Ø Chọn lựa, thiết lập và giải tỏa các đường tiếng, đường báo hiệu đều qua chuyển mạch nhóm.
Ø Giám sát đường Data link giao tiếp kết nối với chuyển mạch.
Ø Duy trì sự ổn định và chính xác tần số clock cho mục đích đồng bộ mạng.
2.3.2.Cấu trúc chuyển mạch
Ø Hệ thống chuyển mạch của tổng đài AXE 810 là GS890. Ø GS890 dựa trên cấu trúc chuyển mạch không gian và thời gian.
Ø Phần chuyển mạch của GS890 được tích hợp trong card XDB, dung lượng chuyển mạch 16KMup/1board XDB.Sau đây ta sẽ tìm hiểu cụ thể cấu trúc và nguyên lý chuyển mạch được tích hợp trong card XDB.
Bộ chuyển mạch của tổng đài AXE là sự kết hợp giữa hai khối chuyển mạch thời gian TSM và khối chuyển mạch không gian SPM dựa trên nguyên lý chuyển mạch ba tầng T-S-T.
Hình 14: Nguyên lý chuyển mạch ba tầng T-S-T.
2.3.2.1.Nguyên lý chuyển mạch thời gian TSM
Vì TSM xử lý các mẫu theo hai chiều nên ta cần hai bộ nhớ thoại: một cho các mẫu đi vào TSM (bộ nhớ thoại A, SSA) và một cho các mẫu đi ra khỏi TSM (bộ nhớ thoại B, SSB). Mỗi bộ nhớ thoại có một bộ nhớ điều khiển riêng: CSA và CSB.
Hình 2.15: Các bộ nhớ thoại và bộ nhớ điều khiển trong TSM.
Mỗi TSM trong chuyển mạch nhóm có 512 ngõ vào và ngõ ra, mỗi bộ nhớ thoại của nó (chỉ trong hình 2.21 như SSA và SSB) có 512 vị trí ghép (MUP) với địa chỉ 0 – 511 để các cuộc gọi có thể được kết nối. Bộ nhớ điều khiển hoặc CSAB (là bộ nhớ kết hợp CSA và CSB) cũng có 512 vị trí.
Hình 2.16: Cách bố trí các bộ nhớ thoại và điều khiển.
512 MUPs này cho phép 16 luồng PCM 32 kênh hai chiều được kết nối đến mỗi TSM. Các luồng PCM này gọi là digital paths (DIP). Việc kết nối các luồng này được thực hiện tại điểm kết cuối mạng chuyển mạch (SNTP 0 -15). Xem hình 2.16.
SSA CSA 0 511 511 0 From devices SSB CSB 0 511 511 0 To devices CSC 0 511 To SPM From SPM SPM control TSM MUP MUP MUP MUP MUP MUP MUP SSA Speech Store 0 1 2 3 4 510 511 MUP MUP MUP MUP MUP MUP MUP SSB Speech Store 0 1 2 3 4 510 511 SSA B Control Store 0 1 2 3 4 510 511 TSM
Hình 2.17: Điểm kết cuối mạng chuyển mạch (SNTP).
2.3.2.2.Nguyên lý chuyển mạch không gian (SPM)
Cấu trúc của SPM rất đơn giản và có thể được đưa ra như một ma trận bình thường với các tiếp điểm.
Tất nhiên, trên thực tế, các tiếp điểm này được đưa ra dưới dạng các cổng logic làm cho việc đóng và mở rất dễ dàng
Hình 2.18: Module chuyển mạch không gian, SPM.
Như trong hình CSC của mỗi TSM điều khiển một cột “các tiếp điểm”. Vì vậy, CSC trong TSM-0 điều khiển tất cả “các tiếp điểm” dẫn đến TSM-0.
Khi một cuộc gọi được thiết lập trong chuyển mạch, phần mềm trung tâm của khối GS (chuyển mạch nhóm) sẽ chọn đường qua chuyển mạch. Trong trường hợp này, việc chọn đường được đề cập khi một mẫu được chuyển giao. Điều này được gọi là “chọn một khe thời gian bên trong”.
Sau khi phần mềm trung tâm (GSU) của khối GS đã chọn một đường, phần mềm vùng (GSR) được đưa ra để viết thông tin này trong các bộ nhớ điều khiển của các
TSM-0 TSM-1 TSM-31 TSM-31 TSM-1 TSM-0 CSC inTSM-0 CSC inTSM-31 Samples from TSM Addresses from CSC Samples to TSM SPM TSM SNTP 0 SNTP 15 Channels 0 31 To and from GSS
TSM có liên quan.Từ lúc này trở đi, GSU sẽ không quan tâm đến việc kết nối cho đến khi cuộc gọi kết thúc.
2.3.2.3.Chuyển mạch nhóm GSS
Ø Hệ thống chuyển mạch nhóm GSS( Group Switching Subsystem ) thực hiện việc kết nối một kênh vào tới một kênh ra .GSS thấy rõ qua nguyên lý làm việc của tầng chuyển mạch ( T-S-T) sử dụng trong đài AXE để thực hiện việc chuyển mạch. Trong đó, có một đường vào(inlet) và một đường ra(outlet) trên device/ channel mà nó cho phép device để truyền đi hoặc nhận về.
Ø Vì có rất nhiều loại device khác nhau được kết nối tới GS qua một cổng giao tiếp gọi là SNT. Vậy SNT là một chuẩn giao tiếp thiết bị sử dụng cho tất cả các device thuộc hệ thống thoại kết nối tới chuyển mạch.
Để bảo đảm tính mềm dẻo, chuyển mạch nhóm (Group Switch) được thiết kế và kết cấu thành các module chuẩn như chuyển mạch thời gian TSM ( Time Switch Modules ) và chuyển mạch không gian SPM( Space Modules). Số lượng của TSM và SPM yêu cầu ở trong 1 tổng đài tùy thuộc vào rất nhiều vào số device hệ thống điện thoại được dùng trong chuyển mạch (telephony devices available in the switch).
Ví dụ : Có tới 16 đường PCM có thể kết nối vào mỗi một module chuyển mạch thời gian TSM( Time Switch Module.) Mỗi một đường PCM có 32 kênh (channel). Có nghĩa là mỗi một TSM có 16X32 = 512 đường vào ( inlets), hoặc gọi là MUP (Multiple Positions) thuật ngữ dùng để chỉ định một lối vào / lối ra ( inlet / outlet) trong hệ thống chuyển mạch nhóm GS .Mỗi một đường PCM kết nối tới chuyển mạch thời gian (TSM) ở một điểm đầu cuối chuyên mạch( Switching Network Terminal Point) gọi là SNTP. Và đầu cuối mạng chuyển mạch gọi là SNT viết tắt của dòng chữ “Switching Network Terminal” . Vậy SNT là một thuật ngữ chung cho tất cả các loại thiết bị mà chúng có thể kết nối vào chuyển mạch nhóm Group Switch. SNT là một khái niệm phần mềm và đại diện cho sự kết nối phần mềm của phần cứng vật lý nối tới chuyển mạch nhóm .
Các device được kết nối tới phần cứng của chuyển mạch nhóm ở thiết bị AXE 810 thực tế như sau :
-Đầu tiên là các device kết nối qua DL2 ở board lưng ( backplane) của GDM subrack có chứa bộ ghép các đường liên kết số DLMUX (Digital Link Multiplexers ) đó là board DLHB (Digital LinkMultiplexer Half-Height Board ).
-16 đường DL2 được DLHB ghép thành 1 đường DL3 (Digital Link Interface 3rd generation) . Và đường DL3 có cáp kết nối từ board DLHB tới TSM của chuyển mạch nhóm .
Có một tiêu chuẩn giao tiếp riêng để kết nối các device tương tự (analogue devices ) tới chuyển mạch nhóm ( Group Switch) được gọi là PCD. PCD là một bộ chuyển đổi số sang tương tự (analogue/digital).
Hình 2.19: Mô tả các device kết nối tới
2.3.2.4.Sự an toàn của chuyển mạch
Chuyển mạch nhóm GSS trang bị 2 mặt giống hệt nhau gọi là mặt A và mặt B , và làm việc song song . Cấu hình này loại bỏ việc tất cả các cuộc gọi bị rớt hoặc sự cố khi 1 TSM bị khóa .Hai mặt hoàn toàn độc lập với nhau và tất cả các các đơn vị kết nối tới GS đều kết nối tới 2 mặt . Các mẫu tin tiếng nói đều gửi tới cả 2 mặt nhưng dữ liệu đem về chỉ một mặt, thường là mặt A
Một bit chọn lựa mặt được sử dụng “Plane Select Bit” để báo các đơn vị kết nối vào GS biết chọn lựa thông tin từ mặt nào ( A hoặc B ) .
Khi một TSM mặt A bị khóa ở một mặt thì tất cả các kết nối của TSM mặt A sẽ sử dụng ở mặt TSM ở mặt B . Khi cả 2 mặt bị khóa hết thì không thể thiết lập cuộc gọi được giữa các TSM , ở trường hợp này phần mềm của GSS sẽ tạo ra một cảnh báo rằng lưu thoại bị giới hạn ở GS.
2.3.3.Mô tả phần cứng của bộ chuyển mạch trong tổng đài AXE 810
Phần cứng của bộ thực hiện chức năng chuyển mạch trong tổng đài AXE 810 được lắp đặt tại subrack GEM (Generic Ericssion Magazine).
X DB X DB S CB -RP S CB -RP 8 D E V I C E S L O T S IRB CGB _0 ( C G B _ 1) C DB 9 D E V I C E S L O T S C DB Hình 2.21 : Subrack GEM
GEM có 26 khe cắm card, được phân làm hai mặt hoạt động song song gọi là mặt A và mặt B. Trong đó mặt A có 8 khe Device Slots để cắm card DLEB, 1 card SCP- RP, 1 card XDB, 1 card IRB, 1 card CGB (chiếm 2 khe). Bên mặt B có 9 khe Device Slots để cắm card DLEB, 1 card SCP-RP, 1 card XDB và 2 card CDB.
2.3.3.1.Chức năng của GEM:
Ø Chức năng chính của GEM là chuyển mạch, phần chuyển mạch gọi là GS890 được tích hợp trong card XDB, dung lượng chuyển mạch 16 KMup/1 Board XDB. (Như chúng ta đã biết, 32 TSMs có thể kết nối đến một SPM, dẫn đến bộ chuyển mạch nhóm có 32x 512 = 16384 ngõ vào, loại chuyển mạch nhóm này thường được gọi là 16K).
Ø Kết nối tới hai mặt của CP( mặt A -CP A; mặt B -CP B) qua card SCP-RP. Ø Chức năng tạo xung clock.
Ø Các chức năng khác: kết nối tới GDM (qua card DLEB), giao tiếp truyền dẫn STM-1(nối trực tiếp với truyền dẫn bằng công nghệ SDH), giao tiếp E 1 (qua card ETC 5) tới vệ tinh hay đài khác, Annoucement (qua card M-AST), điều khiển các loại báo hiệu :báo hiệu số 7, R 2, V 5.1… qua card RPG-3.
Hình 2.22: GEM và phần giao tiếp
2.3.3.2.Chức năng từng card trong GEM:
2.3.3.2.a.Card SCB-RP (Support and Connection Board):
Mỗi GEM có 2 card SCB-RP làm nhiệm vụ giám sát các công việc bảo dưỡng Bus và nhận tín hiệu điều khiển từ CP qua RP Bus nối tiếp (RPB-S), kết nối và lọc nguồn -48 V để cung cấp cho các thiết bị trong GEM. Có 2 loại card SCB-RP, một loại có giao tiếp Ethernet và một loại không có giao tiếp Ethernet. Card SCB-RP có các chức năng chính sau:
Ø Phân phối nguồn (-48v) trong toàn subrack GEM.
Ø Phân phối TPB-S đến tất cả các card trong subrack GEM.
Ø Đối với SCB-RP có giao tiếp Ethernet thí có khả năng xử lý thông tin cao giữa các card trong GEM cũng như giữa các GEM trong hệ thống.
Ø SCB-RP có chứa 1 RPI. Ø Xử lý cảnh báo ngoài.
2.3.3.2.b.Card CGB (Clock Generation Board):
Tạo xung đồng hồ để đồng bộ cho hệ thống. Bộ phận tạo xung đồng hồ gọi là CL890 được tích hợp trong card CGB có cấu trúc như hình vẽ sau:
Hình 2.23 : Mạch tạo xung đồng hồ
Để đảm bảo độ tin cậy, trong CGB có hai máy dao động hoạt động song song, tạo tín hiệu đồng hồ cung cấp cho đài hoạt động (chỉ có thể gọi nội đài). Để liên lạc với đài khác thì phải lấy xung đồng hồ chuẩn của mạng quốc gia. Tín hiệu đồng hồ được lấy từ đài khác qua card IRB cung cấp cho CGB, qua máy dao động được đồng bộ bằng cách so pha, sau khi đã đồng bộ được tín hiệu này được lấy làm xung đồng hồ chuẩn cung cấp cho tổng đài.
2.3.3.2.c.Card IRB (Incoming Reference Board):
Lấy tín hiệu đồng hồ của tổng đài khác cấp cao hơn (VTN, HOST …) cung cấp cho CGB so sánh đồng bộ với đồng hồ nội đài làm tín hiệu đồng hồ chủ cung cấp cho card CDB phân phát đến XDB. Card IRB có 3 cổng đầu vào để tham chiếu các nguồn đồng hồ bên ngoài (đồng bộ 8Khz (tần số lấy mẫu) , đồng bộ 2 MHz ,đồng bộ 2 Mb/s (đường báo hiệu)).
2.3.3.2.d.Card DLEB (Digital Link Extension Board):
Card DLEB có 4 cổng, mỗi cổng sẽ nối đến 1 GDM, như vậy 1 DLEB có thể nối đến 4 GDM để kết nối vào chuyển mạch.Các DLEB ở mặt B dự phòng cho các DLEB tương ứng ở mặt A.
2.3.3.2.e.Card CDB (Clock Distribution Board):
Sau khi CGB và IRB đồng bộ được với nhau sẽ được nối tới CDB. Sau đó CDB sẽ phân phát đến các XDB. Trong 1 GEM có 2 card CDB ký hiệu là CDB 0 và CDB 1. Cụ thể về việc phân phát clock sẽ được miêu tả kỹ ở phần dưới đây.
2.3.3.2.f.Card XDB (Swiching Distribution Board):
Là thành phần cốt lỗi trong GEM, đảm nhiệm chức năng chuyển mạch. Cấu hình chuyển mạch của XDB dựa trên hai mô đun chuyển mạch thời gian và không gian với
nguyên lý chuyển mạch 3 tầng T-S-T. Dung lượng chuyển mạch của một card XDB là 16 KMup.
Các cổng của XDB: Card XDB có 12 cổng nối với các card khác, trong đó có 2
cổng là Clock 0 và Clock 1 lấy tín hiệu đồng hồ từ card CDB, có 10 cổng để nối với các XDB khác trong ma trận chuyển mạch.10 cổng đó chia thành hai nhóm:
· Nhóm 1 gồm 7 cổng để nối với các XDB khác cùng hàng trong ma trận chuyển mạch. · Nhóm 2 gồm 3 cổng để nối với các XDB khác cùng cột. Như hình vẽ sau: Hình 2.24: Các cổng của card XDB 2.3.4. Ma trận chuyển mạch Hình 2.25: Ma trận chuyển mạch 32 GEM
Ma trận chuyển mạch có kích cỡ tối đa là 32 phần tử (có 4 hàng, 8 cột).Trong đó mỗi phần tử là 1 GEM (Generic Ericssion Magazine).
Một GEM có dung lượng chuyển mạch là 16 KMup (16x1024=16384 Mup).Mup (multiple position) còn gọi là time slot (khe thời gian), nghĩa là 1 GEM có 16384 khe thời gian cả ngõ vào và ngõ ra, như vậy tại cùng một thời điểm 1 GEM có thể chuyển mạch tối đa 16384/2=8192 cuộc gọi.
Với tổng đài có mạng chuyển mạch kích cỡ tối đa (32 GEM) thì dung lượng chuyển mạch lên đến 512 KMup, xử lý tối đa 262144 thuê bao gọi vào cùng một lúc.Khi đó tổng đài có thể quản lý một mạng viễn thông với trên 2 triệu thuê bao mà khó có khi xảy ra tắc nghẽn. Thực tế, ở nước ta chưa có mạng nào có thể sử dụng hết dung lượng 512 KMup cả, nên nếu lắp đặt tổng đài với mạng chuyển mạch 32 phần tử như trên thì vô cùng lãng phí. Vì vậy tùy vào nhu cầu của từng mạng mà ta xây dựng tổng đài với mạng chuyển mạch vừa phải để phù hợp với yêu cầu của mạng. Cách xây dựng ma trận chuyển mạch như sau:
Tùy theo nhu cầu của mạng, ta có thể xây dựng ma trận chuyển mạch với 3 mức cấu hình như sau:
· Dung lượng 16 KMup (ma trận chỉ một phần tử: 1 GEM) · Dung lượng <=128 KMup (ma trận có từ 8 GEM trở xuống) · Dung lượng <= 512 KMup (ma trận từ 9 đến 32 GEM)
Qui tắc mở rộng ma trận chuyển mạch là các GEM phải luôn tạo thành ma trận và tất cả các GEM phải được nối với nhau.
Cách thức nối các XDB được minh họa như sau:
Cần chú ý rằng khi ta đã xây dựng ma trận chuyển mạch theo cấu hình <= 128 KMup muốn nâng cấp lên cấu hình 512 KMup thì không thể được, vì nó còn liên quan đến một số phần cứng chuyên dụng của từng cấu hình. Ví dụ như liên quan tới card tạo xung đồng hồ, khi vào tổng đài chỉ cần nhìn card tao clock là biết được đài có thể mở rộng đến cấu hình bao nhiêu :
· Với cấu hình 16 KMup card tạo clock nằm trong GEM đó.
· Với cấu hình <= 128 KMup các card tạo clock nằm trong hai GEM đầu gọi là GEM 00 và GEM 01.
Với cấu hình <= 512 KMup các card tạo clock không nằm trong GEM mà nằm trong hai module là CDM 0 và CDM1 cụ thể như sau:
Ø Ở cấu hình 16 KMup (chỉ 1 GEM) thì Clock 0 của XDB mặt A và mặt B sẽ nối với CDB 0, còn Clock 1 của XDB mặt A và mặt B nối với CDB 1.
Ø Ở cấu hình <= 128 KMup chỉ có 2 GEM đầu 00 và 01 có card CDB. Trong XDB có hai cổng nối với xung Clock gọi là Clock 0 và Clock 1(để an toàn), thì Clock 0 của các XDB ở mặt A sẽ nối tới CDB 0 của GEM 00 còn Clock 1 của XDB ở mặt A sẽ nối tới CDB 0 của GEM 01và tương tự đối xứng Clock 0 của CDB 0 ở mặt B sẽ nối tới CDB 1 của GEM 00 còn Clock 1 của XDB ởmặt B sẽ nối tới CDB 1 của GEM 01. Để rõ hơn ta có thể tham khảo ở hình vẽ sau:
Ø Đối với cấu hình <= 512 KMup (nhiều hơn 8 GEM), thì sử dụng 2 cặp card CDB như trên thì không đủ cung cấp tín hiệu đồng hồ cho tất cả các GEM trong ma trận chuyển mạch. Vì vậy để đáp ứng cho cấu hình này người ta lắp đặt một module riêng đó là CDM.
Module CDM (Clock Distribution Magazine): Là module phân phối xung
đồng hồ đến ma trận chuyển mạch có nhiều hơn 8 GEM (dung lượng lớn hơn 128 KMup). Trong mỗi module có 1 card CGB, 1 card IRB, 2 card SCB-RP và có tối đa 8 card CDB.
Cả hai module CDM sẽ kết nối đến mỗi GEM trong ma trận chuyển mạch từ 1 cặp card CDB. Mỗi GEM sẽ được nối đến 4 card CDB, mà mỗi card CDB có 8 cổng nên cứ 4 card CDB (1 cặp ở CDM 1 và 1 cặp tương ứng ở CDM 2) có thể kết nối được 8 GEM. Vì vậy với cấu hình 32 GEM để có thể kết nối được tất cả ta phải dùng16