Tổng quan về tổng đài neax 61e và phân hệ chuyển mạch

ĐHBKHN khoa điện tử viễn thông

Đồ án tốt nghiệp

Lời nói đầu
Trong những năm gần đây, ngành Bu điện Việt Nam đà phát triển nhanh
chóng, đóng vai trò quan trọng trong kết cấu hạ tầng của nền kinh tế quốc dân.
Việc áp dụng các kỷ thuật tiên tiến cho mạng viễn thông đà cho phép tạo ra các
loại hình thông tin ngày càng phong phú đa dạng và có độ tin cậy cao.
Chúng ta biết rằng, các mạng viễn thông dùng để truyền các tín hiệu
thông tin từ một điểm này tới một điểm khác. mạng quốc tế ngày nay cho phép
một cuộc nội lực thực hiện giữa hai máy điện thoại bất kỳ trên thế giới. Các
thành phần cơ bản của mạng là các nút, các trung tâm chuyển mạch và các liên
kết truyền dẫn.
ở Việt Nam , đóng vai trò quan trọng trong mạng viễn thông là các tổng
đài SPC mà cụ thể là tổng đài NEAX 61E do hÃng NEC sản xuất, các loại tổng
đài này có dung lợng lớn và đa dịch vụ nên đà đáp ứng đợc nhu cầu của mạng
viễn thông hiện đại. Do vậy, trong đồ án tốt nghiệp của tôi, tôi xin trình bày nội
dung:
- Tổng quan về tổng đài SPC.
- Tổng quan về tổng đài NEAX - 61E và phân hệ chuyển mạch
Em xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ nhiệt tình của Thầy Nguyễn Ngọc
Văn cùng các thầy cô giáo trong khoa Điện tử Viễn Thông trờng Đại học Bách
khoa Hà Nội đà hớng dẫn và đóng góp ý kiến giúp đỡ em hoàn thành đồ án này.
Với thời gian, trình độ và tài liệu có hạn nên trong đồ án này không khỏi
có thiếu sót, em rất mong đợc sự góp ý của các thầy cô và các bạn sinh viên.

Phần I: Tổng quan về tổng đài SPC
Chơng 1: Tổng quan về tổng đài điện tử SPC
I.Sơ lợc lịch sử phát triển tổng đài điện tử số:
Năm 1876 việc truyền tiếng nói qua khoảng cách xa bằng sợi dây cáp

đồng trở thành hiện thực khi Alecxander Graham Bell phát minh ra máy điện
thoại. Hệ thống tổng đài dùng công nhân gọi là loại tổng đài thơng mại thành
công đầu tiên trên thế giơí. Để đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng về các dịch vụ
điện thoại một cách thoả đáng để nối nhanh cuộc gọi vì mục đích an toµn cho

1


ĐHBKHN khoa điện tử viễn thông

Đồ án tốt nghiệp

các cuộc nói chuyện. Tổng đài tự động đợc A.Bstrowgen của Mỹ phát minh
năm 1889.
Đến năm 1892 là loại tổng đài tự động từng nấc đầu tiên điều khiển trực
tiếp đà đợc chế tạo. Và đến năm 1926 thì một số tổng đài ngang dọc đầu tiên
xuất hiện ở Thuỵ Điển do hÃng Ericcssion sản xuất. Các tổng đài này đợc sản
xuất dựa trên cơ sở kết quả nghiên cứu chuyển mạch và hoàn thiện các bộ phận
chức năng của tổng đài tõng nÊc.
Sau chiÕn tranh thÕ giíi lÇn hai, nhu cÇu về tổng đài có khả năng xử lý
các cuộc gọi tự động nhanh chóng tăng lên. Để phát triển 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 cớc và đối với việc xuất hiện một cuộc gọi mơí đòi hỏi phải xử
lí nhiều tiến trình. Hệ tổng đài có các thanh ngang dọc đợc đặc trng bởi việc
tách biệt hoàn toàn chuyển mạch cuộc gọi và mạch điện điều khiển. Đối với
chuyển mạch ngang dọc, loại thanh ngang dọc kiểu mở/đóng đợc sử dụng các
Rơle điện tử chất lợng cuộc gọi đợc cải thiện rất nhiều. Ngoài ra ngời ta còn sử
dụng một hƯ thèng ®iỊu khiĨn chung ®Ĩ ®iỊu khiĨn ®ång thêi một số các trờng
chuyển mạch. Khi đó các xung quay số đợc lu trữ vào các mạch nhỏ và sau đó
bằng một thuật toán đợc xác định trớc các thông tin địa chỉ thuê bao bị gọi sẽ đợc phân tích để lựa chọn, thiết lập tuyến nối tới thuê bao bị gọi.

Sau đó công nghệ điện tử ngày càng phát triển nhanh, đặc biệt là công
nghệ chế tạo các loại mạch tổ hợp mật độ trung bình và lớn ra đời. Điều đó tạo
điều kiện thuận lợi cho kỉ thuật máy tính và kỉ thuật tổng đài phát triển.
Năm 1965 tổng đài điện tử có dung lợng lớn gọi là ESSNOI đợc lắp đặt
và đa vào khai thác thành công ở bang New Jersey(Mỹ). Tổng đài loại này cần
cho mỗi cuộc gọi một tuyến vật lý một mạch dây riêng. Vì vậy không thể chế
tạo một tổng đài có khả năng tiếp thông hoàn toàn. Vì vậy ngay sau đó ng ời ta
đà hớng công việc nghiên cứu vào công thức chuyển mạch phân chia theo thời
gian. Năm 1970 tổng đài điện thoại số đầu tiên đà đợc sản xuất, lắp đặt và đa
vào khai thác ở Pháp. Từ năm 1965, khi tổng đài điện tử đầu tiên đợc lắp đặt, đÃ
có nhiều thay đổi trong lĩnh vực công nghệ. Mỗi sự thay đổi có những u và nhợc điểm riêng của nó nhng tổng thể đều góp phần làm cho các dịch vụ điện
thoại tốt hơn và giảm giá thành thiết bị. Tổng đài điện tử điện thoại đầu tiên đợc
khai thác vào năm 1965 là tổng đài tơng tự làm việc theo nguyên lý SPC (Stored
Program Control) và là tổng đài nội hạt. Tổng đài này có nh·n hiƯu lµ No1 ESS
do h·ng Bell Systems cđa Mü sản xuất. Trờng chuyển mạch của nó là chuyển
mạch cơ điện, dung lợng của nó từ 10000 đến 60000 thuê bao. Nã cã thÓ lu
2


ĐHBKHN khoa điện tử viễn thông

Đồ án tốt nghiệp

thoát lợng tải là 600 erlangs và có thể thiết lập 30 cc nèi trong mét gi©y.
Cịng ë níc Mü, do h·ng Bell Laboratory cũng quyết định trong những năm đầu
thập kỷ 70 hoàn thiện một tổng đài số dùng cho liên lạc chuyển tiếp. Mục tiêu
đề ra là tăng tốc độ truyền dẫn giữa các tổng đài nhờ phơng thức số.
Tháng 1 năm 1976 tổng đài chuyển tiếp theo phơng thức chuyển mạch
số mang tính chất thơng mại đầu tiên trên thế giới đà đợc lắp đặt và đa vào khai
thác. Tổng đài này có dung lợng 107000 kênh và mạch nghiệp vụ. Nó có khả

năng chuyển tải tới 47500 erlangs và có khả năng chuyển mạh cho 150 cuộc gọi
trong một giây. Tổng đài E10-B là tổng đài nội hạt đầu tiên dùng phơng thức
chuyển mạch số, đồng thời có một số tổng đài của các hÃng khác nh: Northen
Telecoms (Canada), Ericson (Thuỵ Điển) đà xuất hiện trên thị trờng.
Quá trình phát triển công nghệ trong lĩnh vực chế tạo tổng đài điện tử
gắn liền với quá trình phát triển công nghệ vi mạch (IC- Itergrated circuit). Tuy
nhiên, ngoài các loại phần tử vi mạch ứng dụng trong các loại bộ nhớ, bộ điều
khiển thì công nghệ chế tạo tổng đài còn phụ thuộc vào các loại phần tử chuyển
mạch. Ngay từ khi phát minh ra Transistor các nhà làm việc trong lĩnh vực
chuyển mạch đà bắt đầu công việc thực nghiệm để đa điển tử học vào các hệ
thống chuyển mạch, nhanh chóng ứng dụng thành tựu kỹ nghệ vi xử lý và
nguyên tắc điều khiển của tổng đài theo nguyên lý hiện đại SPC.
Việc đa điện tử học vào công nghệ tổng đài điện thoại, đặc biệt là ứng
dụng điện tử trong các thiết bị điều khiển, dẫn tới sự phân tách rõ rệt giữa 2
thiết bị tổng đài. Một loại đóng vai trò chủ động xử lý các công việc, một loại
chỉ thực hiện công việc một cách đơn giản.
Ngoài ra hệ thống tổng đài điện tử số còn tạo đợc nhiều dịch vụ mới
cung cấp cho ngời sử dụng. Đồng thời để vận hành và bảo dỡng tốt hơn, tổng
đài này đợc trang bị chức năng từ chuẩn đoán. Tầm quan trọng của việc trao đổi
thông tin và số liệu một cách kịp thời và có hiệu quả đang trở nên quan trọng
hơn khi xà hội tiến đến thế kỷ 21. Để đáp ứng đầy đủ một phạm vi rộng các nhu
cầu của con ngời sống trong giai đoạn của kỷ nguyên thông tin, các dịch vụ mới
nh dịch vụ truyền hình bao gồm cả dịch vụ truyền hình, các dịch vụ truyền
thông di động đang đợc 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 qua quy trình xử lý số là một điều kiện tiên quyết.
Ngoài ra việc điều chế xung mà PCM đợc dùng trong các hệ thống truyền dẫn
đà đợc áp dụng cho các hệ thống chuyển mạch để thực hiƯn viƯc chun m¹ch

3

ĐHBKHN khoa điện tử viễn thông

Đồ án tốt nghiệp

số dựa vào công nghệ số PCM, một mạng đa dịch vụ số ISDM có thể xử lý
luồng với các dịch vụ khác nhau đang đợc phát triển hiện nay.
II.Giới thiệu về tổng đài điện tử số SPC
1.Giới thiệu chung:
Tổng đài điện tử SPC là tổng đài đ ợc điều khiển theo chơng trình ghi
sẵn. Trong tổng đài SPC việc điều khiển tổng đài là do các bộ vi xử lý có khả
năng xử lý nhanh những khối lợng lớn dựa trên các phần mềm xử lý đà đợc cài
và phần dữ liệu tổng đài nh số liệu thuê bao, bảng phân dịch, thông tin tạo
tuyến Tuỳ thuộc vào quá trình xử lý mà một hệ thống phần mềm sẽ đTuỳ thuộc vào quá trình xử lý mà một hệ thống phần mềm sẽ đ ợc kích
hoạt và thao tác trên cơ sở dữ liệu tổng đài đợc lu trữ trong các bộ nhớ. Các chơng trình và số liệu ghi trong các bộ nhớ có thể thay đổi đợc khi có yêu cầu
thay đổi về nguyên tắc, tính năng hoạt động của hệ thống, cũng nh thay đổi về
đối tợng thuê bao.
Với tính năng hoạt động mạnh của các bộ xử lý, tổng đài SPC dễ dàng
điều khiển các hoạt động của mình một cách nhanh chóng, đáp ứng kịp thời các
yêu cầu của thuê bao, cung cấp cho thuê bao nhiều loại dịch vụ, dễ dàng đáp
ứng các yêu cầu điều hành bảo dỡng, các yêu cầu quản lý điều hành mạng.
Nhiệm vụ quan trọng nhất của tổng đài là cung cấp đờng truyền dẫn
tạm thời để truyền dẫn tiếng nói và số liệu đồng thời theo hai hớng giữa các loại
đờng dây thuê bao, từ dó ta có các loại chuyển mạch sau:
- Chuyển mạch nội hạt: Là chuyển mạch để tạo tuyến nối cho các cặp thuê bao
trong cùng một tổng đài.
- Chuyển mạch gọi ra : Là chuyển mạch để tạo tuyến nối cho các đờng dây
thuê bao của tổng đài tới các đờng trung kế dẫn tới các tổng đài khác.
- Chuyển mạch gọi vào: Là chuyển mạch để tạo tuyến nối cho các đờng trung

kế từ các tổng đài khác tới các đờng dây thuê bao của tổng đài.
- Chuyển tiếp: Là chuyển mạch để tạo tuyến nối cho các đờng trung kế vào từ
một tổng đài, tới các đờng trung kế ra tới một tổng đài khác.
Các nhiệm vụ của một tổng đài đợc thiết bị chuyển mạch của tổng đài
thực hiện thông qua quá trình trao đổi báo hiệu với mạng ngoài. Một tổng đài
nào đó thực hiện đợc ba loại chuyển mạch: Chuyển mạch nội hạt, chuyển mạch
gọi ra và chuyển mạch gọi vào đợc gọi là tổng đài nội hạt.
Còn loại tổng đài chỉ thực hiện thao tác chuyển mạch chuyển tiếp gọi là tổng
đài chuyển tiếp.
4


ĐHBKHN khoa điện tử viễn thông

Đồ án tốt nghiệp

Ngoài hai loại tổng đài nêu trên còn có tổng đài cơ quan thờng gọi là
PABX và tổng đài quốc tế. Tổng đài cơ quan PABX dùng để tổ chức liên lạc
điện thoại trong một cơ quan và đấu nối cho các thuê bao của nó ra mạng công
cộng. Tổng đài quốc tế còn gọi là tổng đài Gateway dùng để tạo tuyến cho các
cuộc gọi cho các thuê bao trong nớc và mạng quốc tế.
- Nhiệm vụ báo hiệu: Đây là nhiệm vụ trao đổi báo hiệu với mạng ngoài bao
gồm mạng các đờng dây thuê bao và trung kế đấu nối với các máy thuê bao hay
các tổng đài khác.
- Nhiệm vụ xử lý thông tin báo hiệu và điều khiển thao tác chuyển mạch: Thiết
bị điều khiển chuyển mạch nhận các thông tin báo hiệu từ các đờng dây thuê
bao và trung kế, xử lý các thông tin này và đa ra các thông tin điều khiển để cấp
báo hiệu tới các đờng dây thuê bao hay trung kế hoặc để điều khiển thiết bị
chuyển mạch từ các thiết bị phụ trợ để tạo tuyến nối.
- Nhiệm vụ tính cớc: Nhiệm vụ này tạo ra các số liệu cớc phù hợp với từng loại

cuộc gọi, sau khi mỗi cuộc gọi kết thúc số liệu cớc này sẽ đợc xử lý thành các
bản tin cớc, phục vụ công tác thanh toán cớc đối với thuê bao.
Tất cả các nhiệm vụ trên đợc thực hiện có hiệu quả nhờ sử dụng máy tính điều
khiển tổng đài.
2.Đặc điểm của tổng đài SPC
ở các tổng đài điện tử làm việc theo nguyên lý điều khiển theo các chơng trình ghi sẵn SPC(Stored Program Controlled) ngêi ta sư dơng c¸c bé xư lý
gièng nh các máy tính để điều khiển hoạt động của tổng đài. Tất cả các chức
năng điều khiển đợc đặc trng bởi một loạt các lệnh đà ghi sẵn trong các bộ nhớ.
Ngoài ra, các số liệu trực thuộc tổng đài nh: số liệu về thuê bao, các
bảng phiên dịch địa chỉ, các thông tin về tạo tuyến, tính cớc thống kêTuỳ thuộc vào quá trình xử lý mà một hệ thống phần mềm sẽ đcũng đợc ghi sẵn trong bộ nhớ số liệu, qua mỗi bớc xử lý gọi sẽ nhận đợc một sự quyết
định tơng ứng với loại nghiệp vụ đó. Nguyên lý chuyển mạch nh vậy gọi là
chuyển mạch điều khiển theo chơng trình ghi sẵn SPC.
Các chơng trình và số liệu ghi trong bộ nhớ có thể thay đổi đợc khi cần
thay đổi nguyên tắc điêù khiển hay tính năng của hệ thống. Nhờ vậy ngời quản
lý có thể linh hoạt trong quá trình điều hành tổng đài.
Nh đà biết máy tính hay bộ vi xử lý có năng lực xử lý hàng chục nghìn
tới hàng triệu lệnh mỗi giây. Vì vậy, khi ngời ta sử dụng nó vào chức năng điều
khiển tổng đài, ngoài công việc điều khiển chức năng chuyển mạch cùng một
bộ xử lý có thể điều hành các chức năng khác. Vì các chơng trình điều khiển và
số liệu ghi trong bộ nhớ có thể thay đổi dễ dàng mang tính tức thời nên công
5


ĐHBKHN khoa điện tử viễn thông

Đồ án tốt nghiệp

việc điều hành dễ dàng đáp ứng các nhu cầu thuê bao dễ dàng. Công việc đa
vào dịch vụ mới cho thuê bao và thay đổi các dịch vụ cũng dễ dàng thực hiện
thông qua các lệnh trao đổi ngời - máy. Chẳng hạn nh cần khôi phục lại dịch vụ

thuê bao quá hạn thanh toán cớc hoặc thay đổi từ phơng thức chọn số xung thập
phân sang phơng thức chọn số đa tầnTuỳ thuộc vào quá trình xử lý mà một hệ thống phần mềm sẽ đta chỉ việc đ a vào hồ sơ thuê bao các số
liệu thích hợp thông qua thiết bị vào ra dùng bàn phím.
Khả năng điều hành để đáp ứng nhanh và có hiệu quả đối với yêu cầu
của thuê bao đà thực sự trở nên quan trọng trong hiên tại và tơng lai. Tổng đài
điện tử SPC đáp ứng đầy đủ yêu cầu này. ở một số dịch vụ đặc biệt thuê bao có
thể thực hiện đợc bằng các thao tác từ máy thuê bao, nh gọi chuyển chọn số địa
chỉ ngắn ,báo thứcTuỳ thuộc vào quá trình xử lý mà một hệ thống phần mềm sẽ đ
Công tác điều hành và bảo dỡng cụm tổng đài SPC trong một vùng
mạng rất quan trọng. Nhờ có trung tâm điều hành và bảo dỡng đợc trang bị các
thiết bị trao đổi ngời - máy cùng với hệ thống xử lý mà công việc này đợc thực
hiện dễ dàng. Ngoài công việc điều hành và bảo dỡng các tổng đài, trung tâm
này còn bao quát các công việc quản lý mang những lu lợng các tuyến và xử lý
đờng vòngTuỳ thuộc vào quá trình xử lý mà một hệ thống phần mềm sẽ đtừ các tổng đài khu vực, cũng từ đây các phép đo kiểm tra đợc thực
hiện tại các tổng đài nhờ phát đi các lệnh. Tơng tự nh vậy, những thay đổi về
dịch vụ cũng có thể đợc tạo ra nhờ các thông tin xử lý tin kiểu này. Nhờ vậy,
công tác điều hành mạng lới trở nên có hiệu quả hơn.
Các bộ xử lý có khả năng hoàn thành các công việc ở tốc độ rất cao,
nên có đủ thời gian để chạy các chơng trình thử vòng để phát hiện lỗi tự động .
Vì vậy không cần chi phí thời gian và nhân lực phục vụ phép đo thử này.
Các hoạt động của các khối chức năng trong tổng đài SPC đợc điều
khiển bởi các bộ xử lý với tính năng hoạt động mạnh và hệ thống phần mềm
điều khiển lu trữ trong tổng đài. Có hai kiểu sử dụng các bộ xử lý là điều khiển
tập trung và điều khiển phân tán.
- Điều khiển tập trung: Tất cả các thiết bị ®iỊu khiĨn cã thĨ thay thÕ b»ng mét
bé xư lý. Vì vậy bộ xử lý này phải có công suất đủ lớn để có thể xử lý hàng
trăm cuộc gọi trong một giây, ngoài ra nó còn phải hoàn thành công việc điều
hành và bảo dỡng khác. Từ đó, việc tập trung hóa hoàn toàn chức năng điều
khiển cũng có nhợc điểm và phần mềm của bộ xử lý trung tâm không thể đảm
bảo độ an toàn cho hệ thống vì toàn bộ hệ thống sẽ bị ảnh hởng lớn khi bộ xử lý

xảy ra sự cố. Điều hạn chế này có thể đợc khắc phục đợc nhờ phơng thức điều
khiển phân tán.

6


ĐHBKHN khoa điện tử viễn thông

Đồ án tốt nghiệp

- Điều khiển phân tán : ở phơng thức này một số chức năng xử lý gọi nh đo thử
đờng dây thuê bao, phân bố báo hiệu, điều khiển đấu nối có thể giao cho các bộ
xử lý ngoại vi. Mỗi bộ xư lý ngo¹i vi cã thĨ cã mét nhiƯm vơ riêng và thờng
điều khiển bởi một bộ xử lý trung tâm. Các bộ xử lý ngoại vi chỉ thực hiện một
chức năng nên các chơng trình của nó đơn giản và ít chịu ảnh hởng từ các nhân
tố khác hơn khi nó nằm ở bộ xử lý trung tâm. Vì vậy các bộ nhớ chơng trình có
liên quan không cần thay đổi (có thể sử dụng các bộ nhớ Rom).
Hơn nữa phơng thức điều khiển phân tán cũng có thể tạo ra hệ thống
theo cấu trúc modul, cấu trúc này tạo điều kiện dễ dàng phát triển dung lợng hệ
thống.
3. Sơ đồ khối tổng đài điện tử số SPC:
Đây là một sơ đồ khối của một tổng đài cục bộ kỹ thuật số SPC, gồm các
khối sau:
- Chuyển mạch số
- Thiết bị điều khiển và báo hiệu
- Mạch kết cuối đờng dây
Dùng cho đồng bộ khung đơn và cảnh báo

đƯờng trung kế

đơn vị kết cuối

analog

analog

đơn vị kết
cuối đƯờng
dây thuê bao

m
u
X

khối
mạch

các trung

khối
chuyển

chuyển
mf

mf

mạch

tập

nhóm

trung
cas

thuê
bao

cas

bộ điều khiển
đƯờng dây
thuê bao

đơn vị
chuyển
mạch nhóm

hệ thống điều khiển tổng đài

chú thích :
tuyến số

Các đầu cuối
điều hành

tuyến analog
tuyến điều khiÓn

7

kÕ sè


ĐHBKHN khoa điện tử viễn thông

Đồ án tốt nghiệp

Hình 1.1 : Sơ đồ khối tổng đài SPC
Hình trên mô tả một tổng đài cục bộ với chỉ một bộ tập trung thuê bao
(subscriber concentrator unit-SCU) và một đơn vị chuyển mạch nhóm (Group
switch unit -GSU). Các SCU thêm vào đợc kết nối đến GSU theo phơng pháp tơng tự. Thông thờng thiết bị điều khiển trong SCU thực hiện vài chức năng điều
khiển gọi, trong mối liên hệ với thiết bị điều khiển chính trong GSU.
Khối chuyển mạch tập trung thuê bao chuyển các cuộc gọi bắt đầu từ
một số lớn các đờng dây thuê bao với lu lợng tải thấp đến trung kế nội bộ có
khả năng tải cao, dẫn đến khối chuyển mạch nhóm. Điều này tạo nên một liên
kết giữa các trung kế từ các đơn vị tập trung thuê bao, các trung kế bên ngoài và
các tuyến hợp nối. Các cuộc gọi kết cuối trên SCU đợc chuyển bởi khối chuyển
mạch tập trung thuê bao bằng trung kế GSU đến các đờng dây thuê bao thích
hợp.
Các khối chuyển mạch số với các đặc tính cấu tạo của bán dẫn số và
các chế độ hoạt động của TDM, chỉ có thể làm việc với các tín hiệu dạng số. Do
đó bất kỳ một đờng Analog kết cuối nào trên tổng đài cũng phải đợc chuyển
sang dạng số (đó là dạng PCM 24 hay 30 kênh) tại bộ phận ngoại vi của phần
chuyển mạch. Công việc chuyển đổi đợc thực hiện bởi đơn vị kết cuối trung kế
Analog tại bộ phận ngoại vi của khối chuyển mạch định tuyến. Sự chuyển đổi
cho các đờng thuê bao đợc thực hiện bởi đơn vị kết cuối đờng dây thuê bao
(Subscriber line terminnation units - SLTU) và các bộ phận ghép kênh tại bộ
phận ngoại vi của khối chuyển mạch tập trung thuê bao.

SLTU cũng hỗ trợ các chức năng liên quan đến các đ ờng dây thuê bao.
Các chức năng này bao gồm cấp nguồn cho bộ truyền thoại, phát hiện vòng DC
đợc tạo do thuê bao nhấc ống nghe, phát hiện các xung quay số, bảo vệ thiết bị
chuyển mạch chống lại hiện tợng quá áp trên đờng dây, chuyển đổi giữa đờng
thuê bao Analog 2 dây với hệ thống chuyển mạch số 4 dây, cấp dòng điện
chuông lên đờng dây và một số chức năng kiểm thử.

8


ĐHBKHN khoa điện tử viễn thông

Đồ án tốt nghiệp

Chơng 2: Giíi thiƯu kü tht ®iỊu xung m· PCM
PCM cã thĨ đợc mô tả nh một phơng pháp chuyển đổi các thông tin tơng tự thành dạng số, trong đó thông tin trong mét mÉu tøc thêi cđa tÝn hiƯu t ơng tự đợc biễu diễn bằng một từ mà trong dòng bít nối tiếp. Sự chuyển đổi từ
một tín hiệu tơng tự ra tín hiệu số dựa vào 3 quá trình chính: Lấy mẫu, lợng tử
hoá và mà hoá.
Các kênh PCM đợc chuyển mạch bằng tổng đài điện tử số. Sau đó các
kênh này đợc đa lên đờng truyền dẫn số sau khi đợc chuyển đổi sang dạng mÃ
đờng dây. Tại nơi nhận mà nhị phân đợc chuyển đổi bằng bộ giải mÃ. Sơ đồ đơn
giản của quá trình mà hoá PCM đợc mô tả theo sơ đồ sau:
I. Lấy mẫu:
Lấy mẫu là quá trình rời rạc hoá tín hiệu theo thời gian, đây là bớc
chuyển tín hiệu mang thông tin ở dạng liên tục thành tín hiệu mang thông tin ở
dạng rời rạc.
- Cơ sở của lấy mẫu là định lý Kachennhicốp
Một tín hiệu liên tục có giải tần hữu hạn hoàn toàn có thể xác định bằng một số
điểm rời rạc (hay giá trị rời rạc) thoà mÃn ®iỊu kiƯn fs  2fmax.
fs = 1/ Ts (TÇn sè lấy mẫu)

Trong đó: Fmax là tần số giới hạn của tÝn hiƯu liªn tơc (tÝn hiƯu tÝnh tõ 0).
ý nghÜa : Khi trun mét tÝn hiƯu liªn tơc theo thêi gian ta không cần
truyền toàn bộ giá trị tức thời mà chỉ cần truyền một số điểm rời rạc có chu kì
thoà mÃn fs 2fmax thì đầu thu sẽ khôi phục tín hiệu ban đầu. Không cần sử
dụng thiết bị truyền dẫn hay phơng tiện truyền dẫn để truyền dÉn ®Ĩ trun dÉn
trong st trêi gian trun dÉn .

9


ĐHBKHN khoa điện tử viễn thông

Đồ án tốt nghiệp

biên độ
t
Các mẫu
Ts

t

Hình 2.2 quá trình lấy mẫu
Hay nói cách khác để khôi phục tín hiệu ban đầu một cách trung thực thì
dựa vào định lý Nyquyt đó là: Yêu cầu tần số lấy mẫu phải lớn hơn hai lần tần
số cao nhất trong tín hiệu đợc lấy mẫu.
Tín hiệu đợc lấy mẫu là tín hiệu thoại có f (0,3 3,4) khz => fLM 6,8khz.
CCITT đa ra khuyến nghị chọn

flm

= 8khz, 1s có 8000 mẫu.

Tín hiệu thoại là hàm ngẫu nhiên có thời gian có giải tần rộng vô cùng nhng do
tai ngời không cảm nhận đợc các dao động ở tần số cao hơn nữa năng lợng của
tín hiệu lại tập trung phần lớn ở dải tần từ (0,3 3,4). Vì vậy để kết hợp kinh tế
và kỹ thuật ngời ta sử dụng dải tần này vào việc thiết kế và chế tạo thiết bị ghép
kênh. áp dụng công thức lấy mẫu tín hiệu và giải tần tín hiệu thoại ta tính đợc :
Tlm = 1/2 fmax = 125s
II. Lợng tử hoá:
Trong thông tin số dù sử dụng dạng điều chế xung nào thì cũng phải
qua bớc lợng tử hoá, phơng pháp điều chế xung mà PCM không nằm ngoài quy
luật đó.
Vậy: lợng tử hoá là qúa trình rời rạc hoá theo mức và theo biên độ.
Nội dung của lợng tử hoá là: Biên độ của tín hiệu đợc chia thành các
khoảng đều hoặc không đều, mỗi khoảng có một bớc lợng tử. Biên độ tín hiệu
ứng với đầu vào và cuối mỗi bớc lợng tử hoá gọi là mức lợng tử hoá X. Sau khi
có mức lợng tử hoá thì biên độ làm tròn đến mức gần nhất.
Sau khi lấy mẫu ta nhận đợc dÃy xung UPAM (dÃy xung có biên độ
bằng giá trị tức thời tại thời điểm lấy mẫu), ta mà hoá U PAM thành tín hiệu số ,
mỗi giá trị của UPAM đợc mà hoá thành một từ mÃ. Tín hiệu thoại là một đại lợng ngẫu nhiên vì vậy UPAM cũng là một đại lợng ngẫu nhiên. Không thể mÃ
hoá đợc đại lợng ngẫu nhiên vì vậy phải hạn chế giá trị của UPAM giá trị nhất
định để có thể đơn giản giá trị của mà hoá.
1
0


ĐHBKHN khoa điện tử viễn thông

Đồ án tốt nghiệp

Tính chất: hạn chế giá trị của UPAM
Có hai phơng pháp lợng tử hoá biên độ:
II.1. Lợng tử hoá tuyến tính:
Là biên độ tín hiệu đợc chia thành các khoảng đều nhau sau đó lấy tròn
các xung lấy mẫu đến mức lợng tử gần nhất.
Biên độ tín hiệu có 7 bớc lợng tử và có 8 mức đợc đánh số từ (07)
Vậy:Tổng sè møc lỵng tư = (tỉng sè bíc lỵng tư +1).
II.2. Lợng tử hoá phi tuyến:
Lợng tử hoá không đều dựa trên nguyên tắc khi biên độ càng lớn thì bớc lợng tử càng lớn trong thiết bị ghép kênh chỉ dùng lợng tử hoá phi tuyến.
Muốn lợng tử hoá phi tun cã thĨ sư dơng mét trong hai ph¬ng pháp: Nén giÃn
analog hoặc nén giÃn số.
Có hai phơng pháp nén giÃn: theo luật (chuẩn Châu Mỹ và Nhật) và luật
A (chuẩn Châu Âu).
III. MÃ hoá:
Là biến đổi U PAM thành tín hiệu nhị phân, mỗi giá trị U PAM đợc tổ
hợp thành 8 xung nhị phân.
III.1)MÃ hoá trực tiếp:
UPAM đợc so sánh trực tiếp với tất cả các điện áp mẫu và nhận từ có mà có trớc
tơng ứng với điện áp mẫu mà UPAM nhận.
III.2. MÃ hoá gián tiếp :
Đếm qua đại lợng trung gian UPAM bị biến đổi thành các đại lợng có
thể đếm đợc (đếm ở nhị phân ). Đếm thờng không chính xác nên phơng pháp
này không dùng.
III.3. MÃ hoá bằng phơng pháp so sánh:
Trong bộ mà hoá này biến đổi tín hiệu đợc chia thành các bớc lợng tử
(bộ mà hoá này tín hiệu không bị nén ). Mỗi xung lợng tử đợc làm tròn tới mức
lợng tử nào đó.
Nhiệm vụ của bộ mà hoá: chuyển các xung lợng tử thành các nhóm
nhị phân (dùng lỡng cực khi tử mà 8 bit). Giữa biên độ xung lợng tử (tức là số
thứ tự của mức lợng tử gán cho xung đó 0 và số bÝt trong mét tõ m· cã quan hÖ:

N = 2m
VÝ dơ: m =3 th× N = 2 3 = 8 có nghĩa là mỗi từ mà có 3 bít sẽ mà hoá cho mức
0,1,2,3Tuỳ thuộc vào quá trình xử lý mà một hệ thống phần mềm sẽ đ,7, nh sau
S thứ tự
mức
0
1
2
3
4
5
6
7

B1
0
0
0
0
1 1
1 1
1
1

B2

B3

0
0

1
1
0
0
1
1

0
1
0
1
0
1
0
1


ĐHBKHN khoa điện tử viễn thông

Đồ án tốt nghiệp

Vì vậy mà tín hiệu thoại khi cha nén có 2048 mức dïng tõ m· 11 bÝt
(211 = 2048 møc) nªn sau khi bị nén con 128 mức chỉ cần mà hoá 7 bít 2 7 = 128
mức.
Vậy kết quả của quá trình PCM: Biến đổi tín hiệu thoại tơng tự thành
tín hiệu số đợc biễu diễn từ mà 8 bít chu kú 125.

1
2

ĐHBKHN khoa điện tử viễn thông

Đồ án tốt nghiệp

Chơng III: Nguyên cứu về hệ thống
báo hiệu trong tổng đài
III.1. Báo hiệu:
III.1.1 Định nghĩa:
Báo hiệu là một phơng tiện để trao đổi từ điểm này đến điểm khác
trong mạng viễn thông, các thông tin và các lệnh này liên quan đến quá trình
thiết lập, giám sát và giải phóng cuộc gọi.
III.1.2 Phân loại báo hiệu:
Thông thờng báo hiệu đợc chia làm hai loại: Báo hiệu thuê bao và báo
hiệu trung kế liên đài.
- Báo hiệu thuê bao là báo hiệu giữa các thiết bị đầu cuối (thờng là máy điện
thoại).
- Báo hiệu trung kế liên đài là báo hiệu giữa các tổng đài với nhau.
Báo hiệu

Báo hiệu thuê bao

Báo hiệu trung kế liên đài

Báo hiệu CAS

Báo hiệu CCS

Báo hiệu CCS (Common Channel Signalling) là báo báo hiệu kênh
chung nó là hệ thống báo hiệu mà trong đó thông tin báo hiệu nằm trong một

kênh tách biệt với kênh thọai.
Báo hiệu CAS (Channel Associate Signalling) là báo hiệu kênh riêng
nó là hệ thống báo hiệu mà trong đó thông tin báo hiệu nằm trong kênh thoại.
III.1.3 Các chức năng báo hiệu
1.Chức năng giám sát : Dùng để nhận biết sự thay đổi về trạng thái đờng dây
các tín hiệu nâng tổ hợp của thuê bao bị gọi và trạng thái đặt tổ hợp khi cuộc
gọi đà hoàn thành của thuê bao chủ gọi hoặc bị gọi.
2.Thông tin yêu cầu thiết lập và giải toả cuộc gọi : Thông tin yêu cầu thiết lËp
cc gäi xt hiƯn khi thuª bao chđ gäi nhÊc tổ hợp hoặc tín hiệu chiếm dùng
từ một đờng trung kế nó biểu thị yêu cầu thiết lập một cuộc gäi míi.Sau khi thu
1
3


ĐHBKHN khoa điện tử viễn thông

Đồ án tốt nghiệp

đợc tín hiệu này, tổng đài đầu nối với một thiết bị thích hợp để thu thông tin địa
chỉ của thuê bao bị gọi.
Thông tin yêu cầu giải toả tuyến nối xuất hiện khi thuê bao đà đặt tổ hợp tín
hiệu yêu cầu giải toả từ một đờng trung kế đa tới, thông tin này chỉ thị cuộc gọi
đa song, yêu cầu giải toả tuyến nối. Nhận đợc thông tin này tổng đài giải phóng
tất cả các thiết bị đà dùng cho tuyến nối và phục vụ các yêu cầu khác của cuộc
gọi và sau đó thiết lập thông tin cớc.
3.Chức năng tìm chọn khi tổng đài đà sẵn sàng thu thông tin địa chỉ thì nó phát
cho thuê bao âm mời quay số hoặc cho tổng đài đổi phơng qua mạch trung kế
tín hiệu yêu cầu phát thông tin địa chỉ (PTS).
Chức năng còn liên quan đến quá trình xử lý cuộc gọi nh trao đổi các thông tin
địa chỉ ,đặc tính thuê baoTuỳ thuộc vào quá trình xử lý mà một hệ thống phần mềm sẽ đ

Trong quá trình báo hiệu chức năng tìm chọn phải đợc thực hiện trong khoảng
thời gian xác định thờng đợc gọi là thời gian trễ quay số (PDD - Post Delay
Dialling). Đó là khoảng thời gian đà đợc xác định từ khi thuê bao chủ gọi phát
ra các con số địa chỉ thuê bao bị gọi cho đến khi nhận hồi âm chuông, yêu cầu
thời gian trễ PDD phải 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 và hiệu quả. Việc tổ chức một
mạng báo hiệu hoàn thiện cho phép giảm đáng kể thời gian báo hiệu.
4.Chức năng khai thác và bảo dỡng mạng :
Chức năng giám sát, chức năng tìm chọn liên quan trực tiếp đến quá
trình xử lý cuộc gọi liên đài còn chức năng quản lý mạng thì phục vụ cho việc
khai thác duy trì hoạt động của mạng. Các tín hiệu thuộc chức năng này bao
gồm:
- Nhận biết và trao đổi các thông tin về trạng thái tắc nghẽn của mạng
- Thông tin về trạng thái thiết bị, đờng trung kế
- Cung cấp các thông tin về tính cớc
- Cung cấp các thông tin về lỗi trong quá trình truyền thông tin báo hiệu
III.2 Báo hiệu kênh riêng :
Nguyên lý:
Phơng thức báo hiệu kênh riêng ở các hệ thống PCM đòi hỏi các tổng
đài cần phải tiếp cận với từng loại kênh trung kế và tuyến trung kế. Nh vậy thiết
bị báo hiệu phải có cấu trúc phân bố. Trờng hợp này thông tin báo hiệu đợc
chuyển đi theo một kênh riêng biệt và nó liên kết øng víi lƯnh trun tiÕng nãi.

1
4


ĐHBKHN khoa điện tử viễn thông

Đồ án tốt nghiệp

ở các hƯ thèng PCM tèc ®é lÊy mÉu tÝn hiƯu tiÕng nói là 8 KHZ, nhng
vì các thông tin báo hiệu biến thiên không nhanh bằng tín hiệu tiếng nói nên chỉ
cần lấy mâũ ở tốc độ 500KHZ là đủ để số hoá tín hiệu báo hiệu.
Đối với hệ thống PCM 30 kênh (CFPT) thì 15 khung dùng để tải thông
tin báo hiệu cho 30 kênh. Ngoài ra cần một khe thời gian để tải thông tin đồng
bộ khung ghép 2ms.
Nh vậy các khung đơn từ F0 đến F15 tạo thành mét khung ghÐp. Trong
®ã khe thêi gian TS16 cđa khung F8 dành cho tín hiệu đồng bộ, khe thời gian
TS16 của khung F1 tải thông tin báo hiệu cho kênh tiÕng nãi sè 1 vµ 16, khe
thêi gian TS16 cđa khung F2 chứa thông tin báo hiệu của kênh tiếng nói số 2 và
số 17.
Cả hai loại thông tin báo hiệu đờng dây và địa chỉ có thể truyền dẫn
theo phơng pháp này.
tso ts1 ts2

ts16 ts17

ts30 ts31

tso ts1 ts2

ts16 ts17

ts30 ts31

F0

1

F1

17

tso ts1 ts2

ts16 ts17

ts30 ts31

2

F2

18

tso ts1 ts2

ts16 ts17

ts30 ts31

F15

tÝn hiÖu đồng bộ khung

ts0

Dùng cho đồng bộ khung đơn và cảnh b¸o

1
5


ĐHBKHN khoa điện tử viễn thông

Đồ án tốt nghiệp

III.3 Báo hiệu kênh chung:
III.3.1: Đặc điểm của báo hiệu kênh chung:
Báo hiệu kênh chung (Common Channel Signalling: CCS) khắc phục
những nhợc điểm của báo hiệu kênh riêng về mặt hiệu suất sử dụng kênh báo
hiệu. ở những phơng thức báo hiệu kênh chung, kênh báo hiệu phân phát cho
kênh tiếng nói chỉ trong khoảng thời gian báo hiệu. Ngời ta sử dụng một tuyến
thông tin số liệu riêng biệt chuyên dùng cho công việc báo hiệu.

Tổng đài A

SIG

SIG

SIG

SIG

SIG

SIG

Tổng đài B

SIG: Thiết bị báo hiệu
a. Báo hiệu từng tuyến trung kế
Tổng đài c

Tổng đài d

bộ xử lý

bộ xử lý

ccis
SIG

ccis
SIG

CCIS SIG : Thiết bị báo hiệu kênh chung
b. Hệ thống báo hiệu kênh chung
Hình 3.3: Kỹ thuật báo hiệu liên tổng đài
Nói cách khác hệ thống báo hiệu kênh chung CCS có một chùm kênh
báo hiệu. Chùm kênh này chỉ phân phát cho mỗi kênh tiếng nói có nhu cầu báo
hiệu trớc nhất. Vì vậy các kênh tiếng nói cần đợc "xếp hàng" chờ kênh báo rỗi.
Vì vậy dung lợng chùm kênh báo hiƯu phơ thc vµo cÊp phơ vơ cã thĨ chÊp
1
6

ĐHBKHN khoa điện tử viễn thông

Đồ án tốt nghiệp

nhận đợc, nội dung báo hiệu, tần suất sử dụng mỗi kênh tiếng nói. Nhờ sử dụng
kỹ thuật này thiết bị báo hiệu có thể tập trung hoá và chế tạo gọn gàng hơn.
Điều này tạo ra u điểm kinh tế và tiết kiệm không gian lắp đặt thiết bị. Tuy
nhiên phơng thức này chỉ sử dụng cho các tổng đài SPC để trao đổi báo hiệu
liên tổng đài giữa các bộ xử lý.
III.3.2 Báo hiệu giữa các bộ xử lý
Báo hiệu giữa các bộ xử lý thông qua dạng báo hiệu thông th ờng nh đÃ
giới thiệu. Thay cho các tín hiệu báo hiệu dòng một chiều, báo hiệu âm, các
loại mà bit hoặc tần số kéo dài hàng trăm ms thì ở phơng thức báo hiệu kênh
chung ngời ta chỉ sử dụng một bản tin số liệu dài khoảng 40ms đến 50ms là đủ
truyền toàn bộ thông tin.
Từ mà báo hiệu đợc chia thành các phần tử hoặc trờng mà bít đại diện cho:
- Một bản tin phát hiện lỗi.
- Một bản tin báo hiệu thực thụ.
- Một bản tin ®iỊu khiĨn.
III.3.3 ThĨ thøc chun tin:
CÊu t¹o cđa bé phËn ®iỊu khiĨn chun tin phơ thc vµo thĨ thøc chun tin
hay nguyên tắc chuyển tin. Bộ phận này liên quan chủ yếu đến quá trình đồng
bộ và hiệu chỉnh lỗi.
1. Đồng bộ:
Các cấp của mạng cần đợc đồng bộ là:
- Cấp số liệu: ở cấp này cần thiết phải khôi phục lại đồng bộ bít cho dÃy số
liệu báo hiệu.
- Cấp dÃy tin: Cấp này nhận dạng từng bản tin trong loạt các bản tin nhận đợc.
- Cấp bản tin: Xác định đợc điểm đầu và điểm cuối của bản tin.
2. Hiệu chỉnh:

Để phát hiện và hiệu chỉnh lỗi xuất hiện do quá trình truyền dẫn cần
phải có độ d của bản tin phát đi nếu không dự kiến phát lại bản tin.
III.3.4 Hệ thống báo hiệu số 6:
Hệ thống báo hiệu CCITT N06 đợc coi là hệ thống báo hiệu kênh
chung. Hệ thống báo hiệu này đợc thiết kế để sử dụng cho tất cả các kênh liên
lạc quốc tế. Thông tin có thể truyền đi với vận tốc 2400 bit SPC trên kênh t ơng
tự hoặc ở tốc độ 4Kbps và 56Kbps qua các kênh số. Bản tin đợc chuyển đi ở
dạng các đơn vị báo hiệu 28 bÝt.

1
7


ĐHBKHN khoa điện tử viễn thông

Đồ án tốt nghiệp

đơn vị mở đầu
(5) đầu đề
(4) thông tin
28 bít

(11) nhÃn tinn tin
(8) các bít kiểm tra

đơn vị tiếp theo
(4) đầu đề và chỉ thị chiếu
dài
28 bít

(16) tin

(8) các bít kiểm tra

Hình 3.4 : Bản tin trong hệ thống CCITT N06
Các bản tin báo hiệu đợc tổ chức thành các khối, mỗi khối có 12 đơn vị
tin báo hiệu. Công việc phòng chống lỗi đợc phát hiện nhờ mà phát hiện và phát
lập cho các bản tin báo hiệu lỗi.
III.3.5 Hệ thống báo hiệu số N07:
Để đa vào dịch vụ và tiện nghi mới cho thuê bao, các cơ quan khai thác
mạng viễn thông, hệ thống này thích hợp cho cả mạng quốc tế và mạng quốc
gia với thuộc tính tối u cho mạng thông tin số.

1
8


ĐHBKHN khoa điện tử viễn thông

Đồ án tốt nghiệp

thể thức tin
(8) cờ mở

f
bsn

(7) Địa chỉ dÃn tiny tin về

bib

(1) Bít chỉ thị dÃn tiny về

fsn

(7) Địa chỉ dÃn tiny tin ®i

fib

(1) BÝt chØ thÞ d·n tiny ®i
(6) chØ thÞ chiỊu dài
(số octét của bản tin)

li

(2) Dự trữ
sio

(8) Thông tin dịch vụ

inf

8N ( N - 2 ) Thông Tin

crc

(8) các bít kiểm tra
(8) cờ đóng

f

Hình 3.5 : Bản tin trong hệ thống CCITT N07
Hệ thống này đợc chia thành các cấp báo hiệu sau :
- Cấp báo hiệu số 1: Đây là cấp đờng truyền tín hiệu báo hiệu.
- Cấp báo hiệu số 2: Đây là cấp thực hiện các nhiệm vụ và thể thức đờng
truyền báo hiệu. Nó tiến hành các công việc sau:
+ Phát các bản tin báo hiệu lên truyền số liệu ở dạng các đơn vị thông tin báo
hiệu định giới hạn các đơn vị báo hiệu thông qua cờ mở và cờ đóng .
+ Phát hiện lỗi truyền dẫn và hiệu chỉnh lỗi.
- Cấp báo hiệu số 3: Đây là cấp chức năng mang báo hiệu nó xác định những
nhiệm vụ cụ thể và thể thức chun tin. CÊp nµy cã 2 nhiƯm vơ chÝnh :
+ Định hớng các bản tin tới số liệu hoặc bộ phận thuê bao thích ứng.
+ Điều khiển tạo tuyến theo thời gian thực cho các bản tin.

1
9


ĐHBKHN khoa điện tử viễn thông

Đồ án tốt nghiệp

- Cấp báo hiệu số 4: Đâp là cấp báo hiệu thuê bao, mỗi bộ phận thuê bao có
thể thức báo hiệu riêng nh báo hiệu điên thoại, số liệu hoặc thuê bao ISDN.
Hệ thống CCITT N07 đợc coi là hệ thống báo hiệu kênh chung thông dụng
tiêu chuẩn quốc tế .
Nó có các đặc tính sau:
- Tối u trong hoạt động mạng số sử dụng chuyển mạch theo nguyên lý
điều khiển theo chơng trình ghi sẵn SPC.
- Có thể đáp ứng yêu cầu hiện tại và tơng lai truyền tin.

- Cung cấp phơng tiện tin cậy để truyền tin theo trình tù chÝnh x¸c.

2
0