Chuyển mạch PCM là loại chuyển mạch ghép hoạt động dựa vào cơng nghệ dồn kênh phân chia thời gian và điều chế xung mã. PCM là phương pháp truyền biên
độ của PAM sau khi đã được lượng tử hố nĩ và sau đĩ biến đổi nĩ thành các mã nhị phân. Do đĩ, việc tái mã hố cĩ thể được tiến hành dễ dàng vì nĩ cĩ thể
phân biệt được với các tín hiệu khác ngay cả khi cĩ tạp âm và nhiễu xuyên âm trên đường truyền dẫn. Ngồi ra, để thực hiện chuyển mạch phân chia thời gian cĩ thể dùng các chuyển mạch thời gian để trao đổi khe thời gian và chuyển mạch phân chia theo thời gian.
Mỗi tổng đài đều cĩ các cổng bao gồm các thiết vị kết cuối đường dây thuê bao, các mạch hợp nối, mạch trung kế và quốc tế.
Trong các tổng đài Analog, chuyển mạch được chia theo khơng gian. Một đường dẫn chuyển mạch dành riêng được thiết lập để phục vụ cho một cuộc gọi và chiếm dụng trong suốt thời gian đàm thoại. Trong tổng đài chuyển mạch số, việc chuyển mạch cho các cuộc gọi được thực hiện bằng cách mở hay đĩng thường xuyên các cổng logic theo từng khoảng thời gian, cho phép các tín hiệu điện dưới dạng các chữ số nhị phân đi qua các đường dẫn vật lý. Bằng cách này một số các cuộc gọi được chia sẻ thời gian để sử dụng cùng một đường dẫn chuyển mạch. Các tín hiệu của nĩ khơng được truyền một cách liên tục nhưng được truyền trong các khe thời gian được chọn dưới dạng một chuỗi xung tổng hợp.
a. Chuyển mạch thời gian:
mạch thời gian sử dụng các bộ nhớ bán dẫn như các bộ nhớ MOS hoặc các bộ
nhớ hai cực. Chuyển mạch thời gian cĩ chức năng lưu các tín hiệu âm thanh và các tín hiệu khác đã được mã hố theo kỹ thuật số trên luồng cao và nĩ cĩ dung lượng chuyển mạch tương đương với số lượng khe thời gian được ghép. Số
lượng khe thời gian được ghép mà chuyển mạch T cĩ thể chuyển mạch được cũng chính là mức ghép trên luồng cao, nên dung lượng của bộ nhớ chuyển mạch T cũng bị hạn chế.
Nguyên lý ghép theo thời gian:
Các tín hiệu âm thanh (tín hiệu tương tự) trên các mạch vào a, b... và n được mã hố bằng một bộ Mã hố - Giải mã được gọi là CODEC, biến đổi thành các tín hiệu số 8 bit A,B... và N. Với tần số lấy mẫu 8 kHZ, độ dài thời gian của các tín hiệu 8 bit là 125µs. tốc độ truyền dẫn 64 kbit/s (Hình 4.2)
Vẽ hình
Các tín hiệu số được mã hố bằng CODEC được lưu tạm thời trong bộ nhớ gồm các mạch bán dẫn tích hợp như LSI để ghép kênh, ghép kênh theo thời gian sẽ
khơng thể thực hiện được nếu các tín hiệu A,B... và N chiếm tồn bộ chu kỳ
125µs. Do đĩ, khi cĩ n tín hiệu cần ghép, chúng sẽđược đọc ra tại từng khoảng thời gian là 125µs/n và được chuyển vào luồng tốc độ cao. Đường chung trên
đĩ truyền tín hiệu được ghép gọi là đường tốc độ cao.
Lấy khoảng thời gian đọc từ bộ nhớ là 125µs/n cĩ nghĩa là tốc độ đọc lớn hơn tốc độ truyền dẫn làm cho lớn hơn tốc độ truyền dẫn n lần (Hình 4.3a)
Vẽ hình
Ghép kênh theo thời gian được thực hiện bằng việc dịch chuyển thời gian bằng 125µs khi đọc tín hiệu ra khỏi bộ nhớ. Từng tín hiệu được đọc ra khỏi bộ nhớ
theo tín hiệu “đọc” do bộđiều khiển đọc gửi đến (Hình 3.4b)
vẽ hình
Trên luồng cĩ tốc độ cao, trong chu kỳ 125µs, các tín hiệu A, B... và N đối với n kênh được sắp xếp một cách tuần tự tại các thời điểm tương ứng t1, t2... tn. Vì các thời điểm này của các tín hiệu t1,t2, ..., tn được xác định bằng các thời điểm
mà tại đĩ các tín hiệu “đọc” được gửi đến các bộ nhớ của từng mạch vào, cĩ thể
cho rằng các mạch vào độc lập này tương ứng với các thời điểm trên luồng tốc
độ cao. (Hình 4.4)
Khoảng thời gian chiếm kênh trên luồng cao được gọi là một khe thời gian. Trong trường hợp ghép n kênh, một khe thời gian tương ứng với (125µs).
Trao đổi khe thời gian:
Nhĩm tín hiệu ghép thời gian trong chu kỳ 125µs được gọi là một khung. Các tín hiệu số đã được ghép kênh trên luồng cao được đưa vào chuyển mạch thời gian (CM - T). Chuyển mạch T gồm các bộ nhớ bán dẫn, nĩ cĩ chức năng nhớ và trao đổi vị trí thời gian của các tín hiệu giữa các mạch vào và ra.
Việc trao đổi vị trí thời gian trong chuyển mạch thời gian được thực hiện giữa các khe thời gian và các tín hiệu ghép thời gian. Sự trao đổi vị trí ghép thời gian của các tín hiệu số được gọi là trao đổi khe thời gian. Trao đổi khe thời gian
được thực hiện bằng việc lưu tạm thời các tín hiệu được truyền trên luồng cao vào các bộ nhớ của chuyển mạch thời gian (ghi) và sau đĩ đọc các tín hiệu đã
được lưu này bằng thứ tự khác với khi viết vào. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Chuyển mạch thời gian được mơ tả ở hình 4.5 bao gồm hệ thống ghép kênh tín hiệu theo thời gian, trao đổi các khe thời gian dưới sự điều khiển của bộ điều khiển chuyển mạch và bộ tách kênh. Luồng cao phía trái là luồng cao đầu vào, và luồng cao phía phải là luồng cao đầu ra. Các tín hiệu được ghép theo thời gian được chuyển từ luồng cao phía trái đến chuyển mạch thời gian, sau khi trao
đổi khe thời gian chúng được gửi đến luồng cao ở phía phải.
vẽ hình 4.5
Để thực hiện được chính xác, các bộ nhớ trong chuyển mạch thời gian khơng cho phép ghi và đọc các tín hiệu tại cùng một thời điểm. Vì vậy, khoảng thời gian tương ứng với một khe thời gian được chia làm hai nửa: một nửa được sử
dụng cho ghi và nửa cịn lại cho đọc.
Một loạt các thao tác ghi tín hiệu vào chuyển mạch thời gian được gọi là chu kỳ
Điều khiển trao đổi khe thời gian:
Để hồn thành việc trao đổi khe thời gian, cần phải thực hiện việc ghi vào và
đọc ra khỏi chuyển mạch thời gian đối với từng khe thời gian T1, T2,..., Tn. Cĩ hai kiểu điều khiển được sử dụng cho mục đích này đĩ là điều khiển tuần tự và
điều khiển ngẫu nhiên.
Điều khiển tuần tự là kiểu điều khiển trong đĩ các địa chỉ của bộ nhớ trong chuyển mạch thời gian được phân nhiệm một cách tuần tự trong khi ghi vào và
đọc ra khỏi chuyển mạch thời gian.
Trong điều khiển tuần tự, một bộ đếm khe thời gian được sử dụng để thu nhận bộ nhớ địa chỉ. Bộ đếm này sẽ tăng thêm một vào địa chỉ sau mỗi lần thay đổi khe thời gian.
Điều khiển ngẫu nhiên là phương pháp trong đĩ các địa chỉ trong chuyển mạch thời gian khơng tương ứng với thứ tự của các khe thời gian T1, ..., Tn nhưng chúng được phân nhiệm từ trước theo việc ghi vào và đọc ra của chuyển mạch thời gian.
Trong điều khiển ngẫu nhiên một bộ nhớ được sử dụng để nhận địa chỉ bộ nhớ, và các địa chỉ này là mối quan hệ giữa các địa chỉ bộ nhớ trong chuyển mạch thời gian và các khe thời gian được chọn trước.
Khi ghi vào chuyển mạch thời gian được thực hiện một cách tuần tự cho các địa chỉ từ 1 đến n. Do vậy, đĩ là kiểu điều khiển tuần tự. Mặt khác, khi đọc tín hiệu ra khỏi chuyển mạch thời gian, các địa chỉ được phân nhiệm trước, đĩ là điều khiển ngẫu nhiên.
Mặt khác, phương pháp điều khiển trao đổi khe thời gian trong đĩ việc ghi vào các bộ nhớ được thực hiện bằng điều khiển ngẫu nhiên và việc đọc từ các bộ nhớ được thực hiện theo kiểu tuần tự được gọi là điều khiển ghi ngẫu nghiên/ đọc tuần tự.
Hoạt động của các phương pháp này (cụ thể như ở hình 4.5 là phương pháp ghi tuần tự/đọc ngẫu nhiên): Bộ đếm khe thời gian được phân nhiệm cho luồng cao
đầu vào để sử dụng cho việc ghi tín hiệu vào chuyển mạch thời gian và bộ nhớ được sử dụng đểđọc các tín hiệu từ chuyển mạch thời gian.
Để ghi tín hiệu một cách tuần tự vào chuyển mạch thời gian, các nội dung được hiển thị trong bộ đếm khe thời gian được sắp xếp giống như thứ các khe thời gian và các địa chỉ trong bộ nhớ. Cĩ nghĩa là khi nội dung của bộ nhớ thời gian là 1, tín hiệu A trong khe thời gian T1 được ghi vào địa chỉ bộ nhớ # 1. Sau đĩ nội dung của bộđếm khe thời gian tuần tự tăng lên 1 và nội dung sau n lại sẽ trở
thành 1.
Bộ nhớ điều khiển gồm các địa chỉ bộ nhớ để đọc ra phù hợp với các khơng gian.
Trong chuyển mạch khơng gian, bậc ghép của các khe thời gian được tăng lên bằng việc mở/đĩng các cổng với tín hiệu 8 bit song song như trong trường hợp của các chuyển mạch thời gian.
Chuyển mạch giữa các luồng cao địi hỏi các mạch cổng phải cĩ tốc độ cao. Các cơng tắc điện cơ khơng đáp ứng được yêu cầu về tốc độ. Do đĩ, chủ yếu sử dụng các mạch cổng bán dẫn.
Đểđiều khiển các mạch cổng này, cần cĩ n bộ nhớđiều khiển tương ứng với các luồng cao đầu ra.
Để chuyển mạch khơng gian hoạt động với n luồng cao đầu vào cần phải cung cấp một bậc ghép bằng n và các vị trí khe thời gian trên các luồng cao riêng biệt phải hồn tồn đồng nhất với nhau. Ngồi ra các bộ nhớ điều khiển phải hoạt
động đồng bộ với các khe thời gian.
c. Kết hợp giữa chuyển mạch thời gian và chuyển mạch khơng gian
Một mạng chuyển mạch cĩ dung lượng lớn cĩ thể được thiết lập bằng cách kết hợp giữa CM - T và CM - S.
Các kiểu kết hợp cơ bản giữa chuyển mạch thời gian và chuyển mạch khơng gian: T, T - S - T, S - T - S, T - S - S - T, S - T - T - S, T - S - S - S - T, S - S - T - S - S. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Tổ hợp này cĩ thể phân loại thành 2 phương pháp: Phương pháp T - S -T và phương pháp S - T - S.
Cấu trúc này cho phép hệ thống xử lý các cuộc gọi một cách khơng bị ngắt quãng (xem hình 4.8a). Trong việc điều khiển mạng, việc lựa chọn khe thời gian
ở đầu vào/đầu ra và khe thời gian ở chuyển mạch khơng gian là khơng liên quan
đến nhau. Nghĩa là, trong trường hợp của T - S - T thì khe thời gian đầu vào cĩ thể đấu nối với khe thời gian đầu ra bằng cách dùng khe thời gian trong đường chéo của chuyển mạch khơng gian.
Cấu trúc S - T - S
vẽ hình 4.8.b
Phương pháp S - T - S, quá trình cũng tương tự như T - S - T. Trên hình 4.8b việc lựa chọn khe thời gian đầu vào/đầu ra được xác định bằng đường giao tiếp theo yêu cầu. Do bộ biến đổi khe thời gian cĩ thểđược bằng cách dùng 2 chuyển mạch khơng gian, độ linh hoạt của đầu nối được cải thiệu.
Trong mạng kiểu T - S - T số lượng các đường cĩ thểđược lớn hơn nhiều so với mạng kiểu S - T - S.
Việc kết hợp giữa chuyển mạch khơng gian và chuyển mạch thời gian chứng tỏ được phân bố giữa chúng đạt tỉ lệ 1: 1.