Một chuyển mạch bao gồm các bộ nhớ bán dẫn đợc gọi là chuyển mạch thời gian (chuyển mạch T) hoặc chuyển mạch bộ nhớ (chuyển mạch M). Bộ chuyển mạch thời gian sử dụng các bộ nhớ bán dẫn nh các bộ nhớ MOS hoặc các bộ nhớ hai cực. Chuyển mạch thời gian có chức năng lu các tín hiệu âm thanh và các tín hiệu khác đã đợc mã hoá theo kỹ thuật số trên luồng cao và nó có dung lợng chuyển mạch tơng đơng với số lợng khe thời gian đợc ghép. Số lợng khe thời gian đợc ghép mà chuyển mạch T có thể chuyển mạch đợc cũng chính là mức ghép trên luồng cao, nên dung lợng của bộ nhớ chuyển mạch T cũng bị hạn chế.
• Nguyên lý ghép theo thời gian:
Các tín hiệu âm thanh (tín hiệu tơng tự) trên các mạch vào a, b... và n đợc mã hoá bằng một bộ Mã hoá - Giải mã đợc 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 125às. tốc độ truyền dẫn 64 kbit/s (Hình 4.2)
Vẽ hình
Các tín hiệu số đợc mã hoá bằng CODEC đợc lu tạm thời trong bộ nhớ gồm các mạch bán dẫn tích hợp nh LSI để ghép kênh, ghép kênh theo thời gian sẽ không thể thực hiện đợc nếu các tín hiệu A,B... và N chiếm toàn bộ chu kỳ 125à
s. Do đó, khi có n tín hiệu cần ghép, chúng sẽ đợc đọc ra tại từng khoảng thời gian là 125às/n và đợc chuyển vào luồng tốc độ cao. Đờng chung trên đó truyền tín
hiệu đợc ghép gọi là đờng tốc độ cao.
Lấy khoảng thời gian đọc từ bộ nhớ là 125às/n có nghĩa là tốc độ đọc lớn
hơn tốc độ truyền dẫn làm cho lớn hơn tốc độ truyền dẫn n lần (Hình 4.3a)
Ghép kênh theo thời gian đợc thực hiện bằng việc dịch chuyển thời gian bằng 125às khi đọc tín hiệu ra khỏi bộ nhớ. Từng tín hiệu đợc đọc ra khỏi bộ nhớ theo
tín hiệu “đọc” do bộ điều khiển đọc gửi đến (Hình 3.4b)
vẽ hình
Trên luồng có tốc độ cao, trong chu kỳ 125às, các tín hiệu A, B... và N đối
với n kênh đợc sắp xếp một cách tuần tự tại các thời điểm tơng ứng t1, t2... tn. Vì các thời điểm này của các tín hiệu t1,t2, ..., tn đợc xác định bằng các thời điểm mà tại đó các tín hiệu “đọc” đợc gửi đến các bộ nhớ của từng mạch vào, có thể cho rằng các mạch vào độc lập này tơng ứng với các thời điểm trên luồng tốc độ cao. (Hình 4.4)
Khoảng thời gian chiếm kênh trên luồng cao đợc gọi là một khe thời gian. Trong trờng hợp ghép n kênh, một khe thời gian tơng ứng với (125às).
• Trao đổi khe thời gian:
Nhóm tín hiệu ghép thời gian trong chu kỳ 125às đợc gọi là một khung.
Các tín hiệu số đã đợc ghép kênh trên luồng cao đợc đa vào chuyển mạch thời gian (CM - T). Chuyển mạch T gồm các bộ nhớ bán dẫn, nó có 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 đợc 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 đợc gọi là trao đổi khe thời gian. Trao đổi khe thời gian đợc thực hiện bằng việc lu tạm thời các tín hiệu đợc truyền trên luồng cao vào các bộ nhớ của chuyển mạch thời gian (ghi) và sau đó đọc các tín hiệu đã đợc lu này bằng thứ tự khác với khi viết vào.
Chuyển mạch thời gian đợc mô tả ở hình 4.5 bao gồm hệ thống ghép kênh tín hiệu theo thời gian, trao đổi các khe thời gian dới 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 đợc ghép theo thời gian đợc chuyển từ luồng cao phía trái đến chuyển mạch thời gian, sau khi trao đổi khe thời gian chúng đợc gửi đến luồng cao ở phía phải.
vẽ hình 4.5
Để thực hiện đợc chính xác, các bộ nhớ trong chuyển mạch thời gian không cho phép ghi và đọc các tín hiệu tại cùng một thời điểm. Vì vậy, khoảng thời gian tơng ứng với một khe thời gian đợc chia làm hai nửa: một nửa đợc sử dụng cho ghi và nửa còn lại cho đọc.
Một loạt các thao tác ghi tín hiệu vào chuyển mạch thời gian đợc gọi là chu kỳ ghi và thao tác đọc tín hiệu ra khỏi chuyển mạch thời gian đợc gọi là chu kỳ đọc.
• Điều khiển trao đổi khe thời gian:
Để hoàn 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. Có hai kiểu điều khiển đợc sử dụng cho mục đích này đó là điều khiển tuần tự và điều khiển ngẫu nhiên.
Điều khiển tuần tự là kiểu điều khiển trong đó các địa chỉ của bộ nhớ trong chuyển mạch thời gian đợc 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 đợc 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 phơng pháp trong đó các địa chỉ trong chuyển mạch thời gian không tơng ứng với thứ tự của các khe thời gian T1, ..., Tn nhng chúng đợc phân nhiệm từ trớc theo việc ghi vào và đọc ra của chuyển mạch thời gian.
Trong điều khiển ngẫu nhiên một bộ nhớ đợc 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 đợc chọn trớc.
Khi ghi vào chuyển mạch thời gian đợc thực hiện một cách tuần tự cho các địa chỉ từ 1 đến n. Do vậy, đó là kiểu điều khiển tuần tự. Mặt khác, khi đọc tín hiệu ra khỏi chuyển mạch thời gian, các địa chỉ đợc phân nhiệm trớc, đó là điều khiển ngẫu nhiên.
Mặt khác, phơng pháp điều khiển trao đổi khe thời gian trong đó việc ghi vào các bộ nhớ đợc thực hiện bằng điều khiển ngẫu nhiên và việc đọc từ các bộ nhớ đ- ợc thực hiện theo kiểu tuần tự đợc gọi là điều khiển ghi ngẫu nghiên/ đọc tuần tự.
Hoạt động của các phơng pháp này (cụ thể nh ở hình 4.5 là phơng pháp ghi tuần tự/đọc ngẫu nhiên): Bộ đếm khe thời gian đợc phân nhiệm cho luồng cao đầu vào để sử dụng cho việc ghi tín hiệu vào chuyển mạch thời gian và bộ nhớ đợc sử dụng để đọc các tín hiệu từ chuyển mạch thời gian.
Để ghi tín hiệu một cách tuần tự vào chuyển mạch thời gian, các nội dung đ- ợc hiển thị trong bộ đếm khe thời gian đợc sắp xếp giống nh thứ các khe thời gian và các địa chỉ trong bộ nhớ. Có nghĩa là khi nội dung của bộ nhớ thời gian là 1, tín
hiệu A trong khe thời gian T1 đợc ghi vào địa chỉ bộ nhớ # 1. Sau đó nội dung của bộ đếm 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 không gian.
Trong chuyển mạch không gian, bậc ghép của các khe thời gian đợc tăng lên bằng việc mở/đóng các cổng với tín hiệu 8 bit song song nh trong trờng hợp của các chuyển mạch thời gian.
Chuyển mạch giữa các luồng cao đòi hỏi các mạch cổng phải có tốc độ cao. Các công tắc điện cơ không đáp ứng đợc yêu cầu về tốc độ. Do đó, chủ yếu sử dụng các mạch cổng bán dẫn.
Để điều khiển các mạch cổng này, cần có n bộ nhớ điều khiển tơng ứng với các luồng cao đầu ra.
Để chuyển mạch không 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 hoàn toàn đồng nhất với nhau. Ngoài ra các bộ nhớ điều khiển phải hoạt động đồng bộ với các khe thời gian.