1.6.5.1 Khái quát về chuyển mạch ghép
Ngày nay, công nghệ viễn thông, công nghệ thông tin…phát triển rất nhanh, số lượng người tham gia mạng viễn thông tăng cao. Mặc dù tổng đài số đã được đưa
vào sử dụng nhưng trường chuyển mạch sử dụng một chuyển mạch thời gian đơn lẻ không thoả mãn được về mặt dung lượng.
Với mục đích thực hiện một chuyển mạch có dung lượng lớn bằng một tổng đài số ta cần phải có nhiều chuyển mạch thời gian.
Thông thường một chuyển mạch T sử dụng cho 125 đến 512 kênh và không đáp ứng đủ nhu cầu sử dụng hiện nay. Do vậy, để nâng cao chất lượng chuyển mạch người ta kết nối giữa các chuyển mạch thời gian ( T ) và các chuyển mạch không gian (S) để tạo thành trường chuyển mạch nhiều tầng, mỗi tầng được ghép từ một số ma trận chuyển mạch kích thước nhỏ.
Trường chuyển mạch ghép kết hợp có nhiều kiểu cấu khác nhau như: T-S, S-T, T-S-T, S-T-S, T-S-S-T, T-S-S-S-T….
Để đảm bảo khả năng tiếp thông hoàn toàn thì cần thiết chỉ sử dụng các trường chuyển mạch kiểu T hoặc kiểu S loại tiếp thông hoàn toàn.
Thực tế có thể chấp nhận một giới hạn tổn thất cuộc gọi ở mức cho phép cho nên các trường chuyển mạch kiểu tiếp thông hoàn toàn có cấu trúc kiểu T-T, T-T-T, T-T- T-T,…là không kinh tế.
Còn các trường chuyển mạch 2 đốt loại T-S hoặc S-T chỉ phù hợp với các tổng đài có dung lượng nhỏ và trung bình.
Thông dụng nhất hiện nay là trường chuyển mạch có cấu trúc 3 đốt kiểu T-S-T, S-T- S được sử dụng cho các tổng đài có dung lượng trung bình và lớn. Để đảm bảo về mặt tổn thất ta phải chú ý nhiều đến tầng ra.
Do trường chuyển mạch không gian thường có cấu trúc kiểu tổn thất, vì vậy mà nó không thích hợp cho các tổng đài có dung lượng lớn.
Trường chuyển mạch T-S-T có cấu trúc không tổn thất hoặc tổn thất nhỏ, vì vậy mà chuyển mạch T-S-T thường được sử dụng cho các tổng đài có cấu trúc chuyển mạch lưu thoát lượng tải lớn.
Đối với các trường chuyển mạch cần lưu thoát lượng tải lớn hơn có thể sử dụng các loại chuyển mạch có cấu trúc T-S-S-T hoặc T-S-S-S-T.
Việc chọn trường chuyển mạch có cấu trúc loại nào ngoài việc căn cứ vào độ tổn thất, dung lượng, còn phụ thuộc vào các nhân tố khác nữa như: tính phức tạp, độ linh hoạt, khả năng phát triển dung lượng…
1.6.5.2 Trường chuyển mạch ghép loại T-S
a. Cấu tạo
Một khối chuyển mạch T-S gồm một chuyển mạch thời gian trên mỗi một ngõ nhập của một chuyển mạch không gian đơn. Trên hình vẽ là: 3 chuyển mạch thời gian và một chuyển mạch không gian có ma trận kích thước 3 * 3. Trong trường hợp này ta sử dụng các chuyển mạch thời gian điều khiển đầu ra, có nghĩa là: sự viết vào chuyển mạch thời gian được thực hiện một cách tuần tự theo chu kỳ đếm , dưới sự điều khiển của một bộ đếm khe thời gian và sự đọc ra được thực hiện dưới sự điều khiển của bộ điều khiển trung tâm thông qua các bộ nhớ điều khiển( hay bộ nhớ kết nối: CM).
A1, A2, A3 : Là các bus nhập của khối chuyển mạch. B1, B2, B3 : Là các bus xuất của khối chuyển mạch.
SM-A1, SM-A2, SM-A3, CM-A1, CM-A2, CM-A3: Lần lượt là các bộ nhớ lưu thoại ( bộ nhớ dữ liệu ) và các bộ nhớ kết nối ( bộ nhớ điều khiển ) của 3 khối chuyển mạch thời gian đầu vào.
mChuyển mạch không gian có các bộ nhớ của chuyển mạch điều khiển theo hướng cột.
CM-B1, CM-B2, CM-3: Là các cột nhớ điều khiển của các chuyển mạch không gian.
SM-A1 CM-B1 CM-B2 CM-B3 TS5 TS40 B1 B2 B3 … … … … … 05 … (05) 3 CM-A1 SM-A3 CM-A3 A1 A3 40 05 TS40 40
b.Nguyên lý hoạt động
Các cuộc gọi được thiết lập qua trường chuyển mạch T- S được thực hiện như sau: Qua chuyển mạch thời gian các khe thời gian trong các tuyến PCM nhập và PCM xuất được chuyển đổi cho nhau theo nguyên lý điều khiển đầu ra. Còn chuyển mạch không gian có nhiệm vụ kết nối các bus nhập và bus xuất.
Ví dụ: Giả sử thuê bao chủ gọi được phân phối cho khe thời gian TS5 trên bus
nhập A3, thuê bao bị gọi được phân phối trong khe thời gian TS40 trên bus xuất B1.
Quá trình thực hiện chuyển mạch như sau:
- Tại trường chuyển mạch thời gian nội dung của khe thời gian TS5 được ghi vào ngăn nhớ thứ ” 05 “ của bộ nhớ lưu thoại SM-A3. Đồng thời ngăn nhớ số “ 40 “ của bộ nhớ kết nối CM-A3 được lấy ra chứa địa chỉ của ngăn nhớ thứ “ 05 “ dưới dạng các bít nhị phân. Trong khoảng thời gian TS5 thì khe thời gian TS5 trên bus nhập A1 được nối tới khe thời gian TS40 trên bus xuất của chuyển mạch thời gian thứ nhất. Căn cứ vào nội dung địa chỉ chứa trong ngăn nhớ số “ 40 “ bộ điều khiển trung tâm thông qua bộ nhớ kết nối sẽ phát lệnh đọc nội dung của ngăn nhớ có địa chỉ trên vào khe thời gian thứ “ 40 “. Sau đó nội dung của từ mã chứa trong khe thời gian TS40 được truyền vào chuyển mạch không gian trên bus nhập A3.
- Đến trường chuyển mạch không gian, khi có khe thời gian TS40 đến thì, ngăn nhớ thứ “ 40 “ của cột nhớ điều khiển CM-B1 được lấy ra ghi địa chỉ của tiếp điểm “ thứ 3 “ của cột B1 trong chuyển mạch không gian. Kết quả là, trong khoảng thời gian TS40 nội dung chứa trong khe thời gian TS40 trên bus nhập A3 được truyền qua chuyển mạch không gian đến bus xuất B1.
Quá trình kết nối giữa TS5/A3 đến TS40/ B1 được lặp đi lặp lại trên mỗi khung cho đến khi cuộc gọi kết thúc (nội dung của bộ nhớ CM-A3 và CM-B1 thay đổi).
Nhận xét: Mặc dù, khối chuyển mạch T-S có dung lượng lớn hơn chuyển mạch một
tầng “ T “, nhưng chuyển mạch T-S rất hay bị tắc nghẽn từ các khe thời gian tương ứng trên ngõ ra của chuyển mạch không gian.
a. Cấu tạo
Khối chuyển mạch ghép S-T gồm: một khối chuyển mạch thời gian trên mỗi một ngõ xuất của chuyển mạch không gian đơn. Các bộ phận của chuyển mạch thời gian và chuyển mạch không gian có cấu tạo tương tự như trong khối chuyển mạch ghép T-S. Ở đây, ta xét khối chuyển mạch ghép như hình vẽ dưới đây với: 3 chuyển mạch thời gian trên 3 ngõ xuất của một chuyển mạch không gian có ma trạn kích thước cỡ 3 * 3. Các chuyển mạch thời gian điều khiển theo nguyên tắc đầu ra, còn chuyển mạch không gian có bộ nhớ điều khiển được điều khiển theo hướng hàng.
b. Nguyên lý hoạt động.
Các cuộc kết nối được thực hiện qua trường chuyển mạch S-T như sau:
Qua trường chuyển mạch không gian thì các khung thời gian trên các bus nhập và trên các bus xuất của chuyển mạch không gian được kết nối trong khoảng thời gian của khe thời gian cần chuyển đổi. Qua trường chuyển mạch thời gian thì các khe thời gian trong các tuyến PCM đầu vào và đầu ra được chuyển đổi theo nguyên tắc điều khiển đầu vào.
Ví dụ: Giả sử thuê bao chủ gọi được phân phối cho khe thời gian TS10 trên bus
nhập A2, thuê bao bị gọi được phân phối trong khe thời gian TS45 trên bus xuất B1.
Quá trình thực hiện chuyển mạch như sau:
- Tại trường chuyển mạch không gian, khi có khe thời gian TS10 đến thì, ngăn nhớ thứ “ 10 “ của cột nhớ điều khiển CM-A2 được lấy ra ghi địa chỉ của tiếp điểm “ số 1 “. Kết quả là, trong khoảng thời gian TS10 nội dung chứa trong khe thời gian TS10 trên bus nhập A2 được truyền qua chuyển mạch không gian đến bus nhập A2 của chuyển mạch không gian nhưng ở đầu ra, sau đó khe thời gian TS10 được đưa tới đầu vào của chuyển mạch thời gian thứ nhất.
- Tại trường chuyển mạch thời gian nội dung của khe thời gian TS10 được ghi vào ngăn nhớ thứ ” 10 “ của bộ nhớ lưu thoại SM-B1. Đồng thời, ngăn nhớ số “ 45 “ của bộ nhớ kết nối CM-B1 được lấy ra chứa địa chỉ của ngăn nhớ thứ “ 10 “ dưới dạng
Trong khoảng thời gian TS10 thì khe thời gian TS10 tại khung đầu vào của chuyển mạch thời gian được nối tới khe thời gian TS45 trên bus xuất B1. Căn cứ vào nội dung địa chỉ chứa trong ngăn nhớ số “ 45 “ bộ điều khiển trung tâm thông qua bộ nhớ kết nối sẽ phát lệnh đọc nội dung của ngăn nhớ có địa chỉ trên vào khe thời gian thứ “ 45 “.
Quá trình kết nối giữa TS10/A2 đến TS45/ B1 được lặp đi lặp lại trên mỗi khung cho đến khi cuộc gọi kết thúc (nội dung của bộ nhớ CM-A2 và CM-B1 thay đổi).
Nhận xét:
Mặc dù chuyển mạch S-T có dung lượng lớn hơn và có ưu điểm hơn hẳn vê vấn đề tắc nghẽn so với chuyển mạch không gian đơn (S). Tuy nhiên, nó vẫn có đặc trưng tắc nghẽn cố hữu, đó là mỗi ngõ nhập của chuyển mạch không gian chỉ có thể truy cập đến một bus xuất trong chuyển mạch thời gian của bất kỳ khe thời gian nào.
Trường chuyển mạch T-S-T làm việc theo nguyên lý chuyển mạch thời gian nên không sinh tổn thất, vì các đốt ngoài là các trường chuyển mạch thời gian ( T ) nên không sinh ra tổn thất, đốt chuyển mạch không gian ở giữa được cấu trúc theo kiểu không tổn thất hoặc tổn thất nhỏ, do đó trường chuyển mạch loại này được dùng hiệu quả cho cấu trúc chuyển mạch lưu thoát lượng tải lớn và đang được sử dụng phổ biến nhất hiện nay.
Sơ đồ chuyển mạch T-S-T được xây dựng theo cấu trúc module. Mỗi module có 2 tầng chuyển mạch cấp T và một tầng chuyển mạch cấp S. Cấu trúc trường chuyển mạch loại này có ưu điểm là các module chuyển mạch độc lập với nhau, do đó cho phép mở rộng dung lượng chuyển mạch tùy ý. Các tầng chuyển mạch thời gian còn tầng chuyển mạch không gian làm nhiệm vụ trao đổi các tuyến PCM đầu vào và các tuyến PCM đầu ra.Cấu trúc tổng quát của chuyển mạch ghép T-S-T có n tuyến PCM đầu vào và n tuyến PCM đầu ra, như vậy, các tầng đầu vào và đầu ra có n bộ chuyển mạch thời gian.
Tầng chuyển mạch không gian có ma trận chuyển mạch kích thước n*n. Giả sử trong mỗi khung tín hiệu được ghép R kênh thời gian thì trường chuyển mạch T-S-T có dung lượng là R * n.
Vì vậy, ta có thể đấu mối bất kì khe thời gian nào của tuyến dẫn PCM đầu vào tới bất kì khe thời gian nào của tuyến dẫn PCM đầu ra. Trong các tổng đài nội hạt trường chuyển mạch là “loại gập” thì các tuyến PCM đầu ra được đấu nối quay về các tuyến PCM đầu vào qua thiết bị ghép. Còn đối với trường chuyển mạch của tổng đài chuyển tiếp là “loại không gập” thì các tuyến PCM đầu vào và PCM đầu ra hoàn toàn tách biệt với nhau. Thực tế, trong các tổng đài điện tử số hiện nay cấu trúc trường chuyển mạch cho cả 2 loại tổng đài: nội hạt và chuyển tiếp nên trường chuyển mạch là kết hợp giữa loại
“ Gập “ và loại “ không gập “. Thiết bị tập trung T S T PCM phát 1 2 n
… … … …
Ta xét trường chuyển mạch T-S-T sau:
Khối chuyển mạch không gian sử dụng ma trận có kích thước 4 * 4 Phần chuyển mạch thời gian đầu vào có 4 chuyển mạch thời gian là:
IT0, IT1, IT2, IT3. Phần chuyển mạch thời gian đầu ra có 4 chuyển mạch thời gian là: OT0, OT1, OT2, OT3.
Trong trường chuyển mạch loại này thường sử dụng các khe thời gian của các tuyến PCM trung gian. Số lượng các khe thời gian của các tuyến PCM trung gian bằng số lượng các khe thời gian của các tuyến PCM đầu vào.
Như vậy, từ các chuyển mạch thời gian đầu vào (IT) nối tới chuyển mạch không gian (S) và từ chuyển mạch không gian (S) nối tới các chuyển mạch thời gian đầu ra (OT) đều bằng các tuyến PCM trung gian.
GVHD: Bùi Như Phong SV: Lương Văn Luật40 S 4 * 4 IT0 IT1 IT2 IT3 OT0 OT1 OT2 OT3 PCMi0 PCMi1 PCMi2 PCMi3 PCMo0 PCMo1 PCMo2 PCMo3 TS4 TS10 TS10 TS6 TS6 TS11 TS11 TS4
Ví dụ:
Giả sử thuê bao chủ gọi được phân phối trong khe thời gian TS4 của tuyến PCMi0 và thuê bao bị gọi được phân phối trong khe thời gian TS6 của tuyến PCMi3.
Trong quá trình chuyển mạch qua các bộ chuyển mạch thời gian để chuyển tiếp đến bộ chuyển mạch không gian và từ bộ chuyển mạch không gian đến các bộ chuyển mạch thời gian thường sử dụng các khe thời gian trung gian.
Trong ví dụ này ta chọn:
Khe thời gian TS10 làm khe thời gian trung gian cho hướng từ thuê bao chủ gọi đến thuê bao bị gọi (Từ TS4/ PCMi0 đến TS6/ PCMi3).
Khe thời gian TS11 làm khe thời gian trung gian cho hướng từ thuê bao bị gọi đến thuê bao chủ gọi (Từ TS6/ PCMi3 đến TS4/ PCMi0).
Quá trình thực hiện chuyển mạch như sau:
Quá trình tin từ thuê bao chủ gọi đến thuê bao bị gọi: Nội dung của khe thời gian TS4 của tuyến PCMi0 qua khối chuyển mạch thời gian IT0 nó được chuyển đến khe
lúc này tuyến PCM trung gian “ 0 “ được nối tới tuyến PCM trung gian “ 3 “, nhưng tại đầu vào của khối chuyển mạch thời gian OT3 và vẫn giữ nguyên tin tại khe thời gian TS10. Qua khối chuyển mạch thời gian OT3 nội dung tin ở khe thời gian TS10 được chuyển đến khe thời gian TS6 của tuyến PCMo3 sau đó được đưa tới phía thu của khối tập trung thuê bao và đến thuê bao bị gọi.
Quá trình truyền tin từ thuê bao bị gọi đến thuê bao chủ gọi:
Để đấu nối các tuyến thông tin giữa thuê bao bị gọi đến thuê bao bị gọi đến thuê bao chủ gọi (Từ TS6/ PCMi3 đến TS4/ PCMi0), thì nội dung thông tin ở khe thời gian TS6 của tuyến PCMi3 sau khi qua chuyển mạch thời gian IT3 nó được chuyển đến khe thời gian TS11 của tuyến PCM trung gian “ 3 “. Sau đó qua chuyển mạch không gian nội dung thông tin ở khe thời gian TS11 được chuyển đến khung PCM trung gian “ 0 “ ở đầu vào của chuyển mạch thời gian OT0 nhưng vẫn là khe thời gian TS11. Qua chuyển mạch thời gian OT0 nội dung tin từ khe thời gian TS11 của tuyến PCM trung gian “ 0 “ được chuyển sang khe thời gian TS4 của PCMo0 và thông tin tại đây được thuê bao chủ gọi tiếp nhận.
1.6.5.5 Trường chuyển mạch ghép loại S-T-S
a. Cấu tạo:
Một khối chuyển mạch S-T-S gồm: 2 chuyển mạch không gian được bố trí ở ngõ vào, ngõ ra và các chuyển mạch thời gian ở giữa.
Mỗi chuyển mạch thời gian có các bus nhập được kết nối với các bus xuất của chuyển mạch không gian đầu vào và có các bus xuất được kết nối với các bus nhập của chuyển mạch không gian đầu ra.
Trên hình vẽ trang sau, ta mô tả chuyển mạch S-T-S có 2 chuyển mạch không gian đầu vào và đầu ra có ma trận kích thước 3*3 với 3 chuyển mạch thời gian ở giữa.
- Hai chuyển mạch không gian có nhiệm vụ chuyển đổi các khe thời gian có cùng chỉ số nhưng ở các khung khác nhau, còn các chuyển mạch thời gian có nhiệm vụ
chuyển đổi nội dung giữa các khe thời gian khác nhau trong cùng một khung. - Chuyển mạch không gian đầu vào được kết nối với chuyển mạch thời gian trong thời gian của khe thời gian nhập, còn chuyển mạch không gian đầu ra được kết nối với chuyển mạch thời gian trong thời gian của khe thời gian xuất.
Ta xét ví dụ sau:
Giả sử ta cần kết nối khe thời gian TS10/A1 tới khe thời gian TS45/C1