Theo tổ chức khung của PCM 30/32 thỡ dữ liệu thoại được ghộp vào cỏc khe TS1 đến khe TS15 và từ khe TS17 đến khe TS31. Để ghộp được thoại và số liệu vào đỳng vị trớ của nú thỡ ta cần:
• Dữ liệu thoại được lấy từ bộ biến đổi A/D.
• Cỏc xung định thời khung F0 đến F15.
• Cỏc xung định thời khe TS1 đến TS15 và TS17 đến TS31 Cú 2 cỏch để ta ghộp dữ liệu thoại lờn luồng 2,048Mbit/s:
Cỏch 1: Ta cho tất cả cỏc xung định thời của cỏc khung F0 đến F15 qua mạch logic. Tương tự ta cũng cho xung định thời của cỏc khe TS1 đến TS15 và TS17 đến TS31 qua mạch logic OR sau đú AND 2 đầu ra với nhau ta thu được vị trớ cho ghộp dữ liệu thoại và số liệu:
Sơ đồ mạch ghộp như sau:
Hỡnh 2-29: Sơ đồ ghộp dữ liệu thoại (1)
Cỏch 2:
Ta cú thể tạo ra mạch ghộp dữ liệu thoại vào tất cả cỏc khe TSi của tất cả cỏc khung trừ TS0 và TS16 bằng cỏch làm như sau:
Hỡnh 2-30: Sơ đũ ghộp dữ liệu thoại (2)
Dũng số liệu cú tốc độ chuẩn là 64Kbit/sec được chuyển đổi sang dũng số liệu cú tốc độ là 2.048Mbit/sec. Số liệu được ghộp với tớn hiệu thoại, đồng bộ, bỏo hiệu để tạo ra dũng số cú tốc độ là 2Mbit/sec.
Để chuyển đổi từ tốc độ 64Kbit/sec sang dũng tốc độ 2Mbit/sec và ghộp vào khe bất kỡ, ta chỉ cần sử dụng một vi mạch 74LS164 cho hai quỏ trỡnh như sau:
- Ghi số liệu vào bộ ghi dịch với tốc độ 64Kbit/sec, thời gian ghi số liệu ngoài khe TS0 và TS16.
- Đọc số liệu từ một đầu ra của bộ ghi dịch với tốc độ 2.048Mbit/sec. Khi đú mạch nhận xung nhịp là 2.048MHz.
Sơ đồ mạch thực hiện ghộp như sau:
2,048 Mbit/sec Data in SRG8 R C1/-> & 1D 1 3 2 4 5 6 10 8 11 12 9 13 74LS164 VCC 2 3 1 74F125 9 10 8 U36:C 74LS08 2,048 MHz 5 6 U32:C 74LS04 Tpx
Hỡnh 2-31: Ghộp tớn hiệu thoại và số liệu.
2.2.5 Bộ đảo bit.
Thụng tin thoại và dữ liệu là một chuỗi bit 0,1 nối tiếp vỡ vậy cú thể sẽ xảy ra những trường hợp cú lớn hơn 4 bit 0 liờn tiếp. Để trỏnh trựng với từ mó đồng bộ và để khụi phục được xung clock ở phớa thu thỡ ta phải thực hiện đảo bit trước khi ghộp lờn luồng PCM.
Bộ đảo 2,048Mbit/s
ec Thụng tin
Hỡnh 2-32: Sơ đồ khối bộ đảo bit.
Với một số kờnh thoại, việc đảo bit được thực hiện như sau: Cỏc bit chẵn được giữ nguyờn, cỏc bit lẻ được đảo. Ta dựng IC 74LS86 để làm việc này.
Sơ đồ chõn và nguyờn tắc hoạt động
của IC: 1 2 3 74LS86 A B Y Hỡnh 2-33: Sơ đồ chõn của IC 74LS86 Hỡnh 2-34: Hoạt động của IC 74LS86 2.3 Trường chuyển mạch T. 2.3.1 Yờu cầu.
Chuyển mạch thời gian thực hiện chức năng trao đổi vị trớ khe thời gian cỏc tớn hiệu ghộp 8 bit trờn luồng cao là khụng thể thiếu được đối với việc xõy dựng mạng chuyển mạch số.
Cỏc tớn hiệu đó được ghộp trờn luồng tốc độ cao được đưa vào chuyển mạch T. Việc ghi số liệu vào và đọc số liệu ra từ chuyển mạch thời gian do bộ đếm khe và bộ điều khiển thực hiện. Trao đổi khe thời gian được thực hiện bằng cỏch lưu tạm cỏc tớn
Input Output A B Y L L L L H H H L H H H L
hiệu õm thanh và cỏc tớn hiệu khỏc đó được mó húa theo kỹ thuật số và truyền trờn luồng cao tốc vào cỏc bộ nhớ của chuyển mạch trời gian và sau đú đọc cỏc tớn hiệu đó được lưu chuyển này theo thứ tự khỏc với khi ghi vào. Dung lượng chuyển mạch tương đương với số lượng khe thời gian được ghộp. Số lượng khe thời gian mà chuyển mạch thời gian cú thể chuyển mạch được cũng chớnh là mức ghps trờn luồng cao được hạn chế. Để thực hiện được điều này được chớnh xỏc, cỏc bộ chớ trong chuyển mạch thời gian khụng cho phộp ghi và đọc cỏc tớn hiệu tại cựng một thời điểm. Vỡ vậy thời gian tương ứng của một khe thời gian được chia làm hai, một nửa dành cho ghi, cũn một nửa dành cho đọc. Cú hai phương phỏp thực hiện trao đổi khe thời gian:
- Phương phỏp 1 : Ghi vào BM tuần tự, đọc ra theo điều khiển CM
- Phương phỏp 2 : Ghi vào BM theo điều khiển của CM, đọc ra theo tuần tự.
Ta thiết kế chuyển mạch T theo phương phỏp 1.
2.3.2 Thiết kế.
16 luồng PCM đưa tới đầu vào của chuyển mạch T, để tận dụng dung lượng lớn của những bộ nhớ cú sẵn trong thực tế, ta thực hiện ghộp 16 luồng PCM 30/32 cú tốc độ 2.048Mbit/sec nối tiếp thành một luồng PCM cú tốc độ 16*2.048Mbit/sec nối tiếp, nhưng vỡ việc ghi thụng tin thoại vào bộ nhớ thoại là ghi song song 8 bit của một khe thời gian nờn ta phải chuyển luồng PCM cú tốc độ 16*2.048Mbit/sec thành luồng PCM cú tốc độ 4.096Mbit/sec*8bit song song, gọi là luồng H. Cụng việc này được thực hiện nhờ vào khối ghộp kờnh MUX. Đầu ra của chuyển mạch T được đưa tới khối phõn kờnh DMUX để đưa ra 16 luồng PCM 30/32 cú tốc độ 2.048Mbit/sec nối tiếp.
Việc điều khiển ghi tuần tự vào bộ nhớ đệm BM (Buffer Memory) do bộ đếm khe thời gian modul 512 điều khiển, việc đọc ra ngẫu nhiờn từ BM được điều khiển bởi bộ nhớ điều khiển CM (Control Memory). Thụng tin trờn cỏc khe thời gian của luồng H được ghi vào bộ nhớ đệm thoại BM gồm 512 byte.
Hỡnh 2-35: Sơ đồ khối chuyển mạch T. Cỏc chức năng của cỏc khối chuyển mạch:
- Khối MUX: Thực hiện ghộp 16 luồng PCM30 tốc độ 2Mbit/sec nối tiếp thành một luồng số cú tốc độ 4.096Mbit/sec*8bit song song để đưa vào chuyển mạch T.
- Khối DMUX: Thực hiện tỏch luồng H cú tốc độ 4.096Mbit/sec*8bit song song thành 16 luồng PCM30 cú tốc độ 2.048Mbit/sec nối tiếp.
- Bộ nhớ BM: Cú nhiệm vụ lưu thụng tin từ đầu vào của trường chuyển mạch lần lượt theo từng khe thời gian và sau đú thụng tin này được đọc ra bộ tỏch kờnh. Dung lượng trường chuyển mạch là 512 số tương ứng với 512 kờnh thụng tin. Do đú dung lượng bộ nhớ cần thết là 512byte.
- Khối điều khiển CM: Cú nhiệm vụ cung cấp địa chỉ cho việc đọc ra từ BM, vỡ dung lượng BM là 512 byte do vậy cần cú 512 ngăn nhớ cho CM, mỗi ngăn nhớ CM phải chứa 9 bit là địa chỉ của cỏc ụ nhớ trong BM.
a. Khối MUX:
16 luồng PCM đưa tới đầu vào của chuyển mạch T, để tận dụng dung lượng lớn của bộ nhớ cú sẵn trong thực tế và vỡ việc ghi thụng tin thoại là ghi song song 8 bit của 1 khe thời gian nờn ta phải thực hiện ghộp 16 luồng PCM 30/32 cú tốc độ 2,048Mbit/s nối tiờp thành luồng PCM cú tốc độ 4,096ì8bit song song. Cụng việc này được thực
hiện nhờ vào khối ghộp kờnh MUX. Đầu ra của chuyển T được đưa tới khối phõn kờnh DMUX để đưa ra 16 luồng PCM 30/32 cú tốc độ 2,048Mbit/s nối tiếp.
Hỡnh 2-36: Sơ đồ ghộp 16 luồng PCM
Ta đưa 16 luồng PCM song song đi qua 16 IC ghi dịch (đầu vào nối tiếp đầu ra song song ) xung điều khiển của 16 IC ghi dịch này nối chung với nhau và được điều khiển xung clock tần số = 2,048 MHz. Khi đú đầu ra của mỗi IC ta sẽ thu được 8 bit đầu ra song song.
Đầu ra của IC ghi dịch biến đổi liờn tục do luồng dữ liệu vào liờn tục. Vỡ vậy để tỏch được 8 bit của cỏc khe khỏc nhau thỡ ta cần cú một tầng IC chốt đệm. Mỗi xung điều khiển của tầng IC chốt đệm sẽ đưa ra được 8 bit song song và giữ nguyờn giỏ trị đầu ra khi chưa cú xung điều khiển chốt tiếp theo.
Tất cả cỏc xung điều khiển IC chốt đệm của 16 luồng PCM này được nối chung với một xung điều khiển xung OE, ta cú thể lấy xung định thời bớt 7 để điều khiển tầng IC chốt này (điều khiển bằng sườn õm hay sườn dương thỡ tựy vào loại IC),giản đồ xung điều khiển như hỡnh vẽ:
Nhỡn vào giản đồ thời gian ta thấy cứ sau khi xung điều khiển chốt cỏc IC tầng 1 thỡ lại cú một khoảng thời gian trống là 3,9μs. Để ghộp cỏc tuyến vào theo đỳng thứ tự và cỏc số liệu lờn BUS khụng bị chồng chộo lờn nhau thỡ ta phải điều khiển chỉ cho phộp bộ chốt làm việc trong một khoảng thời gian nhất định, khoảng thời gian này chớnh là khoảng thời gian tồn tại của một khe thời gian của luồng H. Vỡ vậy ta cần một tầng chốt nữa cỏc IC chốt của tầng này sẽ thực hiện ghộp lần lượt 8bit của 16 luồng PCM 30/32 lờn BUS trong khoảng thời gian là 3,9às.
Thời gian trống 3,9μs chớnh là thời gian để ta ghộp 8 bit của 16 luồng PCM lờn BUS.
+ IC chốt điều khiển ghộp 16 luồng PCM lờn BUS.
Ta biết với luồng bus 8 bit thỡ cựng một thời điểm (một xung điều khiển) chỉ cú thể điều khiển ghộp được 8 bit lờn bus.Vỡ vậy ta phải ghộp lần lượt 8 bit của 16 luồng. Mỗi chõn điều khiển của một chốt được nối với một xung điều khiển.
Giản đồ xung điều khiển của 16 IC chốt:
Hỡnh 2-37: Giản đồ xung của cỏc IC chốt
Từ giản đồ xung ta thấy muốn tạo được xung điều khiển như trờn thỡ cần phải cú
bộ tạo dao động với tần số: 1 4,096 244
f MHz
ns
= = .
Dữ liệu là cỏc luồng tớn hiệu số, sau khi đó được ghộp thành luồng 4.096Mbit/sec*8bit song song sẽ được ghi vào bộ nhớ BM một cỏch lần lượt và sau đú đọc ra theo sự điều khiển của CM.
Sơ đồ của trường chuyển mạch T:
Hỡnh 2-38: Sơ đồ khối trường chuyển mạch T
Tớnh toỏn tần số hoạt động cho bộ nhớ đệm BM và CM:
Luồng đi vào bộ nhớ BM là luồng H khi đú trong 125μs cú 512 khe TS của luồng H ghi vào bộ nhớ đệm BM và xen kẽ với quỏ trỡnh ghi là quỏ trỡnh đọc ra vậy chu kỳ của quỏ trỡnh ghi, đọc là 125 244
512
s
ns
à = . Ta sẽ sử dụng nửa chu kỳ đầu để ghi dữ liệu vào BM và nửa chu kỳ sau để đọc dữ liệu ra khỏi BM. Vậy tần số clock cần thiết để
cấp cho mạch là: 1 4,096 244ns = MHz.
• Bộ nhớ đệm 1 cần lưu được dữ liệu của 512 khe TS vỡ vậy bộ nhớ đệm này cần 512 ụ nhớ. Mỗi ụ nhớ phải chứa được 8 bớt.
⇒ Dung lượng bộ nhớ đệm 1 = 512ì8 = 4096 bit.
• Bộ nhớ đệm 2 cần 512 ụ nhớ để lưu địa chỉ của 512 khe TS mỗi địa chỉ là 9 bớt
⇒Dung lượng của bộ nhớ đệm 2 = 512ì9 = 4608 bit.
Quỏ trỡnh hoạt động:
Ta phõn tớch quỏ trỡnh hoạt động qua giản đồ xung sau:
Cỏc bộ chốt và bộ ghi dữ liệu hoạt động dựa trờn sườn của xung clock. Luồng H tới IC chốt 1 và dữ liệu từ tổng đài tới bộ chốt 5. Nửa chu kỳ đầu thực hiện quỏ trỡnh ghi, khi sườn dương tỏc động thỡ đồng thời bộ nhớ BM ghi dữ liệu từ luồng H đi tới và bộ nhớ CM ghi dữ liệu từ tổng đài đưa tới.
Quỏ trỡnh ghi hoạt động như sau:
Xung CLOCK tới, sườn dương điều khiển “IC chốt 1” chốt 8 bớt dữ liệu và đưa tới “bộ nhớ đệm 1”, đồng thời “bộ chốt 1” đưa 9 bớt địa chỉ từ “bộ tạo địa chỉ” (hay chớnh là bộ đếm) đến bộ ghi dữ liệu, khi đú 8 bit dữ liệu song song (chớnh là 1 khe TS) được ghi vào 1 ụ nhớ trong “bộ nhớ đệm 1” và địa chỉ 9 bớt được gỏn cho ụ nhớ đú. Quỏ trỡnh dữ liệu ghi vào đồng thời bộ tạo địa chỉ sẽ đếm tăng lờn 1.
Sườn dương điều khiển “bộ chốt 5” đưa dữ liệu từ tổng đài và “bộ chốt 6” đưa địa chỉ từ “bộ tạo địa chỉ” tới “bộ nhớ đệm 2”. Bộ tạo địa chỉ ở BM và CM cú thể coi là 1 bộ hoặc ta cú thể coi đú là 2 bộ tạo địa chỉ tuy nhiờn 2 bộ này phải hoạt động đồng thời. Khi đú 9 bớt dữ liệu từ tổng đại (là dữ liệu dưới dạng địa chỉ của bộ nhớ đệm 1) được ghi vào “ bộ nhớ đệm 2” cú cựng địa chỉ với 8 bớt dữ liệu được ghi vào “bộ nhớ đệm 1”. Tuy nhiờn nội dung của chỳng là khỏc nhau ( đó núi rừ ở phần lý thuyết ).
Nửa chu kỳ sau thực hiện quỏ trỡnh đọc, khi xung CLOCK chuyển trạng thỏi nờn cỏc chõn điều khiển ghi của bộ ghi dữ liệu 1 và bộ ghi dữ liệu 2 bị khúa, chõn điều khiển đọc của 2 bộ này được kớch hoạt.
Quỏ trỡnh đọc thực hiện như sau:
Sau khi qua con NOT xung điều khiển được đảo trạng thỏi, chõn điều khiển đọc “bộ nhớ đệm 2” được kớch hoạt, dữ liệu trong ụ nhớ của “bộ nhớ đệm 2” được đọc ra.
Đồng thời với quỏ trỡnh trờn thỡ “bộ chốt 2” đưa dữ liệu đến “bộ nhớ đệm 1” (dữ liệu này chớnh là yờu cầu chuyển mạch từ tổng đài, nú chớnh địa chỉ ụ nhớ cần đọc ra của “bộ nhớ đệm 1”), vỡ chõn điều khiển đọc bộ nhớ đệm 1 được kớch hoạt nờn nú đọc ra dữ liệu trong ụ nhớ ứng với địa chỉ được yờu cầu từ tổng đài.
Đồng thời IC chốt 2 điều khiển chốt đưa dữ liệu ra, luồng ra lỳc này là luồng H. Chỳ ý:
Sau khi dữ liệu đi ra khỏi trường chuyển mạch T thỡ đó cú sự chuyển mạch giữa cỏc luồng PCM khỏc nhau (bao gồm cả chuyển mạch S). Nếu muốn thiết kế trường chuyển mạch T theo đỳng nguyờn lý thỡ ta cần 16 bộ chuyển mạch T như trờn cho 16 luồng khỏc nhau.
Cú những trường hợp dữ liệu của khe TS yờu cầu đọc ra chưa được ghi vào thỡ trường hợp này dữ liệu đọc ra chưa cú nờn dữ liệu đọc ra coi như khụng cú.
Sau quỏ trỡnh thiết lập cuộc gọi thỡ bộ nhớ CM sẽ lưu trạng thỏi nối thụng của thuờ bao đến khi kết thỳc cuộc gọi và cú sự yờu cầu mới từ tổng đài thỡ bộ nhớ CM mới lưu dữ liệu mới.
c. Khối phõn kờnh DMUX:
Luồng dữ liệu sau khi đọc ra từ bộ nhớ CM là luồng H cú tốc độ 4.096Mbit/sec*8bit song song. Tuy nhiờn để đưa đến tầng chuyển mạch S để thực hiện chuyển mạch từ: TSi - PCMn →TSi-PCMm thỡ cỏc luồng PCM đưa đến trường chuyển
mạch S phải là cỏc luồng PCM song song. Nhiệm vụ của khối này là tỏch luồng H cú tốc độ 4.096Mbit/sec*8bit song song thành 16 luồng PCM cú tốc độ 2.048Mbit/sec nối tiếp, khoảng thời gian của mỗi bit là 244ns. Cứ sau 244ns thỡ cú 8 bit được đưa ra từ BM và đưa đến cỏc bộ chốt của khối DMUX. Để thực hiện việc tỏch này thỡ ta cần 1 tầng IC chốt và 1 tầng IC ghi dịch từ song song sang nối tiếp như hỡnh vẽ:
Hỡnh 2-39: Sơ đồ khối phõn kờnh DMUX
Chuyển luồng H tốc độ 4.096Mbit/sec*8bit song song thành 16 luồng PCM cú tốc độ 2.048Mbit/sec nối tiếp được thực hiện như sau:
Tầng 1 là tầng IC chốt cú nhiệm vụ tỏch cỏc khe TSi của 16 luồng PCM khỏc nhau. Ở phần ghộp 16 luồng PCM 2,048 Mbit thành luồng H thỡ thời gian để ghộp 8 bit song song lờn luồng H là 244ns nờn ở khi tỏch thớ sau 244ns ta cũng phải tỏch ra được 8 bit song song. Mỗi xung điều khiển IC chốt sẽ điều khiển tỏch 8 bit và giữ nguyờn giỏ trị của 8 bit này ở đầu ra. Xung điều khiển tỏch dữ liệu của tầng IC chốt đệm như hỡnh vẽ:
Sau khi IC chốt tỏch được 8 bit song song từ luồng H thỡ cỏc bit này sẽ được