Nghiên cứu tổng quan về kỹ thuật chuyển mạch trong tổng đài ALCATEL 1000 E10

Nghiên cứu tổng quan về kỹ thuật chuyển mạch trong tổng đài ALCATEL 1000 E10

Lời nói đầu

Ngày nay chúng ta đã bớc vào những năm đầu tiên của thế kỷ 21 thếkỷ của sự hội nhập Bu chính – Viễn thông việc xây dựng cơ sở hạ tầng nóichung cho cả đất nớc mang một ý nghĩa chiến lợc góp phần đa Việt Nam cơbản trở thành một nớc công nghiệp vào năm 2020.

Trong xu hớng đó, sự đầu t, nghiên cứu để có đợc một hệ thống thôngtin hiện đại, nhằm đem đến cho con ngời những thông tin cần thiết một cáchnhanh nhất, chính xác nhất là một yêu cầu cấp bách Vì vậy ngành bu chínhviễn thông Việt Nam đã không ngừng đầu t và phát triển hệ thống viễn thôngcủa mình Trong đó việc củng cố, nâng cấp các tổng đài đóng vai trò hết sứcquan trọng Từ tình hình thực tế nh vậy ngành Bu chính – Viễn thông đã cóchủ trơng tiếp nhận công nghệ Viễn thông từ các hãng truyền thông trên thếgiới.

Trong số các thiết bị chuyển mạch dã đợc lắp đặt và khai thác ở ViệtNam, có thiết bị chuyển mạch điện từ ALCATEL1000 E10 do hãngALCATEL CIT chế tạo là một trong những hệ thống chuyển mạch hiện đạivới đầy đủ các tính năng với đáp ứng tốt cho chiến lợc phát triển nâng cấpmạng lên mạng đa dịch vụ (ISDN) trong những năm tới Tổng đài ALCATEL1000 E10 là một loại tổng đài điều khiển nội bộ hay tập trung Cấu trúc phàncứng và phần mềm khá hoàn thiện, với sự hỗ trợ của kỹ thuật hiện đại, côngnghệ tiên tiến của hệ thống đa xử lý A 8300 của ALCATEL khẳng định sựhoàn thiện của tổng đài.

Trong quá trình viết báo cáo thực tập và làm đồ án tốt nghiệp đợc sự

giúp đỡ tận tình của thầy giáo Nguyễn Văn Biên Em đã hoàn thành đồ án tốtnghiệp của mình với đề tài: “Nghiên cứu tổng quan về kỹ thuật chuyển

mạch trong tổng đài ALCATEL 1000 E10 ” Bao gồm các nội dung sau:

Phần I: Kỹ thuật chuyển mạch số

Phần II: Trờng chuyển mạch trong tổng đài ALCATEL 1000 E10

Trong quá trình làm đồ án mặc dù đã hết sức cố gắng nhng không thểtránh khỏi những sai xót nhất định, rất mong các thầy giáo, cô giáo và cácbạn đọc đóng góp ý kiến để đồ án đợc hoàn thiện hơn.

Em xin chân thành cảm ơn!

Quá trình biến đổi hoàn toàn một tín hiệu tơng tự thành một dãy xungđể truyền trong mạng viễn thông gọi là mã hoá nguồn Đã tồn tại một số kỹthuật mã hoá nguồn nh: Điều chế biên độ xung (PAM), điều chế tần số xung(PTM), điều chế độ xung (PWM), điều chế Delta (AM), … nh nhng do các ph-ơng pháp điều chế đó có những nhợc điểm: Xuyên âm giữa các đờng thoại,xu hớng tạp âm ngoài và tạp âm méo lớn, nên ngời ta sử dụng kỹ thuật điềuxung mã để giảm nhỏ những nhợc điểm đó.

Kỹ thuật điều xung mã PCM (Pulse Code Modulation) là phơng phápđiều chế biến đổi tín hiệu tơng tự thành tín hiệu số dới dạng mã nhị phân.Cho đến nay kỹ thuật PCM đợc sử dụng rộng rãi trên toàn thế giới trong việcsố hoá tín hiệu thoại, và có hệ thống PCM đang đợc sử dụng nh: hệ thốngPCM 32 đợc sử dụng trên toàn thế giới và hệ thống PCM 24 chỉ đợc sử dụngở Bắc Mĩ.

3 Lấy mẫu

Biên độ của tín hiệu tơng tự là liên tục theo thang thời gian, lấy mẫu làlấy biên độ của tín hiệu tơng tự vào từng khoảng thời gian nhất định, trong đócác dãy xung có chu kỳ hoặc dãy xung lấy mẫu đợc điều chế biên độ bởi tín

hiệu tơng tự Do vậy có các mẫu lấy đợc sẽ gián đoạn theo thời gian Dãymẫu này gọi là tín hiệu PAM (PAM là điều chế biên độ xung).

Hình 1: Quá trình lấy mẫu

Một yếu tố quan trọng trong lấy mẫu là tín hiệu tơng tự thờng đợc lấymẫu nh thế nào ở phía phát để cho phía thu tái tạo lại tín hiệu ban đầu Địnhlý lấy mẫu sẽ làm rõ điều này Định lý lấy mẫu nói rằng “Nếu một thông báolà một hàm biên độ – thời gian, đợc lấy mẫu vào các thời điểm nhất định vàvới tần số lấy mẫu cao hơn ít nhất hai lần tần số cao nhất của thông báo đó,thì các mẫu sẽ chứa tất cả mọi thông tin của thông báo ban đầu” Theo địnhlý này, bằng cách lấy mẫu tín hiệu tơng tự theo tần số cao hơn ít nhất hai lầntần số tín hiệu, ta hoàn toàn có thể tạo lại tín hiệu tơng tự các mẫu đó.

Nếu FLM < 2fc thì sau khi lấy mẫu, các đoạn phổ của tín hiệu gốc sẽbị xếp chồng lên nhau và tín hiệu khôi phục trong trờng hợp này sẽ bị méo,hiện tợng này gọi là hiện tợng méo chồng phổ.

0 fm fs 2fs 3fs t

Hình 2

Nh hình 1 nếu lấy tần số lấy mẫu fs lớn hơn hai lần tần số cao nhất fm

của tín hiệu tơng tự, các biên sẽ không chồng lên nhau Lúc này tín hiệu tơngtự ban đầu sẽ đợc tách ra bằng bộ lọc thông thấp ở phía thu Ngợc lại, nh hình1 nếu fs thấp hơn hai lần giá trị của fm. khi đó các biên sẽ bị chồng lên nhau.Do vậy khó có thể tái tạo lại tín hiệu ban đầu tại phía thu.

CCITT khuyến nghị tần số lấy mẫu đối với tín hiệu tiếng nói là 8kKz.Do băng tần của các kênh thoại thờng đợc hạn chế trong khoảng 0.3 4kHz, cho nên tần số lấy mẫu của tín hiệu tiếng nói, về lý thuyết có thể lấy ítnhất hai lần 3.4kHz tức là 6.8kHz, tuy nhiên trên thực tế tần số lấy mẫu đợcchọn là 8kHz Điều này tính đến đặc tính lọc thực tế hạn chế băng tần đối vớicác tín hiệu tiếng nói Khoảng cách lấy mẫu là 1/8000s, tứ 125s.

1/8000s = 125s

Hình 3: Tần số lấy mẫu; 8kHz (tín hiệu tiếng nói)

Tín hiệu PAM là một dãy xung rời rạc theo thời gian Độ lớn của mỗimẫu bằng biên độ của tín hiệu ban đầu vào từng thời điểm lấy mẫu Từ đây tínhiệu PAM là đối tợng của một quá trình xử lý tín hiệu, gọi là lợng tử hoá.

4 Lợng tử hoá (Quanlization)

Trong quá trình lợng tử hoá, thang biên độ đợc chia thành các khoảngnhất định Giá trị lợng tử hoá đợc gọi là mức lợng tử và độ lớn giữa hai giá trịđợc lợng tử hoá đợc gọi là khoảng lợng tử Độ lớn của mỗi mẫu trong tín hiệuđợc biểu thị bằng mức lợng tử gần nhất với nó Thí dụ một mẫu có độ lớnbằng 2,8 ở t1 đợc lợng tử hoá thành 3 nh trong Hình 4.

Khoảng lợng tử

543210

Các mức tín hiệu đợc chia gọi là mức lợng tử hoá, khoảng cách giữahai mức lợng tử cạnh nhau gọi là bớc lợng tử hoá Nếu lợng tử hoá với bớc l-ợng tử hoá không đổi thì ta có lợng tử hoá tuyến tính, nếu lợng tử hoá với bớclợng tử hoá thay đổi thì ta có lợng tử hoá phi tuyến.

* Lợng tử hoá tuyến tính (Linear Quantization):

Khi dùng phơng pháp lợng tử hoá tuyến tính thì tạp âm lợng phân tửphân bố đều Nhng tỷ số tín hiệu/nhiễu (S/N) lại không đều: Nếu biên độ tínhiệu lớn thì S/N lớn, việc tách tín hiệu ra khỏi tạp âm là dễ dàng Nếu biên độtín hiệu nhỏ thì S/N nhỏ, việc tách tín hiệu nhỏ ra khỏi tạp âm sẽ khó khăn.Để khắc phục nhợc điểm này ngời ta sử dụng phơng pháp lợng tử hoá phituyến.

* Lợng tử hoá phi tuyến (Non – Linear Quantization)

Khi lợng tử hoá tuyến tính, tỷ số S/N thay đổi theo mức tín hiệu Vớicác mức tín hiệu càng thấp thì càng khó khăn để tách tín hiệu ra khỏi tạp âm.Vì vậy, bớc lợng tử hoá cần phải giảm đối với các mức tín hiệu thấp, và ngợclại bớc lợng tử hoá cần phải tăng đối với mức tín hiệu cao để có thể cân bằngđợc tỷ số S/N với mức tín hiệu đầu vào Có hai giải pháp cho việc đó:

* Khi biên độ đầu và nhỏ, bớc lợng tử nhỏ Khi biên độ các xung đầuvào lớn, bớc lợng tử sẽ lớn.

* Bớc lợng tử sẽ đợc giữ nguyên và trớc khi lợng tử hoá, biên độ củacác xung nhỏ đợc giãn ra và biên độ của các xung lớn đợc nén lại.

Trong thực tế, ngời ta thờng sử dụng phơng pháp thứ hai, nghĩa là: Phíaphát sẽ thực hiện nén tín hiệu (Compressing), còn phía thu sẽ thực hiện dãntín hiệu (Expanding).

5 Mã hoá

Tiếp theo, tín hiệu PAM đã lợng tử hoá là đối tợng của bớc xử lý tínhiệu gọi là mã hoá Bằng cách mã hoá, các mẫu đã lợng tử hoá đợc chyển đổithành các mã nhị phân Một mã nhị phân là một tổ hợp của một số xung đơnvị Một xung đơn vị có thể biểu thị bằng hai trạng thái: có hoặc không cóxung, túc1 hoặc 0 Lợng thông tin đợc biểu thị bằng một xung đơn vị gọi làmột bit Trong hình 5 biểu thị một mẫu đã lợng tử hoá đợc chuyển đổi thànhmột mã nhị phân 3 bit Dãy xung tạo ra bằng mã hoá đợc gọi là tín hiệuPCM.

6 5 1 3

Hình 5: Mã hoá

Số mã nhị phân tơng ứng với số mức lợng tử Do đó, tổng số mức lợngđợc xác định bởi số bit gán cho mỗi mẫu Nếu n bit đợc dùng để mã hoá chomỗi mẫu thì số lợng tử sẽ là 2n CCITT khuyến nghị mã hoá bằng 8 bit chomỗi mẫu Nói cách khác, số lợng tử là 28 = 256 mức.

Tín hiệu PCM phát đi sẽ bị méo do tạp âm và nhiễu trên đờng truyền.Tín hiệu PCM có thể đợc tạo lại đầy đủ ở phía sau khi sự quyết định có hoặckhông có xung đơn vị sẽ đợc thực hiện đúng Do đó bằng cách tạo lại tín hiệuPCM trong từng trạm lặp tái sinh và bằng cách phát tiếp tín hiệu tái sinh chotrạm lặp sau, ta có thể loại bỏ hoàn toàn ảnh hởng của tạp âm và nhiễu phátsinh giữa hai trạm lặp và ngăn chặn tác động của chúng lan tới các trạm lặptiếp sau đó Trong các hệ thống dẫn số không có sự tích luỹ tạp âm và nhiễunh thờng xảy ra ở các hệ thống truyền dẫn tơng tự.

Tại phía thu, tín hiệu PCM đợc chuyển đổi thành tín hiệu tơng tự thôngqua giải mã và lọc Tổng hợp hai quá trình xử lý gọi là chuyển đổi D/A Giải

Tín hiệuPCM

Mã nhị phân

3

mã là quá trình ngợc lại với mã hoá Trong giải mã, bắt đầu bằng việc táchcác mã nhị phân có chứa một số xung đơn vị từ tín hiệu PCM nhận đợc Tiếptheo, từ các mã nhị phân đó tính ra các mức lợng tử và mức lợng tử tạo ramẫu lợng tử tơng ứng Tín hiệu PAM đã đợc lợng tử hoá ở đầu phát đợc tạolại ở đầu thu bằng cách giải mã nh vậy Tín hiệu PAM này chứa tạp âm lợngtử Sau đó, tín hiệu PAM đợc đa qua lộ lọc thông thấp Thông qua bộ lọcthông thấp này ta có tín hiệu tiếng nói tơng tự, tín hiệu này liên tục về thờigian và đợc nội suy giữa các mẫu kế tiếp nhau (Hình 6)

Hình 6: Quá trình giải mã

* Về nén và giãn tín hiệu:

Ta đã biết, trong thông tin PCM thì tạp âm lợng tử là không thể tránhkhỏi, để giảm bớt tác động của tạp âm lợng tử, ngời ta thực hiện quá trình nénvà dãn Hai quá trình này gội chung là nén dãn Tạp âm lợng tử gần nh khôngđổi, bất kể mức năng lợng của tiếng nói Do vậy tỷ lệ giữa năng lợng tín hiệuvà năng lợng tạp âm lợng tử S/N sẽ tốt lên ở mức năng lợng cao và xấu đi ởmức năng lợng thấp.

Muốn nâng cao S/N ở các mức năng lợng thấp phải giảm tạp âm lợngtử bằng cách giảm khoảng lợng tử, nhng nếu khoảng lợng tử giảm thì số mứclợng tử và mỗi bit trên mỗi mẫu sẽ tăng, nói cách khác, số xung cần truyềntrong khoảng lợng tử cũng tăng.

Để nâng cao chất lợng tiếng nói trong thực tế, S/N phải giữ không đổitrong một khoảng rộng các mức năng lợng tín hiệu, với số lợng bit chấp nhậnđợc Nhằm mục đích đó, các khoảng lợng tử đợc giảm nhỏ khi biên độ thấp

Tín hiệu PCMnhận đ ợc

Tín hiệu PA'Ml ởng tử hoá

0 1 11 10101

0001 1 1

và tăng lên khi biên độ cao Cách lợng tử hoá lấy khoảng lợng tử khác nhaulà tuỳ thuộc tín hiệu tiếng nói nh vậy gọi là lợng tử hoá không đồng nhất haylợng tử hoá phi tuyến Lợng tử hoá không đồng nhất đợc coi là cách ứng xửlý tín hiệu hợp lý vì:

Sự phân bố biên độ của tiếng nói là không đồng đều Các biên độ nhỏxuất hiện nhiều hơn biên độ lớn Do vậy S/N sẽ tốt hơn nếu tạp âm l ợng tử đ-ợc giảm nhỏ đối với các biên độ hay xuất hiện và dành tạp âm lớn cho biênđộ ít xuất hiện.

Ngời ta đã làm phép so sánh giữa lợng tử hoá đồng nhất với lợng tửhoá không đồng nhất nh sau: Đối với lợng tử hoá đồng nhất, phải cần đến sốmức lợng tử là 2000 để đảm bảo chất lợng tiếng nói cao ở mức năng lợngthấp Điều này tơng đơng với 11 bit mỗi mẫu Nhng với lợng tử hoá khôngđồng nhất thì chỉ cần số mức lợng tử là 128 và 7 bit cho mỗi mẫu là đủ để cócùng S/N so với lợng tử hoá đồng nhất CCITT khuyến nghị dùng lợng tử hoákhông đồng nhất với 8 bit mỗi mẫu và 256 mức lợng tử hoá để đảm bảo chấtlợng tiếng nói cao.

Hình 7

Lợng tử hoá không đồng nhất đợc thực hiện bằng xử lý nén tín hiệu ởphía đầu phát và dãn ở đầu thu (hình 7) Tại đầu phát, tín hiệu tiếng nói biênđộ lớn đợc nén tại bộ nén sau đó thực hiện lợng tử hoá không đồng nhất Quátrình này có tác dụng nh thay đổi khoảng lợng tử theo độ lớn của biên độ Tạiđầu thu, tín hiệu ban đầu đợc tái tạo lại bằng cách làm dãn tín hiệu nén đãnhận đợc Quá trình này đợc thực hiện bằng cách đa tín hiệu nhận đợc quamột bộ dãn có đặc tính ngợc với bộ nén.

Tín hiệu tiếng nói có khoảng động khá rộng Do vậy tạp âm lợng tửphải tỷ lệ thuận với miền biên độ rộng Để đạt đợc điều này, nén – dãn đợcthực hiện theo đặc tính Logarit, sử dụng đặc tính Logarit, tạp âm lợng tử ởmức năng lợng tín hiệu thấp đợc giảm nhỏ đến mức mong muốn và S/N duytrì không đổi trên khoảng rộng năng lợng tín hiệu.

Nén (phía phát)Bộ nén

6 Ghép kênh phân chia theo thời gian (TDM): (Time DivisionMultiplexing).

Kỹ thuật ghép kênh phân chia theo thời gian đợc dùng để ghép kênhcho tín hiệu PCM Ghép kênh phân chia theo thời gian gọi tắt là TDM TrongTDM, các tín hiệu PCM của hai hoặc nhiều kênh đợc xem nhau về thời gianđể đợc truyền trên đờng truyền chung Vì tần số lấy mẫu đối với tín hiệutiếng nói là 8kHz, do vậy các mẫu của một tín hiệu phải đợc truyền di 1/8000giây, tức là 125s một lần Nh vậy, thực hiện ghép kênh phân chia theo thờigian của các tín hiệu PCM bằng cách truyền các mẫu của các kênh, kênh nọsau kênh kia, trong khoảng thời gian 125s, nh hình 8.

Hình 8: Ghép kênh phân chia theo thời

Hình 9 mô tả sự ghép kênh phân chia theo thời gian của tín hiệu 3 kênh.Trong hình, tín hiệu tiếng nói của kênh 1 đợc lấy mẫu ở thời điểm t1,t2,khoảng thời gian giữa t1 và t2 là 125s bằng cách lấy mẫu tín hiệu tiếng nói củacác kênh 2 và 3 vào những thời điểm khác nhau chút ít trong khoảng t1 và t2 vàbằng cách tổ hợp những mẫu này với mẫu của kênh 1 theo thang thời gian, ta cóthể thực hiện ghép kênh TDM các mẫu của 3 kênh mà không chồng lên nhau.Bằng cách lặp lại quá trình này theo chu kỳ 125s, các mẫu của 3 kênh sẽ lần l-ợt đợc phát đi trên kênh truyền dẫn chung Tại đây, lấy mẫu và ghép kênh TDMcho tất cả các tín hiệu tiếng nói đợc thực hiện đồng thời.

Tín hiệuPAM - TDM

Hình 9: Ghép kênh phân chia theo thời gian (TDM)

Trong cấu trúc đa khung của PCM 30/32, một khung PCM 30/32 gồm32 khe thời gian, mỗi khe thời gian gồm 8 bit, vì vậy tốc độ đờng truyền củaPCM 30/32 là 2,048Mbit/s và khe thời gian TS 10 của cấu trúc đa khung đợcsử dụng cho đồng bộ khung, khe thời gian TS 16 đợc dùng để báo hiệu cho30 kênh thông tin, các khe thời gian TS1 TS 15, TS 17 TS 31 đợc sử dụngđể chứa thông tin.

7 Nhóm ghép kênh cơ sở PCM

Thông qua ghép TDm, các kênh điện thoại đợc kết hợp lại để tạo ramột tập hợp gồm 24 kênh (ghép kênh theo kiểu Bắc Mỹ) hoặc 30 (ghép kênhtheo kiểu Châu Âu) Tập hợp này gọi là khung, chiều dài khung là 125s

* Ghép kênh PCM – 30

Ghép kênh PCm – 30 ghép từ 16 khung tạo thành một đa khung, mỗikhung gồm có 32 kênh ghép (TS0 TS31) Số bit trên một khung là 32 x 8 =256 bit Trong đó:

TS0 : Dùng làm tín hiệu đồng bộ khungTS16 : Dùng để đồng bộ và báo hiệu đa khungTS1  TS15 và TS17 TS31 : dùng cho tín hiệu thoạiTốc độ bit là 8KHz x 8bit = 64Kb/s PCM

Một đa khung ghép gồm 16 khung: 16 x 125s = 2ms.

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

X 0 0 1 1 0 1 1 0 0 0 0 X 0 X X 1 2 3 4 5 6 7 8 Tín hiệu đồng bộ

khung Đồng bộ và báo hiệuđã khung ghép Các khe thời gian dànhcho các kênh thoại

Hình 10: Cấu hình khung của nhóm sơ cấp theo kiểu

TS 1TS15T

S 17T

S31

Chơng II

Kỹ thuật chuyển mạch số

I Giới thiệu về tổng đài số:

Về mặt cơ bản tổng đài số gồm có mạng chuyển mạch, hệ thống báohiệu và bộ điều khiển Tổng đài số đấu nối các thông tin số (đã đợc mã hoánhị phân dạng “0” và “1”.) từ các mạch vào đến mạch ra (Hình vẽ : 11)

Trờng chuyển mạch sử dụng trong các tổng đài điện tử số SPC (StoredProgram Controled) là trờng chuyển mạch thời gian tín hiệu số hoặc trờngchuyển mạch kết hợp giữa trờng chuyển mạch thời gian kỹ thuật số với trờngchuyển mạch không gian kỹ thuật số nh: T – S, T – S – T, … nh ờng trchuyển mạch trong tổng đài có nhiệm vụ trao đổi vị trí khe thời gian giữaluồng cao đầu vào với luồng cao đầu ra xác định trớc của trờng chuyển mạchdới sự điều khiển của bộ điều khiển Có các bộ vi xử lý giống nh các máytính để điều khiển việc hoạt động của tổng đài Tất cả các chức năng điềukhiển đợc đặc trng bởi các lệnh đã ghi sẵn trong các bộ nhớ của các bộ vi xửlý đó Các số liệu trực thuộc tổng đài nh số liệu về thuê bao, các bản phiêndịch địa chỉ, các thông tin về tạo tyến, tính cớc, thống kê,… nh cũng đợc ghi sẵntrong các bộ nhớ số liệu, qua mỗi bớc xử lý cuộc gọi sẽ nhận đợc một sựquyết định tơng ứng với loại nghiệp vụ, số liệu đã ghi sẵn để đa tới thiết bị xửlý nghiệp vụ đó Ngày nay các tổng đài đã đợc mudul hoá do đó có thể thêmhoặc bớt các chức năng một cách dễ dàng để phù hợp với các dịch vụ thôngtin ngày càng đa dạng.

Các đờng baoHệ thống chuyển mạch

Giao tiếp

10001101 Giao tiếpthuê bao

Các đ ờng thuê trung kế

Báo hiệu thuê bao Báo hiệu thuê bao

Hệ thống điều khiển (SPC)

II Nguyên lý chuyển mạch số

Hệ thống chuyển mạch số là hệ thống chuyển mạch trong đó tín hiệutruyền dẫn qua môi trờng chuyển mạch là tín hiệu đã đợc số hoá Tín hiệunày có thể mang thông tin là âm thanh, hình ảnh, số liệu… nh để thực hiện việcchuyển mạch cho các cuộc gọi đòi hỏi phải sắp xếp các tín hiệu số từ mộtkhe thời gian ở một bộ ghép hay một tuyến PCM này sang một bộ ghép haymột tuyến PCM khác (hình vẽ)

mạch kết hợp giữa chuyển mạch thời gian số và chuyển mạch không gian sốnh: T- S, S – T, S – T – S,… nh

Tại chuyển mạch không gian số, khe thời gian của các tuyến PCM vàovà ra khác nhau đợc trao đổi tơng ứng với nhau, tức là không có sự thay đổivề mặt thời gian xuất hiện của các khe thời gian, vì không có sự chậm trễtruyền dẫn tín hiệu khi thực hiện chuyển mạch từ một khe thời gian của mộttuyến PCM này tới cùng một khe thời gian của một tuyến PCM khác.

Tại chuyển mạch thời gian số thì quá trình chuyển mạch thực hiện traođổi vị trí khe thời gian từ một tuyến PCM vào đến một khe thời gian bất kỳcủa tuyến PCM ra ở chuyển mạch thời gian xuất hiện thời gian trễ khi thựchiện chuyển mạch do quá trình trao đổi khe thời gian Để khắc phục hiện tợngnày, ngời ta dùng bộ chuyển mạch ghép T–S – T, S – T – S, T– S – S–T,… nh

1 Trờng chuyển mạch thời gian tín hiệu số T (Time Switch):

* C u tạo chung:ấu tạo chung:

Hình 12: Cấu trúc trờng chuyển mạch thời gian tín hiệu số

Chuyển mạch thời gian tín hiệu số hiện đợc coi là thành phần cơ bảnvà quan trọng của trờng chuyển mạch trong hệ thống chuyển mạch số Trờngchuyển mạch thời gian tín hiệu số gồm hai vi mạch nhớ RAM (RandomAccess Memory): RAM tin (SM) và RAM địa chỉ (CM):

Ram tin có chức năng để lu trữ tạm thời các thông tin thoại, số lợngngăn nhớ (N) của Ram tin bằng số khe thời gian của tuyến PCM đầu vào (vớituyến PCM sơ cấp là 32 khe thời gian) Số lợng ô nhớ trong một ngăn nhớcủa RAM tin bằng số bit của một kênh thoại (một khe thời gian tín hiệu số).

RAM địa chỉ thực hiện lu trữ các thông tin địa chỉ về các ngăn củaRAM tin phục vụ cho mục đích Ghi vào đợc Đọc ra tại RAM tin (quá trìnhGhi vào hoặc Đọc ra tại RAM tin phụ thuộc vào phơng pháp điều khiển trờngchuyển mạch thời gian tín hiệu số) Số lợng ngăn nhớ tại RAM địa chỉ bằng2n trong đó n là số ô nhớ của một ngăn nhớ, và bằng số ngăn nhớ tại RAMtin Ngoài ra, cấu túc của chuyển mạch thời gian tín hiệu số còn có bộ đếmkhe thời gian (Time Slot Counter) để đế số khe thời gian tín hiệu số.

Hiện nay có hai phơng pháp điều khiển trờng chuyển mạch thời gian tínhiệu số: phơng pháp điều khiển đầu vào, và phơng pháp điều khiển đầu ra.

Hai phơng thức điều khiển này khác nhau về nguyên lý điều khiển đểthực hiện đấu nối Quá trình ghi thông tin vào của chuyển mạch thời gianđiều khiển đầu vào có sự điều khiển còn của chuyển mạch thời gian điềukhiển đầu ra quá trình này laịi đợc thực hiện tuần tự Quá trình đọc thông tin

điều khiển

Bộ đếm khe thời

điều khiểntừ CPU

SM: Speech MemoryCM: Con trol Memory

Số liệu raTSA

NPCM 30/32

Số liệu vào

Tuyến nốiTS

A ->TS

S

ra của SM của chuyển mạch thời gian điều khiển đầu vào đợc đọc tuần tự,chuyển mạch thời gian điều khiển đầu ra thì có điều khiển sự đọc ra của SM.

* Phơng pháp điều khiển đầu vào (Ghi có điều khiển - đọc tuần tự RWSR):

Khi nhận đợc yêu cầu thiết lập tuyến nối giữa một đầu vào với một đầura, ví dụ giữa TS 2 với TS7, bộ điều khiển trung tâm thực hiện:

+ Ghi thông tin địa chỉ vào RAM địa chỉ:

Tại ngăn nhớ số 2 của RAM địa chỉ, bộ điều khiển trung tâm ghi thôngtin địa chỉ là 7 (địa chỉ của ngăn nhớ số 7 của RAM tin).

+ Quá trình Ghi thông tin thoại vào RAM tin:

Quá trình Ghi thông tin thoại vào RAM tin chịu sự điều khiển của điềukhiển trung tâm, cụ thể là điều khiển trung tâm sẽ đọc lần lợt RAM địa chỉ(đồng bộ với tuyến PCM đầu vào) Vì vậy tại thời điểm khe thời gian đầu vàoTS2, điều khiển trung tâm đọc đến ngăn nhớ số 2 nhận đợc thông tin là 7.Thông tin này đợc điều khiển trung tâm sử dụng để điều khiển việc Ghi vàoRAM tin, vì vậy tại ngăn nhớ số 7 của RAM tin sẽ đợc điều khiển để ghithông tin thoại tại thời điểm TS2.

+ Quá trình đọc thông tin thoại tử RAM tin:

Điều khiển trung tâm điều khiển việc đọc thông tin thoại từ RAM tinlà lần lợg (đồng bộ với tuyến PCM đầu ra), tức là tại thời điểm của khe thờigian TS1, RAM tin đợc đọc tại ngăn nhớ số 1, tại thời điểm TS2, RAM tin đ-ợc đọc tại ngăn nhớ số 2 Đến thời điểm của khe thời gian TS7, điều khiểntrung tâm sẽ đọc đến ngăn nhớ số 7 của RAM tin và nhận đợc nội dung thôngtin thoại của khe thời gian TS2 đầu vào trớc đó Nh vậy, tại đầu ra của trờngchuyển mạch thời gian tín hiệu số, tại thời điểm TS 7 có nội dung thông tinthoại của TS2 đầu vào Ta nói rằng đã thực hiện đợc việc thiết lập tuyến nốigiữa TS2 với TS7.

Quá trình thiết lập tuyến nối giữa TS2 với TS7 theo phơng thức điềukhiển đầu vào đợc mô tả nh hình vẽ.

+ Để thiết lập đợc tuyến đàm thoại thì tuyến nối giữa TS7 với TS2 cũngphải đợc thiết lập Quá trình thiết lập tuyến nối giữa TS 7 với TS2 tơng tự nhtrờng hợp trên, chỉ khác là chỉ số TS2, TS7 có thay đổi.

điều khiểntừ CPU

31 Tuyến nối

TSA ->TSB

điều khiển

Bộ đếm khe thời

gian(0 - 31)

TA7 Số liệu raTS

Hình 12: Chuyển mạch thời gian số điều khiển đầu ra.

* Phơng pháp điều khiển đầu ra: (Ghi tuần tự - Đọc có điều khiển:SWRR)

Khi nhận đợc yêu cầu thiết lập tuyến nối giữa một đầu vào với một đầura, ví dụ giữa TS2 với TS7, bộ điều khiển trung tâm thực hiện:

+ Ghi thông tin địa chỉ vào RAM địa chỉ (CM): Tại ngăn nhớ số 7 củaRAM địa chỉ, bộ điều khiển trung tâm sẽ ghi thông tin địa chỉ là 2 (địa chỉcủa ngăn nhớ số 2).

+ Quá trình ghi thông tin thoại vào RAM tin (SM): Quá trình ghi thôngtin thoại vào RAM tin chịu sự điều khoản của điều khiển trung tâm, cụ thể làđiều khiển trung tâm sẽ ghi lần lợt RAM tin (đồng bộ với tuyến PCM đầuvào) Vì vậy tại thời điểm của khe thời gian đầu vào TS 2, việc ghi vào RAMtin đợc thực hiện tại ngăn nhớ số 2 của RAM tin.

+Quá trình đọc thông tin thoại tự RAM tin: Điều khiển trung tâm điềukhiển việc đọc thông tin thoại từ RAM tin (đồng bộ với tuyến PCM đầu ra).Đến thời điểm của khe thời gian TS7, điều khiển trung tâm đọc đến ngăn nhớsố 7 của RAM địa chỉ và nhận đợc nội dung thông tin địa chỉ là 2 Với thôngtin này điều khiển trung tâm sẽ điều khiển việc Đọc ngăn nhớ số 2 của RAMtin Nh vậy tại đầu ra của trờng chuyển mạch thời gian tín hiệu số, tại thờiđiểm TS7 có nội dung thông tin thoại của TS2 đầu vào Ta nói rằng đã thiếtlập tuyến nối giữa TS2 đầu vào với TS7 đầu ra Quá trình thiết lập tuyến nốiđó đợc mô tả nh hình vẽ của phơng pháp điều khiển đầu vào.

Số liệu raSố liệu vào

Bộ đếm khe thời

Từ điều khiển tổng

Địa chỉ Địa chỉ

Số liệu vàoSố liệu vào

Đ/C ghi

1

Đ/C đọc

Hình 13: Trờng chuyển mạch

* Nhận xét về trờng chuyển mạch thời gian tín hiệu số:

Với cấu trúc và nguyên lý hoạt động của trờng chuyển mạch thời giantín hiệu số nh trình bày ở trên, chúng ta thấy trờng chuyển mạch thời gian tínhiệu số hoàn toàn có khả năng thiết lập đợc tuyến nối giữa một đầu vào bấtkỳ với một đầu ra bất kỳ Chúng ta cũng thấy để hoàn thành một tuyến nối,bộ vi xử lý (P) phải thực hiện hai chu trình là Ghi - Đọc tại RAM tin.

Để phân giải khoảng thời gian cần thiết cho chu trình Ghi và Đọc,trong khoảng thời gian tồn tại của một khe thời gian (ví dụ 3,8s/TS), P sẽchia làm hai nửa thời gian, 1/2 TS đợc dành cho Ghi, 1/2 TS còn lại dành chođọc (trong khoảng thời gian của một khe thời gian, quá trình Ghi và Đọchoàn toàn ở những ngăn nhớ khác nhau của RAM tin) Chính khoảng thờigian cần thiết để thực hiện chu trình Ghi và Đọc (1TS) xác định thời gianchuyển mạch cho một tuyến nối của trờng chuyển mạch Vì vậy khi số khethời gian của tuyến PCM đầu vào càng lớn, thì thời gian chuyển mạch dànhcho một tuyến nối phải càng nhỏ, nói cách khác, tốc độ chuyển mạch đòi hỏiphải càng lớn Điều này ảnh hởng đến tốc độ làm việc của RAM chuyểnmạch (Time Access) Do đó không thể tăng quá lớn số khe thời gian đợc đấunối tới trờng chuyển mạch.

2 Trờng chuyển mạch không gian tín hiệu số (S):

Trờng chuyển mạch không gian tín hiệu số là trờng chuyển mạch cókhả năng thay đổi đợc về mặt không gian (vị trí vật lý) của một tín hiệu số(khe thời gian tín hiệu số) từ vị trí này sang vị trí khác (từ đờng PCM nàysang đờng PCM khác) mà không làm thay đổi thời điểm xuất hiện của tínhiệu số đó (chỉ số TS không đổi).

* C u trúc và nguyên lý hoạt động của trấu tạo chung:ờng chuyển mạch khônggian tín hiệu số:

Trờng chuyển mạch không gian là một ma trận các mạch Logic ANDgồm M hàng, N cột (M có thể bằng N) Với mỗi hàng, cột là các chỉ số đờngPCM đầu Vào/Ra tơng ứng Các mạch Logic AND chịu sự điều khiển của bộnhớ CMi tơng ứng với mỗi cột (nếu điều khiển theo cột), hoặc với mỗi hàng(nếu điều khiển theo hàng) của ma trận.

Số lợng ngăn nhớ của bộ nhớ điều khiển bằng số khe thời gian của ờng PCM Mỗi ngăn nhớ của một bộ nhớ điều khiển đợc sử dụng để ghi cácthông tin địa chỉ của các tiếp điểm chuyển mạch AND Bộ điều khiển chuyểnmạch thực hiện điều khiển quá trình Ghi vào ngăn nhớ của CM các thông tinđịa chỉ cần thiết cho quá trình thiết lập tuyến nối Quá trình đọc từ CM đợcthực hiện đồng bộ với tuyến PCM( thời điểm TS1 đọc ngăn nhớ 1, thời điểmTS 2 đọc ngăn nhớ 2,… nh)

Trờng chuyển mạch không gian tín hiệu số hoạt động theo phơng thứcchia thời gian, nghĩa là trên cùng một phần tử AND, ở khe thời gian này dùngđể chuyển mạch cho một cuộc kết nối, tại khe thời gian khác nó lại phục vụcho cuộc kết nối khác, quá trình đó đợc lặp lại sau mỗi khung PCM đến khikết thúc cuộc kết nối

Điều khiển đầu nối qua trờng chuyển mạch không gian tín hiệu số:Ví dụ: Cần thiết lập tuyến nối từ tuyến PCM 2 đầu vào đến tuyếnPCM3 đầu ra của trờng chuyển mạch không gian tín hiệu số điều khiển theocột, bộ điều khiển CM3 thực hiện đọc lần lợt các ngăn nhớ của bộ nhớ điềukhiển đấu nối đồng bộ với tuyến PCM Đến thời điểm của khe thời gian TS2,bộ điều khiển đọc đến ngăn nhớ số 2 của CM3 nhận đợc thông tin địa chỉ là 2– 3, nhờ thông tin này mà bộ điều khiển đấu nối sẽ đa xung điều khiển đểmở tiếp điểm chuyển mạch AND 2- 3 Vì vậy tại đờng PCM ra vào thời đi đó(TS2) có nội dung thông tin thoại của TS2/PCM2 đầu vào Ta nói rằng đãthiết lập đợc tuyến nối qua trờng chuyển mạch không gian tín hiệu số, cácthời điểm của các khe thời gian khác, tiếp điểm chuyển mạch AND 2 –3 đợcđiều khiển Đóng/Mở cho các tuyến nối khác Khi cần giải phóng tuyến nốiđó, bộ điều khiển đầu nối chỉ cần xoá đi nội dung thông tin địa chỉ tại ngănnhớ 2 của CM 3 tơng ứng

Nguyên lý hoạt động

Động tác của một tiếp điểm chuyển mạch sẽ đấu nối một kênh bất kỳcủa một tuyến PCM vào tới cùng kênh của tuyến PCM ra trong khoảng thờigian của một khe thời gian Khe thời gian này xuất hiện mỗi khung một lần.Trong khoảng thời gian của các khe thời gian khác, cùng một tiếp điểm cóthể đợc dùng để đấu nối cho các kênh khác Tiếp thông hoàn toàn giữa cáctuyến PCM vào và PCM ra trong khoảng mỗi khe thời gian.

ở sơ đồ hình 18: mỗi cột tiếp điểm đợc gắn vào một cột nhớ điềukhiển Các ngăn nhớ của bộ nhớ điều khiển lu giữ địa chỉ của các tiếp điểmchuyển mạch Mỗi tiếp điểm chuyển mạch đợc gắn một tổ hợp mã địa chỉ nhịphân duy nhất để đảm bảo chỉ một tiếp điểm trong mỗi cột đợc thông mạchtrong khoảng một khe thời gian Mỗi từ mã địa chỉ đợc đọc ra từ bộ nhớ điềukhiển trong khoảng khe thời gian tơng ứng của nó, nội dung của từ mã đợcchuyển đi theo tuyến BUS địa chỉ (sau khi giải mã) trong khoảng mỗi khethời gian và vì vậy mà tiếp điểm có địa chỉ tơng ứng thao tác chỉ trongkhoảng thời gian đó, ở các khung kế tiếp nhau tiếp điểm lại động tác một lần.

Các cột nhớ của bộ nhớ điều khiển đợc ghép song song với nhau, mỗicột điều khiển đấu nối cho một cột tiếp điểm Trong trờng hợp một khe thờigian bị chiếm, cột nhớ điều khiển sẽ nhảy sang đọc địa chỉ tiếp điểm theo ởngăn nhớ kế tiếp, lệnh điều khiển mới điều khiển một tiếp điểm khác nốithông cho cuộc gọi khác.

Để giải phóng tuyến nối, bộ điều khiển trung tâm xoá nội dung địa chỉghi ở ngăn nhớ điều khiển tơng ứng với khe thời gian dành cho tuyến nối.Tiếp điểm chuyển mạch tơng ứng không nhận đợc lệnh mở nữa, tuyến nối bịcắt.

Các tuyến dẫn PCM vào

Các tuyến dẫn PCM ra

Trờng chuyển mạch không gian tín hiệu số có khả năng xảy ra tắcnghẽn nội bộ (tổn thất nội bộ) do khi có hai đầu vào trên hai đờng PCM khácnhau cùng nối tới một đầu ra là không thể thực hiện đợc (trong cùng một thờiđiểm TS).

Thời gian thiết lập tuyến nối qua trờng chuyển mạch bị hạn chế do việcsử dụng mạch Logic AND.

* Sự khác nhau và giống nhau giữa chuyển mạch không gian vàthời gian:

ở chuyển mạch thời gian thì quá trình chuyển mạch là trao đổi vị tríkhe thời gian từ tuyến PCM đầu vào tới tuyến PCM ra của bộ chuyển mạch.Rõ ràng trờng hợp này xuất hiện thời gian trễ khi thực hiện chuyển mạch.Những trễ này cộng với trễ truyền dẫn sẽ gây ảnh hởng bất lợi tới đặc tínhtiếng dội của kết nối Số lợng các khe thời gian đầu vào ảnh hởng tới tốc độlàm việc của bộ điều khiển chuyển mạch.

Chuyển mạch không gian không có sự chậm trễ truyền dẫn cho mẫutín hiệu khi chuyển mạch (không làm thay đổi thời điểm xuất hiện của tínhiệu) Nhng chuyển mạch không gian có khả năng tắc nghẽn nội bộ do trongcùng một thời điểm của một khe thời gian có nhiều hơn một đầu vào cùng đấunối với một đầu ra là không đợc Không thể chỉ sử dụng chuyển mạch khônggian để xây dựng khối chuyển mạch cho tổng đài điện tử số Kích thớc của bộchuyển mạch không gian cũng tăng lên khi dung lợng lớn.

Khác với chuyển mạch thời gian chuyển mạch không gian sẽ khôngthể thực hiện đấu nối giữa các thuê bao nếu chỉ có một mình nó Vì vậy nóphải kết hợp với chuyển mạch thời gian.

3 Trờng chuyển mạch kết hợp

Để khắc phục những nhợc điểm của trờng chuyển mạch thời gian tínhiệu số, trờng chuyển mạch không gian tín hiệu số và đồng thời cũng để tăngdung lợng trờng chuyển mạch Ngời ta xây dựng trờng chuyển mạch số kếthợp nh: T – S, S - T, T- S- T… nh

* Trờng chuyển mạch kết hợp T - S:

* Sơ đồ khối

Các bộ chuyển mạch thời gian tín hiệu số

Hình 15: Sơ đồ khối chuyển mạch ghép T-S

* Xét trờng chuyển mạch ghép mà trong đó trờng chuyển mạch khônggian tín hiệu số có 3 đầu và 3 đầu ra, và quá trình thiết lập tuyến nối giữa đầuvào là TS8/A1 với đầu ra là TS43/B1 Để thiết lập đợc tuyến nối này, trớc hếtta phải xác định đợc phơng pháp điều khiển cho trờng chuyển mạch thời gianvà xác định tiếp điểm chuyển mạch không gian cần thực hiện Đóng/Mở chocuộc kết nối.

Tại trởng chuyển mạch thời gian tín hiệu số T, phơng pháp điều khiểntrờng chuyển mạch là phơng pháp điều khiển đầu ra (SWRR).

Tại trờng chuyển mạch không gian tín hiệu số, phơng thức điều khiểnlà phơng thức điều khiển theo cột, tiếp điểm chuyển mạch 1/A1 cần phải đợcđiều khiển đóng trong thời điểm khe thời gian TS43.

S(N xN)

N

Hình 16: Cấu trúc của chuyển mạch ghép

Quá trình thiết lập tuyến nối qua chuyển mạch ghép T –S đợc thựchiện nh sau:

+ Ghi thông tin địa chỉ cần thiết vào các bộ nhớ điều khiển CM:

Tại ngăn nhớ số 43 của CM – A1 bộ điều khiển ghi thông tin là 8 (địachỉ ngăn nhớ số 8 của RAM tin).

Tại ngăn nhớ số 43 của CM – B1 bộ điều khiển ghi thông tin địa chỉ là1 (địa chỉ tiếp điểm số 1 của B1).

+ Ghi thông tin thoại vào bộ nhớ tin SM: Việc ghi thông tin thoại vào

bộ nhớ tin đợc thực hiện đồng bộ với tuyến PCM đầu vào, vì vậy tại thời điểmcủa khe thời gian tín hiệu số TS8 nội dung thông tin thoại đó sẽ đợc ghi vàongăn nhớ số 8 của SM – A1.

+ Đọc thông tin thoại từ bộ nhớ tin SM và điều khiển đấu nối qua ờng chuyển mạch không gian:

Bộ điều khiển chuyển mạch đọc lần lợt các ngăn nhớ của bộ nhớ điềukhiển CM – A1 (đồng bộ với tuyến PCM đầu ra) Đến thời điểm của khe thờigian 43, bộ điều khiển đọc đến ngăn nhớ số 43 thu đợc thông tin địa chỉ là 8,từ thông tin này bộ điều khiển sẽ đọc tại ngănm nhớ số 8 của bộ nhớ tin SM

CM - A1

CM – A

SM – A2

CM – A

SM – A

CM – B

CM – B

CM – B

Chuyển mạch không gian

3

– A1 Nh vậy, tại đầu ra của bộ nhớ tin SM – A1 vào thời điểm của khe thờigian TS43 ta có nội dung thông tin thoại của khe thời gian TS8 đầu vào Cũngtại thời điểm khe thời gian TS43, ở trơng chuyển mạch không gian tín hiệu sốS, bộ điều khiển đọc đến ngăn nhớ số 43 của CM – B1 nhận đợc thông tin là1, nhờ thông tin địa chỉ này mà bộ điều khiển sẽ đa tín hiệu điều khiển tiếpđiểm chuyển mạch 1 đóng Vì vậy, tại đầu ra B1 của chuyển mạch không giantín hiệu số vào thời điểm TS43 chúng ta có nội dung thông tin thoại TS8 củađầu vào A1 Ta nói rằng đã thực hiện đợc tuyến nối TS8 – A1 với TS 43 –B1.

* Nhận xét: Qua phân tích trờng chuyển mạch ghép T – S trên, ta thấyrằng dung lợng của trờng chuyển mạch có tăng lên đáng kể, nhng trờngchuyển mạch ghép T – S vẫn xảy ra tổn thất nội, cụ thể: Nếu tại đầu vào TS8– A1 đã có nhu cầu thiết lập tuyến nối với TS43 – B1 thì cũng vào thời điểmđó không thể thiết lập đợc tuyến nối giữa TS12 – A2 hoặc TS7 – A3 tớiTS43 – B1 mặc dù các khe thời gian còn lại vẫn rỗi, bởi vì vào thời điểm đótiếp điểm 1/hàng 1 đã đóng thì các tiếp điểm cùng hàng không thể đóng vàothời điểm TS43 đợc nữa.

Để khắc phục hiện tợng tổn thất nội, ngời ta cần trang bị thêm tầngchuyển mạch T hoặc S nữa Chúng ta sẽ có cấu trúc chuyển mạch ghép nh: T– S – T, S-T-S, T-S-S-T, … nh trong thực tế trờng chuyển mạch T- S – T là đ-ợc dùng phổ biến nhất và đợc dùng nhiều trong tổng đài số hiện nay.

* Trờng chuyển mạch kết hợp T – S – T:

Ta xét trờng chuyển mạch kết hợp gồm ba tuyến PCM đầu vào là: A1,A2, A3, và ba tuyến PCM đầu ra: C1, C2, C3 Trờng chuyển mạch này có batầng chuyển mạch, tầng chuyển mạch thời gian tín hiệu số đầu vào, tầngchuyển mạch không gian tín hiệu số và tầng chuyển mạch thời gian tín hiệusố đầu ra (hình vẽ) Trong đó tầng chuyển mạch thời gian tín hiệu số đầu vàogồm các bộ nhớ tin và địa chỉ: SM – A1, CM – A1; SM – A2, CM –A2,SM – A3,CM – A3 Phơng pháp điều khiển chuyển mạch thời gian tínhiệu số đầu vào là phơng pháp điều khiển đầu ra (SWRR).

Tầng chuyển mạch không gian tín hiệu số là một ma trận chuyển mạch3 x 3, có ba bộ nhớ điều khiển đấu nối: CM – B1, CM – B2, CM- B3.

Tầng chuyển mạch thời gian tín hiệu số đầu ra gồm các bộ nhớ tin và địachỉ: SM – C1, CM – C1, SM – C2, CM – C2, SM – C3, CM – C3 Phơngpháp điều khiển tầng chuyển mạch này là phơng pháp điều khiển đầu vào(RWSR).

H×nh 17:Trêng chuyÓn m¹ch ghÐp kh«ng gian – thêi gian – kh«ng gian(T– S - T)

cm - B1

Sm - A3

Cm - A3Sm - A1

Ts 45

C¸c bé chuyÓn m¹ch thêi gian sè ®Çu vµo

C¸c bé chuyÓn m¹ch thêi gian sè ®Çu ra

Tr êng chuyÓn m¹ch kh«ng gian sè

* Nguyên lý hoạt động của trờng chuyển mạch ghép T - S- T:

Giả sử cần thiết lập tuyến nối giữa TS10 – A2 với TS 45 – C1, Quátrình điều khiển chuyển mạch đợc thực hiện nh sau:

Để ghi đợc các thông tin địa chỉ vào các bộ nhớ điều khiển, trớc hếtbộ điều khiển chuyển mạch phải tiìm chọn đợc một khe thời gian trung gianrỗi trên đờng PCM trung gian giữa chuyển mạch T đầu vào với chuyển mạchS và giữa chuyển mạch S với chuyển mạch T đầu ra Giả sử bộ điều khiểnchuyển mạch đã xác định đợc khe thời gian trung gian rỗi TS124 trên đờngPCM trung gian, bộ điều khiển trung tâm sẽ thực hiện:

+ Ghi các thông tin địa chỉ cần thiết vào các bộ nhớ điều khiển CM.

- Tại bộ nhớ điều khiển CM – A2, bộ điều khiển thực hiện ghi vào ngănnhớ 124 nội dung thông tin địa chỉ ngăn nhớ số 10 của bộ nhớ tin SM – A2.

- Tại bộ nhớ điều khiển CM- B1, bộ điều khiển thực hiện ghi vào ngănnhớ số 124 nội dung thông tin địa chỉ của tiếp điểm chuyển mạch số 2/hàng1(tiếp điểm chuyển mạch cần đống vào thời điểm TS124).

- Tại bộ nhớ điều khiển CM – C1, bộ điều khiển thực hiện ghi vàongăn nhớ số 124 nội dung thông tin địa chỉ của ngăn nhớ số 45 của bộ nhớtin SM – C1.

+ Ghi thông tin thoại vào bộ nhớ tin SM – A2.

Quá trình ghi thông tin thoại vào bộ nhớ tin đợc thực hiện lần lợt(đồng bộ với tuyến PCM đầu vào), đến thời điểm của khe thời gian TS10, tạibộ nhớ tin SM – A2, bộ điều khiển sẽ thực hiện ghi thông tin thoại vào ngănnhớ số 10.

+ Đọc thông tin thoại từ bộ nhớ tin SM – A2 và điều khiển đấu nốiqua trờng chuyển mạch không gian, ghi thông tin thoại vào SM – C1.

Bộ điều khiển chuyển mạch đọc lần lợt các ngăn nhớ của bộ nhớ điềukhiển CM – A2 (đồng bộ với tuyến PCM đầu vào) Đến thời điểm của khethời gian trung gian TS124 bộ điều khiển đọc đến ngăn nhớ số 124 thu nhậnđợc thông tin địa chỉ ngăn nhớ số 10 của bộ nhớ tin SM – A2 Từ thông tinđịa chỉ này bộ điều khiển sẽ đọc tại ngăn nhớ số 10 của bộ nhớ tin SM – A2.Nh vậy tại đầu ra của bộ nhớ tin SM – A2, vào thời điểm khe thời gian TS124 có nội dung thông tin thoại của khe thời gian TS10 đầu vào SM – A2.Đồng thời cũng vào thời điểm khe thời gian TS124 đó, tại trờng chuyển mạchkhông gian tín hiệu số S bộ điều khiển đọc đến ngăn nhớ số 124 của CM –B1 nhận đợc thông tin địa chỉ của tiếp điểm số 2/hàng1, nhờ thông tin địa chỉnày bộ điều khiển đa tín hiệu điều khiển tiếp điểm chuyển mạch 2/hàng1.

Đóng lại, vì vậy tại đầu ra của chyển mạch không gian tín hiệu số S vào thờiđiểm khe thời gian TS 124 chúng ta có nội dung thông tin thoại của khe thờigian TS10 của đầu vào A2 Nh vậy, tuyến nối giữa TS10- A2 với TS 124 –B1 đã đợc thiết lập Vì phong phú điều khiển của chuyển mạch thời gian tínhiệu số đầu ra là phơng pháp điều khiển đầu vào, tức là Ghi có điều khiển,đọc tuần tự (RWSR), cho nên cũng vào thời điểm khe thời gian trung gianTS124, tại trờng chuyển mạch thời gian tín hiệu ra đầu ra, bộ điều khiển đọclần lợt các ngăn nhớ của CM – C1, đến ngăn nhớ TS124 thu đợc thông tinđịa chỉ ngăn nhớ số 45 của SM – C1, từ thông tin này mà bộ điều khiển sẽghi thông tin thoại vào ngăn nhớ số 45 của bộ nhớ tin SM – C1 Để tạo đợctuyến nối cần thiết giữa TS124 – B1 với TS45 – C1, bộ điều khiển Đọc lầnlợt các ngăn nhớ của SM – C1, đến thời điểm của khe thời gian đầu ra TS 45bộ điều khiẻn chuyển mạch sẽ đọc tại ngăn nhớ số 45 và đa ra đờng PCM nộidung thông tin thoại của đầu vào TS 10 – A2.

Qua phân tích sự hoạt động của trờng chuyển mạch ghép T-S- T nhtrên chúng ta thấy rằng với số khe thời gian đầu vào bằng số khe thời giantrung gian và bằng số khe thời gian đầu ra, hệ thống điều khiển luôn tìm đợcmột tuyến nối rỗi thích hợp cho các cuộc gọi qua trờng chuyển mạch đó Tacó thể nói rằng trờng chuyển mạch ghép T-S-T là trờng chuyển mạch khôngtổn thất (Non - Blocking), cấu trúc trờng chuyển mạch ghép T-S-T hiện nayđợc sử dụng trong nhiều tổng đài số SPC.

5 Cấu trúc module và phát triển dung lợng:

Hiện nay ở các tổng đài số, các khối chức năng (khối kết cuối thuêbao), khối chuyển mạch,… nh ờng có cấu trúc module để thuận tiện cho quá thtrình phát triển dung lợng và các loại dịch vụ khác.

Mỗi modul chuyển mạch thời gian thực hiện xử lý chuyển mạch cho16 hoặc 32 tuyến truyền dẫn PCM cơ sở (PCM 30/32) Nh vậy, mỗi modul có512 hoặc 1024 khe thời gian 2 hớng, mỗi cặp khe thời gian đợc nối với 2 bộnhớ tin SM Nhờ đó mà ta có thể phát triển thêm dung lợng của tổng đài mộtcách dễ dàng bằng cách trang bị thêm các modul chuyển mạch.

Trờng hợp với tính chất modul của chuyển mạch thời gian thì tầngchuyển mạch không gian cũng có cấu trúc modul Thông thờng ngời ta xâydựng mỗi modul chuyển mạch không gian là một ma trận vuông 4 x phục vụcho 4 modul chuyển mạch thời gian Nếu muốn phát triển dung lợng lớn hơn,ngời ta sử dụng 4 modul chuyển mạch không gian để tạo thành một ma trậnlớn hơn phối ghép với 64 modul chuyển mạch thời gian Ta cũng có thể sử

dụng 16 modul chuyển mạch không gian để phối ghép với 128 modul chuyểnmạch thời gian, lúc này ta có bộ chuyển mạch ghép có dung lợng lớn với 128x 512 = 65536 kênh thoại hai hớng.

6 Đồng bộ trong chuyển mạch số

Một tổng đài số đợc đầu nối với các tổng đài số khác bằng các tuyếntruyền dẫn số tạo thành các đờng trung kế số Cung cấp luồng trung kế số nàychuyển mạch các tín hiệu số tại các bộ tập trung kế và bộ chuyển mạch sốcủa tổng đài Để thao tác đợc chính xác thì thiết bị chuyển mạch ở tổng đàiphải hoạt động bằng tốc độ của các tín hiệu số từ các thiết bị khác tới, nh vậy,các hệ thống làm việc đồng bộ với nhau, nhng muốn các hệ thống làm việcchính xác để thực hiện trao đổi khe thời gian, xử lý báo hiệu, cảnh báo… nh.chúng còn phải đồng bộ về không gian, khung thời gian với các tổng đài sốkhác hoặc các hệ thống truyền dẫn số khác.

Để phối hợp hai hệ thống ở một nút nào đó thì một trong hai hệ thốngphải đóng vai trò nguồn chủ và nguồn kia phải tự điều chỉnh theo nguồn chủđó Khi một tuyến truyền dẫn số đợc đấu nối vào thiết bị chuyển mạch số,nguồn đồng bộ phải là nguồn chủ đạo còn hệ thống truyền dẫn phải làm việctheo nguồn này Tuy vậy, khi hai tổng đài đợc đấu nối với nhau qua mộttuyến truyền dẫn số thì chỉ một trong hai tổng đài sẽ điều khiển đồng bộ chotuyến số, bất kỳ sự sai khác nào của các tốc độ đồng bộ của hai tổng đài sẽdẫn tới sự phối hợp không chính xác giữa tuyến số và tổng đài kia, và xảy rahiện tợng trợt mẫu xung, có thể là trợt xuống hoặc trợt lên.

Trờng hợp tốc độ dòng số trên tuyến truyền dẫn số có tốc độ lớn hơntốc độo của thiết bị tổng đài thì sẽ xảy ra trờng hợp tổ hợp Bit tin ở bộ nhớcha đợc chuyển đi khi tổ hợp Bit tin khác đã tới Nếu tốc độ dòng số trêntuyến truyền dẫn nhỏ hơn tốc độ đồng bộ của thiết bị tổng đài thì sẽ xảy ra tr-ờng hợp các Bit của tổ hợp mã trong bộ nhớ đã chuyển đi hai lần rồi thì cáctổ hợp khác mới tới Cả hai trờng hợp trên đều dẫn tới sự sai lệch trong quátrình truyền só liệu của tổng đài.

Trong tổng đài điện tử số các nhịp số khác nhau nh vậy chính là cáckhe thời gian, việc Đọc – Ghi tại các bộ nhớ của tổng đài và các hệ thốngchuyển mạch, hiện tợng trợt có thể xảy ra ở trong khung thời gian hay khethời gian Hiện tợng trợt Bit đợc kiểm tra hoàn toàn khác nhau ở các dịch vụviễn thông khác nhau nh: Điện thoại, truyền số liệu,… nh Số Bít cần truyền càngcao thì ảnh hởng trợt càng lớn, tốc độ Bit càng cao thì ảnh hởng trợt cũngcàng cao Trong tín hiệu thoại thì hiện tợng trợt Bit chỉ gây nên một xung

nhiễu Trong tín hiệu báo hiệu, trợt gây ra sự trì hoãn báo hiệu và ít ảnh hởngtới hệ thống Trong truyền số liệu, nhờ có mã phát hiện lỗi nên trợt gây nênhiện tợng trễ truyền dẫn.

Về nguyên nhân gây ra trợt có những nguyên nhân sau:

- Đồng bộ nhịp không hoàn chỉnh Do sự không đồng bộ giữa các đồnghồ nhịp của các tổng đài số.

- Sự thay đổi trễ truyền dẫn: Các đặc tính truyễn dẫn sẽ ảnh hởng đếnmôi trờng truyền dẫn, gây ra thời gian truyền dẫn thay đổi và độ trễ ở haixung đầu cuối cũng thay đổi theo thời gian truyền dẫn.

- Hiện tợng dung pha: Là sự dung động bất thờng về thời gian đến củacác Bit đầu ra các tổng đài gây ra cho các thiết bị trên đờng truyền nh các bộlặp, các thiết bị ghép kênh số,… nh

Để ngăn ngừa nguyên nhân gây ra hiện tợng trợt, hiện nay có hai ơng pháp đó là phơng pháp dị bộ và phơng pháp đồng bộ.

ph-* Phơng pháp dị bộ:

ở phơng pháp dị bộ, các đồng hồ ở các tổng đài làm việc độc lập vớinhau, do vậy độ chính xác về tần số phải đợc đảm bảo trong phạm vi chophép, sự hoạt động độc lập của hệ thống đồng hồ nhịp có thể làm gia tăng sựsai lệch trợt tuỳ thuộc vào mức độ chênh lệch tần số giữa các đồng hồ, bằngcách sử dụng đồng hồ riêng rẽ có đủ mức độ chính xác và ổn định dài hạn thìvề nguyên tắc có thể thoả mãn đợc các chỉ tiêu của tốc độ trợt.

Để hỗ trợ hoạt động của một hệ thống dị bộ, kỹ thuật điện tử đợc sửdụng ở thiết bị kết cuối tổng đài Kỹ thuật này dùng để bù cho sự dung pha đ-ợc thực hiện ở bộ nhớ, trong đó sự trễ pha đợc thực hiện nhịp nhàng với sựdung pha khi tốc độ bit vào và bit ra bằng nhau Các bit này bị trễ trong mộtkhoảng thời gian danh định, các sự biến đổi trở về pha đợc cân bằng lại bởisự tăng hay giảm thời gian trong các bộ nhớ trong các bộ nhớ Mặt khác cácđồng hồ nhịp trong mạng phải đợc kiểm tra định kỳ để hiệu chỉnh tần số, nhvậy có thể hạn chế đợc sự sai lệch trợt do sự ổn định tần số dài hạn đợc đảmbảo.

+ Phơng pháp chủ tớ.

+ Phơng pháp chủ tớ phân cấp.+ Phơng pháp chuẩn mực ngoài.+ Phơng pháp đồng bộ tơng hỗ.

a Phơng pháp chủ tớ:

Phơng pháp này dựa trên nguyên tắc chỉ để một trong các tổng đài làmtổng đài chủ, các tổng đài có đồng hồ nhịp làm việc độc lập, tất cả các tổngđài đợc khoá pha vào tổng đài chủ tức là có sự sai pha giữa đồng hồ chủ vàcác đồng hồ của các tổng đài lệ thuộc là cố định hoặc bằng không Nh vậytần số của đồng hồ nhịp thích hợp với tần số của tổng đài chủ Phơng phápnày có sự ổn định nhng độ tin cậy không cao vì toàn mạng chỉ có một đồnghồ chủ, đồng hồ nhịp của các tổng đài khác lệ thuộc phải có sự ổn định tơngđối cao để hệ thống này vẫn có thể duy trì làm việc khi đồng hồ chủ hỏng.

b Phơng pháp chủ tớ phân c p:ấu tạo chung:

Phơng pháp này sử dụng cho hệ thống điều khiển cao hơn hệ thống chủtớ thuần tuý Tất cả các tổng đài đợc sắp xếp theo thứ tự bậc và mỗi đồng hồđợc nhận dạng cấp bậc Trong trờng hợp đồng hồ chủ bị hỏng, đồng hồ cócấp bậc cao nhất đợc tự động chọn thay thế Phơng pháp này có độ tin cậycao, ít ảnh hởng khi có lỗi đờng truyền và thích hợp với mọi cấu trúc mạng.

c Phơng pháp chuẩn ngoài:

ở phơng pháp này ngời ta sử dụng một đồng hồ chuẩn ngoài để cungcấp nhịp cho tất cả các tổng đài, so với phơng pháp khác thì phơng pháp nàydễ thực hiện hơn vì đã có mọt tần số chính xác làm chuẩn Độ tin cậy của hệthống khá cao và cần có máy thu tốt ở mỗi tổng đài để thu đợc độ chính xácvề tần số đồng hồ nhịp.

d Phơng pháp đồng bộ tơng hỗ:

Phơng pháp này nhằm thực hiện một hệ thống tổng đài số liên kết vớinhau một cách chặt chẽ mà không cần một tổng đài với một đồng hồ chủ cóđộ ổn định và tin cậy nghiêm ngặt Trong phơng pháp này mỗi đồng hồ củatổng đài đợc khoá vào một mức trung bình của tất cả các giá trị đồng hồ đến.Nếu tất cả các tổng đài làm việc theo phơng thức này thì tốc độ đồng hồ củachúng sẽ tiếp cận tới giá trị giống nhau Nh vậy một tần số hệ thống chung cóthể nhận đợc do sự cỡng bức các đồng hồ phải phụ thuộc vào nhau.

7 Điều khiển và phòng vệ trờng chuyển mạch:

a Điều khiển chuyển mạch:

Giả sử một tuyến nối đợc chọn và thiết lập qua khối chuyển mạch, điềunày có nghĩa là tuyến nối đó sẽ đợc tạo ra qua trờng chuyển mạch không

gian và thời gian trong khoảng thời gian của một khe thời gian trong mỗikhunug.

Việc thiết lập hay huỷ bỏ tuyến nối qua trờng chuyển mạch tơng ứngvới việc viết vào hay xoá đi nội dung thông tin địa chỉ trong bộ nhớ CM Hoạtđộng này là kết quả của việc tác động qua lại giữa hệ thống điều khiển tổngđài và các đơn vị điều khiển đặc biệt liên kết với trờng chuyển mạch Chứcnăng điều khiển trờng chuyển mạch đợc phân ra làm ba bậc: hệ thống điềukhiển tổng đài, điều khiển khối chuyển mạch và điều khiển chuyển mạch.

Hệ thống điều khiển tổng đài cung cấp chức năng điều khiển cho toànbộ tổng đài, bao gồm chức năng xử lý cuộc gọi.

Một tổng đài có thể chỉ bao gồm một khối chuyển mạch nh tổng đàichuyển tiếp, hay nhiều khối chuyển mạch nh tổng đài nội hạt Mỗi khốichuyển mạch có bộ điều khiển khối chuyển mạch riêng Trong khối chuyểnmạch, mỗi chuyển mạch có một bộ điều khiển chuyển mạch bao gồm một bộnhớ kết nối (CM) và một Lôgic điều khiển liên kết.

Bộ điều khiển chuyển mạch phải quản trị đợc tất cả các tuyến nối quatrờng chuyển mạch, các chức năng cần đợc quản trị bao gồm:

- Thiết lập tuyến nối- Giải phóng tuyến nối- Dự phòng tuyến nối- Dấu hiệu tuyến nối- Kiểm tra tuyến nối

- Giám sát trạng thái đờng truyền

b Phòng vệ trờng chuyển mạch

Khối chuyển mạch và các thiết bị đi kèm với nó cần đợc bảo vệ Khốichuyển mạch là một phần quan trọng của tổng đài nên nó có thể gây ra lỗitrong toàn hệ thống Yêu cầu của việc quản lý tổng đài là bất kỳ hỏng hócnào trong nó cũng phải có tỉ lệ nhỏ hơn hỏng hóc do các mạch điện gây ra.Điều này liên quan đến độ tin cậy của khối chuyển mạch số Vì số lợng mạchđiện trong phần cứng của bộ ghép kênh phân chia thời gian là rất lớn, nênkhối chuyển mạch số sử dụng thiết bị dự phòng để bảo vệ phòng ngừa sự cốbất thờng.

Trong đó cách bảo vệ đơn giản và hiệu quả nhất là các khối chuyểnmạch có cấu trúc kép hoàn toàn Có nghĩa là khối chuyển mạch gồm cả haimặt, mỗi cuộc gọi đều đợc thiết lập đồng thời qua cả hai mặt này Đối với cáctầng chuyển mạch kép, có một cơ cấu phát hiện lỗi, bởi vậy các thiết bị lỗi sẽ

đợc cách ly Phơng pháp nay hiện nay đợc áp dụng rộng rãi trong các tổngđài số.

Việc sử dụng cấu trúc kép hoàn toàn chuyển mạch cho phép dễ dàngthay thế hoặc thêm các modul chuyển mạch Ta có thể thêm một modulchuyển mạch vào tổng đài ở một mặt, trong khi mặt kia vẫn đang hoạt động.Rõ ràng trong trờng hợp này không có mặt thứ hai để mang lu lợng thông tinkhi có lỗi xảy ra Vì vậy cần phải giảm thiểu sự ngừng hoạt động của mặtkhối chuyển mạch.

Các bộ điều khiển chuyển mạch cũng đợc cấu trúc kép để nâng cao độtin cậy vì các khối điều khiển chuyển mạch điều khiển các khối chuyển mạchđi liền với nó Tuy nhiên, bộ điều khiển khối chuyển mạch T và S có sự khácnhau và nó thực hiện các chức năng xử phức tạp có liên quan Bởi vậy bộ điềukhiển chuyển mạch thông thờng không có cấu trúc kép và đợc bảo đảm antoàn riêng Có thể thực hiện việc bảo vệ bằng cách xây dựng bộ điều khiểnkhối chuyển mạch có cấu trúc kép hoặc bộ ba Có một cách khác là sử dụngLogic điều khiển để chọn lựa một đầu ra từ bộ điều khiển dự phòn

Phần II: Khái quát về tổng đài ALCATEL 1000E10

Nó thích ứng với mọi loại hình dân số từ những vùng đông đúc dân cđến các vùng dân c tha thới và mọi loại hình khí hậu từ các vùng cực lạnh đếnnóng nh vùng xích đạo Châu Phi… nh

Hệ thống khai thác và bảo dỡng có thể là nội bộ hoặc tập trung chomột vài tổng đài hoặc là vừa là nội bộ vừa là tập trung tại cùng một thời điểm.ALCATEL 1000 E10 có thể cung cấp tất cả các dịch vụ viễn thônghiện đại Điện thoại ISND (Mạng liên kết dịch vụ điện thoại di động, mạng tnhân ảo và tất cả các ứng duụng các mạng trí tuệ).