1.6.4.1 Khái quát về chuyển mạch không gian
a. Khái niệm
Trường chuyển mạch không gian là trường chuyển mạch cho phép ta chuyển mạch khe thời gian TSi của một khung PCM đầu vào đến chính vị trí khe thời gian TSi đó nhưng ở một khung PCM đầu ra khác.
b.Chức năng
Chuyển mạch không gian được sử dụng để kết nối các chuyển mạch thời gian, và nó được sử dụng để chuyển mạch các khe thời gian giữa các luồng tốc độ cao. Như vậy, ta có thể mở rộng khả năng của mạng bằng việc sử dụng các chuyển mạch thời gian và một hoặc nhiều chuyển mạch không gian.
Trường chuyển mạch không gian có cấu trúc kiểu ma trận đơn tiếp thông hoàn toàn. Giao điểm của các hàng và cột là các tiếp điểm chuyển mạch điện tử kiểu các cổng Logic, đó là các mạch AND.
Vào
Ra
Điều khiển
Cấu trúc mạch AND
Trong thực tế ngưòi ta không sử dụng các mạch AND mà sử dụng mạch ba trạng thái để điều khiển.
Vào Ra
Cấu trúc mạch 3 trạng thái
Cấu tạo của chuyển mạch không gian gồm:
- Một ma trận chuyển mạch. - Một bộ nhớ điều khiển.
Ta có cấu tạo của trường chuyển mạch không gian như hình vẽ.
- Một ma trận chuyển mạch có kích thước n * m với: n đầu vào từ x1 đến xn là các tuyến PCMi. Và m đầu ra từ y1 đến ym là các tuyến PCMo. Số lượng các khe thời gian của các tuyến PCMi bằng số lượng các khe thời gian của các tuyến PCMo. Trên hình vẽ ta sử dụng mạch 3 trạng thái để điều khiển.
- Bộ nhớ điều khiển gồm các cột nhớ điều khiển.
Mỗi cột các tiếp điểm được nối tới một cột nhớ điều khiển để đưa các tín hiệu điều khiển vào các mạch 3 trạng thái. Số lượng các cột nhớ bằng số lượng các cột tiếp điểm. Mỗi cột nhớ điều khiển có số lượng các ô nhớ bằng số lượng khe thời gian của các tuyến PCMi, PCMo.
1.6.4.3 Điều khiển bộ nhớ trong chuyển mạch không gian
Có hai phương pháp điều khiển trong chuyển mạch không gian, đó là: -Bộ nhớ được điều khiển theo hướng hàng:
Theo phương pháp này thì địa chỉ được cấp bởi bộ nhớ điều khiển chọn cột ra cho
hàng của nó.
-Bộ nhớ được điều khiển theo hướng cột:
Theo phương pháp này thì địa chỉ được cấp bởi bộ nhớ điều khiển chọn hàng nhập cho cột của nó. Việc chọn hướng điều khiển nào là phụ thuộc vào cấu hình của khối chuyển mạch và mức độ phối hợp điều khiển với các tầng chuyển mạch thời gian ngay tại các bus nhập và các bus xuất.
Trên hình vẽ ta dùng phương pháp điều khiển bộ nhớ theo hướng cột.
1.6.4.4 Nguyên lý làm việc
Trường chuyển mạch không gian cho phép ta chuyển mạch khe thời gian Tsi của một khung PCM đầu vào đến chính vị trí khe thời gian TSi đó, nhưng ở một khung PCM đầu ra khác. Để làm được điều đó ở bộ nhớ điều khiển được chia ra làm các ô nhớ. Mỗi ô nhớ gắn liền với một khe thời gian vào, số thứ tự của nó được đánh dấu từ “ 00 “ đến “ 31 “ (nếu các tuyến PCM đầu vào có 32 khe thời gian). Để tiến hành điều khiển đấu nối cho một tuyến PCM đầu vào với một tuyến PCM đầu ra nào đó, thì cần phải thao tác tiếp điểm số tương ứng là giao điểm của hàng và cột đó. Do vậy, mỗi tiếp điểm chuyển mạch giữa hàng và được địa chỉ hoá bởi một địa chỉ điều khiển. Khi một tiếp điểm nào đó thao tác thì nó chỉ duy trì mở cổng trong khoảng thời gian bằng một khe thời gian. Nếu có n tuyến PCM đầu vào thì số bit địa chỉ nhị phân trong mỗi ngăn nhớ sẽ là x=lgn. Để chuyển mạch cho một khe thời gian nào đó ở một tuyến PCM đầu vào đến chính khe thời gian đó ở tuyến PCM đầu ra khác thì ngăn nhớ có thứ tự cùng khe thời gian đó được bộ điều khiển trung tâm lấy ra ghi địa chỉ của tiếp điểm chuyển mạch là giao điểm của hàng và cột chứa khe thời gian đó.
Cần chuyển đổi khe thời gian TS1 / X2 sang khe thời gian TS1 / Y3
Giả sử mỗi khung PCM vào có 32 khe thời gian từ TS0 đến TS31 thì trong mỗi ngăn nhớ của cột nhớ điều khiển có x = ln32( = 5 bít). Trong trường hợp này, cột nhớ điều khiển thứ 3 lấy ra ngăn nhớ có số thứ tự là “ 01 “ để ghi địa chỉ của tiếp điểm thứ 2 ( là giao điểm giữa hàng thư 2 và cột thứ 3 ) dưới dạng nhị phân là “ 00010 “.
Trong khoảng thời gian TS1 thì X2 được nối tới Y3. Mỗi khi khe thời gian TS1 đến thì bộ nhớ lại làm việc. Căn cứ vào nội dung địa chỉ “ 00010 “ bộ nhớ điều khiển đưa ra lệnh điều khiển để điều khiển tiếp điểm thứ 2 của cột nhớ thứ 3 được thông mạch. Qúa trình này cứ tiếp diễn như vậy cho đến khi cuộc gọi kết thúc.
Các cột nhớ điều khiển được thao tác lần lượt, tức là lần lượt nội dung của các ô nhớ được gọi ra. Vì vậy, việc đánh số địa chỉ của các ô nhớ cũng phải được thực hiện tuần tự tương ứng với các khe thời gian đầu vào. Nội dung của mỗi ô nhớ chỉ được đọc ra và tạo tín hiệu điều khiển cho tiếp điểm chuyển mạch tương ứng chỉ mở trong khoảng thời gian một khe thời gian. Sau đó tiếp điểm này được đóng lại hoặc tiếp tục thao tác mở nhưng phục vụ cho các khe thời gian khác. Sau một chu kỳ đọc kéo dài trong thời gian 1 khung PCM nó lại quay lại để mở tiếp điểm cho khe thời gian bắt đầu. Một tiếp điểm nào đó được duy trì mở cho một khe thời gian nào đó được lặp đi lặp lại cho mỗi khung và cho đến khi cuộc gọi kết thúc. Vậy một tiếp điểm có thể đấu nối cho nhiều cuộc gọi, do đó hiệu suất sử dụng các tiếp điểm tương đối cao. Để giải phóng một cuộc đấu nối thì thiết bị điều khiển trung tâm điều khiển khoá nội dung của ô nhớ tương ứng với khe thời gian dành cho cuộc gọi.
Như vậy, trong khoảng thời gian sau một khe thời gian đó của chu kỳ quét thì tiếp điểm tương ứng không được mở.