đáp ứng yêu cầu khách hàng, cung cấp giao diện chuẩn mạng điện thoại phân hệ chuyển mạch xử lý Các giao diện dịch vụ có nhiệm vụ gửi thơng tin qt đến xử lý gọi trình thiết lập cho gọi Phân hệ sửa đổi thay để đáp ứng tiến kỹ thuật thay đổi yêu cầu người sử dụng Phân hệ chuyển mạch nối kênh chuyển mạch vào với kênh chuyển mạch để cung cấp đường dẫn thoại cho gọi thuê bao, thuê bao trung kế trung kế Phân hệ bao gồm mạng phân chia thời gian kép cung cấp tiêu cao mở rộng hệ thống dễ dàng để đáp ứng nhu cầu tăng lưu lượng Phân hệ xử lý điều khiển xử lý gọi, công việc khai thác bảo dưỡng, chức báo hiệu kênh chung Phân hệ khai thác bảo dưỡng cung cấp thông tin người-máy cho phép lệnh lấy số liệu cho chức bảo dưỡng quản lý hàng ngày Nó Lê Ngọc Tuấn – 46K:ĐTVT 153 Đồ án tốt nghiệp Trường đại học Vinh cung cấp khả giám sát hệ thống kiểm tra trung kế đường thuê bao để đảm bảo cho hoạt động hệ thống bình thường Phân hệ bao gồm thiết bị vào/ra khác để thực kiểm tra hệ thống thu trạng thái hệ thống thông tin cảnh báo 4.2 Tổng đài STAREX-VK Tổng đài STAREX-VK có cấu trúc theo khối gồm có phân hệ là: CS: Phân hệ điều khiển (Control Subsystem) IS: Phân hệ kết nối (Interconnection Subsystem) SS: Phân hệ chuyển mạch (Switching Subsystem) Hình 4.3 Sơ đồ cấu trúc tổng đài STAREX-VK Mỗi khối thực chức khác nhau, cho phép dễ dàng mở rộng thay đổi chức Trong chương ta sẻ tìm hiểu chức phân hệ khối chức phân hệ Lê Ngọc Tuấn – 46K:ĐTVT 154 Đồ án tốt nghiệp Trường đại học Vinh 4.2.1 Chức CS: + Quản lý tài nguyên cho toàn hệ thống + Bảo dưỡng hệ thống + Điều khiển đọc ghi ổ đĩa băng từ + Điều khiển thiết bị vào + Thực test đo đạc + Thống kê cước cho toàn hệ thống + Điều khiển tin vào cho USER + Vận hành bảo dưỡng từ xa thông qua đường số liệu với hệ thống khác + Giao tiếpvới phân hệ IS 4.2.2 I/O Port: Khối nối với bảng mạch POA24 ICP bao gồm mạch POA03 Một Card POA03 có cổng RS232C hai cổng số liệu Tối đa có hai bảng mạch POA24 trang bị 4.2.3 Chức IS: + Giao tiếp với phân hệ chuyển mạch SS vệ tinh RS + Kết nối phân hệ CS phân hệ SS + Kết nối phân hệ SS + Chuyển mạch không gian + Tạo phân bố tín hiệu đồng hồ + Dịch số cho thuê bao + Điều khiển luồng + Cung cấp node IPC cho việc thông tin vi xử lý + Biến đổi Quang Điện Điện Quang + Giao tiếp với đường liệu trung tâm đường cáp quang 4.2.4 Phân hệ chuyển mạch SS: Có nhiều loại SS hệ thống tổng đài STAREX-VK sau: SS-S: SS thuê bao SS-GT: SS trung kế dịch vụ SS-T: SS trung kế Lê Ngọc Tuấn – 46K:ĐTVT 155 Đồ án tốt nghiệp Trường đại học Vinh SS-7: SS báo hiệu số SS-I: SS ISDN SS-V: SS giao tiếp V5.2 Phân hệ chuyển mạch SS hệ thống tổng đài STAREX-VK có chức sau: + Xử lý gọi + Giao tiếp với thuê bao + Giao tiếp với trung kế tương tự trung kế số + Cung cấp Tone + Thông báo tin + Cung cấp chuông cho thuê bao bị gọi + Chuyển mạch thời gian + Phân tích tín hiệu DTMF, R2MFC + Thực in test out test cho mạch thuê bao sử dụng TECU + Hỗ trợ cho việc test Loop-back cho mạch thoại sử dụng BETU + Cung cấp CCT cho báo hiệu số + Thu thập liệu thống kê SS + Giao tiếp với mạng truy nhập (V5.2) + Giao tiếp IS cáp quang 4.3 Tổng đài Acatel 1000E10 (OCB-283) 4.3.1 Tổng quan hệ thống a Vị trí ACATEL 1000E10 hệ thống tổng đài sồ hãng ACATEL CIT sản xuất, với tính đa ứng dụng ACATEL 1000E10 sử dụng cho chuyển mạch có dung lượng khác nhau, từ loại tổng đài nội hạt dung lượng nhỏ đến loại tổng đài q giang hay cửa ngỏ quốc tế Nó thích ứng với loại hình dân cư số từ vùng đông đúc dân cư đến vùng dân thưa thớt loại hình khí hậu từ vùng cực lạnh đến nóng xích đạo Châu Phi… Hệ thống khai thác bảo dưỡng nội tập trung cho vài tổng đài vừa nội vừa tập trung thời điểm Lê Ngọc Tuấn – 46K:ĐTVT 156 Đồ án tốt nghiệp Trường đại học Vinh Hình 4.4 Vị trí Acatel 1000 E10 mạng thoại S: Bộ tập trung thuê bao xa L: Tổng đài nội hạt TR: Tổng đài chuyển tiếp CID: Tổng đài quốc tế gọi CIA: Tổng đài quốc tế gọi vào CTI: Tổng đài chuyển tiếp quốc tế ACATEL 1000E10 cung cấp tất dịch vụ viển thông đại: Điện thoại, ISDN (Mạng liên kết dịch vụ, điện thoại di động, mạng tư nhân ảo tất ứng dụng mạng trí tuệ …) ACATEL 1000E10 quản trị loại hệ thống báo hiệu hệ thống loại thâm nhập vào khoảng 80 nước xây dựng tiêu chuẩn quốc tế, Acatel CIT thực đầy đủ khuyến nghị tiêu chuẩn b Các thông số kỹ thuật - Dung lượng xữ lý cực đại hệ thống 280CA/S (cuộc tthử/s), theo khuyến nghị Q543 CCIT tải kênh B Tức 1.000.000 BHCA(cuộc thử/giờ) - Dung lượng đấu nối ma trận chuyển mạch đến 2048PCM, cho phép: + Xử lý lưu lượng đến 25000Erlangs Lê Ngọc Tuấn – 46K:ĐTVT 157 Đồ án tốt nghiệp Trường đại học Vinh + Có thể nối cực đại đến 2.000.000 thuê bao + Có thể nối cực đại đến 60.000 trung kế Ngồi hệ thống cịn sử dụng kỹ thuật tự điều chỉnh để tránh cố tải Kỹ thuật phân bố mức hệ thống, dựa vào đo đạc số lượng gọi có nhu cầu số lượng gọi xử lý (phần trăm chiếm số lượng yêu cầu…) c Ứng dụng - Đơn vị thuê bao - Tổng đài nội hạt - Tổng đài chuyển tiếp (nội hạt, trung kế cửa ngỏ quốc tế) - Tổng đài nội hạt/chuyển tiếp - Tổng đài giang - Tập trung thuê bao (riêng tư nhân) 4.3.2 Hệ thống cung cấp dịch vụ a Xử lý gọi ACATEL 1000E10 xử lý gọi điện thoại vào/ra mạng chuyển mạch quốc gia quốc tế Nó cịn truyền số liệu thuê bao ISDN mà quản lý củng truyền số liệu vào/ra mạng chuyển mạch gói Các gọi gồm: - Các gọi nội hạt : Tư nhân công cộng - Các gọi vùng : Ra, vào, chuyển tiếp - Các gọi quốc tế : Tự động, bán tự động, gọi ra, gọi vào - Các goi quốc gia : Ra vào chuyển tiếp - Các gọi nhân công : Gọi ra, gọi vào - Các gọi đến dịch vụ đặc biệt - Các gọi đo kiểm b Các thuộc tính thuê bao + Các thuộc tính thuê bao Analog - Các đường gọi vào gọi - Đường nóng - Đường khơng tính cước Lê Ngọc Tuấn – 46K:ĐTVT 158 Đồ án tốt nghiệp Trường đại học Vinh - Đường tạo tuyến tức thời - Đường tính cước tức thời + Các thuộc tính thuê bao Digital - Dịch vụ mạng - Chuyển mạch kênh 64kbit/s thuê bao - Chuyển mạch kênh dãi tần số (300-3400)Khz - Dịch vụ từ xa 4.3.3 Cấu trúc chung tổng đài ACATEL 1000E10 Tổng đài ACATEL 1000E10 gồm ba phân hệ chính: - Phân hệ truy nhập thuê bao - Phân hệ đấu nối điều khiển -Phân vận hành bảo dưỡng Trong phân hệ đấu nối điều khiển, phân hệ vận hành bảo dưỡng nằm OCB-283 Liên lạc phân hệ truy nhập thuê bao, phân hệ đấu nối điều khiển sử dụng hệ thống báo hiệu số7 Các phân hệ đấu nối với ma trận đường PCM Về mặt phần cứng ACATEL 1000E10 bao gồm trạm đa xử lý (SM) hệ thống ma trận chuyển mạch Các trạm nối với hay nhiều tuyến ghép thông tin (MIS MAS) Trong ACATEL 1000E10 có sáu trạm có năm trạm điều khiển - Trạm điều khiển MSC - Trạm điều khiển phụ trợ SMA - Trạm điều khiển trung kế SMT - Trạm điều khiển ma trận chuyển mạch SMX - Trạm vận hành bảo dưỡng SMM - Trạm đồng sở thời gian STS (Đây trạm điều khiển) Phần mềm hệ thống chia thành Module, phần mềm (ML) để hỗ trợ cho trạm điều khiển phục vụ cho ứng dụng thoại Lê Ngọc Tuấn – 46K:ĐTVT 159 Đồ án tốt nghiệp Trường đại học Vinh Hình 4.5 Sơ đồ cấu trúc phần cứng tổng đài ACATEL 1000E10 Có Module phần mềm sau: + Phần mềm xử lý gọi MLMP + Phần mềm tính cước MLTX + Phần mềm quản trị sở số liệu MLTR + Phần mềm điều khiển ma trận chuyển mạch ML COM Các Module phần mềm trao đổi vơí thơng qua mạch vịng trao đổi thơng tin Lê Ngọc Tuấn – 46K:ĐTVT 160 ... diện 3.2 Cấu trúc tổng quan tổng đài số SPC Sơ đồ khối tổng quát tổng đài số SPC (DSS–Digital Switching Systems) Các tổng đài SPC chuyển mạch số gọi chung Hệ thống chuyển mạch số DSS đời vào nửa... tảng tổng đài chuyển mạch số Các tin tức từ thiết bị đầu cuối người sử dụng phải số hoá trước đưa vào chuyển mạch tạo khả chuyển mạch tin tức chuyển mạch số Các tín hiệu dạng số sau chuyển mạch. .. * Cấu tạo Cấu trúc chuyển mạch minh hoạ hình 2.7 Đầu vào chuyển mạch không gian số N  N, điều khiển theo đầu theo đầu vào, tầng chuyển mạch thời gian số Trong cấu trúc lại cần sử dụng loại chuyển