MẠNG VAØ CHUYỂN MẠCH
2.1.3.1 Giới thiệu chung
Sơ đồ tổng quát của trường chuyển mạch SW bất kỳ được biểu diễn trên hình vẽ H2.6, trong đó:
I là tập hợp các đầu vào 1….N O là tập hợp các đầu ra 1..M SW trường chuyển mạch
R(α, ß) là tín hiệu điều khiển hay hàm địa chỉ
Từ sơ đồ H2.6 mô tả cấu tạo chức năng trên đây ta có thể xây dựng mô hình toán hoặc tổng quát của trường chuyển mạch như sau:
Oj=Ii(α,ß) với mọi R(α, ß) sao cho: R(α, ß)={ 1 Ne
0 Tro
áu i=α và j= ß ng các trường hợp
Hoạt động chức năng của các trường chuyển mạch SW có thể mô tả tổng quát như sau: Ơû trạng thái ban đầu khi không có kênh vào nào yêu cầu kết nối một kênh ra nào đó thì hệ thống hoàn toàn hở mạch. Khi có yêu cầu kết nối một kênh vào Ii nào nào đó (i=1…N) ra một kênh bất kỳ Oj (j=1….M) thì hệ thống cần tạo ra tín hiệu điều khiển R(α, ß) để điều khiển trường chuyển mạch với địa chỉ yêu cầu để kết nối cho quá trình α=I và ß=j. Kết quả tác động điều khiển của tín hiệu kênh đầu vào Ii tới kênh đầu ra Oj qua trường chuyển mạch SW thiết lập đường kết nối xuyên từ kênh đầu vào Ii tới kênh đầu ra Oj qua trường chuyển mạch. Các đặc trưng cơ bản SW:
• Kích thước trường chuyển mạch NxM
• Độ tiếp thông
• Sốdây chuyển mạch
• Tính dẫn điện ½ hướng
• Chất luợng truyền dẫn
• Chất lượng dịch vụ
Trường chuyển mạch được sử dụng trên cơ sở các phân tử chuyển mạch, tuỳ thuộc vào phần tử chuyển mạch sử dụng mà ta có các công nghệ tương ứng-chuyển mạch nhân công, chuyển mạch Role, chuyển mạch ngang dọc và chuyển mạch điện tử, chuyển mạch ATM, chuyển mạch quang..v.v…Trong giáo trình này sẽ chủ yếu đề cập tới trường chuyển mạch điện tử số. Tuy vậy trước khi khảo sát chi tiết kết cấu và hoạt động của trường chuyển mạch số hãy xem xét sơ bộ và tổng quan về PCM.
Cấu trúc khung PCM
Cấu trúc khung PCM30 theo G.732 của ITU-T sử dụng trong hệ thống truyền dẫn và chuyển mạch 30/32 kênh hình vẽ H2.6 minh hoạ cấu trúc khung tín hiệu:
Hệ thống 30/32 kênh có chu kỳ khung là 12.5μsec bằng tần số lấy mẫu 8 khz và chu kỳ chia thành 32 khe thời gian. Các khe thời gian TS được đánh số từ TS#0 đến TS#31. Tổ hợp mã nhị phân sử dụng 8 bit. Trong số 32 khe thời gian TS#0 sử dụng mục đích đồng bộ hoá và được mã hoá bở từ mã đồng chỉ khung FAW (Frame Alignment Word). Khe thời gian TS16 sử dụng cho mục đích truyền tín hiệu báo hiệu phương thức từng kênh kết hợp CAS (Channel Associated Signalling) còn lại kênh TS#1-TS#15 mang thông tin âm thoại của các kênh 1-15 vá các kênh TS#17-TS#31 của khung mang thông tin âm thoại của các kênh 16-30. Như vậy trong 32 khe thời gian dùng 30 khe để mang tin khách hàng còn lại 2 kênh cho các mục đích nghiệp vụ, do vậy hệ thống có tên gọi PCM 30/32 (toàn hệ thống có 32 kênh, trong đó 30 kênh dùng cho khách hàng) hay PCM 30 (hệ 30 kênh thoại).
2.1.3.2Sơ đồ tổng Model trường chuyển mạch số và trao đổi khe thời gian:
Đối với hệ thống chuyển mạch phân kênh theo thời gian TDM quá trình chuyển mạch luôn luôn yêu cầu thực hiện chuyển mạch giữa các khe thời gian với nhau cũng như giữa các đường vật lý với nhau. Để hiểu rõ bản chất của quá trình ta hãy khảo sát mô hình tổng quan trình bày trên hình vẽ H.2.7: 1 2 M 1 2 M Frame Frame
Hình 2.7 Model hệ chuyển mạch trường TDM
Model hệ chuyển mạch TDM bao gồm M đường TDM phía đầu vào, N đường TDM đầu ra, mỗi đường TDM thực hiện ghép n kênh (khe thời gian) theo thời gian. Thiết bị chuyển mạch SW đảm bảo cơ chế chuyển mạch giữa 1 kênh vào tới 1 kênh ra bấy kỳ. Giả sử quá trình nối mạch cho kênh 3 của đường TDM thứ nhất phía đầu vào nối đến kênh 17 của đường TDM cuối cùng phía đầu ra. Cuộc nối được chỉ ra bao gồm thông tin chuyển tới vào khe thời gian thứ ba của đường thứ nhất phía đầu vào được chuyển tới khe thời gian thứ 17 của đường vật lý ra cuối cùng.
Lưu ý rằng đối với điện thoại thường yêu cầu kênh song hướng, do vậy quá trình số hoá tiếng nói vốn bao hàm hoạt động của kênh 4-dây, trong đó 2-dây cho hướng thuận và 2 –dây cho hướng ngược lại. Cuộc nối theo hướng ngược lại yêu cầu và được thực hiện nhờ sự chuyển tiếp thông tin từ khe thời gian 17 của đường TDM cuối tới khe thứ 3 của đường TDM thứ nhất. Như vậy mỗi cuộc nối yêu cầu 2 quá trình chuyển tiếp thông tin, trong đó mỗi quá trình bao gồm sự chuyển dịch theo thời gian có ý nghĩa lý thuyết và thực tiễn quan trọng. Dưới đây ta hãy xét kỹ cơ chế này.
Tín hiệu số phía đầu vào xuất hiện và tồn tại trong thời gian của các khe thời gian trong khung của Format tín hiệu. Để thiết lập kênh thông tin, các số liệu trong các khe thời gian phải được chuyển tải (chuyển mạch) từ phía đầu vào tới phía đầu ra theo yêu cầu của cuộc nối. Mỗi kênh thời gian trong hệ phải có khe thời gian xác định cho một dòng tín hiệu số riêng biệt và nhiệm vụ của trường chuyển mạch là chuyển dịch khe thời gian từ một dòng tín hiệu số vào một khe thời gian torng dòng tín hiệu số cho trước phía đầu ra. Quá trình đó gọi là quá trình trao đổi khe thời gian.
Hình vẽH2.8 bản chất mô tả của quá trình trao đổi khe thời gian. 0 1 2 n Frame Các khe TS vào “Ghi” Frame Các khe TS ra “Đọc” Bộ nhớ đệm T=125μs 0 1 2 3 4 5 6 n TS Ghi vào 0 1 2 3 4 5 6 n TS Đọc ra
Hình 2.8 Trao đổi khe thời gian
Tín hiệu số trong các khe thời gian phía đầu vào chuyển tới được ghi đệm vào bộ nhớ đệm để lưu tạm thời. Như hình vẽ H2.8 trên đây biểu diễn, các khe thời gian vào được đánh số thứ tự từ 1 đến N trong khung của dòng tín hiệu số đầu vào, tín hiệu trong các khe thời gian này được lưu trong bộ nhớ từ địa chỉ 1 đến N. Nội dung số liệu TS#1 luôn luôn được đệm vào địa chỉ ô thứ nhất, số liệu từ TS#2 luôn luôn được đệm vào địa chỉ ô thứ 2. Tương tự như vậy đối với các ô nhớ còn lại. Đương nhiên rằng số liệu mới sẽ được ghi đè trong khung tiếp theo. Chức năng trao đổi khe thời gian đảm bảo việc chuyển số liệu từ TS bất kì phía đầu vào tới TS bất kì đầu ra. Ví dụ như hình vẽ đã biểu diễn TS#1 đầu ra chứa tin của TS#4 phía đầu vào, TS#2 chứa nội dung của TS#7,v…vv Mục đích của bộ nhớ đệm bây giờ đã rõ là để lưu tạm thời số liệu trong khe thời gian của chu kì mà nó có thể chuyển từ một TS đến (N-1) khe thời gian khác phụ thuộc vào quan hệ xác định giữa kênh vào và kênh ra trong bất kì thời gian nào.
2.2 Kỹ thuật chuyển mạch kênh 2.2.1 Giới thiệu chung