luận văn tốt nghiệp - tự động trả lời điện thoại

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ
KHOA ĐIỆN_ĐIỆN TỬ

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP
ĐỀ TÀI

: TỰ ĐỘNG TRẢ LỜI ĐIỆN THOẠI

Sinh viên thực hiện : PHẠM KHẮC THUẦN
Lớp
: 98ĐT01
Giáo viên hướng dẫn : PHẠM HÙNG KIM KHÁNH

TP. HỒ CHÍ MINH 2 - 2003


Ä ĐẠI HỌC KỸ THẬT CÔNG NGHỆ
KHOA ĐIỆN _ĐIỆN TỬ
---o0o---

Cộng Hòa Xã Hội Chủ Nghóa Việt Nam
Độc Lập – Tự Do – Hạnh Phúc
---o0o---

KHOA ĐIỆN
BỘ MÔN ĐIỆN – ĐIỆN TỬ

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP
Họ và tên: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Lớp: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Nghaønh: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Khoùa: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1- Đầu đề luận văn:
..........................................................
..........................................................
2- Cơ sở ban đầu:
..........................................................
..........................................................
3- Nội dung các phần thuyết minh:
..........................................................
..........................................................
..........................................................
4- Các bản vẽ đồ thị:
..........................................................
..........................................................
5- Cán bộ hướng dẫn:
..........................................................
..........................................................
6- Ngày giao nhiệm vụ: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
7- Ngày hoàn thành nhiệm vụ: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
.
Thoâng qua bộ môn
Ngày . . . . tháng . . . . năm 2002
Cán bộ hướng dẫn
Chủ nhiệm bộ môn
(Ký tên và ghi rõ họ tên )

( Ký tên và ghi rõ họ tên )

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN
.......................................................................................................
.......................................................................................................
.......................................................................................................
.......................................................................................................
.......................................................................................................
.......................................................................................................
.......................................................................................................
.......................................................................................................
.......................................................................................................
.......................................................................................................
.......................................................................................................
.......................................................................................................
.......................................................................................................
.......................................................................................................
.......................................................................................................
.......................................................................................................
.......................................................................................................
.......................................................................................................
.......................................................................................................
.......................................................................................................
.......................................................................................................
.......................................................................................................
.......................................................................................................
.......................................................................................................
.......................................................................................................
.......................................................................................................
.......................................................................................................
.......................................................................................................
.......................................................................................................

.......................................................................................................
.......................................................................................................
.......................................................................................................
.......................................................................................................
.......................................................................................................
.......................................................................................................


NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN
.......................................................................................................
.......................................................................................................
.......................................................................................................
.......................................................................................................
.......................................................................................................
.......................................................................................................
.......................................................................................................
.......................................................................................................
.......................................................................................................
.......................................................................................................
.......................................................................................................
.......................................................................................................
.......................................................................................................
.......................................................................................................
.......................................................................................................
.......................................................................................................
.......................................................................................................
.......................................................................................................
.......................................................................................................
.......................................................................................................
.......................................................................................................

.......................................................................................................
.......................................................................................................
.......................................................................................................
.......................................................................................................
.......................................................................................................
.......................................................................................................
.......................................................................................................
.......................................................................................................
.......................................................................................................
.......................................................................................................
.......................................................................................................
.......................................................................................................
.......................................................................................................
.......................................................................................................


Lời mở đầu
Từ giữa những năm 80 đến nay công nghệ chế tạo linh kiện bán
dẫn có những phát triễn đậm nét để hỗ trợ cho sự phát triễn của công
nghệ thông tin, và sự tự động hóa trong công nghiệp, … Với độ tích
hợp ngày càng cao, công suất tiêu tán bé hơn, thông minh hơn nó đã
làm thay đổi hẵn cấu trúc của nền công nghiệp hiện tại. Bước vào đầu
thế kỷ 21 kỹ thuật điện tử_vi điện tử sẽ là “Chiếc chìa khóa kỹ thuật“
cho các nước trên thế giới bước vào kỷ nguyên mới_ kỷ nguyên của
công nghệ thông tin.

Tuy chỉ mới thâm nhập vào nước ta nhưng công nghệ thông
tin đã phát triễn rất nhanh và ngày càng giữ vai trò quan trọng
trong nền công nghiệp nước nhà. Hệ thống viễn thông, dịch vụ
khách hàng, thông tin di động, nhắn tin càng phát triễn với tính

hiện đại và tự động hóa ngày càng cao.
Trong quyển luận văn này em muốn trình bày loại “Mạch
Tự Động Trả Lời Điện Thoại“, đây là loại mạch có rất nhiều
ứng dụng trong thực tế và đã được các hãng điện tử lớn sản xuất
và tung ra thị trường.
Do kiến thức còn non kém, kinh nghiệm ít ỏi và thời gian có
hạn, chắc chắn rằng tập luận văn này ít nhiều không thể tránh
khỏi thiếu sót, kính mong q thầy cô và bạn bè vui lòng bỏ qua
và đóng góp ý kiến để tập luận văn ngày càng hoàn thiện hơn.
Cuối cùng em xin chân thành cám ơn khoa Điện – Điện Tử
và quý thầy cô đã dày công dạy dỗ hướng dẫn em suốt khoá học
và đặc biệt cám ơn thầy PHẠM HÙNG KIM KHÁNH ,
người đã nhiệt tình hướng dẫn và giúp đỡ em trong suốt thời gian
làm đề tài để luận văn của em được hoàn thành với thời gian sớm
nhất và hoàn chỉnh nhất.
Xin cám ơn tất cả các bạn cùng lớp đã đóng góp ý kiến và
tài liệu để cho tập luận văn được hoàn tất.

Tp Hồ Chí Minh

Ngày 22 tháng 01 năm 2003
Sinh viên thực hiện: PhạmKhắc Thuần


MỤC LỤC
CHƯƠNG I : TỔNG ĐÀI ĐIỆN TỬ
I.

SƠ LƯC LỊCH SỬ PHÁT TRIỄN TỔNG ĐÀI

II.

GIỚI THIỆU
1. Định Nghóa
2. Phân Loại

III. SƠ ĐỒ KHỐI TỔNG ĐÀI ĐIỆN THOẠI
1. Khối Chuyển Mạch
2. Khối Báo Hiệu
3. Khối Điều Khiển
4. Ngoại Vi Thuê Bao Và Trung Kế
CÁC KỸ THUÂT CHUYỂN MẠCH ĐIỆN TỬ
BÁO HIỆU TRONG TỔNG ĐÀI

1.

Giới Thiệu Chung

2.

Các Hệ Thống Báo Hiệu

3.

Vai Trò Của Hệ Thống Báo Hiệu Kênh Chung Số 7
NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA TỔNG ĐÀI

CHƯƠNG II : KHÁI QUÁT CHUNG VỀ MÁY
ĐIỆN THOẠI
I.

NGUYÊN TẮC CẤU TẠO MÁY ĐIỆN THOẠI

II.

CHỨC NĂNG TỔNG QUÁT CỦA MÁY ĐIỆN THOẠI

III. PHÂN LOẠI CÁC KIỂU ĐIỆN THOẠI
1. Phân Loại Theo Phương Thức Tiếp Dây


2. Phân Loại Theo Tính Năng Sử Dụng
IV. YÊU CẦU VỀ MẠCH ĐIỆN MÁY ĐIỆN THOẠI

CHƯƠNG III : MẠNG ĐIỆN THOẠI
I.

MẠNG PHÂN CẤP VÀ MẠNG CHUYỂN MẠCH

II.

CÁC ĐẶC TÍNH TRUYỀN CỦA MẠNG ĐIỆN THOẠI
1. Tiếng Dội.
2. Dãi Thông.
3. Các Cuộn Phụ Tải
4. Suy Hao Tín Hiệu, Các Mức Công Suất Và Nhiễu.

III. VÒNG NỘI BỘ VÀ TÍN HIỆU BÁO

CHƯƠNG IV : GIỚI THIỆU LINH KIỆN

I.

OPTO 4N35

II.

VI MẠCH THUẬT TOÁN TL082

CHƯƠNG V : THIẾT KẾ CHI TIẾT
I.

SƠ ĐỒ KHỐI TỔNG QUÁT

II.

MẠCH GIAO TIẾP ĐƯỜNG DÂY

III. MẠCH ĐẾM HỒI CHUÔNG
IV. MẠCH CONTROL RELAY
V.

MẠCH HYBRID VÀ MẠCH LỌC

VI. MẠCH BUSY TONE
VII. MẠCH TẠO TẢI GIẢ

KẾT LUẬN


CHƯƠNG I: TỔNG ĐÀI ĐIỆN TỬ

I. SƠ LƯC LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN TỔNG ĐÀI:
Năm 1876 việc truyền tiếng nói qua khoảng cách xa bằng sợi cáp
đồng trở thành hiện thực khi Alexander Graham Bell phát minh ra
máy điện thọai. Hệ thống tổng đài nhân công được gọi là tổng đài cơ
điện được xây dựng ở New Haven của Mỹ năm 1878 là tổng đài
thương mại đầu tiên trên thế giới. Để đáp ứng nhu cầu ngày càng
tăng về các dịch vụ điện thoại một cách thỏa đáng, hệ thống tổng đài
tự động được A.B Strowger của Mỹ phát minh năm 1889. Phiên bản
cải tiến mô hình này gọi là hệ thống tổng đài kiểu Strowger trở
thành phổ biến vào các năm 20, trong hệ thống Strowger, các cuộc
gọi được kết nối liên tiếp tùy theo các số điện thoại trong hệ thập
phân và do đó được gọi là hệ thống từng nấc.
Sau chiến tranh thế giới lần thứ II, nhu cầu về các tổng đài có
khả năng xử lí các cuộc gọi tự động nhanh chóng tăng lên. Để phát
triễn loại hệ thống tổng đài này yêu cầu phải có sự tiếp cận mới
hoàn toàn, do cần phải giải quyết các vấn đề phức tạp về tính cước
và đối vơi việc xuất hiện một cuộc gọi mới đòi hỏi phải xử lý nhiều
tiến trình. Hệ tổng đài với các thanh ngang dọc được ra đời.
Hệ tổng đài với các thanh ngang dọc được đặc trưng bởi việc tách
biệt hoàn toàn chuyển mạch cuộc gọi và các mạch điều khiển. Đối
với chuyển mạch ngang dọc, loại thanh ngang dọc kiểu mở đóng
được sử dụng, bằng cách sử dụng loại chuyển mạch này có một bộ
phận mở đóng có sử dụng rờ-le điện từ. Chất lïng của cuộc gọi
được cải thiện rất nhiều. Ngoài ra người ta còn sử dụng một hệ diều
khiển chung để điều khiển đồng thời một số trường chuyển mạch.
khi đó là các xung quay số được lưu trữ vào các mạch nhớ và sau đó
bằng một thuật toán được xác định trước, các thông tin địa chỉ thuê
bao bị gọi sẽ được phân tích để lựa chọn, thiết lập tuyến nối tới thuê
bao bị gọi.
Năm 1965 tổng đài điện tử có dung lïng lớn được gọi là ESS

No.1 được lắp đặt và đưa vào khai thác thành công ở Mỹ. Từ đó mở
ra một kỉ nguyên mới cho hệ thống tổng đài điện tử. Hệ thống ESS
No.1 là một hệ tổng đài sử dụng các mạch điện tử, bao gồm các vi
mạch xử lí và các bộ nhớ để lưu trữ chương trình cho quá trình xử lí
cuộc gọi và khai thác bảo dưỡng. Nhờ đó đã tăng được tốc độ xử lí


cuộc gọi, dung lượng tổng đài được tăng lên đáng kể. Ngoài ra hệ
tởng đài điện tử còn tạo được nhiều dịch vụ mới cung cấp cho người
sử dụng, đồng thời để vận hành và bảo dưỡng tốt hơn, tổng đài này
được trang bị chức năng tự chẩn đoán. Tầm quan trọng của việc trao
đổi thông tin và số liệu một cách kịp thời có hiệu quả đang trở nên
quan trọng hơn khi xã hội tiến đến thế kỉ thứ 21. Để đáp ứng một
phạm vi rộng các nhu cầu của con người sống trong giai đoạn đầu
của kỉ nguyên thông tin, các dịch vụ mới như dịch vụ truyền số liệu,
dịch vụ truyền hình bao gồm cả dịch vụ điện thoại truyền hình, các
dịch vụ thông tin di động đang được phát triển và thực hiện. Nhằm
thực hiện có kết quả các dịch vụ này, IDN (mạng số tích hợp) có
khả năng kết hợp công nghệ chuyển mạch và truyền dẫn thông tin
qua quá trình xử lí số là một điều kiện tiên quyết. Ngoài ra việc
điều chế xung mã PCM được dùng trong các hệ thống truyền dẫn đã
được áp dụng cho các hệ thống chuyển mạch để thực hiện việc
chuyển mạch số. Dựa vào công nghệ PCM, một mạng đa dịch vụ số
(ISDN) có thể xử lí nhiều luồng với các dịch vụ khác nhau đang
được phát triển hiện nay.
II. GIỚI THIỆU:
1 Định nghóa:
Tổng đài là một hệ thống chuyển mạch, nó có nhiệm vụ kết
nối các cuộc liên lạc từ thiết bị đầu cuối chủ gọi (calling side) đến
thiết bị đầu cuối bị gọi (called side).

2 Phân loại :
2.1 Tổng đài nhân công:
Tổng đài nhân công ra đời từ khi mới bắt đầu hình thành hệ
thống thông tin điện thoại. Trong tổng đài này, việc định hướng
thông tin được thực hiện bởi sức người. Nói cách khác việc kết nối
thông thoại cho các thuê bao được thực hiện bởi các thao tác trực
tiếp của con người. Người thực hiện các thao tác này được gọi là
điện thoại viên. Nhiệm vụ của điện thoại viên trong tổng đài này
bao gồm:
- Nhận biết nhu cầu của thuê bao gọi bằng các tín hiệu đèn báo
hoặc chuông kêu, đồng thời định vị được thuê bao gọi.


- Trực tiếp hỏi thuê bao gọi xem có nhu cầu thông thoại với
thuê bao bị gọi nào.
- Trực tiếp cấp chuông cho thuê bao bị gọi bằng cách đóng bộ
chuyển mạch cung cấp dòng điện AC đến thuê bao bị gọi nếu
thuê bao này không bận.
- Trong trường hợp thuê bao bị gọi bận, điện thoại viên sẽ trả
lời cho thuê bao gọi biết.
- Khi thuê bao bị gọi nghe được âm hiệu chuông và nhấc máy,
điện thoại viên nhận biết điều này và ngắt dòng chuông, kết
nối hai thuê bao cho phép đàm thoại.
- Nếu một trong hai thuê bao gác máy (thể hiện qua đèn hoặc
chuông), điện thoại viên nhận biết điều này và tiến hành giải
tỏa cuộc gọi, báo cho thuê bao còn lại biết cuộc đàm thoại đã
chấm dứt.
Như vậy những tổng đài nhân công đầu tiên, các cuộc đàm thoại
đều được thiết lập bởi điện thoại viên nối dây bằng phích cắm hay
khóa di chuyển. Tại tổng đài phải có một máy điện thoại và các

nguồn điện DC, AC để cung cấp cho cuộc đàm thoại, đổ chuông.
Nhược điểm của tổng đài nhân công:
- Thời gian kết nối lâu.
- Dễ bị nhầm lẫn do thao tác bằng tay.
- Với dung lượng lớn, kết cấu thiết bị tổng đài phức tạp nên cần
có nhiều điện thoại viên làm việc cùng một lúc mới đảm bảo
thông thoại cho các thuê bao một cách liên tục.
2.2/ Tổng đài tự động:
Cùng với sự tiến bộ của khoa học kỹ thuật, nhất là kỹ thuật điện
tử, tổng đài điện thoại đã chuyển sang một phương thức hoạt động
hoàn toàn mới, phương thức kết nối thông thoại tự động.
2.3/ Tổng đài cơ điện:
Kỹ thuật chuyển mạch chủ yếu nhờ vào các chuyển mạch
bằng cơ khí được điều khiển bằng các mạch điện tử.


Trong tổng đài cơ điện việc nhận dạng thuê bao gọi, xác
định thuê bao bị gọi, cấp các âm hiệu, kết nối thông thoại… đều được
thực hiện một cách tự động nhờ vào các mạch điều khiển bằng điện
tử cùng với các bộ thao tác chuyển mạch bằng cơ khí. So với tổng
đài nhân công, tổng đài cơ điện có các ưu điểm lớn sau:
- Thời gian kết nối thông thoại nhanh hơn.
- Dung lượng tổng đài có thể tăng lên nhiều.
- Giảm nhẹ công việc của điện thoại viên.
Tuy nhiên buổi đầu ra đời nó vẫn còn tồn tại một số nhược điểm:
- Thiết bị khá cồng kềnh.
- Tiêu tốn nhiều năng lượng.
- Giá thành các bộ chuyển đổi bằng cơ khí khá cao, tuổi thọ
kém.
- Điều khiển kết nối phức tạp.

Các nhược điểm càng thể hiện rõ khi dung lượng tổng đài càng lớn.
2.4/ Tổng đài điện tử:
Cùng với sự phát triễn của linh kiện bán dẫn, các thiết bị
ngày càng trở nên thông minh hơn, giá thành ngày càng giảm. Nó
lần lượt thay thế phần cơ khí còn lại của tổng đài cơ điện. Việc
thay thế này làm cho tổng đài gọn nhẹ rất nhiều, thời gian kết nối
thông thoại nhanh hơn, năng lượng tiêu tán ít hơn. Dung lượng
tổng đài tăng lên đáng kể. Công tác sửa chữa bảo trì, phát hiện hư
hỏng cũng dễ dàng hơn. Chính vì vậy tổng đài điện tử hiện nay đã
hầu như thay thế hoàn toàn tổng đài nhân công và tổng đài cơ
điện trên thế giới.
Hiện nay trên mạng viễn thông Việt Nam có 5 loại tổng đài
sau :
- Tổng đài cơ quan PABX: được sử dụng trong các cơ quan,
khách sạn và thường sử dụng trung kế CO-Line(central office).
- Tổng đài nông thôn (Rural Exchange): được sử dụng ở các xã,
khu dân cư đông, chợ và có thể sử dụng tất cả các loại trung
kế.


- Tổng đài nội hạt LE (Local Exchange): được đặt ở trung tâm
huyện tỉnh và sử dụng tất cả các loại trung kế.
- Tổng đài đường dài TE (Toll Exchange): dùng để kết nối các
tỗng đài nội hạt ở các tỉnh với nhau, chuyển mạch các cuộc gọi
đường dài trong nước.
- Tổng đài cửa ngõ quốc tế (Gateway Exchange): tổng đài này
dùng để chọn hướng và chuyển mạch các cuộc gọi vào mạng
quốc tế để nối các quốc gia với nhau, có thể chuyển tải cuộc
gọi quá giang.

III SƠ ĐỒ KHỐI TỔNG ĐÀI ĐIỆN THOẠI:
Giao tiếp thuê bao

Giao tiếp trung kế

Các đường
thuê bao
Chuyển mạch

Báo hiệu
thuê bao

Các đường
trung
kế

Báo hiệu
trung kế

Điều khiển

1 Khối chuyển mạch:
1.1/ Chức năng:
Chức năng chủ yếu của khối này là thực hiện thiết lập
tuyến nối giữa một đầu vào bất kì với một đầu ra bất kì. Đối với hệ
thống chuyển mạch số, để thiết lập tuyến đàm thoại giữa hai thuê
bao cần phải thiết lập tuyến nối cho cả 2 hướng: đi và về.


1.2/ Yêu cầu:

Khối chuyển mạch phải đảm bảo được khả năng đấu nối
giữa một đầu vào bất kì với một đầu ra bất kì, nói cách khác khối
chuyển mạch phải có độ tiếp thông hoàn toàn (chuyển mạch không
vướng – non blocking).
1.3/ Cấu tạo:
Bao gồm chuyển mạch điện cơ (chuyển mạch từng nấc,
chuyển mạch ngang dọc), chuyển mạch điện tử analog, digital….
Trong tổng đài số trường chuyển mạch số là trường chuyển mạch mà
tín hiệu chuyển mạch qua đó dạng số (digital). Trường chuyển mạch
số có các cấu trúc khác nhau tùy theo dung lượng tổng đài và các nhà
sản xuất tổng đài mà các trường chuyển mạch có các loại cấu trúc
khác nhau.
2 Khối báo hiệu:
2.1/ Chức năng:
Thực hiện việc trao đổi thông tin báo hiệu thuê bao, thông
tin báo hiệu đường trung kế liên đài đề phục vụ cho quá trình thiết
lập, giải phóng các cuộc gọi. Các thông tin này được trao đổi với các
hệ thống điều khiển để thực hiện quá trình xử lý cuộc gọi (quá trình
tìm chọn và thiết lập, giải phóng tuyến nối cho cuộc gọi).
+ Báo hiệu thuê bao
tổng đài
Bao gồm những thông tin đặc trưng báo hiệu cho các trạng thái:
nhấc tổ hợp – hook off
đặt tổ hợp – hook on
thuê bao phát xung thập phân
thuê bao phát xung đa tần DTMF
thuê bao ấn phím Flash (chập nhả nhanh phím
tổ hợp) …
+ Báo hiệu tổng đài
thuê bao

Đó là các thông tin báo hiệu về các âm báo như sau:
âm mời quay số
âm báo bận
âm báo tắc nghẽn


hồi âm chuông
xung tính cước 12 Khz, 16 Khz từ tổng đài đưa
tới
ngoài ra còn có các bảng tin thông báo khác và
dòng điện chuông 25Hz, 75V-90V từ tổng đài
đưa tới thuê bao khi thuê bao bị gọi.
Báo hiệu trung kế: là quá trình trao đổi thông tin về các đường
trung kế (rỗi, bận, thông tin địa chỉ, thông tin cước, …) giữa hai hoặc
nhiều tổng đài với nhau. Trong mạng hợp nhất IDN có 2 phương
pháp báo hiệu trung kế được sử dụng:
Báo hiệu kênh riêng CAS
Báo hiệu kênh chung CCS
2.2/ Yêu cầu:
Hệ thống báo hiệu của tổng đài phải có khả năng tương
thích với các hệ thống báo hiệu của các tổng đài khác nhau trong
mạng viễn thông thống nhất, thuận tiện cho sử dụng, dễ dàng thay
đổi theo yêu cầu của mạng lưới.
3 Khối Điều Khiển:
3.1/ Chức năng:
Phân tích xử lí các thông tin từ khối báo hiệu đưa tới để thiết
lập hoặc giải phóng cuộc gọi. Các cuộc gọi có thể là cuộc gọi nội
hạt, cuộc gọi ra, cuộc gọi vaò, cuộc gọi chuyển tiếp… Thực hiện
tính cước cho các cuộc gọi, thực hiện chức năng giao tiếp ngườimáy, cập nhật dữ liệu.
Ngoài ra khối điều khiển còn có chức năng thuộc về khai

thác bảo dưỡng hệ thống để đảm bảo cho hệ thống hoạt động tin cậy.
3.2/ Yêu cầu:
Có độ tin cậy cao, có khả năng phát hiện và định vị hư
hỏng nhanh chóng, chính xác, thủ tục khai thác bảo dưỡng linh hoạt,
thuận tiện cho người sử dụng, khả năng phát triễn dung lượng thuận
tiện…


3.3/ Cấu trúc:
Bao gồm tập hợp các bộ xử lý, bộ nhớ (cơ sở dữ liệu), các
thiết bị ngoại vi: băng từ, đóa cứng, màn hình, máy in… hệ thống điều
khiển có cấu trúc tập trung, phân tán và cấu trúc điều khiển giữa cấu
trúc tập trung và phân tán. Các thiết bị điều khiển phải được trang bị
dự phòng để đảm bảo độ tin cậy hệ thống.
4 Ngoại Vi Thuê Bao, Trung Kế:
4.1/ Chức năng:
Thực hiện chức năng giao tiếp giữa các đường dây thuê
bao, các đường trung kế với khối chuyển mạch. Thuê bao được trang
bị có thể là thuê bao Analog, Digital tùy theo cấu trúc mạng tổng
đài. Trung kế được trang bị có thể là trung kế Analog, Digital.
4.2/ Yêu cầu :
Có khả năng đấu nối các loại thuê bao, trung kế khác nhau:
như thuê bao analog thông thường, thuê bao số… đường trung kế
analog, đường trung kế digital… có trang bị các thiết bị phụ trợ để
phục vụ cho quá trìng xử lý cuộc gọi (tạo các loại âm báo, thu phát
xung, bản tin thông báo, đo thử…)
4.3/ Cấu trúc:
Ngoại vi thuê bao thường có cấu trúc là bộ tập trung thuê
bao để thực hiệm tập trung lưu lượng trên các đường dây thuê bao
thành một số ít đường PCM nội bộ có mật độ lưu thoại rất nhiều để

đưa tới trường chuyển mạch thực hiện điều khiển đổi nối thiết lập
tuyến đàm thoại (đối với cuộc gọi ra).
Ngoại vi trung kế thực hiện sự phối hợp về tốc độ, pha, tổ
chức các kênh thoại trên tuyến PCM giữa đường PCM đấu nối liên
đài và đường PCM đấu nối nội bộ trong tổng đài.

IV CÁC KỸ THUẬT CHUYỂN MẠCH ĐIỆN TỬ:

1 Các Kỹ Thuật Chuyển Mạch:
1.1 Chuyển mạch theo phương pháp kết nối không gian (space
switch): Chuyển mạch không gian thường được sử dụng cho chuyển
mạch tương tự. Ngoài ra còn được sử dụng kết hợp với chuyển mạch
thới gian trong các hệ chuyển mạch TST, STS, TSTS…


Cấu tạo chung của chuyển mạch không gian là các ma trận
tiếp điểm N đầu vào và M đầu ra. Mỗi đầu vào bầt kì trong các đầu
vào có thể được nối với bất kì đầu ra nào trong M đầu ra. Có 2 loại
chuyển mạch không gian là: chuyển mạch không gian tiếp thông
hoàn toàn (non-blocking) và chuyển mạch không gian tiếp thông
không hoàn toàn (blocking).
• Chuyển mạch tiếp thông hoàn toàn:

1

2

3 …..

M

1
2
3
.
.
.
N
M=N
Số đầu vào N và số đầu ra M bằng nhau. Như vậy tại một thời
điểm đầu vào bất kì sẽ có ít nhất một tiếp điểm nối với đầu ra bất kì.
Khả năng thông thoại là 100%.
• Chuyển mạch tiếp thông không hoàn toàn:
Số đầu vào N lớn hơn số đầu ra M. khả năng kết nối đầu vào với
đầu ra là:
1 2 3 . . . M
1
2
3
.
.
N

N>M


• Chuyển mạch nhiều tầng :
Hệ thống chuyển mạch một tầng dùng ma trận tiếp điểm vuông
hay chữ nhật có nhược điểm là: khi muốn kết nối một thuê bao với
một âm hiệu hay một thuê bao khác thì phải đóng một tiếp duy nhất

tương ứng. Do đó nếu tiếp điểm này hỏng thì thuê bao đó sẽ bị cô
lập. Hơn nữa số tiếp điểm tăng theo lũy thừa bậc 2 với số thuê bao
nên phần cứng của tổng đài sẽ phức tạp và không có tính kinh tế khi
tổng đài có dung lượng lớn. Để giảm số tiếp điểm trong khi vẫn cần
phải tăng dung lượng thuê bao, người ta dùng phương pháp chuyển
mạch nhiều tầng. N đầu vào được chia thành N/n nhóm, mỗi nhóm
gồm n kênh. Các nhóm này là ma trận cấp thứ nhất. Các đầu ra của
nó thành đầu vào các ma trận cấp thứ hai và cứ như vậy cuối cùng có
N lớn đầu ra. Các thiết bị nối đầu vào của nó với cấp 1, đầu ra với
cấp cuối cùng.
Hình sau đây minh họa chuyển mạch 3 tầng.
1

α α

k n

n k

N
nj
đầu
vào

n k

α α

1

k n

1

nj
N
đầu
1 ra

nj

nj

1

1

nj

n k

α α

k n

nj

Có k ma trận cấp 2. Mỗi ma trận cấp 1có N đầu vào và k đầu ra
nối vào ma trận cấp 2. Mỗi ma trận cấp 2 có α = N/ n đầu vào và α
đầu ra nối với tất cả các ma trận cấp 1 và 3.

Tổng số tiếp điểm của hệ thống chuyển maïch:
NX = 2Nk + k(N / n )2


Giả sử muốn thiết lập đường nối từ a đến b, trường hợp xấu nhất
là (n-1) đầu vào và(n-1) đầu ra của cấp giữa đang dùng. Như vậy có
(2n-2) bộ chuyển mạch của tầng trung tâm không cho phép đi từ a
đến b. nếu có thêm một bôï chuyển mạch ở tầng trung tâm thì việc
ngẽn sẽ không xảy ra. Nghóa là tổng số ma trận ở tầng giữa để tắc
ngẽn không xảy ra là:
k=(2n-2) + 1 =2n-1
với k tối thiểu để không tắc nghẽn ở trên ta có:
NX = 2N(2n-1) + (2n-1)(N/ n)2
Xác định n để NX đạt giá trị cực tiểu. Lấy đạo hàm bậc nhất của
NX theo n rồi cho bằng 0 ta tìm được giá trị n:
n = (N/ n)1/2
Vậy giá trị cực tiểu của NX là:
NXMIN = 4n[(2N)1/2 – 1]
Là các giá trị tối ưu khi phân chia số đường thuê bao trong mỗi
nhóm và số tiếp điểm tối thiểu đễ thõa mãn non-blocking.
Ta nhận thấy số tiếp điểm tăng theo tỉ lệ số mũ 3/2 so với mức
tăng dung lượng của tổng đài, điều này làm giảm số tiếp điểm đáng
kể trong quá trình thiết kế các tổng đài có dung lượng lớn và cực lớn,
được minh họa trong bảng sau :
Số đường nối

Số tiếp điểm CM 3 tầng

Số tiếp điểm CM đơn tầng

128

7680

16384

512

63488

622144

3048

516096

4.2*106

8912

4.2*106

6.7*107


• Ưu và khuyết điểm của chuyển mạch không gian:
Mạng chuyển mạch không gian là 1 loại chuyển mạch đầu tiên
trong kỹ thuật chuyển mạch. Thế hệ thứ 1 là việc điều khiển kết nối
các ma trận chuyển mạch thực hiện bởi con người. Với sự phát triển
của kỹ thuật điện tử các tổng đài này dần dần được điện tử hóa.

Ưu điểm của phươbg thức kết nối này là kết cấu đơn giản, chất
lượng thông thoại cao vì tín hiệu được truyền trực tiếp mà không đi
qua một phương thức điều chế nào cả.
Tuy nhiên chuyển mạch không gian ngày nay ít được sử dụng do
các nguyên nhân sau: nếu dung lượng tổng đài lớn thì kết cấu rất
phức tạp, không thể phát triển theo đà số hóa của tín hiệu, việc giảm
giá thành liên tục các linh kiện số so với linh kiện analog làm cho
tổng đài dùng chuyển mạch số ngày một phát triển.
1.2/ Chuyển mạch theo phương pháp phân chia thời gian:
• Phương thức ghép kênh PAM (Pulse Amplitude
Modulation):
Để giảm bớt ảnh hưởng của nhiễu trên đường truyền người ta tiến
hành rời rạc hóa tín hiệu liên tục theo thời gian thành các xung rời
rạc. Quá trình đó được gọi là quá trình lấy mẫu tín hiệu analog. Theo
dịnh lý Shannon thì tần số lấy mẫu phải lớn hơn tối thiểu 2fmax (với f
là tần số tín hiệu lấy mẫu) thì mới có khả năng phục hồi lại dạng tín
hiệu analog ban đầu. Điều này cho phép khi truyền tín hiệu, không
nhất thiết phải truyền toàn bộ tín hiệu đó, chỉ cần truyền những giá
trị đã lấy mẫu từ tín hiệu. Ở đầu thu có thể phục hồi lại nguyên dạng
tín hiệu ban đầu.
Khảo sát tín hiệu thoại, người ta nhận thấy phổ tín hiệu thoại
phần lớn nằm trong dãi tần từ 300 đến 3400 Hz. Như vậy chỉ cần tần
số lấy mẫu tín hiệu thoại f = 2*3.4 = 6.8 KHz là đủ phục hồi lại
dạng tín hiệu ban đầu ờ đầu thu. Trong thực tế do đáp ứng của bộ lọc
trong quá trình khôi phục lại dạng tín hiệu không được lý tưởng, nên
người ta dùng tần số lấy mẫu là 8KHz cao hơn tần số lấy mẫu tính
toán một ít. Quá trình lấy mẫu chính là quá trình điều biên xung
PAM. Các xung được tạo ra trong quá trình lấy mẫu được truyền đi
trên kênh truyền.

Nhược điểm của tổng đài PAM là tín hiệu sau khi phục hồi sẽ bị
méo dạng so với tín hiệu ban đầu. Mặt khác nếu các khe thời gian
không được định thời chính xác sẽ dễ trùng lắp nhau gây nên hiện
tượng nhiễu xuyên kênh. Để tránh hiện tượng này thì giữa 2 kênh
cần có khoảng bảo vệ. Khi dung lượng tăng lên thì khoảng bảo vệ
hẹp lại và hiện tượng nhiễu này càng dễ xảy ra. Do đó ghép kênh
PAM không thích hợp với tổng đài có dung lượng lớn.

Ts

T

Ts : chu kì lấy mẫu
T1 : thời gian giữa 2 mẫu liên tiếp của cùng một tín hiệu

Kênh1 Kênh 2

Kênh N

T2

Ts

Kênh truyền tín hiệu PAM
T2 : khoảng bảo vệ chống xuyên kênh


1
2

1
2
kênh PAM

N

N
Nguồn phát

Nguồn thu

Sơ đồ kết nối thuê bao chuyển mạch PAM

Thuê bao 1
Thuê bao 2

Thêu bao N

Điều khiển

• Phương pháp ghép kênh PCM (Pulse Code Modulation):
PCM là hệ thống số có thể mô tả như một phương pháp chuyển
đổi thông tin tương tự thành số. Hệ thống xử lý và biến đổi tín hiệu
tương tự thành PCM dựa trên 2 nguyên tắc lý thuyết sau:
- Lý thuyết về rời rạc hóa của Shannon
- Lý thuyết về tín hiệu số nhị phân
Từ chuỗi xung PAM người ta nhận thấy khi truyền các xung này
biên độ các xung sẽ suy giảm không đều nhau do tác động của nhiễu
ngẫu nhiên trên kênh truyền. Do vậy để tránh tình trạng này người ta

thực hiện việc mã hóa biên độ các xung sau khi lấy mẫu bằng một
chuỗi nhị phân rồi mới đưa lên kênh truyền. Do quy luật biến đổi của
tin tức tín hiệu thoại có tính ngẫu nhiên nên tập các giá trị xung PAM
vô cùng lớn, để đơn giản hơn và gần đúng thì các xung PAM được
qua bộ lượng tử hóa (nén hạn biên). Ýù nghóa quan trọng của bộ
lượng tử hóa là gần đúng hóa các xung PAM có biên độ xuất hiện
xung quanh mức chuẩn PAMo. Vậy PAMo = PAM + x, trong đó x là
lượng tử sai số. Dạng tín hiệu được lượng tử hóa này đưa vào bộ mã
hóa để chuyển độ lớn biên độ các xung sang dạng một cụm bit nhị
phân (thường là 8 bit gọi là một từ mã) biễu diễn biên độ này. Đây
là tín hiệu truyền trên kênh truyền PCM. Ở đầu thu tín hiệu được
phục hồi, sửa sai và đưa vào bộ giải mã để phục hồi lại tín hiệu
thoại.
• Chuyển mạch TSI:
Tín hiệu từ N đầu phát qua bộ dồn kênh và biến đổi A/D được
đưa vào bộ nhớ RAM theo thứ tự ô nhớ nội dung từ 1 đến N tương
ứng với 1 đến N thuê bao ở Nû khe trong khung trên đường truyền.
Địa chỉ ghi được cung cấp bởi bộ quét địa chỉ tuần tự (time slot
counter).
Khi đọc dữ kiệu ra từ Ram địa chỉ đọc không còn tuần tự mà
theo một trình tự do CPU sắp đặt trong quá trình chuyển mạch.
1
2

A/D

D/A

N

1
2
N

Bộ nhớ nội dung

Bộ đếm
dồng bộ

Bộ nhớ địa
chỉ


Chuyển mạch TSI cho phép hoạt động đồng bộ và song song,
đơn giản nhưng số lượng thuê bao phụ thuộc vào tốc độ truy xuất và
kích thước bộ nhớ. Dể dàng tăng dung lượng thuê bao bằng cách
tăng bộ nhớ mà mạch không cần thay đổi nhiều, tuy nhiên lúc đó độ
trễ sẽ tăng.
Để khắc phục nhược điểm của chuyển mạch TSI người ta phối
hợp chuyển mạch thới gian và không gian. Đó là các chuyển mạch:
• Chuyển mạch TS (Time Space Switching) :
1
n

1
T

n

SPACE
SWITCH
N*N

1
n

1
T

n

Trong chuyển mạch TS bộ chuyển mạch TSI được đưa vào một
ma trận vuông chuyển mạch không gian. Với cấu hình chuyển mạch
này cho phép tăng số lượng thuê bao rất lớn. Tuy nhiên nhược điểm
chuyển mạch TS là vấn đề nghẽn mạch khi 2 đầu vào của một nhóm
nối với 2 đầu ra có cùng khe thời gian.
• Chuyển mạch TST (Time Space Time):
1

T
SPACE
SWITCH
N*N

n

1

T

T

1
n

T

1

n
n
Với sơ đồ chuyển mạch TST ta tránh được trường hợp tắc nghẽn
như ở chuyển mạch TS.


V. BÁO HIỆU TRONG TỔNG ĐÀI:
1 Giới Thiệu Chung:
1.1/ Định nghóa:
Trong mạng viễn thông báo hiệu được coi như là một
phương tiện để trao đổi thông tin và các lệnh từ điểm này đến điểm
khác, các thông tin và các lệnh này liên quan đến quá trìng thiết lập,
giám sát và giải phóng cuộc gọi.
1.2/ Phân loại hệ thống báo hiệu:
Thông thường hệ thống báo hiệu được chia làm 2 loại đó là:
• Báo hiệu thuê bao: là báo hiệu giữa thiết bị đầu cuối với tổng
đài, thừơng thiết bị đầu cuối là máy điện thoại.
• Báo hiệu trung kế: là quá trình báo hiệu giữa các tổng đài với
nhau.

Ta có sơ đồ tổng quan về hệ thống báo hiệu như sau:
Báo hiệu

Báo hiệu
thuê bao

Báo hiệu kênh kết
hợp CAS

Báo hiệu
trung kế

Báo hiệu kênh
chung-- CCS

Báo hiệu trung kế gồm 2 loại :
• Báo hiệu kênh kết hợp CAS (báo hiệu kênh riêng): là hệ
thống báo hiệu mà trong đó thông tin báo hiệu nằm trong
kênh thoại hoặc trong kênh có liên quan chặt chẽ với kênh
thoại.
• Báo hiệu kênh chung CCS : là hệ thống báo hiệu mà trong đó
thông tin báo hiệu nằm trong một kêng tách biệt với các keânh


thoại, kênh báo hiệu này được sử dụng chung để báo hiệu cho
một số lớn các kênh thoại.
1.3/ Các chức năng của báo hiệu:
Có thể tổng quát các chức năng của báo hiệu như sau: chức năng
giám sát, chức năng tìm chọn, chức năng khai thác và bảo dưỡng
mạng.

• Chức năng giám sát: chức năng này được sử dụng để nhận
biết sự thay đổi về trạng thái của đường dây thuê bao hoặc
của trung kế (bao gồm các tín hiệu: nhấc máy chiếm, nhấc
máy trả lời, trạng thái đường dây bận-rỗi-giải phóng…). Các
tín hiệu giám sát có thể ở dạng có dòng (không dòng) hoặc là
các mã nhị phân đặc trưng cho từng trạng thái.
• Chức năng tìm chọn: liên quan chặt chẽ đến quá trình xử lý
cuộc gọi như : trao đổi các thông tin địa chỉ, đặc tính thuê
bao. Trong quá trình báo hiệu, chức năng tìm chọn phải được
thực hiện trong một khoảng thời gian xác định thường được
gọi là thời gian trễ quay số (PDD - Post Delay Dialing), đó là
khoảng thời gian được xác định từ khi thuê bao chủ gọi phát
xong các con số địa chỉ thuê bao bị gọi cho đến khi nhận được
hồi âm chuông, yêu cầu thời gian trễ PDD càng nhỏ càng tốt.
Ngoài ra yêu cầu đối với hệ thống báo hiệu mà cụ thể là
chức năng tìm chọn phải có độ tin cậy cao, tốc độ báo hiệu
nhanh, hiệu quả.
• Chức năng khai thác và bảo dưỡng mạng : phục vụ cho
việc khai thác duy trì sự hoạt động của mạng lưới. Các tín
hiệu báo hiệu thuộc chức năng này gồm:
- Nhận biết và trao đổi các thông tin về trạng thái tắt
nghẽn của mạng.
- Thông báo về trạng thái thiết bị, đường trung kế.
- Cung cấp các thông tin tính cước.
- Cung cấp các thông tin về lỗi trong quá trình truyền
thông tin báo hiệu.
2 Các Hệ Thống Báo Hiệu:
2.1/ Báo hiệu thuê bao :